JP2023534029A - ガスを濃縮するためのシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

ガス濃縮システムおよび方法が、提供される。一実施形態では、構成要素熱管理を含む、ガス濃縮システムおよび方法が、提供される。熱管理システムは、例えば、１つ以上の空気冷却経路を含むことができる。空気冷却経路は、熱発生機構を有する構成要素空間の内外に冷却空気を指向する。他の実施形態では、熱管理システムはまた、熱発生構成要素の熱に対して絶縁される構成要素空間を含むことができる。熱発生構成要素を冷却し、熱から他の構成要素を絶縁することによって、低減された摩耗および延長された構成要素寿命が、達成されることができる。これは、構成要素故障および故障または摩耗した構成要素を修理もしくは交換するための高費用な点検を低減させる。また、締結具の使用の有無を問わずに、構成要素熱管理と組み合わせて、またはそれを伴わずにシステム構成要素を搭載するためのガス濃縮システムおよび方法が、提供される。

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０２０年７月１６日に出願された、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ Ｇａｓ」と題された米国仮特許出願第６３／０５２，７００号（弁理士整理番号第１２８７３－０７０３３号）の優先権を主張する。

本願は、以下の特許出願：全て２０２０年７月１６日に出願された、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ Ｇａｓ」と題された米国仮特許出願第６３／０５２，６９４号（弁理士整理番号第１２８７３－０７００４号）、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ Ｇａｓ」と題された米国仮特許出願第６３／０５２，７００号（弁理士整理番号第１２８７３－０７０３３号）、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ Ｇａｓ」と題された米国仮特許出願第６３／０５２，８６９号（弁理士整理番号第１２８７３－０７０４１号）、「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｎｇ Ｇａｓ」と題された米国仮特許出願第６３／０５２，５３３号（弁理士整理番号第１２８７３－０７０４３号）、および「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｍａｎａｇｉｎｇ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｄｅｖｉｃｅｓ」と題された米国仮特許出願第６３／０５２，６４７号（弁理士整理番号第１２８７３－０７０４４号）を参照することによって組み込む。

（背景）
種々の用途が、ガス状混合物の分離に関して存在する。例えば、大気空気からの窒素の分離は、高濃度の酸素源を提供することができる。これらの種々の用途は、医療患者および飛行人員のための高濃度の酸素の提供を含む。したがって、ある濃度の酸素を伴う呼吸ガス等の濃縮製品ガスを提供するために、ガス状混合物を分離するシステムを提供することが、望ましい。

例えば、いくつかの既存の製品ガスまたは酸素濃縮システムおよび方法が、Ｉｎｖａｃａｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｅｌｙｒｉａ， Ｏｈｉｏ）に共同譲渡され、参照することによって本明細書に完全に組み込まれる、米国特許第４，４４９，９９０号、第５，９０６，６７２号、第５，９１７，１３５号、第５，９８８，１６５号、第７，２９４，１７０号、第７，４５５，７１７号、第７，７２２，７００号、第７，８７５，１０５号、第８，０６２，００３号、第８，０７０，８５３号、第８，６６８，７６７号、第９，１３２，３７７号、第９，２６６，０５３号、および第１０，０１０，６９６号に開示されている。

そのようなシステムは、定常、輸送可能、またはポータブルのいずれかであることが公知である。定常システムは、例えば、ユーザの寝室または居間等の１つの場所に留まることを意図している。輸送可能システムは、場所から場所に移動されることを意図しており、多くの場合、移動を促進するための車輪または他の機構を含む。ポータブルシステムは、例えば、肩ストラップまたは類似する付属品を介して等、ユーザとともに携行されることを意図している。

典型的には、そのようなシステムは、コンプレッサ、ポンプ、弁、シーブ床、および貯蔵タンク等の種々の構成要素を含む。例えば、医療等級酸素を生成するためのガス分離プロセスにおけるこれらの構成要素の動作は、騒音および構成要素寿命に悪影響を及ぼし得る熱を発生させる。また、そのような酸素濃縮システムの作業ユニットへの組立は、その唯一の機能が構造的または搭載支持を提供することである付加的構成要素を要求し、これは、酸素濃縮システムの重量、費用、および複雑性を追加する。所望されるものは、本システムのこれらおよび他の側面に対処する酸素濃縮システムである。

米国特許第４，４４９，９９０号公報 米国特許第５，９０６，６７２号公報

（要約）
ガス濃縮システムおよび方法が、提供される。一実施形態では、構成要素熱管理を含む、ガス濃縮システムが、提供される。熱管理システムは、例えば、１つ以上の空気冷却経路を含むことができる。空気冷却経路は、熱発生機構を有する構成要素空間の内外に冷却空気を指向する。他の実施形態では、熱管理システムはまた、熱発生構成要素の熱に対して絶縁される構成要素空間を含むことができる。熱発生構成要素を冷却し、熱から他の構成要素を絶縁することによって、低減された摩耗および延長された構成要素寿命が、達成されることができる。これは、構成要素故障および故障または摩耗した構成要素を修理もしくは交換するための高費用な点検を低減させる。

