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JP2005006732A - Oxygen concentrator - Google Patents

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JP2005006732A
JP2005006732A JP2003171776A JP2003171776A JP2005006732A JP 2005006732 A JP2005006732 A JP 2005006732A JP 2003171776 A JP2003171776 A JP 2003171776A JP 2003171776 A JP2003171776 A JP 2003171776A JP 2005006732 A JP2005006732 A JP 2005006732A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silencer
sound
spiral
absorbing material
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003171776A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Imoto
聡 猪本
Yoshinobu Kimura
善信 木村
Shinichi Toge
真一 峠
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Ltd filed Critical Teijin Ltd
Priority to JP2003171776A priority Critical patent/JP2005006732A/en
Publication of JP2005006732A publication Critical patent/JP2005006732A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized pressure-swing absorption type oxygen concentrator of a very low noise level and a silencer for the oxygen concentrator. <P>SOLUTION: In order to reduce the noise of the pressure-swing absorption type oxygen concentrator, the oxygen concentrator is provided with the silencer having a helical sound absorbing flow path with an acoustic material as a partition wall in the intake flow path or exhaust flow path or purge flow path of a pressure-swing device. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、消音器、空気中の酸素を分離する酸素濃縮装置に関するものであり、特に呼吸器疾患患者等の使用者に酸素濃縮空気を供給する医療用酸素濃縮装置と、それを運転する際に特に問題となる騒音を低減するための消音器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、肺気腫、肺結核後遺症や慢性気管支炎などの慢性呼吸器疾患患者に対して、高濃度の酸素を吸入させる酸素吸入療法が行われている。
【0003】
酸素吸入療法とは前記疾病患者に高濃度の酸素ガス、もしくは酸素濃縮気体を吸入させる治療法である。その酸素ガス、濃縮酸素気体を患者に供給する手法として、高圧酸素ボンベ、液体酸素ボンベ、酸素濃縮装置等が挙げられるが、長時間の連続使用に耐え、使い勝手がよいなどの理由によって、酸素濃縮装置が用いられるケースが増加している。
【0004】
酸素濃縮装置は空気中の酸素を分離、濃縮することを可能にした装置である。酸素分離、濃縮する装置としては、高濃度の酸素が得られるという観点で、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広く知られている。その中でも、圧力変動装置としてコンプレッサを用いた圧力変動吸着型酸素濃縮装置が広く世の中に広まっている。
【0005】
かかる装置は通常窒素を選択的に吸着する吸着剤を充填させた1個或いは複数の吸着床に対して、コンプレッサから圧縮空気を供給して吸着床内を加圧状態にして窒素を吸着させ、高濃度の酸素を得る吸着工程と、吸着床内を減圧して、窒素を脱着させる脱着工程からなり、これを一定サイクルで繰り返すことで、高濃度の酸素を得る装置である。かかる装置は、基本的に患者が飲食時、就寝時問わず、終日連続使用するものであり、装置は患者の比較的そばにある。
【0006】
そのため、かかる装置から発生する騒音は直接患者、患者の家族等の耳に入り、不快感を与える恐れがある。特に就寝時などは騒音の与える影響が大きく、患者、或いは患者の家族の睡眠を妨げ、メンタルヘルスにも悪影響を及ぼすことが懸念される。圧力変動吸着型酸素濃縮装置の騒音発生要素としては、圧力変動用コンプレッサ固体音、同吸気音、同排気音、コンプレッサ駆動用モーター、吸着床パージ気流音、機体内冷却用ファン等がある。中でもコンプレッサの騒音は、自身の固体放射音と、コンプレッサの吸気音、或いは排気音等に大別され、全体に占める割合が大きい。
