医療機器用コンプレッサ
【課題】簡易な連結構造で、騒音が小さく、冷却効率が良く、設置スペースが小さく、かつ、組み立てが容易な、医療機器用コンプレッサを提供すること。
【解決手段】コンプレッサ２００は、複数のシリンダ２２０、２３０によって圧縮空気を生成するマルチシリンダタイプのコンプレッサ本体２１０と、間隙をもって積層された複数の中空板３１０を有し、コンプレッサ本体２１０の各シリンダ２２０、２３０の圧縮空気排出口２２２、２３２間を連通するようにコンプレッサ本体２１０に取り付けられた、熱交換器３００と、を備える。
【解決手段】コンプレッサ２００は、複数のシリンダ２２０、２３０によって圧縮空気を生成するマルチシリンダタイプのコンプレッサ本体２１０と、間隙をもって積層された複数の中空板３１０を有し、コンプレッサ本体２１０の各シリンダ２２０、２３０の圧縮空気排出口２２２、２３２間を連通するようにコンプレッサ本体２１０に取り付けられた、熱交換器３００と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサに関し、例えば酸素濃縮器用のコンプレッサに関する。本発明は、特に、コンプレッサの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素濃縮器として、呼吸器疾患の患者が在宅で酸素を吸入する在宅酸素療法（ＨＯＴ：home oxygen therapy）において使用されるものがある。
【０００３】
酸素濃縮器は、フィルタおよび吸気タンクを通して取り込んだ室内の空気をコンプレッサにより圧縮する。酸素濃縮器は、この圧縮空気をシーブベッド（吸着塔）を通過させることにより、圧縮空気から高濃度の酸素を分離する。シーブベッドは、加圧空気に対して窒素を吸着し減圧空気に対して窒素を脱着する性質を持つ吸着材（例えば、ゼオライト）が充填されている。シーブベッドから排出される高濃度酸素は、乾燥しているので、加湿部により加湿される。加湿後の高濃度酸素は、使用時に患者が装着する鼻腔カニューラを介して患者体内に供給される。
【０００４】
ところで、コンプレッサは空気を圧縮する際に熱を発生するので、圧縮空気の温度が上昇することになる。圧縮空気の温度が上昇すると、使用者に供給される高濃度酸素の温度も上昇するので、使用者は違和感を感じるようになる。また、コンプレッサの温度上昇は、コンプレッサの耐久性にも悪影響を及ぼす。
【０００５】
そのため、従来の酸素濃縮器用コンプレッサには、一般に、コンプレッサ自体又は圧縮空気を冷却する冷却部が設けられている。例えば、特許文献１には、コンプレッサの空気圧縮部に冷却風を送風することで、コンプレッサを冷却する技術が開示されている。
【０００６】
また、図１に示すように、冷却パイプを設けることで、圧縮空気を冷却するものもある。図１の構成について説明する。図のコンプレッサは、２気筒型のコンプレッサであり、シリンダ３０、４０を有する。シリンダ３０、４０は、いわゆる空気圧縮部である。シリンダ３０には、導入口３１から外気が導入される。シリンダ３０の排出口３２とシリンダ４０の導入口４１は連結パイプ１１で連通されている。これにより、シリンダ３０によって生成された圧縮空気は、排出口３２、連結パイプ１１、導入口４１を介して、シリンダ４０に導入される。シリンダ４０に導入された圧縮空気は、さらにシリンダ４０で圧縮された後、シリンダ４０の排出口４２に連結された冷却パイプ１０を介して、シーブベッド（図示せず）に送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２３０８０４号公報
【特許文献２】特開２００８−０３９３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図１に示したように冷却パイプによって圧縮空気を冷却する構成では、以下の欠点がある。
【０００９】
・１つのパイプ内を圧縮空気が流れるので、パイプの共振、振動による騒音が発生し易い。
・冷却効率が低い。
・冷却効率を上げるためには冷却パイプを長くすればよいが、このようにすると、設置面積が増加する、組み立てが困難になる、といった新たな問題が生じる。また、送風によってコンプレッサ本体を冷却しようとした場合に、冷却パイプによって風が妨げられ、コンプレッサ本体の冷却が不十分になる問題もある。
・３気筒以上のマルチシリンダタイプのコンプレッサの場合、連結パイプによるシリンダ間を連結する構造が複雑になる。
【００１０】
本発明は、簡易な連結構造で、騒音が小さく、冷却効率が良く、設置スペースが小さく、かつ、組み立てが容易な、医療機器用コンプレッサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の医療機器用コンプレッサの一つの態様は、複数のシリンダによって圧縮空気を生成するマルチシリンダタイプのコンプレッサ本体と、間隙をもって積層された複数の中空板から構成されており、前記コンプレッサ本体の各シリンダの圧縮空気排出口間を連通するように前記コンプレッサ本体に取り付けられた熱交換器と、を具備する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な連結構造で、騒音が小さく、冷却効率が良く、設置スペースが小さく、かつ、組み立てが容易な、医療機器用コンプレッサを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】冷却パイプを有する、従来のコンプレッサの構成を示す図
【図２】本発明の一実施の形態に係る酸素濃縮器の概略構成を示す図
【図３】実施の形態の酸素濃縮器の制御系統の概略構成を示すブロック図
【図４】コンプレッサの構成を示す斜視図（熱交換器をコンプレッサ本体に取り付けた状態）
【図５】コンプレッサの構成を示す斜視図（熱交換器をコンプレッサ本体から取り外した状態）
【図６】熱交換器の構成を示す分解斜視図
【図７】熱交換器を通過する風の様子を示す図
【図８】熱交換器を通過する風の様子を示す図
【図９】他の実施の形態のコンプレッサの構成を示す斜視図（熱交換器をコンプレッサ本体に取り付けた状態）
【図１０】他の実施の形態のコンプレッサの構成を示す斜視図（熱交換器をコンプレッサ本体から取り外した状態）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［１］酸素濃縮器の全体構成
図２は、本発明の一実施の形態に係る酸素濃縮器の配管系統の概略構成を示す図である。図２に示す酸素濃縮器１００は、空気取入部１１０、コンプレッサ２００、ＰＳＡ部１３０、酸素貯留部１４０、酸素供給部１５０を備えたＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）式の酸素濃縮器である。
【００１６】
空気取入部１１０は、原料空気となる外気を筐体内に取り入れる部分で、吸気フィルタ１１１、ヘパフィルタ１１２等を備えている。吸気フィルタ１１１は、筐体に設けられた空気取入口１１３を介して導入された原料空気からゴミや埃等の空中浮遊粒子を除去する。ヘパフィルタ１１２は、吸気フィルタ１１１により除去されなかった微細粒子を除去する。
【００１７】