別の実施形態では、搭載本体を含む、ガス濃縮システムおよび方法が、提供される。搭載本体は、一体的である、または複数の部分から成ることができる。一実施形態では、搭載本体は、締結具の使用を伴わずに、システム構成要素を受け取り、保定するように形成される、陥凹または空間を有する。陥凹または空間は、構成要素を定位置に堅く保持するように形成される陥凹および空間と、構成要素のある程度の移動を可能にするものとの両方を含むことができる。また他の実施形態では、空間は、冷却空気を熱発生構成要素空間に導入し、それから退出させるための空気通路であり得る。またなおも他の実施形態では、陥凹または空間は、熱発生構成要素によって発生された熱から構成要素を絶縁するための絶縁空間であり得る。さらなる実施形態では、別個の冷却空気の流れまたは指向された流動が、熱からアセンブリまたはデバイスの副次的構成要素を隔離することができる。例えば、１つ以上の冷却空気流が、スリーブおよびモータ等のコンプレッサの個々の構成要素に指向され、その他から各構成要素を隔離することができる。このように、共通の陥凹または空間内であっても、１つの面積から発生された熱は、空間内の別の面積または構成要素に直接伝達しない。他の実施形態も、さらに開示される。

熱管理のためのシステムおよび方法を提供することが、目的である。

１つ以上の冷却空気流経路を提供するためのシステムおよび方法を提供することが、別の目的である。

１つ以上の冷却空気流経路の退出口を提供するためのシステムおよび方法を提供することが、別の目的である。

熱発生構成要素を隔離するためのシステムおよび方法を提供することが、別の目的である。

締結具の使用を伴わずに、構成要素を保定するためのシステムおよび方法を提供することが、別の目的である。

冷却空気流通路を伴う搭載本体を有するシステムおよび方法を提供することが、別の目的である。

動作の間に低減された振動、騒音、および／または音響レベルを有するシステムおよび方法を提供することが、別の目的である。

これらおよび他の目的、特徴、ならびに利点は、以下の説明、図面、および請求項の精査の後に明白になるであろう。

本明細書に組み込まれ、その一部を成す付随の図面では、本発明の実施形態が、図示され、これは、上記に与えられる本発明の一般的説明および下記に与えられる詳細な説明とともに、本発明の原理を例示する役割を果たす。

図１は、ガス濃縮システムの一実施形態を示す。

図２Ａ－２Ｄは、図１の実施形態の正面図、背面図、右側面図、および左側面図を示す。

図３Ａ－３Ｂは、図１の実施形態の分解斜視図である。 図３Ａ－３Ｂは、図１の実施形態の分解斜視図である。

図４Ａ－４Ｈは、搭載本体の一実施形態の種々の斜視図である。 図４Ａ－４Ｈは、搭載本体の一実施形態の種々の斜視図である。

図５Ａ－５Ｂは、図４Ａ－４Ｈの搭載本体の分解斜視図である。 図５Ａ－５Ｂは、図４Ａ－４Ｈの搭載本体の分解斜視図である。

図６Ａ－６Ｄは、熱管理システムを有する、搭載本体の一実施形態の種々の断面図である。 図６Ａ－６Ｄは、熱管理システムを有する、搭載本体の一実施形態の種々の断面図である。

図７は、ガス濃縮構成要素の斜視図である。

図８Ａ－８Ｄは、搭載本体の一実施形態の部分内に配列される、ガス濃縮構成要素の種々の図である。 図８Ａ－８Ｄは、搭載本体の一実施形態の部分内に配列される、ガス濃縮構成要素の種々の図である。 図８Ａ－８Ｄは、搭載本体の一実施形態の部分内に配列される、ガス濃縮構成要素の種々の図である。 図８Ａ－８Ｄは、搭載本体の一実施形態の部分内に配列される、ガス濃縮構成要素の種々の図である。

図９Ａ－９Ｂは、搭載本体の一実施形態の部分的分解図である。

図１０Ａ－１０Ｄは、搭載本体および関連付けられるガス分離構成要素の１つの部分の右、左、底面、および上面図である。

（説明）
本明細書に説明されるように、１つ以上の構成要素が、接続される、継合される、添着される、結合される、取り付けられる、または別様に相互接続されるものとして説明される、もしくは示されるとき、そのような相互接続は、構成要素の間として直接的であってもよい、もしくは１つ以上の中間構成要素の使用を通して等、間接的であってもよい。また、本明細書に説明されるように、部材、構成要素、または部分の言及は、単一の構造的部材、構成要素、要素、または部分に限定されるものとせず、構成要素、部材、要素、または部分の集合体を含むことができる。

本発明の実施形態は、例えば、ガス濃縮システム構成要素によって発生される熱を管理する能力を提供する。これは、１つ以上の空気冷却経路を提供することを含む。空気冷却経路は、冷却空気を熱発生機構を有する構成要素空間に指向する。冷却ファンまたは他の機構が、冷却空気を、これが要求される構成要素空間の内外に指向するために提供されてもよい。他の実施形態では、熱発生構成要素の熱から構成要素空間を絶縁する能力が、提供される。熱が、そうでなければ予期されるものよりも急速に構成要素を劣化または摩耗させ得るため、熱発生構成を冷却し、熱から他の構成要素を絶縁することによって、構成要素寿命は、延長されることができる。早期の構成要素摩耗または故障は、故障または摩耗した構成要素を交換するための時間および輸送が、要求され、ガス濃縮システムの余分な供給が、そのような構成要素を修理するためにかかる時間の間に患者に代替システムを提供するために必要であり得、在庫確保されなければならない修理構成要素の数が、そうでなければ要求されるものよりも多くなり得る点において、高費用である。