【0007】
従来の酸素濃縮装置ではコンプレッサからの吸気音、排気音、或いは各種パージ音等の気流音についてこれを減音せしめるために空洞型、或いは膨張型と呼ばれている消音器を使用していた。
【0008】
例えば、特開2001−120662号公報にはパージ音に対する膨張型消音器の適用例が記載されている。この技術は記載内容のように流入管と膨張室、流出管からなり、流入管から膨張室に入る急拡大部分、および、膨張室から流出管に入る急縮小部分の音響インピーダンスの違いにより、減音効果をもたらすものである。流入管径および流出管径と膨張室断面積の比が大きいほど、排出される音の減衰率が大きくなり、膨張室の長さは消音する音の周波数に関連する。よって、消音したい周波数帯、減衰率によって膨張室の物理的な大きさが決定され、それゆえ、低騒音の酸素濃縮装置本体の小型軽量化を阻害する要因の一つとなっていた。
【0009】
【特許文献1】
特開2001−120662号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような従来の消音器のもつ課題を解決しようとするものであり、消音器自体を小型化すると同時に、酸素濃縮装置本体の小型軽量化を実現し、小型、軽量、低騒音の酸素濃縮装置を実現するための、消音器、酸素濃縮装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
かかる課題に対して、本発明人は鋭意検討した結果、以下の消音器、酸素濃縮装置を見出した。
すなわち本発明は、圧力変動を利用して空気中の酸素を分離し、使用者に酸素濃縮空気を供給する酸素濃縮装置において、前記圧力変動を実行する手段の吸気路、排気路、およびパージ路の内の少なくとも1つに消音器を備え、該消音器が、螺旋状部材及びそれを外囲する管部、両者の間の螺旋状空間が気体流路となるように設けた気体の導入口および排出口を有し、且つ、該螺旋状部材が吸音材料で構成されてい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。
【0012】
また本発明は、かかる螺旋状部材が、心棒部と、前記心棒部の外周面の一端から他端へ螺旋状に巻き付けられた吸音材料部から構成され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。
【0013】
また本発明は、前記管部が、同心円状に配置された多重の配管から構成され、前記管部の外周面の一端から他端へ螺旋状に巻き付けられた第2の吸音材料部を備え、管と管との間に螺旋状空間を構成するとともに、各空間を順次相互に連結する折り返しの連結部を備え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。
【0014】
また本発明は、気体の圧縮供給、吸引、およびパージの内の少なくともいずれかを行う装置の吸気路、排気路、またはパージ流路中に挿入されて、当該装置が発する吸気音、排気音、およびパージ気流音の内の少なくともいずれかを低減するための消音器であって、
該消音器が、螺旋状部材及びそれを外囲する管部、両者の間の螺旋状空間が気体流路となるように設けた気体の導入口および排出口を有し、且つ、該螺旋状部材が吸音材料で構成されていることを特徴とする消音器を提供するものであり、特に該螺旋状部材が、心棒部と、前記心棒部の外周面の一端から他端へ螺旋状に巻き付けられた吸音材料部から構成されることを特徴とする消音器を提供するものである。
【0015】
また本発明は、前記管部が、同心円状に配置された多重の配管から構成され、前記管部の外周面の一端から他端へ螺旋状に巻き付けられた第2の吸音材料部を備え、管と管との間に螺旋状空間を構成するとともに、各空間を順次相互に連結する折り返しの連結部を備えることを特徴とする消音器を提供するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る好ましい実施例である酸素濃縮装置は、空気中の窒素を分離し高濃度酸素を供給する装置であり、例えば、酸素より窒素を選択的に吸着し得る吸着剤としてモレキュラーシーブゼオライト5A、13X、或いはリチウム系ゼオライトなどを吸着筒に充填し、空気圧縮装置によって作られた加圧空気を供給することで、酸素を取り出す圧力変動吸着型の酸素濃縮装置である。
【0017】
圧力変動型吸着型酸素濃縮装置である本実施例の酸素濃縮装置を、図面を用いて説明する。図1は本実施例の酸素濃縮装置の構成図である。
【0018】
酸素よりも窒素を選択的に吸着する吸着剤3を充填した吸着筒2に、コンプレッサ5によって大気中から圧縮された加圧空気を吸気消音器16経由で供給し、吸着筒2内部を加圧状態にして窒素を吸着させ、吸着されなかった酸素を取り出す。吸着筒2より取り出された酸素は、サージタンク4に貯留した後、流量設定器10により酸素供給流量を設定し、鼻カニューラ12を介して使用者に供給される。
【0019】
ここで吸着剤3は、1回の工程で吸着できる窒素の量が吸着剤3の量や種類によって決まっているため、吸着剤3に吸着される窒素の量が飽和する前に、流路切換弁9を切り換えて吸着筒2を大気開放して吸着筒2内部を減圧し、窒素を脱着させて吸着剤3を再生させる。また、流路切換弁9は、予め設定された時間によって切り換えられるように制御装置11によって制御される。なお、1工程中の吸脱着量を増やすべく、真空ポンプを用いて、脱着工程における吸着筒2内部の圧力を真空にしても良い。なお、流路切換弁9のパージ側には排気消音器15が設けられている。
【0020】
