JP2014136131A - Device for cooling compressed air and oxygen concentrator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コンプレッサにより得られた圧縮空気を冷却する冷却装置およびこの冷却装置により得られた圧縮空気を導入し高濃度の酸素を放出する酸素濃縮器に関する。 The present invention relates to a cooling device that cools compressed air obtained by a compressor, and an oxygen concentrator that introduces compressed air obtained by the cooling device and releases high-concentration oxygen.
酸素濃縮器は、例えば呼吸器疾患の患者が在宅で酸素を吸入する在宅酸素療法(HOT:home oxygen therapy)において使用されている。在宅酸素療法で用いられる酸素濃縮器の一つに、吸着型酸素濃縮器(PSA:pressure swing adsorption)がある。この吸着型酸素濃縮器は、例えば特許文献1に記載されている。 The oxygen concentrator is used, for example, in home oxygen therapy (HOT) in which a patient with respiratory disease inhales oxygen at home. One of the oxygen concentrators used in home oxygen therapy is an adsorption type oxygen concentrator (PSA). This adsorptive oxygen concentrator is described in Patent Document 1, for example.
この酸素濃縮器は、加圧空気に対して窒素を吸着し減圧空気に対して窒素を脱着する性質を持つ吸着剤(例えば、ゼオライト)が充填された、シーブベッド(吸着塔)を備えている。酸素濃縮器は、フィルタおよび吸気タンクを通して取込んだ室内の空気をコンプレッサにより圧縮し、この圧縮空気を加減圧の切替えを繰り返しながらシーブベッドを通過させることによって、圧縮空気から高濃度の酸素を分離する。そして、酸素濃縮器は、分離した高濃度酸素を、加湿した後に、鼻腔カニューラを通して患者に供給する。 This oxygen concentrator includes a sieve bed (adsorption tower) filled with an adsorbent (for example, zeolite) having a property of adsorbing nitrogen to pressurized air and desorbing nitrogen to decompressed air. . The oxygen concentrator separates high-concentration oxygen from compressed air by compressing indoor air taken in through a filter and intake tank with a compressor, and passing this compressed air through a sieve bed while repeatedly switching between pressurization and decompression. To do. Then, the oxygen concentrator supplies the separated high-concentration oxygen to the patient through the nasal cannula after humidification.
この酸素濃縮器に使用されるコンプレッサは、動作時に発熱するため、得られる圧縮空気の温度も上昇することになる。圧縮空気の温度が上昇すると、それを導入するシーブベッドにおける窒素の吸着効率が低下する。そこで、酸素濃縮器においては、送風機を用いて、コンプレッサに、およびコンプレッサの下流に接続された冷却パイプに、風を当てることにより、圧縮空気の温度上昇を抑えるようになっている。このような構成は、例えば特許文献2、3に記載されている。 Since the compressor used in this oxygen concentrator generates heat during operation, the temperature of the obtained compressed air also rises. If the temperature of compressed air rises, the adsorption efficiency of nitrogen in the sieve bed which introduces it will fall. Therefore, in the oxygen concentrator, the temperature rise of the compressed air is suppressed by applying air to the compressor and a cooling pipe connected downstream of the compressor using a blower. Such a configuration is described in Patent Documents 2 and 3, for example.
このように、圧縮空気の温度上昇を抑制することは、コンプレッサの下流側に設けられた装置の寿命を長くする上でも重要である。 In this way, suppressing the temperature rise of the compressed air is also important for extending the life of the device provided on the downstream side of the compressor.
ところで、送風機のパワーを大きくしたり、送風機の数を増やせば、当然、コンプレッサおよび冷却パイプを冷やす能力を高めることができる。しかしながら、これらを無闇に行うと、装置の大型化、消費電力の増加、および騒音の増加を招く。例えば騒音の点においては、酸素濃縮器は、患者の近くに配置されることが多く、患者の就寝中も継続して使用されることもあることを考慮すると、患者の安眠を妨げない程度の静音性が求められる。 By the way, if the power of the blower is increased or the number of blowers is increased, naturally the ability to cool the compressor and the cooling pipe can be increased. However, if these operations are performed in a dark manner, the size of the apparatus, the increase in power consumption, and the increase in noise are caused. For example, in terms of noise, oxygen concentrators are often placed close to the patient and may continue to be used while the patient is sleeping. Silence is required.