本発明の実施形態はまた、例えば、構成要素を効率的に搭載するためのガス濃縮システムおよび方法を提供する。これは、ツールおよび締結具の使用を伴う、または伴わないものを含む。一実施形態では、搭載本体が、システム筐体内に提供される。搭載本体は、種々の構成要素（またはその部分）の形状に成型される、空間および／または陥凹を含むことができる。このように、搭載本体空間は、締結具（例えば、ねじ、ボルト、搭載ブラケット、および同等物）の必要性を有することなく、システム構成要素を確実に受容および保定することができる。ある構成要素（例えば、シーブ床および製品タンク）に関して、搭載空間／陥凹は、構成要素を定位置に堅く保持するように形成される。他の構成要素（例えば、コンプレッサおよびポンプ）に関して、搭載空間／陥凹は、構成要素のある程度の移動を可能にするために、構成要素よりもわずかに大きく形成される。これは、構成要素によって発生されるいずれの振動も搭載本体に伝達されないように防止する、および／またはそれを低減させる。また他の実施形態では、搭載本体空間／陥凹は、熱発生構成要素空間への、およびそれからの冷却空気を可能にするための空気通路であり得る。またなおも他の実施形態では、陥凹または空間は、熱発生構成要素によって発生された熱から構成要素を絶縁するための絶縁空間であり得る。

図１に図示されるものは、酸素システム１００の一実施形態である。本システムは、例えば、病院または患者の自宅における使用のため等、定常であってもよい。本システムはまた、例えば、患者が自宅から離れているときの患者による使用のため等、歩行性または可動性であり得る。本システムは、患者が、例えば、肩掛けストラップを通して、またはそれによって本システムが取っ手および車輪を含む配列を通して等、本システムを携行することを可能にする様式で構成されることができる。他の可動性構成もまた、含まれる。

酸素システム１００は、１つ以上の区分にあり得る、筐体１０２を含む。筐体１０２は、例えば、室内空気の吸入ならびに窒素および他のガスの排出等の種々のガスの吸入および排出のための複数の開口部を含む。酸素システム１００は、概して、大部分が酸素および窒素から成る室内空気を吸入口１１０から吸入し、シーブ床（３０８および３１０（図３））を使用することによって酸素から窒素を分離する。酸素は、１つ以上の内部または外部貯蔵または製品タンク（３０２（図３））内に貯蔵され、窒素は、室内空気に戻るように排出される。例えば、酸素ガスは、ポート１１６を通して、管類および鼻カニューレを通して患者に送達されてもよい。代替として、酸素ガスは、補助ポート（２０２（図２Ｃ））を通して、Ｉｎｖａｃａｒｅ Ｃｏｒｐ．（Ｅｌｙｒｉａ， Ｏｈｉｏ， ＵＳＡ）によって製造されるＨＯＭＥＦＩＬＬ（登録商標）等の酸素ボンベ充填デバイスに送達されてもよく、その一実施例が、米国特許第５，９８８，１６５号（参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されている。

示される実施形態では、筐体１０２は、いくつかの部分１０４および１０６を含む。システムディスプレイ１１８と、調節可能な流量計１２０と、随意の加湿器瓶のための陥凹１２２とを有する、パネル１０８もまた、提供される。システム１００はまた、容易な輸送および取扱のための延在可能取っ手１１２と、車輪１１４とを含んでもよい。筐体１０２はまた、本システムの中に引き込まれ、その内部構成要素を冷却するために使用される冷却空気を排気するための排気通気孔２００（図２）を含む。

図３Ａおよび３Ｂは、システム１００および筐体１０２の種々の分解斜視図を図示する。本実施形態に示されるように、筐体部分１０４および筐体部分１０６は、ともに接続し、構成要素搭載本体３００のための内部空間を形成する。筐体１０２は、搭載本体３００内に完全には位置し得ない種々のシステム構成要素を保護する。これは、例えば、製品タンク３０２と、シーブ床３０８および３１０とを含む。示される実施形態では、搭載本体３００は、製品タンク３０２を受容および固着させるための部分３０４と、シーブ床３０８および３１０を受容および固着させるための部分３０６とを含む。示される実施形態では、搭載本体３００は、締結具の使用の有無を問わずに、筐体部分１０６に受容および固着される。

