KR20080005944A

KR20080005944A - 소음기, 및 소음기를 구비한 산소 농축 장치

Info

Publication number: KR20080005944A
Application number: KR1020077025779A
Authority: KR
Inventors: 가츠노리 구와바라
Original assignee: 데이진 화-마 가부시키가이샤
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2008-01-15
Also published as: CA2607269A1; TW200702003A; CN101171048A; WO2006121139A1; US20090025564A1; AU2006244856A1; EP1878460A1; JPWO2006121139A1; EP1878460A4

Abstract

6 개의 격벽에 의해 둘러싸이는 대략 직방체 형상의 팽창실 (16) 을 구비하고, 격벽에 흡기구 (20) 와 배기구 (22) 가 형성되어 있는 팽창형 소음기 (10) 와, 이것을 이용한 산소 농축 장치가 제공된다. 팽창형 소음기 (10) 는 배기구 (22) 를 형성한 팽창실 (16) 의 하나의 격벽으로부터 그 격벽과 인접하는 서로 평행한 한 쌍의 격벽의 양방에 접하면서 팽창실 (16) 의 내부를 향하여 연장되는 리브 (24) 를 구비한다. 리브 (24) 에는 배기구 (22) 와 팽창실 (16) 을 연통시키는 통기로 (26) 가 형성되어 있다.

Description

소음기, 및 소음기를 구비한 산소 농축 장치{SILENCER AND OXYGEN CONCENTRATION DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 소음기에 관한 것으로, 특히 호흡기 질환 환자 등의 사용자에게 산소 농축 공기를 공급하는 의료용 산소 농축 장치와, 그것을 운전할 때에 특히 문제가 되는 소음을 저감하기 위한 소음기에 관한 것이다.

폐기종, 폐결핵 후유증, 만성 기관지염 등의 만성 호흡기 질환 환자에 대해서는, 고농도의 산소를 흡입시키는 산소 흡입 요법이 행해지고 있다. 산소 흡입 요법이란, 만성 호흡기 질환 환자에게, 고농도의 산소 가스 혹은 산소 농축 기체를 흡입시키는 치료법이다. 이러한 고농도의 산소 가스 혹은 산소 농축 기체를 환자에게 공급하는 수단으로서는, 고압 산소 봄베, 액체 산소 봄베, 산소 농축 장치 등이 사용될 수 있다. 그러나, 장시간의 연속 사용에 견디고, 사용하기 편리한 등의 이유로 인해, 산소 농축 장치가 사용되는 케이스가 증가하고 있다.

산소 농축 장치는 공기 중의 산소를 분리하고, 농축하는 것을 가능하게 한 장치이다. 이러한 산소 농축 장치로서는, 산소 투과막을 이용하여 산소를 분리하는 분리막 타입의 것과, 질소를 선택적으로 흡착할 수 있는 흡착제를 1 개 혹은 복수의 흡착 바닥에 충전한 흡착 타입의 것이 널리 알려져 있지만, 보다 고농도의 산소를 얻을 수 있는 점에서, 흡착 타입의 산소 농축 장치가 널리 사용되고 있다. 그 중에서도, 압력 변동 장치로서 컴프레서를 이용한 압력 변동 흡착 타입의 산소 농축 장치가 특히 세상에서 널리 사용되고 있다.

압력 변동 흡착 타입의 산소 농축 장치에서는, 통상, 질소를 선택적으로 흡착하는 흡착제를 충전시킨 1 개 혹은 복수의 흡착 바닥에 대하여, 컴프레서로부터 압축 공기를 공급하고, 흡착 바닥내를 가압 상태로 하여 질소를 흡착시켜, 고농도의 산소를 얻는 흡착 공정과, 흡착 바닥내를 감압하여 질소를 탈착시키는 탈착 공정을 일정한 사이클로 반복함으로써, 고농도의 산소를 얻는다.

이러한 산소 농축 장치는 비교적 환자 옆에 있어, 기본적으로, 환자의 음식시, 취침시를 불문하고, 종일 연속적으로 사용하는 것이다. 그 때문에, 산소 농축 장치로부터 발생하는 소음은 직접적으로 환자 또는 환자의 가족 등의 귀에 들어가, 불쾌감을 줄 우려가 있다. 특히 취침시 등에는 소음이 주는 영향이 커, 환자 또는 환자의 가족의 수면을 방해하여, 정신 건강에도 악영향을 미칠 것이 우려된다. 압력 변동 흡착 타입의 산소 농축 장치의 소음 발생 인자로서는, 압력 변동용의 컴프레서로부터의 고체음, 동일 컴프레서의 흡기음 및 배기음, 컴프레서 구동용 모터의 작동음, 흡착 바닥 퍼지 기류음, 기체내 냉각용 팬의 작동음 등이 있다. 그 중에서도, 컴프레서 자체의 고체 방사음, 컴프레서의 흡기음 및 배기음 등을 포함한 컴프레서에서 기인하는 소음은, 전체에 차지하는 비율이 크다.

