説明

酸素濃縮装置及びコンプレッサ

【目的】 酸素濃縮装置に使用されるコンプレッサのモーターの軸ブレないし振動を防ぎ、高度の静寂性および低消費電力化を図る。
【構成】 コンプレッサによって圧縮空気を供給して高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じて吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを交互に繰り返し行うことで高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置で、コンプレッサ21に、駆動用のモーター23の回転軸23aの側部に、シリンダ24,25を配置したレシプロ式のものを用いる。各シリンダ24,25内のピストン26、27を回転軸23aの回転によってコンロッド26b,27bを駆動して往復動させるもので、モーター23の回転軸23aの先端又は先端寄り部位を軸受19によって支持した。回転軸23aの先端が自由端とならないため、軸ブレないし振動が防止される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、酸素濃縮装置及びコンプレッサに関し、詳しくは慢性気管支炎等の呼吸器系器官の疾患の治療法として有効な酸素吸入療法に使用される酸素濃縮装置及びコンプレッサに関する。
【背景技術】
【0002】
この種の酸素濃縮装置(酸素濃縮器ともいわれる。以下、単に装置ともいう)において空気中の酸素を分離、濃縮する酸素濃縮法としては、酸素を透過し窒素を選択的(優先的)に吸着する吸着剤(例えばゼオライト)を用いた、いわゆる吸着型酸素濃縮装置が広く使用されている。この酸素濃縮装置は、通常、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内(吸着筒)にコンプレッサで圧縮された空気を供給し、その内部に加圧状態で窒素を吸着させることにより、高酸素濃度ガス(高酸素濃度ガス)を得る加圧工程(吸着工程)と、窒素吸着容器内の圧力を減じて吸着された窒素を外部に排気(放出)することで吸着剤の再生を行う減圧工程(再生工程)とを、交互に(順次)繰り返し行うことによって、高酸素濃度ガスが連続して生成(製造)されるように構成されている。そして、こうして生成された高圧の高酸素濃度ガスは、これを一時的に貯蔵するタンク(リザーバ)へ送り込まれ、レギュレター及び流量設定器で、圧力、流量が調整され、加湿などの処理を施された後、患者に供給される。
【0003】
このような酸素濃縮装置において、窒素吸着容器内に圧縮空気を供給するには、コンプレッサ(電動モーター付の空気加圧ポンプ)が使用されるのが普通であり(特許文献1)、それには従来、レシプロ式の加圧コンプレッサが広く採用されている。このようなコンプレッサにおけるシリンダは、水平に配置されるもの(特許文献2)か、或いは縦型に配置されるものに大別される。水平に配置されるコンプレッサ(水平対向配置式コンプレッサともいわれる)は、片軸のモーターを用い、その回転軸と、軸(摺動方向)が垂直で水平をなして互いに対向するようにシリンダを配置し、その1つの回転軸に2つのコンロッドを取り付け、そのぞれぞれの先端に取り付けた各ピストンを各シリンダ内で往復動させるように構成されている。このものでは、水平に配置された対向する一対を成すシリンダにおける各ピストンが、その一方が圧縮工程にあるときは他方が吸気工程にある、180度の位相差で圧縮工程(又は吸気工程)をなすものと、特許文献2に記載されているように、対向するシリンダにおいて同時に圧縮工程(又は吸気工程)をなすものがある。また、シリンダが縦に配置されるものは、通常、両軸を有するモーターが使用され、その各先端側にそれぞれコンロッドを介してピストンを連結し、その各ピストンを、軸が上下を向くシリンダ内に配置して往復動させる構成のものとされている。
【0004】
ところで、酸素濃縮装置は、在宅療法患者が睡眠時も含め、昼夜にわたって常時使用し続けるものであることから、騒音が発生することなく運転されることが極めて強く要請される。一方、この酸素濃縮装置において騒音の要因となるものにコンプレッサの駆動時における作動音や振動がある。このため、従来の酸素濃縮装置においては、このような作動音や振動の外部への漏出を抑えるため、コンプレッサは、酸素濃縮装置内の内壁面に吸音材が貼り付けられた防音室(金属製消音ボックス)内に配置するなどの対策が講じられている。また、コンプレッサ自体についても、ピストンやクランク機構のピストン駆動手段における低摩擦化が図られており、運転時に発生するを摺動音(および摩擦音)等の騒音を外部へ漏出させないための各種の対策が講じられている。
【0005】
