TW201345576A - 消音器及具有其之氧濃縮裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種中空型消音器，該中空型消音器是作為維持消音性能、小型化的消音器，且於供給具噪音之氣體或排氣之配管A的途中，具有相較於該配管A，剖面積大的空間，其中，於與產生該噪音之噪音源相反側，從該中空型消音器延伸之一邊的配管B側面，具有至少2個以上之用以使氣體流入或流出的端口。

Description

消音器及具有其之氧濃縮裝置 發明領域

本發明是有關於一種消音器，特別是有關於供給氧濃縮空氣予呼吸道疾病患者等使用者的醫療用氧濃縮裝置、與將其運轉時，用以降低特別形成問題之噪音的消音器。

發明背景

近年來，受到氣喘、肺氣腫症、慢性支氣管炎等呼吸系統器官疾病困擾之患者有增加的傾向，而作為該治療方法最有效果之一有氧氣吸入治療。相關的氧氣吸入治療是指讓患者吸入氧氣氣體或富氧空氣。作為該氧氣供給源，可知有氧濃縮裝置、液體氧氣、氧氣瓶等，而從使用時的便利或保管容易來看，居家氧氣治療以氧濃縮裝置為主流。

氧濃縮裝置是將存在於空氣中約21%的氧氣濃縮、供給的裝置，有使用選擇性地透過氧氣之膜的膜式氧濃縮裝置、與使用可優先吸附氮氣或氧氣之吸附材的變壓吸附型氧濃縮裝置，而從可獲得高濃度氧氣之觀點來看，變壓吸附型氧濃縮裝置已成主流。

變壓吸附型氧濃縮裝置藉由供給在壓縮器壓縮之空氣，於吸附筒生成氧氣，吸附筒填充有5A型或13X型、Li-X型等沸石分子篩，作為相較於氧氣選擇性地吸附氮氣之吸附材。藉由在該吸附筒內交互地重複進行加壓、吸附工程、與減壓、去吸附工程，可連續地生成高濃度氧氣氣體，其中加壓、吸附工程是於加壓條件下使氮氣吸附於該吸附材，而得到未被吸附的氧濃縮氣體，減壓、去吸附工程是藉由將吸附於吸附材的氮氣清浄，而進行吸附材的再生。

此般氧濃縮裝置設置於患者近處，基本上，無論是患者飲食時，就寢時，整日連續地使用之物。因此，由氧濃縮裝置產生的噪音，具有直接傳入患者或患者之家人等的耳內而給予不快之虞。特別是在就寢時，因機器噪音帶給患者或患者家人的影響大，氧濃縮裝置的噪音會妨礙患者等的睡眠，擔心亦會對心理健康帶來不好影響。

作為變壓吸附型氧濃縮裝置之噪音產生的原因，有從供給加壓空氣至吸附筒之變壓用壓縮器所產生的硬體聲、同壓縮器之吸氣聲及排氣聲、壓縮器驅動用馬達之作動聲、將吸附床清浄時所產生的清浄氣流聲、用以將氧濃縮裝置之機台內部冷卻之冷卻用風扇的作動聲等。其中來自壓縮器本身產生的硬體放射聲、起因於包含壓縮器之吸氣聲及排氣聲等的噪音，占裝置整體的噪音比例大。

如所述，於氧濃縮裝置中，壓縮器等噪音源的安靜穩定化是必要之課題。習知氧濃縮裝置為了降低壓縮器 的吸氣聲、排氣聲或各種清靜聲等的氣流聲，使用所謂的中空型或膨脹型的消音器。又，期待氧濃縮裝置小型、輕量化之患者的要求亦強烈。作為實現兩者要求的方法，例如特開平10-245203號公報所記載之消音器，其提出的方法是：藉由將消音器的形狀設為直方體，去除閒置空間，且藉由與吸氣過濾器之組裝構件一體化，達到節省空間。

然而，如上述中空型消音器，是配管與擴張室的中空剖面積的比例越大，所排出之聲音的衰減率會變得越大，具有擴張室之中空部分的長度與欲降低之聲音的頻率相關的特徵。因此，擴張室之中空部分的物理性大小，是根據欲降低之聲音的頻率範圍及衰減率而決定，其成為為了實現低噪音之氧濃縮裝置本體之小型輕量化的阻礙要因之一。