종래의 산소 농축 장치에서는, 컴프레서로부터의 흡기음, 배기음, 혹은 각종 퍼지음 등의 기류음을 저감시키기 위하여, 공동형 혹은 팽창형이라 불리는 소음기 를 사용하고 있었다. 예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-120662호에는, 퍼지음의 저감을 위하여 팽창형 소음기를 적용한 산소 농축 장치의 예가 기재되어 있다. 이 팽창형 소음기는 팽창실과, 팽창실에 퍼지 가스를 유입시키기 위한 유입관과, 팽창실로부터 퍼지 가스를 유출시키기 위한 유출관을 구비하고, 유입관으로부터 팽창실로 들어가는 급확대 부분, 및 팽창실로부터 유출관으로 들어가는 급축소 부분에 있어서의 음향 임피던스의 변화에 의해, 감음 효과를 이끌어내는 것이다. 이러한 팽창형 소음기는, 통상, 원통 형상을 갖고 있으며, 그 상하면에 둥근 배관으로 이루어지는 유입관 및 유출관을 접속하여 유입관 및 유출관과 원통 형상의 팽창실의 단면적비를 이용하여 소음을 저감한다. 소음 효과를 높이기 위하여, 유입관 및 유출관의 일부를 팽창실내에 삽입하여 돌출시킨 삽입관형 소음기도 개발되어 있다.

또한, 일본 공개특허공보 평10-245203호에 기재된 바와 같이, 팽창실의 형상을 직방체 형상으로 한 소음기도 개발되어 있다.

상기 서술한 바와 같이, 산소 농축 장치에서는 컴프레서 등의 소음원의 정온화(靜穩化)는 필수이다. 이에 더하여 산소 농축 장치의 소형 경량화를 실현하기 위해서는 소음기의 소형 경량화도 필요하다. 그런데, 상기와 같은 삽입관형 소음기에서는, 유입관 및 유출관의 단면적 (유입관 직경 및 유출관 직경) 과 팽창실 단면적의 비가 클수록, 배출되는 소리의 감쇠율이 커져, 팽창실의 길이는 저감시키고자 하는 소리의 주파수에 관련된다. 따라서, 팽창실의 물리적인 사이즈는 저감시키고자 하는 소리의 주파수대 및 감쇠율에 의해 결정되고, 그것이 저소음 의 산소 농축 장치 본체의 소형 경량화를 저해하는 요인의 하나로 되어 있었다. 예를 들어, 종래의 팽창형 소음기는 일반적으로 원통 형상이며, 팽창실의 단면적이 결정되면 두께가 결정되어 버리는 것에 더하여, 소음기의 주위에 데드 스페이스를 발생시키기 때문에, 넓은 설치 스페이스를 필요로 한다.

또한, 팽창부, 삽입관부가 원관 형상이며, 수지 성형으로 제조할 때에 필요한 관의 발출 구배의 확보 등이 곤란하고, 가공 정밀도도 나쁜 등, 수지 성형이 곤란하였다. 따라서, 삽입관부과 팽창부로 나누어 성형하고, 이들을 조립할 필요가 있어, 필요한 부품 점수가 3 점 이상이 되는 등 양산성이 부족하였다. 또한, 삽입관내의 가공도 곤란하였다. 추가로, 소음 저감에는 삽입관의 길이, 내경을 변경함으로써, 압력 손실 즉 동력원의 소비 전력과 소음 효과를 조정할 필요가 있어, 설계 자체가 어렵다는 문제도 있었다.

이와 같이, 소음기에 있어서, 소음 효과를 높이면서, 소형 경량화, 그리고 비용 삭감을 실시하기 위해서는, 소음기의 재질을 금속에서 수지로 변경하여, 소음기의 격벽의 두께를 얇게 하는 등 각종 대응을 할 필요가 있는데, 현재의 유입관 및 유출관과 원통 형상의 팽창실을 조합한 팽창형 소음기에서는, 압력 손실을 크게 하지 않고 충분한 소형화, 소음 효과를 인정할 수는 없었다.

발명의 개시

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 종래의 소음기 및 산소 농축 장치가 갖는 과제를 해결하여, 소음기 자체를 소형화함과 동시에, 그로 인해 소형, 경량, 저소음, 저소비 전력의 산소 농축 장치를 실현하는 것에 있다.

본 발명의 제 1 양태에 의하면, 6 개의 격벽에 의해 둘러싸이는 대략 직방체 형상의 팽창실을 구비하고, 상기 격벽에 흡기구와 배기구가 형성되어 있는 팽창형 소음기로서, 상기 배기구를 형성한 상기 팽창실의 하나의 격벽으로부터 그 하나의 격벽과 인접하는 서로 평행한 한 쌍의 격벽의 양방에 접하면서 상기 팽창실의 내부를 향하여 연장되는 리브를 구비하고, 그 리브에 상기 배기구와 상기 팽창실을 연통시키는 통기로가 형성되어 있는 소음기가 제공된다.

상기 소음기에 있어서, 상기 팽창실이 4 개의 측벽과 바닥벽과 상기 리브를 일체적으로 형성한 상자부와, 상기 4 개의 측벽 및 상기 리브와 밀착하는 덮개부에 의해 형성되고, 상기 통기로가 상기 리브 상에 형성된 홈과 그 리브에 밀착하는 덮개부에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 흡기구 및 상기 배기구의 일방 또는 양방은 흐름 방향으로 단면적이 감소하는 오리피스에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 팽창실의 상기 배기구의 외측에, 외부와 연통하는 연통구를 가진 전실이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 전실의 내부에 필터를 구비해도 된다.

