吸音用板状構造体、酸素濃縮装置
【課題】１ｋＨｚ以下の周波数の騒音を生じる装置において、大型化、重量化を抑制しつつ、騒音を低減することを目的とする。
【解決手段】酸素濃縮装置の外装ケースとして機能する吸音用板状構造体１００は、コンプレッサ２１等の内部に設置されている装置を収容する外装用の筐体１１０と、コンプレッサ２１から生じる音を低減するための空気層１３０を、筐体１１０の内側に形成するように構成されている内側板状部材１２０とを備える。酸素濃縮装置の前面パネルは、筐体１１０と、内側板状部材１２０の前面部分に接するように構成されている。すなわち、前面パネル５が吸音用板状構造体１００に装着されることにより、枠体１１０と内側板状部材１２０との間に、閉空間である空気層１３０が形成される。このように構成することにより、酸素濃縮装置１の作動中の騒音は幅広い周波数帯域において低減される。
【解決手段】酸素濃縮装置の外装ケースとして機能する吸音用板状構造体１００は、コンプレッサ２１等の内部に設置されている装置を収容する外装用の筐体１１０と、コンプレッサ２１から生じる音を低減するための空気層１３０を、筐体１１０の内側に形成するように構成されている内側板状部材１２０とを備える。酸素濃縮装置の前面パネルは、筐体１１０と、内側板状部材１２０の前面部分に接するように構成されている。すなわち、前面パネル５が吸音用板状構造体１００に装着されることにより、枠体１１０と内側板状部材１２０との間に、閉空間である空気層１３０が形成される。このように構成することにより、酸素濃縮装置１の作動中の騒音は幅広い周波数帯域において低減される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１ｋＨｚ以下の周波数の騒音を生じる装置の騒音抑制技術に関し、特に、酸素よりも窒素を優先的に吸着可能な吸着剤を利用して酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置が生じる騒音の抑制技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
慢性気管支炎等の在宅酸素療法で利用される医療用酸素濃縮装置として、窒素を優先的に吸着する吸着剤を用いた圧力変動吸着型の酸素濃縮装置が利用されている。このような酸素濃縮装置は、通常、吸着剤を充填した吸着筒を少なくとも２本以上有し、各吸着筒毎に、コンプレッサを介して吸着塔内に高圧空気を供給することによって酸素濃縮ガスを生成する加圧工程と、吸着塔内の圧力を減じて吸着剤に吸着された窒素を排気することで吸着剤を再生する減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって、酸素濃縮ガスを連続的に生成する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６２９３２号公報
【特許文献２】特開昭６１−１５５２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンプレッサは回転数に対応した周波数の騒音を発生することが知られている。例えば、酸素濃縮装置に備えられているコンプレッサからは、概ね８０Ｈｚの周波数の騒音が発生する。酸素濃縮装置には、騒音源であるコンプレッサの作動に応じて発生する騒音を低減するために、例えば、コンプレッサを吸音材や消音箱で囲むことにより消音対策を行うものがある。
【０００５】
しかしながら、騒音源の放射音を遮蔽するために防音ボックスを設置すると、防音ボックス内部において放射音による圧力変化により防音ボックスの側面が振動し、この振動により別の騒音が発生するという問題が生じる。振動による騒音を低減するために、従来、防音ボックスや外装ケースの板厚を厚くして重量を増加させる方法が用いられているが、このような方法では、酸素濃縮装置全体の重量が増大するという問題が生じる。
【０００６】
上述の課題は、酸素濃縮装置に限られるものではなく、コンプレッサなどの騒音源を内部に備える種々の装置に共通する課題である。
【０００７】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、１ｋＨｚ以下の周波数の騒音を生じる装置において、大型化、重量化を抑制しつつ、騒音を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］
１ｋＨｚ以下の周波数の音を生じる装置を覆うように設けられる吸音用構造体であって、前記装置を収容する筐体と、前記筐体の内側に空気層を形成するように構成されている内側板状部材と、を備える吸音用板状構造体。
【００１０】
適用例１の吸音用板状構造体によれば、装置から生じる音を低減するための空気層が、筐体の内側に形成するように内側板状部材が構成されている。騒音源である装置から生じた音は、一部が内側板状部材により反射されるとともに、残りの一部が内側板状部材を通過し、空気層を伝って筐体に到達する。そのため、装置が作動することにより生じた騒音は、減衰されて筐体の外側に到達する。よって、酸素濃縮装置の作動中の騒音は幅広い周波数帯域において低減される。また、内側板状部材の固有振動数付近の音波が板に衝突した時に板が揺らされ、空気層がバネの役割をすることによりその音波のエネルギーが熱に変換され消費される。よって、装置の動作に起因して生じる所定の周波数の騒音の騒音レベルを低減できる。
【００１１】
適用例１の吸音用板状構造体において、前記内側板状部材は、特定の周波数の音を低減するように構成された少なくとも一つの貫通孔を備える。適用例１の吸音用板状構造体によれば、内側板状部材には特定の周波数の音を低減するように構成された複数の貫通孔が形成されている。従って、貫通孔の径の大きさを変化させることにより、所望の周波数の音を特に低減できる。
【００１２】
適用例１の吸音用板状構造体において、前記内側板状部材は、前記貫通孔を、単位面積あたり約４００個備える。適用例１の吸音用板状構造体によれば、吸音効果を向上できる。
【００１３】
適用例１の吸音用板状構造体において前記貫通孔の孔径は、約５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲に含まれている。適用例１の吸音用板状構造体によれば、８０Ｈｚ付近の低周波数帯域の騒音を低減できる。
【００１４】
適用例１の吸音用板状構造体において、前記筐体は、複数の区画を構成するように形成されたリブを有しており、前記貫通孔は、前記複数の区画の少なくとも一つの区画内に位置するように形成されている。適用例１の吸音用板状構造体によれば、貫通孔がリブに対向しない部位に形成されている。従って、リブによって筐体を補強できるとともに、内側板状部材の吸音性能を維持できる。
【００１５】
適用例１の吸音用板状構造体において、前記内側板状部材は、多孔質材料により形成されている。適用例１の吸音用板状構造体によれば、内側板状部材が多孔質材料により形成されている。多孔質材料は８０Ｈｚより高い中・高周波数帯域の音に対する吸音特性を有しているため、低周波数帯域の音のみでなく。中・高周波帯域の音を低減できる。
【００１６】
適用例１の吸音用板状構造体において、前記空気層には、吸音性能を有する材料により形成された吸音部材が配置されている。適用例１の吸音用板状構造体によれば、空気層に吸音部材が配置されているので、吸音性能を更に向上できる。
【００１７】
［適用例２］
酸素濃縮装置であって、空気中の窒素を優先的に吸着して酸素濃度を高める吸着手段と、酸素濃縮装置の周囲の空気を取り込んで前記吸着手段に送気するコンプレッサと、前記コンプレッサおよび前記吸着手段を収容する筐体と、前記コンプレッサが作動することにより生じる音を低減するための空気層を、前記筐体の内側に形成するように構成されている内側板状部材とからなる吸音用板状構造体と、を備える酸素濃縮装置。
【００１８】
適用例２の酸素濃縮装置によれば、騒音源となるコンプレッサの動作により生じる音を低減するための空気層が、筐体の内側に形成されるよう内側板状部材が設けられた吸音用板状構造体が備えられている。従って、コンプレッサの動作により生じる音の音波が内側板状部材に衝突した時に内側板状部材が揺らされ、空気層がバネの役割をすることによりその音波のエネルギーが消費される。よって、静粛な酸素濃縮装置を提供できる。
【００１９】
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．システム構成：
尚、本実施例では、空気中から窒素吸着剤を用いて窒素を吸着して除去することにより素を濃縮し、この高濃度の酸素を含む酸素濃縮ガスを患者に供給する据置型の医療用酸素濃縮装置（以下、本明細書では酸素濃縮装置と呼ぶ）を例に挙げる。まず、本実施例の酸素濃縮装置の構成について図１，図２を参照して説明する。
【００２１】