冷却効率を高める一つの方法として、冷却パイプの長さを長くする方法が考えられる。冷却パイプを長くする場合には、限られた空間内に冷却パイプを配置しなければならないことを考慮すると、冷却パイプを何回も折り曲げたりするなどしてコンパクト化する必要がある。しかし、このようにすると冷却パイプ内での流路の抵抗が大きくなってしまうので、圧縮空気が冷却パイプを通過する際に圧力損失が増大し、圧縮空気の圧力が低下してしまう不都合が生じる。 One method for increasing the cooling efficiency is to increase the length of the cooling pipe. In order to lengthen the cooling pipe, considering that the cooling pipe must be arranged in a limited space, it is necessary to make the cooling pipe compact by bending the cooling pipe many times. However, since this increases the resistance of the flow path in the cooling pipe, the pressure loss increases when the compressed air passes through the cooling pipe, and the pressure of the compressed air decreases. .
このような課題は、酸素濃縮器に限らず、コンプレッサを用いた医療機器、例えば人工呼吸器などにも当てはまる。 Such a problem applies not only to an oxygen concentrator but also to a medical device using a compressor, such as a ventilator.
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、装置の大型化、消費電力の増加、騒音の増加、および冷却パイプ内での流路の抵抗を抑制しつつ、圧縮空気を効率的に冷やすことができる、圧縮空気の冷却装置および酸素濃縮器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and the efficiency of compressed air is reduced while suppressing the increase in the size of the apparatus, the increase in power consumption, the increase in noise, and the resistance of the flow path in the cooling pipe. It is an object of the present invention to provide a compressed air cooling device and an oxygen concentrator that can be cooled.
本発明の圧縮空気の冷却装置の一つの態様は、
コンプレッサにより得られた圧縮空気が導入され、この圧縮空気の熱を放熱して冷却するための冷却パイプと、前記冷却パイプに風を当てる送風機と、を有する、圧縮空気の冷却装置であって、
前記冷却パイプは、
前記コンプレッサに連結され、前記圧縮空気が導入される第1のメインパイプと、
前記第1のメインパイプからそれぞれが互いに並列に分岐しており、かつ、それぞれが互いに同一のパイプ径でなる、複数の分岐パイプと、
前記複数の分岐パイプが合流され、冷却後の圧縮空気を下流側装置に供給する第2のメインパイプと、
を有する。
One aspect of the compressed air cooling device of the present invention is:
Compressed air cooling apparatus, comprising compressed air obtained by a compressor, a cooling pipe for radiating and cooling the heat of the compressed air, and a blower that blows air on the cooling pipe,
The cooling pipe is
A first main pipe connected to the compressor and into which the compressed air is introduced;
A plurality of branch pipes each branching in parallel from the first main pipe, and each having the same pipe diameter;
A plurality of branch pipes joined together, a second main pipe for supplying compressed air after cooling to the downstream device;
Have
本発明によれば、装置の大型化、消費電力の増加、騒音の増加、および冷却パイプ内での流路の抵抗を抑制しつつ、圧縮空気を効率的に冷やすことができるようになる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, compressed air can be cooled efficiently, suppressing the enlargement of an apparatus, the increase in power consumption, the increase in noise, and the resistance of the flow path in a cooling pipe.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<全体構成>
図1は、本発明の実施の形態に係る酸素濃縮器の全体構成を示す概略図である。
<Overall configuration>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of an oxygen concentrator according to an embodiment of the present invention.