상기 팽창실의 내부에 필터를 구비해도 된다.

또한, 본 발명의 제 2 양태에 의하면, 6 개의 격벽에 의해 둘러싸이는 대략 직방체 형상의 내부실을 구비하고, 상기 내부실이 분리벽에 의해 제 1 실과 제 2 실로 분할되어 있고, 상기 제 1 실의 외벽에 흡기구가 형성되고, 상기 분리벽에 배기구가 형성되어 있는 팽창형 소음기로서, 상기 배기구를 형성한 상기 분리벽으로부터 그 분리벽과 인접하는 서로 평행한 한 쌍의 격벽의 양방에 접하면서 상기 제 1 실의 내부를 향하여 연장되는 리브를 구비하고, 그 리브에, 상기 배기구에 접속하고 또한 상기 제 1 실과 상기 제 2 실을 연통시키는 통기로가 형성되어 있는 소음기가 제공된다.

또한, 본 발명의 제 3 양태에 의하면, 공급관과, 배기관과, 그 공급관 및 그 배기관 중 양방 또는 일방에 장착되는 팽창형 소음기를 구비하고, 공급관에서 공급되는 원료 공기로부터 산소를 분리하고, 산소 농축 기체를 생성함과 함께, 산소 분리 후의 배기를 배기관으로부터 배출하는 산소 농축 장치에 있어서, 상기 팽창형 소음기가, 6 개의 격벽에 의해 둘러싸이고 또한 그 격벽에 흡기구와 배기구가 형성되어 있는 대략 직방체 형상의 팽창실과, 상기 배기구를 형성한 상기 팽창실의 하나의 격벽으로부터 그 하나의 격벽과 인접하는 서로 평행한 한 쌍의 격벽의 양방에 접하면서 상기 팽창실의 내부를 향하여 연장되는 리브를 구비하고, 그 리브에 상기 배기구와 상기 팽창실을 연통시키는 통기로가 형성되어 있는 산소 농축 장치가 제공된다.

상기 산소 농축 장치에 있어서, 상기 팽창실이, 4 개의 측벽과 바닥벽과 상기 리브를 일체적으로 형성한 상자부와, 상기 4 개의 측벽 및 상기 리브와 밀착하는 덮개부에 의해 형성되고, 상기 통기로가 상기 리브 상에 형성된 홈과 그 리브에 밀착하는 덮개부에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

상기 팽창실의 내부에 필터를 구비해도 된다.

본 발명의 소음기는 대략 직방체 형상이며, 원통 형상의 소음기와 비교하여, 산소 농축 장치 등 내에 장착했을 때의 데드 스페이스를 최소로 할 수 있다. 또한, 소음기의 팽창실의 내부에 리브를 형성함으로써, 팽창실의 외벽의 두께를 감소시키는 것이 가능해져, 경량화가 가능해진다. 또한, 리브에 형성한 통기관이 삽입관의 기능을 하여, 소음 저감 효과를 낼 수 있다. 따라서, 이 소음기를 장착한 재택 산소 요법에 사용하는 산소 농축 장치는 그 동작시의 컴프레서의 흡배기음을 정숙화할 수 있음과 함께, 소형 경량화, 제조 비용의 저감을 실현할 수 있다.

본 발명의 상기 서술 및 그 밖의 목적, 특징, 이점을 이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 기초하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1a 는, 본 발명에 의한 소음기의 조립 분해도이다.

도 1b 는, 도 1a 에 나타나 있는 소음기의 IB-IB 를 따른 단면도이다.

도 2a ∼ 도 2c 는, 본 발명에 의한 소음기의 리브의 몇 가지 예를 나타내는 모식도이다.

도 3a ∼ 도 3c 는, 본 발명에 의한 소음기의 흡기구 및 배기구의 위치의 몇 가지 예를 나타내는 모식도이다.

도 4 는, 필터를 구비한 본 발명의 소음기의 절취 내부도이다.

도 5 는, 본 발명에 의한 소음기를 탑재한 압력 변동형 산소 농축 장치의 전체 구성을 나타내는 모식도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b 를 참조하면, 본 발명에 의한 팽창형 소음기 (10) 는 대략 직방체 형상의 하우징 (12) 을 구비한다. 하우징 (12) 은 4 개의 둘레벽과 바닥벽에 의해 구성되고 하나의 측면이 개방된 직방체 형상의 상자부 (12a) 와, 그 상자부 (12a) 의 개방된 측면에 장착되는 직사각형 형상의 덮개부 (12b) 를 포함한다. 상자부 (12a) 와 덮개부 (12b) 는 예를 들어 용착에 의해 고정되어, 하우징 (12) 을 형성한다. 대략 직방체 형상의 하우징 (12) 의 내부 공간은 분리벽 (14) 에 의해, 제 1 실과 제 2 실로 분할되어 있다. 제 1 실은 팽창실 (16) 을 구성하고, 제 2 실은 전실 (18) 을 구성한다. 또한, 팽창실 (16) 의 벽에는 흡기구 (20) 가 형성되고, 팽창실 (16) 과 전실 (18) 사이의 분리벽 (14) 에는 배기구 (22) 가 형성되어 있다. 또한, 팽창실 (16) 내에는 분리벽 (14) 의 배기구 (22) 로부터 덮개부 (12b) 와 상자부 (12a) 의 바닥벽의 양방에 접하면서 내부를 향하여 연장되는 리브 (24) 가 형성되어 있다. 리브 (24) 에는 배기구 (22) 와 팽창실 (16) 을 연통시키는 통기로 (26) 가 형성되어 있다. 리브 (24) 의 통기 로 (26) 는 덮개부 (12b) 와 대면하는 리브 (24) 의 측면 상에 배기구 (22) 에 접속하는 홈을 형성하고, 리브 (24) 의 측면에 덮개부 (12b) 를 용착시킴으로써 형성되는 것이 바람직하다.