コンプレッサ5は、コンプレッサ5を駆動させるためのコンプレッサ駆動モーター6を具備しており、コンプレッサ駆動モーター6は制御装置11によって設定された回転数で回転しコンプレッサ5を回転駆動させる。コンプレッサ圧縮機構部8は、コンプレッサ駆動モーター6によって得た回転力によって空気を圧縮するものであり、その圧縮方式によって様々な種類が存在する。酸素濃縮装置1に用いられるコンプレッサ5としては、往復運動式のピストンタイプや回転式のスクロールタイプなどが一般的によく用いられているが、大気中の空気を圧縮できるものであればどのタイプを用いても構わない。
【0021】
次に、本実施例の酸素濃縮装置が有する消音器について図2に基づき説明する。図2はコンプレッサ排気音についてかかる消音器を適用した例の構成図である。
【0022】
コンプレッサから排出された空気は、かかる消音器導入口に直接、或いは適当なチューブ等で導入口17に接続される。空気導入口は管内部に引き込まれている。管内部には適当な太さの心棒19があり、その心棒の外周面の一端から他端に向かって、螺旋状にウレタンフォーム等の吸音材料20が巻かれている。それゆえ、心棒の外周面と吸音材、管内壁(内周面)との間で空間が螺旋状に形成される。空気(排気、吸気、またはパージ気流)はその螺旋状の形状の空間内を旋回しながら進み、他端に設けられた1つ、或いは複数の穴、或いは完全に開口した管端面の導出管から排出される。
【0023】
コンプレッサより排出された大きな音圧をもった空気は螺旋形状をとることによって長く伸びた流路を進行中、吸音材層に暴露されており、その間、吸音材層に衝突した音のエネルギーが熱エネルギーに変換される割合が大きくなり、より高い吸音効果が発揮される。また、音の一部は螺旋に沿って移動せず、導出口に向かって直線的に進行するものもあるが、この成分は吸音材の巻き数分だけ何層にもわたって吸音材層を直接に透過するため、このことからも大きな減音効果が得られる。
【0024】
かかる消音器は、心棒部と、心棒部と同軸且つ相互に同心状に重ねて配設されたN個の管部と、それぞれの管部または心棒部の外周面とそれを外囲する管部の内周面とに挟持された厚肉円筒状空間内の一端から他端へ向かってそれぞれ螺旋状に配設されたN個の吸音材部と、各外周面と各内周面と各吸音材部で囲まれた、同心状且つN重構造の螺旋空間が吸気、排気、またはパージ気流の流路となるよう気体の導入を行う導入口、各螺旋空間相互を接続する接続部、および気体の排出を行う排出口と、を有する消音器とすることも可能である(Nは2以上の自然数)。
【0025】
図3にN=2の場合として2段にした形状を(以下、2段式とも称する)、図4にN=3の場合として3段にした例を示す。図3では心棒部と同軸の第一管22、および第二管23の二つの管からなるの二重構造をとっている。第一管の外周にウレタンフォーム等の吸音材が巻かれており、第一管外壁と吸音材、第二管内壁との間に螺旋状の空間をつくる。1個、或いは複数個の穴、或いは完全に開口した管端面を有する空気導入口から取り入れられた空気は心棒、吸音材、内管内壁とのあいだで形成される螺旋状の空間に沿って進み、他端まで進行する。その後気体は第一管外壁と吸音材、外管内壁との間で形成される螺旋状の空間に沿って進み、他端まで進行し、1個、或いは複数個の穴、或いは完全に開口した管端面から排出される。
【0026】
換言すれば、これらの消音器は、吸音材で形成された隔壁を介して少なくとも一部の部位が相互に接するよう連続的に配設された空間中を順次に吸気、排気、またはパージ気流が流れるよう構成された流路を備えることにより、(1)流路に沿う方向に進行する吸気音、排気音、またはパージ気流音の吸収と、(2)隔壁を透過する方向に進行する吸気音、排気音、またはパージ気流音の吸収とを、共に実行可能とした消音器である。
【0027】
導出口の管端面に適当なチューブを装着することで、排出された空気を任意の場所へ導入することが可能である。第二管以降の端面部分25には排出される空気が速度を持って衝突するため、振動を生ずる場合があるため、適当な吸振材等を貼り付けることが望ましい。
【0028】
また、図5に示すように消音器の全長Lを大きくし、螺旋形流路をさらに伸ばし、通過吸音材層を多くすることでより大きな減音効果が得られるとともに、より低い周波数領域の減音も可能となる。図5は図2に示す2段式の消音器を用い、全長Lの長さを代えて、圧力変動装置の排気流路に適用した例の騒音低減特性である。測定は被測定物より1m離れた場所において行った。
【0029】
かかる2段式消音器として、全長100mmのものと200mmのものを作成した。外径15mmと21mmのアクリル製の管を2重管として使用し、木製の心棒にVDフォームを吸音材として螺旋状に巻き(第一螺旋)、内側の第1管の外周に同様にVDフォームを吸音材として巻いて(第二螺旋)使用した。第一螺旋は10mm幅、高さ5mmで巻き数を2回(L=100mm)、4回(L=200mm)とし、第二螺旋は同様の幅、高さのものを3回(L=100mm)、6回(L=200mm)の巻き数とした。
【0030】
この場合、何も処置しなかった場合の測定値である46.7dBAから、2段式長さ200mmの前記形状の消音器を適用した場合、33.7dBAと大幅な減音を実現することが出来た。
【0031】
【表1】

Figure 2005006732
【0032】
最外郭にある管部を除いた、心棒および内側の管部は、適当な方法でそのすぐ外側の管部に固定可能であるが、必要なクリアランスに対して螺旋を成型する吸音材を適当な厚さのものを選択することによって、吸音材の摩擦力だけでこれら管部を保持することも可能である。また、吸音材を内管外壁、外管内壁に一様にはりつけ、螺旋状の流路面の内面すべてを吸音材で成形してもよい。
【0033】