コンプレッサ２００は、空気取入部１１０を介して導入された原料空気を圧縮して圧縮空気を生成する。また、コンプレッサ２００の近傍には、コンプレッサ２００に向けて冷却のための風を送風するファン２０１が設けられている。
【００１８】
ＰＳＡ部１３０は、高濃度酸素生成部として機能する。ＰＳＡ部１３０は、コンプレッサ２００で生成された圧縮空気から窒素を分離して高濃度酸素を生成し、これを酸素貯留部１４０に送出する。ＰＳＡ部１３０は、流路切換部１３１、排気サイレンサ１３２、シーブベッド（吸着塔）１３３Ａ、１３３Ｂ、パージオリフィス１３４、均圧弁１３５、逆止弁１３６等を備えている。
【００１９】
流路切換部１３１は、４つの切替弁ＳＶ１〜ＳＶ４を備えたマニホールド（多岐管）で構成され、コンプレッサ２００で生成された圧縮空気をシーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂに交互に送出するとともに、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂを交互に大気圧に開放して窒素富化空気を排出する。
【００２０】
具体的には、流路切換部１３１では、切替弁ＳＶ１が“開”、切替弁ＳＶ２が“閉”とされることにより、コンプレッサ２００からシーブベッド１３３Ａに向かう流路が開通される一方で、シーブベッド１３３Ａから排気サイレンサ１３２に向かう流路が閉鎖される。同時に、流路切換部１３１では、切替弁ＳＶ３が“閉”、切替弁ＳＶ４が“開”とされることにより、コンプレッサ２００からシーブベッド１３３Ｂに向かう流路が閉鎖される一方で、シーブベッド１３３Ｂから排気サイレンサ１３２に向かう流路が開通される。この場合、コンプレッサ２００で生成された圧縮空気がシーブベッド１３３Ａに送出され、シーブベッド１３３Ｂからは窒素富化空気が放出されて排気サイレンサ１３２を介して排気されることとなる。
【００２１】
また、切替弁ＳＶ１〜ＳＶ４が上記と逆の状態となっている場合は、コンプレッサ２００で生成された圧縮空気がシーブベッド１３３Ｂに送出され、シーブベッド１３３Ａからは窒素富化空気が放出されて排気サイレンサ１３２を介して排気されることとなる。切替弁ＳＶ１〜ＳＶ４の開閉状態は、例えば１０秒間隔で切り替えられる。
【００２２】
排気サイレンサ１３２は、酸素濃縮器１００の筐体に設けられた排気口（図示略）に接続され、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂから放出された窒素富化空気を筐体の外部に排出する際の排気音を消音する。
【００２３】
シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂは、流路切換部１３１を介して送られてきた圧縮空気から窒素を分離し、高濃度酸素を生成する。シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂには、酸素より窒素を早く吸着する性質を有するゼオライト等の吸着材が充填されている。
【００２４】
シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂは、流路切換部１３１によってコンプレッサ２００からの流路が開通されているとき、圧縮空気が送り込まれて加圧状態となる。このとき、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂでは、窒素および水分が吸着され、酸素だけが通過するため、高濃度酸素が生成される（吸着工程）。
【００２５】
シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂで生成される高濃度酸素の濃度は、例えば９０％程度に調整される。また、ゼオライトは窒素のみならず水分をも吸着するので、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂで生成される高濃度酸素は極めて乾燥した状態となる（例えば湿度０．１〜０．２％）。
【００２６】
一方、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂは、流路切換部１３１によって排気サイレンサ１３２への流路が開通されているとき、大気圧に開放されて減圧状態となる。このとき、ゼオライトに吸着していた窒素および水分が脱離され、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂから窒素富化空気が放出され、排気サイレンサ１３２を介して排気される。これにより、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂの吸着能力が再生される（再生工程）。
【００２７】
シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂは、逆止弁１３６Ａ、１３６Ｂを介して酸素貯留部１４０の製品タンク１４１に接続されている。逆止弁１３６Ａ、１３６Ｂは、製品タンク１４１に貯留された高濃度酸素がシーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂに逆流するのを防止する。
【００２８】
また、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂの下流側は、パージオリフィス１３４を有する配管で接続されている。一方のシーブベッド１３３Ａ（又は１３３Ｂ）で生成された高濃度酸素は、逆止弁１３６Ａ（又は１３６Ｂ）を介して酸素貯留部１４０に送出されるとともに、パージオリフィス１３４を介して他方のシーブベッド１３３Ｂ（又は１３３Ａ）に送出される。生成された高濃度酸素の一部が他方のシーブベッド１３３Ｂ（又は１３３Ａ）に送り込まれることにより、当該シーブベッド１３３Ｂ（又は１３３Ａ）の再生工程が効率よく行われる。パージオリフィス１３４のオリフィス径によって、それぞれの流路における高濃度酸素の流量が制御される。
【００２９】
また、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂの下流側は、均圧弁１３５を有する配管で接続されている。再生工程にあるシーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂを吸着工程に切り替える際、減圧（大気圧）下にそのまま圧縮空気を流入させると窒素の吸着効率が悪い。そのため、切換時に均圧弁１３５が“開”とされ、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂの圧力が平均化される。
【００３０】
酸素貯留部１４０は、ＰＳＡ部１３０で生成された高濃度酸素を一時的に貯留しておく部分である。酸素貯留部１４０は、製品タンク１４１、圧力調整部（圧力レギュレータ）１４２、酸素センサ１４３、および圧力センサ１４４等を備えている。
【００３１】