酸素濃縮器100は、コンプレッサ110によって圧縮空気を生成し、この圧縮空気を冷却部120で冷やした後、シーブベッド210、211に供給する。そして、酸素濃縮器100は、シーブベッド210、211によって圧縮空気から高濃度の酸素を分離し、これにより得た高濃度酸素を酸素出口225を介して患者に供給する。
The
さらに詳しく説明する。コンプレッサ110は、コンプレッサケース111内に収容されている。コンプレッサケース111の上方には、ファンケース131が設けられている。ファンケース131内には、ファン132a、132bと、冷却部120とが設けられている。このファンケース131内の構成および圧縮空気を冷却するための構成については、後で詳しく説明する。
This will be described in more detail. The
ファンケース131内の冷却部120で冷却された圧縮空気は、マニホールド140に送られる。マニホールド140は、圧縮空気を第1および第2のシーブベッド210、211に交互に切り替えて送り、第1および第2のシーブベッド210、211からの窒素富化空気を交互に切り替えて消音器143に送るための多岐管である。マニホールド140は、三方弁である第1および第2の切替弁142a、142bを有する。マニホールド140は、第1および第2の切替弁142a、142bの状態を制御することにより、例えば10秒間隔で、圧縮空気および窒素富化空気のマニホールド140内の流路の切替えを行う。
The compressed air cooled by the
具体的には、例えば、マニホールド140は、図1に示すように、第1の切替弁142aを用いて、第1のシーブベッド210とコンプレッサ110との間の管路を開放し、第1のシーブベッド210と消音器143との間の管路を閉鎖する。同時に、マニホールド140は、第2の切替弁142bを用いて、第2のシーブベッド211とコンプレッサ110との間の管路を閉鎖し、第2のシーブベッド211と消音器143との間の管路を開放する。この場合、コンプレッサ110からの圧縮空気は矢印141Aの方向で第1のシーブベッド210に送られ、消音器143には矢印141Bの方向で第2のシーブベッド211からの窒素富化空気が送られる。
Specifically, for example, as shown in FIG. 1, the
また、マニホールド140は、第1の切替弁142aを用いて、第1のシーブベッド210とコンプレッサ110との間の管路を閉鎖し、第1のシーブベッド210と消音器143との間の管路を開放する。同時に、マニホールド140は、第2の切替弁142bを用いて、第2のシーブベッド211とコンプレッサ110との間の管路を開放し、第2のシーブベッド211と消音器143との間の管路を閉鎖する。この場合、コンプレッサ110からの圧縮空気は第2のシーブベッド211に送られ、消音器143には第1のシーブベッド210からの窒素富化空気が送られる。
In addition, the
第1および第2のシーブベッド210、211は、マニホールド140を介して送られてきた圧縮空気から、高濃度酸素をそれぞれ分離する。この分離は、第1および第2のシーブベッド210、211に充填されたゼオライトの働きにより実現される。ゼオライトは、加圧空気に対しては窒素および水分を吸着し、減圧空気に対しては吸着している窒素および水分を脱着する性質を有する吸着剤である。第1および第2のシーブベッド210、211は、コンプレッサ110と通じているとき、コンプレッサ110から送られてきた圧縮空気から高濃度酸素を分離して後段の製品タンク212に送る。そして、第1および第2のシーブベッド210、211は、消音器143と通じているとき、圧縮空気から吸着した窒素および水分を多く含む窒素富化空気を消音器143に送る。
The first and
製品タンク212は、第1および第2のシーブベッド210、211に、マニホールド140が接続する側とは反対側の部分で接続されており、第1および第2のシーブベッド210、211により圧縮空気から分離して得られた高濃度酸素を収容する。製品タンク212は、例えば、一端が第1のシーブベッド210に、他端がシーブベッド211にそれぞれ連結された、コの字形状を有している。均圧弁213は、製品タンク212の両端部分の圧力をこれらが同一となるように調整する。パージオリフィス214は、第1および第2のシーブベッド210、211の脱着の際の二次浄化を行うために、製品タンク212の両端部分の間で高濃度酸素を通過させる。
The
消音器143は、排気口143aを有しており、第1および第2のシーブベッド210、211からマニホールド140を介して送られてきた窒素富化空気を、排気口143aから酸素濃縮器100の筐体の外部に排出する。
The