かかる消音器はコンプレッサの吸気側にも適用可能である。この際気体の流れる順路が反対になる。またコンプレッサ以外の気流音にも対応するため、1個、或いは複数個の吸着床からのパージ時の気流音の減音にも有効である。
【0034】
かかる消音器は図5に示すように高周波数領域の減音に特にその能力を発揮するので、高周波領域の音源に対して有効である。また、かかる消音器によって減音させる気体は空気だけでなく、酸素ガス、濃縮酸素、その他気体でも対応可能である。
【0035】
かかる消音器の殻は必ずしも円筒管形である必要はなく、直方体、曲がり管等の構造体をとることも可能であり、レイアウトに即した形状をとることができる。
【0036】
【発明の効果】
上述した如く、本発明が提供する消音器、酸素濃縮装置は、小型軽量、低騒音の酸素濃縮装置を実現可能とし、この結果、酸素吸入療法患者のQOL(生活の質)向上に寄与することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る好ましい実施例である酸素濃縮装置の構成図である。
【図2】図1の酸素濃縮装置が有する消音器の構成図である。
【図3】図2の消音器と詳細な構成が異なる、本発明の変形例の消音器の構成図である。
【図4】図2および図3の消音器と詳細な構成が異なる、本発明の変形例の消音器の構成図である。
【図5】図3の消音器の騒音低減効果を示す特性図である。
【符号の説明】
1 酸素濃縮装置
2 吸着筒
3 吸着剤
4 サージタンク
5 コンプレッサ
6 コンプレッサ駆動モーター
7 冷却ファン
8 コンプレッサ圧縮機構部
9 流路切換弁
10 流量設定器
11 制御装置
12 鼻カニューラ
13 吸気口
14 排気口
15 排気消音器
16 吸気消音器
17 導入口
18 導出口
19 心棒
20 吸音材
21 管部
22 第一管
23 第二管
24 第N管
25 制振ポイント[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a silencer and an oxygen concentrator that separates oxygen in the air, and in particular, a medical oxygen concentrator that supplies oxygen-enriched air to a user such as a patient with respiratory disease, and when operating the same. In particular, the present invention relates to a silencer for reducing noise which is a problem.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, oxygen inhalation therapy for inhaling high concentrations of oxygen has been performed for patients with chronic respiratory diseases such as emphysema, pulmonary tuberculosis sequelae and chronic bronchitis.
[0003]
The oxygen inhalation therapy is a treatment method in which the above-mentioned diseased patient inhales a high concentration oxygen gas or oxygen enriched gas. High pressure oxygen cylinders, liquid oxygen cylinders, oxygen concentrators, etc. can be cited as methods for supplying oxygen gas and concentrated oxygen gas to patients. However, oxygen enrichment is possible because it can withstand long-term continuous use and is easy to use. The number of cases where devices are used is increasing.
[0004]
The oxygen concentrator is an apparatus that makes it possible to separate and concentrate oxygen in the air. As an apparatus for separating and concentrating oxygen, an adsorption type oxygen concentrating apparatus in which one or a plurality of adsorbents capable of selectively adsorbing nitrogen is packed is widely known from the viewpoint of obtaining high concentration oxygen. It has been. Among them, a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator using a compressor as a pressure fluctuation device is widely spread in the world.
