JP4339585B2 - 酸素濃縮装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用の酸素濃縮装置に係り、騒音の発生が極めて少ない酸素濃縮装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気中の酸素を透過させ、窒素を選択的に吸着するゼオライトを吸着剤として用いることで酸素を生成する吸着法による酸素濃縮装置が、医療用として実用化されている。
【０００３】
この酸素濃縮装置によれば、空気取入口から取り込んだ空気をコンプレッサーで圧縮して圧縮空気を発生し、このコンプレッサーにより温度上昇した圧縮空気を熱交換で冷やし、この熱交換器を外気空気を吹付ける冷却用ファンで冷却し、ゼオライトを内蔵した一対の吸着筒に対して圧縮空気を交互に供給することで酸素を生成して、生成された酸素を製品タンクに貯め、減圧弁や流量設定器により製品タンクから供給される酸素の圧力及び流量が自動制御され、さらに加湿器により酸素を加湿することで、カニューラ等の導管を介して患者に対して快適な酸素を供給できるように構成されている。
【０００４】
したがって、商用電源の備わっている場所に酸素濃縮装置を設置すれば、例えば肺機能が低下した在宅患者は、就寝中でも安全に酸素を吸うことができるようになる。このように、就寝中でも使用することから、騒音の発生が極めて少ない酸素濃縮装置が好ましく、できれば室内の空調設備から発生する騒音レベル以下となる酸素濃縮装置が望まれている。
【０００５】
一方、酸素濃縮装置によれば、内圧の高まった一方の吸着筒を交互に大気に開放することでゼオライトに吸着した窒素と水分とを装置の外部に排気する一次浄化と、一対の吸着筒の各出口側との間に配管される均等圧弁を動作させることで、一方の吸着筒で生成された他方の吸着筒に酸素を供給することでゼオライトの浄化を行う二次浄化が必要となる。
【０００６】
この一次浄化は、酸素濃縮装置の外部へ窒素と水分とを排気して行われるために、その排気音は騒音発生の一因となる。この排気音を低減するために排気を排気用消音器を介して行うとともに、排気用消音器の排気口に連通する消音箱をさらに設けることで騒音の低減を図ることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
一方、圧縮空気を発生するコンプレッサーは酸素を生成する時間中連続運転されるが、この運転中において振動と騒音の発生源となる。このことから、内面に発泡ウレタンの防音層を形成した遮音箱の内部にコンプレッサーを収容し、さらに外気を導入する空気取入口を設けた遮音箱を連通させて上方に設け、排気を行う排気口を設けた防音箱を下に重ねて多段式に設けることにより、コンプレッサーの消音及び防振効果を高め、さらに側方に設けた蓋体を開けることで各部に簡単にアクセスできるように構成し、保守作業を容易にした酸素濃縮装置が提案されている（特許文献２）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２７８６０５号公報。
【特許文献２】
特開平９−１２４３０２号公報。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、一対の吸着筒に内蔵されたゼオライトによる窒素の吸着能力が高まれば、コンプレッサーで圧縮される圧縮空気の供給量を低減できることとなり、コンプレッサーへの負荷低減が、全体的な騒音低下に有効となり、さらには消費電力の削減も実現できることになる。
【００１０】
しかしながら上記の特許文献１、２に提案された各装置によれば、ゼオライトは、所定の温度範囲で所定の窒素の吸着能力を有するが、所定の温度以上では窒素吸着能力が低下するため、吸着筒の手前の切換え弁まで防音構造が施されず、また、ゼオライトとしては、標準的な窒素吸着材を用いていることから、全体的な騒音低下には限界がある。
【００１１】
また、騒音発生源の内で、上記の一次浄化を行うために、酸素濃縮装置の外部へ窒素と水分とを排気する際の排気音は一時的に発生するものであるが、他の音に比べて最も騒音レベルが高い。このことから、全体的に騒音の発生が極めて少ない酸素濃縮装置を実現することができない問題があった。さらに、特許文献２に提案された酸素濃縮装置によれば、３つの防音箱または３つの室内に上下方向に多段式に重ねる構成であることから、高さ寸法が大きくなり小型化できない問題があった。
【００１２】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであり、全体的な騒音発生を抑制することで、きわめて騒音レベルの低い酸素濃縮装置の提供を目的としている。
【００１３】
また、上記目的に加えて、小型かつ保守作業性に優れた酸素濃縮装置の提供を目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、圧縮空気を供給するコンプレッサーと、前記コンプレッサーによって、供給された空気より酸素を取出す吸着筒と、前記コンプレッサーを冷却するためのファンとを有し、前記コンプレッサーを収納ケースに収納して、前記コンプレッサーの消音を施している酸素濃縮装置であって、
酸素生成過程において実質的に騒音源となりうる製品タンクを含むほぼ全体の部品を、空気取入口と空気排出口を有している金属板と吸音材を重合し、消音をなしうる収納ケースに収納し、前記遮音箱は、外部空気を直に内部に導入する空気取入口を有し、かつ前記冷却用ファンと、前記ニ方向切換弁とを収容し、上方に配置される第１室内部と、前記熱交換器と、前記コンプレッサーと、前記排気用消音器とを収容し、下方に配置される第２室内部とを有する第１遮音箱と、吸気用消音器を収容し、前記第２室内部に連通する第１空気連通口を有し後方に配置される第３室内部と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とを収容し、前記第２室内部に連通するように上方に設けられる第２空気連通口と、底面に形成された空気排気口とを備え、前方に配置される第４室内部とを有する第２遮音箱と、を備え、前記第１遮音箱と前記第２遮音箱とが一体化され、前記空気取入口から導入された前記外部空気は、前記冷却用ファンを介して前記第２室内部へ供給されて前記熱交換器と前記コンプレッサーとを冷却した後、前記第１空気連通口を介して前記第３室内部へ供給されて上方に向かい、前記第２空気連通口を介して前記第４室内部へ供給されて下方に向かい、前記空気排気口から排出され、前記前記吸気用消音器を介して導入された原料空気は、下方に向かって、前記第１空気連通口を介して前記第２室内部へ供給されることを特徴としている。また、空気中から窒素を吸着して、酸素を生成するための触媒担体としてゼオライトを用いた酸素濃縮装置であって、前記ゼオライトは、SiO2／Al2O3比が２．０〜３．０であるＸ型ゼオライトであり、かつ前記Al2O3の四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと結合させることにより、単位重量当たりの窒素の吸着量を増やしたことを特徴としている。
【００１５】
また、空気を濾化して得られる原料空気の吸気音を低減する吸気用消音器と、前記原料空気を圧縮して圧縮空気を発生するコンプレッサーと、前記コンプレッサーで温度上昇した前記圧縮空気の熱交換を行う熱交換器と、外部空気を直に送風して前記熱交換器を冷却する冷却用ファンと、前記ゼオライトを内蔵した第１吸着筒と第２吸着筒と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とに対して交互に前記圧縮空気を供給するニ方向切換弁と、前記ニ方向切換弁に配管され、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とから放出される窒素と水分とによる排気音を低減する排気用消音器と、前記第１吸着筒の出口側に配管される第１逆止弁と、前記第２吸着筒の出口側に配管される第２逆止弁と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒の前記各出口側との間に配管される均等圧弁と、を収容するために、内面に防音層を施した遮音箱と、を備えることを特徴としている。
【００１６】
また、前記遮音箱は、外部空気を直に内部に導入する空気取入口を有し、かつ前記冷却用ファンと、前記ニ方向切換弁とを収容し、上方に配置される第１室内部と、前記熱交換器と、前記コンプレッサーと、前記排気用消音器とを収容し、下方に配置される第２室内部とを有する第１遮音箱と、前記吸気用消音器を収容し、前記第２室内部に連通する第１空気連通口を有し後方に配置される第３室内部と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とを収容し、前記第２室内部に連通するように上方に設けられる第２空気連通口と、底面に形成された空気排気口とを備え、前方に配置される第４室内部と、を有する第２遮音箱と、を一体化したことを特徴としている。
【００１７】
また、前記コンプレッサーは、前記第２室内において防振部材を介して固定されることを特徴としている。
【００１８】
また、前記遮音箱を、前後方向と左右方向と上下方向とから覆うとともに、左右方向から着脱自在に収納する収納部と、天井面において前記原料空気と前記外部空気を導入する開口部と、底面の裏面側において前記空気排気口に連通する排気口と、を形成した収納部を備えた木製の筐体を、さらに設けたことを特徴としている。
【００１９】
また、前記遮音箱の前後方向と左右方向と下方向に、前記収納部の内接面に当接する弾性体を固定したことを特徴としている。
【００２０】
また、前記一体化された前記遮音箱を、前記収納部の左右方向から着脱自在にするための木製の蓋体を設け、前記蓋体を覆う化粧パネルを前記木製の筐体にさらに固定したことを特徴としている。
また、外部空気を濾化して得られる原料空気の吸気音を低減する吸気用消音器と、前記原料空気を圧縮して前記圧縮空気を発生するコンプレッサーと、前記コンプレッサーで温度上昇した前記圧縮空気の熱交換を行う熱交換器と、外部空気を直に送風して前記熱交換器を冷却する冷却用ファンと、空気より窒素を優先的に吸着しうるゼオライトを内蔵した第１吸着筒と第２吸着筒と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とに対して交互に前記圧縮空気を供給するニ方向切換弁と、前記ニ方向切換弁に配管され、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とから放出される窒素と水分とによる排気音を低減する排気用消音器と、前記第１吸着筒の出口側に配管される第１逆止弁と、前記第２吸着筒の出口側に配管される第２逆止弁と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒の前記各出口側との間に配管される均等圧弁と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒の内部圧力を夫々検出する圧力センサと、前記圧力センサによる圧力検出に基づき、前記ニ方向切換弁と前記均等圧弁の切換制御を行う制御手段と、を備えた酸素濃縮装置であって、外部空気を直に内部に導入する空気取入口を有し、かつ前記冷却用ファンと、前記ニ方向切換弁とを収容し、上方に配置される第１室内部と、前記熱交換器と、前記コンプレッサーと、前記排気用消音器とを収容し、下方に配置される第２室内部とを有し、内面に防音層を施した第１遮音箱と、前記吸気用消音器を収容し、前記第２室内部に連通する第１空気連通口を有し後方に配置される第３室内部と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とを収容し、前記第２室内部に連通するように上方に設けられる第２空気連通口と、底面に形成された空気排気口とを備え、前方に配置される第４室内部とを有し、内面に防音層を施した第２遮音箱とを一体化した遮音箱と、前記遮音箱を、前後方向と左右方向と上下方向とから覆い、左右方向から着脱自在にするとともに、天井面において前記原料空気と前記外部空気を導入する開口部と、底面の裏面側において前記空気排気口に連通する排気口とを形成した収納部を備えた木製の筐体と、を具備することを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な一実施形態について添付の図面を参照して述べる。
【００２２】
先ず、図１は、一実施形態に係る酸素濃縮装置１を正面から見て、患者Ｋとともに略同じ縮尺率で示した外観斜視図である。本図から分かるように、この酸素濃縮装置１（これ以降、装置１とも呼ぶ）は、設置場所を最少にするために上下方向に長い直方体の形状(幅３５０ｍｍ×奥行き３５５ｍｍ×高さ６７５ｍｍ)を有していて総重量３５ｋｇｆであり、小型化、軽量化が図られている。そのデザイン上の特徴としては、床面から前面を覆うようにした平面状の前面化粧パネル３と、３次元的な人間工学的に優れた形状を有する熱可塑性樹脂製カバー２の色を夫々異なる色とすることで、室内に装置１を設置したときに家具などの他の調度品との調和を図れるように配慮している。
【００２３】
具体的には、カバー２をベージュ乃至クリーム系の色とする一方で、前面化粧パネル３の色をブルー系とすることで、所謂ツートンカラーの近代的なデザインとしている。さらに、低騒音化を図りつつ小型に構成するための種々の配慮がなされているが、詳しくは後述する。
【００２４】