상기 서술한 바와 같이, 하우징 (12) 이 대략 직방체 형상으로 되어 있음으로써, 소음기 (10) 를 산소 농축 장치 등에 장착했을 때에 소음기 (10) 주위에 데드 스페이스가 발생하는 것을 방지하여, 소음기 (10) 의 설치 스페이스를 최소한으로 하는 것을 가능하게 한다. 즉, 팽창형 소음기 (10) 에서는, 팽창실 (16) 과 그것에 접속되어 있는 유입관의 단면적비가 소리의 감쇠율을 결정하므로, 동일한 팽창실 단면적을 확보하는 경우, 예를 들어 직경 10㎜ 의 원통 형상의 소음기를 설치하기 위해서는 10㎜×10㎜ 의 설치 스페이스가 필요한 데 반해, 동일한 팽창실 단면적을 갖는 직방체 형상의 소음기 (10) 는, 예를 들어 10㎜×7.85㎜ 의 설치 스페이스에 설치하는 것이 가능해진다.

또한, 소음기 (10) 를 경량화하기 위해서는, 소음기 (10) 의 하우징 (12) 의 두께를 얇게 할 필요가 있다. 그러나, 하우징 (12) 의 두께를 얇게 한 결과, 팽창실 (16) 의 벽이 얇아지면, 팽창실 (16) 의 벽의 강도가 저하되어 벽 자체가 진동하기 쉬워지므로, 새로운 소음의 증가 원인이 될 수 있다. 특히, 소음기 (10) 의 팽창실 (16) 을 편평한 직방체 형상으로 했을 경우, 기류의 맥동 등에 의해 하우징 (12) 이 진동하기 쉬워진다. 이 점, 본 발명의 소음기 (10) 는 벽의 두께를 얇게 해도, 팽창실 (16) 의 내부에 형성한 리브 (24) 에 의해 진동을 억제할 수 있어, 진동에 수반하는 소음의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 리브 (24) 의 존재는 하우징 (12) 의 강도를 높이므로, 강도의 관점에서 하우징 (12) 의 두께를 더욱 얇게 하는 것을 가능하게 함과 함께, 수지 성형시의 발출 구배에 의한 변형을 억제하는 효과도 갖는다.

리브 (24) 에 형성된 통기로 (26) 는 삽입관의 역할을 한다. 삽입관은 팽창실 (16) 로의 배관 (공급관 및/또는 배기관) 을 팽창실 (16) 의 내부로 돌출된 형태로 연장한 것으로서, 일반적으로 팽창실 (16) 에 단순히 배관을 접속한 경우보다 소음 효과를 높일 수 있다. 따라서, 본 발명의 소음기 (10) 에서는, 팽창실 (16) 내의 리브 (24) 에 형성된 통기로 (26) 에 의해, 소음 효과를 높일 수 있다.

이와 같이, 팽창실 (16) 에 형성된 통기로 (26) 를 갖는 리브 (24) 는 팽창실 (16) 의 진동을 방지하는 보강재 그리고 삽입관으로서 기능하여, 두가지의 소음 효과를 동시에 얻고 있다.

소음기 (10) 의 하우징 (12) 은 금속, 수지 등 적절한 재료를 사용하여 제작 할 수 있는데, 보다 경량으로 비용을 저감하기 위해서는, 아크릴니트릴부타디엔스티렌 (ABS) 이나 폴리프로필렌 (PP) 등의 수지로 제작하는 것이 바람직하다.

또한, 상자부 (12a) 와 덮개부 (12b) 의 2 개의 구성 부재에 의해 하우징 (12) 을 구성하고 있으므로, 이들 2 개의 구성 부재를 금형 성형하고 이것을 조립함으로써 소음기 (10) 를 용이하게 제조하는 것이 가능해져, 소음기 (10) 의 제조 비용의 저감에도 기여할 수 있다.