図１は本実施例の酸素濃縮装置を斜め前方から見た状態を表す斜視図である。図１に示すように、酸素濃縮装置１は、略直方体形状の外装ケース１００内に各種構成部品を収納したものであり、外装ケース１００の前面パネル５の上部は傾斜面となっている。この傾斜面には、酸素濃縮ガスの運転状態を表示する各種の表示装置２や、酸素濃縮ガスの排出流量を外部操作により設定するための操作部６など、酸素濃縮装置１の操作やその動作状態の表示を行うための各種部品が組み付けられている。なお、外装ケース１００は、酸素濃縮装置の稼働時に生じる騒音を低減するための構造を備える吸音用板状構造体である。以降、本明細書では、外装ケース１００を吸音用板状構造体１００と呼ぶ。酸素濃縮装置１は、運搬を簡易とするためのキャスター１６０が設けられている。
【００２２】
吸音用板状構造体１００の前面パネル５において、操作部６等が組み付けられる斜面よりも下方には、生成した酸素濃縮ガスを加湿する加湿器７や、この加湿器７にて加湿された酸素濃縮ガスを排出するための排出口９等が設けられている。
【００２３】
図２は、本発明に係る酸素濃縮装置１の概略構成を示す配管系統（ブロック）図である。本形態の酸素濃縮装置１は、この回路図に示したように、空気取入れ口２から取込んだ空気を、防塵フィルタ４ａ、吸気フィルタ４ｂ、さらに吸気マフラ４ｃを通して圧縮空気供給源であるコンプレッサ２１で圧縮し、圧縮された空気を、２本並列的に配置された窒素吸着容器（吸着筒）３１、３２に供給するための加圧用の配管（加圧用配管）で接続されている。なお、窒素吸着容器３１，３２にはその内部に図示はしないが、酸素よりも窒素を選択的に吸着する窒素吸着剤として例えばゼオライト粉末が充填されている。また、コンプレッサ２１と窒素吸着容器３１，３２と配管の途中には、冷却ファン２３、熱交換器２４及び圧力センサ２５が設けられている。
【００２４】
そして、加圧用配管は、圧力センサ２５よりも２次側において、管路が２つに分岐されて各窒素吸着容器３１，３２に配管接続されている。そして、その各分岐配管の途中には、窒素吸着容器３１，３２への加圧用の切換え弁（開閉弁）４１，４２として、ともにパイロット方式の電磁弁（２ポート弁）であって、主弁（図示せず）がダイヤフラム式のものが取り付けられている。
【００２５】
また、この加圧用の各切換え弁４１，４２と各窒素吸着容器３１，３２とを接続する配管途中には、窒素吸着容器３１，３２を加圧した後において、内部に吸着された窒素を外部に排気するための減圧用の配管がそれぞれ分岐され、その管の各部位に減圧用の切換え弁（開閉弁）５１，５２として、ともにパイロット方式の電磁弁（２ポート弁）であって、主弁（図示せず）がダイヤフラム式のものが取り付けられている。そして、本形態では、減圧用の切換え弁５１，５２の二次側で減圧用の配管が結合されて１本の排気管とされ、その外側端部（排気口）に排気マフラ６０が取り付けられている。本形態では、このような各切換え弁（電磁弁）４１，４２，５１、５２を切換え制御することで、左右の窒素吸着容器３１，３２が、それぞれ交互に加圧、減圧を繰り返し行うようにされている。
【００２６】
一方、２つの窒素吸着容器３１，３２の２次側（図１上方）には、生成された高酸素濃度ガスを製品タンク７１に送り込む配管が接続され、それぞれ１本の主配管に接続されて製品タンク７１に接続されている。なお、本形態では、各窒素吸着容器の２次側にそれぞれ逆止弁６１，６２が設けられており、その逆止弁の１次側であって、２つの窒素吸着容器３１，３２の２次側を、２方弁（直動式電磁弁）６４を介して配管接続している。この２方弁６４の作用については後述する。また、タンク７１の２次側の配管には、その酸素出口９５に至る間に、レギュレータ（流量調整弁）７３、バクテリアフィルタ７５、流量設定器７７、酸素センサ７９、圧力センサ９１及び加湿器９２等が取り付けられている。
【００２７】
このような本形態の酸素濃縮装置１では、空気取入れ口２から取り込んだ空気をコンプレッサ２１で圧縮し、加圧又は減圧のための切換え弁４１，４２，５１，５２を切換え制御することで、各窒素吸着容器３１，３２において、窒素の吸着による高濃度酸素ガスの生成と吸着剤の再生のための加圧、減圧を一定サイクルで交互に繰り返すことで高酸素濃度ガスを連続して生成、供給するように構成されている。そして、タンク７１へ送り込まれた高酸素濃度ガスは、流量の調整等、適宜の処理が施された後、酸素出口９５からカニューラ等の導管を介して患者に供給される。
【００２８】
吸気フィルタ４ｂ、吸気マフら４ｃ、コンプレッサ２１，冷却ファン２３，熱交換器２４，切換え弁４１，４２，５１および５２は、稼働音低減のために、板金で形成された板金室１５０に収容されている。
【００２９】
Ａ２．吸音用板状構造体：
図３は、第１実施例における吸音用板状構造体１００を例示する斜視図である。図４は、第１実施例における吸音用板状構造体１００の側面を表す透過図である。図５は、第１実施例における内側板状部材１２０を例示する斜視図である。図６は、第１実施例における吸音用板状構造体１００の断面図である。図７は、第１実施例における吸音用板状構造体１００の構成を説明する分解図である。図４は、吸音用板状構造体１００を図面右側の側面を表している。図６は、図３におけるＡ−Ａ断面での切断面を表している。
【００３０】
吸音用板状構造体１００は、図３および図４に示すように、コンプレッサ２１等の内部に設置されている装置を収容する外装用の筐体１１０と、コンプレッサ２１から生じる音を低減するための空気層１３０を、筐体１１０の内側に形成するように構成されている内側板状部材１２０とを備える。筐体１１０の下部には、矩形形状かつ中空状に形成された箱体により構成される排気室１４０が設けられている。排気室１４０は、左右面および後面（背面）および下面が、筐体１１０に接するようにかつ、上面が内側板状部材１２０に接するように構成されている。図４では、板金室１５０にコンプレッサ２１が収容されていることを表すために板金室１５０の前面が開放された状態で示されているが、実際には、板金室１５０の前面には板金が設置されており、コンプレッサ２１は板金により覆われている。板金室１５０は、排気室１４０上に設置される。なお、前面パネル５（図３では図示無し）は、筐体１１０と、内側板状部材１２０の前面部分（斜線ハッチングで示す）に接するように構成されている。すなわち、前面パネル５が吸音用板状構造体１００に取り付けられることにより、枠体１１０と内側板状部材１２０との間に、閉空間である空気層１３０が形成される。
【００３１】
筐体１１０は、底面１１１、左側側面１１２、右側側面１１３、上面１１４および背面１１５を構成する５枚の板状部材が接合されることにより形成されている。各板状部材１１１〜１１５は、樹脂材料、例えば、プラスチックを利用して形成されている。各板状部材１１１〜１１５には、板状部材の補強のために、空気層１３０側に突出し、予め規定された高さを有するリブ１１６（図４、図７参照）が略格子状に形成されている。
【００３２】
内側板状部材１２０は、図５に示すように、左側側面１２１、右側側面１２２、上面１２３および背面１２４を構成する４枚の板状部材が接合されることにより形成されている。各板状部材１２１〜１２４は、多孔質体の樹脂材料、例えば、木材、多孔質セラミックス、発泡金属などを利用して形成されている。内側板状部材１２０の各板状部材１２１〜１２４は、酸素濃縮装置１の大型化および重量化を回避するために、薄く形成することが好ましい。第１実施例では、内側板状部材１２０は、２．５ｍｍの厚みに形成されている。また、内側板状部材１２０は、図６に示すように、筐体１１０の内側に形成される空気層１３０の厚みがｄとなるように形成されている。空気層１３０の厚みｄが大きいほど、低い周波数を効果的に低減できるが、厚みｄの増大に伴い酸素濃縮装置１が大型化してしまう。そのため、第１実施例では、吸音用板状構造体１００は、空気層１３０の厚みｄがｄ＝１０ｍｍとなるように構成されている。
【００３３】
排気室１４０は、上面に図示しない排気入口と、床板部に図示しない排気出口が形成されている。冷却ファン２３から送風された空気は、板金室１５０中を流れてコンプレッサ２１等を冷却し、熱交換されて、排気室１４０の排気入口から排気室１４０内に流入し、排気出口から酸素濃縮装置１の外部に排気されるように構成されている。
【００３４】
図７を参照して、筐体１１０と内側板状部材１２０の接続部分について説明する。図７（ａ）は、吸音用板状構造体１００を分解した状態を表している。図７（ｂ）は、ボス２００の一例として、リブ１１６の線上に位置するボス２００（図４のボス２００ａ）を説明する斜視図である。図７（ａ）に示すように、筐体１１０には、筐体１１０の補強用のリブ１１６と、内側板状部材１２０を筐体１１０に接合するためのボス２００が設けられている。図７（ｂ）に示すように、ボス２００は、ねじ２２０の先部分を受け容れる雌ねじ部２０１を有している。また、リブ１１６の線上にボス２００が位置する場合には、ボス２００を挟むようにリブ１１６が形成される(図７（ｂ）)。内側板状部材１２０には、ねじ２２０を貫通させるための貫通孔が形成されている。貫通孔には、雄ねじ部２２１のねじ溝に対応する溝が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。
