JPS63242901A - 酸素濃縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の利用分野］ 本発明は、大気から酸素濃縮の高められた空気を安定し
て得るための装置に関するものであり、特に医療用とし
て使用するのに適した酸素濃縮装置を提供するものであ
る。さらに詳細には、振動の発生を極力少なくして使用
者である患者等に対して不快感を与えないようにした改
良された酸素濃縮装置を提供するものである。

［従来技術］ 従来、呼吸機疾患の患者に対して酸素ボンベから供給す
る酸素療法が行われており、最近では空気中の酸素を分
離濃縮して酸素濃縮気体を得るための酸素濃縮装置が開
発され、それを用いた＃１素療法が次第に普及するよう
になって来ている。

かかる酸素濃縮装置としては、窒素を選択的に吸着し得
る吸着剤を酸素濃縮機能部として用いた吸着型酸素濃縮
装置や、酸素選択透過性膜を酸素濃８ｍ能部として用い
た膜型酸素濃ｍ装置であり、前者の場合には通常圧縮機
を用いた圧力変動タイプのものが多く、また後者の場合
には酸素選択透過性膜の一面側を大気圧よりも低い圧力
に維持して膜を透過した酸素濃縮気体を取り出すための
真空ポンプを備えたものが多い。

この様に酸素濃縮装置には圧ａ機や真空ポンプ等のポン
プ手段が用いられており、さらにこれらを冷却するため
の冷却風を発生させるための送風手段も具備されている
が、これらのポンプ手段や場合によっては送風手段から
発生する騒音や振動が患者等の使用者に不快感を与える
ことが少なくなかった。かかる騒音対策については、比
較的検討がなされているが、振動については圧縮機等の
下にゴム部材をはさんで底面に置く程度のものであって
、その改善が望まれていた。尚これまでこの酸素濃縮装
置では、運搬時において圧１ａ機等が装置内で移動する
ことを防止するために装置の底面部材の外側からボルト
を挿入してその底面部材に圧縮機を固定していたが、そ
のボルトの着脱が非常に困難であった。

［発明の目的］ 本発明は、かかるこれまでの酸素濃縮装置における問題
点を改善することを目的としており、特に振動のレベル
を低下せしめた改良された酸素濃縮装置を提供すること
を目的としている。また他の目的として振動のレベルと
共に騒音のレベルも低下せしめた酸素濃縮装置を提供す
ることが挙げられる。

［発明の構成］ 本発明者らは、かかる目的を達成すべく鋭意研究した結
果、防音ボックス内にポンプ手段とそれを駆動するため
の電動機を収納せしめ且つそれらをスプリングにより支
持せしめたものが、意外にも振動防止上非常に有効であ
ることを見い出し本発明に到達したものである。

即ち本発明は、空気から酸素濃度の高められた酸素濃縮
気体を分離するための酸素濃縮機能部と、電動機及びそ
れによって駆動され得るポンプ手段と、該電動機及びポ
ンプ手段を冷却するための大気の流れを生ずるための送
風手段を具備した酸素濃縮装置において、該電動機及び
ポンプ手段がばね手段によって支持された状態で防音ボ
ックス内に収納され、該電動機及びポンプ゛手段に対し
て運転時に非接触の状態にあり且つ運搬時にその動きを
規制し得る規制手段が該防音ボックス内に具備されてい
ることを特徴とした酸素濃縮装置を提供するものである
。

以下本発明について更に詳細に説明する。即ち本発明の
酸素濃縮装置における酸素濃縮機能部の１例としては、
酸素又は窒素を選択的に吸着し得る吸着剤を充填した１
又２以上の吸着床があげられ、例えば窒素を選択的に吸
着する吸着剤としては通常モレキュラーシーブ５Ａ、１
３ｘあるいはそれらを改良したもの等が通常用いられる
。尚吸着床の数は、３以下が好ましく、医療用の場合に
は１又は２が望ましい、また酸素濃縮機能部の他の例と
しては、酸素選択透過性膜を有した膜エレメントを多数
有した酸素選択透過性膜モジュールが挙げられる。膜エ
レメントの形態としは、中空糸状のものや管状のもの、
さらには平膜をスペーサー等を介して支持板上に拡げ周
囲を接着シールした平板状のもの等があげられる０ｇ！
の素材については特に限定されるものではなく、例えば
ポリメチルペンテン、ポリブタジェン、ポリトリメチル
シリルアセチレン、ポリジメチルシロキサン、ポリシロ
キサン−ポリカーボネート共重合体、ポリジメチルフェ
ニレンエーテル等があげられる。