依此，為了提升消音器之消音效果，且進行裝載其之裝置的小型輕量化，例如特開2003-235982號公報，其揭示技術為：藉由將中空型消音器與共鳴型消音器組合，並分別設置於裝置殼體內的閒置空間，可維持裝置之小型形狀，且確保消音性能。

又，作為將低頻帶之噪音與高頻帶之噪音，以各相異的原理予以消音的消音器，有公開了如特開2005-6731號公報所記載的技術。於該專利技術中，準備2種消音器，用以將高頻帶的噪音與低頻帶的噪音消音，前者的消音化，是藉由構成使用吸音材的長流路，更將該消音器內建於，用以降低後者低頻帶之噪音的中空型消音器，來實現 消音性能與小型輕量化。然而，用以將低頻帶之噪音消音的中空型消音器必須如習知的大小，殘留著根本的技術課題。

習知技術文獻

日本特開平10-245203號公報

日本特開2003-235982號公報

日本特開2005-6731號公報

針對最近的氧濃縮裝置，使用者要求更進一步的靜音，且強烈要求如可搬運之小型、輕量化的裝置，因此，消音器本體之小型化、消音性能的提升成為所須之課題。然而，中空型消音器的形狀一般如下述式1所示，藉由稱為透過損失的理論式而設計，因此，根據欲消音之噪音的頻率範圍與聲壓強度來決定其形狀。於氧濃縮裝置中，須要消音之噪音的頻率範圍大多在低頻帶，結果現狀為必須是大的中空形狀。更進一步，比較由式1所導之予測聲壓強度、與以由式1實際設計之消音器消音之聲壓強度，可得到相較於予測，低頻帶之噪音未充份降低的結果，更根據情況，有時必須將中空部分的形狀變大。

S₁=吸氣端口剖面積、S₂=中空部剖面積、S₃=排氣端口剖面積TL=透過噪音強度

本發明提供一種消音器，不使用複數個消音器將噪音的頻率範圍分離，且不須使用大型的中空型消音器，即可維消音性能，達成小型化。

本發明者對相關問題之解決方案，發明了以下消音器。即，本發明提供一種中空型消音器，該中空型消音器具有擴張室，該擴張室是設置於供給氣體或排氣之配管的途中，且相較於該配管，空間剖面積大，其中，於連繫噪音源與該中空型消音器之配管A的相反側，具有從該中空型消音器延伸的配管B，且於該配管B之側面具有至少2個以上之用以使氣體流入或流出的端口。

又，本發明提供之該中空型消音器，其中該配管B之端面為閉塞。

又，本發明提供之該中空型消音器，其中於該配管B之側面朝配管之長度方向所設置之複數該端口，是孔徑各自相異的端口，更進一步，於該配管B之側面朝配管之長度方向所設置之複數該端口，是從接近該擴張室孔徑依序漸大的端口。

更進一步，本發明提供之該中空型消音器，其中從該擴張室延伸之配管B，是在途中彎曲成U字形的配管。

又，本發明提供之該中空型消音器，其中該中空型消音器是設置於壓縮、供給空氣之空氣壓縮手段的吸氣 配管的吸氣消音器。

更進一步，本發明提供一種氧濃縮裝置，其中，於該空氣壓縮機構之吸氣端口具有該中空型消音器，該中空型消音器具有吸氣過濾器，該吸氣過濾器具有用以將大氣中的塵埃加以收集的過濾器及將其收納的盒體，且該配管B是與吸氣過濾器的盒體部分一體成型的構件，該氧濃縮裝置具有：填充有相較於氧氣優先地吸附氮氣之吸附材的吸附筒、與供給壓縮空氣至該吸附筒的空氣壓縮機構，且將大氣中的空氣分離，提供高濃度的氧氣。

更進一步，本發明提供一種氧濃縮裝置，於該氧濃縮裝置中，具有將該高濃度氧氣加濕的加濕器，而該種加濕器是使用中空纖維透濕膜的加濕器，該加濕器與該過濾器盒體為一體化，並使該高濃度氧氣通過該加濕器之中空纖維內側，從大氣供給空氣至該加濕器的中空纖維外側，將該高濃度氧氣加濕後，通過該過濾器，作為該氧濃縮裝置的原料空氣。

根據本發明，可提供可維持消音性能，且小型輕量化的消音器及使用其之氧濃縮裝置。

1‧‧‧氧濃縮裝置

3‧‧‧使用者(患者)