装置１の前面化粧パネル３は、遮音機能を兼ねた木製であり、上記のブルー系以外に、患者Ｋの要望に応じて好きな色を選択できるようにしている。この木製とは、さらに詳しくは、加工が容易であり、かつ寸法に狂いの生じにくい周知である木材繊維を特殊な接着剤と共に熱圧・成板したＭＤＦ（Medium Density Fiberboard）が好ましく、軽量で防音性能が優れていることが知られている。
【００２５】
装置１の左右側面には、この前面化粧パネル３と同じ木製の左側面化粧パネル４と右側面化粧パネル５が、上下４個所の化粧ネジ８８を使用することで、後述する筐体に対して左右方向から着脱自在に固定されている。これらの左側面化粧パネル４と右側面化粧パネル５の略中央部位には、装置１の移動のために使用される取っ手１５が夫々固定されており、装置１の底面の四隅に固定されているキャスター６を使用して床面上を移動したり、装置１を設置するための搬送時において、作業者がこれらの取っ手１５を把持することで装置１の移動またはリフト作業を行なえるようにしている。このために、各取っ手１５の強度は、装置１を持ち上げる力に十分に耐える強度を有している。
【００２６】
左側面化粧パネル４の手前側の上方には、鼻カニューラ１３に接続されたチューブ６を引っかけるための鼻カニューラフック１４が固定されている。この鼻カニューラフック１４は、図示のように引っかける状態と、化粧パネル４の表面と面一となる収納状態とにできるので、不要な場合には収納状態にすることで装置１を室内の左壁に対して取っ手１５が当接するように設置できる。鼻カニューラ１３に接続されたチューブ６は、患者Ｋが生活する１つ部屋内で移動する範囲に相当する全長を有しており、端部には装置１に設けられた酸素出口管１０に対して着脱自在に設けられるカプラー１１を設けている。そして、未使用時は、チューブ１２を数回巻き付けた後に、図示のように鼻カニューラ１３を鼻カニューラフック１４に引っかけるようにしている。
【００２７】
カバー２は、天井面から前面化粧パネル３にかけて丸みを持たせた曲面を形成しており、図示のように標準身長（１６０〜１７０ｃｍ）の患者Ｋが起立状態で両手を下げた腰部分に略該当する高さＨの付近に、加湿器２０を設けるための凹部２ｄを略中央においてさらに連続形成している。このように中央に凹部２ｄを形成することで、頻繁に行われる加湿器２０の水補給作業を行なうときに、患者Ｋは立ったままの姿勢で行なうことができるので、従来の装置のようにいちいち座ったり覗き込む必要がなくなる。このため、患者の腹部への負担は大きく軽減され、さらには、左利きの人でも、加湿器２０は、中央の凹部２ｄにおいて着脱自在にされることから、何ら違和感なく交換を行なえることになる。
【００２８】
この加湿器２０の上には、室内の光量を検出する例えばＣｄｓである光量センサ１７が配設されている。このＣｄｓセンサ１７の上には、赤色または緑色に個別に発光／点灯して動作状態を患者Ｋに対して音声ガイドとともに知らせるための複数の発光ＬＥＤを内蔵した動作インジケータ１６がその表面を白色光透過性の樹脂プレートで保護するようにして配設されている。上記のＣｄｓセンサ１７は、動作インジケータや加湿器２０の右隣に配置されている７セグメントのＬＥＤを内蔵した流量表示部８の光量を室内の光度に応じて自動調節するセンサとして機能することで、室内が明るいときには、流量表示部８の輝度を高くし、夜間の就寝時などにおいて室内を暗くしたときには、流量表示部８の輝度を自動的に下げることで、就寝の障害にならないようにしている。
【００２９】
流量表示部８は、図示のように加湿器２０の右隣りに形成されたカバー２の凹部２ｃの奥側に設けられる。この流量表示部８の下方には、カバー２に対して着脱自在に設けられた保護カバー９が設けられており、この保護カバー９により後述する流量設定ダイアルを保護している。
【００３０】
加湿器２０の左隣りには、カバー２の凹部２ａが形成されており、この凹部２ａの中には押圧操作される電源スイッチ７が設けられている。この電源スイッチ７の下方には、上記のカプラー１１が接続される着脱機能を有した酸素出口管１０が配設されている。この酸素出口管１０も上記の電源スイッチ７と同様にカバー２に形成されたすり鉢形状の凹部２ｂの奥に固定されており、回りを取り囲むように設けられている。
【００３１】
以上説明したように、装置１のカバー２の前面側の曲面の中心部分に加湿器２０を着脱自在に設け、電源スイッチ７と、酸素出口管１０とをカバー２に形成された凹部２ａ、２ｂで取り囲むようにして、カバー２とほぼ面一になるように形成して、加湿器２０の左側に配置し、また流量表示部８も凹部２ｃの奥になるようにして加湿器２０の右側に設けることで操作性を向上させている。また、例えば患者Ｋがつまづきカバー２に対して激しくぶつかった場合でも樹脂製である衝撃吸収機能を備えたカバー２の前面側の曲面表面で適度に衝撃吸収して怪我などをしないように安全上の配慮がされている。
【００３２】
次に、図２（ａ）は、装置１を部屋の壁面Ｗ近くの床面Ｆ上に設置した様子を示した左側面図であり、図２（ｂ）は装置１の背面図である。図２において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛する。
【００３３】
先ず、図２（ａ）において、装置１は、その背面が部屋の壁面Ｗから狭い間隙Ｇ分離間して設置される。このように設置する前に、図２（ｂ）に示す装置１の裏面パネル２５に固定された一対のコードフック１８から電源コード１９を解き、商用電源に接続することで電源供給を可能な状態にする。この裏面パネル２５の下方には、後述する木製筐体に設けられた排気口２６が設けられており、この排気口２６を介して、上記の狭い隙間Ｇの最下方位置に向かう排気を矢印方向に行なうことで、排気音が最も低くなる個所からの排気を可能にしている。
【００３４】
裏面パネル２５の上方にはブレーカースイッチ２４が設けられており、万が一の過剰電流発生時における対処を可能にしている。再度、図２（ａ）を参照して、カバー２の上面は、図示のように壁面Ｗに対して所定角度、例えば約４５度の角度となる後方に傾斜面を形成しており、この傾斜面においてフィルター交換用蓋体２１を着脱自在に設けている。このように、傾斜面にフィルター交換用蓋体２１を設けることで、矢印方向に外気を導入可能にして吸気音が装置１の前面側に届かないように配慮して、吸気音の低減を考慮し、尚且つ、交換作業を容易にしている。
【００３５】
このフィルター交換用蓋体２１には、患者Ｋまたは家族が定期的に洗浄／交換するフィルター(空気取入口フィルター)が内蔵されている。カバー２には図示のように平面部が上記の傾斜面から裏面側に向けて連続形成されており、この平面部において破線図示の点検用蓋体２２が着脱自在に設けられている。
【００３６】
この点検用蓋体２２は、カバー２の内部に配置されている破線図示の制御基板５１上に固定されている点検用基板２３に実装されている表示部の点検作業を点検員などが行なうとき及び後述する吸気フィルターやバクテリアフィルターの交換時に取り外すためのものであり、後述するように患者Ｋには開くことができない工夫がされている。一方、一点鎖線図示の第１遮音箱５４と第２遮音箱５５と、破線図示の安定化電源５２とが図示の位置に内蔵されている。
【００３７】
以上の構成により、装置１の外部に対する開口部分としては、フィルター交換用蓋体２１に設けられた開口部と、装置１の底部後方の排気口２６のみとするとともに、開口面積は後述する原料空気の流量を確保するために必要となる最少限度として、装置外部に内部の音が漏洩しないようにしている。
【００３８】
次に、図３（ａ）は、図１で示した流量表示部８と保護カバー９を拡大して示した外観斜視図であり、図３（ｂ）は保護カバー９を取り外した様子を示した外観斜視図である。本図において、上記のように流量表示部８は加湿器２０の右隣に配置されており、図示のように４桁の７セグメントのＬＥＤを内蔵しており、患者Ｋは医師の指示により毎分当りの酸素流量を、この流量表示部８を見ながら設定する。
【００３９】
この流量設定は、一度設定した後には、変更しないことが原則であることから流量変更を行なうために下方に設けられた流量設定ダイアル２７には、図示の形状のカバー２と同色のプラスチック製の保護カバー９が設けられる。この保護カバー９の上部にはツマミ部９ａが一体形成されており、この部分に指先を入れることで取り外す。このために、図３（ｂ）において、保護カバー９の裏面側にはカバー２に形成された係止溝２ｋ、２ｋに対して係止する係止爪９ｂ、９ｂが一体形成されている。
【００４０】
流量設定ダイヤル２７は、図示のようなノブを時計回転方向に回動することで流量が多くなるものであり、設定された流量表示は、上記の流量表示部８において表示される。また、左上の表示部２８を押すことで、一患者当りの装置１の使用時間が一時的に表示される。希望する流量の設定後に保護カバー９を元の状態にセットすると、この保護カバー９は、カバー２と面一になるように形成されている。
【００４１】
図４（ａ）は、装置１の平面図であり、図４（ｂ）は点検用蓋体２２を開けた様子を示した平面図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、フィルター交換用蓋体２１には９個所の開口部２１ｂが形成されている。また、カバー２側に形成されている凹部２ｈに指先を入れることで、上方に持ち上げることで簡単に取り外すことができるように形成されている。このため、患者Ｋが毎日洗浄(必要に応じては交換)する必要のあるフィルター(空気取入口フィルター)３３(図５参照)の取り外し、取着けが極めて容易となりメンテナンス性が向上している。
【００４２】
一方、点検用蓋体２２はカバー２に形成されている点検窓２ｇの内部にセットされることで、その表面がカバー２の平面部の表面と面一状態となるように設けられている。この点検用蓋体２２を開けることで、図４（ｂ）に示したように点検用基板２３に実装されている回転スイッチ２３ａとその横に実装されている表示部２３ｂを使用して点検作業を行なえるようにしている。また吸気フィルター３０やバクテリアフィルター３２の交換と圧力調整器３１の調節も同様に行う。この点検用蓋体２２は、患者Ｋには開くことができないが、その構成について図５を参照して述べる。
【００４３】
図５は、フィルター交換用蓋体２１と点検用蓋体２２の取り外しの様子を示した外観斜視図であって、図５（ａ）と（ｂ）は、フィルター交換蓋体２１の取り外しの様子を示し、（ｃ）と（ｄ）は、点検用蓋体２２の取り外しの様子を夫々示す。
【００４４】
先ず、図５（ａ）において、患者Ｋは、フィルター交換用蓋体２１を取り外すためにカバー２に形成された凹部２ｈに指先を入れる。その後、指先を入れた状態でフィルター交換用蓋体２１を手前に倒すことで、カバー２の開口部２ｋから取り外す。次に、図５（ｂ）に示すようにこのフィルター交換用蓋体２１を逆さまにすることで、フィルター３３をフィルター交換用蓋体２１から取り外し、水洗により洗浄するか、新品に交換することで、フィルター交換用蓋体２１にセットする。このようにするためにフィルター交換用蓋体２１には、フィルター３３をセットするための収納部と、図示のような４個所の係止爪部２１ａが一体成型されており、カバー２に形成された開口部２ｋに対する係止状態にセットできるようにしている。
【００４５】
一方、図５（ｃ）と（ｄ）において、点検用蓋体２２には、弾性変形可能な形状に設けれられた係止部２２ａ、２２ａが一体樹脂成型されている。これらの係止部２２ａ、２２ａは、カバー２に形成された点検窓２ｇから点検用蓋体２２を取り外すときに矢印方向に押圧するように操作される。この操作だけでは手掛かりがないので点検用蓋体２２を上方に持ち上げることはできず、カバー２から上方に取り上げられない。
【００４６】
そこで、図５（ｃ）に示す吸着パッド３５を、予め点検用蓋体２２に吸着させる。その後、図５（ｄ）に示すように吸着パッド３５を把持して点検用蓋体２２を上に持ち上げることで点検窓２ｇから取り外すことで、図４（ｂ）に示した状態にできる。
【００４７】
すなわち、図５（ｃ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である図６の断面図の（ａ）〜（ｃ）において、この点検用蓋体２２はカバー２の点検窓２ｇに形成された段差部に載置される外形寸法を有している。また、上記の係止部２２ａは、図示のように弾性変形可能なＵ字状に一体成型されるとともに、カバー２の点検窓２ｇに形成された溝部２ｍに対して係止する凸部２２ｂを一体形成している。このために、図６（ｂ）に示したように係止部２２ａを矢印方向に指先で押圧して、係止部２２ａを弾性変形して溝部２ｍから凸部２２ｂを外す状態にしてから、図６（ｃ）に示すように予め吸着された吸着パッド３４を把持して上方に持ち上げることで、点検用蓋体２２を上に向けて取り外すことができるように構成されている。このように吸着パッド３５を使用することで、点検用蓋体２２を取り外すことができることは、患者Ｋには知らされない。このため、サービスマンなどには操作性が容易であるが、患者Ｋが不用意に開けられない構造となっており、安全性を高めている。
【００４８】
以上のように患者Ｋまたは身の回りの人によりメンテナンスが行われる加湿器２０やフィルター３３などについては、装置１のカバー２の上部に直線状に最適の高さＨにおいて配置することで、患者Ｋが屈まなくとも作業が出来るようにするとともに、患者Ｋが装置１の限定された範囲に注意を注げるように配慮している。このために人間工学上きわめて優れた構成としている。さらには、酸素流量を変更する設定流量ダイヤル２７には保護カバー９を設け、ほぼ全体がカバー２と面一となっているので、設定後のトラブルを防止でき、不用意に接することを防止して、誤って流量が変更される危険性を少なくしている。
【００４９】
