JPH11246201A - 酸素濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸着・脱着工程での種々の周波数、種々のレ
ベルの騒音に対して、騒音の時間的変動幅を抑え、かつ
全体の騒音レベルを下げることができる酸素濃縮装置を
提供する。 【解決手段】 排気手段が、該空気圧縮手段から系外に
排気するための主導管部、及び該主導管部開放端までの
途中に他端が閉塞した構造の分岐導管部を備えた手段で
あることを特徴とする酸素濃縮装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気中から酸素濃
縮空気を分離して使用するための酸素濃縮装置に関す
る。更に詳細には、圧力変動吸着型酸素濃縮装置の排気
騒音を低下させ、騒音レベルの低い改善された酸素濃縮
装置を提供することを目的とする。

【０００２】

【従来技術】近年、喘息、肺気腫症、慢性気管支炎など
の呼吸器系疾患に苦しむ患者が増加する傾向があるが、
その最も効果的な治療法の一つとして酸素吸入療法があ
り、空気中から酸素濃縮気体を直接分離する酸素濃縮装
置が開発され、使用時の利便性、保守管理の容易さから
酸素吸入療法用の治療装置として、次第に普及するよう
になってきている。

【０００３】かかる酸素濃縮装置として、窒素を選択的
に吸着し得る吸着剤を１個或いは、複数の吸着床に充填
した吸着型酸素濃縮装置が知られ、中でも空気供給手段
としてコンプレッサーを用いた圧力変動吸着型の酸素濃
縮装置が、在宅酸素吸入療法の装置として用いられてい
る。

【０００４】圧力変動吸着型酸素濃縮装置においては、
一般には空気圧縮手段で吸着筒に空気を供給し、筒内を
加圧状態に持っていくことにより空気中の窒素を吸着さ
せ、未吸着の酸素を取出す吸着工程と、空気圧縮手段を
逆に用いて吸着筒内が負圧になるまで排気を行い、吸着
窒素を脱着させ吸着剤を再生する脱着工程を繰り返し実
施することにより酸素濃縮空気を生成している。

【０００５】かかる酸素濃縮装置では出来るだけ小型の
空気圧縮手段で多くの空気を吸着筒に送り込み、効率よ
く高濃度酸素を生成させることを考えて開発が行われて
おり、特に、医療用酸素濃縮器では在宅使用することが
多く、かつ夜間睡眠時にも使用するために騒音が低いこ
とが要求されている。

【０００６】これに対して従来の酸素濃縮器では、騒音
の主発生源である空気圧縮手段などを吸音材、消音箱な
どで囲み、消音対策を機器に組み込んでいる。

【０００７】また、もう一つの騒音の主発生源として、
吸着筒に供給され、排気される空気の圧力変化、流れに
伴う騒音がある。これらは一般に導管により吸気、排気
されるが、騒音抑制のために導管内に抵抗を持たせて音
を下げたり、箱状のボックス手段を用いて消音効果を上
げる方法が採られている。

【０００８】このことは前述の効率よく空気を吸着筒に
送り込み、かつ排出し、効率よく高濃度酸素を生成する
という目的からすれば、好ましい方法ではなく、機器の
性能低下を招く。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】酸素濃縮装置の騒音は
吸着・脱着工程の中で、時間により種々の周波数、種々
のレベルの騒音が混じり合い変動しており、それぞれに
騒音低減対策を取っているが、患者には、騒音の時間的
変動幅を抑え、かつ全体の騒音レベルを下げることが望
まれている。

【００１０】医療用酸素濃縮器では、脱着工程初期の段
階では吸着筒に保持された圧力の高い空気を排出し、中
期では常圧の空気を排出し、後期には吸着筒が負圧の状
態であることから空気圧縮手段を通じてから排気され
る。更に終期には吸着剤に吸着残存する少量の窒素成分
を脱着させるために吸着筒を高真空に保つため、空気圧
縮手段を通じて更に排気される。

【００１１】従って、排気の初期段階では高圧の多量の
空気を短時間で排出するため、空気が急速に減圧される
音が大きい。中期以降では排気量は少なくなるが、空気
圧縮手段の機械内部で発生する音が高くなっていき、高
真空になるほど大きくなる傾向が認められる。

【００１２】本発明は、従来の酸素濃縮装置で問題とな
っている吸着・脱着工程での種々の周波数、種々のレベ
ルの騒音に対して、騒音の時間的変動幅を抑え、かつ全
体の騒音レベルを下げることができる酸素濃縮装置を提
供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本出願人はかかる課題に
対して、鋭意検討した結果、空気圧縮手段からの排気導
管の構造を改良することにより、騒音レベルを大幅に下
げ、時間経過に伴い変化する騒音源に対して有効な消音
手段見出した。