図４Ａ－４Ｈは、ガス分離構成要素が除去される、搭載本体３００の外部表面の種々の斜視図を図示する。本実施形態では、搭載本体３００の外側または外部表面は、ガス分離システムの構成要素を受容および保定するように構成される、空間／陥凹を含む。例えば、製品タンク３０２を受容および固着させるための製品タンク部分３０４が、提供される。部分３０４は、製品タンク３０２を受容するための製品タンク空間４００を含む。空間４００は、空間内に製品タンク３０２製品タンク３０２の形状を収容するために湾曲し得る、壁４０２および４０４を含み、それによって境界される。壁４０２および４０４は、部分的にのみ製品タンクの形状にわたって延在する、またはそれを包囲するものとして図示されるが、他の実施形態では、壁４０２および４０４は、実質的に製品タンクの外側形状全体にわたって延在する、またはそれを包囲することができる。本実施形態では、製品タンク空間４００は、緊密または摩擦嵌合（もしくは圧入または締まり嵌め）接続を介して、締結具の必要性を伴わずに製品タンク３０２を受容および保定する。他の実施形態では、締結具が、製品タンク３０２の保定を支援するために使用されてもよい。製品タンク空間４００はさらに、製品タンク３０２に製品ガスを提供するための、および／または製品ガスが製品タンク３０２から退出することを可能にするための管類を可能にするための開口部４０５を含む。

搭載本体３００の外側または外部表面はまた、シーブ床搭載空間３０６を含むことができる。一実施形態では、シーブ床搭載空間３０６は、シーブ床３０８および３１０を受容するための空間／陥凹４０６および４０８を含む。シーブ床搭載空間３０６は、壁４１０および４１４と、隔壁４１２および４１６とを含む。これらの壁は、少なくとも部分的に、シーブ床３０８および３１０の部分を受容および保定するために、空間／陥凹４０６および４０８を形成するように構成される。一実施形態では、これらの壁は、シーブ床３０８および３１０の外壁と密接に噛合するように構成される。示される実施形態では、これらの壁は、部分的に、シーブ床３０８および３１０の外壁を受容する。他の実施形態では、これらの壁は、そのいかなる部分も暴露されないように、シーブ床３０８および３１０を完全に受容するようにサイズおよび寸法決定されることができる。本実施形態では、シーブ床搭載空間４０６および４０８は、締結具の必要性を伴わずにシーブ床３０８および３１０を受容および保定し、緊密または摩擦嵌合（もしくは圧入または締まり嵌め）接続を使用することができる。他の実施形態では、締結具が、シーブ床の保定を支援するために使用されてもよい。シーブ床搭載空間３０６はまた、管類が、シーブ床から離れるように、製品タンク３０２の中に製品ガス（酸素等）を搬送することを可能にするために、１つ以上の開口部４１８を含む。

支持スタンド４２０もまた、搭載本体３００に付加的構造的支持を提供するために、底部部分５０８において提供されることができる。一実施形態では、支持スタンド４２０は、コンプレッサシステム搭載スタンド７１２（図７）を受容および保定するための内部陥凹８００（図８）を含む。支持スタンド４２０はさらに、搭載本体３０２の底部部分５０８を底部筐体部分１０６に添着するための孔（ねじ山付き孔を含む）を含んでもよい。他の実施形態では、これらの搭載孔は、使用される必要はない。

図５Ａおよび５Ｂは、搭載本体３００の一実施形態の分解斜視図を図示する。本実施形態では、搭載本体３００は、後部部分５０２と、前部部分５０４と、フィルタカバー部分５０６と、コンプレッサ搭載または底部部分５０８とを含む、複数の部分を含む。これらの部分は、搭載本体３００に、種々のガス濃縮システム構成要素を受容および保定するための空間を提供するように配列される内部表面を提供する。例えば、コンプレッサ空間５２０が、コンプレッサまたはポンプを受容および保定するために提供される。１つ以上の冷却ファン空間５２２および５２４もまた、冷却ファンを受容および保定するために提供される。１つ以上の弁空間５２６が、さらに提供される。排気空間５２８もまた、これが熱発生構成要素を通過した後に冷却空気を排気するために提供される。一実施形態では、排気空間５２８は、筐体１０２の後部から外に、患者またはユーザから離れるように空気を指向する。ＨＥＰＡフィルタ空間５３０が、対応して、空気がガス分離システムの中に給送されるために、ＨＥＰＡフィルタを受容および保定するために提供される。

図５Ｂを参照すると、本体部分５０２は、上側開口部５１０および５１２と、中間開口部５１４および５１６と、５１８による下側開口部とを含む、複数の冷却空気開口部または吸入口を含む。これらの開口部は、冷却空気が、搭載本体３０２の中に引き込まれ、その中の熱発生構成要素を冷却することを可能にする。冷却空気は、次いで、排気空間５２８を通して、搭載本体３００から外に排気される。

搭載本体部分５０２、５０４、５０６、および５０８は、それらの外周の区画に沿って種々の突出部および陥凹を伴って配列される。一実施形態では、これらの突出部および陥凹（例えば、舌部および溝タイプ配列）は、搭載本体部分の間に摩擦嵌合／保持を提供し、締結具の使用を伴わずに、それらをともに固着および保定するように構成される。他の実施形態では、締結具が、搭載本体部分をともに固着および保定するために使用されてもよい。

