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WO2003074113A1 - Oxygen enricher - Google Patents

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WO2003074113A1
WO2003074113A1 PCT/JP2003/002583 JP0302583W WO03074113A1 WO 2003074113 A1 WO2003074113 A1 WO 2003074113A1 JP 0302583 W JP0302583 W JP 0302583W WO 03074113 A1 WO03074113 A1 WO 03074113A1
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WO
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oxygen concentrator
air
compressor
oxygen
housing
Prior art date
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PCT/JP2003/002583
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hitoshi Nakamura
Masakazu Tagawa
Katsuhiko Okada
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Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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Priority claimed from JP2002222832A external-priority patent/JP2004059399A/ja
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Priority to AU2003213391A priority patent/AU2003213391A1/en
Priority to EP03708495A priority patent/EP1481703A4/en
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    • C01B2210/0043—Impurity removed
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Definitions

  • the present invention relates to a medical oxygen concentrator for concentrating oxygen from air using an adsorbent for selectively adsorbing nitrogen gas.
  • Oxygen inhalation therapy has been used as one of the effective treatments for respiratory diseases such as emphysema and chronic bronchitis.
  • respiratory diseases such as emphysema and chronic bronchitis.
  • oxygen inhalation therapy patients are supplied with oxygen-enriched gas that is produced by separating nitrogen from the air.
  • oxygen concentrators have been developed to produce oxygen-enriched gas from air.
  • US Pat. No. 6,311,719 B1 describes a pressure swing adsorption (PSA) system having a plurality of nitrogen adsorption columns.
  • PSA pressure swing adsorption
  • a compact oxygen concentrator has already been provided which combines an oxygen concentrator and a compressor for supplying compressed air to the oxygen concentrator. Since this type of oxygen concentrator is used at home, the noise of the compressor and the cooling fan poses a problem.
  • Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 61-155204, 60-200804, and Japanese Unexamined Patent Application Publication No. — No. 2 1 1 1 7 5 discloses a metal soundproof box surrounding a compressor and a cooling fan, and an exhaust duct for guiding exhaust air from the cooling fan to the outside.
  • the exhaust duct has a plurality of bent portions.
  • An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and an object of the present invention is to provide an oxygen concentrator that is reduced in size and reduced in noise level.
  • an oxygen concentrator for adsorbing and separating nitrogen from air to generate an oxygen-enriched gas
  • an adsorption cylinder filled with an adsorbent for adsorbing nitrogen, an air inlet port, and an oxygen outlet port
  • An oxygen concentrator having a gas outlet, a nitrogen outlet port, a compressor for supplying compressed air from the air inlet port, and a soundproof box surrounding the compressor to reduce noise from the compressor.
  • a soundproof box having ribs formed on side walls, a cooling fan for introducing air into the soundproof box and cooling the compressor with the air, and surrounding the oxygen concentrator and the soundproof box.
  • An oxygen concentrating device is provided, comprising: a housing that is disposed inside the housing; and an exhaust duct that is disposed in the housing and guides exhaust air from the cooling fan to the outside of the housing.
  • nitrogen is adsorbed and separated from air to form oxygen
  • An oxygen concentrator having an adsorption column filled with an adsorbent for adsorbing nitrogen, an air inlet port, an oxygen outlet port, and a nitrogen outlet port;
  • a compressor for supplying compressed air from an air inlet port; a soundproof box surrounding the compressor to reduce noise from the compressor; and introducing air into the soundproof box to control the compressor with the air.
  • a cooling fan for cooling; a housing surrounding the oxygen concentrator and the soundproof box; and an exhaust duct disposed in the housing for guiding exhaust air from the cooling fan to the outside of the housing.
  • the exhaust duct includes a hollow outer shell having a horizontal portion, a vertical portion connected to one end of the horizontal portion via one bent portion, and extending substantially in an L-shape.
  • a sound absorbing material attached to the inner surface and having a thickness of 2 to 20 mm, wherein the outer shell has the other end of the horizontal portion communicating with an air outlet of the cooling fan, and the lower end of the vertical portion has a lower end.
  • An oxygen concentrator is provided, which is disposed in the housing so as to communicate with the exhaust port, and has a cross-sectional area of 12 to 20 cin 2 and a length of 350 to 450 mm.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an oxygen concentrator according to the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a rib formed on a side wall of the soundproof box.
  • FIG. 3 is a graph comparing the noise levels of the oxygen concentrator according to the present invention and the conventional oxygen concentrator in each frequency range.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the exhaust duct. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the device 10 includes a housing 12, an oxygen concentrator 40 disposed in the housing 12, a compressor 30 for supplying compressed air to the oxygen concentrator 40, and a housing 12.