【００１４】即ち、本願発明は、酸素よりも窒素を優先
的に吸着する吸着剤を充填した少なくとも１個の吸着筒
と、該吸着筒へ空気を供給する空気圧縮手段、該吸着筒
で生成され酸素濃縮空気を使用者に供給するための酸素
供給手段、および該吸着剤に吸着した窒素を主成分とす
る空気を該空気圧縮手段を経由して排出する導管を有す
る排気手段を具備した酸素濃縮装置において、該排気手
段が、該空気圧縮手段から系外に排気するための主導管
部、及び該主導管部開放端までの途中に他端が閉塞した
構造の分岐導管部を備えた手段であることを特徴とする
酸素濃縮装置を提供するものである。

【００１５】また、本願発明は、かかる酸素濃縮装置の
該分岐管部の長さが８ｃｍ以上、８０ｃｍ以下であるこ
とを特徴とするするものであり、分岐位置が主導管部開
始位置であり、かかる主導管の長さが２００ｃｍ以下で
あることを特徴とする酸素濃縮装置を提供するものであ
る。

【００１６】更に該主導管部開放端が、多数の微細な連
続した多孔質材料で囲まれた構造を有することを特徴と
する酸素濃縮装置を提供するものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本願発明の酸素濃縮装置に用いら
れる排気手段の主導管部は、空気圧縮手段から系外に排
気するための導管であり、その材質は金属製の他、樹脂
製のチューブでも良い。特に、空気圧縮手段の振動を伝
えない柔軟性を持つものや、振動の伝播を防止する手段
を設けられているものが更に好ましい。断面形状は、特
に限定されるものではなく、円形、楕円形、又は直方体
などの多角形でもよい。

【００１８】主導管の長さは、特に医療用の酸素濃縮装
置としては２００ｃｍ以下のものを用いることが可能で
あり、好ましくは１〜１００ｃｍ、更に好ましくは１〜
５０ｃｍのものを用いることができる。その内径は酸素
濃縮装置において空気を効率よく排気する必要があり、
特に医療用酸素濃縮装置としては０．２〜２ｃｍΦ、好
ましくは０．３〜１．５ｃｍΦの導管を用いることがで
きる。

【００１９】本願発明の酸素濃縮装置に用いられる排気
手段の分岐導管部は、他端が閉塞した構造を有する導管
である。

【００２０】かかる分岐導管の長さは、８ｃｍ以上、８
０ｃｍ以下であることが好ましく、特に１０ｃｍ以上、
３０ｃｍ以下の長さであることが、酸素濃縮装置の騒音
低下に対して好ましい。分岐導管の内径は主導管の内径
の１／３〜２倍が好ましく、特に主導管の内径と同じで
あることが好ましい。分岐導管の長さは限定された波長
の音源のみであれば、理論的に決めることも出来るが、
酸素濃縮装置においては吸着筒内の空気圧力が高圧（約
２ｋｇ／ｃｍ²Ｇ）から真空（約−０．８ｋｇ／ｃｍ
²Ｇ）まで変化し、発生する音源も、高圧から大気圧程
度への主導管内空気の圧力変化に伴う音と、空気圧縮手
段の内部で発生する機械音、振動音が混在し複雑になっ
ている。通常、酸素濃縮装置で発生する騒音は時間的に
変化するが、主な波長は１００Ｈｚから１０００Ｈｚの
領域にあり、吸音材等では消音し難い波長領域である。
上述の長さを有することが、かかる酸素濃縮装置の騒音
低下に有効であり、特に３００Ｈｚから６００Ｈｚの騒
音低下に著しい効果が認められる。

【００２１】その分岐位置は、主導管開始位置、即ち主
導管の空気圧縮手段側で音の出口ノズル以降であれば物
理的に加工できる最短距離が好ましい。分岐方向は主導
管に対して直角方向でもよく、Ｙ字方向でもよい。

【００２２】分岐導管についても形状材質を限定するも
のではないが、柔軟性のあるものが装置内に収納する上
で有利である。

【００２３】また、主導管及び分岐管の形状は、各々チ
ューブ状の導管手段を継ぎ足したものの他、両者を屈曲
一体化させた形状のものであってもよい。

【００２４】本願発明の酸素濃縮装置に用いられる酸素
よりも窒素を優先的に吸着する吸着剤を充填した吸着筒
は、単数の吸着筒を備えたものの他、複数の吸着筒を備
えた多筒式であってもよい。多筒式における吸着筒から
直接大気系に排出する際の騒音低下、圧縮機の吸気ライ
ンでの騒音低減対策としても有効である。