20‧‧‧吸氣消音器

30‧‧‧過濾器

40、540‧‧‧加濕器

103‧‧‧壓縮器

104、106‧‧‧流路切換閥

105‧‧‧吸附筒

107‧‧‧逆止閥

108‧‧‧製品箱

109‧‧‧調壓閥

110‧‧‧流量設定機構

111‧‧‧粒子過濾器

121、221、321、421‧‧‧擴張室

122、222、322‧‧‧配管A

123、323、423‧‧‧配管B

124、424‧‧‧吸氣口

125‧‧‧配管B的端面

301‧‧‧氧濃度感測器

302‧‧‧流量感測器

401‧‧‧控制機構

430a‧‧‧過濾器盒體

430b‧‧‧過濾器盒體底部

501‧‧‧壓縮器盒體

502‧‧‧冷卻風扇

520‧‧‧吸氣消音器

圖1至圖3是本發明之實施態樣例的中空型消音器，圖1是顯示構成中空部之擴張室為長方體的消音器的外觀圖，圖2是顯示擴張室為圓筒的消音器的外觀圖。圖3是顯示：從長方體之擴張室延伸的尾管即配管B為U字形的消 音器的外觀圖。圖4是顯示本發明之另一實施態樣例的中空型消音器與過濾器盒體一體化的消音器的構造圖，圖5是顯示本發明之另一實施態樣例的中空型消音器與過濾器單元、加濕器一體化的消音器的構造圖。

圖6顯示將本發明之配管B的長度延長的消音器所造成之低頻帶的消音效果，圖7顯示具有本發明之配管B，且於其側面設置吸氣口的消音器所造成之高頻帶的消音效果，圖8顯示將本發明之消音器與過濾器單元一體化的消音器所造成之消音效果。

圖9是顯示使用本發明之消音器的氧濃縮裝置的構成圖。

用以實施發明之形態

使用圖示，說明本發明之消音器的實施態樣例。又，本發明非為限定於圖示之實施例。又，圖示是舉例裝載消音器的變壓吸附型氧濃縮裝置，但非為特定氧濃縮方式，只要是氧濃縮裝置，不特別地限定。

圖1至圖3是顯示本發明之實施態樣例的消音器。這些圖未記載在消音器流動之氣體的方向，因此，可使用為吸氣消音器，亦可使用為排氣消音器，此後，針對將配管A122、222、322連接於壓縮器的吸氣側，作為吸氣消音器來使用的情況說明。圖2顯示構成中空部之擴張室221的部分為圓筒形的中空型消音器，但為了使氧濃縮裝置之殼體內的閒置空間變小，宜為使擴張室121具有如圖1所 記載之矩形剖面。消音器之擴張室的剖面形狀幾乎不會影響削減噪音上的性能，因此，可從製造成本或製造方便等方面，來選擇其形狀。

一般而言，習知消音器是藉由之前式1所示的理論式而設計。然而，式1是未加以考慮聲音之反射率的理論式，因此，實際上以式1設計的消音器，有時低頻帶區域的噪音會未充份地減弱，藉由將擴張室之中空部的長度或剖面積變大來應對。

一般而言，取代其方法可知有使構造為，設置稱為尾管的配管B123，藉此，獲得更接近理論值的性能。為了得到配管B123之消音效果，配管B的長度必須充份，但若長度可獲得充份的消音效果，裝置內的閒置空間會變大。因此，實際上作為消音器而採用時，尾管的長度不得不縮短，為了減少裝置內的閒置空間，相較於採用具有特定長度之尾管的構造，大多裝置採用將擴張室之中空部變大的方法。

本發明經專心探討之結果，如圖3所示，藉由將尾管即配管B323設為U字管，並使從擴張室321突出的部分極小，可避免閒置空間變大，且使配管B323的長度為充份的構造。藉由設成該構造，可使配管B323的長度與擴張室之中空部的長度幾乎相同地延長。又，藉由將配管B323之U字管之後的直線狀部分設置成與擴張室321緊貼，可使閒置空間變小。

更進一步，如圖4所示，藉由將氧濃縮裝置的構 成零件即吸氣過濾器的過濾器盒體430a及過濾器盒體底部430b，與配管B423一體化，可去除U字管部分以外的閒置空間。