  • a cooling fan 36 for flowing air through the inside to cool the air; an exhaust duct 60 for guiding exhaust air from the cooling fan to the outside of the housing 12; an oxygen concentrator 40; a compressor 30; and a cooling fan. It has an electronic control unit 15 for 36.
  • the housing 12 includes an air inlet 12a formed of a plurality of small holes formed on a side wall and an exhaust port 12b formed of a plurality of small holes formed on a bottom wall.
  • the top wall of the casing 12 has one or more switches 1 including a 0N-0FF switch for starting and stopping the oxygen concentrator 10 and an adjustment knob for setting the flow rate of the concentrated oxygen. 6, and a display device 18 are attached, and the adjustment knob 16 and the display device 18 are connected to the electric control device 15. Furthermore, a plurality of wheels 14 that allow the housing 12 to move are attached to the bottom wall of the housing 12.
  • oxygen concentrators 40 can be used.
  • one or more adsorption tubes filled with zeolite are used.
  • An oxygen concentrator may be provided, for example, commercially available from Seacole Corporation of San Diego, California, U.S.A. under the trade name of ATF Module, and disclosed in US Pat.
  • An oxygen concentrator can be used to separate nitrogen from air with some PSA systems.
  • the disclosure of US Pat. No. 6,311,719 B1 is incorporated herein by reference. Although not shown in detail in FIG.
  • the oxygen concentrator 40 has one or more adsorption columns filled with an adsorbent for selectively adsorbing nitrogen, for example, zeolite, and an air inlet port 44 and an oxygen outlet. Includes port 50 and nitrogen outlet port 46. Oxygen outlet port 50 communicates with output port 54 of oxygen concentrator 10 via oxygen line 52
  • the compressor 30 and the cooling fan 36 are surrounded by a soundproof box 20 in the housing 12.
  • the soundproof box 20 can be formed of a plastic material or a metal material, and forms an air inlet opening 24 formed below one side wall and an air outlet of a cooling fan 36 described later. (Not shown).
  • a partition wall 22 for dividing the inside of the soundproof box 20 into a space above and below the partition wall 22 is horizontally.
  • the partition wall 22 is formed with a cooling air passage 22 a communicating with the upper space and the lower space.
  • at least one side wall of the soundproof box 20 is formed with a rib 20a extending diagonally as shown in FIGS.
  • the upper space above the partition wall 22 in the soundproof box 20 communicates with a nitrogen outlet port 46 of the oxygen concentrator 40 via a nitrogen pipe 48.
  • the compressor 30 is located on the upper surface of the partition wall 22 and can be a reciprocating piston compressor, a rotary compressor, a screen compressor, a screen compressor, an oscillating compressor, or the like. .
  • the compressor 30 is further provided with a suction pipe 32 extending through the partition wall 22 so as to communicate with a lower space below the partition wall 22 of the soundproof box 20, and a compressed compressed air.
  • a discharge port (not shown) for discharging oxygen.
  • the discharge port is connected to an air inlet port 44 of the oxygen concentrator 40 via an air supply pipe 34.
  • a rubber or plastic seismic isolation member 26 is arranged between the compressor 30 and the upper surface of the partition wall 22.
  • the cooling fan 36 is disposed above the compressor 30 in the soundproof box 20 and can be an axial fan, a sirocco fan, or the like.
  • the cooling fan 36 is located in the upper space in the housing 12. Air inlet (not shown) arranged to suck the air around the compressor 30 and an air outlet (not shown) arranged to discharge the sucked air to the outside of the soundproof box 20. And the air outlet communicates with the exhaust duct 60 via a rubber connection pipe 28.
  • the exhaust duct 60 is an outer shell 62 (see FIG. 4) composed of a substantially L-shaped hollow member having a horizontal portion and a vertical portion connected to one end of the horizontal portion via one bent portion.
  • the connecting member 28 is connected to the upper inlet of the hollow member, and the lower outlet communicates with the exhaust port 12b.
  • the exhaust duct 60 has an outer shell 62 that forms a rectangular cross section having side walls 1 to 4 and a sound absorbing material attached to the inner surface of the outer shell 62.
  • the outer shell 62 is made of acrylonitrile butadiene styrene (ABS), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polybutylene terephthalate (PBT).
  • the exhaust duct in FIG. 4 has a rectangular cross section, but may have a circular cross section.
  • the compressor 30 and the cooling fan 36 are started. Thereby, the air around the oxygen concentrator 10 is sucked into the housing 12 from the air inlet 12a.
  • a deflecting plate 56 is disposed in the housing 12 so that air flowing into the housing 12 from the air inlet 12 a is indicated by an arrow A in FIG.
  • the electric control device Move upwards to 15 to allow the electrical control 15 to cool.