리브 (24) 에 홈을 형성함으로써 통기로 (26) 를 형성하는 경우, 리브 (24) 의 홈의 단면 형상으로서, 둥근 형상, 4 각 형상, U 자 형상, V 자 형상 등 각종 형상을 채용할 수 있다. 단, 홈의 단면적과 팽창실 (16) 의 단면적의 비는 소음 저감 효과에 크게 영향을 주기 때문에, 소음(消音)하고자 하는 소음(騷音)의 주파수역과의 관계에서, 홈의 형상 및 크기를 결정할 필요가 있다. 또한, 리브 (24) 의 홈에 의해 형성되는 통기로 (26) 의 길이는 길수록 소음 효과가 높지만, 동시에 압력 손실이 커지는 문제가 있다. 따라서, 홈의 길이 즉 리브 (24) 의 길이는 팽창실 (16) 의 길이의 적어도 절반으로 하는 것이 바람직하고, 팽창실 (16) 의 길이의 3/4 으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이 경우, 컴프레서의 소음 중에서도 가장 떨어뜨리기 어려운 800-1600㎐ 의 주파수역의 소음을 저감할 수 있고, 동시에 압력 손실의 증가로 400-800㎐ 의 주파수역의 소음도 저감할 수 있다.

본 발명의 소음기 (10) 의 팽창실 (16) 의 흡기구 (20) 또는 배기구 (22) 는 흐름 방향으로 단면적이 감소하는 테이퍼 형상의 오리피스로 하는 것이 바람직하다. 테이퍼 형상의 오리피스는 특히 1000㎐ 이상의 풍절음(風切音)의 저감에 유효하다. 또한, 오리피스의 형상 또는 치수를 변경함으로써, 압력 손실의 원인이 되는 리브 (24) 의 홈의 형상 및 치수를 변경하지 않고 대폭적인 소음 효과를 실현할 수 있다.

또한, 팽창실 (16) 은 버퍼 탱크로서 기능한다. 즉, 팽창실 (16) 의 용적은 클수록 공급되는 공기의 맥동의 영향을 감소시켜, 소음 효과를 높일 수 있다.

전실 (18) 에는, 외부와 연통 가능한 외부 연통구 (28) 가 형성되어 있다. 전실 (18) 은 팽창실 (16) 의 배기구 (22) 에서 발생하는 풍절음을 소음하는 효 과가 있을 뿐만 아니라, 외부 배관과 접속하기 위한 접속부의 역할을 하여, 배관과의 접속 방향을 자유롭게 설계하는 것을 가능하게 한다. 또한, 전실 (18) 을 경유하여 대기 중으로 기체를 배기하는 경우, 외부 연통구 (28) 를 복수 형성함으로써 압력 손실을 저감시킬 수 있다.

도 1a 및 도 1b 에 나타나 있는 소음기 (10) 에서는, 하우징 (12) 내의 내부 공간을 분리벽 (14) 에 의해 분리함으로써, 팽창실 (16) 과 전실 (18) 을 구성하고 있는데, 하우징 (12) 내에 팽창실 (16) 만을 형성하고, 전실 (18) 을 형성하지 않아도 된다. 또한, 팽창실 (16) 에 별체의 하우징을 용착시킴으로써 전실 (18) 을 형성하는 것도 가능하다. 그러나, 팽창실 (16) 및 전실 (18) 을 규정하는 상자부 (12a) 를 일체 성형품으로서 제작하는 것이 제조 비용상 유리하므로, 도 1a 및 도 1b 에 나타내는 바와 같은 구조를 취하는 것이 바람직하다.

실시예

컴프레서의 흡기 유량이 18ℓ/분, 배기 유량이 16ℓ/분인 경우에, 소음기 장착시의 흡기/배기압 손실을 각각 5㎪ 이하로 억제하면서 컴프레서에 대하여 충분한 소음 효과를 유지하기 위하여 적합한 본 발명의 소음기의 실시예를 이하에 나타낸다.

하우징 (12) 의 상자부 (12a) 및 덮개부 (12b) 는 경량화를 도모하기 위하여, ABS 수지 또는 PP 수지로 제작한다. 또한, 팽창실 (16) 의 용적이 165㎤ 가 되도록, 소음기 장착 스페이스에 맞추어 각 부의 치수를 설계한다. 예를 들어, 도 1a 및 도 1b 에 나타나 있는 소음기 (10) 의 두께 D 를 35㎜, 폭 W 를 90 ㎜, 팽창실 (16) 의 길이 L 을 80㎜ 로 하면 된다. 이 경우, 팽창실 (16) 내의 리브 (24) 의 길이 l 은 팽창실 (16) 의 길이 L 의 3/4 이 되도록, 60㎜ 로 하는 것이 바람직하다. 이 리브 (24) 에는, 내경 5㎜ 의 원관(圓管) 상당의 통기로 (26) 를 형성하여, 삽입관의 기능을 갖게 한다. 본 실시예에서는, 통기로 (26) 는 리브 (24) 의 덮개부 (12b) 에 면하는 단면 상에 형성된 4 각형 형상의 단면을 갖는 홈과 이것에 밀착하는 덮개부 (12b) 에 의해 형성되어 있다. 흡기구 (20) 는 상자부 (12a) 의 측벽에 장착되는 접속부 부품 (36) 에 형성되고, 배기구 (22) 는 팽창실 (16) 과 전실 (18) 을 분할하는 분리벽 (14) 에 있어서 리브 (24) 의 홈의 출구에 형성된다. 흡기구 (20) 및 배기구 (22) 는 모두 흐름 방향으로 내경 5㎜ 의 원관 상당의 유로 단면적을 내경 3㎜ 의 원관 상당의 유로 단면적으로 조이듯이 테이퍼 형상으로 된 오리피스로 되어 있다. 배기구 (22) 의 출구에는 전실 (18) 이 형성되어 있고, 전실 (18) 의 도 1b 중 좌측면에 외부 연통구 (28) 가 형성되어 있다.