上記した特許文献2に記載のコンプレッサでは、対向する2個のシリンダの内部を往復動する2個のピストンが、同時に圧縮工程(又は吸気工程)をなすものとし、且つ両ピストンを同一形状、両ピストンに結合したコンロッドを同一形状とすることで、両ピストンの往復動の慣性力を互いに打ち消すものとして、振動を低減するようにしている。また、別の対策としては、コンロッド(ピストンロッド)などのクランク機構をなすピストン駆動手段(機構)をコンプレッサ自身の外部に露出させないように、これをケースでカバーしたものもある(特許文献3)。
【0006】
【特許文献1】特開2003−246607公報
【特許文献2】特開2001−280234公報
【特許文献3】特開2004−211708公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、上記した酸素濃縮装置に使用されているコンプレッサのモーターは、その駆動軸である回転軸(ドライブシャフト)が片軸であると両軸のものであるとを問わず、その回転軸(以下、単に軸ともいう)の先端が自由端とされている。このため、酸素濃縮装置の運転時であるそのモーターの回転時においては、その回転軸が先端(自由端)寄り部位において、コンロッドなどの往復動や揺動及びそれによる遠心力ないし慣性によって振れ回りを起こし、軸ブレを発生させることがあった。このような軸ブレは、軸自体の振動とともに、シリンダ内を摺動するピストンの円滑な往復動を妨げる原因ともなる。また、コンロッド等の駆動機構自体にも振動を及ぼすこととなり、これが摩擦音や摺動音を増大させ、コンプレッサの発生騒音を増大させる原因となっていた。しかも、このような軸ブレないし振動の発生は、モーターの回転効率を下げるためにその駆動に要する消費電力の増大を招く原因ともなる。特に、特許文献2及び3に記載のコンプレッサのように、シリンダが対向配置されているものでは、1つの回転軸にその軸方向に複数のコンロッドを取付ける構造のため、必然的にその軸の突出長が細長いものとなる結果、軸ブレが大きくなり、上記した問題も顕著にあらわれる。
【0008】
上記もしたように、酸素濃縮装置は在宅療法患者が日夜を問わず毎日長時間にわたって使用するものであり、僅かの騒音も患者にとつては極めて大きな心理的不安ないし圧迫を与えることになる。したがって、このような酸素濃縮装置に使用されるコンプレッサには格別の静寂性が要求されており、モーターの軸ブレないし振動に起因する僅かな音といえども騒音に変わりはなく、これを解消すべきことが強く要求されている。しかも、こうした問題が、消費電力の増大による在宅療法患者の経済的負担を強いることにつながることからしても、その改善が望まれている。
【0009】
本発明は、従来の酸素濃縮装置及びそれに使用されるコンプレッサにおけるこうした問題点に鑑みてなされたもので、高度の静寂性が保持される酸素濃縮装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記の目的達成のために請求項1に記載の本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
前記コンプレッサに、その駆動用のモーターの回転軸の少なくとも一側に、シリンダを配置すると共に、そのシリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサを使用してなるものにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする。
【0011】
請求項2に記載の本発明は、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
前記コンプレッサに、その駆動用のモーターの回転軸を挟む両側に、対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサを使用してなるものにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする。
【0012】
請求項3に記載の本発明は、前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、前記回転軸の他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、前記ピストン駆動手段を構成したことを特徴とする請求項2に記載の酸素濃縮装置である。
【0013】
請求項4に記載の本発明は、駆動用のモーターの回転軸の少なくとも一側に、シリンダを配置すると共に、そのシリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする。
【0014】
請求項5に記載の本発明は、駆動用のモーターの回転軸を挟む両側に、対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする。
【0015】