また、略処方流量が固定であり設定流量を変更することのない患者Ｋに対しても、保護カバー９を設けることで運転毎に確認することを不要にして、患者Ｋのみならず付き添いの人の負担を軽減できるようにしている。さらに、運転状況を確認する上で必要な動作インジケータ１６類についても、加湿器２０と同様に、装置１のカバー２の上部において略直線状に配置することで、患者Ｋが装置１の限定された部分のみ確認すれば良いようにしている。また、点検作業者は、装置１を、図２（ａ）に図示した設置状態にした後は、装置１を移動しなくとも点検窓２ｇから点検用蓋体２２を簡単に取り外すことで、必要なメンテナンス作業が行えるとともに、フィルターを含む各種の定期交換部品の交換や装置１の運転状況の把握ができるようになる。さらには装置１は必要最少限度の開口部を備えているので、不用意に異物が入らない。
【００５０】
また、動作インジケータ１６は、一般的には患者Ｋに対して装置１の正常状態または異常状態であることを音声ガイドとともに知らせるが、同時に図４（ｂ）に示した点検用基板２３に実装されている回転スイッチ２３ａと２３bを利用し、２３b異常箇所の出力をモニタリングすることで緊急時において、簡易測定器などが使用できなくなった場合などにおいて、応急的に装置１の性能判断が行えるようにしており、装置１の異常発生時において、連絡を受けた作業者は測定器を患者宅に持ち込むことなく適切な処置を行なえる。
【００５１】
次に、図７は、装置１のブロック図を兼ねた配管図である。本図において、太い実線は空気、酸素、窒素ガスの流路を示しており配管３６として示されている。また、細い実線は電源供給または電気信号の配線を示している。
【００５２】
先ず、上記のフィルター交換用蓋体２１に内蔵されたフィルター３３を通過して装置内部に吸気された原料空気は、吸気フィルター３０を介して配管３６中に流入され、濾過が行われることで、ゴミ、ダスト類の除去が行われる。その後、濾過された原料空気は、吸気用消音器３７でその吸気音が消音されて、配管３６を介してコンプレッサー３８に向う。コンプレッサー３８では吸気口から濾過後の原料空気を導入して、２つの圧縮室内において圧縮することで圧縮空気を発生し、下流側に配管された熱交換器４０に送り出す。この熱交換器４０は、コンプレッサー３８において温度上昇した圧縮空気を冷やすためのものであり、放熱効果に優れた金属パイプ（例えば、アルミ管）をコイル状にすることで表面積を増やすとともに、装置内に外部から導入された外部空気を、直に送風するための一対の冷却用ファン３９、３９からの送風を受けることで金属パイプを冷やすように構成されている。
【００５３】
この熱交換器４０で十分に冷やされた後の圧縮空気を、下流に配管されている第１吸着筒４３と第２吸着筒４４に対して交互に供給するニ方向切換弁４１に送ることで、第１吸着筒４３と第２吸着筒４４内に貯蔵されているゼオライトが窒素の吸着と酸素を生成するための触媒担体として十分に機能できるようにしている。このニ方向切換弁４１には、さらに第１吸着筒４３と第２吸着筒４４から放出される窒素と水分とによる排気音を低減するための排気用消音器４２が配管されている。
【００５４】
第１吸着筒４３と第２吸着筒４４内に貯蔵されているゼオライトは、触媒担体として、SiO2／Al2O3比が２．０〜３．０であるＸ型ゼオライトであり、かつこのAl2O3の四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと結合させたものを用いることにより、単位重量当たりの窒素の吸着量を増やしている。
【００５５】
このようなゼオライトを使用することで、同じ酸素を生成するために必要となる原料空気の使用量を削減できるようになる。この結果、圧縮空気を発生するためのコンプレッサー３８を小型のタイプとすることができ、低騒音化を図ることができるようになる。ここで、従前から使用されているゼオライトを使用しても良く、この場合でも後述する消音機能により十分な低騒音化を図ることができることとなる。
【００５６】
一方、第１吸着筒４３と第２吸着筒４４の出口側には圧力を検出するための圧力センサ２９が設けられており、後述する制御を行なえるようにしている。また、第１吸着筒４３の出口側には第１逆止弁４６ａが、また第２吸着筒４４の出口側には第２逆止弁４６ｂが図示のように接続されており、各逆止弁の下流側は合流するように配管３６が成されており、下流において生成した酸素を貯蔵するための製品タンク４７が配管されている。さらに、第１吸着筒４３と第２吸着筒４４の各出口側との間には均等圧弁４５が配管されており、二次浄化を行うようにしている。
【００５７】
製品タンク４７の下流側には、酸素の圧力を自動調整する圧力調整器３１が配管されている。この圧力調整器３１の下流側には、細菌類の除菌を行うバクテリアフィルター３２が配管されており、除菌後の酸素を上記の流量設定ダイヤル２７に酸素を送る。図示のように、配管３６の途中は分岐しており酸素濃度センサ４８に酸素を送り、酸素濃度の検出を行ない、設定された酸素濃度の確認をできるようにしている。
【００５８】
吸着筒に内蔵されたゼオライトで生成された酸素は、湿度はほとんどゼロに近いので患者がそのまま吸引すると喉の渇きを招く。そこで、下流には精製水を貯液した加湿器２０が配管されており、精製水中を微細な気泡として通過する過程で酸素に湿度を与えるようにしている。この加湿器２０の下流側には、湿度センサーを含む流速センサ５０が接続されており、上記の酸素出口管１０に対して設定された流量の酸素が供給されていることを常時モニターするようにしている。この酸素出口管１０には、カプラー１１が接続されており、チューブ１２を介して鼻カニューラ１３が接続されている。
【００５９】
一方、上記の各センサとニ方向切換弁４１と均等圧弁４５は制御基板５１に接続されており、切換制御が行なわれる。制御基板５１は、上記の点検用基板２３に接続されるとともに、安定化電源５２からの電源供給を受けるとともに、停電時に自動的に切り換わる充電電池などの２次電源３４に接続されている。
【００６０】
図８は、図７の装置１のブロック図における動作説明フローチャートを各種の騒音の発生タイミングとともに示した図である。
【００６１】
本図において、装置1の電源スイッチが押される事で、所定電圧の供給が開始され、制御基板５１においてセルフチェックプログラム（ステップＳ１）が行われる。これに続きステップＳ２では、コンプレッサー３８、冷却ファン３９，３９、二方向切換弁４１への通電が行われることで、外部空気の導入、更にはそれに伴う空気導入音が連続的に発生する。同時にコンプレッサー３８の振動や騒音、吸着筒に及ぶ配管透過音についても連続して騒音が発生する。これに続き、導入された空気は二方切換弁４１を経て第１吸着筒４３、逆止弁４６a、製品タンク４７に流れ、徐々に圧力が上昇する。ステップＳ３では圧力センサー２９が所定の圧力を検出すると、均等圧弁４５が所定時間 開となる。このステップＳ３では第１吸着筒４３で濃縮された一部の酸素を使用して、第２吸着筒４４の、洗浄及び次の加圧に備えての準備が行われる。又、均等圧弁４５作動時には作動音を伴う。次のステップＳ４では、第１吸着筒４３の脱着工程（窒素や水分の排出）と第２吸着筒４４への空気の取入れを行うべく二方切換弁４１が作動する。このステップＳ４では、二方切換弁４１の切替え作動音、二方切換弁４１をへて排気用消音器４２から大気中に放出する第１吸着筒４３内に残る窒素ガスの放出音が発生する。この排気音は一時的ではあるが最も大きい。
【００６２】
第２吸着筒４４に流れ込んだ空気は、逆止弁４６ｂ、製品タンク４７に流れ前工程と同様に、付設された圧力センサー２９が所定の圧力を検出すると同様に均等圧弁が所定時間 開となる。このステップＳ５では、ステップＳ３同様に第２吸着筒４３の、洗浄及び次の加圧に備えての準備が行われ、均等圧弁４５作動時には作動音が発生するのは言うまでもない。次のステップＳ６では、第１吸着筒４４の脱着工程（窒素や水分の排出）と第１吸着筒４３への空気の取入れを行うべく二方切換弁４１が作動する。このステップＳ６では、ステップ４同様に二方切換弁４１の切替え作動音、二方切換弁４１をへて排気用消音器４２から大気中に放出する第２吸着筒４４内に残る窒素ガスの放出音が発生する。当然この排気音はステップＳ４工程と同等の放出音が発生する。濃縮酸素ガスはステップＳ３〜ステップＳ６の繰り返し動作により発生する。
【００６３】
以上のように、圧縮空気供給音と、外部空気導入音と、原料空気を作るための濾過空気導入音と、切換弁作動音と排気音が周期的に発生する。このように発生する騒音低減のために、従来より外部空気導入通路を長く設定し、かつ多くの屈折回数を与え、さらに吸音材を設けた遮音箱内に収容していた。このために静かな酸素濃縮装置は大型化するとされていた。また、ゼオライトを充填した吸着筒は、温度上昇すると窒素吸着量が減少するために温度の影響を受け難い場所において離間して配置されるのが一般的であった。このため、配管経路が長くなることによる圧力損失も無視できない場合があったがこれらの問題は、後述の構成により解決された。
【００６４】
図９は、図７に示した各部品が第１遮音箱５４と、第２遮音箱５５の内部に収容された様子を示しており、（ａ）は装置１に収容された後に右側面側から見た様子を示し、（ｂ）は、背面側から見た様子を示し、（ｃ）は、左側面側から見た様子を夫々示している。
【００６５】
本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、先ず、図９（ｂ）において、遮音箱は、複数の遮音箱、即ち、第１遮音箱５４と第２遮音箱５５とを接合面Ｖにおいて背中合わせに合わせた後に、不図示の複数のネジを用いて図示のように固定することで、製造工程における部品取付などの工程を分担できるなどして工程に自由度を設けることを可能にしている。また、後述するように、外部空気導入通路の全長を長くできるようにしている。第１遮音箱には所定の大きさ、例えば直径８ｃｍ前後の空気取入口５６が穿設されており、接合面に穿設されている第２連通口を介して第２遮音箱５５中に外部空気を導入する。
【００６６】
次に、図９（ｃ）において、第１遮音箱５４は、複数の室内、即ち、上方の第１室内部６１と下方の第２室内部６２とを上下方向に重ねるようにして形成されており、外部空気を直に内部に導入する上記の空気取入口５６を側面に有し、左右一対の冷却用ファン３９、３９と防音材を外側に巻き付けたニ方向切換弁４１と製品タンク４７とを図示のように上方の第１室内部６１に配置して固定している。また、配管用孔部６０が図示の位置に穿設されており表裏間での必要な配管を可能にしている。このように上方の第１室内部６１と下方の第２室内部６２とを上下方向に重ねて形成するために横方向に第１隔壁６５が設けられており、この第１隔壁６５に穿設された孔部を介して冷却用ファン３９、３９で発生した送風を下に送ることで、下方の第２室内部６２の上方に固定された熱交換器４０への直の送風による冷却を行う。また、４つのコイルバネ７０を四隅に固定し、ラバーブッシュ７１を介して図示のように底面に固定されたオイルレス・コンプレッサー３８の冷却を、上記の送風により同時に、行うようにしている。さらに、ニ方向切換弁４１から接続された排気用消音器４２の排気口は、図示のようにコンプレッサー３８の下方に位置するように配管されている。
【００６７】
次に、図９（ａ）において、上記の吸気フィルタ３０に接続される吸気用消音器３７は、上記の第２室内部６２に連通する第１空気連通口５８を下方に穿設した第３室内部６３内に収容され固定されている。また、上記の第１吸着筒４３と第２吸着筒４４はバンド５３によって、上方において第３室内部６３に連通する第２空気連通口５９を第２隔壁３６に設けるとともに、底面において空気排気口５７を備えた第４室内部６４内において図示のように固定されており、上記の逆止弁４６ａ、４６ｂと均等圧弁４５とを図示の位置で配管している。このようにして、縦方向の第２隔壁３６により隔離される複数の室内、即ち、第３室内部６３と第４室内部６４とを一体形成した第２遮音箱５５として設けている。
【００６８】
図１０は、上記の第１遮音箱５４と第２遮音箱５５とを一体的に固定した様子を示した外観斜視図である。図１０では、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛して、未説明部分について述べると、第１遮音箱５４と第２遮音箱５５は、１ｍｍ前後の板厚の鉄板からプレス加工されるとともに、フランジ面５４ｆを曲げ加工しており、このフランジ面５４ｆにおいて雌ネジ穴部５４ｇを所定間隔で形成しており、後述する金属板をネジ止めすることで密閉状態にできるようにしている。第１遮音箱５４の天板には孔部６７が穿設されており、配線コードのコネクタ６８を図示のように貫通できるようにして上記の基板へのコネクタ接続を可能にしている。第１遮音箱５４と第２遮音箱５５の外面の四隅には、弾性体であるゴム足７２が固定されており、これらのゴム足７２の高さ分に相当する空気層を後述する収納部の内壁部との間において当接により形成することで遮音層を形成するとともに、振動の吸収を底面との間で行なうように構成されている。第１遮音箱５４と第２遮音箱５５との間の接合面Ｖは、第２遮音箱５５で終わり、図示のような縦方向の空間部を設けており、この空間部において上記の安定化電源を収容できるようにしている。
【００６９】
図１１は、図１０に示した第１遮音箱５４と第２遮音箱５５とに導入される空気流を示した外観斜視図であって、外部導入空気の流れを実線矢印Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３と、破線矢印Ｂ４と実線矢印Ｂ５と、破線矢印Ｂ６、Ｂ７で示し、吸気フィルタ３０で濾過後の原料空気の流れを矢印Ａ１、Ａ２で示し、排気の流れを矢印Ｈで示している。