製品タンク１４１は、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂで生成された高濃度酸素を貯留するための容器である。シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂから送出された高濃度酸素を一旦製品タンク１４１に貯留しておくことにより、高濃度酸素の濃度変動および圧力変動が抑制されるので、使用者に安定した濃度および流量で高濃度酸素を供給できる。
【００３２】
圧力調整部１４２は、供給する高濃度酸素の流量を制御するために、高濃度酸素の圧力を使用に適した一定圧に調整する。製品タンク１４１に貯留されている高濃度酸素の圧力は、製品タンク１４１への流入又は製品タンク１４１からの流出がある限り少なからず変動する。この場合、正確な流量制御が困難となる上、酸素センサ１４３による正確な濃度測定が困難となる。これを考慮して、圧力調整部１４２により高濃度酸素が一定圧に調整されるようになっている。
【００３３】
酸素センサ１４３は、圧力調整部１４２から送出された高濃度酸素の濃度を、所定の間隔（例えば２０分）又は連続して検出する。酸素センサ１４３には、例えばジルコニア式や超音波式のセンサが好適である。測定対象となる高濃度酸素の圧力が変動していると正確な測定が困難となるため、一般には、酸素センサ１４３は圧力調整部１４２の下流に流量制限オリフィス１４５を介して接続される。
【００３４】
圧力センサ１４４は、製品タンク１４１に貯留された高濃度酸素の圧力を検出する。圧力センサ１４４による検出結果に基づいて、製品タンク１４１に貯留された高濃度酸素の圧力が正常な範囲に保持されているかを確認できる。
【００３５】
酸素供給部１５０は、酸素貯留部１４０から送出された高濃度酸素を、使用者の呼吸に同調して酸素出口１５６から放出する部分である。酸素供給部１５０は、バクテリアフィルタ１５１、同調弁１５２、圧力センサ１５３、および加湿部１５５等を備えている。
【００３６】
バクテリアフィルタ１５１は、使用者に清浄な高濃度酸素を供給するために、高濃度酸素に含まれる細菌類を捕集して除菌する。
【００３７】
同調弁１５２は、ポートＰ１〜Ｐ３を有する３方弁で構成され、使用者の呼吸に応じて開通する流路を切り替えるとともに、流路の開度を調整することで使用者に供給する高濃度酸素の流量を制御する。同調弁１５２のポートＰ１にバクテリアフィルタ１５１が接続され、ポートＰ２に加湿部１５５が接続され、ポートＰ３に圧力センサ１５３が接続される。
【００３８】
例えば、同調弁１５２が開いたとき、ポートＰ１とポートＰ２を結ぶ流路（第１流路）が開通され、高濃度酸素が酸素出口１５６から放出される。一方、同調弁１５２が閉じたとき、ポートＰ２とポートＰ３を結ぶ流路（第２流路）が開通され、使用者の呼吸に伴う圧力変動が圧力センサ１５３によって検出可能となる。
【００３９】
圧力センサ１５３は、使用者の呼吸を検出するためのセンサであり、同調弁１５２のポートＰ３に接続されるとともに、同調弁１５２の下流側（ポートＰ２と加湿部１５５を結ぶ流路）に流量制限オリフィス１５４を介して接続されている。したがって、同調弁１５２が“閉”となっている状態（第２流路が開通している状態）では使用者の呼吸に伴って変化する圧力を検出することができ、同調弁１５２が“開”となっている状態（第１流路が開通している状態）では酸素供給に伴って変化する圧力を検出することができる。
【００４０】
酸素濃縮器１００では、圧力センサ１５３による検出結果に基づいて、同調弁１５２の開閉状態が制御される。具体的には、同調弁１５２が“閉”となっている状態で、圧力センサ１５３により陰圧が検出されると、同調弁１５２が瞬時に“開”とされ、高濃度酸素の供給が開始される。そして、所定時間経過後、同調弁１５２が“閉”とされることにより、所定量の高濃度酸素が放出される。酸素供給部１５０から放出された高濃度酸素は、酸素出口１５６に接続された鼻カニューラや酸素マスクを介して使用者に供給される。
【００４１】
なお、高濃度酸素は極めて乾燥した状態となっているので、酸素出口１５６の上流には、高濃度酸素を加湿するための加湿部１５５が配設されている。
【００４２】
図３は、本実施の形態に係る酸素濃縮器の制御系統の概略構成を示す図である。
【００４３】
図３に示すように、制御部１６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１６１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１６２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１６３等を備えている。ＣＰＵ１６１は、処理内容に応じたプログラムをＲＯＭ１６３から読み出してＲＡＭ１６２に展開し、展開したプログラムと協働して酸素濃縮器１００の各ブロックの動作を制御する。
【００４４】
具体的に説明すると、制御部１６０には、酸素貯留部１４０の酸素センサ１４３、酸素供給部１５０の圧力センサ１５３、筐体内部に設置される温度センサ１７１、その他の各種センサからの検出信号が入力される。また、制御部１６０には、操作ボタン等を有する操作部１８１において、例えば使用者による供給流量の設定が行われた場合に、設定流量を指示する操作信号が入力される。
【００４５】
これらの入力信号に基づいて、制御部１６０は、コンプレッサ２００の駆動モータの回転数を制御したり、流路切換部１３１の切替弁ＳＶ１〜ＳＶ４や同調弁１５２の開閉状態や開度を制御したりする。このような制御により、酸素濃縮器１００から設定流量で高濃度酸素が供給される。
【００４６】
また、制御部１６０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などからなる表示部１８２における表示に係る制御や、スピーカ１８３からの音声出力に係る制御を行う。表示部１８２およびスピーカ１８３は、使用者に各種の情報を報知する際に用いられる。
【００４７】
図示を省略するが、酸素濃縮器１００に無線ＬＡＮ（Local Area Network）やBluetooth（登録商標）等の通信ネットワークに接続可能なインターフェースを設け、外部機器との間で各種データを送受信できるようにしてもよい。
【００４８】
［２］コンプレッサの構成
図４及び図５に、本実施の形態のコンプレッサ２００の構成を示す。
【００４９】
コンプレッサ２００は、マルチシリンダタイプのコンプレッサ本体２１０と、熱交換器３００と、を有する。
【００５０】
コンプレッサ本体２１０には、シリンダ２２０、２３０と、各シリンダ２２０、２３０を駆動するモータ２２１、２３１が設けられている。シリンダ２２０、２３０は、圧縮空気を生成する。
【００５１】
熱交換器３００は、各シリンダ２２０、２３０の圧縮空気排出口２２２、２３２間を連通するように、圧縮空気排出口２２２、２３２間に取り付けられている。つまり、シリンダ２２０の圧縮空気排出口２２２が熱交換器３００の導入口３０１に接続され、シリンダ２３０の圧縮空気排出口２３２が熱交換器３００の導入口３０２に接続されることで、圧縮空気が熱交換器３００内に導入される。熱交換器３００は導入された圧縮空気の温度を下げ、温度が下げられた圧縮空気は排出口３０３を介してＰＳＡ部１３０へと送られる。
【００５２】