請求項6に記載の本発明は、前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、前記回転軸の他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、前記ピストン駆動手段を構成したことを特徴とする請求項5に記載のコンプレッサである。
【0016】
請求項7に記載の本発明は、請求項4〜6のいずれか1項に記載のコンプレッサが、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、その圧縮空気を供給するのに使用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明の請求項1〜3に記載の酸素濃縮装置に使用しているコンプレッサ又は請求項4〜7におけるコンプレッサにおいては、駆動用のモーターの回転軸が、その先端又は先端寄り部位で軸受によって支持されている。すなわち、モーターの回転軸における先端側が自由端ではなく、軸受によって支持されていることから、コンプレッサーの駆動時における軸ブレないしそれによる振動の発生が極めて効率的に防止される。この結果、このような軸ブレないし振動に起因するコンプレッサの発生騒音が効果的に低減される。しかも、このような軸ブレないし振動の発生が防止される分、モーターの回転効率が向上するためにその消費電力の低減化も図られる。こうしたことから、本発明に酸素濃縮装置によれば、その使用者たる患者にとって福音となる。また請求項4〜7におけるコンプレッサによれば、静寂性が高く、しかも低消費電力の酸素濃縮装置を得ることができる。
【0018】
本発明の酸素濃縮装置は、そのコンプレッサに、電動式のモーターの回転によってピストン駆動機構を駆動してピストンを往復動させるレシプロ式のものを使用してなるものにおいて、広く適用できる。とくに、1つの回転軸にその軸方向に複数のコンロッド(ピストンロッド)を取付けてなる構造のコンプレッサのように、その軸の突出長が細長くなるものにおいては、軸ブレないしそれによる振動の防止効果が大きく、騒音低減の効果が著しい。すなわち、コンプレッサは、請求項2、3、5又は6に記載の発明にように、駆動用のモーターの回転軸を挟む両側に、対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるものにおいて、特に効果的である。なお、これらの発明において、シリンダは、モーターの回転軸を挟む両側に、その回転軸と軸が垂直で互いに対向するように配置するのが好ましい。このようにシリンダを配置してなる、いわゆる水平対向配置のレシプロ式のコンプレッサにおいては、上記した縦型のコンプレッサに比べて、コンプレッサ自体の小型化も図られるためである。
【0019】
また、水平対向配置のレシプロ式のコンプレッサを使用する場合には、請求項3又は6に記載の発明のように、前記回転軸を挟む両側に対向して配置された前記各シリンダのうち、前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、前記ピストン駆動手段(機構)を構成したものが好ましい。というのは、このように、対向するシリンダにおけるピストンが異なる位相で動くものは、同位相で動くものが同時に圧縮工程となることから、モーターにかかる負荷が大きいのに対し、逆に、モーターの負荷を小さくできるためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
本発明を実施するための最良の形態について、図1〜図8に基いて詳細に説明する。図1〜図3は、本発明に係る酸素濃縮装置101およびその筐体(外部ケース)の概略構成を示した図である。この筺体100の内部には、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤(例えばゼオライト)を充填した窒素吸着容器(図示せず)が例えば2つ設けられており、この各窒素吸着容器には、筺体の下方寄り部位に設置されたコンプレッサ21によって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とが、交互に繰り返し行われるとともに、それによって、高酸素濃度ガスが連続して生成されるように形成されている。
【0021】
本装置は、図4のブロック線図(回路図)に示したように、2つ(2本)の窒素吸着容器(以下、単に容器ともいう)31、32が設けられている。そして、このような各窒素吸着容器31、32には、筺体100の上方寄り部位に設けられた図示しない空気取入れ口から取り込んだ空気をコンプレッサ21で圧縮し、窒素吸着容器31、32の加圧工程又は減圧工程のための各切換弁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。なお、このように交互に生成された高酸素濃度ガスは、2つの窒素吸着容器31,32の2次側(図4上方)から配管を介して製品タンク71に送り込まれ、そのタンク71の2次側において酸素出口に至る間に設けられた、各種の機器、すなわち図示はしないがレギュレータ(流量調整弁)、バクテリアフィルタ、流量設定器、酸素センサ、圧力センサ及び加湿器等を介して、酸素出口から患者に供給されるように構成されている。