【００７０】
一対の冷却用ファン３９が起動されることで 図１１に図示のように、図２で述べたフィルター交換用蓋体２２のフィルターで濾過された空気が、空気取入口５６を介して実線矢印Ｂ１方向に導入されて、各冷却用ファンの空気取入口から導入され、送風が開口部６５ａ、６５ｂから実線矢印Ｂ２、Ｂ２方向に行われて熱交換器の冷却とコンプレッサーの冷却がされて、第１連通口５８から第３室内部６３に送られる。また、排気用消音器４２で排気された窒素と水分のガスも、この第１連通口５８から第３室内部６３に送られる。
【００７１】
第３室内部６３に送られた送気は、破線矢印Ｂ４方向に上昇され、第２連通口５９から第４室内部６４に送られる。これに続き、破線矢印Ｂ６方向に流れて、下方の排気口５７を介して、破線矢印Ｂ７方向に排気されることで、装置１の下方の排気口２６から排気される。一方、吸気フィルタ３０で濾過後の原料空気は、矢印Ａ１方向に流れ、矢印Ａ２方向に配管内を流れる。以上のように、外部空気と原料空気を導入することで、流路を上下方向に沿うように設定することで、騒音の削減を実現している。特に、排気用消音器４２で排気された窒素と水分のガスによる騒音は、第２室内部の底で排気されて発してから、第１連通口５８を介して第３室内部６３の下方に伝わり、上方に向い、上方の第２連通口５９を介して第４室内部６４に伝わり、下方に向けて伝わり、排気口５７から外部に出る。こうして、ほぼ完全に消音されることになる。
【００７２】
続いて、図１２は、図１１に示した第１遮音箱５４と第２遮音箱５５の一体物をカバー２を設けた木製筐体８０の収納部８１内にセットする様子を示した立体分解図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、木製筐体８０は、前後方向と上下方向を上記のＭＤＦなどのパネル板(厚さ約１２ｍｍ)を用いて図示のような形状に組み立てられることで、左右方向に大きな開口を有した収納部８１を形成している。この木製筐体８０の下方の四隅には上記のキャスターが固定されている。また、カバー２の内部には、上記の各基板類の配線と加湿器用の配管とがされており、このカバー２は図示のようにこの木製筐体８０上に左右面からネジ止めされている。
【００７３】
収納部８１には、前後内側と底面において内周面８１ａ、８１ｂ、８１ｃが形成されており、これらの面に対して遮音箱の外周面に固定された防振/防音部材としてのゴム足７２が当接することで、上記のように防振と防音作用を確保できるようにしている。このために、図示のように、第１遮音箱５４と第２遮音箱５５を一体化した後に、左金属板８３と右金属板８４とがネジ止め固定される。これに続き、収納部８１にセットされる。
【００７４】
続いて、木製の中間板(厚さ約６ｍｍ)８６、８６が横棒８７を把持してセットされる。一方、収納部８１の上下の縁部の夫々には、雌ネジ穴８２が上下４箇所設けられており、上記の左右側面化粧パネル４、５に穿設された孔部４ａ、５ａに化粧ネジ８８を挿通し、これらの雌ネジ孔８２に対して螺合するようにして、最終組付けを行う。分解する場合には、上記と逆の手順を実施することで、簡単に取り外すことができる。
【００７５】
図１３は、図１２のＸ−Ｘ線矢視断面図であって、(ａ)は中間板８６がセットされた状態を示し、(ｂ)は中間板８６の横棒８７を掴み、上に持ち上げた様子を示し、(ｃ)は矢印方向に回動し、下方に移動する様子を夫々示している。
【００７６】
図１３(ａ)において、第１遮音箱５４を形成する金属板８３の内周面には、図示のようなランダム形状の波形の表面形状を有した連続気泡のスポンジ材からなる吸音材９０が全面に接着などで固定されており、吸気音、排気音を十分吸収できるようにしている。
【００７７】
また、ゴム足７２は、中間板８６に当接して、高さ分の空気層を形成しており遮音効果を得ている。さらに、中間板８６と化粧パネルとの間にも空気層を設けて遮音効果を得ている。また、中間板８６は、収納部８１の上下縁部に形成された下溝部９２に下方縁部が嵌り、上溝部９１に上方縁部が嵌るとともに、上溝部９１の深さを大きくした寸法関係で形成されている。
従って、図１３(ｂ)に示すように、中間板８６の横棒８７を掴み上に持ち上げることで、中間板８６の下方縁部が下溝部９２から外れる状態となるので、その後に、図１３(ｃ)に示したように矢印方向に回動し、下方に移動することで簡単に取り外すことができる。また、取り付けの場合には、逆の手順で図１３(ａ)に図示の状態にセットできるように構成されている。
【００７８】
図１４は、図８で述べた動作時における圧縮空気供給音と、外部空気導入音と、原料空気を作るための濾過空気導入音と、切換弁作動音と排気音が周期的に発生する様子を示すために、縦軸に音圧レベル（デジベル）をとり、横軸に時間軸をとって示した比較図であって、(ａ)は従来の装置の音圧レベル（デジベル）を示し、(ｂ)は本発明の装置１の音圧レベル（デジベル）を示している。
【００７９】
図１４(ｂ)に示すように、図１４(ａ)との比較において、動作時における圧縮空気供給音と、外部空気導入音と、原料空気を作るための濾過空気導入音の音圧レベルを全体的に低くできた。また、特に排気音消音器を介して排気される排気音のレベルＮ１、Ｎ２は、図示のように夫々最も高くなる部分だが上記の装置１による排気音の音圧レベルＮ２は３３デシベル程度で３デジベル前後低くなり、ベースの音圧レベル、３３デシベルとほぼ変わらずに低い音圧レベルが達成された。
【００８０】
以上のように、外部空気導入通路を工夫し、さらに吸音材を設けた複数の遮音箱内に収容する場合において、小型化を図ることができた。また、ゼオライトを充填した吸着筒は、過度の温度上昇または過度の温度低下に伴う窒素吸着量が減少することが知られているが、適度に送風されるので温度の影響を受けなくなった。さらには、配管３６の経路長を短くすることで圧力損失も最小にできた。
【００８１】
尚、遮音箱は、金属板製に限定されるものではなく、インジェクション成形やブロー成形で作られた樹脂成形品や平板状の樹脂を張り合わせた積層板でも良いが、質量のある素材を用いることが騒音を低減する上で好ましい。また、形状は上記の直方体に限定されるものではなく、生産性、メンテナンス性、スペース効率を考慮したものであればどのような形状でも良い。
【００８２】
また、コンプレッサーと熱交換器への送風により、暖められた排気熱が吸着筒を設けた室内部に流入することになるが、吸着性能に優れた上記のゼオライトを使用することで原料空気量の低減を実現できるので、コンプレッサーの発熱量も減り吸着量に影響を及ぼすまでの排気熱に上昇することはない。さらに、実質的に酸素を生成する上で必要となる主部品を全て遮音箱中に収めた事で、連続する騒音源となるコンプレッサーの音は、唯一の開口部となる空気排出口から外部に出る騒音を発するが、各室内部を通過する際に、音エネルギーは、反射、吸音を繰り返して減衰される結果、耳障りな音は低減される。
【００８３】
以上の様に、 酸素生成過程において実質的に騒音源の要因となりうる構成部品のほぼ全体を、空気取入口と空気排出口を有している金属板と吸音材を重合し、消音をなしうる収納ケース(遮音箱,室内部)に収納することにより、さらに、遮音箱,室内部は、内面に吸音材を貼ることにより、騒音源は最小限に抑えられる。更には、従来のような排出通路と酸素の生成に必要な部品とが区分けされている装置に比べて、効率良くスペース使うことが出来るため、装置の小型化とメンテナンス性を向上できることになる。
【００８４】
尚、以上は本発明の医療用の装置１を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、空気中から窒素を吸着して、酸素を生成するための触媒担体として、SiO2／Al2O3比が２．０〜３．０であるＸ型ゼオライトであり、かつ前記Al2O3の四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと結合させることにより、吸着筒は１本であってもよい。さらに、木製筐体とカバーのデザインは上記構成に限定にされないことは言うまでもない。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、全体的な騒音発生を抑制することで、きわめて騒音レベルを低くできる酸素濃縮装置を提供できる。
【００８６】
また、加えて、小型かつ保守作業性に優れた酸素濃縮装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る酸素濃縮装置１を正面から見て、患者Ｋとともに略同じ縮尺率で示した外観斜視図である。
【図２】 （ａ）は、装置１を部屋の壁面Ｗ近くの床面Ｆ上に設置した様子を示した左側面図であり、図２（ｂ）は装置１の背面図である。
【図３】 （ａ）は、図１で示した流量表示部８と保護カバー９を拡大して示した外観斜視図であり、図３（ｂ）は保護カバー９を取り外した様子を示した外観斜視図である。
【図４】 （ａ）は、装置１の平面図であり、図４（ｂ）は点検用蓋体２２を開けた様子を示した平面図である。
【図５】 フィルター交換用蓋体２１と点検用蓋体２２の取り外しの様子を示した外観斜視図であって、図５（ａ）と（ｂ）は、フィルター交換蓋体２１の取り外しの様子を示し、（ｃ）と（ｄ）は、点検用蓋体２２の取り外しの様子を夫々示す。
【図６】 （ａ）〜（ｃ）は、図５（ｃ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図７】 装置１のブロック図を兼ねた配管図である。
【図８】 図７の装置１のブロック図における動作説明フローチャートを各種の騒音の発生タイミングとともに示した図である。
【図９】 図７に示した各部品が第１遮音箱５４と、第２遮音箱５５の内部に収容された様子を示しており、（ａ）は装置１に収容された後に右側面側から見た様子を示し、（ｂ）は、背面側から見た様子を示し、（ｃ）は、左側面側から見た様子を夫々示している。
【図１０】 第１遮音箱５４と第２遮音箱５５とを一体的に固定した様子を示した外観斜視図である。
【図１１】 図１０に示した第１遮音箱５４と第２遮音箱５５とに導入される空気流を示した外観斜視図である。
【図１２】 図１１に示した第１遮音箱５４と第２遮音箱５５の一体物をカバー２を設けた木製筐体８０の収納部８１内にセットする様子を示した立体分解図である。
【図１３】 図１２のＸ−Ｘ線矢視断面図であって、(ａ)は中間板８６がセットされた状態を示し、(ｂ)は中間板８６の横棒８７を掴み上に持ち上げた様子を示し、(ｃ)は矢印方向に回動し、下方に移動する様子を夫々示す。
【図１４】 図８で述べた動作時における圧縮空気供給音と、外部空気導入音と、原料空気を作るための濾過空気導入音と、切換弁作動音と排気音が周期的に発生する様子を示す比較図であって、(ａ)は従来の装置の音圧レベル（デジベル）を示し、(ｂ)は本発明の装置１の音圧レベル（デジベル）を示す。
【符号の説明】
１ 酸素濃縮装置
２ カバー
３ 前面化粧パネル
４ 左側面化粧パネル
５ 右側面化粧パネル
７ 電源スイッチ
８ 流量表示部
９ 保護カバー
１０ 酸素出口管
１１ カプラー
１２ チューブ
１３ 鼻カニューラ
１６ 動作インジケータ
１７ Ｃｄｓセンサ
２０ 加湿器
２１ フィルター交換用蓋体
２２ 点検用蓋体
２５ 裏面パネル
２６ 排気口
２７ 流用設定ダイヤル
２９ａ、２９ｂ 圧力センサ
３０ 吸気フィルター
３１ 圧力調整器
３２ バクテリアフィルター
３３ フィルター
３４ 二次電源
３５ 吸着パッド
３６ 配管
３７ 吸気用消音器
３８ コンプレッサー
３９ 冷却用ファン
４０ 熱交換器
４１ ニ方向切換弁
４２ 排気用消音器
４３ 第１吸着筒
４４ 第２吸着筒
４５ 均等圧弁
４６ａ、４６ｂ 逆止め弁
４７ 製品タンク
５１ 制御基板
５４ 第１遮音箱
５５ 第２遮音箱
５６ 空気取入口
５７ 空気排気口
５８ 第１連通口
５９ 第２連通口
６０ 配管穴
６１ 第１室内部
６２ 第２室内部
６３ 第３室内部
６４ 第４室内部
６５ 第１隔壁
６６ 第２隔壁
７０ コイルバネ
７２ ゴム足
８０ 木製筐体
８１ 収納部
８６ 中間板
９０ 吸音部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療用の酸素濃縮装置に係り、騒音の発生が極めて少ない酸素濃縮装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気中の酸素を透過させ、窒素を選択的に吸着するゼオライトを吸着剤として用いることで酸素を生成する吸着法による酸素濃縮装置が、医療用として実用化されている。
【０００３】
この酸素濃縮装置によれば、空気取入口から取り込んだ空気をコンプレッサーで圧縮して圧縮空気を発生し、このコンプレッサーにより温度上昇した圧縮空気を熱交換で冷やし、この熱交換器を外気空気を吹付ける冷却用ファンで冷却し、ゼオライトを内蔵した一対の吸着筒に対して圧縮空気を交互に供給することで酸素を生成して、生成された酸素を製品タンクに貯め、減圧弁や流量設定器により製品タンクから供給される酸素の圧力及び流量が自動制御され、さらに加湿器により酸素を加湿することで、カニューラ等の導管を介して患者に対して快適な酸素を供給できるように構成されている。
【０００４】
したがって、商用電源の備わっている場所に酸素濃縮装置を設置すれば、例えば肺機能が低下した在宅患者は、就寝中でも安全に酸素を吸うことができるようになる。このように、就寝中でも使用することから、騒音の発生が極めて少ない酸素濃縮装置が好ましく、できれば室内の空調設備から発生する騒音レベル以下となる酸素濃縮装置が望まれている。