図６は、熱交換器３００の構成を示す分解斜視図である。なお、本実施の形態で用いる熱交換器３００は、例えば特許文献２で開示されている熱交換器と同様の原理構成を有するものである。つまり、熱交換器３００は、間隙をもって積層された複数の中空板（特許文献２では偏平な中空管と表現されている）３１０から構成されており、複数の中空板３１０内に空気を流通させることで空気を冷却する点で軌を一にしている。中空板３１０は、厚みが０．１［ｍｍ］程度のアルミ又はステンレスによって構成されている。
【００５３】
本実施の形態の熱交換器３００は、図６に示すように、圧縮空気導入口３０１、３０２と、圧縮空気排出口３０３と、間隙をもって積層された複数の中空板３１０と、導入通路３２０と、排出通路３３０と、を有する。
【００５４】
圧縮空気導入口３０１、３０２は、各シリンダ２２０、２３０の圧縮空気排出口２２２、２３２に連通される。導入通路３２０は、圧縮空気導入口３０１、３０２と複数の中空板３１０とを連通させ、圧縮空気導入口３０１、３０２に導入された圧縮空気を複数の中空板３１０に導くための流路である。排出通路３３０は、圧縮空気排出口３０３と複数の中空板３１０とを連通させ、複数の中空板３１０を通った圧縮空気を圧縮空気排出口３０３に導くための流路である。
【００５５】
これにより、熱交換器３００は、図中矢印で示すように、圧縮空気導入口３０１、３０２から導入した圧縮空気を導入通路３２０を介して複数の中空板３１０へと導く。複数の中空板３１０を通過することで温度が下げられた圧縮空気は、排出通路３３０を通って圧縮空気排出口３０３から排出される。
【００５６】
ここで、熱交換器３００は、複数の中空板３１０が間隙をもって積層されているので、図７に示すように、隙間と平行な方向から風を当てると、この風は隙間を通過する。つまり、図４の上方からファン２０１（図２）によって熱交換器３００の方向に風を送ると、この風は熱交換器３００を通過した後にコンプレッサ本体２１０に当たるようになる。換言すれば、本実施の形態では、熱交換器３００は、複数の中空板３１０の間隙を通過する風がコンプレッサ本体２１０の方向を向くように、コンプレッサ本体２１０に取り付けられている。これにより、本実施の形態の構成では、ファン２０１によって、熱交換器３００の冷却に加えて、コンプレッサ本体２１０も冷却できる。
【００５７】
加えて、図８に示すように、ファン２０１から送出された風の向きが熱交換器３００の間隙と平行でない場合、熱交換器３００は、風を複数の中空板の間隙を通過させることによって、ファン２０１から送出された風の向きを変えてコンプレッサ本体２１０に向けることができる。これにより、ファン２０１をコンプレッサ本体２１０に向けて配置しなくてもよくなり、ファン２０１とコンプレッサ本体２１０との位置関係の自由度を増大させることができる。この結果、例えば、酸素濃縮器の内部構造の自由度が増し、小型化を図ることも可能となる。
【００５８】
［３］効果
本実施の形態によれば、コンプレッサ２００は、複数のシリンダ２２０、２３０によって圧縮空気を生成するマルチシリンダタイプのコンプレッサ本体２１０と、間隙をもって積層された複数の中空板３１０を有し、コンプレッサ本体２１０の各シリンダ２２０、２３０の圧縮空気排出口２２２、２３２間を連通するようにコンプレッサ本体２１０に取り付けられた、熱交換器３００と、を備える。
【００５９】
これにより、図１に示したような冷却パイプを用いる場合と比較して、簡易な連結構造で、騒音が小さく、冷却効率が良く、設置スペースが小さく、かつ、組み立てが容易な、コンプレッサ２００を実現できる。例えば、以下のような効果も得ることができる。
【００６０】
・熱交換器３００は、薄板構造のため、熱交換器３００での冷却風の圧力損出が少ない。よって、コンプレッサ本体２１０も効率的に冷却できる。加えて、熱交換器３００は、ファン２０１から送出された風の向きを変えてコンプレッサ本体２１０に向けることができるので、ファン２０１とコンプレッサ本体２１０との位置関係の自由度を増大させることができる。
【００６１】
・図１に示したような連結パイプ１１が不要となり、３気筒以上コンプレッサのピストン間の連結が容易となる。
【００６２】
・熱交換器３００内の経路を複数個取ることができるため、熱の回収によるシステムを構築可能である（例えば水冷、ヒートポンプ、気液分離等）。
【００６３】
なお、上述した実施の形態では、本発明を、２気筒のコンプレッサに適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、マルチシリンダタイプのコンプレッサに広く適用可能である。
【００６４】
図９及び図１０は、４気筒のコンプレッサに本発明を適用した例である。コンプレッサ４００は、４つのシリンダ４１０、４２０、４３０、４４０を有する。この場合、熱交換器５００を、４つのシリンダ４１０、４２０、４３０、４４０の圧縮空気排出口間を連通するようにコンプレッサ本体に取り付けるようにすればよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態では、本発明を、酸素濃縮器用のコンプレッサに適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、医療器用のコンプレッサとして広く適用可能である。例えば人工呼吸器用のコンプレッサに用いた場合にも、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００６７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、例えば酸素濃縮器用のコンプレッサに適用し得る。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 酸素濃縮器
２００、４００ コンプレッサ
２１０ コンプレッサ本体
２２０、２３０、４１０、４２０、４３０、４４０ シリンダ
２２１、２３１ モータ
２２２、２３２ 圧縮空気排出口
３００、５００ 熱交換器
３０１、３０２ 圧縮空気導入口
３０３ 圧縮空気排出口
３１０ 中空板
３２０ 導入通路
３３０ 排出通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンプレッサに関し、例えば酸素濃縮器用のコンプレッサに関する。本発明は、特に、コンプレッサの冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸素濃縮器として、呼吸器疾患の患者が在宅で酸素を吸入する在宅酸素療法（ＨＯＴ：home oxygen therapy）において使用されるものがある。
【０００３】
酸素濃縮器は、フィルタおよび吸気タンクを通して取り込んだ室内の空気をコンプレッサにより圧縮する。酸素濃縮器は、この圧縮空気をシーブベッド（吸着塔）を通過させることにより、圧縮空気から高濃度の酸素を分離する。シーブベッドは、加圧空気に対して窒素を吸着し減圧空気に対して窒素を脱着する性質を持つ吸着材（例えば、ゼオライト）が充填されている。シーブベッドから排出される高濃度酸素は、乾燥しているので、加湿部により加湿される。加湿後の高濃度酸素は、使用時に患者が装着する鼻腔カニューラを介して患者体内に供給される。