於本發明中，如圖1所示，將消音器的吸氣口124設置於配管B123的側面。一般而言，使配管B123延伸成直線狀時，吸氣口大多設置於配管B的端面125，形成吸氣音的產生部位。特別如圖4所示，藉由射出成形使消音器為2等分的構成零件，之後藉由超音波熔接或熱板熔接接合兩零件之構造的消音器，有時會從配管B423之端面產生新的氣流音。因該噪音的頻率為高頻帶，可藉由包圍消音器的構造體而使其衰減，進行靜音化，但宜為盡可能地使其不發生。

因此，於本發明中，如圖1所示，將配管B的端面125封閉，且於配管B123的側面設置至少2個以上的吸氣口124。這是因為吸氣口的個數為1個時，在吸氣口部位新產生的氣流聲會變大，藉由設置2個以上複數個吸氣口124，可使從各吸氣口產生的氣流聲變小，使整體的噪音變小。又，該吸氣口124是靠近擴張室121的中空部較小，藉由將配管B123之端面側變大，可更抑制氣流聲的發生，且亦有效降低在相關部分所產生的壓力損失。

本發明之另一實施態樣例，即圖4所示之中空型消音器是中空型消音器與過濾器盒體為一體化，接合2等分的樹脂成型構件(a)、(b)。圖4是以中空型消音器的擴張室421與吸氣管即配管B423的部分分割之成形品的外觀圖，藉 由超音波熔接接合兩者而製造。如前述，複數吸氣口424是內建於過濾器盒體430a部分的構造。藉此，除了前述閒置空間的有效利用之外，亦可藉由裝設於過濾器盒體部分的過濾器，將在吸氣口424所產生的氣流聲隔音，而得到隔音效果，更可進行低噪音化。

圖9是舉例顯示本發明之一實施形態的變壓吸附型氧濃縮裝置的概略裝置構成圖。於該圖9中顯示，1是氧濃縮裝置，3是吸入已加濕之富氧空氣的使用者(患者)。變壓吸附型氧濃縮裝置1具有取入外部空氣過濾器30、吸氣消音器20、壓縮器103、流路切換閥104、106，吸附筒105、逆止閥107、製品箱108、調壓閥109、流量設定機構110、粒子過濾器111。藉此，可從由外部取入之原料空氣，來製造濃縮氧氣的富氧空氣。又，氧濃縮裝置之殼體內內建有：用以將所生成之富氧空氣加濕的加濕器40；使用前述流量設定機構110之設定值、氧濃度感測器301、流量感測器302之測量值，控制壓縮器103或流路切換閥104、106的控制機構401；用以將壓縮器之噪音隔音的壓縮器盒體501；用以將壓縮器冷卻的冷卻風扇502。

本發明之消音器的另一實施態樣例，如圖5所示，吸氣消音器520與外部空氣取入過濾器530非為一體化，而是與使用透濕性中空纖維薄膜的加濕器540一體化。相關之加濕器利用水蒸氣分壓差使大氣中的透濕製品氣體，並使用聚醯亞胺等透濕性中空纖維薄膜叢，使製品氣體即氧氣於中空纖維的1次側(內側)流動，使加濕用的空氣 於中空纖維的2次側(外側)流動，藉此，可適當地將相對濕度幾乎為0的氧氣加濕。又，因通過加濕器之2次側的原料空氣，是賦予製品氣體之水量的乾燥空氣，故可達到對濕度敏感之變壓型吸附裝置之吸附材的壽命延長。於使用習知透濕性中空纖維的加濕器中，為了有效率地將1次側的製品氣體加濕，藉由軸流風扇或離心風扇等強制地使2次側的空氣流動，但如本發明是以原料空氣的流動替代2次側的流動，因此，不須裝載風扇，不僅可達到小型輕量化、低成本，亦可消除風扇的噪音。又，藉由於過濾器之上游側與加濕器一體化，可使通過中空型消音器、過濾器的噪音，於加濕器的殼體部分更減弱。