【０００５】
一方、酸素濃縮装置によれば、内圧の高まった一方の吸着筒を交互に大気に開放することでゼオライトに吸着した窒素と水分とを装置の外部に排気する一次浄化と、一対の吸着筒の各出口側との間に配管される均等圧弁を動作させることで、一方の吸着筒で生成された他方の吸着筒に酸素を供給することでゼオライトの浄化を行う二次浄化が必要となる。
【０００６】
この一次浄化は、酸素濃縮装置の外部へ窒素と水分とを排気して行われるために、その排気音は騒音発生の一因となる。この排気音を低減するために排気を排気用消音器を介して行うとともに、排気用消音器の排気口に連通する消音箱をさらに設けることで騒音の低減を図ることが提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
一方、圧縮空気を発生するコンプレッサーは酸素を生成する時間中連続運転されるが、この運転中において振動と騒音の発生源となる。このことから、内面に発泡ウレタンの防音層を形成した遮音箱の内部にコンプレッサーを収容し、さらに外気を導入する空気取入口を設けた遮音箱を連通させて上方に設け、排気を行う排気口を設けた防音箱を下に重ねて多段式に設けることにより、コンプレッサーの消音及び防振効果を高め、さらに側方に設けた蓋体を開けることで各部に簡単にアクセスできるように構成し、保守作業を容易にした酸素濃縮装置が提案されている（特許文献２）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２７８６０５号公報。
【特許文献２】
特開平９−１２４３０２号公報。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、一対の吸着筒に内蔵されたゼオライトによる窒素の吸着能力が高まれば、コンプレッサーで圧縮される圧縮空気の供給量を低減できることとなり、コンプレッサーへの負荷低減が、全体的な騒音低下に有効となり、さらには消費電力の削減も実現できることになる。
【００１０】
しかしながら上記の特許文献１、２に提案された各装置によれば、ゼオライトは、所定の温度範囲で所定の窒素の吸着能力を有するが、所定の温度以上では窒素吸着能力が低下するため、吸着筒の手前の切換え弁まで防音構造が施されず、また、ゼオライトとしては、標準的な窒素吸着材を用いていることから、全体的な騒音低下には限界がある。
【００１１】
また、騒音発生源の内で、上記の一次浄化を行うために、酸素濃縮装置の外部へ窒素と水分とを排気する際の排気音は一時的に発生するものであるが、他の音に比べて最も騒音レベルが高い。このことから、全体的に騒音の発生が極めて少ない酸素濃縮装置を実現することができない問題があった。さらに、特許文献２に提案された酸素濃縮装置によれば、３つの防音箱または３つの室内に上下方向に多段式に重ねる構成であることから、高さ寸法が大きくなり小型化できない問題があった。
【００１２】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであり、全体的な騒音発生を抑制することで、きわめて騒音レベルの低い酸素濃縮装置の提供を目的としている。
【００１３】
また、上記目的に加えて、小型かつ保守作業性に優れた酸素濃縮装置の提供を目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、圧縮空気を供給するコンプレッサーと、前記コンプレッサーによって、供給された空気より酸素を取出す吸着筒と、前記コンプレッサーを冷却するためのファンとを有し、前記コンプレッサーを収納ケースに収納して、前記コンプレッサーの消音を施している酸素濃縮装置であって、
酸素生成過程において実質的に騒音源となりうる製品タンクを含むほぼ全体の部品を、空気取入口と空気排出口を有している金属板と吸音材を重合し、消音をなしうる収納ケースに収納し、前記遮音箱は、外部空気を直に内部に導入する空気取入口を有し、かつ前記冷却用ファンと、前記ニ方向切換弁とを収容し、上方に配置される第１室内部と、前記熱交換器と、前記コンプレッサーと、前記排気用消音器とを収容し、下方に配置される第２室内部とを有する第１遮音箱と、吸気用消音器を収容し、前記第２室内部に連通する第１空気連通口を有し後方に配置される第３室内部と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とを収容し、前記第２室内部に連通するように上方に設けられる第２空気連通口と、底面に形成された空気排気口とを備え、前方に配置される第４室内部とを有する第２遮音箱と、を備え、前記第１遮音箱と前記第２遮音箱とが一体化され、前記空気取入口から導入された前記外部空気は、前記冷却用ファンを介して前記第２室内部へ供給されて前記熱交換器と前記コンプレッサーとを冷却した後、前記第１空気連通口を介して前記第３室内部へ供給されて上方に向かい、前記第２空気連通口を介して前記第４室内部へ供給されて下方に向かい、前記空気排気口から排出され、前記前記吸気用消音器を介して導入された原料空気は、下方に向かって、前記第１空気連通口を介して前記第２室内部へ供給されることを特徴としている。また、空気中から窒素を吸着して、酸素を生成するための触媒担体としてゼオライトを用いた酸素濃縮装置であって、前記ゼオライトは、SiO2／Al2O3比が２．０〜３．０であるＸ型ゼオライトであり、かつ前記Al2O3の四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと結合させることにより、単位重量当たりの窒素の吸着量を増やしたことを特徴としている。
【００１５】
また、空気を濾化して得られる原料空気の吸気音を低減する吸気用消音器と、前記原料空気を圧縮して圧縮空気を発生するコンプレッサーと、前記コンプレッサーで温度上昇した前記圧縮空気の熱交換を行う熱交換器と、外部空気を直に送風して前記熱交換器を冷却する冷却用ファンと、前記ゼオライトを内蔵した第１吸着筒と第２吸着筒と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とに対して交互に前記圧縮空気を供給するニ方向切換弁と、前記ニ方向切換弁に配管され、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とから放出される窒素と水分とによる排気音を低減する排気用消音器と、前記第１吸着筒の出口側に配管される第１逆止弁と、前記第２吸着筒の出口側に配管される第２逆止弁と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒の前記各出口側との間に配管される均等圧弁と、を収容するために、内面に防音層を施した遮音箱と、を備えることを特徴としている。
【００１６】
また、前記遮音箱は、外部空気を直に内部に導入する空気取入口を有し、かつ前記冷却用ファンと、前記ニ方向切換弁とを収容し、上方に配置される第１室内部と、前記熱交換器と、前記コンプレッサーと、前記排気用消音器とを収容し、下方に配置される第２室内部とを有する第１遮音箱と、前記吸気用消音器を収容し、前記第２室内部に連通する第１空気連通口を有し後方に配置される第３室内部と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とを収容し、前記第２室内部に連通するように上方に設けられる第２空気連通口と、底面に形成された空気排気口とを備え、前方に配置される第４室内部と、を有する第２遮音箱と、を一体化したことを特徴としている。
【００１７】
また、前記コンプレッサーは、前記第２室内において防振部材を介して固定されることを特徴としている。
【００１８】
また、前記遮音箱を、前後方向と左右方向と上下方向とから覆うとともに、左右方向から着脱自在に収納する収納部と、天井面において前記原料空気と前記外部空気を導入する開口部と、底面の裏面側において前記空気排気口に連通する排気口と、を形成した収納部を備えた木製の筐体を、さらに設けたことを特徴としている。
【００１９】
また、前記遮音箱の前後方向と左右方向と下方向に、前記収納部の内接面に当接する弾性体を固定したことを特徴としている。
【００２０】
また、前記一体化された前記遮音箱を、前記収納部の左右方向から着脱自在にするための木製の蓋体を設け、前記蓋体を覆う化粧パネルを前記木製の筐体にさらに固定したことを特徴としている。
また、外部空気を濾化して得られる原料空気の吸気音を低減する吸気用消音器と、前記原料空気を圧縮して前記圧縮空気を発生するコンプレッサーと、前記コンプレッサーで温度上昇した前記圧縮空気の熱交換を行う熱交換器と、外部空気を直に送風して前記熱交換器を冷却する冷却用ファンと、空気より窒素を優先的に吸着しうるゼオライトを内蔵した第１吸着筒と第２吸着筒と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とに対して交互に前記圧縮空気を供給するニ方向切換弁と、前記ニ方向切換弁に配管され、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とから放出される窒素と水分とによる排気音を低減する排気用消音器と、前記第１吸着筒の出口側に配管される第１逆止弁と、前記第２吸着筒の出口側に配管される第２逆止弁と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒の前記各出口側との間に配管される均等圧弁と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒の内部圧力を夫々検出する圧力センサと、前記圧力センサによる圧力検出に基づき、前記ニ方向切換弁と前記均等圧弁の切換制御を行う制御手段と、を備えた酸素濃縮装置であって、外部空気を直に内部に導入する空気取入口を有し、かつ前記冷却用ファンと、前記ニ方向切換弁とを収容し、上方に配置される第１室内部と、前記熱交換器と、前記コンプレッサーと、前記排気用消音器とを収容し、下方に配置される第２室内部とを有し、内面に防音層を施した第１遮音箱と、前記吸気用消音器を収容し、前記第２室内部に連通する第１空気連通口を有し後方に配置される第３室内部と、前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とを収容し、前記第２室内部に連通するように上方に設けられる第２空気連通口と、底面に形成された空気排気口とを備え、前方に配置される第４室内部とを有し、内面に防音層を施した第２遮音箱とを一体化した遮音箱と、前記遮音箱を、前後方向と左右方向と上下方向とから覆い、左右方向から着脱自在にするとともに、天井面において前記原料空気と前記外部空気を導入する開口部と、底面の裏面側において前記空気排気口に連通する排気口とを形成した収納部を備えた木製の筐体と、を具備することを特徴としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な一実施形態について添付の図面を参照して述べる。
【００２２】
先ず、図１は、一実施形態に係る酸素濃縮装置１を正面から見て、患者Ｋとともに略同じ縮尺率で示した外観斜視図である。本図から分かるように、この酸素濃縮装置１（これ以降、装置１とも呼ぶ）は、設置場所を最少にするために上下方向に長い直方体の形状(幅３５０ｍｍ×奥行き３５５ｍｍ×高さ６７５ｍｍ)を有していて総重量３５ｋｇｆであり、小型化、軽量化が図られている。そのデザイン上の特徴としては、床面から前面を覆うようにした平面状の前面化粧パネル３と、３次元的な人間工学的に優れた形状を有する熱可塑性樹脂製カバー２の色を夫々異なる色とすることで、室内に装置１を設置したときに家具などの他の調度品との調和を図れるように配慮している。
【００２３】
具体的には、カバー２をベージュ乃至クリーム系の色とする一方で、前面化粧パネル３の色をブルー系とすることで、所謂ツートンカラーの近代的なデザインとしている。さらに、低騒音化を図りつつ小型に構成するための種々の配慮がなされているが、詳しくは後述する。
【００２４】
装置１の前面化粧パネル３は、遮音機能を兼ねた木製であり、上記のブルー系以外に、患者Ｋの要望に応じて好きな色を選択できるようにしている。この木製とは、さらに詳しくは、加工が容易であり、かつ寸法に狂いの生じにくい周知である木材繊維を特殊な接着剤と共に熱圧・成板したＭＤＦ（Medium Density Fiberboard）が好ましく、軽量で防音性能が優れていることが知られている。
【００２５】
装置１の左右側面には、この前面化粧パネル３と同じ木製の左側面化粧パネル４と右側面化粧パネル５が、上下４個所の化粧ネジ８８を使用することで、後述する筐体に対して左右方向から着脱自在に固定されている。これらの左側面化粧パネル４と右側面化粧パネル５の略中央部位には、装置１の移動のために使用される取っ手１５が夫々固定されており、装置１の底面の四隅に固定されているキャスター６を使用して床面上を移動したり、装置１を設置するための搬送時において、作業者がこれらの取っ手１５を把持することで装置１の移動またはリフト作業を行なえるようにしている。このために、各取っ手１５の強度は、装置１を持ち上げる力に十分に耐える強度を有している。
【００２６】