【０００４】
ところで、コンプレッサは空気を圧縮する際に熱を発生するので、圧縮空気の温度が上昇することになる。圧縮空気の温度が上昇すると、使用者に供給される高濃度酸素の温度も上昇するので、使用者は違和感を感じるようになる。また、コンプレッサの温度上昇は、コンプレッサの耐久性にも悪影響を及ぼす。
【０００５】
そのため、従来の酸素濃縮器用コンプレッサには、一般に、コンプレッサ自体又は圧縮空気を冷却する冷却部が設けられている。例えば、特許文献１には、コンプレッサの空気圧縮部に冷却風を送風することで、コンプレッサを冷却する技術が開示されている。
【０００６】
また、図１に示すように、冷却パイプを設けることで、圧縮空気を冷却するものもある。図１の構成について説明する。図のコンプレッサは、２気筒型のコンプレッサであり、シリンダ３０、４０を有する。シリンダ３０、４０は、いわゆる空気圧縮部である。シリンダ３０には、導入口３１から外気が導入される。シリンダ３０の排出口３２とシリンダ４０の導入口４１は連結パイプ１１で連通されている。これにより、シリンダ３０によって生成された圧縮空気は、排出口３２、連結パイプ１１、導入口４１を介して、シリンダ４０に導入される。シリンダ４０に導入された圧縮空気は、さらにシリンダ４０で圧縮された後、シリンダ４０の排出口４２に連結された冷却パイプ１０を介して、シーブベッド（図示せず）に送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２３０８０４号公報
【特許文献２】特開２００８−０３９３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図１に示したように冷却パイプによって圧縮空気を冷却する構成では、以下の欠点がある。
【０００９】
・１つのパイプ内を圧縮空気が流れるので、パイプの共振、振動による騒音が発生し易い。
・冷却効率が低い。
・冷却効率を上げるためには冷却パイプを長くすればよいが、このようにすると、設置面積が増加する、組み立てが困難になる、といった新たな問題が生じる。また、送風によってコンプレッサ本体を冷却しようとした場合に、冷却パイプによって風が妨げられ、コンプレッサ本体の冷却が不十分になる問題もある。
・３気筒以上のマルチシリンダタイプのコンプレッサの場合、連結パイプによるシリンダ間を連結する構造が複雑になる。
【００１０】
本発明は、簡易な連結構造で、騒音が小さく、冷却効率が良く、設置スペースが小さく、かつ、組み立てが容易な、医療機器用コンプレッサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の医療機器用コンプレッサの一つの態様は、複数のシリンダによって圧縮空気を生成するマルチシリンダタイプのコンプレッサ本体と、間隙をもって積層された複数の中空板から構成されており、前記コンプレッサ本体の各シリンダの圧縮空気排出口間を連通するように前記コンプレッサ本体に取り付けられた熱交換器と、を具備する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な連結構造で、騒音が小さく、冷却効率が良く、設置スペースが小さく、かつ、組み立てが容易な、医療機器用コンプレッサを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】冷却パイプを有する、従来のコンプレッサの構成を示す図
【図２】本発明の一実施の形態に係る酸素濃縮器の概略構成を示す図
【図３】実施の形態の酸素濃縮器の制御系統の概略構成を示すブロック図
【図４】コンプレッサの構成を示す斜視図（熱交換器をコンプレッサ本体に取り付けた状態）
【図５】コンプレッサの構成を示す斜視図（熱交換器をコンプレッサ本体から取り外した状態）
【図６】熱交換器の構成を示す分解斜視図
【図７】熱交換器を通過する風の様子を示す図
【図８】熱交換器を通過する風の様子を示す図
【図９】他の実施の形態のコンプレッサの構成を示す斜視図（熱交換器をコンプレッサ本体に取り付けた状態）
【図１０】他の実施の形態のコンプレッサの構成を示す斜視図（熱交換器をコンプレッサ本体から取り外した状態）
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［１］酸素濃縮器の全体構成
図２は、本発明の一実施の形態に係る酸素濃縮器の配管系統の概略構成を示す図である。図２に示す酸素濃縮器１００は、空気取入部１１０、コンプレッサ２００、ＰＳＡ部１３０、酸素貯留部１４０、酸素供給部１５０を備えたＰＳＡ（Pressure Swing Adsorption）式の酸素濃縮器である。
【００１６】
空気取入部１１０は、原料空気となる外気を筐体内に取り入れる部分で、吸気フィルタ１１１、ヘパフィルタ１１２等を備えている。吸気フィルタ１１１は、筐体に設けられた空気取入口１１３を介して導入された原料空気からゴミや埃等の空中浮遊粒子を除去する。ヘパフィルタ１１２は、吸気フィルタ１１１により除去されなかった微細粒子を除去する。
【００１７】
コンプレッサ２００は、空気取入部１１０を介して導入された原料空気を圧縮して圧縮空気を生成する。また、コンプレッサ２００の近傍には、コンプレッサ２００に向けて冷却のための風を送風するファン２０１が設けられている。
【００１８】
ＰＳＡ部１３０は、高濃度酸素生成部として機能する。ＰＳＡ部１３０は、コンプレッサ２００で生成された圧縮空気から窒素を分離して高濃度酸素を生成し、これを酸素貯留部１４０に送出する。ＰＳＡ部１３０は、流路切換部１３１、排気サイレンサ１３２、シーブベッド（吸着塔）１３３Ａ、１３３Ｂ、パージオリフィス１３４、均圧弁１３５、逆止弁１３６等を備えている。
【００１９】
流路切換部１３１は、４つの切替弁ＳＶ１〜ＳＶ４を備えたマニホールド（多岐管）で構成され、コンプレッサ２００で生成された圧縮空気をシーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂに交互に送出するとともに、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂを交互に大気圧に開放して窒素富化空気を排出する。
【００２０】
具体的には、流路切換部１３１では、切替弁ＳＶ１が“開”、切替弁ＳＶ２が“閉”とされることにより、コンプレッサ２００からシーブベッド１３３Ａに向かう流路が開通される一方で、シーブベッド１３３Ａから排気サイレンサ１３２に向かう流路が閉鎖される。同時に、流路切換部１３１では、切替弁ＳＶ３が“閉”、切替弁ＳＶ４が“開”とされることにより、コンプレッサ２００からシーブベッド１３３Ｂに向かう流路が閉鎖される一方で、シーブベッド１３３Ｂから排気サイレンサ１３２に向かう流路が開通される。この場合、コンプレッサ２００で生成された圧縮空気がシーブベッド１３３Ａに送出され、シーブベッド１３３Ｂからは窒素富化空気が放出されて排気サイレンサ１３２を介して排気されることとなる。
【００２１】
また、切替弁ＳＶ１〜ＳＶ４が上記と逆の状態となっている場合は、コンプレッサ２００で生成された圧縮空気がシーブベッド１３３Ｂに送出され、シーブベッド１３３Ａからは窒素富化空気が放出されて排気サイレンサ１３２を介して排気されることとなる。切替弁ＳＶ１〜ＳＶ４の開閉状態は、例えば１０秒間隔で切り替えられる。