図６Ａ－６Ｃは、熱管理システム６００の一実施形態を図示する。システム６００は、上側、中間、および下側開口部５１０、５１２、５１４、５１６、および５１８を含む。１つ以上のチャネルまたは通路が、搭載本体３００の内側空間の内外に（図６Ｂおよび６Ｃに矢印によって表される）冷却空気を指向するために提供される。これは、チャネル６０２、６０４、６０８、６１０、および６１２を含む。１つ以上の冷却ファン７０８および７１０が、筐体空気吸入口１１０を介して本システムの外部から冷却空気を引き込む。冷却空気は、通路６０８、６１０、および６１２に沿って、上側開口部５１０および５１２、中間開口部５１４および５１６、ならびに下側開口部５１８を通して、搭載本体３００の中に流動する。通路６０８、６１０、および６１２は、搭載本体３００の外側表面と筐体部分１０４の内側表面との間の空間によって形成される。

通路６０２および６０４は、冷却空気が、上側開口部５１０および５１２からコンプレッサ空間５２０の中に流動することを可能にする。中間開口部５１４および５１６ならびに下側開口部５１８は、冷却空気が、コンプレッサ空間５２０に直接進入することを可能にする。他の実施形態では、より多いまたはより少ない通路が、冷却空気入口開口部と冷却されるべき空間との間に提供されることができる。図示される実施形態では、コンプレッサ空間５２０は、複数の冷却空気の源（例えば、複数の上側、下側、および底部冷却空気吸入口）である。他の実施形態では、冷却空気源の数は、示されるものを上回る、または下回り得、図示されるものよりも大きい、または小さくあり得る。

一実施形態では、冷却されるべき搭載本体３００空間は、コンプレッサ空間５２０である。コンプレッサ空間５２０は、例えば、コンプレッサシステム７０２（図７）等の１つ以上の熱発生構成要素を含む。熱管理システム６００は、一実施形態では、冷却空気が、冷却ファン７０８／７１０によってコンプレッサ空間５２０の中に引き込まれ、コンプレッサシステム７０２を冷却し得るように配列される。コンプレッサシステムを冷却することは、システム構成要素（例えば、弁、シール、軸受、電気絶縁体、モータ等）に対する摩耗を低減させ、それらの作業寿命を延ばす。

図６Ｃに示されるように、１つ以上の指向された冷却流経路または空気の流れが、発生されることができる。これは、流れ６３２、６３４、および６３６を含む。１つ以上の流れが、１つ以上の構成要素、アセンブリの副次的構成要素、および／または面積に指向され、それによって発生される熱を、他の構成要素、副次的構成要素、および／または面積から隔離し、管理することができる。一実施形態では、空気の流れ６３２が、コンプレッサ出力管類または配管に指向され、これがシーブ床に進入する前に圧縮された空気を冷却する。空気の流れ６３６は、コンプレッサのモータ構成要素が存在するコンプレッサ空間５２０に指向される。このように、コンプレッサのモータ構成要素によって発生された熱は、それによって発生された熱が他のコンプレッサ構成要素から隔離されるように、より大きいコンプレッサ空間５２０内で隔離および管理されることができる。同様に、流れ６３４は、コンプレッサの熱交換器構成要素（例えば、図７の７０３もまた参照）が存在するコンプレッサ空間５２０に意図的に指向される。流れ６３４は、熱交換器７０３によって放散された熱を、コンプレッサ（またはそのモータならびに／もしくはピストンアセンブリ）の温度に影響を及ぼさないように、コンプレッサの下流に経路指定させる。このように、コンプレッサの熱交換器構成要素７０３によって発生された熱は、それによって発生された熱が他のコンプレッサ構成要素から隔離されるように、より大きいコンプレッサ空間５２０内で意図的に隔離および管理されることができる。流れ６３２、６３４、および６３６は、それによって発生された熱を隔離、冷却、および管理するために、具体的面積または構成要素に指向される複数の冷却空気経路または流れを提供および使用する一実施例にすぎない。付加的な指向された流路または空気の流れが、追加されることができる。したがって、１つ以上の指向された空気流または冷却空気の流れが、空間内の面積または構成要素に指向され、それによって発生された熱を隔離、冷却、および管理することができる。熱は、本システム内の他の構成要素の下流に、またはそれから離れるように冷却空気の流れを経路指定することによって放散される。

冷却空気は、搭載本体３００の内側空間から、通路６０６および６１４によって、排気空間５２８を通して外に排気される。一実施形態では、通路６０６は、搭載本体３００の内側空間内に形成され、通路６１４は、搭載本体３００の外側表面と筐体部分１０６の内側表面との間の空間によって形成される。他の実施形態では、これらの通路は、完全に搭載本体３００内に、または搭載本体３００および筐体部分１０６の表面と組み合わせて形成されることができる。

また他の実施形態では、搭載本体３００の内側空間内に存在する構成要素は、指向された空気流または冷却空気の流れと相互作用するように配列される、熱伝導性表面を含むことができる。例えば、フィンまたは伝導性板が、モータ、ピストンスリーブ、および熱交換器等のコンプレッサ構成要素に追加されることができる。またさらに、搭載本体３００の内側空間は、付加的冷却経路を形成する、熱伝導性壁表面または壁コーティングを含むことができる。一実施形態では、熱伝導性壁表面または壁コーティングは、冷却空気の流れと協働し、熱発生構成要素から離れるように熱を指向する。熱伝導性壁表面または壁コーティングは、それ自体が、熱発生面積または構成要素からの熱を、そのような熱を本デバイスの外側に伝達する熱交換器を含む、本デバイスのより低温の、または冷却された面積に輸送する、冷却経路を形成することができる。