左側面化粧パネル４の手前側の上方には、鼻カニューラ１３に接続されたチューブ６を引っかけるための鼻カニューラフック１４が固定されている。この鼻カニューラフック１４は、図示のように引っかける状態と、化粧パネル４の表面と面一となる収納状態とにできるので、不要な場合には収納状態にすることで装置１を室内の左壁に対して取っ手１５が当接するように設置できる。鼻カニューラ１３に接続されたチューブ６は、患者Ｋが生活する１つ部屋内で移動する範囲に相当する全長を有しており、端部には装置１に設けられた酸素出口管１０に対して着脱自在に設けられるカプラー１１を設けている。そして、未使用時は、チューブ１２を数回巻き付けた後に、図示のように鼻カニューラ１３を鼻カニューラフック１４に引っかけるようにしている。
【００２７】
カバー２は、天井面から前面化粧パネル３にかけて丸みを持たせた曲面を形成しており、図示のように標準身長（１６０〜１７０ｃｍ）の患者Ｋが起立状態で両手を下げた腰部分に略該当する高さＨの付近に、加湿器２０を設けるための凹部２ｄを略中央においてさらに連続形成している。このように中央に凹部２ｄを形成することで、頻繁に行われる加湿器２０の水補給作業を行なうときに、患者Ｋは立ったままの姿勢で行なうことができるので、従来の装置のようにいちいち座ったり覗き込む必要がなくなる。このため、患者の腹部への負担は大きく軽減され、さらには、左利きの人でも、加湿器２０は、中央の凹部２ｄにおいて着脱自在にされることから、何ら違和感なく交換を行なえることになる。
【００２８】
この加湿器２０の上には、室内の光量を検出する例えばＣｄｓである光量センサ１７が配設されている。このＣｄｓセンサ１７の上には、赤色または緑色に個別に発光／点灯して動作状態を患者Ｋに対して音声ガイドとともに知らせるための複数の発光ＬＥＤを内蔵した動作インジケータ１６がその表面を白色光透過性の樹脂プレートで保護するようにして配設されている。上記のＣｄｓセンサ１７は、動作インジケータや加湿器２０の右隣に配置されている７セグメントのＬＥＤを内蔵した流量表示部８の光量を室内の光度に応じて自動調節するセンサとして機能することで、室内が明るいときには、流量表示部８の輝度を高くし、夜間の就寝時などにおいて室内を暗くしたときには、流量表示部８の輝度を自動的に下げることで、就寝の障害にならないようにしている。
【００２９】
流量表示部８は、図示のように加湿器２０の右隣りに形成されたカバー２の凹部２ｃの奥側に設けられる。この流量表示部８の下方には、カバー２に対して着脱自在に設けられた保護カバー９が設けられており、この保護カバー９により後述する流量設定ダイアルを保護している。
【００３０】
加湿器２０の左隣りには、カバー２の凹部２ａが形成されており、この凹部２ａの中には押圧操作される電源スイッチ７が設けられている。この電源スイッチ７の下方には、上記のカプラー１１が接続される着脱機能を有した酸素出口管１０が配設されている。この酸素出口管１０も上記の電源スイッチ７と同様にカバー２に形成されたすり鉢形状の凹部２ｂの奥に固定されており、回りを取り囲むように設けられている。
【００３１】
以上説明したように、装置１のカバー２の前面側の曲面の中心部分に加湿器２０を着脱自在に設け、電源スイッチ７と、酸素出口管１０とをカバー２に形成された凹部２ａ、２ｂで取り囲むようにして、カバー２とほぼ面一になるように形成して、加湿器２０の左側に配置し、また流量表示部８も凹部２ｃの奥になるようにして加湿器２０の右側に設けることで操作性を向上させている。また、例えば患者Ｋがつまづきカバー２に対して激しくぶつかった場合でも樹脂製である衝撃吸収機能を備えたカバー２の前面側の曲面表面で適度に衝撃吸収して怪我などをしないように安全上の配慮がされている。
【００３２】
次に、図２（ａ）は、装置１を部屋の壁面Ｗ近くの床面Ｆ上に設置した様子を示した左側面図であり、図２（ｂ）は装置１の背面図である。図２において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛する。
【００３３】
先ず、図２（ａ）において、装置１は、その背面が部屋の壁面Ｗから狭い間隙Ｇ分離間して設置される。このように設置する前に、図２（ｂ）に示す装置１の裏面パネル２５に固定された一対のコードフック１８から電源コード１９を解き、商用電源に接続することで電源供給を可能な状態にする。この裏面パネル２５の下方には、後述する木製筐体に設けられた排気口２６が設けられており、この排気口２６を介して、上記の狭い隙間Ｇの最下方位置に向かう排気を矢印方向に行なうことで、排気音が最も低くなる個所からの排気を可能にしている。
【００３４】
裏面パネル２５の上方にはブレーカースイッチ２４が設けられており、万が一の過剰電流発生時における対処を可能にしている。再度、図２（ａ）を参照して、カバー２の上面は、図示のように壁面Ｗに対して所定角度、例えば約４５度の角度となる後方に傾斜面を形成しており、この傾斜面においてフィルター交換用蓋体２１を着脱自在に設けている。このように、傾斜面にフィルター交換用蓋体２１を設けることで、矢印方向に外気を導入可能にして吸気音が装置１の前面側に届かないように配慮して、吸気音の低減を考慮し、尚且つ、交換作業を容易にしている。
【００３５】
このフィルター交換用蓋体２１には、患者Ｋまたは家族が定期的に洗浄／交換するフィルター(空気取入口フィルター)が内蔵されている。カバー２には図示のように平面部が上記の傾斜面から裏面側に向けて連続形成されており、この平面部において破線図示の点検用蓋体２２が着脱自在に設けられている。
【００３６】
この点検用蓋体２２は、カバー２の内部に配置されている破線図示の制御基板５１上に固定されている点検用基板２３に実装されている表示部の点検作業を点検員などが行なうとき及び後述する吸気フィルターやバクテリアフィルターの交換時に取り外すためのものであり、後述するように患者Ｋには開くことができない工夫がされている。一方、一点鎖線図示の第１遮音箱５４と第２遮音箱５５と、破線図示の安定化電源５２とが図示の位置に内蔵されている。
【００３７】
以上の構成により、装置１の外部に対する開口部分としては、フィルター交換用蓋体２１に設けられた開口部と、装置１の底部後方の排気口２６のみとするとともに、開口面積は後述する原料空気の流量を確保するために必要となる最少限度として、装置外部に内部の音が漏洩しないようにしている。
【００３８】
次に、図３（ａ）は、図１で示した流量表示部８と保護カバー９を拡大して示した外観斜視図であり、図３（ｂ）は保護カバー９を取り外した様子を示した外観斜視図である。本図において、上記のように流量表示部８は加湿器２０の右隣に配置されており、図示のように４桁の７セグメントのＬＥＤを内蔵しており、患者Ｋは医師の指示により毎分当りの酸素流量を、この流量表示部８を見ながら設定する。
【００３９】
この流量設定は、一度設定した後には、変更しないことが原則であることから流量変更を行なうために下方に設けられた流量設定ダイアル２７には、図示の形状のカバー２と同色のプラスチック製の保護カバー９が設けられる。この保護カバー９の上部にはツマミ部９ａが一体形成されており、この部分に指先を入れることで取り外す。このために、図３（ｂ）において、保護カバー９の裏面側にはカバー２に形成された係止溝２ｋ、２ｋに対して係止する係止爪９ｂ、９ｂが一体形成されている。
【００４０】
流量設定ダイヤル２７は、図示のようなノブを時計回転方向に回動することで流量が多くなるものであり、設定された流量表示は、上記の流量表示部８において表示される。また、左上の表示部２８を押すことで、一患者当りの装置１の使用時間が一時的に表示される。希望する流量の設定後に保護カバー９を元の状態にセットすると、この保護カバー９は、カバー２と面一になるように形成されている。
【００４１】
図４（ａ）は、装置１の平面図であり、図４（ｂ）は点検用蓋体２２を開けた様子を示した平面図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、フィルター交換用蓋体２１には９個所の開口部２１ｂが形成されている。また、カバー２側に形成されている凹部２ｈに指先を入れることで、上方に持ち上げることで簡単に取り外すことができるように形成されている。このため、患者Ｋが毎日洗浄(必要に応じては交換)する必要のあるフィルター(空気取入口フィルター)３３(図５参照)の取り外し、取着けが極めて容易となりメンテナンス性が向上している。
【００４２】
一方、点検用蓋体２２はカバー２に形成されている点検窓２ｇの内部にセットされることで、その表面がカバー２の平面部の表面と面一状態となるように設けられている。この点検用蓋体２２を開けることで、図４（ｂ）に示したように点検用基板２３に実装されている回転スイッチ２３ａとその横に実装されている表示部２３ｂを使用して点検作業を行なえるようにしている。また吸気フィルター３０やバクテリアフィルター３２の交換と圧力調整器３１の調節も同様に行う。この点検用蓋体２２は、患者Ｋには開くことができないが、その構成について図５を参照して述べる。
【００４３】
図５は、フィルター交換用蓋体２１と点検用蓋体２２の取り外しの様子を示した外観斜視図であって、図５（ａ）と（ｂ）は、フィルター交換蓋体２１の取り外しの様子を示し、（ｃ）と（ｄ）は、点検用蓋体２２の取り外しの様子を夫々示す。
【００４４】
先ず、図５（ａ）において、患者Ｋは、フィルター交換用蓋体２１を取り外すためにカバー２に形成された凹部２ｈに指先を入れる。その後、指先を入れた状態でフィルター交換用蓋体２１を手前に倒すことで、カバー２の開口部２ｋから取り外す。次に、図５（ｂ）に示すようにこのフィルター交換用蓋体２１を逆さまにすることで、フィルター３３をフィルター交換用蓋体２１から取り外し、水洗により洗浄するか、新品に交換することで、フィルター交換用蓋体２１にセットする。このようにするためにフィルター交換用蓋体２１には、フィルター３３をセットするための収納部と、図示のような４個所の係止爪部２１ａが一体成型されており、カバー２に形成された開口部２ｋに対する係止状態にセットできるようにしている。
【００４５】
一方、図５（ｃ）と（ｄ）において、点検用蓋体２２には、弾性変形可能な形状に設けれられた係止部２２ａ、２２ａが一体樹脂成型されている。これらの係止部２２ａ、２２ａは、カバー２に形成された点検窓２ｇから点検用蓋体２２を取り外すときに矢印方向に押圧するように操作される。この操作だけでは手掛かりがないので点検用蓋体２２を上方に持ち上げることはできず、カバー２から上方に取り上げられない。
【００４６】
そこで、図５（ｃ）に示す吸着パッド３５を、予め点検用蓋体２２に吸着させる。その後、図５（ｄ）に示すように吸着パッド３５を把持して点検用蓋体２２を上に持ち上げることで点検窓２ｇから取り外すことで、図４（ｂ）に示した状態にできる。
【００４７】
すなわち、図５（ｃ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である図６の断面図の（ａ）〜（ｃ）において、この点検用蓋体２２はカバー２の点検窓２ｇに形成された段差部に載置される外形寸法を有している。また、上記の係止部２２ａは、図示のように弾性変形可能なＵ字状に一体成型されるとともに、カバー２の点検窓２ｇに形成された溝部２ｍに対して係止する凸部２２ｂを一体形成している。このために、図６（ｂ）に示したように係止部２２ａを矢印方向に指先で押圧して、係止部２２ａを弾性変形して溝部２ｍから凸部２２ｂを外す状態にしてから、図６（ｃ）に示すように予め吸着された吸着パッド３４を把持して上方に持ち上げることで、点検用蓋体２２を上に向けて取り外すことができるように構成されている。このように吸着パッド３５を使用することで、点検用蓋体２２を取り外すことができることは、患者Ｋには知らされない。このため、サービスマンなどには操作性が容易であるが、患者Ｋが不用意に開けられない構造となっており、安全性を高めている。
【００４８】
以上のように患者Ｋまたは身の回りの人によりメンテナンスが行われる加湿器２０やフィルター３３などについては、装置１のカバー２の上部に直線状に最適の高さＨにおいて配置することで、患者Ｋが屈まなくとも作業が出来るようにするとともに、患者Ｋが装置１の限定された範囲に注意を注げるように配慮している。このために人間工学上きわめて優れた構成としている。さらには、酸素流量を変更する設定流量ダイヤル２７には保護カバー９を設け、ほぼ全体がカバー２と面一となっているので、設定後のトラブルを防止でき、不用意に接することを防止して、誤って流量が変更される危険性を少なくしている。
【００４９】
また、略処方流量が固定であり設定流量を変更することのない患者Ｋに対しても、保護カバー９を設けることで運転毎に確認することを不要にして、患者Ｋのみならず付き添いの人の負担を軽減できるようにしている。さらに、運転状況を確認する上で必要な動作インジケータ１６類についても、加湿器２０と同様に、装置１のカバー２の上部において略直線状に配置することで、患者Ｋが装置１の限定された部分のみ確認すれば良いようにしている。また、点検作業者は、装置１を、図２（ａ）に図示した設置状態にした後は、装置１を移動しなくとも点検窓２ｇから点検用蓋体２２を簡単に取り外すことで、必要なメンテナンス作業が行えるとともに、フィルターを含む各種の定期交換部品の交換や装置１の運転状況の把握ができるようになる。さらには装置１は必要最少限度の開口部を備えているので、不用意に異物が入らない。
【００５０】
また、動作インジケータ１６は、一般的には患者Ｋに対して装置１の正常状態または異常状態であることを音声ガイドとともに知らせるが、同時に図４（ｂ）に示した点検用基板２３に実装されている回転スイッチ２３ａと２３bを利用し、２３b異常箇所の出力をモニタリングすることで緊急時において、簡易測定器などが使用できなくなった場合などにおいて、応急的に装置１の性能判断が行えるようにしており、装置１の異常発生時において、連絡を受けた作業者は測定器を患者宅に持ち込むことなく適切な処置を行なえる。
【００５１】