【００２２】
排気サイレンサ１３２は、酸素濃縮器１００の筐体に設けられた排気口（図示略）に接続され、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂから放出された窒素富化空気を筐体の外部に排出する際の排気音を消音する。
【００２３】
シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂは、流路切換部１３１を介して送られてきた圧縮空気から窒素を分離し、高濃度酸素を生成する。シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂには、酸素より窒素を早く吸着する性質を有するゼオライト等の吸着材が充填されている。
【００２４】
シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂは、流路切換部１３１によってコンプレッサ２００からの流路が開通されているとき、圧縮空気が送り込まれて加圧状態となる。このとき、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂでは、窒素および水分が吸着され、酸素だけが通過するため、高濃度酸素が生成される（吸着工程）。
【００２５】
シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂで生成される高濃度酸素の濃度は、例えば９０％程度に調整される。また、ゼオライトは窒素のみならず水分をも吸着するので、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂで生成される高濃度酸素は極めて乾燥した状態となる（例えば湿度０．１〜０．２％）。
【００２６】
一方、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂは、流路切換部１３１によって排気サイレンサ１３２への流路が開通されているとき、大気圧に開放されて減圧状態となる。このとき、ゼオライトに吸着していた窒素および水分が脱離され、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂから窒素富化空気が放出され、排気サイレンサ１３２を介して排気される。これにより、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂの吸着能力が再生される（再生工程）。
【００２７】
シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂは、逆止弁１３６Ａ、１３６Ｂを介して酸素貯留部１４０の製品タンク１４１に接続されている。逆止弁１３６Ａ、１３６Ｂは、製品タンク１４１に貯留された高濃度酸素がシーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂに逆流するのを防止する。
【００２８】
また、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂの下流側は、パージオリフィス１３４を有する配管で接続されている。一方のシーブベッド１３３Ａ（又は１３３Ｂ）で生成された高濃度酸素は、逆止弁１３６Ａ（又は１３６Ｂ）を介して酸素貯留部１４０に送出されるとともに、パージオリフィス１３４を介して他方のシーブベッド１３３Ｂ（又は１３３Ａ）に送出される。生成された高濃度酸素の一部が他方のシーブベッド１３３Ｂ（又は１３３Ａ）に送り込まれることにより、当該シーブベッド１３３Ｂ（又は１３３Ａ）の再生工程が効率よく行われる。パージオリフィス１３４のオリフィス径によって、それぞれの流路における高濃度酸素の流量が制御される。
【００２９】
また、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂの下流側は、均圧弁１３５を有する配管で接続されている。再生工程にあるシーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂを吸着工程に切り替える際、減圧（大気圧）下にそのまま圧縮空気を流入させると窒素の吸着効率が悪い。そのため、切換時に均圧弁１３５が“開”とされ、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂの圧力が平均化される。
【００３０】
酸素貯留部１４０は、ＰＳＡ部１３０で生成された高濃度酸素を一時的に貯留しておく部分である。酸素貯留部１４０は、製品タンク１４１、圧力調整部（圧力レギュレータ）１４２、酸素センサ１４３、および圧力センサ１４４等を備えている。
【００３１】
製品タンク１４１は、シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂで生成された高濃度酸素を貯留するための容器である。シーブベッド１３３Ａ、１３３Ｂから送出された高濃度酸素を一旦製品タンク１４１に貯留しておくことにより、高濃度酸素の濃度変動および圧力変動が抑制されるので、使用者に安定した濃度および流量で高濃度酸素を供給できる。
【００３２】
圧力調整部１４２は、供給する高濃度酸素の流量を制御するために、高濃度酸素の圧力を使用に適した一定圧に調整する。製品タンク１４１に貯留されている高濃度酸素の圧力は、製品タンク１４１への流入又は製品タンク１４１からの流出がある限り少なからず変動する。この場合、正確な流量制御が困難となる上、酸素センサ１４３による正確な濃度測定が困難となる。これを考慮して、圧力調整部１４２により高濃度酸素が一定圧に調整されるようになっている。
【００３３】
酸素センサ１４３は、圧力調整部１４２から送出された高濃度酸素の濃度を、所定の間隔（例えば２０分）又は連続して検出する。酸素センサ１４３には、例えばジルコニア式や超音波式のセンサが好適である。測定対象となる高濃度酸素の圧力が変動していると正確な測定が困難となるため、一般には、酸素センサ１４３は圧力調整部１４２の下流に流量制限オリフィス１４５を介して接続される。
【００３４】
圧力センサ１４４は、製品タンク１４１に貯留された高濃度酸素の圧力を検出する。圧力センサ１４４による検出結果に基づいて、製品タンク１４１に貯留された高濃度酸素の圧力が正常な範囲に保持されているかを確認できる。
【００３５】
酸素供給部１５０は、酸素貯留部１４０から送出された高濃度酸素を、使用者の呼吸に同調して酸素出口１５６から放出する部分である。酸素供給部１５０は、バクテリアフィルタ１５１、同調弁１５２、圧力センサ１５３、および加湿部１５５等を備えている。
【００３６】
バクテリアフィルタ１５１は、使用者に清浄な高濃度酸素を供給するために、高濃度酸素に含まれる細菌類を捕集して除菌する。
【００３７】
同調弁１５２は、ポートＰ１〜Ｐ３を有する３方弁で構成され、使用者の呼吸に応じて開通する流路を切り替えるとともに、流路の開度を調整することで使用者に供給する高濃度酸素の流量を制御する。同調弁１５２のポートＰ１にバクテリアフィルタ１５１が接続され、ポートＰ２に加湿部１５５が接続され、ポートＰ３に圧力センサ１５３が接続される。