一実施形態では、熱管理システム６００は、熱発生構成要素によって発生された熱から構成要素を絶縁するための絶縁空間であり得る、陥凹または空間を含む。例えば、弁空間５２６は、コンプレッサ空間５２０内で発生された熱から熱的に絶縁されることができる。また、コンプレッサ空間５２０は、その中で発生された熱を封じ込めるために、熱的に絶縁されることができる。図６Ｄを参照すると、そのような配列の一実施形態が、示される。弁空間５２６は、１つ以上の絶縁壁または部分６１６、６１８、６２０、および６２２によって形成されることができる。これらの壁は、任意の適切な熱的に絶縁する材料から作製されることができ、弁空間５２６の中への熱の伝達を最小限にするために、適切に必要に応じて寸法およびサイズ決定されることができる。

示される実施形態では、弁空間５２６は、壁または部分６２２によって、コンプレッサ空間５２０によって発生された熱から熱的に絶縁される。弁空間５２６はさらに、通路６０２を通して通過する冷却空気によって、コンプレッサ空間５２０によって発生された熱から熱的に絶縁される。通路または空間６０２は、酸素の生成のために、コンプレッサ５２０からシーブ床３０８および３１０に圧縮された空気を搬送する、管類またはダクトを含有する。他の実施形態では、弁空間５２６は、示されるものを上回る、または下回る熱的に絶縁する構成要素（例えば、壁、空気冷却通路等）を有してもよい。熱発生構成要素から弁空間５２６を熱的に絶縁することは、弁構成要素（例えば、シール、ガスケット、ステム等）に対する摩耗を低減させ、それらの作業寿命を延ばす。

コンプレッサ空間５２０はまた、それからの他の構成要素への熱の伝達を最小限にするために、（冷却される空気に加えて）熱的に絶縁されることができる。示される実施形態では、コンプレッサ空間５２０は、１つ以上の絶縁壁または部分６２４、６２６、６２８、および６３０によって形成されることができる。これらの壁は、任意の適切な熱的に絶縁する材料から作製されることができ、弁空間５２６、製品タンク保持部分３０４、シーブ床保持部分３０８、およびパネル１０８と関連付けられるシステム電子機器の中への熱の伝達を最小限にするために、適切に必要に応じて寸法およびサイズ決定されることができる。

他の実施形態では、本明細書に議論される搭載本体３００の壁はまた、より静かなガス濃縮システムをもたらす、音響絶縁を提供することができる。例えば、コンプレッサ空間５２０と関連付けられる絶縁壁または部分６２４、６２６、６２８、および６３０は、コンプレッサシステムの動作によって発生される振動および騒音を低減させる、封じ込める、または吸収してもよい。弁空間５２６と関連付けられる絶縁壁または部分６１６、６１８、６２０、および６２２もまた、弁の開放および閉鎖作用によって発生される振動および騒音を低減させる、封じ込める、または吸収することができる。搭載本体３００の壁はさらに、冷却ファン７０８および７１０ならびに本システムの内外への冷却空気の移動と関連付けられる振動および音を封じ込める、吸収する、または低減させてもよい。

ここで図７を参照すると、例示的ガス濃縮システム７００の種々の構成要素が、示される。一実施形態では、全てのこれらの構成要素は、締結具の使用を伴わずに、搭載本体３００に搭載される、またはその中に含有される。他の実施形態では、締結具が、使用されることができる。本システムは、コンプレッサシステム７０２の中に引き込まれる空気を濾過するためのＨＥＰＡフィルタ７０６を含む。コンプレッサシステム７０２は、圧縮された空気を、弁７０４を通して、交互する方式でシーブ床３０８および３１０の中に給送する。シーブ床３０８および３１０は、室内空気から窒素および酸素を分離し、酸素を製品タンク３０４の中に指向する。製品タンク３０４は、次いで、酸素ガスを患者またはユーザに供給する。一実施形態では、コンプレッサシステム７０２は、コンプレッサの動作によって引き起こされ、搭載本体３００に伝達される振動を最小限にするための弾力性（例えば、ばねベースの）搭載スタンド７１２を含む。システム７００はさらに、構成要素と他の部分（例えば、消音器／マフラ、フィルタ等）との間でシステムガスを輸送するための種々の管類を含む。システム７００は、コンプレッサの速度ならびに弁の開放および閉鎖のタイミングを制御し、圧力スイング吸着法（または他の前述で説明される）ガス分離プロセスを提供するために、その中に埋設される論理およびセンサ（例えば、圧力、流動、および／または酸素等）を伴うプロセッサ制御システムによって動作される。