【0022】
すなわち、本形態では、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器31、32内に、コンプレッサ21によって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器31、32内の圧力を減じることによって吸着された窒素を排気マフラ60を介して外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを連続的に得るとともに、これを製品タンク71に送り込んで、酸素出口から患者に供給されるように構成されている。なお、図4中の窒素吸着容器31,32の2次側において左右の配管が開閉弁81、固定絞りを介して接続されているが、これは、一方の窒素吸着容器で加圧工程時に得られた高酸素濃度ガスの一部で他方の窒素吸着容器内の排気されるべき窒素をパージするためのものである。
【0023】
このような本形態の酸素濃縮装置101においては、取り込んだ空気を圧縮して窒素吸着容器31,32に供給するコンプレッサ21は、図1に示したように装置101の最下部の消音ボックス(空間)105の天井板106の上に配置されている。また、その天井板106の中央には開口が設けられており、本形態ではコンプレッサ21がそのモーター23における回転軸23aを略鉛直で先端が上を向く配置として設けられているため、モーター23の下部がその開口に遊嵌状態とされている。そして、コンプレッサ21は、装置101をなす筺体100の内側の下方の消音ボックス105の天井板106の上に、その下部の4箇所を振動減衰部材(振動吸収部材)であるゴムやコイルスプリング等の弾性部材107を介して支持されている。
【0024】
さて、次にこのような酸素濃縮装置101に使用されている本発明の要旨をなすところのコンプレッサ21について、図5〜図8に基づいて詳細に説明する。本形態におけるコンプレッサ21は、モーター23の回転軸23aを挟む両側に、その回転軸23aと、軸Gが垂直で互いに対向するように、一対のシリンダ24,25を配置している。ただし、本形態では、モーター23は、その回転軸23aが突出する側の軸受ブラケット23bを取付け座面として、直方体箱形状をなす金属製のケース状ハウジング28の壁面128の外側に図示しないネジ部材等によって密着状に取付けられている。本形態において、このケース状ハウジング28は、壁面128と対向する部位(図5上)をなす蓋28bとによって、後述するピストン駆動手段(駆動機構)を密閉状に保持し、その駆動機構から発生する摺動音ないし摩擦音が外部に漏出するのを防止するためのものである。
【0025】
シリンダ24,25は、ハウジング28の図5、6における左右の各壁面129,130に開口された開口部周縁面に固定されている。この左右の各壁面129,130の開口の内周面は、各シリンダ24,25の内周面と同大、同形状の円形穴とされている。なお、図5に断面示されたモーター23において、23cはモーターハウジングであり、回転軸23aは、軸受ブラケット23b、23d内にそれぞれ固定された軸受(ベアリング)23e,23fにて支持されている。そして、ケース状ハウジング28の壁面128に設けられた軸穴からケース状ハウジング28内に突出しており、その突出している軸23aに、次に説明するようにピストン駆動手段(駆動機構)が設けられている。なお23gは回転軸23aに固定された回転子(ローター)である。
【0026】
本形態においては、各シリンダ24,25はその軸Gが水平をなしており、各シリンダ24,25内には、ピストン26,27を往復動自在に設けてある。そして、本形態では、モーターの1つの回転軸23aの回転によって、その両ピストン26,27を往復動させるため、ピストン駆動機構が次のように構成されている。すなわち、本形態では、モーター23の回転軸23aの一方の側(図5左側)に配置されたシリンダ24が圧縮工程にあるときは、回転軸23aの他方の側(図5右側)に配置されたシリンダ25が吸気工程にあるように、180度の位相角をなすように、各ピストン26、27に連結されたコンロッド26b,27b等を含むピストン駆動機構が設けられている。
【0027】
具体的には、回転軸23aに、それより大径をなす円断面からなる偏心軸部13を、各ピストン26、27のストローク量の1/2の大きさEだけ偏心させて外嵌めして固定し、この偏心軸部13に、各コンロッド26b、27bの基端部に形成(又は固定)されたリング部14、15に圧入した軸受(ベアリング)16,17を外嵌し、偏心軸部13の回りにリング部14、15が回転自在に取り付けられている。図7は、図6において、リング部14、15に軸受14、15を圧入した各コンロッド26b、27bを取り出した説明図である。ただし、本形態では、ピストン26、27は、各コンロッド26b、27bと一体のものとされており、それが一体となって動く、いわゆるピストン揺動型レシプロ式のものとされている。