圧力センサ216は、製品タンク212からレギュレータ217に送られる高濃度酸素の圧力を検出する。レギュレータ217は、圧力センサ216の検出結果と予め設定された圧力とを比較してこれらが同一の値となるように、高濃度酸素の圧力のフィードバック制御を行う。
The
止め弁218は、閉鎖することにより、レギュレータ217から圧力調整されて送られる高濃度酸素の流れを止める。止め弁218は、例えば、高濃度酸素の供給を停止する操作が行われたとき、あるいは酸素濃縮器100への電源供給が停止されたときに閉鎖して、機器内に残留した高濃度酸素の流出を止める。
The
酸素センサ219は、止め弁218からバクテリアフィルタ220に送られる高濃度酸素の酸素濃度を検出する。バクテリアフィルタ220は、細菌類を捕集することにより、流路を流れる高濃度酸素を除菌する。流量制限オリフィス221は、バクテリアフィルタ220を通って送られる高濃度酸素の流路を絞ることにより、高濃度酸素の流量を制限する。流量制限オリフィス221の絞り具合は、酸素濃縮器100の筐体に設けられた、例えばボタンやつまみを有する操作部(図示せず)の操作内容と連動して調整される。
The
圧力センサ222は、流量制限オリフィス221から流量センサ223に送られる高濃度酸素の圧力を検出する。流量センサ223は、流量制限オリフィス221を通って送られる高濃度酸素の流量を検出する。圧力センサ222で検出された高濃度酸素の圧力および流量センサ223で検出された高濃度酸素の流量を継続的にメモリ(図示せず)に記憶することによって、予めなされた設定の通りに高濃度酸素が処理されているか否かをモニタリングすることができる。
The
加湿器224は、流量センサ223を通って送られた高濃度酸素を加湿する。酸素出口225は、加湿器224で湿度が与えられた高濃度酸素を、患者に供給するために排気する。酸素出口225には、一端に酸素マスクや鼻腔カニューラが接続されたチューブ(図示せず)が取付けられ、このチューブを通じて高濃度酸素が患者に供給される。
The humidifier 224 humidifies the high concentration oxygen sent through the
また、酸素濃縮器100は、CPU(central processing unit)、制御プログラムを格納した記憶媒体としてのROM(read only memory)、および作業用メモリとしてのRAM(random access memory)等を有する。CPUは、制御プログラムを実行することにより、コンプレッサ110やマニホールド140を含めた各部の動作を制御する。
The
<冷却機構の詳細構成>
次に、ファンケース131内に設けられた、圧縮空気を冷却するための冷却機構の構成について詳しく説明する。図2は、コンプレッサケース111内およびファンケース131内の構成を示す斜視図である。図3は、コンプレッサ110、冷却部120およびファン132a、132bの配置の説明に供する側面図である。図4は、冷却部120およびファン132a、132bの配置の説明に供する上面図である。図5は、冷却部120の構成を示す斜視図である。図6は、冷却部120の構成を示す側面図である。図7は、パイプ内の水分をパイプの外に排出するドレインの説明に供する側面図である。
<Detailed configuration of cooling mechanism>
Next, the configuration of the cooling mechanism provided in the
図1に示すように、冷却部120は、コンプレッサ110から圧縮空気が導入され、この圧縮空気の熱を放熱する冷却パイプ121を有する。また、冷却パイプ121の表面(外周面)には複数の放熱フィン122(例えば図4、図5を参照)が取り付けられており、これにより冷却効率が向上される。
As shown in FIG. 1, the
図2および図3に示すように、コンプレッサ110は、コンプレッサケース111内において、基台114の上面にコンプレッサ110の振動を吸収するためのダンパー115を介して固定されている。ファン132aおよび冷却部120は、ファンケース131の底板134上に固定されている。ここで、ファンケース131の底板134は、コンプレッサケース111の上板を兼ねている。コンプレッサケース111とファンケース131は、底板134によって仕切られている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ファン132a、132bは、シロッコファンであり、吸気口が冷却部120の方向を向き、排気口がコンプレッサ110の方向を向くように設置されている。本実施の形態の場合には、冷却部120がファン132a、132bの側方に配置されるのでファン132a、132bの吸気口は側方を向き、コンプレッサ110がファン132a、132bの下方に配置されるのでファン132a、132bの排気口は下方を向くように設置されている。