  • the air that has flowed into the housing 12 is sucked from the air inlet opening 24 formed in the lower part of the side wall of the soundproof box 20 into the soundproof box 20, particularly into the lower space.
  • Part of the air in the lower space below the partition wall 22 inside the housing 12 is sucked into the compressor 30 via the suction pipe 32 and is compressed by the compressor 30.
  • the air compressed by the compressor 30 is supplied to the oxygen concentrator 40 via the air supply pipe 34 and the air inlet port 44.
  • oxygen concentrator 40 nitrogen is adsorbed and separated from air by the adsorbent, and an oxygen-enriched gas having an oxygen concentration of at least 90% (volume) is generated.
  • This oxygen-enriched gas is supplied to an output port 54 of the oxygen concentrator 10 via an oxygen outlet port 50 and an oxygen pipeline 52.
  • the user connects one end of a conduit (not shown) to the output port 54, and connects a nasal mask (not shown) or a nasal power urele (not shown) connected to the other end of the conduit. Through which oxygen-enriched gas is supplied.
  • the nitrogen gas adsorbed by the adsorbent is released from the adsorbent by reducing the pressure inside the adsorption cylinder during the adsorbent regeneration process, and is prevented through the nitrogen outlet port 46 and the nitrogen pipe 48. It is discharged into the upper space above the partition wall 22 in the sound box 20.
  • the remaining part of the air in the lower space inside the housing 12 is sucked by the cooling fan 36 and flows into the upper space via the cooling air passage 22 a of the partition wall 22.
  • This air cools the compressor 30 as it passes around the compressor 30.
  • the air that has cooled the compressor 30 passes through the cooling fan 36, and is exhausted from the exhaust port 12 b to the outside of the housing 12 through the connecting pipe 28 and the exhaust duct 60.
  • the noise generated when the compressor 30 is started and air is supplied to the oxygen concentrator 40 is prevented. Due to the pressure fluctuation in the sound box, the side wall of the soundproof box vibrates particularly in a low frequency range of 100 to 400 Hz.