本発明のポンプ手段としては、圧力変動吸着型酸素濃縮
装置の場合には通常圧力機が用いられる。

尚、吸着床の脱着を大気圧以下の減圧下で行なうタイプ
の場合には真空ポンプが用いられるが、この真空ポンプ
も本発明に言うポンプ手段である。

また膜型酸素濃縮装置の場合のポンプ手段の例としては
通常ダイアフラム式真空ポンプ等の真空ポンプがあげら
れる。尚これらのポンプ手段は電動機によって駆動され
るものである。

本発明の送風手段としては、ファン、ブロアー等があげ
られるが、膜型酸索濃縮装置の場合、膜表面の領域で原
料空気の流れを生じさせるための送風手段と兼用してか
かるポンプ手段等の冷却風用の送風手段を備えることが
好ましい。

本発明の酸素濃縮装置は、上記の電動機とポンプ手段が
ばね手段によって支持された状態で防音ボックス内に収
納されていることを特徴としている。そのばね手段の形
式については特に限定されるものではないが、スプリン
グ、てこばね１片持ばり、先細ばり等が好ましいものと
してあげられ、中でもスプリングが実用上好ましい、か
かるばね手段としては、ばね定数のできるだけ小さいも
のが好ましい、また電動機とポンプ手段に加えてファン
手段も会わせて防音ボックス内に収納する方が防音対策
上有効であり、その場合には別のフレーム部材等を用い
てファン手段を電動機及びポンプ手段と一体的に組立て
たものをばね手段によって支持してもよい。

またばね手段の支持形態としては、電動機及びポンプ手
段の下方及び上方の少なくとも一方から支持することが
好ましいが、場合によっては横方向からも支持すること
が可能である。さらに具体的には電動機及びポンプ手段
をそのままで、またはフレーム部材もしくは板状部材に
固定せしめた状態で下方に例えば四個のスプリングを介
して防音ボックスの底面に設置したり、上方において４
個のスプリング等で防音ボックスの上側面につり下げた
状態で支持してもよく、その両方を用いて支持してらよ
い。

さらに本発明の酸素濃縮装置では、かかるバネ手段を用
いて支持した状態で防音ボックス内に収納した電動機及
びボブ手段を、それに対して通常非接触の状態にある他
の規制手段によって、その大きな動きを規制し得るよう
にしたことを特徴としている。その規制手段としては、
その酸素濃縮装置を運搬する際にポンプ手段等が動きま
わることを防止し得る機能を有し、且つその装置を運転
する際にはポンプ手段等がバネ手段のみによって支持さ
れた状態、即ちポンプ手段等に対して非接触の状態に保
ち得る機能を有したものであればいかなるものであって
もよい、かかる規制手段の具体例としては、上側又は下
側においてポンプ手段等をバネ手段により支持した場合
にはそのバネ手段で支持した反対側のポンプ手段等の一
部を非接触でつつむようにした部材を防音ボックス内に
固定した形態や、ポンプ手段等をフレーム部材もしくは
板状部材に固定せしめた場合にはそのフレーム部材もし
は板状部材の動きを規制するための規制部材を防音ボッ
クスの横側壁面等に取り付けた形態などがあげられる。

またポンプ手段の吸込側及び／又は吐出側の防音ボック
ス内における導管手段の長さＬと外径りの比Ｌ／Ｄの大
きいが、その導管手段を介してポンプ手段等の振動が防
音ボックス外に伝わりにくい効果が得られる。導管手段
の材質としては、例えばポンプ手段に近い部分に鋼管等
の金属性チューブを用い、次いでテフロン等の耐熱性、
耐圧性の良好なプラスチック製チューブを用い、その先
には鋼管等の金属製チューブを用いることが望ましい、
また、その導管手段が防音ボックス壁を通過する部分は
、ゴム等の柔かい弾性体部材を介して導管手段を固定す
ることが好ましい。

さらに防振対策としては、酸素濃縮装置の外殻を形成す
るボックスの底面部材の上にゴム等の弾性体部材を介し
てこの防音ボックスを設置してもよいが、底面部材の上
に直接その防音ボックスを設置しさらにビス止め等によ
って固定した方がより効果的である。