The
底板134には、ファン132a、132bの排気口とほぼ同じ大きさの排気穴134a、134b(図1、図4)が開けられており、この排気穴134a、134bを通過して、ファン132a、132bの排気風がコンプレッサ110に上方から当たるようになっている。ここで、ファン132a、132bの位置は、シリンダヘッドのほぼ真上に配置されている。これにより、ファン132a、132bの排気風がコンプレッサ110のうちで最も高熱となるコンプレッサ110のシリンダヘッドに直接当たるようになっている。ここで、本実施の形態のコンプレッサ110は、2つのシリンダを有する2シリンダタイプのコンプレッサであり、各シリンダに各ファン132a、132bからの排気風が当てられることにより、コンプレッサ110が冷却される。
また、図1−図4に示すように、ファン132a、132bは、冷却部120を挟んで、吸気口が互いに対向するように配置されている。ここで、ファン132a、132bと冷却部120の位置関係は、ファン132aの吸気口とファン132bの吸気口とを結ぶ線と交差する位置に冷却部120が存在するようになされている。これにより、冷却部120の全体に吸気風が当たるようになるので、冷却部120における放熱を促進させることができる。
In addition, as shown in FIGS. 1 to 4, the
また、図4−図6に示すように、冷却部120は、冷却パイプ121と、複数の放熱フィン122とを有する。冷却パイプ121は、コンプレッサ110に連結された第1のメインパイプ123から分岐した、複数の分岐パイプによって構成されている。本実施の形態の例では、冷却パイプ121は、第1のメインパイプ123から分岐した4個の分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4によって構成されている。分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4は、下流側で、マニホールド(図1)へと繋がる第2のメインパイプ124で合流するようになっている。因みに、図1では、図を簡単化するために、冷却パイプ121を1本のパイプとして示してある。
Moreover, as shown in FIGS. 4 to 6, the
図4および図5からも分かるように、分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4は、第1および第2のメインパイプ123、124よりもパイプ径が小さい複数のパイプが並設されて構成されている。本実施の形態の場合、第1のメインパイプ123と第2のメインパイプ124は上下に並んで配置され、図6に示すように、第1のメインパイプ123から分岐した分岐パイプ121−4(121−1、121−2、121−3)は一往復して第2のメインパイプ124に繋がるようになっている。因みに、圧縮空気は、分岐パイプ121−4(121−1、121−2、121−3)内を、図6の矢印の方向に流れる。
As can be seen from FIGS. 4 and 5, the branch pipes 121-1, 121-2, 121-3, and 121-4 are a plurality of pipes having a smaller pipe diameter than the first and second
このように、冷却部120を第1のメインパイプ123から一往復、つまり一回の折り曲げで第2のメインパイプ124に繋がるような複数の分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4により構成し、かつ限られた空間内において冷却パイプの全体としての長さ(分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4の合計長)を長くしたことにより、例えば、分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4の合計長と同じ長さの冷却パイプを、1本の冷却パイプを何回も折り曲げながら作成した場合と比較して流路の抵抗を小さくでき、かつ冷却効率を高めることができる。この結果、ファン132a、132bの風量が小さくても圧縮空気を効率的に冷やすことができるようになるので、装置の大型化、消費電力の増加、および騒音の増加を抑制しつつ、圧縮空気を効率的に冷やすことができるようになる。また、複数の分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4は、互いに並列で、かつ互いに同一のパイプ径としたことにより、圧縮空気が分流および合流するときに、流れの乱れを少なくできる。この結果、圧縮空気を分流および合流させることによる、冷却パイプ内での流路の抵抗を抑制できる。