図８Ａおよび８Ｂは、搭載本体３００に搭載される、および／またはその中に含有される、例示的ガス濃縮システムの斜視図である。例えば、図８Ａは、搭載本体３００の後部部分５０４および底部部分５０８と関連するガス分離システム構成要素の斜視図を示す。コンプレッサシステム７０２は、コンプレッサ空間５２０内に示され、コンプレッサ搭載スタンド７１２は、陥凹８００内に受容および保定されるものとして示される。陥凹８００は、一実施形態では、緊密または摩擦嵌合（もしくは圧入または締まり嵌め）接続を介して、コンプレッサ搭載スタンド７１２の部分を確実に受容および保定する。

弁７０４は、後部搭載本体部分５０４によって形成される弁空間５２６内に示される。図８Ｂは、前部搭載本体部分５０２と関連するガス分離システム構成要素の斜視図を示す。図示されるように、弁７０４は、前部搭載本体部分５０２によって形成される弁空間５２６の部分内に示される。他の実施形態では、弁空間５２６は、複数の搭載本体部分の表面によって形成される必要はなく、実質的に単一の搭載本体部分内に形成されることができる。

図８Ｃ－８Ｄは、底部搭載本体部分５０８と関連する例示的ガス濃縮システムの斜視図である。示される実施形態では、本体部分５０８は、例えば、コンプレッサシステム７０２、製品タンク３０２、シーブ床３０８および３１０を含む、複数のガス濃縮システム構成要素を受容および保定する。前述で説明されるように、これらの構成要素は、これらの構成要素のために配列および構成される表面を有する空間内に受容および保定される。また、前述で説明されるように、これらの構成要素は、締結具の使用の有無を問わずに、搭載本体３００（および底部部分５０８）内に保定される。図示される実施形態では、底部搭載本体部分５０８は、より大きく、より重い構成要素（例えば、コンプレッサシステム７０２、シーブ床３０８および３１０、ならびに製品タンク３０４）であるガス濃縮システム構成要素を受容および保定するための基部構造として配列される。他の実施形態では、底部搭載本体部分５０８は、これらの構成要素の全てを受容および保定する必要はない。これらの構成要素のうちのいくつかまたは全ては、１つ以上の他の搭載本体部分内に受容および保定されることができる。

ここで図９Ａ－９Ｂを参照すると、後部搭載本体部分５０２が、搭載本体部分５０４および５０８から離れるように分解されて示される。冷却空気開口部／吸入口５１０、５１２、５１４、５１６、および５１８の一実施形態の場所、サイズ、および幾何学形状が、図示される。本実施形態では、上側冷却空気開口部５１０および５１２は、軸方向に離間され、実質的に本質的に伸長である。中間冷却空気開口部５１４および５１６は、同様に軸方向に離間され、同様に実質的に本質的に伸長である。示される実施形態では、上側および中間冷却空気開口部は、冷却ファン７０８および７１０の場所の空間的分離と整合される。それらはまた、熱が発生されるコンプレッサシステム７０２ヘッドおよび冷却フィン（例えば、７０３参照）と（軸方向に）整合される。このように、コンプレッサ空間５２０およびコンプレッサシステム７０２の熱発生構成要素が位置する場所の中に冷却空気を引き込むときの流動抵抗は、最小限にされる。冷却空気開口部５１８は、搭載本体３００の底部の近傍に位置し、冷却空気が、コンプレッサ空間５２０およびコンプレッサシステム７０２の底部に向かって導入されることを可能にする。これは、コンプレッサシステム７０２の電気モータを冷却することを支援する。他の実施形態では、冷却空気開口部は、他の場所および幾何学形状を有することができる。

図１０Ａ－１０Ｄは、底部搭載本体部分５０８および種々のガス濃縮システム構成要素のその保定の種々の図を図示する。前述で言及されるように、部分５０８は、より嵩張るガス濃縮システム構成要素（例えば、コンプレッサシステム７０２、シーブ床３０８および３１０、ならびに製品タンク３０４）のための基部構造として作用することができる。図１０Ａ－Ｄはまた、ガス濃縮システムの種々の管類を図示する。例えば、図１０Ｃは、シーブ床３０８および３１０を製品タンク３０４に接続する管類１０００の場所を示す、部分５０８の底面図である。

搭載本体３００は、発泡体を含む種々の材料から作製されることができる。一実施形態では、搭載本体３００は、例えば、発泡ポリプロピレン（ＥＰＰ）発泡体等の独立気泡発泡体材料から作製される。ＥＰＰ発泡体は、エネルギー吸収、耐衝撃性、断熱性、耐水性および耐薬品性を提供し、高い比強度を有し、再生利用可能である。本明細書に示され、説明されるように配列されるように、締結具の使用の有無を問わずに、ガス濃縮システム構成要素を受容および保定し得る、ガス濃縮システム搭載本体が、提供される。締結具の使用は、その中に受容される構成要素の表面に（緊密または摩擦嵌合、圧入、ならびに／もしくは締まり嵌め接続を介して）摩擦して係合し、それを保定する表面を伴う搭載および保定空間を有することによって回避される。他の側面では、ある構成要素は、依然として（例えば、緊密または摩擦嵌合、圧入、ならびに／もしくは締まり嵌め接続を介して）締結具の使用を伴わずに、構成要素を確実に保定しながら、搭載本体の壁に振動を伝達することなく、構成要素移動または振動（例えば、コンプレッサ振動）を可能にする空間内に保定されることができる。