次に、図７は、装置１のブロック図を兼ねた配管図である。本図において、太い実線は空気、酸素、窒素ガスの流路を示しており配管３６として示されている。また、細い実線は電源供給または電気信号の配線を示している。
【００５２】
先ず、上記のフィルター交換用蓋体２１に内蔵されたフィルター３３を通過して装置内部に吸気された原料空気は、吸気フィルター３０を介して配管３６中に流入され、濾過が行われることで、ゴミ、ダスト類の除去が行われる。その後、濾過された原料空気は、吸気用消音器３７でその吸気音が消音されて、配管３６を介してコンプレッサー３８に向う。コンプレッサー３８では吸気口から濾過後の原料空気を導入して、２つの圧縮室内において圧縮することで圧縮空気を発生し、下流側に配管された熱交換器４０に送り出す。この熱交換器４０は、コンプレッサー３８において温度上昇した圧縮空気を冷やすためのものであり、放熱効果に優れた金属パイプ（例えば、アルミ管）をコイル状にすることで表面積を増やすとともに、装置内に外部から導入された外部空気を、直に送風するための一対の冷却用ファン３９、３９からの送風を受けることで金属パイプを冷やすように構成されている。
【００５３】
この熱交換器４０で十分に冷やされた後の圧縮空気を、下流に配管されている第１吸着筒４３と第２吸着筒４４に対して交互に供給するニ方向切換弁４１に送ることで、第１吸着筒４３と第２吸着筒４４内に貯蔵されているゼオライトが窒素の吸着と酸素を生成するための触媒担体として十分に機能できるようにしている。このニ方向切換弁４１には、さらに第１吸着筒４３と第２吸着筒４４から放出される窒素と水分とによる排気音を低減するための排気用消音器４２が配管されている。
【００５４】
第１吸着筒４３と第２吸着筒４４内に貯蔵されているゼオライトは、触媒担体として、SiO2／Al2O3比が２．０〜３．０であるＸ型ゼオライトであり、かつこのAl2O3の四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと結合させたものを用いることにより、単位重量当たりの窒素の吸着量を増やしている。
【００５５】
このようなゼオライトを使用することで、同じ酸素を生成するために必要となる原料空気の使用量を削減できるようになる。この結果、圧縮空気を発生するためのコンプレッサー３８を小型のタイプとすることができ、低騒音化を図ることができるようになる。ここで、従前から使用されているゼオライトを使用しても良く、この場合でも後述する消音機能により十分な低騒音化を図ることができることとなる。
【００５６】
一方、第１吸着筒４３と第２吸着筒４４の出口側には圧力を検出するための圧力センサ２９が設けられており、後述する制御を行なえるようにしている。また、第１吸着筒４３の出口側には第１逆止弁４６ａが、また第２吸着筒４４の出口側には第２逆止弁４６ｂが図示のように接続されており、各逆止弁の下流側は合流するように配管３６が成されており、下流において生成した酸素を貯蔵するための製品タンク４７が配管されている。さらに、第１吸着筒４３と第２吸着筒４４の各出口側との間には均等圧弁４５が配管されており、二次浄化を行うようにしている。
【００５７】
製品タンク４７の下流側には、酸素の圧力を自動調整する圧力調整器３１が配管されている。この圧力調整器３１の下流側には、細菌類の除菌を行うバクテリアフィルター３２が配管されており、除菌後の酸素を上記の流量設定ダイヤル２７に酸素を送る。図示のように、配管３６の途中は分岐しており酸素濃度センサ４８に酸素を送り、酸素濃度の検出を行ない、設定された酸素濃度の確認をできるようにしている。
【００５８】
吸着筒に内蔵されたゼオライトで生成された酸素は、湿度はほとんどゼロに近いので患者がそのまま吸引すると喉の渇きを招く。そこで、下流には精製水を貯液した加湿器２０が配管されており、精製水中を微細な気泡として通過する過程で酸素に湿度を与えるようにしている。この加湿器２０の下流側には、湿度センサーを含む流速センサ５０が接続されており、上記の酸素出口管１０に対して設定された流量の酸素が供給されていることを常時モニターするようにしている。この酸素出口管１０には、カプラー１１が接続されており、チューブ１２を介して鼻カニューラ１３が接続されている。
【００５９】
一方、上記の各センサとニ方向切換弁４１と均等圧弁４５は制御基板５１に接続されており、切換制御が行なわれる。制御基板５１は、上記の点検用基板２３に接続されるとともに、安定化電源５２からの電源供給を受けるとともに、停電時に自動的に切り換わる充電電池などの２次電源３４に接続されている。
【００６０】
図８は、図７の装置１のブロック図における動作説明フローチャートを各種の騒音の発生タイミングとともに示した図である。
【００６１】
本図において、装置1の電源スイッチが押される事で、所定電圧の供給が開始され、制御基板５１においてセルフチェックプログラム（ステップＳ１）が行われる。これに続きステップＳ２では、コンプレッサー３８、冷却ファン３９，３９、二方向切換弁４１への通電が行われることで、外部空気の導入、更にはそれに伴う空気導入音が連続的に発生する。同時にコンプレッサー３８の振動や騒音、吸着筒に及ぶ配管透過音についても連続して騒音が発生する。これに続き、導入された空気は二方切換弁４１を経て第１吸着筒４３、逆止弁４６a、製品タンク４７に流れ、徐々に圧力が上昇する。ステップＳ３では圧力センサー２９が所定の圧力を検出すると、均等圧弁４５が所定時間 開となる。このステップＳ３では第１吸着筒４３で濃縮された一部の酸素を使用して、第２吸着筒４４の、洗浄及び次の加圧に備えての準備が行われる。又、均等圧弁４５作動時には作動音を伴う。次のステップＳ４では、第１吸着筒４３の脱着工程（窒素や水分の排出）と第２吸着筒４４への空気の取入れを行うべく二方切換弁４１が作動する。このステップＳ４では、二方切換弁４１の切替え作動音、二方切換弁４１をへて排気用消音器４２から大気中に放出する第１吸着筒４３内に残る窒素ガスの放出音が発生する。この排気音は一時的ではあるが最も大きい。
【００６２】
第２吸着筒４４に流れ込んだ空気は、逆止弁４６ｂ、製品タンク４７に流れ前工程と同様に、付設された圧力センサー２９が所定の圧力を検出すると同様に均等圧弁が所定時間 開となる。このステップＳ５では、ステップＳ３同様に第２吸着筒４３の、洗浄及び次の加圧に備えての準備が行われ、均等圧弁４５作動時には作動音が発生するのは言うまでもない。次のステップＳ６では、第１吸着筒４４の脱着工程（窒素や水分の排出）と第１吸着筒４３への空気の取入れを行うべく二方切換弁４１が作動する。このステップＳ６では、ステップ４同様に二方切換弁４１の切替え作動音、二方切換弁４１をへて排気用消音器４２から大気中に放出する第２吸着筒４４内に残る窒素ガスの放出音が発生する。当然この排気音はステップＳ４工程と同等の放出音が発生する。濃縮酸素ガスはステップＳ３〜ステップＳ６の繰り返し動作により発生する。
【００６３】
以上のように、圧縮空気供給音と、外部空気導入音と、原料空気を作るための濾過空気導入音と、切換弁作動音と排気音が周期的に発生する。このように発生する騒音低減のために、従来より外部空気導入通路を長く設定し、かつ多くの屈折回数を与え、さらに吸音材を設けた遮音箱内に収容していた。このために静かな酸素濃縮装置は大型化するとされていた。また、ゼオライトを充填した吸着筒は、温度上昇すると窒素吸着量が減少するために温度の影響を受け難い場所において離間して配置されるのが一般的であった。このため、配管経路が長くなることによる圧力損失も無視できない場合があったがこれらの問題は、後述の構成により解決された。
【００６４】
図９は、図７に示した各部品が第１遮音箱５４と、第２遮音箱５５の内部に収容された様子を示しており、（ａ）は装置１に収容された後に右側面側から見た様子を示し、（ｂ）は、背面側から見た様子を示し、（ｃ）は、左側面側から見た様子を夫々示している。
【００６５】
本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、先ず、図９（ｂ）において、遮音箱は、複数の遮音箱、即ち、第１遮音箱５４と第２遮音箱５５とを接合面Ｖにおいて背中合わせに合わせた後に、不図示の複数のネジを用いて図示のように固定することで、製造工程における部品取付などの工程を分担できるなどして工程に自由度を設けることを可能にしている。また、後述するように、外部空気導入通路の全長を長くできるようにしている。第１遮音箱には所定の大きさ、例えば直径８ｃｍ前後の空気取入口５６が穿設されており、接合面に穿設されている第２連通口を介して第２遮音箱５５中に外部空気を導入する。
【００６６】
次に、図９（ｃ）において、第１遮音箱５４は、複数の室内、即ち、上方の第１室内部６１と下方の第２室内部６２とを上下方向に重ねるようにして形成されており、外部空気を直に内部に導入する上記の空気取入口５６を側面に有し、左右一対の冷却用ファン３９、３９と防音材を外側に巻き付けたニ方向切換弁４１と製品タンク４７とを図示のように上方の第１室内部６１に配置して固定している。また、配管用孔部６０が図示の位置に穿設されており表裏間での必要な配管を可能にしている。このように上方の第１室内部６１と下方の第２室内部６２とを上下方向に重ねて形成するために横方向に第１隔壁６５が設けられており、この第１隔壁６５に穿設された孔部を介して冷却用ファン３９、３９で発生した送風を下に送ることで、下方の第２室内部６２の上方に固定された熱交換器４０への直の送風による冷却を行う。また、４つのコイルバネ７０を四隅に固定し、ラバーブッシュ７１を介して図示のように底面に固定されたオイルレス・コンプレッサー３８の冷却を、上記の送風により同時に、行うようにしている。さらに、ニ方向切換弁４１から接続された排気用消音器４２の排気口は、図示のようにコンプレッサー３８の下方に位置するように配管されている。
【００６７】
次に、図９（ａ）において、上記の吸気フィルタ３０に接続される吸気用消音器３７は、上記の第２室内部６２に連通する第１空気連通口５８を下方に穿設した第３室内部６３内に収容され固定されている。また、上記の第１吸着筒４３と第２吸着筒４４はバンド５３によって、上方において第３室内部６３に連通する第２空気連通口５９を第２隔壁３６に設けるとともに、底面において空気排気口５７を備えた第４室内部６４内において図示のように固定されており、上記の逆止弁４６ａ、４６ｂと均等圧弁４５とを図示の位置で配管している。このようにして、縦方向の第２隔壁３６により隔離される複数の室内、即ち、第３室内部６３と第４室内部６４とを一体形成した第２遮音箱５５として設けている。
【００６８】
図１０は、上記の第１遮音箱５４と第２遮音箱５５とを一体的に固定した様子を示した外観斜視図である。図１０では、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛して、未説明部分について述べると、第１遮音箱５４と第２遮音箱５５は、１ｍｍ前後の板厚の鉄板からプレス加工されるとともに、フランジ面５４ｆを曲げ加工しており、このフランジ面５４ｆにおいて雌ネジ穴部５４ｇを所定間隔で形成しており、後述する金属板をネジ止めすることで密閉状態にできるようにしている。第１遮音箱５４の天板には孔部６７が穿設されており、配線コードのコネクタ６８を図示のように貫通できるようにして上記の基板へのコネクタ接続を可能にしている。第１遮音箱５４と第２遮音箱５５の外面の四隅には、弾性体であるゴム足７２が固定されており、これらのゴム足７２の高さ分に相当する空気層を後述する収納部の内壁部との間において当接により形成することで遮音層を形成するとともに、振動の吸収を底面との間で行なうように構成されている。第１遮音箱５４と第２遮音箱５５との間の接合面Ｖは、第２遮音箱５５で終わり、図示のような縦方向の空間部を設けており、この空間部において上記の安定化電源を収容できるようにしている。
【００６９】
図１１は、図１０に示した第１遮音箱５４と第２遮音箱５５とに導入される空気流を示した外観斜視図であって、外部導入空気の流れを実線矢印Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３と、破線矢印Ｂ４と実線矢印Ｂ５と、破線矢印Ｂ６、Ｂ７で示し、吸気フィルタ３０で濾過後の原料空気の流れを矢印Ａ１、Ａ２で示し、排気の流れを矢印Ｈで示している。
【００７０】
一対の冷却用ファン３９が起動されることで 図１１に図示のように、図２で述べたフィルター交換用蓋体２２のフィルターで濾過された空気が、空気取入口５６を介して実線矢印Ｂ１方向に導入されて、各冷却用ファンの空気取入口から導入され、送風が開口部６５ａ、６５ｂから実線矢印Ｂ２、Ｂ２方向に行われて熱交換器の冷却とコンプレッサーの冷却がされて、第１連通口５８から第３室内部６３に送られる。また、排気用消音器４２で排気された窒素と水分のガスも、この第１連通口５８から第３室内部６３に送られる。
【００７１】
第３室内部６３に送られた送気は、破線矢印Ｂ４方向に上昇され、第２連通口５９から第４室内部６４に送られる。これに続き、破線矢印Ｂ６方向に流れて、下方の排気口５７を介して、破線矢印Ｂ７方向に排気されることで、装置１の下方の排気口２６から排気される。一方、吸気フィルタ３０で濾過後の原料空気は、矢印Ａ１方向に流れ、矢印Ａ２方向に配管内を流れる。以上のように、外部空気と原料空気を導入することで、流路を上下方向に沿うように設定することで、騒音の削減を実現している。特に、排気用消音器４２で排気された窒素と水分のガスによる騒音は、第２室内部の底で排気されて発してから、第１連通口５８を介して第３室内部６３の下方に伝わり、上方に向い、上方の第２連通口５９を介して第４室内部６４に伝わり、下方に向けて伝わり、排気口５７から外部に出る。こうして、ほぼ完全に消音されることになる。