【００３５】
内側板状部材１２０を介して、ねじ２２０をボス２００にねじ込んで締結することにより、内側板状部材１２０が筐体１１０に取り付けられる。ボス２００の高さが空気層１３０の厚みとなるため、ボス２００の高さを空気層１３０の厚みと同じ値とすることにより、簡易に空気層１３０の厚みを設定できる。リブ１１６の高さはボス２００の高さ以下であることが好ましい。
【００３６】
以上の構成を有する酸素濃縮装置１では、コンプレッサ２１から生じた音は、一部が内側板状部材１２０により反射されるとともに、残りの一部が内側板状部材１２０を通過し、空気層１３０を伝って筐体１１０に到達する。そのため、コンプレッサ２１が作動することにより生じた騒音は、減衰されて筐体１１０の外側に到達する、よって、酸素濃縮装置１の作動中の騒音は幅広い周波数帯域において低減される。
【００３７】
また、内側板状部材１２０の固有振動数付近の音波が板に衝突した時に板が揺らされ、空気層１３０がバネの役割をすることによりその音波（内側板状部材１２０の固有振動数付近の音波）のエネルギーが消費される。よって、装置の動作に起因して生じる音のうち、内側板状部材１２０の固有振動数付近の音波の騒音レベルが特に低減される。
【００３８】
また、内側板状部材１２０が多孔質材料により形成されている。多孔質材料は８０Ｈｚより高い中・高周波数帯域の音に対する吸音特性を有しているため、低周波数帯域の音のみでなく、中・高周波帯域の音が低減される。
【００３９】
Ａ３．実験結果：
図８は、第１実施例における酸素濃縮装置１の騒音値の測定結果を表すグラフである。図８（ａ）は、０Ｈｚ〜１０ＫＨｚの周波数帯の騒音値を表している。図８（ｂ）は、
０Ｈｚ〜５００Ｈｚの低周波数帯の騒音値を表している。騒音の測定条件は、「ＪＩＳ Ｔ ７２０９」である。図８（ａ）および図８（ｂ）において、縦軸は騒音値（ｄＢ（Ａ））を表しており、横軸は、周波数（Ｈｚ）を表している。また、実線は、内側板状部材１２０が設けられている第１実施例の吸音用板状構造体１００を用いた酸素濃縮装置１の騒音値を表しており、破線は、内側板状部材１２０が設けられていない従来の酸素濃縮装置１の騒音値を表している。
【００４０】
図８（ａ）に示すように、筐体１１０の内側に空気層１３０を形成するように内側板状部材１２０を設けた吸音用板状構造体１００を用いた場合、０〜１０ＫＨｚという幅広い周波数帯域で騒音が低減された。また、図８（ａ）に示すように、酸素濃縮装置１の動作時に生じる騒音は、低周波数帯域（０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ（１ｋＨｚ））が支配的となっているが、図８（ｂ）に示すように、低周波数帯域においても、騒音が低減された。なお、支配的な周波数帯とは、本明細書では、他の周波数帯域に比して高い騒音レベルの周波数帯を指す。
【００４１】
表１に、上記実験の測定値の平均値を表す。平均値は、フーリエ変換により算出した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表１に示すように、第１実施例の吸音用板状構造体１００を用いた酸素濃縮装置１の騒音値の平均値は３３．７ｄＢであり、内側板状部材１２０が設けられていない従来の酸素濃縮装置１の騒音値の平均値は３４．７ｄＢであった。すなわち、第１実施例の酸素濃縮装置１は、従来の酸素濃縮装置１に比して、騒音値が１Ｈｚ低減された。
【００４４】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例では、内側板状部材１２０ａに複数の貫通孔が形成された吸音用板状構造体１００ａを備える酸素濃縮装置１について説明する。なお、第２実施例の酸素濃縮装置１は、吸音用板状構造体１００ａの内側板状部材１２０ａ以外の構成は第１実施例の酸素濃縮装置１と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００４５】
Ｂ１．吸音用板状構造体：
図９は、第２実施例における内側板状部材１２０ａを説明する説明図である。図９（ａ）は、内側板状部材１２０ａを表す斜視図であり、図９（ｂ）は、内側板状部材１２０ａを側面から見た透過図である。図１０は、第２実施例における図９のＢ−Ｂ断面での断面図である。図９（ａ）に示す内側板状部材１２０ａは、第１実施例と同様に、左側側面１２１ａ、右側側面１２２ａ、上面１２３ａおよび背面１２４ａを構成する４枚の板状部材が接合されることにより形成されている。各板状部材１２１ａ〜１２４ａは、多孔質体材料を利用して形成されている。また、第２実施例の内側板状部材１２０ａは、特定の周波数の音を低減するように孔径、数が構成された複数の貫通孔１２５を備えている。具体的には、図９（ａ）、図９（ｂ）および図１０に示すように、内側板状部材１２０ａの各板状部材１２１ａ〜１２４ａには、孔径φの複数の貫通孔１２５が形成されている。第２実施例では、複数の貫通孔１２５を、０．１３３ｍ２に対して５４個、すなわち、単位面積当たり約４００個形成した。貫通孔１２５の孔径は、実験の結果、所望の周波数の騒音が低減された値である。後述する実験の結果、コンプレッサ２１の作動により支配的に生じる８０Ｈｚ周辺の騒音を低減するためには、貫通孔１２５の孔径φは５ｍｍ〜１０ｍｍに形成されていることが好ましい。
【００４６】
筐体１１０は、第１実施例と同様に、複数の区画を構成するように形成されたリブ１１６を有している。内側板状部材１２０ａの貫通孔１２５は、内側板状部材１２０ａを筐体１１０に取り付けた状態で、複数の区画の少なくとも一つの区画内に対応する位置に形成されている。言い換えれば、貫通孔１２５はリブ１１６に対向しない位置に形成されている。
【００４７】
また、内側板状部材１２０ａは、第１実施例と同様に、空気層１３０が厚みｄ＝１０ｍｍとなるように、かつ、筐体１１０の内側に形成されるように、構成されている。
【００４８】
第２実施例の吸音用板状構造体１００ａに示すように、貫通孔１２５の形成された板状部材１２１ａ〜１２４ａの貫通孔１２５に音が入射すると、ある特定の周波数において共鳴振動が発生する。この共鳴振動によって、貫通孔１２５の口部分で空気が激しく振動し、音エネルギーが減衰することにより騒音が低減されると考えられる。特に共鳴周波数付近の周波数帯では、高い吸音性能を発揮する。一般的に貫通孔の大きさが小さく、数が多いほど吸音効果が高まる。
【００４９】
図１１は、第２実施例における酸素濃縮装置１の騒音値の測定結果を表すグラフである。図１１（ａ）は、０Ｈｚ〜１０ＫＨｚの周波数帯の騒音値を表している。図１１（ｂ）は、０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ（１ｋＨｚ）の周波数帯の騒音値を表している。図１２は、０Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数帯の騒音値を表している。騒音の測定条件は、「ＪＩＳ Ｔ ７２０９」である。図１１および図１２において、縦軸は騒音値（ｄＢ（Ａ））を表しており、横軸は、周波数（Ｈｚ）を表している。また、実線は、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝１０ｍｍの貫通孔１２５が単位面積当たり４００個形成された第２実施例の吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置の騒音値を表しており、一点鎖線は、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝５ｍｍの貫通孔１２５が単位面積当たり４００個形成された第２実施例の吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置の騒音値を表しており、破線は、内側板状部材が設けられていない従来の酸素濃縮装置の騒音値を表している。
【００５０】
図１１（ａ）に示すように、筐体１１０の内側に空気層１３０を形成するように内側板状部材１２０ａを設けた吸音用板状構造体１００ａを用いた場合、０〜１０ｋＨｚという幅広い周波数帯域で騒音が低減された。また、図１１（ａ）に示すように、酸素濃縮装置１の動作時に生じる騒音は、低周波数帯域（０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ（１ｋＨｚ））が支配的となっているが、図１１（ｂ）および図１２に示すように、低周波数帯域においても、騒音が低減された。
【００５１】