實施例

以下，顯示本發明之中空型消音器之壓縮器的噪音降低效果。於無響室中，將本發明之中空型消音器連接於壓縮器之原料空氣供給側，對關於從吸氣側漏出的噪音，確認其降低效果。

圖6顯示本發明之特徵之一，即配管B之噪音降低效果。使用了於圖1所示之中空型消音器的配管B123側面設置有2個孔徑φ6mm的吸氣口124。藉由將配管B123依序增長，可認定於800Hz以下的低頻帶中噪音降低效果為正好的例子。依此，藉由僅將配管B延長，不須將中空長度增長，或增大中空剖面積，即可獲得低頻帶的噪音降低效果。然而，1000Hz以上高頻帶的消音效果小，相較於裝設消音器前的噪音，有時根據情況會產生大的氣流聲。

圖7比較：於配管B123側面設置2個孔徑6mm的吸氣口124，且端面125封閉之圖1所記載之中空型消音器的消音效果(圖中□符號)、設置4個吸氣口之消音器的消音效果(圖中△符號)、與於配管B端面設置1個吸氣口的消音器的消音效果(圖中黑圓點符號)。全部配管B的長度相同，且使用圖6所示之最多消音效果的長度。可知：本發明之於配管B側面設置2個以上吸氣口的消音器，是如習知消音器，不會於1000Hz以上的高頻帶產生氣流聲，且可部分地得到消音效果。

更進一步，圖8顯示本發明之圖4所示的消音器的消音效果。明顯地，藉由將本發明之消音器與過濾器單元一體化，再加上中空型消音器的消音效果，可賦予過濾器所產生的吸音效果，且可得到無法以消音器減弱的噪音，或新產生的氣流聲等高頻帶的噪音中顯著的消音效果。

產業上之可利用性

本申請案發明的氧濃縮裝置是作為醫療用氧濃縮裝置，使用為氧氣吸入治療的氧氣供給源，用在對受到氣喘、肺氣腫症、慢性支氣管炎等呼吸系統器官疾病困擾之患者。又，根據本申請案發明是採用消音器為特徵，可利用為維持靜音、輕量小型化的氧濃縮裝置。

424‧‧‧吸氣口

430a‧‧‧過濾器盒體

430b‧‧‧過濾器盒體底部

Claims (9)

1. 一種中空型消音器，該中空型消音器具有擴張室，該擴張室是設置於供給氣體或排氣之配管的途中，且相較於該配管，空間剖面積大，其中，於連繫噪音源與該中空型消音器之配管A的相反側，具有從該中空型消音器延伸的配管B，且於該配管B之側面具有至少2個以上之用以使氣體流入或流出的端口。
2. 如申請專利範圍第1項之中空型消音器，其中該配管B之端面為閉塞。
3. 如申請專利範圍第1項及第2項之中空型消音器，其中於該配管B之側面朝配管之長度方向所設置之複數該端口，是孔徑各自相異的端口。
4. 如申請專利範圍第1項至第3項之中空型消音器，其中於該配管B之側面朝配管之長度方向所設置之複數該端口，是從接近該擴張室孔徑依序漸大的端口。
5. 如申請專利範圍第1項至第4項之中空型消音器，其中從該擴張室延伸之配管B，是在途中彎曲成U字形的配管。
6. 如申請專利範圍第1項至第5項之中空型消音器，其中該中空型消音器是設置於壓縮、供給空氣之空氣壓縮手段的吸氣配管的吸氣消音器。
7. 如申請專利範圍第6項之中空型消音器，其中具有吸氣過濾器，該吸氣過濾器具有用以將大氣中的塵埃加以收集的過濾器及將其收納的盒體，且該配管B是與吸氣過 濾器的盒體部分一體成型的構件。
8. 一種氧濃縮裝置，該氧濃縮裝置具有：填充有相較於氧氣優先地吸附氮氣之吸附材的吸附筒、與供給壓縮空氣至該吸附筒的空氣壓縮機構，且將大氣中的空氣分離，提供高濃度的氧氣，其特徵在於，於該空氣壓縮機構之吸氣端口具有如申請專利範圍第6項或申請專利範圍第7項所記載之中空型消音器。
9. 如申請專利範圍第8項之氧濃縮裝置，其中於前述氧濃縮裝置中，具有將該高濃度氧氣加濕的加濕器，而該種加濕器是使用中空纖維透濕膜的加濕器，該加濕器與該過濾器盒體為一體化，並使該高濃度氧氣通過該加濕器之中空纖維內側，從大氣供給空氣至該加濕器的中空纖維外側，將該高濃度氧氣加濕，使完成加濕之空氣通過該過濾器，作為該氧濃縮裝置的原料空氣。