【００７２】
続いて、図１２は、図１１に示した第１遮音箱５４と第２遮音箱５５の一体物をカバー２を設けた木製筐体８０の収納部８１内にセットする様子を示した立体分解図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、木製筐体８０は、前後方向と上下方向を上記のＭＤＦなどのパネル板(厚さ約１２ｍｍ)を用いて図示のような形状に組み立てられることで、左右方向に大きな開口を有した収納部８１を形成している。この木製筐体８０の下方の四隅には上記のキャスターが固定されている。また、カバー２の内部には、上記の各基板類の配線と加湿器用の配管とがされており、このカバー２は図示のようにこの木製筐体８０上に左右面からネジ止めされている。
【００７３】
収納部８１には、前後内側と底面において内周面８１ａ、８１ｂ、８１ｃが形成されており、これらの面に対して遮音箱の外周面に固定された防振/防音部材としてのゴム足７２が当接することで、上記のように防振と防音作用を確保できるようにしている。このために、図示のように、第１遮音箱５４と第２遮音箱５５を一体化した後に、左金属板８３と右金属板８４とがネジ止め固定される。これに続き、収納部８１にセットされる。
【００７４】
続いて、木製の中間板(厚さ約６ｍｍ)８６、８６が横棒８７を把持してセットされる。一方、収納部８１の上下の縁部の夫々には、雌ネジ穴８２が上下４箇所設けられており、上記の左右側面化粧パネル４、５に穿設された孔部４ａ、５ａに化粧ネジ８８を挿通し、これらの雌ネジ孔８２に対して螺合するようにして、最終組付けを行う。分解する場合には、上記と逆の手順を実施することで、簡単に取り外すことができる。
【００７５】
図１３は、図１２のＸ−Ｘ線矢視断面図であって、(ａ)は中間板８６がセットされた状態を示し、(ｂ)は中間板８６の横棒８７を掴み、上に持ち上げた様子を示し、(ｃ)は矢印方向に回動し、下方に移動する様子を夫々示している。
【００７６】
図１３(ａ)において、第１遮音箱５４を形成する金属板８３の内周面には、図示のようなランダム形状の波形の表面形状を有した連続気泡のスポンジ材からなる吸音材９０が全面に接着などで固定されており、吸気音、排気音を十分吸収できるようにしている。
【００７７】
また、ゴム足７２は、中間板８６に当接して、高さ分の空気層を形成しており遮音効果を得ている。さらに、中間板８６と化粧パネルとの間にも空気層を設けて遮音効果を得ている。また、中間板８６は、収納部８１の上下縁部に形成された下溝部９２に下方縁部が嵌り、上溝部９１に上方縁部が嵌るとともに、上溝部９１の深さを大きくした寸法関係で形成されている。
従って、図１３(ｂ)に示すように、中間板８６の横棒８７を掴み上に持ち上げることで、中間板８６の下方縁部が下溝部９２から外れる状態となるので、その後に、図１３(ｃ)に示したように矢印方向に回動し、下方に移動することで簡単に取り外すことができる。また、取り付けの場合には、逆の手順で図１３(ａ)に図示の状態にセットできるように構成されている。
【００７８】
図１４は、図８で述べた動作時における圧縮空気供給音と、外部空気導入音と、原料空気を作るための濾過空気導入音と、切換弁作動音と排気音が周期的に発生する様子を示すために、縦軸に音圧レベル（デジベル）をとり、横軸に時間軸をとって示した比較図であって、(ａ)は従来の装置の音圧レベル（デジベル）を示し、(ｂ)は本発明の装置１の音圧レベル（デジベル）を示している。
【００７９】
図１４(ｂ)に示すように、図１４(ａ)との比較において、動作時における圧縮空気供給音と、外部空気導入音と、原料空気を作るための濾過空気導入音の音圧レベルを全体的に低くできた。また、特に排気音消音器を介して排気される排気音のレベルＮ１、Ｎ２は、図示のように夫々最も高くなる部分だが上記の装置１による排気音の音圧レベルＮ２は３３デシベル程度で３デジベル前後低くなり、ベースの音圧レベル、３３デシベルとほぼ変わらずに低い音圧レベルが達成された。
【００８０】
以上のように、外部空気導入通路を工夫し、さらに吸音材を設けた複数の遮音箱内に収容する場合において、小型化を図ることができた。また、ゼオライトを充填した吸着筒は、過度の温度上昇または過度の温度低下に伴う窒素吸着量が減少することが知られているが、適度に送風されるので温度の影響を受けなくなった。さらには、配管３６の経路長を短くすることで圧力損失も最小にできた。
【００８１】
尚、遮音箱は、金属板製に限定されるものではなく、インジェクション成形やブロー成形で作られた樹脂成形品や平板状の樹脂を張り合わせた積層板でも良いが、質量のある素材を用いることが騒音を低減する上で好ましい。また、形状は上記の直方体に限定されるものではなく、生産性、メンテナンス性、スペース効率を考慮したものであればどのような形状でも良い。
【００８２】
また、コンプレッサーと熱交換器への送風により、暖められた排気熱が吸着筒を設けた室内部に流入することになるが、吸着性能に優れた上記のゼオライトを使用することで原料空気量の低減を実現できるので、コンプレッサーの発熱量も減り吸着量に影響を及ぼすまでの排気熱に上昇することはない。さらに、実質的に酸素を生成する上で必要となる主部品を全て遮音箱中に収めた事で、連続する騒音源となるコンプレッサーの音は、唯一の開口部となる空気排出口から外部に出る騒音を発するが、各室内部を通過する際に、音エネルギーは、反射、吸音を繰り返して減衰される結果、耳障りな音は低減される。
【００８３】
以上の様に、 酸素生成過程において実質的に騒音源の要因となりうる構成部品のほぼ全体を、空気取入口と空気排出口を有している金属板と吸音材を重合し、消音をなしうる収納ケース(遮音箱,室内部)に収納することにより、さらに、遮音箱,室内部は、内面に吸音材を貼ることにより、騒音源は最小限に抑えられる。更には、従来のような排出通路と酸素の生成に必要な部品とが区分けされている装置に比べて、効率良くスペース使うことが出来るため、装置の小型化とメンテナンス性を向上できることになる。
【００８４】
尚、以上は本発明の医療用の装置１を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、空気中から窒素を吸着して、酸素を生成するための触媒担体として、SiO2／Al2O3比が２．０〜３．０であるＸ型ゼオライトであり、かつ前記Al2O3の四面体単位の少なくとも８８％以上をリチウムカチオンと結合させることにより、吸着筒は１本であってもよい。さらに、木製筐体とカバーのデザインは上記構成に限定にされないことは言うまでもない。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、全体的な騒音発生を抑制することで、きわめて騒音レベルを低くできる酸素濃縮装置を提供できる。
【００８６】
また、加えて、小型かつ保守作業性に優れた酸素濃縮装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る酸素濃縮装置１を正面から見て、患者Ｋとともに略同じ縮尺率で示した外観斜視図である。
【図２】 （ａ）は、装置１を部屋の壁面Ｗ近くの床面Ｆ上に設置した様子を示した左側面図であり、図２（ｂ）は装置１の背面図である。
【図３】 （ａ）は、図１で示した流量表示部８と保護カバー９を拡大して示した外観斜視図であり、図３（ｂ）は保護カバー９を取り外した様子を示した外観斜視図である。
【図４】 （ａ）は、装置１の平面図であり、図４（ｂ）は点検用蓋体２２を開けた様子を示した平面図である。
【図５】 フィルター交換用蓋体２１と点検用蓋体２２の取り外しの様子を示した外観斜視図であって、図５（ａ）と（ｂ）は、フィルター交換蓋体２１の取り外しの様子を示し、（ｃ）と（ｄ）は、点検用蓋体２２の取り外しの様子を夫々示す。
【図６】 （ａ）〜（ｃ）は、図５（ｃ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図７】 装置１のブロック図を兼ねた配管図である。
【図８】 図７の装置１のブロック図における動作説明フローチャートを各種の騒音の発生タイミングとともに示した図である。
【図９】 図７に示した各部品が第１遮音箱５４と、第２遮音箱５５の内部に収容された様子を示しており、（ａ）は装置１に収容された後に右側面側から見た様子を示し、（ｂ）は、背面側から見た様子を示し、（ｃ）は、左側面側から見た様子を夫々示している。
【図１０】 第１遮音箱５４と第２遮音箱５５とを一体的に固定した様子を示した外観斜視図である。
【図１１】 図１０に示した第１遮音箱５４と第２遮音箱５５とに導入される空気流を示した外観斜視図である。
【図１２】 図１１に示した第１遮音箱５４と第２遮音箱５５の一体物をカバー２を設けた木製筐体８０の収納部８１内にセットする様子を示した立体分解図である。
【図１３】 図１２のＸ−Ｘ線矢視断面図であって、(ａ)は中間板８６がセットされた状態を示し、(ｂ)は中間板８６の横棒８７を掴み上に持ち上げた様子を示し、(ｃ)は矢印方向に回動し、下方に移動する様子を夫々示す。
【図１４】 図８で述べた動作時における圧縮空気供給音と、外部空気導入音と、原料空気を作るための濾過空気導入音と、切換弁作動音と排気音が周期的に発生する様子を示す比較図であって、(ａ)は従来の装置の音圧レベル（デジベル）を示し、(ｂ)は本発明の装置１の音圧レベル（デジベル）を示す。
【符号の説明】
１ 酸素濃縮装置
２ カバー
３ 前面化粧パネル
４ 左側面化粧パネル
５ 右側面化粧パネル
７ 電源スイッチ
８ 流量表示部
９ 保護カバー
１０ 酸素出口管
１１ カプラー
１２ チューブ
１３ 鼻カニューラ
１６ 動作インジケータ
１７ Ｃｄｓセンサ
２０ 加湿器
２１ フィルター交換用蓋体
２２ 点検用蓋体
２５ 裏面パネル
２６ 排気口
２７ 流用設定ダイヤル
２９ａ、２９ｂ 圧力センサ
３０ 吸気フィルター
３１ 圧力調整器
３２ バクテリアフィルター
３３ フィルター
３４ 二次電源
３５ 吸着パッド
３６ 配管
３７ 吸気用消音器
３８ コンプレッサー
３９ 冷却用ファン
４０ 熱交換器
４１ ニ方向切換弁
４２ 排気用消音器
４３ 第１吸着筒
４４ 第２吸着筒
４５ 均等圧弁
４６ａ、４６ｂ 逆止め弁
４７ 製品タンク
５１ 制御基板
５４ 第１遮音箱
５５ 第２遮音箱
５６ 空気取入口
５７ 空気排気口
５８ 第１連通口
５９ 第２連通口
６０ 配管穴
６１ 第１室内部
６２ 第２室内部
６３ 第３室内部
６４ 第４室内部
６５ 第１隔壁
６６ 第２隔壁
７０ コイルバネ
７２ ゴム足
８０ 木製筐体
８１ 収納部
８６ 中間板
９０ 吸音部材
Claims (5)
- 圧縮空気を供給するコンプレッサーと、前記コンプレッサーによって、供給された空気より酸素を取出す吸着筒と、前記コンプレッサーを冷却するためのファンとを有し、前記コンプレッサーを収納ケースに収納して、前記コンプレッサーの消音を施している酸素濃縮装置であって、
酸素生成過程において実質的に騒音源となりうる製品タンクを含むほぼ全体の部品を、空気取入口と空気排出口を有し、金属板とその金属板の内周面に吸音材を重合し、吸気音と排気音を吸収する遮音箱に収納し、
前記遮音箱は、
外部空気を直に内部に導入する空気取入口を有し、かつ前記冷却用ファンと、前記ニ方向切換弁とを収容し、上方に配置される第１室内部と、
前記熱交換器と、前記コンプレッサーと、前記排気用消音器とを収容し、下方に配置される第２室内部と
を有する第１遮音箱と、
吸気用消音器を収容し、前記第２室内部に連通する第１空気連通口を有し後方に配置される第３室内部と、
前記第１吸着筒と前記第２吸着筒とを収容し、前記第２室内部に連通するように上方に設けられる第２空気連通口と、底面に形成された空気排気口とを備え、前方に配置される第４室内部と
を有する第２遮音箱と、
を備え、
前記第１遮音箱と前記第２遮音箱とが一体化され、
前記空気取入口から導入された前記外部空気は、前記冷却用ファンを介して前記第２室内部へ供給されて前記熱交換器と前記コンプレッサーとを冷却した後、前記第１空気連通口を介して前記第３室内部へ供給されて上方に向かい、前記第２空気連通口を介して前記第４室内部へ供給されて下方に向かい、前記空気排気口から排出され、
前記吸気用消音器を介して導入された原料空気は、下方に向かって、前記第１空気連通口を介して前記第２室内部へ供給される
ことを特徴とする酸素濃縮装置。 - 前記コンプレッサーは、前記第２室内において防振部材を介して固定されることを特徴とする請求項１に記載の酸素濃縮装置。
- 前記遮音箱を、前後方向と左右方向と上下方向とから覆うとともに、左右方向から着脱自在に収納する収納部と、天井面において前記原料空気と前記外部空気を導入する開口部と、底面の裏面側において前記空気排気口に連通する排気口と、を形成した収納部を備えた木製の筐体を、さらに設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の酸素濃縮装置。
- 前記遮音箱の前後方向と左右方向と下方向に、前記収納部の内接面に当接する弾性体を固定したことを特徴とする請求項３に記載の酸素濃縮装置。
- 前記一体化された前記遮音箱を、前記収納部の左右方向から着脱自在にするための木製の蓋体を設け、前記蓋体を覆う化粧パネルを前記木製の筐体にさらに固定したことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の酸素濃縮装置。
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