이러한 소음기 (10) 는 대체로 직사각형 형상의 덮개부 (12b) 와, 팽창실 (16) 과 홈을 형성한 리브 (24) 와 전실 (18) 을 포함하는 상자부 (12a) 의 2 개의 부재로 구성되어 있고, 이들 2 개의 부재가 최종적으로 열용착된다. 이렇게 하여, 두께 35㎜ 의 소형이고 편평한 형상의 소음기 (10) 가 수지 성형에 의해 제작된다. 이와 같이, 접속부 부품 (36) 을 제외하면, 2 개의 부재로 소음기 (10) 를 제작할 수 있으므로, 제조 비용을 저가로 억제하고 또한 양산성이 우수한 소음기를 실현할 수 있다. 접속부 부품 (36) 을 상자부 (12a) 와 일체적으로 형성 해도 됨은 물론이다.

도 1a 및 도 1b 에 나타나 있는 실시예에서는, 리브 (24) 가 직선 형상으로 연장되어 있지만, 도 2a ∼ 도 2c 에 나타나 있는 바와 같이, 리브 (24) 는 굴곡 형상 (도 2a), 양갈래 형상 (도 2b) 또는 앞이 벌어진 형상 (도 2c) 등을 취하는 것도 가능하다.

덮개부 (12b) 에 면하는 리브 (24) 의 측면에 형성된 홈과 덮개부 (12b) 에 의해 통기로 (26)(삽입관에 상당하는 부분) 가 형성되므로, 상기와 같이 리브 (24) 의 형상을 변경함으로써, 통기로 (26) 의 경로 형상도 변경할 수 있다. 또한, 통기로 (26) 의 유로 면적, 배기구 (22) 를 형성하는 오리피스의 형상의 변경도 자유롭게 실시할 수 있으므로, 압력 손실의 대폭적인 변동 없이 소음 효과를 높일 수 있다.

또한, 전실 (18) 을 형성함으로써, 소음기 (10) 의 입구측 배관 (흡기구 (20) 에 접속되는 배관)(32) 및 출구측 배관 (전실 (18) 의 외부 연통구 (28) 에 접속되는 배관)(34) 의 접속 방향의 설계의 자유도를 높일 수 있다. 예를 들어 도 3a 에 나타나 있는 바와 같이, 외부 연통구 (28) 를 전실 (18) 의 도면 중 우측의 측면에 형성함으로써, 출구측 배관 (34) 이 입구측 배관 (32) 에 대하여 도면 중 지면내에서 90 도를 이루는 방향으로 접속되도록 할 수도 있고, 도 3b 에 나타나 있는 바와 같이, 외부 연통구 (28) 를 전실 (18) 의 도면 중 상측의 측면에 형성함으로써, 출구측 배관 (34) 이 입구측 배관 (32) 과 평행한 방향으로 접속되도록 할 수도 있고, 도 3c 에 나타나 있는 바와 같이, 외부 연통구 (28) 를 전실 (18) 의 저면에 형성함으로써, 출구측 배관 (34) 이 입구측 배관 (32) 에 대하여 도면 중 지면 수직 방향으로 접속되도록 할 수도 있다.

또한, 팽창실 (16) 및 전실 (18) 내에는, 도 4 에 나타나 있는 바와 같이, 방진 필터 (30) 을 설치할 수 있다. 예를 들어, 방진 필터 (30) 는 하우징 (12) 의 상자부 (12a) 와 덮개부 (12b) 의 용착 전에 팽창실 (16) 또는 전실 (18) 에 배치하면 된다. 또는, 팽창실 (16) 및 전실 (18) 의 벽에 필터 삽입구 (도시 생략) 를 형성함으로써, 용착 후에도 방진 필터 (30) 의 삽입, 교환을 가능하게 해도 된다. 이와 같이 팽창실 (16) 및 전실 (18) 에 방진 필터 (30) 를 설치함으로써, 소음기 (10) 는 소음 효과와 동시에 방진 효과를 실현하는 것이 가능해진다. 방진 필터 (30) 를 소음기 (10) 와 별도로 형성하는 경우와 비교하여, 방진 필터 (30) 의 설치 스페이스를 생략할 수 있는 점에서 공간 절약화에 기여함과 함께, 압력 손실의 증대를 막는 효과도 갖는다. 또한, 방진 기능을 실현하기 위해서는, 방진 필터 (30) 를 적어도 팽창실 (16) 에 형성하면 되고, 전실 (18) 에 형성하는 것은 필수는 아니지만, 보다 우수한 방진 기능을 실현하기 위해서는 팽창실 (16) 과 전실 (18) 의 양방에 방진 필터 (30) 를 형성하는 것이 바람직하다.