[0005]
Such an apparatus normally supplies compressed air from a compressor to one or a plurality of adsorbent beds filled with an adsorbent that selectively adsorbs nitrogen to adsorb nitrogen by pressurizing the inside of the adsorbent bed. This is an apparatus for obtaining a high concentration of oxygen by repeating an adsorption process for obtaining a high concentration of oxygen and a desorption process for desorbing nitrogen by depressurizing the inside of the adsorption bed. Such a device is basically used continuously throughout the day regardless of whether the patient is eating or drinking, and at bedtime, and the device is relatively close to the patient.
[0006]
Therefore, the noise generated from such a device may directly enter the ears of the patient, the patient's family, etc. and cause discomfort. Especially when sleeping, the influence of noise is large, and there is a concern that the patient or the family of the patient may be disturbed and adversely affect mental health. Noise generating elements of the pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator include pressure fluctuation compressor solid sound, same intake sound, same exhaust sound, compressor drive motor, adsorption bed purge air flow sound, air cooling fan. Above all, compressor noise is roughly divided into its own solid sound, compressor intake sound or exhaust sound, and the ratio of the noise to the whole is large.
[0007]
In conventional oxygen concentrators, a silencer called a hollow type or an expansion type is used to reduce the noise of airflow such as intake sound, exhaust sound, and various purge sounds from a compressor.
[0008]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-120661 describes an application example of an expansion silencer for a purge sound. This technique consists of an inflow pipe, an expansion chamber, and an outflow pipe as described, and is reduced due to the difference in acoustic impedance between the sudden expansion portion that enters the expansion chamber from the inflow tube and the sudden reduction portion that enters the outflow tube from the expansion chamber. This is a sound effect. The greater the ratio of the inlet and outlet pipe diameters to the expansion chamber cross-sectional area, the greater the decay rate of the discharged sound and the length of the expansion chamber is related to the frequency of the sound to be silenced. Therefore, the physical size of the expansion chamber is determined by the frequency band to be silenced and the attenuation rate. Therefore, it has been one of the factors that hinder the reduction in size and weight of the low-concentration oxygen concentrator body.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-120661
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is intended to solve the problems of such a conventional silencer, and at the same time, the silencer itself is downsized, and at the same time, the oxygen concentrator main body is reduced in size and weight. A silencer and an oxygen concentrator for realizing an oxygen concentrator are provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent studies on the problem, the present inventors have found the following silencer and oxygen concentrator.
That is, the present invention relates to an oxygen concentrator that separates oxygen in the air using pressure fluctuations and supplies oxygen enriched air to a user. An intake passage, an exhaust passage, and a purge passage of means for performing the pressure fluctuations At least one of them is equipped with a silencer, and the silencer is provided with a spiral member and a pipe portion surrounding the spiral member, and a gas inlet provided so that a spiral space between the two becomes a gas flow path. And an oxygen concentrator characterized in that the helical member is made of a sound absorbing material.
[0012]
The present invention also provides an oxygen concentrating device, wherein the spiral member is composed of a mandrel part and a sound absorbing material part spirally wound from one end to the other end of the outer peripheral surface of the mandrel part. To do.
[0013]
In the present invention, the pipe portion includes a plurality of pipes arranged concentrically, and includes a second sound absorbing material portion wound spirally from one end to the other end of the outer peripheral surface of the pipe portion, Provided is an oxygen concentrating device characterized in that a spiral space is formed between tubes and a folded connection portion for sequentially connecting the spaces to each other is provided.
[0014]
Further, the present invention is inserted into an intake path, an exhaust path, or a purge flow path of a device that performs at least one of gas compression supply, suction, and purge, and an intake sound, an exhaust sound, And a silencer for reducing at least one of purge airflow sound,
The silencer has a spiral member and a tube portion surrounding the spiral member, a gas introduction port and a discharge port provided so that a spiral space between them is a gas flow path, and the spiral shape The present invention provides a silencer characterized in that a member is made of a sound absorbing material, and in particular, the spiral member is spirally wound from one end to the other end of a mandrel portion and the outer peripheral surface of the mandrel portion. The present invention provides a muffler characterized by comprising a sound absorbing material portion formed.
[0015]
In the present invention, the pipe portion includes a plurality of pipes arranged concentrically, and includes a second sound absorbing material portion wound spirally from one end to the other end of the outer peripheral surface of the pipe portion, The present invention provides a silencer that forms a spiral space between tubes and includes a folded connection portion that sequentially connects the spaces to each other.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An oxygen concentrator which is a preferred example according to an embodiment of the present invention is an apparatus that separates nitrogen in air and supplies high-concentration oxygen. For example, as an adsorbent that can selectively adsorb nitrogen from oxygen This is a pressure fluctuation adsorption type oxygen concentrator that takes out oxygen by filling molecular sieve zeolite 5A, 13X or lithium-based zeolite into an adsorption cylinder and supplying pressurized air produced by an air compressor.