  • FIG. 3 is a graph comparing the noise level of the oxygen concentrator 40 according to the present invention with that of the prior art oxygen concentrator in each frequency range, according to the present invention, in particular, 100 to 400 Hz It can be understood that the sound pressure level is reduced in the low frequency region of FIG.
  • Table 1 below compares the noise reduction effect and pressure loss of the exhaust duct between the present invention and Examples 1 to 3.
  • an oxygen concentrator equipped with a PSA system having 12 adsorption columns filled with zeolite was used.
  • the oxygen concentrator can be up to 3 X 1 0- 3 m 3 / mini generate 90% more oxygen enriched gas.
  • the exhaust duct 60 of the present invention used in the experiment has an outer shell 62 made of ABS having a rectangular surface, one bent portion, a sectional area of 18 cm 3 , and a total length of 40 O mm.
  • a sound absorbing material 64 made of soft urethane foam attached to the inner surface of the outer shell 62.
  • the thickness t of the sound absorbing material 64 is 15 mm for the side wall 1, 10 mm for the side wall 2, 5 mm for the side wall 3, and 10 mm for the side wall 4.

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Description

技術分野
本発明は、 窒素ガスを選択的に吸着する吸着剤を用いて、 空気か ら酸素を濃縮する医療用酸素濃縮装置に関する。
明 田
背景技術
肺気腫症、 慢性気管支炎などの呼吸器系疾患の効果的な治療法の 1つと して酸素吸入療法が採用されている。 酸素吸入療法では、 空 気から窒素を分離して生成した酸素濃縮気体が患者に供給される。 この目的のために、 空気から酸素濃縮気体を生成するための酸素濃 縮器が開発されている。
こ う した酸素濃縮器の一例と して、 米国特許第 6， 311，719 B1号に は、 複数の窒素吸着筒を具備する圧力変動式吸着 （PSA) システム が記載されている。 在宅酸素吸入療法のために、 酸素濃縮器と、 該 酸素濃縮器へ圧縮空気を供給するコンプレッサとを組み合わせた小 型の酸素濃縮装置が既に提供されている。 この種の酸素濃縮装置は 、 家庭で使用されるために、 コンプレッサや冷却ファンの騷音が問 題となる。
酸素濃縮装置の各機器からの騒音を低減するために、 例えば、 特 開昭 6 1 - 1 5 5 2 0 4号公報、 特開昭 6 0— 2 0 0 8 0 4号公報 および特開平 2— 2 1 1 1 7 5号公報には、 コンプレッサおよび冷 却ファンを包囲する金属製防音箱および冷却ファンからの排気を外 部に導く排気ダク トを具備し、 前記排気ダク トが複数の屈曲部を有 して折れ曲った流路を形成する酸素濃縮装置が記載されている。 然しながら、 こ う した従来技術には問題がある。
コンプレッサおよび冷却ファンを包囲する金属製防音箱を設けた 場合、 コンプレッサが空気を酸素濃縮器へ供給する際に発生する騷 音によ り該金属製防音箱内に圧力変動が生じる。 この圧力変動のた めに、 特に 1 0 0〜 4 0 0 H zの低周波数領域で防音箱の側壁が振 動し、 金属製防音箱が新たな騷音源となる。
冷却ファンからの排気のためのダク トに複数の屈曲部を形成する と、 冷却ファンからの排気音は低減されるが、 酸素濃縮装置の全体 のサイズが大きくなつたり、 ダク トの圧力損失が増大する問題があ る。 発明の開示
本発明は、 こう した従来技術の問題を解決することを技術課題と しており、 小型化しながら騒音レベルを低減した酸素濃縮装置を提 供することを目的としている。