表２に、上記実験の測定値の平均値を表す。平均値は、フーリエ変換により算出した。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２に示すように、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝１０ｍｍの貫通孔１２５が形成された吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置１の騒音値の平均値は３３．８ｄＢであり、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝５ｍｍの貫通孔１２５が形成された吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置１の騒音値の平均値は３４．０ｄＢであり、内側板状部材１２０ａが設けられていない従来の酸素濃縮装置の騒音値の平均値は３４．３ｄＢである。すなわち、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝５ｍｍ〜１０ｍｍの貫通孔が形成された吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置１は、従来の酸素濃縮装置１に比して、騒音値が０．３ｄＢ〜０．５ｄＢ低減された。例えば、表２に示すように、従来の酸素濃縮装置１に比して、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝１０ｍｍの貫通孔１２５が形成された吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置１は、騒音値が０．５ｄＢ低減され、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝５ｍｍの貫通孔１２５が形成された吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置１は、騒音値が０．３ｄＢ低減された。
【００５４】
以上説明した第２実施例の酸素濃縮装置１によれば、吸音用板状構造体１００ａの内側板状部材１２０ａには特定の周波数の音を低減するように構成された少なくとも一つの貫通孔１２５が形成されている。従って、貫通孔１２５の径の大きさを変化させることにより、所望の周波数の音を特に低減できる。また、第２実施例の酸素濃縮装置１によれば、貫通孔１２５の孔径を５〜１０ｍｍに形成することにより、コンプレッサ２１の動作によって生じる８０Ｈｚ付近の低周波数帯域の騒音が低減された。
【００５５】
Ｃ．変形例：
（１）第１実施例および第２実施例では、外装ケースとしての筐体１１０ａの内側に内側板状部材１２０ｂが設けられて吸音用板状構造体１００ｂが構成されているが、例えば、コンプレッサ２１を覆うように設けられる板金室を吸音用板状構造体１００ｂとしてもよい。
【００５６】
図１３は、変形例における吸音用板状構造体１００ｂを例示する斜視図である。変形例の吸音用板状構造体１００ｂは、矩形状に形成された筐体１１０ａと、筐体１１０ａの内側に空気層１３０が形成されるように設けられた内側板状部材１２０ｂとから構成されている。外装ケース１００は、酸素濃縮装置の外装ケースである。吸音用板状構造体１００ｂの内部には、騒音源となるコンプレッサ２１が設置されている。吸音用板状構造体１００ｂは、外観形状以外は、第１実施例の吸音用板状構造体１００ｂと同様の構造を有する。なお、図１３では、説明のために吸音用板状構造体１００ｂの前面を開放して示しているが、変形例では、実際には前面にも筐体１１０ａと内側板状部材１２０ｂを構成する２枚の板状部材が設けられていてもよい。本変形の吸音用板状構造体１００ｂを用いた酸素濃縮装置１によれば、コンプレッサ２１の作動に起因して生じる騒音を低減できる。
【００５７】
（２）第１実施例および第２実施例では、空気層１３０には空気のみが存在しているが、例えば、空気層１３０内に、吸音性能を有する部材を設置してもよい。
【００５８】
図１４は、変形例における吸音用板状構造体１００ｃを例示する断面図である。図１４は、図３のＡ−Ａ断面での断面に対応する。図１４に示すように、変形例の吸音用板状構造体１００ｃは、空気層１３０内に、吸音性能を有する吸音部材１３５、例えば、多孔質体の樹脂（グラスウール、フエルト、ウレタン等）が設置されている。こうすることにより、酸素濃縮装置１の動作に伴って生じる騒音の吸音性能を向上できる。
【００５９】
（３）第１実施例では、内側板状部材１２０の形状は、筐体１１０の形状に略類似するように構成されているが、例えば、筐体１１０は、上記第１実施例の形状で形成され、内側部材は、矩形状に形成されていてもよい。この場合、形状や大きさによっては、空気層１３０の厚みが部分的に異なることになるが、吸音性能には特に問題はない。こうすれば、内側板状部材１２０を構成するための板状部材を少なくでき、コスト削減を図ることができる。また、酸素濃縮装置を軽量化できる。
【００６０】
（４）第１実施例では、前面パネルを吸音用板状構造体１００に取り付けることにより、空気層１３０を閉状態にしているが、例えば、吸音用板状構造体１００の前面に予め板状部材が設けられていてもよい。すなわち、内側板状部材１２０および筐体１１０は、前後面、上下面、左右面の６面の全てに板状部材が設けられていてもよい。
【００６１】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１実施例における酸素濃縮装置を斜め前方から見た状態を表す斜視図。
【図２】第１実施例における酸素濃縮装置１の概略構成を示すブロック図。
【図３】第１実施例における吸音用板状構造体１００を例示する斜視図。
【図４】第１実施例における吸音用板状構造体１００の側面を表す透過図。
【図５】第１実施例における内側板状部材１２０を例示する斜視図。
【図６】第１実施例における吸音用板状構造体１００の断面図。
【図７】第１実施例における吸音用板状構造体１００の構成を説明する分解図。
【図８】第１実施例における酸素濃縮装置１の騒音値の測定結果を表すグラフ。
【図９】第２実施例における内側板状部材１２０ａを説明する説明図。
【図１０】第２実施例における吸音用板状構造体１００ａの断面図。
【図１１】第２実施例における酸素濃縮装置の騒音値の測定結果を表すグラフ。
【図１２】第２実施例における酸素濃縮装置の騒音値の測定結果を表すグラフ。
【図１３】変形例における吸音用板状構造体１００ｂを例示する斜視図。
【図１４】変形例における吸音用板状構造体１００ｃを例示する断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１…酸素濃縮装置
２…表示装置
４ａ…防塵フィルタ
４ｂ…吸気フィルタ
４ｃ…吸気マフラ
５…前面パネル
６…操作部
７…加湿器
９…排出口
２１…コンプレッサ
２３…冷却ファン
２４…熱交換器
２５…圧力センサ
３１…窒素吸着容器
４１、５１…弁
６０…排気マフラ
６１…逆止弁
７１…タンク
７５…バクテリアフィルタ
７７…流量設定器
７９…酸素センサ
９１…圧力センサ
９２…加湿器
９５…酸素出口
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ…吸音用板状構造体
１１０、１１０ａ…筐体
１１１〜１１５…板状部材
１２０、１２０ａ、１２０ｂ…内側板状部材
１２１〜１２４，１２１ａ〜１２４ａ…板状部材
１２５…貫通孔
１３０…空気層
１３５…吸音部材
１４０…排気室
１５０…板金室
２００、２００ａ…ボス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１ｋＨｚ以下の周波数の騒音を生じる装置の騒音抑制技術に関し、特に、酸素よりも窒素を優先的に吸着可能な吸着剤を利用して酸素濃縮ガスを生成する圧力変動吸着型の酸素濃縮装置が生じる騒音の抑制技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
慢性気管支炎等の在宅酸素療法で利用される医療用酸素濃縮装置として、窒素を優先的に吸着する吸着剤を用いた圧力変動吸着型の酸素濃縮装置が利用されている。このような酸素濃縮装置は、通常、吸着剤を充填した吸着筒を少なくとも２本以上有し、各吸着筒毎に、コンプレッサを介して吸着塔内に高圧空気を供給することによって酸素濃縮ガスを生成する加圧工程と、吸着塔内の圧力を減じて吸着剤に吸着された窒素を排気することで吸着剤を再生する減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって、酸素濃縮ガスを連続的に生成する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６２９３２号公報
【特許文献２】特開昭６１−１５５２０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
コンプレッサは回転数に対応した周波数の騒音を発生することが知られている。例えば、酸素濃縮装置に備えられているコンプレッサからは、概ね８０Ｈｚの周波数の騒音が発生する。酸素濃縮装置には、騒音源であるコンプレッサの作動に応じて発生する騒音を低減するために、例えば、コンプレッサを吸音材や消音箱で囲むことにより消音対策を行うものがある。