In this way, the
また、複数の分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4の流路の断面積の合計は、第1のメインパイプ123の流路の断面積以上とされている。つまり、各分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4の流路の断面である円の合計面積(4つの円の合計面積)が、第1のメインパイプ123の流路の断面である円の面積よりも大きくされている。
Further, the sum of the cross-sectional areas of the flow paths of the plurality of branch pipes 121-1, 121-2, 121-3, and 121-4 is equal to or greater than the cross-sectional area of the flow path of the first
このようにメインパイプ123を、このメインパイプ123よりもパイプ径の小さい複数のパイプ121−1、121−2、121−3、121−4に分岐させたことにより、圧縮空気がより冷却パイプの表面近くを流れるようになるので、放熱効率(冷却効率と言ってもよい)を高めることができる。加えて、複数の分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4の流路の断面積の合計を、第1のメインパイプ123の流路の断面積以上としたことにより、分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4での圧力損失を抑制できる。つまり、分岐パイプを細くするほど、分岐パイプでの抵抗が大きくなり、これが圧力損失の原因となることを考慮して、本実施の形態では、第1のメインパイプ123の大きさに対する分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4の大きさに制限を加えることで、圧力損失を抑制するようになっている。
As described above, the
複数の放熱フィン122は、分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4に直交するようにして分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4の表面(外周)に取り付けられている。
The plurality of radiating
これにより、冷却部120での冷却効率をより高めることができる。特に、放熱フィン122は、圧縮空気の圧力に影響を及ぼさないので、非常に有効である。
Thereby, the cooling efficiency in the
また、図4を見れば明らかなように、放熱フィン122は、フィンの面がファン132a、132bの吸気方向とほぼ平行となるように配置されており、これにより各放熱フィン122の間を通過する吸気風の風量を多くすることができ、放熱効率を高めることができる。
As is apparent from FIG. 4, the radiating
また、図7に示すように、第2のメインパイプ124には、ドレイン125が取り付けられている。ドレイン125は、冷却部120によって圧縮空気を冷却することで生じたパイプ内の水分をパイプの外に排出する。実際上、図3に示すように、ドレイン125には、中空糸膜モジュール126が取り付けられている。中空糸膜モジュール126は、パイプ状であり、一端がドレイン125に接続され、他端がキャップ127で閉塞されている。この構成により、ドレイン125から中空糸膜モジュール126に入った水滴は、中空糸膜モジュール126を通して外気へと放出(蒸発)される。
Further, as shown in FIG. 7, the
この結果、シーブベッド210、211に入る水分を減少させることができるので、シーブベッド210、211内の吸着剤(例えば、ゼオライト)の性能の低下を防止できる。また、ドレイン125から出た水滴を、中空糸膜モジュール126を用いて外気中に放出するので、落下する水滴で装置内が濡れるのを防止できる。
As a result, moisture entering the
次に、本実施の形態における冷却動作について説明する。 Next, the cooling operation in the present embodiment will be described.