팽창실 (16) 에 방진 필터 (30) 를 설치하는 경우, 도 4 에 나타나 있는 바와 같이, 흡기구 (20) 와 리브 (24) 사이를 차단하도록 방진 필터 (30) 를 설치하면 된다. 마찬가지로, 전실 (18) 에 방진 필터 (30) 를 설치하는 경우, 배기구 (22) 와 외부 연통구 (28) 를 차단하도록 방진 필터 (30) 를 설치하면 된다. 방진 필터 (30) 로서, 내부가 글래스 파이버, 외주부가 우레탄 폼으로 이루어지는 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 다른 타입의 방진 필터를 사용해도 된다.

다음에, 도 5 를 참조하여, 본 발명에 의한 소음기 (10) 를 탑재한 압력 변동형 산소 농축 장치 (101) 의 전체 구성을 설명한다. 압력 변동형 산소 농축 장치 (101) 는 산소보다 질소를 선택적으로 흡착하는 흡착제 (103) 를 충전한 흡착통 (102) 과, 흡착통 (102) 에서 흡착되지 않은 산소를 저장하기 위한 제품 탱크 (104) 와, 컴프레서 (105) 와, 컴프레서 (105) 와 흡착통 (102) 사이의 공기의 흐름 방향을 전환하기 위한 유로 전환 밸브 (109) 와, 컴프레서 (105) 및 유로 전환 밸브 (109) 의 동작을 제어하는 제어 장치 (111) 와, 제품 탱크 (104) 에 저장된 농축 산소를 사용자에게 공급하기 위한 코 캐뉼라 (112) 와, 유로 전환 밸브 (109) 의 퍼지측에 접속된 배기 소음기 (115) 와, 유로 전환 밸브 (109) 의 취입측에 접속된 흡기 소음기 (116) 를 구비한다.

압력 변동형 산소 농축 장치 (101) 에서는, 흡기 소음기 (116) 가 접속된 공급관 (118) 을 경유하여 취입된 공기가 컴프레서 (105) 에 의해 가압되어, 흡착통 (102) 에 공급된다. 가압된 상태의 흡착통 (102) 의 내부에서는, 흡착통 (102) 내에 충전된 흡착제 (103) 에 공기 중의 질소가 선택적으로 흡착되고, 흡착되지 않은 산소는 흡착통 (102) 으로부터 취출되어 농축 산소로서 제품 탱크 (104) 에 저f류된다. 그리고, 유량 설정기 (110) 에 의해 설정된 산소 공급량에 따라, 제품 탱크 (104) 로부터 코 캐뉼라 (112) 를 통하여 농축 산소가 사용자에게 공급된다.

1 회의 공정으로 흡착할 수 있는 질소의 양은 흡착제 (103) 의 양이나 종류에 따라 정해져 있다. 그래서, 흡착제 (103) 에 흡착되는 질소의 양이 포화되 기 전에, 유로 전환 밸브 (109) 에 의해 유로를 전환하고, 컴프레서 (105) 에 의해 흡착통 (102) 의 내부를 감압하고, 질소를 탈착시켜 흡착제 (103) 를 재생시킨다. 동시에, 컴프레서 (105) 로부터 흡인된 가스는, 유로 전환 밸브 (109), 그 퍼지측에 접속된 배기관 (117) 및 배기관 (117) 에 접속된 배기 소음기 (115) 를 통하여 대기 중에 배출된다. 유로 전환 밸브 (109) 는 제어 장치 (111) 에 의해, 미리 설정된 시간마다 전환되도록 제어된다. 또한, 1 공정 중의 흡탈착량을 증가시키기 위하여, 진공 펌프를 이용하여, 탈착 공정에 있어서의 흡착통 (102) 의 내부의 압력을 진공으로 해도 된다.

컴프레서 (105) 는 컴프레서 (105) 를 구동시키기 위한 컴프레서 구동 모터 (106) 와,^,컴프레서 압축 기구부 (108) 를 구비하고 있다. 컴프레서 구동 모터 (106) 는 제어 장치 (111) 에 의해 설정된 회전수로 회전하여 컴프레서 (105) 를 회전 구동시킨다. 컴프레서 압축 기구부 (108) 는 컴프레서 구동 모터 (106) 에 의해 얻은 회전력에 의해 공기를 압축하는 것으로, 그 압축 방식에 따라 여러가지 종류가 존재한다. 산소 농축 장치 (101) 의 컴프레서 압축 기구부 (108) 로서는, 통상, 왕복 운동 방식의 피스톤 타입이나 회전식 스크롤 타입 등을 사용하지만, 대기 중의 공기를 압축할 수 있는 것이면, 다른 타입의 컴프레서 압축 기구부 (108) 를 사용하는 것도 가능하다. 이러한 컴프레서 (105) 는 공급 공기 도입구 및 압축 배출구를 각각 적어도 1 개 이상 갖고, 각각 흡착통 혹은 장치내의 적절한 장소에 접속되어 있다. 컴프레서 (105) 는 또한, 냉각 팬 (107) 에 의해 냉각된다.