本発明によれば、 空気から窒素を吸着、 分離して酸素濃縮気体を 生成する酸素濃縮装置において、 窒素を吸着するための吸着剤を充 填した吸着筒と、 空気入口ポート と、 酸素出口ポー トと、 窒素出口 ポー ト とを有した酸素濃縮器と、 前記空気入口ポートから圧縮空気 を供給するためのコンプレッサと、 前記コンプレッサを包囲して該 コンプレッサからの騷音を低減する防音箱であって、 側壁にリブが 形成されて成る防音箱と、 前記防音箱内に空気を導入して該空気に よ り前記コンプレッサを冷却するための冷却フアンと、 前記酸素濃 縮器および防音箱を包囲する筐体と、 前記筐体内に配設され前記冷 却ファンからの排気を前記筐体の外部へ導くための排気ダク ト とを 具備する酸素濃縮装置が提供される。
本発明の他の特徴によれば、 空気から窒素を吸着、 分離して酸素 濃縮気体を生成する酸素濃縮装置において、 窒素を吸着するための 吸着剤を充填した吸着筒と、 空気入口ポートと、 酸素出口ポー ト と 、 窒素出口ポー ト とを有した酸素濃縮器と、 前記空気入口ポー トか ら圧縮空気を供給するためのコンプレッサと、 前記コンプレッサを 包囲して該コンプレッサからの騒音を低減する防音箱と、 前記防音 箱内に空気を導入して該空気により前記コンプレッサを冷却するた めの冷却フアンと、 前記酸素濃縮器および防音箱を包囲する筐体と 、 前記筐体内に配設され前記冷却ファンからの排気を前記筐体の外 部へ導くための排気ダク トとを具備し、
前記排気ダク トは、 水平部分と、 1つの屈曲部を介して前記水平 部分の一端に連結された鉛直部分とを有して概ね L字形に延設され た中空外シェルと、 前記外シェルの内面に貼付され 2〜 2 0 mmの厚 さを有した吸音材とを具備し、 前記外シェルは、 前記水平部分の他 端が前記冷却ファンの空気出口に連通し、 前記鉛直部分の下端が前 記排気口に連通するように前記筐体内に配置され、 1 2〜 2 0 cin2 の断面積と、 3 5 0〜 4 5 0 mmの長さとを有している酸素濃縮装置 が提供される。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明による酸素濃縮装置の概略図である。
図 2は、 防音箱の側壁に形成したリブを示す断面図である。
図 3は、 本発明による酸素濃縮装置と従来技術の酸素濃縮装置の 騒音レベルを各周波数領域で比較したグラフである。
図 4は、 排気ダク トの断面図である。 発明を実施する最良の態様
図 1 を参照すると、 本発明の好ましい実施形態による酸素濃縮装 置 1 0は、 筐体 1 2 と、 筐体 1 2内に配設された酸素濃縮器 4 0 と 、 酸素濃縮器 4 0へ圧縮空気を供給するためのコンプレッサ 3 0 と 、 筐体 1 2内に空気を流通させて冷却するための冷却フアン 3 6 と 、 冷却ファンからの排気を筐体 1 2の外部へ導く排気ダク ト 6 0 と 、 酸素濃縮器 4 0、 コンプレッサ 3 0および冷却フアン 3 6のため の電気制御装置 1 5を具備している。
筐体 1 2は、 側壁に形成された複数の小孔から成る空気入口 1 2 a と、 底壁に形成された複数の小孔から成る排気口 1 2 b とを具備 している。 また、 筐体 1 2の頂壁には、 酸素濃縮装置 1 0の起動停 止用の 0N-0FFスィ ツチや、 濃縮酸素流量を設定するための調節ノブ を含む 1 または複数のスィ ッチ 1 6、 および、 表示装置 1 8が取り 付けられており、 該調節ノブ 1 6および表示装置 1 8は電気制御装 置 1 5に接続されている。 更に、 筐体 1 2の底壁は、 該筐体 1 2を 移動自在とする複数の車輪 1 4が取り付けられている。
酸素濃縮器 4 0 としては様々なタイプのものを用いることができ るが、 好ましくはゼオライ トを充填した 1または複数の吸着筒 （図 1には 1つの吸着筒のみが図示されている） を備えた酸素濃縮器と することができ、 例えば、 米国力 リ フォルニァ州サンディエゴ所在 のシーコ一ル社から A T Fモジユールの商標名で市販され、 かつ、 米国特許第 6， 311，719 B1号に開示されいる PSAシステムによ り空気 から窒素を分離するようにした酸素濃縮器を使用可能である。 米国 特許第 6，311，719 B1号の開示内容を本明細書と一体をなすものと し て引用する。 図 1 には詳細に図示されていないが、 酸素濃縮器 4 0 は窒素を選択的に吸着する吸着剤、 例えばゼォライ トを充填した 1 または複数の吸着筒と、 空気入口ポート 4 4、 酸素出口ポート 5 0 、 窒素出口ポー ト 4 6を含んでいる。 酸素出口ポート 5 0は酸素管 路 5 2を介して酸素濃縮装置 1 0の出力ポー ト 5 4に連通している コンプレッサ 3 0および冷却ファ ン 3 6は、 筐体 1 2内において 防音箱 2 0によ り包囲されている。 防音箱 2 0は、 プラスチック材 料または金属材料から形成することができ、 1つの側壁の下方部に 形成された空気入口開口部 2 4 と、 後述する冷却フ ア ン 3 6 の空気 出口を形成する開口部 （図示せず） とを有している。 また、 防音箱 2 0内において空気入口開口部 2 4よ り も高い位置には、 防音箱 2 0内を該仕切壁 2 2 の上方空間と下方空間とに分割する仕切壁 2 2 が水平に延設されており、 仕切壁 2 2には、 前記上方空間と下方空 間とを連通する冷却空気通路 2 2 aが形成されている。 また、 防音 箱 2 0 の少なく とも 1つの側壁には、 図 1 、 2に示すように対角線 状に延設されたリブ 2 0 aが形成されている。 更に、 防音箱 2 0内 において前記仕切壁 2 2の上側の前記上方空間は、 窒素管路 4 8を 介して酸素濃縮器 4 0 の窒素出口ポー ト 4 6に連通している。