[0017]
The oxygen concentrator of this embodiment which is a pressure fluctuation type adsorption oxygen concentrator will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of the oxygen concentrator of this embodiment.
[0018]
Pressurized air compressed from the atmosphere by the compressor 5 is supplied to the adsorption cylinder 2 filled with the adsorbent 3 that selectively adsorbs nitrogen rather than oxygen through the intake silencer 16 to pressurize the inside of the adsorption cylinder 2. In this state, nitrogen is adsorbed and oxygen that has not been adsorbed is taken out. The oxygen extracted from the adsorption cylinder 2 is stored in the surge tank 4, and then the oxygen supply flow rate is set by the flow rate setting device 10 and supplied to the user via the nasal cannula 12.
[0019]
Here, since the amount of nitrogen that can be adsorbed in one step is determined by the amount and type of the adsorbent 3, the adsorbent 3 is switched before the amount of nitrogen adsorbed on the adsorbent 3 is saturated. By switching the valve 9, the adsorption cylinder 2 is opened to the atmosphere, the inside of the adsorption cylinder 2 is decompressed, and nitrogen is desorbed to regenerate the adsorbent 3. Further, the flow path switching valve 9 is controlled by the control device 11 so as to be switched at a preset time. In order to increase the amount of adsorption / desorption in one process, the pressure inside the adsorption cylinder 2 in the desorption process may be evacuated using a vacuum pump. An exhaust silencer 15 is provided on the purge side of the flow path switching valve 9.
[0020]
The compressor 5 includes a compressor drive motor 6 for driving the compressor 5, and the compressor drive motor 6 rotates at the rotation speed set by the control device 11 to drive the compressor 5 to rotate. The compressor compression mechanism unit 8 compresses air by the rotational force obtained by the compressor drive motor 6, and there are various types depending on the compression method. As the compressor 5 used in the oxygen concentrator 1, a reciprocating piston type, a rotary scroll type, or the like is generally used, but any type can be used as long as it can compress air in the atmosphere. You may use.
[0021]
Next, the silencer included in the oxygen concentrator of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram of an example in which such a silencer is applied to the compressor exhaust sound.
[0022]
The air discharged from the compressor is connected to the inlet 17 directly or through a suitable tube or the like. The air inlet is drawn into the pipe. A mandrel 19 having an appropriate thickness is provided inside the tube, and a sound absorbing material 20 such as urethane foam is spirally wound from one end of the outer peripheral surface of the mandrel to the other end. Therefore, a space is spirally formed between the outer peripheral surface of the mandrel, the sound absorbing material, and the inner wall (inner peripheral surface) of the pipe. Air (exhaust, intake air, or purge airflow) travels in the spiral space and travels through one or more holes provided at the other end, or from a fully open tube end face outlet tube Discharged.
[0023]
The air with a large sound pressure discharged from the compressor is exposed to the sound absorbing material layer while traveling through the long flow path by taking a spiral shape, and during that time, the energy of the sound that collided with the sound absorbing material layer is heated. The rate of conversion to energy increases, and a higher sound absorption effect is exhibited. In addition, some of the sound does not move along the spiral, but travels linearly toward the outlet, but this component is divided into many layers by the number of turns of the sound absorbing material. Since it is transmitted directly, a great sound reduction effect can be obtained from this.
[0024]
Such a silencer includes a mandrel part, N pipe parts arranged coaxially and concentrically with the mandrel part, an outer peripheral surface of each pipe part or mandrel part, and a tube part surrounding the pipe part. N sound-absorbing material portions arranged spirally from one end to the other end in the thick cylindrical space sandwiched between the inner peripheral surface of each of the outer peripheral surface, each outer peripheral surface, each inner peripheral surface, and each sound absorption An inlet for introducing gas so that a concentric and N-layered spiral space surrounded by the material portion serves as a flow path for intake, exhaust, or purge airflow, a connecting portion for connecting the spiral spaces, and gas It is also possible to use a silencer having a discharge port for discharging (N is a natural number of 2 or more).