また本発明の酸素濃縮装置において、電動機及びポンプ
手段を、さらに好ましくは送風手段をも収納した防音ボ
ックスが、電動機等を冷却するための大気流れの流入開
口部と流出開口部を除いて実質上密閉構造になっている
。尚例えば吸着床へ圧縮空気を供給するための導管手段
、吸着床から加圧された酸素貧化空気を放出するための
導管手段等が防音ボックスの壁を貫通せしめる場合には
その導管手段の外面と壁部をゴム部材等を介して充分密
着させてその間を大気が出入りないようにすることが望
ましい、また防音ボックスは、小型化を図るために薄く
て面密度の大きな金属板を用いたものが好ましく、さら
にその内側の面に吸音材を具備せしめ、場合によっては
酸素濃縮装置の前面に相当する防音ボックスの面、大気
流通開口部を備えた面等に板状の制振材を吸音材と金属
板の間に挿入せしめることが望ましい、防音ボックスの
壁部の具体例としては、最外殻が０．５〜１．５市の厚
さの鉄板等の金属製板からなるものであり、大気流通開
口部を備えた面の内側に０．５〜１．５１Ｉｉの厚さに
制振材を取り付け、さらにボックスの壁部全面にわたっ
て５〜３０市の厚さの吸音材を備えたものが挙げられる
。

さらに本発明の酸素濃縮気体は、外殻を形成するボック
スの大気取入口から該防音ボックスの大気流入開口部に
至る大気流入通路と、防音ボックスの大気流出開口部か
ら外殻ボックスの大気排出口に至る大気流出通路の各々
が４回以上の屈曲回数を有し、それらの大気通路の内側
の少なくとも屈曲部に吸音材を備えていることが低騒音
化の点で有効である。かかる大気通路の屈曲部は、主に
横方向と縦方向に伸びな面で濃縮装置内の空間が区切ら
れた状態の場合には、実質上９０度に近い角度をなすも
のであるが、消音効果が得られればそれ以外の角度であ
ってもよい、また屈曲の回数としては、５回以上であれ
ばさらに消音効果か大きく、特に７回以上が好ましい。

尚大気排出口のすぐ近くで屈曲排出される場合には騒音
低下効果が小さく無視して考えるのがよい、さらに大気
通路の少なくとも屈曲部には吸音材を設置することによ
り消音効果を高められ、特に通路の内面全体に吸音材を
設けるとさらに騒音低下が可能である。

但し吸音材を厚くし過ぎるとそこを通過する大気の流動
抵抗が大きくなり同時に風切り音が発生するなどして好
ましくない、それ故大気の流入通路及び流出通路におけ
る通路の断面積基準の大気流れの平均流速が約１０ｍ　
／　ｓｅｅ以下か好ましく、更には約７ｍ／ＳｅＣ以下
が好ましい。

次に本発明の装置の好ましい態様である圧力変動吸着型
酸素濃縮装置について更に詳細に説明する。即ち、圧Ｗ
Ｊ機と送風機に加えて窒素を選択的に吸着する吸着剤を
充填した２基の吸着床と、その吸着剤から吐出された酸
素濃縮気体を一時貯留する貯留タンクとを備えたもので
あって、流路切換え用三方自動切換弁を介して圧縮機と
各吸着床を連結した導管手段、吸着床と貯留タンクを各
々の自動開閉弁を介して連結した導管手段、貯留タンク
からの酸素濃縮気体を使用に供するための導管手段、均
圧化用自動開閉弁を介して２基の吐出側を連結し均圧化
するための導管手段及び各吸着床の入口側から窒素の濃
度の高められた気体を排出するための自動開閉弁性の導
管手段を備えたものがあげられる。この装置の運転形式
としては、一方の吸着床に圧縮空気を供給して窒素を吸
着させて９０％程度らに濃縮された酸素濃縮気体を吐出
せしめる吸着工程を行なった後、均圧化用自動開閉弁を
開いて、既に脱着が終了している他床にその一方の吸着
床から酸素濃縮気体を流入させて均圧化を行ない、次い
で排出用自動開閉弁を開いて残留気体を放出しさらに貯
留タンクから酸素濃縮気体を逆流パージして脱着工程を
行なう一連のサイクルを交互に行なうものである。尚使
用に供するためのに導管手段には減圧調節弁、流量設定
手段及び加湿器が真価されている。