コンプレッサ 3 0は仕切壁 2 2の上面に载置されており、 往復ピ ス ト ンコ ンプレッサ、 ロータリ ーコ ンプレッサ、 スク ローノレコ ンプ レッサ、 スク リ ユーコンプレッサ、 揺動コ ンプレッサ等とするこ と ができる。 コンプレッサ 3 0は、 また防音箱 2 0の仕切壁 2 2よ り 下側の下方空間に連通するように仕切壁 2 2を貫通させて延設され た吸込管 3 2 と、 圧縮された圧縮空気を吐出する吐出ポート （図示 せず） とを有し、 吐出ポートは、 空気供給管 3 4を介して酸素濃縮 器 4 0 の空気入口ポー ト 4 4に接続されている。 好ましくは、 コ ン プレッサ 3 0 と仕切壁 2 2の上面との間にゴムまたはプラスチック 製の防震部材 2 6を配置する。
冷却フア ン 3 6は、 防音箱 2 0内においてコンプレッサ 3 0の更 に上方に配置されており、 軸流ファン、 シロ ッ コ フ ァ ン等とするこ とができる。 冷却フアン 3 6は、 筐体 1 2内の前記上方空間におい てコンプレッサ 3 0の周囲の空気を吸引するよ うに配置された空気 入口 （図示せず） と、 吸引した空気を防音箱 2 0の外部に吐出する ように配置された空気出口 （図示せず） とを有し、 該空気出口は、 ゴム製の連結管 2 8を介して排気ダク ト 6 0に連通している。
排気ダク ト 6 0は、 水平部分と、 1つの屈曲部を介して前記水平 部分の一端に連結された鉛直部分と有して概ね L字形の中空部材ょ り成る外シェル 6 2 (図 4参照） を具備しており、 該中空部材の上 方の入口には連結管 2 8が連結されており、 下方の出口は排気口 1 2 bに連通している。 図 4を参照すると、 排気ダク ト 6 0は、 側壁 1〜 4を有した矩形の断面を形成する外シェル 6 2 と、 外シヱル 6 2の内面に貼付された吸音材とを有している。 外シェル 6 2は、 ァ ク リ ル二 ト リ ルブタ ジエンスチレン（ ABS )、 ポ リ プロ ピレン（PP )、 ポリ エチレン（PE )、 ポ リ スチレン（PS )、 ポ リ ブチレンテ レフタ レ— ト (PBT)、 ポ リ ェチレンテ レフタ レ一 ト (PET )等のプラスチック材料 、 メ ツキ処理した鉄板やアルミニゥム板等の金属材料または木材か ら形成することができる。 また、 外シェル 6 2は、 上記プラスチッ ク材料と、 ガラス繊維や炭素繊維等の強化繊維との複合材料から形 成しても良い。 吸音材としては多孔質性のプラスチック材料、 特に 軟質ウ レタ ンフォームが好ましい。 なお、 図 4 の排気ダク トは、 矩 形断面を有しているが、 円形断面でも良い。
以下、 本実施形態の作用を説明する。
使用者が酸素濃縮装置 1 0 の ON-OFFスィ ツチを入れると、 コ ンプ レッサ 3 0および冷却ファン 3 6が起動する。 これにより、 酸素濃 縮装置 1 0の周辺の空気が空気入口 1 2 aから筐体 1 2内へ吸引さ れる。 好ましく は、 図 1 に示すように、 筐体 1 2内に偏向板 5 6を 配設して、 空気入口 1 2 aから筐体 1 2内へ流入した空気が、 図 1 において矢印 Aで示すように、 筐体 1 2内部において電気制御装置 1 5へ向けて上方へ移動して、 電気制御装置 1 5を冷却するよ うに する。
筐体 1 2内へ流入した空気は、 防音箱 2 0の側壁の下方部分に形 成された空気入口開口部 2 4から防音箱 2 0内の特に前記下方空間 内へ吸引される。 筐体 1 2内部の仕切壁 2 2よ り下側の下方空間内 の空気の一部は、 吸込管 3 2を介してコンプレッサ 3 0に吸い込ま れ、 コンプレッサ 3 0により圧縮される。 コンプレッサ 3 0により 圧縮された空気は、 空気供給管 3 4および空気入口ポート 4 4を介 して酸素濃縮器 4 0に供給される。
酸素濃縮装置 4 0では、 吸着剤によ り空気から窒素が吸着、 分離 され、 少なく とも 9 0 % (体積） の酸素濃度の酸素濃縮気体が生成 される。 この酸素濃縮気体は、 酸素出口ポー ト 5 0、 酸素管路 5 2 を介して酸素濃縮装置 1 0 の出力ポート 5 4へ供給される。 使用者 は、 出力ポー ト 5 4に導管 （図示せず） の一端を接続し、 該導管の 他端に接続された鼻マスク （図示せず） や鼻力- ユ ーレ （図示せず ) を介して、 酸素濃縮気体の供給を受ける。 吸着剤に吸着された窒 素ガスは、 吸着剤の再生プロセスにおいて吸着筒内を減圧すること によ り、 吸着剤から解放され、 窒素出口ポー ト 4 6および窒素管路 4 8を介して防音箱 2 0内において仕切壁 2 2よ り上側の上方空間 へ排出される。