本発明は、その実施形態の説明によって例証され、実施形態は、かなり詳細に説明されたが、添付される請求項の範囲をそのような詳細に制限する、またはいかなる方法でも限定することは、説明の意図ではない。付加的利点および修正が、当業者に容易に想起されるであろう。したがって、本発明は、それらのより広い側面において、示され、説明される具体的詳細、代表的な装置、および例証的実施例に限定されない。故に、一般的な発明的概念の精神または範囲から逸脱することなく、そのような詳細からの逸脱が、行われることができる。

Claims (20)

1. ガス濃縮システムのための搭載本体であって、
   コンプレッサを格納するためのコンプレッサ空間と、少なくとも１つのファンを格納するためのファン空間とを含む、複数の空間を備え、
   前記コンプレッサは、モータ部分と、ヘッド部分とを備え、
   前記コンプレッサ空間は、少なくとも第１および第２の空気入口と、出口とを備え、
   前記第１の空気入口は、前記コンプレッサヘッド部分と実質的に整合され、
   前記第２の空気入口は、前記コンプレッサモータ部分と実質的に整合され、
   前記出口は、前記コンプレッサヘッド部分と実質的に整合され、
   冷却空気は、前記少なくとも第１および第２の入口を通して、前記コンプレッサ空間の中に、かつ前記出口から外に引き込まれる、搭載本体。
2. 前記コンプレッサ空間は、前記第１の入口と前記出口との間に、前記コンプレッサヘッド部分を横断して空気冷却経路を含む、請求項１に記載の搭載本体。
3. 前記コンプレッサ空間は、前記第２の入口と前記出口との間に、前記コンプレッサモータ部分を横断して空気冷却経路を含む、請求項１に記載の搭載本体。
4. 前記コンプレッサ空間は、前記第１の入口と前記出口との間の第１の空気冷却経路と、前記第２の入口と前記出口との間の第２の空気冷却経路とを含む、請求項１に記載の搭載本体。
5. 前記コンプレッサ空間は、コンプレッサ出力ダクト空間と実質的に整合される、少なくとも第３の入口を含む、請求項１に記載の搭載本体。
6. 前記複数の空間は、弁空間をさらに備え、前記弁空間は、前記コンプレッサ空間から前記弁空間を絶縁する、複数の壁を有する、請求項１に記載の搭載本体。
7. 前記複数の空間はさらに、少なくとも部分的に、１つ以上のシーブ床を受容するためのシーブ床空間を備える、請求項１に記載の搭載本体。
8. 前記複数の空間はさらに、少なくとも部分的に、少なくとも１つの製品タンクを受容するための製品タンク空間を備える、請求項１に記載の搭載本体。
9. 前記複数の空間はさらに、コンプレッサ出力ダクト空間を備える、請求項１に記載の搭載本体。
10. 前記コンプレッサ空間は、複数の壁と、前記複数の壁と前記コンプレッサとの間の間隙とを備える、請求項１に記載の搭載本体。
11. ガス濃縮システムであって、
    ガス濃縮システムのための搭載本体を備え、
    前記搭載本体は、
    コンプレッサを格納するための内部コンプレッサ空間と、
    少なくとも１つの弁を格納するための内部弁空間と、
    少なくとも部分的に、１つ以上のシーブ床を格納するための外部シーブ床空間と、
    少なくとも部分的に、１つ以上の製品タンクを格納するための外部製品タンク空間と
    を含む、複数の空間を有する、システム。
12. 前記搭載本体は、複数の冷却空気入口と、少なくとも１つの出口とを備える、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記コンプレッサ空間は、少なくとも、コンプレッサヘッド部分と実質的に整合される、第１の空気入口と、コンプレッサモータ部分と実質的に整合される、第２の空気入口とを備える、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記搭載本体はさらに、コンプレッサヘッド部分を冷却するための少なくとも１つの空気冷却経路を備える、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記搭載本体はさらに、コンプレッサモータ部分を冷却するための少なくとも１つの空気冷却経路を備える、請求項１１に記載のシステム。
16. 前記搭載本体はさらに、コンプレッサヘッド部分を冷却するための少なくとも第１の空気冷却経路と、コンプレッサモータ部分を冷却するための少なくとも１つの空気冷却経路とを備える、請求項１１に記載のシステム。
17. ガス濃縮システムを動作させる方法であって、
    第１および第２の離間された空気入口を通して、コンプレッサ空間の中に冷却空気を引き込むことと、
    前記第１の入口を通してコンプレッサヘッド部分を冷却するための第１の空気冷却経路を発生させることと、
    第２の入口を通してコンプレッサモータを冷却するための第２の空気冷却経路を発生させることと、
    前記コンプレッサヘッドおよびモータ部分から離れるように前記冷却空気を排気することと
    を含む、方法。
18. 第１の空気冷却経路を発生させることは、前記コンプレッサヘッド部分を横断して冷却空気を指向することを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 第２の空気冷却経路を発生させることは、前記コンプレッサモータ部分を横断して冷却空気を指向することを含む、請求項１７に記載の方法。
20. 第３の空気入口を介してコンプレッサ出力ダクト部分を冷却するための第３の空気冷却経路を発生させることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。

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