【０００５】
しかしながら、騒音源の放射音を遮蔽するために防音ボックスを設置すると、防音ボックス内部において放射音による圧力変化により防音ボックスの側面が振動し、この振動により別の騒音が発生するという問題が生じる。振動による騒音を低減するために、従来、防音ボックスや外装ケースの板厚を厚くして重量を増加させる方法が用いられているが、このような方法では、酸素濃縮装置全体の重量が増大するという問題が生じる。
【０００６】
上述の課題は、酸素濃縮装置に限られるものではなく、コンプレッサなどの騒音源を内部に備える種々の装置に共通する課題である。
【０００７】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、１ｋＨｚ以下の周波数の騒音を生じる装置において、大型化、重量化を抑制しつつ、騒音を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］
１ｋＨｚ以下の周波数の音を生じる装置を覆うように設けられる吸音用構造体であって、前記装置を収容する筐体と、前記筐体の内側に空気層を形成するように構成されている内側板状部材と、を備える吸音用板状構造体。
【００１０】
適用例１の吸音用板状構造体によれば、装置から生じる音を低減するための空気層が、筐体の内側に形成するように内側板状部材が構成されている。騒音源である装置から生じた音は、一部が内側板状部材により反射されるとともに、残りの一部が内側板状部材を通過し、空気層を伝って筐体に到達する。そのため、装置が作動することにより生じた騒音は、減衰されて筐体の外側に到達する。よって、酸素濃縮装置の作動中の騒音は幅広い周波数帯域において低減される。また、内側板状部材の固有振動数付近の音波が板に衝突した時に板が揺らされ、空気層がバネの役割をすることによりその音波のエネルギーが熱に変換され消費される。よって、装置の動作に起因して生じる所定の周波数の騒音の騒音レベルを低減できる。
【００１１】
適用例１の吸音用板状構造体において、前記内側板状部材は、特定の周波数の音を低減するように構成された少なくとも一つの貫通孔を備える。適用例１の吸音用板状構造体によれば、内側板状部材には特定の周波数の音を低減するように構成された複数の貫通孔が形成されている。従って、貫通孔の径の大きさを変化させることにより、所望の周波数の音を特に低減できる。
【００１２】
適用例１の吸音用板状構造体において、前記内側板状部材は、前記貫通孔を、単位面積あたり約４００個備える。適用例１の吸音用板状構造体によれば、吸音効果を向上できる。
【００１３】
適用例１の吸音用板状構造体において前記貫通孔の孔径は、約５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲に含まれている。適用例１の吸音用板状構造体によれば、８０Ｈｚ付近の低周波数帯域の騒音を低減できる。
【００１４】
適用例１の吸音用板状構造体において、前記筐体は、複数の区画を構成するように形成されたリブを有しており、前記貫通孔は、前記複数の区画の少なくとも一つの区画内に位置するように形成されている。適用例１の吸音用板状構造体によれば、貫通孔がリブに対向しない部位に形成されている。従って、リブによって筐体を補強できるとともに、内側板状部材の吸音性能を維持できる。
【００１５】
適用例１の吸音用板状構造体において、前記内側板状部材は、多孔質材料により形成されている。適用例１の吸音用板状構造体によれば、内側板状部材が多孔質材料により形成されている。多孔質材料は８０Ｈｚより高い中・高周波数帯域の音に対する吸音特性を有しているため、低周波数帯域の音のみでなく。中・高周波帯域の音を低減できる。
【００１６】
適用例１の吸音用板状構造体において、前記空気層には、吸音性能を有する材料により形成された吸音部材が配置されている。適用例１の吸音用板状構造体によれば、空気層に吸音部材が配置されているので、吸音性能を更に向上できる。
【００１７】
［適用例２］
酸素濃縮装置であって、空気中の窒素を優先的に吸着して酸素濃度を高める吸着手段と、酸素濃縮装置の周囲の空気を取り込んで前記吸着手段に送気するコンプレッサと、前記コンプレッサおよび前記吸着手段を収容する筐体と、前記コンプレッサが作動することにより生じる音を低減するための空気層を、前記筐体の内側に形成するように構成されている内側板状部材とからなる吸音用板状構造体と、を備える酸素濃縮装置。
【００１８】
適用例２の酸素濃縮装置によれば、騒音源となるコンプレッサの動作により生じる音を低減するための空気層が、筐体の内側に形成されるよう内側板状部材が設けられた吸音用板状構造体が備えられている。従って、コンプレッサの動作により生じる音の音波が内側板状部材に衝突した時に内側板状部材が揺らされ、空気層がバネの役割をすることによりその音波のエネルギーが消費される。よって、静粛な酸素濃縮装置を提供できる。
【００１９】
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．システム構成：
尚、本実施例では、空気中から窒素吸着剤を用いて窒素を吸着して除去することにより素を濃縮し、この高濃度の酸素を含む酸素濃縮ガスを患者に供給する据置型の医療用酸素濃縮装置（以下、本明細書では酸素濃縮装置と呼ぶ）を例に挙げる。まず、本実施例の酸素濃縮装置の構成について図１，図２を参照して説明する。
【００２１】
図１は本実施例の酸素濃縮装置を斜め前方から見た状態を表す斜視図である。図１に示すように、酸素濃縮装置１は、略直方体形状の外装ケース１００内に各種構成部品を収納したものであり、外装ケース１００の前面パネル５の上部は傾斜面となっている。この傾斜面には、酸素濃縮ガスの運転状態を表示する各種の表示装置２や、酸素濃縮ガスの排出流量を外部操作により設定するための操作部６など、酸素濃縮装置１の操作やその動作状態の表示を行うための各種部品が組み付けられている。なお、外装ケース１００は、酸素濃縮装置の稼働時に生じる騒音を低減するための構造を備える吸音用板状構造体である。以降、本明細書では、外装ケース１００を吸音用板状構造体１００と呼ぶ。酸素濃縮装置１は、運搬を簡易とするためのキャスター１６０が設けられている。
【００２２】
吸音用板状構造体１００の前面パネル５において、操作部６等が組み付けられる斜面よりも下方には、生成した酸素濃縮ガスを加湿する加湿器７や、この加湿器７にて加湿された酸素濃縮ガスを排出するための排出口９等が設けられている。
【００２３】
図２は、本発明に係る酸素濃縮装置１の概略構成を示す配管系統（ブロック）図である。本形態の酸素濃縮装置１は、この回路図に示したように、空気取入れ口２から取込んだ空気を、防塵フィルタ４ａ、吸気フィルタ４ｂ、さらに吸気マフラ４ｃを通して圧縮空気供給源であるコンプレッサ２１で圧縮し、圧縮された空気を、２本並列的に配置された窒素吸着容器（吸着筒）３１、３２に供給するための加圧用の配管（加圧用配管）で接続されている。なお、窒素吸着容器３１，３２にはその内部に図示はしないが、酸素よりも窒素を選択的に吸着する窒素吸着剤として例えばゼオライト粉末が充填されている。また、コンプレッサ２１と窒素吸着容器３１，３２と配管の途中には、冷却ファン２３、熱交換器２４及び圧力センサ２５が設けられている。
【００２４】
そして、加圧用配管は、圧力センサ２５よりも２次側において、管路が２つに分岐されて各窒素吸着容器３１，３２に配管接続されている。そして、その各分岐配管の途中には、窒素吸着容器３１，３２への加圧用の切換え弁（開閉弁）４１，４２として、ともにパイロット方式の電磁弁（２ポート弁）であって、主弁（図示せず）がダイヤフラム式のものが取り付けられている。
【００２５】
また、この加圧用の各切換え弁４１，４２と各窒素吸着容器３１，３２とを接続する配管途中には、窒素吸着容器３１，３２を加圧した後において、内部に吸着された窒素を外部に排気するための減圧用の配管がそれぞれ分岐され、その管の各部位に減圧用の切換え弁（開閉弁）５１，５２として、ともにパイロット方式の電磁弁（２ポート弁）であって、主弁（図示せず）がダイヤフラム式のものが取り付けられている。そして、本形態では、減圧用の切換え弁５１，５２の二次側で減圧用の配管が結合されて１本の排気管とされ、その外側端部（排気口）に排気マフラ６０が取り付けられている。本形態では、このような各切換え弁（電磁弁）４１，４２，５１、５２を切換え制御することで、左右の窒素吸着容器３１，３２が、それぞれ交互に加圧、減圧を繰り返し行うようにされている。
【００２６】