[0025]
FIG. 3 shows an example of a two-stage shape when N = 2 (hereinafter also referred to as a two-stage type), and FIG. 4 shows an example of a three-stage shape when N = 3. In FIG. 3, a double structure consisting of two tubes, a first tube 22 and a second tube 23 coaxial with the mandrel portion, is employed. A sound absorbing material such as urethane foam is wound around the outer periphery of the first pipe, and a spiral space is created between the first pipe outer wall, the sound absorbing material, and the second pipe inner wall. Air taken from an air inlet having one or a plurality of holes or a completely open tube end surface travels along a spiral space formed between the mandrel, the sound absorbing material, and the inner wall of the inner tube. , Proceed to the other end. The gas then travels along a spiral space formed between the outer wall of the first tube and the sound absorbing material, and the inner wall of the outer tube, proceeds to the other end, and opens one or more holes or is completely opened. It is discharged from the pipe end face.
[0026]
In other words, these mufflers are configured to receive intake, exhaust, or purge airflow sequentially in a space that is continuously disposed so that at least some of the parts are in contact with each other via a partition formed of a sound absorbing material. By providing a flow path configured to flow, (1) absorption of an intake sound, exhaust sound, or purge airflow sound that travels in the direction along the flow path, and (2) intake sound travels in a direction that passes through the partition wall. , A silencer that can perform both exhaust sound and purge airflow sound absorption.
[0027]
By attaching an appropriate tube to the pipe end face of the outlet, it is possible to introduce the discharged air to an arbitrary place. Since the discharged air collides at a speed with the end face portion 25 after the second pipe, vibration may occur. Therefore, it is desirable to attach an appropriate vibration absorbing material or the like.
[0028]
Further, as shown in FIG. 5, by increasing the overall length L of the silencer, further extending the spiral flow path, and increasing the number of sound-absorbing material layers, a greater sound reduction effect can be obtained and a lower frequency region can be reduced. Sound is also possible. FIG. 5 shows noise reduction characteristics of an example in which the two-stage silencer shown in FIG. 2 is used and the length L is changed and applied to the exhaust flow path of the pressure fluctuation device. The measurement was performed at a location 1 m away from the object to be measured.
[0029]
As such a two-stage silencer, one with a total length of 100 mm and one with 200 mm were prepared. Acrylic tubes with outer diameters of 15 mm and 21 mm are used as double tubes, and a VD foam is spirally wound around a wooden mandrel as a sound absorbing material (first spiral), and VD foam is similarly applied to the outer periphery of the first inner tube. Was used as a sound absorbing material (second spiral). The first spiral has a width of 10 mm, a height of 5 mm, and the number of windings is 2 (L = 100 mm) and 4 (L = 200 mm). The second spiral has a similar width and height 3 times (L = 100 mm). ), The number of windings was 6 (L = 200 mm).
[0030]
In this case, if the muffler with the above-mentioned shape having a two-stage length of 200 mm is applied from the measured value of 46.7 dBA when no action is taken, it is possible to realize a significant sound reduction of 33.7 dBA. done.
[0031]
[Table 1]
Figure 2005006732
[0032]
The mandrel and the inner tube, except for the outermost tube, can be secured to the outer tube in an appropriate manner, but a sound-absorbing material that molds the helix for the required clearance is adequate. By selecting the thickness, it is possible to hold these pipe portions only by the frictional force of the sound absorbing material. Further, the sound absorbing material may be uniformly attached to the outer wall of the inner tube and the inner wall of the outer tube, and the entire inner surface of the spiral flow path surface may be molded with the sound absorbing material.
[0033]
Such a silencer can also be applied to the intake side of the compressor. At this time, the route through which the gas flows is reversed. In addition, since it corresponds to airflow sound other than the compressor, it is also effective for reducing airflow sound when purging from one or a plurality of adsorption beds.
[0034]
As shown in FIG. 5, such a silencer is particularly effective for sound reduction in a high frequency region, and is effective for a sound source in a high frequency region. Further, the gas to be reduced by the silencer can be not only air but also oxygen gas, concentrated oxygen, and other gases.
[0035]
Such a silencer shell does not necessarily have a cylindrical tube shape, and can take a structure such as a rectangular parallelepiped or a bent tube, and can take a shape in accordance with the layout.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the silencer and the oxygen concentrator provided by the present invention can realize a small, light and low-noise oxygen concentrator, and as a result, contribute to improving the quality of life (QOL) of oxygen inhalation therapy patients. I can do it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an oxygen concentrator as a preferred example according to an embodiment of the present invention.
2 is a configuration diagram of a silencer included in the oxygen concentrator in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a configuration diagram of a silencer according to a modification of the present invention, the detailed configuration of which is different from the silencer of FIG.
4 is a configuration diagram of a silencer according to a modification of the present invention, the detailed configuration of which is different from that of the silencer of FIGS. 2 and 3. FIG.