【００３８】
例えば、同調弁１５２が開いたとき、ポートＰ１とポートＰ２を結ぶ流路（第１流路）が開通され、高濃度酸素が酸素出口１５６から放出される。一方、同調弁１５２が閉じたとき、ポートＰ２とポートＰ３を結ぶ流路（第２流路）が開通され、使用者の呼吸に伴う圧力変動が圧力センサ１５３によって検出可能となる。
【００３９】
圧力センサ１５３は、使用者の呼吸を検出するためのセンサであり、同調弁１５２のポートＰ３に接続されるとともに、同調弁１５２の下流側（ポートＰ２と加湿部１５５を結ぶ流路）に流量制限オリフィス１５４を介して接続されている。したがって、同調弁１５２が“閉”となっている状態（第２流路が開通している状態）では使用者の呼吸に伴って変化する圧力を検出することができ、同調弁１５２が“開”となっている状態（第１流路が開通している状態）では酸素供給に伴って変化する圧力を検出することができる。
【００４０】
酸素濃縮器１００では、圧力センサ１５３による検出結果に基づいて、同調弁１５２の開閉状態が制御される。具体的には、同調弁１５２が“閉”となっている状態で、圧力センサ１５３により陰圧が検出されると、同調弁１５２が瞬時に“開”とされ、高濃度酸素の供給が開始される。そして、所定時間経過後、同調弁１５２が“閉”とされることにより、所定量の高濃度酸素が放出される。酸素供給部１５０から放出された高濃度酸素は、酸素出口１５６に接続された鼻カニューラや酸素マスクを介して使用者に供給される。
【００４１】
なお、高濃度酸素は極めて乾燥した状態となっているので、酸素出口１５６の上流には、高濃度酸素を加湿するための加湿部１５５が配設されている。
【００４２】
図３は、本実施の形態に係る酸素濃縮器の制御系統の概略構成を示す図である。
【００４３】
図３に示すように、制御部１６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１６１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１６２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１６３等を備えている。ＣＰＵ１６１は、処理内容に応じたプログラムをＲＯＭ１６３から読み出してＲＡＭ１６２に展開し、展開したプログラムと協働して酸素濃縮器１００の各ブロックの動作を制御する。
【００４４】
具体的に説明すると、制御部１６０には、酸素貯留部１４０の酸素センサ１４３、酸素供給部１５０の圧力センサ１５３、筐体内部に設置される温度センサ１７１、その他の各種センサからの検出信号が入力される。また、制御部１６０には、操作ボタン等を有する操作部１８１において、例えば使用者による供給流量の設定が行われた場合に、設定流量を指示する操作信号が入力される。
【００４５】
これらの入力信号に基づいて、制御部１６０は、コンプレッサ２００の駆動モータの回転数を制御したり、流路切換部１３１の切替弁ＳＶ１〜ＳＶ４や同調弁１５２の開閉状態や開度を制御したりする。このような制御により、酸素濃縮器１００から設定流量で高濃度酸素が供給される。
【００４６】
また、制御部１６０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）などからなる表示部１８２における表示に係る制御や、スピーカ１８３からの音声出力に係る制御を行う。表示部１８２およびスピーカ１８３は、使用者に各種の情報を報知する際に用いられる。
【００４７】
図示を省略するが、酸素濃縮器１００に無線ＬＡＮ（Local Area Network）やBluetooth（登録商標）等の通信ネットワークに接続可能なインターフェースを設け、外部機器との間で各種データを送受信できるようにしてもよい。
【００４８】
［２］コンプレッサの構成
図４及び図５に、本実施の形態のコンプレッサ２００の構成を示す。
【００４９】
コンプレッサ２００は、マルチシリンダタイプのコンプレッサ本体２１０と、熱交換器３００と、を有する。
【００５０】
コンプレッサ本体２１０には、シリンダ２２０、２３０と、各シリンダ２２０、２３０を駆動するモータ２２１、２３１が設けられている。シリンダ２２０、２３０は、圧縮空気を生成する。
【００５１】
熱交換器３００は、各シリンダ２２０、２３０の圧縮空気排出口２２２、２３２間を連通するように、圧縮空気排出口２２２、２３２間に取り付けられている。つまり、シリンダ２２０の圧縮空気排出口２２２が熱交換器３００の導入口３０１に接続され、シリンダ２３０の圧縮空気排出口２３２が熱交換器３００の導入口３０２に接続されることで、圧縮空気が熱交換器３００内に導入される。熱交換器３００は導入された圧縮空気の温度を下げ、温度が下げられた圧縮空気は排出口３０３を介してＰＳＡ部１３０へと送られる。
【００５２】
図６は、熱交換器３００の構成を示す分解斜視図である。なお、本実施の形態で用いる熱交換器３００は、例えば特許文献２で開示されている熱交換器と同様の原理構成を有するものである。つまり、熱交換器３００は、間隙をもって積層された複数の中空板（特許文献２では偏平な中空管と表現されている）３１０から構成されており、複数の中空板３１０内に空気を流通させることで空気を冷却する点で軌を一にしている。中空板３１０は、厚みが０．１［ｍｍ］程度のアルミ又はステンレスによって構成されている。
【００５３】
本実施の形態の熱交換器３００は、図６に示すように、圧縮空気導入口３０１、３０２と、圧縮空気排出口３０３と、間隙をもって積層された複数の中空板３１０と、導入通路３２０と、排出通路３３０と、を有する。
【００５４】
圧縮空気導入口３０１、３０２は、各シリンダ２２０、２３０の圧縮空気排出口２２２、２３２に連通される。導入通路３２０は、圧縮空気導入口３０１、３０２と複数の中空板３１０とを連通させ、圧縮空気導入口３０１、３０２に導入された圧縮空気を複数の中空板３１０に導くための流路である。排出通路３３０は、圧縮空気排出口３０３と複数の中空板３１０とを連通させ、複数の中空板３１０を通った圧縮空気を圧縮空気排出口３０３に導くための流路である。
【００５５】
これにより、熱交換器３００は、図中矢印で示すように、圧縮空気導入口３０１、３０２から導入した圧縮空気を導入通路３２０を介して複数の中空板３１０へと導く。複数の中空板３１０を通過することで温度が下げられた圧縮空気は、排出通路３３０を通って圧縮空気排出口３０３から排出される。
【００５６】
ここで、熱交換器３００は、複数の中空板３１０が間隙をもって積層されているので、図７に示すように、隙間と平行な方向から風を当てると、この風は隙間を通過する。つまり、図４の上方からファン２０１（図２）によって熱交換器３００の方向に風を送ると、この風は熱交換器３００を通過した後にコンプレッサ本体２１０に当たるようになる。換言すれば、本実施の形態では、熱交換器３００は、複数の中空板３１０の間隙を通過する風がコンプレッサ本体２１０の方向を向くように、コンプレッサ本体２１０に取り付けられている。これにより、本実施の形態の構成では、ファン２０１によって、熱交換器３００の冷却に加えて、コンプレッサ本体２１０も冷却できる。