この様に自動弁を用いた本発明の酸素濃縮装置において
、上記の如き自動切換弁及び自動開閉弁なる各種自動弁
の少なくとも一つ好ましくはその全てが、その弁を作動
させるためのプランジャ一手段を有する場合にその一端
に弁が連結されるが、他端の面及び／又はその他端面が
衝突する部材の面が軟質部材からなるものであることが
、防音対策上非常に有効である。その軟質部材としては
、鉄心等のプランジャ一手段が衝突しても大きな衝突音
を発生しないものであればいかなるものであっもよく、
例えばテトラフルオロエチレン樹脂。

ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロフロピレン共
重合体等のフッ素系樹脂やシリコーン系樹脂等が耐久性
等に優れるので好ましい。またその自動便としては電磁
弁、空気等の流木作動式自動弁及び電動弁等があげられ
る。電磁弁としては、弁が鉄心等のプランジャーに直結
した直動型のものと、主弁及びパイロット弁を有したパ
イロット作動型のものとがあり、また交流励磁型と直流
励磁型がある。これらの自動弁の中でも、直流励磁型の
電磁弁と流体作動式自動弁が好ましく、特に直流励磁型
電磁弁が実用上好ましい。尚脱型酸素濃縮装置において
自動弁を用いる際にら、上記のの如き低騒音型のものを
用いることが望ましい。

本発明の圧力変動吸着型酸素濃縮装置では、原料空気の
流路切換用の自動切換弁も防音、ボックス内に収納せし
めることが好ましい、また吸着床からの排気管の途中や
先端において消音手段を設けたり、その先端を防音ボッ
クス内に位置せしめたりすることが好ましい、その場合
にその排気管の途中に脱着容易なジヨイント部を設けた
り、先端からの排気が圧縮機機吸込口にまわらないよう
に仕切板等を用いたりすることが好ましい。

また酸素濃縮装置に用いる圧縮機が並列２ヘツド型の場
合には、各々の吸込管の先端開口部を互いに対面させて
位置せしめることが、その吸気音の発生を低下させるの
に有効である。

さらに本発明の酸素濃縮装置で圧ａ機を用いた場合に、
その圧縮機の吐出ｒｐＪ導管手段に冷却据能をもたせて
圧縮空気を冷却して発生するドレーンをドレーントラッ
プ等で排出するようになされることが多いが、その場合
の冷却機能部としてスパイラル状に巻いた導管手段を、
防音ボックスの大気流入口の内側近くに設けた仕切板と
大気流入口の間の空間に設置することが良好な冷却効果
が得られ且つ装置がコンパクトになりやすいので好まし
い。

尚、本発明の装置において、例えば、防音ボックスから
伸びた導管手段の途中にワンタッチ式のはめ込み型ジヨ
イント等の脱着容易なジヨイントを設けて、運搬時にそ
のジヨイントをはずして本体と防音ボックスを別々に切
り離すことができるようにした方が実用上好ましい。

［発明の効果コ 本発明によれば、運転時において発生する振動のレベル
を低くせしめた改良された酸素濃ｍ装置が得られ、患者
の近くにおいて夜間に使用しても不快感を生ずることの
ない優れた効果が得られる。

さらに特に好ましい場合には騒音を低下せしめた酸素濃
縮装置を提供するものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気から酸素濃度の高められた酸素濃縮気体を分
   離するための酸素濃縮機能部と、電動機及びそれによっ
   て駆動され得るポンプ手段と、該電動機及びポンプ手段
   を冷却するための大気の流れを生ずるための送風手段を
   具備した酸素濃縮装置において、該電動機及びポンプ手
   段がばね手段によって支持された状態で防音ボックス内
   に収納され、該電動機及びポンプ手段に対して運転時に
   非接触の状態にあり且つ運搬時にその動きを規制し得る
   規制手段が該防音ボックス内に具備されていることを特
   徴とした酸素濃縮装置。
2. （２）該電動機及びポンプ手段が、その下方及び上方の
   少なくとも一方において該ばね手段により支持されてい
   ることを特徴とした特許請求の範囲第１項記載の酸素濃
   縮装置。