筐体 1 2内部の前記下方空間内の空気の残りの一部は、 冷却ファ ン 3 6により吸引されて、 仕切壁 2 2の冷却空気通路 2 2 aを介し て上方空間へ流入する。 この空気は、 コンプレッサ 3 0の周辺を通 過する際、 該コンプレッサ 3 0を冷却する。 コンプレッサ 3 0を冷 却した空気は、 冷却フアン 3 6を通過した後に連結管 2 8および排 気ダク ト 6 0を介して排気口 1 2 bから筐体 1 2の外部へ排気され る。 既述したよ うに、 防音箱 2 0にリブ 2 0 aが形成されていない従 来技術では、 コンプレッサ 3 0が起動して空気を酸素濃縮器 4 0へ 供給する際に発生する騒音により生じる防音箱内の圧力変動によ り 特に 1 0 0〜 4 0 0 H zの低周波数領域で防音箱の側壁が振動する 。 これに対して本発明では、 防音箱 2 0の側壁にリ ブ 2 0 aを形成 したために、 側壁の剛性が高くなり、 こ う した防音箱 2 0の側壁の 振動を低減することが可能となる。 本発明による酸素濃縮装置 4 0 と従来技術の酸素濃縮装置の騒音レベルを各周波数領域で比較した グラフである図 3を参照すると、 本発明によれば、 特に 1 0 0〜 4 0 0 H zの低周波数領域で音圧レベルが低下していることが理解さ れよう。
また以下の表 1 は、 排気ダク トの騒音低減効果および圧力損失を 本発明と例 1 〜 3 とで比較したものである。 実験では、 ゼォライ ト を充填した 1 2本の吸着筒を有した PSAシステムを具備した酸素濃 縮器を使用した。 この酸素濃縮器は、 9 0 %以上の酸素濃縮気体を 最大 3 X 1 0—3 m3 /mini生成することができる。 実験で用いた本発明 の排気ダク ト 6 0は、 矩形靳面と、 1 つの屈曲部と、 1 8 cm3の断 面積と、 全長 4 0 O mmとを有する ABS製の外シヱル 6 2 と、 外シェ ル 6 2の内面に貼付された軟質ウレタンフォーム製の吸音材 6 4 と を具備している。 吸音材 6 4の厚さ t は、 側壁 1で 1 5 mm、 側壁 2 で 1 0 mm、 側壁 3で 5 mm、 側壁 4で 1 0 mmとなっている。
本発明 比較例 1 比較例 2 比較例 3 酸素濃縮気体流量
3 3 3 3
( X I 0 - 3 m3 /mim) 酸素濃度（％ ) 9 3 9 3 9 3 9 3 排気ダク ト の屈曲回数 1 3 1 1 排気ダク ト の断面積
1 8 2 5 9 1 8 (cm2 ) 排気ダク ト の全長
4 0 0 7 0 0 4 0 0 6 0 0 (.mm)
側壁 1 ： 1 0 側壁 1 ： 1 0 側壁 1 : 1 0 側壁 1 ： 1 0 側壁 2 ： 1 5 側壁 2 ： 1 0 側壁 2 ： 1 5 側壁 2 ： 1 5 、
側壁 3 ： 5 側壁 3 ： 1 0 側壁 3 ： 5 側壁 3 ： 5 側壁 4 ： 1 0 側壁 4 ： 1 0 側壁 4 ： 1 0 側壁 4 ： 1 0 騒音レベル （dB (A)) 3 0 . 5 2 9 . 0 3 1 . 0 3 1 . 0 圧力損失（Pa) 4 5 . 1 9 8 . 1 7 8 . 5 6 8 . 6 筐体容積
5 3 6 5 5 8 5 8 ( X I 0 - 3m3 ) 表 1から理解されるように、 3つの屈曲部を有した比較例 1では 騒音レベルが 2 9. O dB(A)であり、 本発明と比較して騷音レベル を低減することができるが、 屈曲部の数を増やしたためにダク トの 全長が長くなり、 筐体の内容積も大きく しなければならない。 また 、 比較例 2のよ うにダク トの断面積を小さくすると、 排気ダタ ト の 圧力損失が増大するために冷却ファンを大きく しなければならず、 筐体の内容積も大きく しなければならない。 更に、 比較例 3のよ う にダク トを長くすると、 筐体の内容積も大きく しなければならず、 また、 騒音レベルの低減効果も少なく ない。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 空気から窒素を吸着、 分離して酸素濃縮気体を生成する酸素 濃縮装置において、
窒素を吸着するための吸着剤を充填した吸着筒と、 空気入口ポー トと、 酸素出口ポー ト と、 窒素出口ポー ト とを有した酸素濃縮器と 前記空気入口ポートから圧縮空気を供給するためのコンプレッサ と、
前記コンプレッサを包囲して該コンプレッサからの騒音を低減す る防音箱であって、 側壁にリブが形成されて成る防音箱と、
前記防音箱内に空気を導入して該空気によ り前記コンプレッサを 冷却するための冷却ファンと、
前記酸素濃縮器および防音箱を包囲する筐体と、
前記筐体内に配設され前記冷却ファンからの排気を前記筐体の外 部へ導くための排気ダク ト とを具備する酸素濃縮装置。
2 . 前記リブは前記防音箱の側壁に対角線状に延設されている請 求項 1に記載の酸素濃縮装置。
3 . 前記防音箱内には水平に配置された仕切壁が設けられており 、 該仕切壁によ り前記防音箱の内部空間は上方空間と下方空間とに 分割され、 前記コンプレッサは前記上方空間内において前記仕切壁 の上面に载置され、 前記冷却ファンは前記上方空間内において前記 コンプレッサの上方に取り付けられている請求項 2に記載の酸素濃 縮装置。