一方、２つの窒素吸着容器３１，３２の２次側（図１上方）には、生成された高酸素濃度ガスを製品タンク７１に送り込む配管が接続され、それぞれ１本の主配管に接続されて製品タンク７１に接続されている。なお、本形態では、各窒素吸着容器の２次側にそれぞれ逆止弁６１，６２が設けられており、その逆止弁の１次側であって、２つの窒素吸着容器３１，３２の２次側を、２方弁（直動式電磁弁）６４を介して配管接続している。この２方弁６４の作用については後述する。また、タンク７１の２次側の配管には、その酸素出口９５に至る間に、レギュレータ（流量調整弁）７３、バクテリアフィルタ７５、流量設定器７７、酸素センサ７９、圧力センサ９１及び加湿器９２等が取り付けられている。
【００２７】
このような本形態の酸素濃縮装置１では、空気取入れ口２から取り込んだ空気をコンプレッサ２１で圧縮し、加圧又は減圧のための切換え弁４１，４２，５１，５２を切換え制御することで、各窒素吸着容器３１，３２において、窒素の吸着による高濃度酸素ガスの生成と吸着剤の再生のための加圧、減圧を一定サイクルで交互に繰り返すことで高酸素濃度ガスを連続して生成、供給するように構成されている。そして、タンク７１へ送り込まれた高酸素濃度ガスは、流量の調整等、適宜の処理が施された後、酸素出口９５からカニューラ等の導管を介して患者に供給される。
【００２８】
吸気フィルタ４ｂ、吸気マフら４ｃ、コンプレッサ２１，冷却ファン２３，熱交換器２４，切換え弁４１，４２，５１および５２は、稼働音低減のために、板金で形成された板金室１５０に収容されている。
【００２９】
Ａ２．吸音用板状構造体：
図３は、第１実施例における吸音用板状構造体１００を例示する斜視図である。図４は、第１実施例における吸音用板状構造体１００の側面を表す透過図である。図５は、第１実施例における内側板状部材１２０を例示する斜視図である。図６は、第１実施例における吸音用板状構造体１００の断面図である。図７は、第１実施例における吸音用板状構造体１００の構成を説明する分解図である。図４は、吸音用板状構造体１００を図面右側の側面を表している。図６は、図３におけるＡ−Ａ断面での切断面を表している。
【００３０】
吸音用板状構造体１００は、図３および図４に示すように、コンプレッサ２１等の内部に設置されている装置を収容する外装用の筐体１１０と、コンプレッサ２１から生じる音を低減するための空気層１３０を、筐体１１０の内側に形成するように構成されている内側板状部材１２０とを備える。筐体１１０の下部には、矩形形状かつ中空状に形成された箱体により構成される排気室１４０が設けられている。排気室１４０は、左右面および後面（背面）および下面が、筐体１１０に接するようにかつ、上面が内側板状部材１２０に接するように構成されている。図４では、板金室１５０にコンプレッサ２１が収容されていることを表すために板金室１５０の前面が開放された状態で示されているが、実際には、板金室１５０の前面には板金が設置されており、コンプレッサ２１は板金により覆われている。板金室１５０は、排気室１４０上に設置される。なお、前面パネル５（図３では図示無し）は、筐体１１０と、内側板状部材１２０の前面部分（斜線ハッチングで示す）に接するように構成されている。すなわち、前面パネル５が吸音用板状構造体１００に取り付けられることにより、枠体１１０と内側板状部材１２０との間に、閉空間である空気層１３０が形成される。
【００３１】
筐体１１０は、底面１１１、左側側面１１２、右側側面１１３、上面１１４および背面１１５を構成する５枚の板状部材が接合されることにより形成されている。各板状部材１１１〜１１５は、樹脂材料、例えば、プラスチックを利用して形成されている。各板状部材１１１〜１１５には、板状部材の補強のために、空気層１３０側に突出し、予め規定された高さを有するリブ１１６（図４、図７参照）が略格子状に形成されている。
【００３２】
内側板状部材１２０は、図５に示すように、左側側面１２１、右側側面１２２、上面１２３および背面１２４を構成する４枚の板状部材が接合されることにより形成されている。各板状部材１２１〜１２４は、多孔質体の樹脂材料、例えば、木材、多孔質セラミックス、発泡金属などを利用して形成されている。内側板状部材１２０の各板状部材１２１〜１２４は、酸素濃縮装置１の大型化および重量化を回避するために、薄く形成することが好ましい。第１実施例では、内側板状部材１２０は、２．５ｍｍの厚みに形成されている。また、内側板状部材１２０は、図６に示すように、筐体１１０の内側に形成される空気層１３０の厚みがｄとなるように形成されている。空気層１３０の厚みｄが大きいほど、低い周波数を効果的に低減できるが、厚みｄの増大に伴い酸素濃縮装置１が大型化してしまう。そのため、第１実施例では、吸音用板状構造体１００は、空気層１３０の厚みｄがｄ＝１０ｍｍとなるように構成されている。
【００３３】
排気室１４０は、上面に図示しない排気入口と、床板部に図示しない排気出口が形成されている。冷却ファン２３から送風された空気は、板金室１５０中を流れてコンプレッサ２１等を冷却し、熱交換されて、排気室１４０の排気入口から排気室１４０内に流入し、排気出口から酸素濃縮装置１の外部に排気されるように構成されている。
【００３４】
図７を参照して、筐体１１０と内側板状部材１２０の接続部分について説明する。図７（ａ）は、吸音用板状構造体１００を分解した状態を表している。図７（ｂ）は、ボス２００の一例として、リブ１１６の線上に位置するボス２００（図４のボス２００ａ）を説明する斜視図である。図７（ａ）に示すように、筐体１１０には、筐体１１０の補強用のリブ１１６と、内側板状部材１２０を筐体１１０に接合するためのボス２００が設けられている。図７（ｂ）に示すように、ボス２００は、ねじ２２０の先部分を受け容れる雌ねじ部２０１を有している。また、リブ１１６の線上にボス２００が位置する場合には、ボス２００を挟むようにリブ１１６が形成される(図７（ｂ）)。内側板状部材１２０には、ねじ２２０を貫通させるための貫通孔が形成されている。貫通孔には、雄ねじ部２２１のねじ溝に対応する溝が形成されていてもよいし、形成されていなくてもよい。
【００３５】
内側板状部材１２０を介して、ねじ２２０をボス２００にねじ込んで締結することにより、内側板状部材１２０が筐体１１０に取り付けられる。ボス２００の高さが空気層１３０の厚みとなるため、ボス２００の高さを空気層１３０の厚みと同じ値とすることにより、簡易に空気層１３０の厚みを設定できる。リブ１１６の高さはボス２００の高さ以下であることが好ましい。
【００３６】
以上の構成を有する酸素濃縮装置１では、コンプレッサ２１から生じた音は、一部が内側板状部材１２０により反射されるとともに、残りの一部が内側板状部材１２０を通過し、空気層１３０を伝って筐体１１０に到達する。そのため、コンプレッサ２１が作動することにより生じた騒音は、減衰されて筐体１１０の外側に到達する、よって、酸素濃縮装置１の作動中の騒音は幅広い周波数帯域において低減される。
【００３７】
また、内側板状部材１２０の固有振動数付近の音波が板に衝突した時に板が揺らされ、空気層１３０がバネの役割をすることによりその音波（内側板状部材１２０の固有振動数付近の音波）のエネルギーが消費される。よって、装置の動作に起因して生じる音のうち、内側板状部材１２０の固有振動数付近の音波の騒音レベルが特に低減される。
【００３８】
また、内側板状部材１２０が多孔質材料により形成されている。多孔質材料は８０Ｈｚより高い中・高周波数帯域の音に対する吸音特性を有しているため、低周波数帯域の音のみでなく、中・高周波帯域の音が低減される。
【００３９】
Ａ３．実験結果：
図８は、第１実施例における酸素濃縮装置１の騒音値の測定結果を表すグラフである。図８（ａ）は、０Ｈｚ〜１０ＫＨｚの周波数帯の騒音値を表している。図８（ｂ）は、
０Ｈｚ〜５００Ｈｚの低周波数帯の騒音値を表している。騒音の測定条件は、「ＪＩＳ Ｔ ７２０９」である。図８（ａ）および図８（ｂ）において、縦軸は騒音値（ｄＢ（Ａ））を表しており、横軸は、周波数（Ｈｚ）を表している。また、実線は、内側板状部材１２０が設けられている第１実施例の吸音用板状構造体１００を用いた酸素濃縮装置１の騒音値を表しており、破線は、内側板状部材１２０が設けられていない従来の酸素濃縮装置１の騒音値を表している。
【００４０】
図８（ａ）に示すように、筐体１１０の内側に空気層１３０を形成するように内側板状部材１２０を設けた吸音用板状構造体１００を用いた場合、０〜１０ＫＨｚという幅広い周波数帯域で騒音が低減された。また、図８（ａ）に示すように、酸素濃縮装置１の動作時に生じる騒音は、低周波数帯域（０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ（１ｋＨｚ））が支配的となっているが、図８（ｂ）に示すように、低周波数帯域においても、騒音が低減された。なお、支配的な周波数帯とは、本明細書では、他の周波数帯域に比して高い騒音レベルの周波数帯を指す。
【００４１】
表１に、上記実験の測定値の平均値を表す。平均値は、フーリエ変換により算出した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