【００２５】更に、医療用酸素濃縮装置では、空気圧縮
機などを冷却するための冷却ファンなどで装置内に空気
を取り入れて冷却するが、その流れを制御するダクトに
この技法を応用することも可能である。特に１０００Ｈ
ｚ以下の波長の騒音低下には有効である。

【００２６】

【実施例】以下に、本発明の酸素濃縮装置の好適な具体
的実施例について、必要に応じて図面を用いながら説明
する。

【００２７】図１に示すように、酸素よりも窒素を優先
的に吸着する吸着剤として、ゼオライト系吸着剤１０を
充填した１個の吸着筒１と、該吸着筒へ空気を供給する
空気圧縮手段４、該吸着筒で生成され酸素濃縮空気を一
時的に貯留するためのサージタンク２、加湿器７を経由
して、鼻カニューラなど酸素供給手段を介して使用者に
供給される。吸気、排気は空気圧縮手段４と吸着筒１の
間に設けられた５方電磁弁５を切替えることにより行な
われる。脱着工程においては、該吸着剤に吸着した窒素
を主成分とする空気を空気圧縮手段４を経由して排出す
る排気手段の主導管部８を経由して主導管部開放端から
系外に排気され、その途中に他端が閉塞した構造の分岐
導管部９を備えたものである。排気手段の主導管開放端
には多孔質材料で周囲を囲む部材１１を備えることによ
りその消音効果は増大する。

【００２８】図２には本願発明の酸素濃縮装置における
騒音データ、図３には分岐管の無い従来の酸素濃縮手段
の騒音データを示した。排気手段としては主導管部長さ
４０ｃｍ、Φ０．６ｃｍ、分岐導管長さ１７ｃｍ、Φ
０．６ｃｍ、分岐位置を電磁弁５から８ｃｍの位置と
し、分岐方向を主導管に対して垂直方向とした。導管は
共にシリコンチューブを用いた。

【００２９】従来の分岐管を備えない酸素濃縮装置で
は、吸着工程で約３０ｄＢ（Ａ）、脱着工程で約３７ｄ
Ｂ（Ａ）程度の騒音レベルを示していたものが、本願発
明の排気手段を備えた酸素濃縮装置の吸脱着工程とも
に、３０ｄＢ（Ａ）程度に抑えることが可能である。

【００３０】

【発明の効果】本願発明の酸素濃縮装置は、吸着・脱着
工程のプロセス変化に伴う騒音の変動幅（高低）が大幅
に改善された。通常、酸素濃縮装置で発生する騒音は時
間的に変化するが、主な波長は１００Ｈｚから１０００
Ｈｚの領域にあり、吸音材等では消音し難い波長領域で
ある。基本的には装置（プロセス）の特性として発生す
る音域が変わるが、本願発明の酸素濃縮装置において
は、特に３００Ｈｚから６００Ｈｚの騒音を低下させる
という著しい効果が認められた。

【００３１】更に、導管に絞り手段などを設けていない
ために濃縮器本来の性能低下が無く、酸素生成効率を向
上させることが出来た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の酸素濃縮装置の好ましい態様例

【図２】本願発明の酸素濃縮装置の騒音測定結果

【図３】従来の酸素濃縮装置の騒音測定結果

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸素よりも窒素を優先的に吸着する吸着
   剤を充填した少なくとも１個の吸着筒と、該吸着筒へ空
   気を供給する空気圧縮手段、該吸着筒で生成され酸素濃
   縮空気を使用者に供給するための酸素供給手段、および
   該吸着剤に吸着した窒素を主成分とする空気を該空気圧
   縮手段を経由して排出する導管を有する排気手段を具備
   した酸素濃縮装置において、該排気手段が、該空気圧縮
   手段から系外に排気するための主導管部、及び該主導管
   部開放端までの途中に他端が閉塞した構造の分岐導管部
   を備えた手段であることを特徴とする酸素濃縮装置。
2. 【請求項２】 該分岐管部の長さが８ｃｍ〜８０ｃｍ以
   下あることを特徴とする請求項１の酸素濃縮装置。
3. 【請求項３】 該分岐管部の分岐位置が、主導管部開始
   位置であることを特徴とする請求項１、２に記載の酸素
   濃縮装置。
4. 【請求項４】 該主導管部の長さが２００ｃｍ以下であ
   ることを特徴とする請求項２、３に記載の酸素濃縮装
   置。
5. 【請求項５】 該主導管部開放端が、多数の微細な連続
   した多孔質材料で囲まれた構造を有することを特徴とす
   る請求項１〜４に記載の酸素濃縮装置。