4 . 前記防音箱は、 その側壁において前記仕切壁よ り も低い位置 に空気入口開口部が形成されている請求項 3に記載の酸素濃縮装置
5 . 前記コ ンプレッサは、 前記下方空間に連通するよ うに、 前記 仕切壁を貫通させて延設された吸込管を具備する請求項 4に記載の 酸素濃縮装置。
6 . 前記仕切壁は前記上方空間と前記下方空間は連通するための 冷却空気通路を有しており、 前記下方空間内の空気の一部が冷却空 気通路を介してを前記上方空間内に流入して前記コンプレッサを冷 却し、 前記冷却フアンによ り前記排気ダク トを介して前記筐体外部 へ排出される請求項 5に記載の酸素濃縮装置。
7 . 前記酸素濃縮器の窒素出口ポー トが前記防音箱の上方空間に 連通している請求項 3に記載の酸素濃縮装置。
8 . 前記筐体は側壁に空気入口が、 底壁に排気口が形成されてお り、 前記排気ダク トは前記排気口へ連通している請求項 1に記載の 酸素濃縮装置。
9 . 前記筐体の頂壁の内面には、 前記コ ンプレッサ、 前記冷却フ ァンおよび前記酸素濃縮器を制御するための電気制御装置が取り付 けられており、
前記空気入口から前記筐体内に流入した空気を前記電気制御装置 へ向けて流動させるための偏向板が前記筐体内に配設されている請 求項 8に記載の酸素濃縮装置。
1 0 . 前記排気ダク トは、 水平部分と、 1 つの屈曲部を介して前 記水平部分の一端に連結された鉛直部分とを有して概ね L字形に延 設された中空外シエルと、 前記外シェルの内面に貼付され 2〜 2 0 mmの厚さを有した吸音材とを具備し、
前記外シェルは、 前記水平部分の他端が前記冷却フア ンの空気出 口に連通し、 前記鉛直部分の下端が前記排気口に連通するように前 記筐体内に配置され、 1 2〜 2 0 cm2の断面積と、 3 5 0〜 4 5 0 m mの長さとを有している請求項 8に記載の酸素濃縮装置。
1 1 . 空気から窒素を吸着、 分離して酸素濃縮気体を生成する酸 素濃縮装置において、
窒素を吸着するための吸着剤を充填した吸着筒と、 空気入口ポー ト と、 酸素出口ポート と、 窒素出口ポート とを有した酸素濃縮器と 前記空気入口ポートから圧縮空気を供給するためのコンプレッサ と、
前記コンプレッサを包囲して該コンプレッサからの騒音を低減す る防音箱と、
前記防音箱内に空気を導入して該空気によ り前記コ ンプレッサを 冷却するための冷却ファ ンと、
前記酸素濃縮器および防音箱を包囲する筐体と、
前記筐体内に配設され前記冷却ファ ンからの排気を前記筐体の外 部へ導くための排気ダク ト とを具備し、
前記排気ダク トは、 水平部分と、 1つの屈曲部を介して前記水平 部分の一端に連結された鉛直部分とを有して概ね L字形に延設され た中空外シェルと、 前記外シュルの内面に貼付され 2〜 2 0 mmの厚 さを有した吸音材とを具備し、 前記外シェルは、 前記水平部分の他 端が前記冷却ファ ンの空気出口に連通し、 前記鉛直部分の下端が前 記排気口に連通するように前記筐体内に配置され、 1 2〜 2 0 cm2 の断面積と、 3 5 0〜 4 5 0 mmの長さとを有している酸素濃縮装置
1 2 . 前記防音箱内には水平に配置された仕切壁が設けられてお り、 該仕切壁によ り前記防音箱の内部空間は上方空間と下方空間と に分割され、 前記コンプレッサは前記上方空間内において前記仕切 壁の上面に載置され、 前記冷却ファ ンは前記上方空間内において前 記コンプレッサの上方に取り付けられている請求項 1 1 に記載の酸 素濃縮装置。
1 3 . 前記防音箱は、 その側壁において前記仕切壁よ り も低い位 置に空気入口開口部が形成されている請求項 1 2に記載の酸素濃縮
1 4 . 前記コンプレッサは、 前記下方空間に連通するように、 前 記仕切壁を貫通させて延設された吸込管を具備する請求項 1 3に記 載の酸素濃縮装置。
1 5 . 前記仕切壁は前記上方空間と前記下方空間は連通するため の冷却空気通路を有しており、 前記下方空間内の空気の一部が冷却 空気通路を介してを前記上方空間内に流入して前記コンプレッサを 冷却し、 前記冷却ファンによ り前記排気ダク トを介して前記筐体外 部へ排出される請求項 1 4に記載の酸素濃縮装置。
1 6 . 前記酸素濃縮器の窒素出口ポー トが前記防音箱の上方空間 に連通している請求項 1 3に記載の酸素濃縮装置。
1 7 . 前記筐体は側壁に空気入口が、 底壁に排気口が形成されて おり、 前記排気ダク トは前記排気口へ連通している請求項 1 1に記 載の酸素濃縮装置。
1 8 . 前記筐体の頂壁の内面には、 前記コンプレッサ、 前記冷却 ファンおよび前記酸素濃縮器を制御するための電気制御装置が取り 付けられており、
前記空気入口から前記筐体内に流入した空気を前記電気制御装置 へ向けて流動させるための偏向板が前記筐体内に配設されている請 求項 1 1に記載の酸素濃縮装置。
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