흡기 소음기 (116) 는 컴프레서 (105) 의 흡기 라인 상에 형성되고, 흡기구 (20) 에 접속된 흡기 덕트로부터 공기를 취입하도록 되어 있으며, 전실 (18) 로부터 연장되는 공급관 (118) 을 통하여 컴프레서 (105) 에 접속되어 있다. 흡기 소음기 (116) 로서는, 팽창실 (16) 내에 방진 필터 (30) 를 구비한 소음기 (10) 가 사용된다. 한편, 배기 소음기 (115) 는 컴프레서의 진공 배기 라인 상에 형성되어 있으며, 배기 소음기 (115) 의 흡기구 (20) 에 접속된 배기관 (117) 을 통하여 컴프레서 (105) 의 배기측에 접속되어 있다. 배기 소음기 (115) 에는 방진 기능은 필수는 아니기 때문에, 배기 소음기 (115) 로서는, 팽창실 (16) 내에 방진 필터가 형성되어 있지 않은 소음기 (10) 가 사용되고 있다. 또한, 전실 (18) 에는 2 개의 외부 연통구 (28) 가 형성되고, 외부 연통구 (28) 에 접속된 배기 덕트를 통하여 컴프레서 박스내로 질소를 주성분으로 하는 배기를 방출한다.

또한, 참조 부호 113, 114 로 나타내고 있는 부분은 급배기구이다.

Claims

6 개의 격벽에 의해 둘러싸이는 대략 직방체 형상의 팽창실을 구비하고, 상기 격벽에 흡기구와 배기구가 형성되어 있는 팽창형 소음기로서,

상기 배기구를 형성한 상기 팽창실의 하나의 격벽으로부터 그 하나의 격벽과 인접하는 서로 평행한 한 쌍의 격벽의 양방에 접하면서 상기 팽창실의 내부를 향하여 연장되는 리브를 구비하고, 그 리브에 상기 배기구와 상기 팽창실을 연통시키는 통기로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소음기.
제 1 항에 있어서,

상기 팽창실이 4 개의 측벽과 바닥벽과 상기 리브를 일체적으로 형성한 상자부와, 상기 4 개의 측벽 및 상기 리브와 밀착하는 덮개부에 의해 형성되고, 상기 통기로가 상기 리브 상에 형성된 홈과 그 리브에 밀착하는 덮개부에 의해 형성되는 소음기.
제 1 항에 있어서,

상기 흡기구 및 상기 배기구의 일방 또는 양방은 흐름 방향으로 단면적이 감소하는 오리피스에 의해 형성되어 있는 소음기.
제 1 항에 있어서,

상기 팽창실의 상기 배기구의 외측에, 외부와 연통하는 연통구를 가진 전실이 형성되어 있는 소음기.
제 1 항에 있어서,

상기 팽창실의 내부에 필터를 구비하는 소음기.
제 4 항에 있어서,

상기 전실의 내부에 필터를 구비하는 소음기.
6 개의 격벽에 의해 둘러싸이는 대략 직방체 형상의 내부실을 구비하고, 상기 내부실이 분리벽에 의해 제 1 실과 제 2 실로 분할되어 있고, 상기 제 1 실의 외벽에 흡기구가 형성되고, 상기 분리벽에 배기구가 형성되어 있는 팽창형 소음기로서,

상기 배기구를 형성한 상기 분리벽으로부터 그 분리벽과 인접하는 서로 평행한 한 쌍의 격벽의 양방에 접하면서 상기 제 1 실의 내부를 향하여 연장되는 리브를 구비하고, 그 리브에, 상기 배기구에 접속하고 또한 상기 제 1 실과 상기 제 2 실을 연통시키는 통기로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 소음기.
공급관과, 배기관과, 그 공급관 및 그 배기관 중 양방 또는 일방에 장착되는 팽창형 소음기를 구비하고, 공급관에서 공급되는 원료 공기로부터 산소를 분리하 고, 산소 농축 기체를 생성함과 함께, 산소 분리 후의 배기를 배기관으로부터 배출하는 산소 농축 장치에 있어서,

상기 팽창형 소음기가, 6 개의 격벽에 의해 둘러싸이고 또한 그 격벽에 흡기구와 배기구가 형성되어 있는 대략 직방체 형상의 팽창실과, 상기 배기구를 형성한 상기 팽창실의 하나의 격벽으로부터 그 하나의 격벽과 인접하는 서로 평행한 한 쌍의 격벽의 양방에 접하면서 상기 팽창실의 내부를 향하여 연장되는 리브를 구비하고, 그 리브에 상기 배기구와 상기 팽창실을 연통시키는 통기로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 산소 농축 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 팽창실이, 4 개의 측벽과 바닥벽과 상기 리브를 일체적으로 형성한 상자부와, 상기 4 개의 측벽 및 상기 리브와 밀착하는 덮개부에 의해 형성되고, 상기 통기로가 상기 리브 상에 형성된 홈과 그 리브에 밀착하는 덮개부에 의해 형성되는 산소 농축 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 흡기구 및 상기 배기구의 일방 또는 양방은 흐름 방향으로 단면적이 감소하는 오리피스에 의해 형성되어 있는 산소 농축 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 팽창실의 상기 배기구의 외측에, 외부와 연통하는 연통구를 가진 전실이 형성되어 있는 산소 농축 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 팽창실의 내부에 필터를 구비하는 산소 농축 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 전실의 내부에 필터를 구비하는 산소 농축 장치.