【００５７】
加えて、図８に示すように、ファン２０１から送出された風の向きが熱交換器３００の間隙と平行でない場合、熱交換器３００は、風を複数の中空板の間隙を通過させることによって、ファン２０１から送出された風の向きを変えてコンプレッサ本体２１０に向けることができる。これにより、ファン２０１をコンプレッサ本体２１０に向けて配置しなくてもよくなり、ファン２０１とコンプレッサ本体２１０との位置関係の自由度を増大させることができる。この結果、例えば、酸素濃縮器の内部構造の自由度が増し、小型化を図ることも可能となる。
【００５８】
［３］効果
本実施の形態によれば、コンプレッサ２００は、複数のシリンダ２２０、２３０によって圧縮空気を生成するマルチシリンダタイプのコンプレッサ本体２１０と、間隙をもって積層された複数の中空板３１０を有し、コンプレッサ本体２１０の各シリンダ２２０、２３０の圧縮空気排出口２２２、２３２間を連通するようにコンプレッサ本体２１０に取り付けられた、熱交換器３００と、を備える。
【００５９】
これにより、図１に示したような冷却パイプを用いる場合と比較して、簡易な連結構造で、騒音が小さく、冷却効率が良く、設置スペースが小さく、かつ、組み立てが容易な、コンプレッサ２００を実現できる。例えば、以下のような効果も得ることができる。
【００６０】
・熱交換器３００は、薄板構造のため、熱交換器３００での冷却風の圧力損出が少ない。よって、コンプレッサ本体２１０も効率的に冷却できる。加えて、熱交換器３００は、ファン２０１から送出された風の向きを変えてコンプレッサ本体２１０に向けることができるので、ファン２０１とコンプレッサ本体２１０との位置関係の自由度を増大させることができる。
【００６１】
・図１に示したような連結パイプ１１が不要となり、３気筒以上コンプレッサのピストン間の連結が容易となる。
【００６２】
・熱交換器３００内の経路を複数個取ることができるため、熱の回収によるシステムを構築可能である（例えば水冷、ヒートポンプ、気液分離等）。
【００６３】
なお、上述した実施の形態では、本発明を、２気筒のコンプレッサに適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、マルチシリンダタイプのコンプレッサに広く適用可能である。
【００６４】
図９及び図１０は、４気筒のコンプレッサに本発明を適用した例である。コンプレッサ４００は、４つのシリンダ４１０、４２０、４３０、４４０を有する。この場合、熱交換器５００を、４つのシリンダ４１０、４２０、４３０、４４０の圧縮空気排出口間を連通するようにコンプレッサ本体に取り付けるようにすればよい。
【００６５】
また、上述した実施の形態では、本発明を、酸素濃縮器用のコンプレッサに適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、医療器用のコンプレッサとして広く適用可能である。例えば人工呼吸器用のコンプレッサに用いた場合にも、上述した実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００６７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、例えば酸素濃縮器用のコンプレッサに適用し得る。
【符号の説明】
【００６９】
１００ 酸素濃縮器
２００、４００ コンプレッサ
２１０ コンプレッサ本体
２２０、２３０、４１０、４２０、４３０、４４０ シリンダ
２２１、２３１ モータ
２２２、２３２ 圧縮空気排出口
３００、５００ 熱交換器
３０１、３０２ 圧縮空気導入口
３０３ 圧縮空気排出口
３１０ 中空板
３２０ 導入通路
３３０ 排出通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダによって圧縮空気を生成するマルチシリンダタイプのコンプレッサ本体と、
間隙をもって積層された複数の中空板を有し、前記コンプレッサ本体の各シリンダの圧縮空気排出口間を連通するように前記コンプレッサ本体に取り付けられた、熱交換器と、
を具備する医療機器用コンプレッサ。
【請求項２】
前記熱交換器は、
前記各シリンダの圧縮空気排出口に連通される圧縮空気導入口と、
前記圧縮空気導入口と前記複数の中空板とを連通させ、前記圧縮空気導入口に導入された圧縮空気を前記複数の中空板に導く導入通路と、
圧縮空気排出口と、
前記圧縮空気排出口と前記複数の中空板とを連通させ、前記複数の中空板を通った圧縮空気を前記空気排出口に導く排出通路と、
を具備する請求項１に記載の医療機器用コンプレッサ。
【請求項３】
前記熱交換器は、前記複数の中空板の間隙を通過する風が前記コンプレッサ本体の方向を向くように、前記コンプレッサ本体に取り付けられている、
請求項１又は請求項２に記載の医療機器用コンプレッサ。
【請求項４】
前記熱交換器は、ファンから送出された風を前記複数の中空板の間隙を通過させることによって、前記ファンから送出された風の向きを変えて前記コンプレッサ本体に向ける、
請求項３に記載の医療機器用コンプレッサ。
【請求項１】
複数のシリンダによって圧縮空気を生成するマルチシリンダタイプのコンプレッサ本体と、
間隙をもって積層された複数の中空板を有し、前記コンプレッサ本体の各シリンダの圧縮空気排出口間を連通するように前記コンプレッサ本体に取り付けられた、熱交換器と、
を具備する医療機器用コンプレッサ。
【請求項２】
前記熱交換器は、
前記各シリンダの圧縮空気排出口に連通される圧縮空気導入口と、
前記圧縮空気導入口と前記複数の中空板とを連通させ、前記圧縮空気導入口に導入された圧縮空気を前記複数の中空板に導く導入通路と、
圧縮空気排出口と、
前記圧縮空気排出口と前記複数の中空板とを連通させ、前記複数の中空板を通った圧縮空気を前記空気排出口に導く排出通路と、
を具備する請求項１に記載の医療機器用コンプレッサ。
【請求項３】
前記熱交換器は、前記複数の中空板の間隙を通過する風が前記コンプレッサ本体の方向を向くように、前記コンプレッサ本体に取り付けられている、
請求項１又は請求項２に記載の医療機器用コンプレッサ。
【請求項４】
前記熱交換器は、ファンから送出された風を前記複数の中空板の間隙を通過させることによって、前記ファンから送出された風の向きを変えて前記コンプレッサ本体に向ける、
請求項３に記載の医療機器用コンプレッサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１１２５０（Ｐ２０１３−１１１２５０Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０００２（Ｐ２０１１−２６０００２）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００１１２６０２）フクダ電子株式会社 (196)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００１１２６０２）フクダ電子株式会社 (196)
【Ｆターム（参考）】
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