表１に示すように、第１実施例の吸音用板状構造体１００を用いた酸素濃縮装置１の騒音値の平均値は３３．７ｄＢであり、内側板状部材１２０が設けられていない従来の酸素濃縮装置１の騒音値の平均値は３４．７ｄＢであった。すなわち、第１実施例の酸素濃縮装置１は、従来の酸素濃縮装置１に比して、騒音値が１Ｈｚ低減された。
【００４４】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例では、内側板状部材１２０ａに複数の貫通孔が形成された吸音用板状構造体１００ａを備える酸素濃縮装置１について説明する。なお、第２実施例の酸素濃縮装置１は、吸音用板状構造体１００ａの内側板状部材１２０ａ以外の構成は第１実施例の酸素濃縮装置１と同様の構成であるため、説明を省略する。
【００４５】
Ｂ１．吸音用板状構造体：
図９は、第２実施例における内側板状部材１２０ａを説明する説明図である。図９（ａ）は、内側板状部材１２０ａを表す斜視図であり、図９（ｂ）は、内側板状部材１２０ａを側面から見た透過図である。図１０は、第２実施例における図９のＢ−Ｂ断面での断面図である。図９（ａ）に示す内側板状部材１２０ａは、第１実施例と同様に、左側側面１２１ａ、右側側面１２２ａ、上面１２３ａおよび背面１２４ａを構成する４枚の板状部材が接合されることにより形成されている。各板状部材１２１ａ〜１２４ａは、多孔質体材料を利用して形成されている。また、第２実施例の内側板状部材１２０ａは、特定の周波数の音を低減するように孔径、数が構成された複数の貫通孔１２５を備えている。具体的には、図９（ａ）、図９（ｂ）および図１０に示すように、内側板状部材１２０ａの各板状部材１２１ａ〜１２４ａには、孔径φの複数の貫通孔１２５が形成されている。第２実施例では、複数の貫通孔１２５を、０．１３３ｍ２に対して５４個、すなわち、単位面積当たり約４００個形成した。貫通孔１２５の孔径は、実験の結果、所望の周波数の騒音が低減された値である。後述する実験の結果、コンプレッサ２１の作動により支配的に生じる８０Ｈｚ周辺の騒音を低減するためには、貫通孔１２５の孔径φは５ｍｍ〜１０ｍｍに形成されていることが好ましい。
【００４６】
筐体１１０は、第１実施例と同様に、複数の区画を構成するように形成されたリブ１１６を有している。内側板状部材１２０ａの貫通孔１２５は、内側板状部材１２０ａを筐体１１０に取り付けた状態で、複数の区画の少なくとも一つの区画内に対応する位置に形成されている。言い換えれば、貫通孔１２５はリブ１１６に対向しない位置に形成されている。
【００４７】
また、内側板状部材１２０ａは、第１実施例と同様に、空気層１３０が厚みｄ＝１０ｍｍとなるように、かつ、筐体１１０の内側に形成されるように、構成されている。
【００４８】
第２実施例の吸音用板状構造体１００ａに示すように、貫通孔１２５の形成された板状部材１２１ａ〜１２４ａの貫通孔１２５に音が入射すると、ある特定の周波数において共鳴振動が発生する。この共鳴振動によって、貫通孔１２５の口部分で空気が激しく振動し、音エネルギーが減衰することにより騒音が低減されると考えられる。特に共鳴周波数付近の周波数帯では、高い吸音性能を発揮する。一般的に貫通孔の大きさが小さく、数が多いほど吸音効果が高まる。
【００４９】
図１１は、第２実施例における酸素濃縮装置１の騒音値の測定結果を表すグラフである。図１１（ａ）は、０Ｈｚ〜１０ＫＨｚの周波数帯の騒音値を表している。図１１（ｂ）は、０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ（１ｋＨｚ）の周波数帯の騒音値を表している。図１２は、０Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数帯の騒音値を表している。騒音の測定条件は、「ＪＩＳ Ｔ ７２０９」である。図１１および図１２において、縦軸は騒音値（ｄＢ（Ａ））を表しており、横軸は、周波数（Ｈｚ）を表している。また、実線は、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝１０ｍｍの貫通孔１２５が単位面積当たり４００個形成された第２実施例の吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置の騒音値を表しており、一点鎖線は、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝５ｍｍの貫通孔１２５が単位面積当たり４００個形成された第２実施例の吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置の騒音値を表しており、破線は、内側板状部材が設けられていない従来の酸素濃縮装置の騒音値を表している。
【００５０】
図１１（ａ）に示すように、筐体１１０の内側に空気層１３０を形成するように内側板状部材１２０ａを設けた吸音用板状構造体１００ａを用いた場合、０〜１０ｋＨｚという幅広い周波数帯域で騒音が低減された。また、図１１（ａ）に示すように、酸素濃縮装置１の動作時に生じる騒音は、低周波数帯域（０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ（１ｋＨｚ））が支配的となっているが、図１１（ｂ）および図１２に示すように、低周波数帯域においても、騒音が低減された。
【００５１】
表２に、上記実験の測定値の平均値を表す。平均値は、フーリエ変換により算出した。
【００５２】
【表２】
【００５３】
表２に示すように、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝１０ｍｍの貫通孔１２５が形成された吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置１の騒音値の平均値は３３．８ｄＢであり、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝５ｍｍの貫通孔１２５が形成された吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置１の騒音値の平均値は３４．０ｄＢであり、内側板状部材１２０ａが設けられていない従来の酸素濃縮装置の騒音値の平均値は３４．３ｄＢである。すなわち、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝５ｍｍ〜１０ｍｍの貫通孔が形成された吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置１は、従来の酸素濃縮装置１に比して、騒音値が０．３ｄＢ〜０．５ｄＢ低減された。例えば、表２に示すように、従来の酸素濃縮装置１に比して、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝１０ｍｍの貫通孔１２５が形成された吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置１は、騒音値が０．５ｄＢ低減され、内側板状部材１２０ａに孔径φ＝５ｍｍの貫通孔１２５が形成された吸音用板状構造体１００ａを用いた酸素濃縮装置１は、騒音値が０．３ｄＢ低減された。
【００５４】
以上説明した第２実施例の酸素濃縮装置１によれば、吸音用板状構造体１００ａの内側板状部材１２０ａには特定の周波数の音を低減するように構成された少なくとも一つの貫通孔１２５が形成されている。従って、貫通孔１２５の径の大きさを変化させることにより、所望の周波数の音を特に低減できる。また、第２実施例の酸素濃縮装置１によれば、貫通孔１２５の孔径を５〜１０ｍｍに形成することにより、コンプレッサ２１の動作によって生じる８０Ｈｚ付近の低周波数帯域の騒音が低減された。
【００５５】
Ｃ．変形例：
（１）第１実施例および第２実施例では、外装ケースとしての筐体１１０ａの内側に内側板状部材１２０ｂが設けられて吸音用板状構造体１００ｂが構成されているが、例えば、コンプレッサ２１を覆うように設けられる板金室を吸音用板状構造体１００ｂとしてもよい。
【００５６】
図１３は、変形例における吸音用板状構造体１００ｂを例示する斜視図である。変形例の吸音用板状構造体１００ｂは、矩形状に形成された筐体１１０ａと、筐体１１０ａの内側に空気層１３０が形成されるように設けられた内側板状部材１２０ｂとから構成されている。外装ケース１００は、酸素濃縮装置の外装ケースである。吸音用板状構造体１００ｂの内部には、騒音源となるコンプレッサ２１が設置されている。吸音用板状構造体１００ｂは、外観形状以外は、第１実施例の吸音用板状構造体１００ｂと同様の構造を有する。なお、図１３では、説明のために吸音用板状構造体１００ｂの前面を開放して示しているが、変形例では、実際には前面にも筐体１１０ａと内側板状部材１２０ｂを構成する２枚の板状部材が設けられていてもよい。本変形の吸音用板状構造体１００ｂを用いた酸素濃縮装置１によれば、コンプレッサ２１の作動に起因して生じる騒音を低減できる。
【００５７】