ここで、図1および図2に示すように、ファンケース131の上部には、原料空気の導入口133が設けられており、ファン132a、132bが動作すると、この導入口133からファン132a、132bの吸気口へと空気が引き込まれる。なお、図1では、図を簡単化するために、導入口133をファンケース131の上面に示したが、実際には、ゴミとの付着を防ぐために、図2に示したように、導入口133はファンケース131の側面に設けられている。
Here, as shown in FIGS. 1 and 2, a
図1の矢印で示すように、導入口133からファン132a、132bへと引き込まれる空気が冷却部120を通過することにより、冷却部120が冷却(放熱)される。ここで、導入口133は、導入口133とファン132a、132bの吸気口との間に冷却部120が存在するような位置に設けることが好ましい。このようにすることで、冷却部120を通過する空気の風量を大きくでき、冷却部120での冷却効率を高くすることができる。
As indicated by the arrows in FIG. 1, the air drawn into the
コンプレッサ110の原料空気導入口(図示せず)には、ファンケース131の底板134に開けられた導入口113(図1)に接続された導入管112(図1、図3)が接続されている。コンプレッサ110の圧縮空気排出口(図示せず)には、第1のメインパイプ123が接続されている。コンプレッサ110は、導入管112を通してファンケース内の原料空気を導入し、この原料空気を圧縮することで圧縮空気を得、これを第1のメインパイプ123を通して冷却パイプ121に導出する。
An inlet pipe 112 (FIGS. 1 and 3) connected to an inlet 113 (FIG. 1) opened in the
実際上、導入口133には吸気フィルタ(図示せず)が設けられ、導入口113にはヘパフィルタ(図示せず)が設けられている。吸気フィルタは、ファンケース131内にゴミや埃等の空中浮遊粒子が進入することを防ぐ。ヘパフィルタは、吸気フィルタにより除去されなかった微細粒子を除去する。このように、本実施の形態の場合、ファンケース131は、原料空気を取り込むための原料空気取込ケースとしての機能も有している。
In practice, the
コンプレッサ110は、ファンケース131内に設けられたファン132a、132bからの排気風が当てられることにより冷却される。一方、冷却パイプ121は、ファンケース131内でファン132a、132bからの吸気風が当てられることで冷却される。このように、本実施の形態の構成では、ファン132a、132bの排気風に加えて吸気風も有効に利用して、コンプレッサ110及び冷却パイプ121を効率的に冷やすことができるようになっている。
The
以上説明したように、本実施の形態によれば、冷却部120が複数の分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4を有し、複数の分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4は、メインパイプ123から互いに並列に分岐しており、かつ、互いに同一のパイプ径でなり、かつ、メインパイプ123内の圧縮空気が分流されて導入される、構成としたことにより、冷却パイプ内での流路の抵抗を抑制しつつ(つまり圧力損失を抑制しつつ)、圧縮空気を効率的に冷やすことができるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、複数の分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4の流路の断面積の合計は、メインパイプ123の流路の断面積以上であるようにしたことにより、分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4での圧力損失をより抑制できる。
Further, the sum of the cross-sectional areas of the flow paths of the plurality of branch pipes 121-1, 121-2, 121-3, and 121-4 is equal to or larger than the cross-sectional area of the flow path of the
また、分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4の表面に、分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4に直交する複数の放熱フィン122を取り付けたことにより、圧縮空気の圧力および流量に影響を及ぼさずに、分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4での冷却効率をより高めることができる。
A plurality of
また、分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4を、コンプレッサ110とは別の部屋に設けたことにより、コンプレッサ110の熱によって暖められていない風を分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4に当てることができるので、分岐パイプ121−1、121−2、121−3、121−4の冷却効率をより高めることができる。
Further, by providing the branch pipes 121-1, 121-2, 121-3, 121-4 in a room different from the
なお、上述の実施の形態では、送風機としてシロッコファン132a、132bを用いた場合について述べたが、シロッコファン以外の送風機を用いてもよい。例えば、軸流ファンを用いてもよい。また、上述の実施の形態では、吸気風によって冷却パイプ121を冷却するとともに排気風によってコンプレッサ110を冷却する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、排気風によって冷却パイプおよびコンプレッサ110の両方を冷却するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the case where the
図8は、他の実施の形態の構成を示す斜視図である。ファンケース131の底板134には、軸流ファン151a、151bが取り付けられている。コンプレッサケース111内には、コンプレッサ110に加えて、冷却パイプ121および放熱フィン122を有する冷却部120が設けられている。この構成により、冷却部120およびコンプレッサ110の両方が、軸流ファン151a、151bの排気風によって冷却される。
FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of another embodiment.