5 is a characteristic diagram showing the noise reduction effect of the silencer of FIG. 3. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Oxygen concentrator 2 Adsorption cylinder 3 Adsorbent 4 Surge tank 5 Compressor 6 Compressor drive motor 7 Cooling fan 8 Compressor compression mechanism part 9 Flow path switching valve 10 Flow rate setting device 11 Controller 12 Nasal cannula 13 Inlet 14 Outlet 15 Exhaust Silencer 16 Intake silencer 17 Inlet 18 Outlet 19 Mandrel 20 Sound absorbing material 21 Pipe 22 First pipe 23 Second pipe 24 Nth pipe 25 Damping point

Claims (6)

圧力変動を利用して空気中の酸素を分離し、使用者に酸素濃縮空気を供給する酸素濃縮装置において、前記圧力変動を実行する手段の吸気路、排気路、およびパージ路の内の少なくとも1つに消音器を備え、該消音器が、螺旋状部材及びそれを外囲する管部、両者の間の螺旋状空間が気体流路となるように設けた気体の導入口および排出口を有し、且つ、該螺旋状部材が吸音材料で構成されていることを特徴とする酸素濃縮装置。In an oxygen concentrator that separates oxygen in air using pressure fluctuations and supplies oxygen-enriched air to a user, at least one of an intake path, an exhaust path, and a purge path of a means for performing the pressure fluctuations The silencer is provided with a silencer, and the silencer has a spiral member and a pipe portion surrounding the spiral member, and a gas inlet and outlet provided so that the spiral space between the two becomes a gas flow path. The oxygen concentrator is characterized in that the spiral member is made of a sound absorbing material. 該螺旋状部材が、心棒部と、前記心棒部の外周面の一端から他端へ螺旋状に巻き付けられた吸音材料部から構成されることを特徴とする請求項1記載の酸素濃縮装置。2. The oxygen concentrator according to claim 1, wherein the spiral member is composed of a mandrel part and a sound absorbing material part spirally wound from one end to the other end of the outer peripheral surface of the mandrel part. 前記管部が、同心円状に配置された多重の配管から構成され、前記管部の外周面の一端から他端へ螺旋状に巻き付けられた第2の吸音材料部を備え、管と管との間に螺旋状空間を構成するとともに、各空間を順次相互に連結する折り返しの連結部を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の何れか1項記載の酸素濃縮装置。The pipe part is composed of a plurality of pipes arranged concentrically, and includes a second sound absorbing material part spirally wound from one end to the other end of the outer peripheral surface of the pipe part. 3. The oxygen concentrator according to claim 1, further comprising a folded connection portion that forms a spiral space between the spaces and sequentially connects the spaces to each other. 4. 気体の圧縮供給、吸引、およびパージの内の少なくともいずれかを行う装置の吸気路、排気路、またはパージ流路中に挿入されて、当該装置が発する吸気音、排気音、およびパージ気流音の内の少なくともいずれかを低減するための消音器であって、
該消音器が、螺旋状部材及びそれを外囲する管部、両者の間の螺旋状空間が気体流路となるように設けた気体の導入口および排出口を有し、且つ、該螺旋状部材が吸音材料で構成されていることを特徴とする消音器。
Inserted into the intake path, exhaust path, or purge flow path of a device that performs at least one of gas compression supply, suction, and purge, and the intake sound, exhaust sound, and purge airflow sound generated by the device A silencer for reducing at least one of
The silencer has a spiral member and a tube portion surrounding the spiral member, a gas introduction port and a discharge port provided so that a spiral space between them is a gas flow path, and the spiral shape A silencer characterized in that the member is made of a sound absorbing material.
該螺旋状部材が、心棒部と、前記心棒部の外周面の一端から他端へ螺旋状に巻き付けられた吸音材料部から構成されることを特徴とする請求項4記載の消音器。5. The silencer according to claim 4, wherein the spiral member includes a mandrel part and a sound absorbing material part spirally wound from one end to the other end of the outer peripheral surface of the mandrel part. 前記管部が、同心円状に配置された多重の配管から構成され、前記管部の外周面の一端から他端へ螺旋状に巻き付けられた第2の吸音材料部を備え、管と管との間に螺旋状空間を構成するとともに、各空間を順次相互に連結する折り返しの連結部を備えることを特徴とする請求項4又は5記載の何れか1項記載の消音器。The pipe part is composed of a plurality of pipes arranged concentrically, and includes a second sound absorbing material part spirally wound from one end to the other end of the outer peripheral surface of the pipe part. The silencer according to any one of claims 4 and 5, further comprising a folded connection portion that forms a spiral space between the spaces and sequentially connects the spaces to each other.
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