（２）第１実施例および第２実施例では、空気層１３０には空気のみが存在しているが、例えば、空気層１３０内に、吸音性能を有する部材を設置してもよい。
【００５８】
図１４は、変形例における吸音用板状構造体１００ｃを例示する断面図である。図１４は、図３のＡ−Ａ断面での断面に対応する。図１４に示すように、変形例の吸音用板状構造体１００ｃは、空気層１３０内に、吸音性能を有する吸音部材１３５、例えば、多孔質体の樹脂（グラスウール、フエルト、ウレタン等）が設置されている。こうすることにより、酸素濃縮装置１の動作に伴って生じる騒音の吸音性能を向上できる。
【００５９】
（３）第１実施例では、内側板状部材１２０の形状は、筐体１１０の形状に略類似するように構成されているが、例えば、筐体１１０は、上記第１実施例の形状で形成され、内側部材は、矩形状に形成されていてもよい。この場合、形状や大きさによっては、空気層１３０の厚みが部分的に異なることになるが、吸音性能には特に問題はない。こうすれば、内側板状部材１２０を構成するための板状部材を少なくでき、コスト削減を図ることができる。また、酸素濃縮装置を軽量化できる。
【００６０】
（４）第１実施例では、前面パネルを吸音用板状構造体１００に取り付けることにより、空気層１３０を閉状態にしているが、例えば、吸音用板状構造体１００の前面に予め板状部材が設けられていてもよい。すなわち、内側板状部材１２０および筐体１１０は、前後面、上下面、左右面の６面の全てに板状部材が設けられていてもよい。
【００６１】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１実施例における酸素濃縮装置を斜め前方から見た状態を表す斜視図。
【図２】第１実施例における酸素濃縮装置１の概略構成を示すブロック図。
【図３】第１実施例における吸音用板状構造体１００を例示する斜視図。
【図４】第１実施例における吸音用板状構造体１００の側面を表す透過図。
【図５】第１実施例における内側板状部材１２０を例示する斜視図。
【図６】第１実施例における吸音用板状構造体１００の断面図。
【図７】第１実施例における吸音用板状構造体１００の構成を説明する分解図。
【図８】第１実施例における酸素濃縮装置１の騒音値の測定結果を表すグラフ。
【図９】第２実施例における内側板状部材１２０ａを説明する説明図。
【図１０】第２実施例における吸音用板状構造体１００ａの断面図。
【図１１】第２実施例における酸素濃縮装置の騒音値の測定結果を表すグラフ。
【図１２】第２実施例における酸素濃縮装置の騒音値の測定結果を表すグラフ。
【図１３】変形例における吸音用板状構造体１００ｂを例示する斜視図。
【図１４】変形例における吸音用板状構造体１００ｃを例示する断面図。
【符号の説明】
【００６３】
１…酸素濃縮装置
２…表示装置
４ａ…防塵フィルタ
４ｂ…吸気フィルタ
４ｃ…吸気マフラ
５…前面パネル
６…操作部
７…加湿器
９…排出口
２１…コンプレッサ
２３…冷却ファン
２４…熱交換器
２５…圧力センサ
３１…窒素吸着容器
４１、５１…弁
６０…排気マフラ
６１…逆止弁
７１…タンク
７５…バクテリアフィルタ
７７…流量設定器
７９…酸素センサ
９１…圧力センサ
９２…加湿器
９５…酸素出口
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ…吸音用板状構造体
１１０、１１０ａ…筐体
１１１〜１１５…板状部材
１２０、１２０ａ、１２０ｂ…内側板状部材
１２１〜１２４，１２１ａ〜１２４ａ…板状部材
１２５…貫通孔
１３０…空気層
１３５…吸音部材
１４０…排気室
１５０…板金室
２００、２００ａ…ボス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１ｋＨｚ以下の周波数の音を生じる装置を覆うように設けられる吸音用構造体であって、
前記装置を収容する筐体と、
前記装置から生じる音を低減するための空気層を、前記筐体の内側に形成するように構成されている内側板状部材と、
を備える吸音用板状構造体。
【請求項２】
請求項１記載の吸音用板状構造体であって、
前記内側板状部材は、特定の周波数の音を低減するように構成された少なくとも一つの貫通孔を備える、吸音用板状構造体。
【請求項３】
請求項２記載の吸音用板状構造体であって、
前記内側板状部材は、前記貫通孔を、単位面積あたり約４００個備える、吸音用板状構造体。
【請求項４】
請求項２記載の吸音用板状構造体であって、
前記貫通孔の孔径は、約５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲に含まれている、吸音用板状構造体。
【請求項５】
請求項２または請求項４記載の吸音用板状構造体であって、
前記筐体は、複数の区画を構成するように形成されたリブを有しており、
前記貫通孔は、前記複数の区画の少なくとも一つの区画内に位置するように形成されている、吸音用板状構造体。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５いずれか記載の吸音用板状構造体であって、
前記内側板状部材は、多孔質材料により形成されている、吸音用板状構造体。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６いずれか記載の吸音用板状構造体であって、
前記空気層には、吸音性能を有する材料により形成された吸音部材が配置されている、吸音用板状構造体。
【請求項８】
酸素濃縮装置であって、
空気中の窒素を優先的に吸着して酸素濃度を高める吸着手段と、
酸素濃縮装置の周囲の空気を取り込んで前記吸着手段に送気するコンプレッサと、
前記コンプレッサおよび前記吸着手段を収容する筐体と、前記コンプレッサが作動することにより生じる音を低減するための空気層を、前記筐体の内側に形成するように構成されている内側板状部材とからなる吸音用板状構造体と、
を備える酸素濃縮装置。
【請求項１】
１ｋＨｚ以下の周波数の音を生じる装置を覆うように設けられる吸音用構造体であって、
前記装置を収容する筐体と、
前記装置から生じる音を低減するための空気層を、前記筐体の内側に形成するように構成されている内側板状部材と、
を備える吸音用板状構造体。
【請求項２】
請求項１記載の吸音用板状構造体であって、
前記内側板状部材は、特定の周波数の音を低減するように構成された少なくとも一つの貫通孔を備える、吸音用板状構造体。
【請求項３】
請求項２記載の吸音用板状構造体であって、
前記内側板状部材は、前記貫通孔を、単位面積あたり約４００個備える、吸音用板状構造体。
【請求項４】
請求項２記載の吸音用板状構造体であって、
前記貫通孔の孔径は、約５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲に含まれている、吸音用板状構造体。
【請求項５】
請求項２または請求項４記載の吸音用板状構造体であって、
前記筐体は、複数の区画を構成するように形成されたリブを有しており、
前記貫通孔は、前記複数の区画の少なくとも一つの区画内に位置するように形成されている、吸音用板状構造体。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５いずれか記載の吸音用板状構造体であって、
前記内側板状部材は、多孔質材料により形成されている、吸音用板状構造体。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６いずれか記載の吸音用板状構造体であって、
前記空気層には、吸音性能を有する材料により形成された吸音部材が配置されている、吸音用板状構造体。
【請求項８】
酸素濃縮装置であって、
空気中の窒素を優先的に吸着して酸素濃度を高める吸着手段と、
酸素濃縮装置の周囲の空気を取り込んで前記吸着手段に送気するコンプレッサと、
前記コンプレッサおよび前記吸着手段を収容する筐体と、前記コンプレッサが作動することにより生じる音を低減するための空気層を、前記筐体の内側に形成するように構成されている内側板状部材とからなる吸音用板状構造体と、
を備える酸素濃縮装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−１０２１９２（Ｐ２０１０−１０２１９２Ａ）
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７４５７４（Ｐ２００８−２７４５７４）
【出願日】平成２０年１０月２４日（２００８．１０．２４）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月６日（２０１０．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２４日（２００８．１０．２４）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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