さらに、上述の実施の形態では、本発明に係る圧縮空気の冷却装置を酸素濃縮器に適用した場合を例として説明したが、これに限定されない。本発明に係る圧縮空気の冷却装置は、コンプレッサを用いて空気を供給する他の各種装置に適用することができ、特に、装置の大型化、消費電力の増加、騒音の増加、および圧縮空気の流量の減少を抑制しつつ、圧縮空気を効率的に冷やすことが要求される医療用人工呼吸器等の医療用機器に好適である。また、圧縮空気の冷却装置は、本実施の形態のように空気供給を必要とする装置に内蔵される形態としてもよいし、当該装置の外部に配置されて接続される形態としてもよい。 Furthermore, although the above-mentioned embodiment demonstrated as an example the case where the cooling device of the compressed air which concerns on this invention was applied to the oxygen concentrator, it is not limited to this. The compressed air cooling device according to the present invention can be applied to various other devices that supply air using a compressor, and in particular, the size of the device, the increase in power consumption, the increase in noise, and the compressed air It is suitable for medical devices such as medical ventilators that are required to efficiently cool compressed air while suppressing a decrease in flow rate. Further, the compressed air cooling device may be built in a device that requires air supply as in the present embodiment, or may be arranged and connected outside the device.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、例えば、酸素濃縮器の圧縮空気を冷却する装置に適用し得る。 The present invention can be applied, for example, to an apparatus for cooling compressed air of an oxygen concentrator.
100 酸素濃縮器
110 コンプレッサ
111 コンプレッサケース
120 冷却部
121 冷却パイプ(分岐パイプ)
122 放熱フィン
123 第1のメインパイプ
124 第2のメインパイプ
125 ドレイン
126 中空糸膜モジュール
127 キャップ
131 ファンケース
132a、132b ファン
133 導入口
134a、134b 排気穴
140 マニホールド
151a、151b 軸流ファン
210、211 シーブベッド
DESCRIPTION OF
122
Claims (6)
前記冷却パイプは、
前記コンプレッサに連結され、前記圧縮空気が導入される第1のメインパイプと、
前記第1のメインパイプからそれぞれが互いに並列に分岐しており、かつ、それぞれが互いに同一のパイプ径でなる、複数の分岐パイプと、
前記複数の分岐パイプが合流され、冷却後の圧縮空気を下流側装置に供給する第2のメインパイプと、
を有する圧縮空気の冷却装置。 Compressed air cooling apparatus, comprising compressed air obtained by a compressor, a cooling pipe for radiating and cooling the heat of the compressed air, and a blower that blows air on the cooling pipe,
The cooling pipe is
A first main pipe connected to the compressor and into which the compressed air is introduced;
A plurality of branch pipes each branching in parallel from the first main pipe, and each having the same pipe diameter;
A plurality of branch pipes joined together, a second main pipe for supplying compressed air after cooling to the downstream device;
Compressed air cooling device.
請求項1に記載の圧縮空気の冷却装置。 The sum of the cross-sectional areas of the flow paths of the plurality of branch pipes is equal to or greater than the cross-sectional area of the flow paths of the first main pipe.
The cooling device for compressed air according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載の圧縮空気の冷却装置。 A plurality of fins orthogonal to the branch pipe are attached to the surface of the branch pipe.
The cooling apparatus for compressed air according to claim 1 or 2.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の圧縮空気の冷却装置。 The branch pipe is provided in a separate room from the compressor.
The cooling apparatus of the compressed air as described in any one of Claims 1-3.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の圧縮空気の冷却装置。 The blower is disposed with an intake port directed toward the branch pipe and an exhaust port directed toward the compressor.
The cooling apparatus of the compressed air as described in any one of Claims 1-4.
An oxygen concentrator comprising the compressed air cooling device according to any one of claims 1 to 5.
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