【0028】
なお、回転軸23aの偏心軸部13の両端寄り部位には、回転バランス保持用のリング状をなすバランスウエイト18、18が、両コンロッド26b,27bを挟む配置で取付けられている。この各バランスウエイト18は、その外周面側から回転軸23aの半径方向に図示しない止めねじをねじ込むことで固定されている。このような構成により、本形態では、一方のピストン(例えば図5左)26が圧縮工程の上死点にあるとき、他方のピストン(例えば図5右)27は吸気工程の下死点にあるようにされている。
【0029】
さて、このような本形態のコンプレッサ21をなすモーター23の回転軸23aは、その先端23a´寄り部位が、コンプレッサ自身を構成するケース状ハウジング28における壁面128と対向する部位をなす蓋28bの内面(内壁面)に固定された軸受19にて軸支されている。ただし、本形態では、回転軸23aの先端寄り部位であって、この軸受19と図5および図8における上方のバランスウエイト18との間に、スペーサリング20が外嵌され、このスペーサリング20を介して軸受19にて支持されている。この軸受19は、ボールベアリングであり、蓋28bの内面(内壁面)に形成された取付け用凹部(軸受用ハウジング)28eにそのアウターレースを圧入して固定されている。なお、蓋28bにおける回転軸23aの先端23a´に対応する部位には開口28fが設けられている。この開口28fは、軸23aの先端面に切り込まれたスリワリ等を利用して、組立や調整時に軸23aを手回しするためのものである。ただし、この開口28fは、図8に示されるように、スペーサリング20と蓋28bの内面の取付け用凹部28eに固定された軸受19にて閉塞されており、ピストン駆動手段(駆動機構)の密閉が保持されている。
【0030】
また、スペーサリング20は、バランスウエイト18と同様にして、図示はしないが止めねじをねじ込むことで回転軸23aに固定されている。なお、このスペーサリング20は、バランスウエイト18側の外径が大径で、回転軸23aの先端23a´側が小径をなしている。そして、その小径の円筒部20bが回転軸23aの外周面と軸受19のインナーレース内周面との間に介挿されている。そして、大径の円筒部20cが、軸受19と偏心軸部13との間において、その両部品の軸方向の間隔を保持するカラーをなしている。なお、軸受(ベアリング)16,17,19はいずれもシールドタイプのものが使用されている。
【0031】
なお、コンプレッサ21の各シリンダ24、25には、それぞれヘッドカバー29,30が設けられ、図示はしないが、その内部が吸気室と供給(送気)室に分割されており、それぞれの室の外部には、圧縮すべき空気の吸気ポート29a,30aと圧縮した空気の供給ポート29b,30bとが設けられており、それぞれに配管が接続されている。なお、吸気室のシリンダ室内側の壁面には、吸気工程において開弁し、圧縮工程で閉弁する吸気弁が設けられており、供給室のシリンダ室内側の壁面には、吸気工程において閉弁し、圧縮工程で開弁する供給(送気)弁が設けられている。これにより圧縮空気は、圧縮工程において供給ポート29b,30bから配管を経て窒素吸着容器31,32に供給されるように構成されている。
【0032】
このような本形態におけるコンプレッサ21は、各コンロッド26b,27b等のピストン駆動機構を図5における上部(天板部)が開口されたケース状ハウジング28内にあらかじめ挿入し、モータ23を同ハウジング28における壁面128に組み付ける際に偏心軸13の開口穴にモータ23の回転軸23aを挿入し、その後にモータ23を組み付ける。そして、各シリンダ24,25の中心と軸Gが一致するように、各シリンダ24,25と、各コンロッド26b,27b等のピストン駆動機構を組み付ける。具体的には、回転軸23aに偏心軸部13を外嵌、固定し、図5における下のバランスウエイト18、コンロッド27b,26b、上のバランスウエイト18の順に、これらを偏心軸部13に外嵌して取り付ける。そして、スペーサリング20を回転軸23aの先端側に外嵌し、軸受19を取付け用凹部28eに圧入してなる蓋28bを、要すれば、パッキングを介して、その軸受19のインナーレースにスペーサリング20の小径筒部20bが内挿されるようにしつつ、ケース状ハウジング28の開口に被せ、そして上部開口を塞ぐ。その後で、図示しないねじ部材により、その蓋28bをケース状ハウジング28に固定する。なお、その軸受19のインナーレースに対するスペーサリング20の小径筒部20bの心出しは、蓋28bをケース状ハウジング28に固定するとき、蓋28bに設けるねじ部材挿通用の穴を若干大き目としておくことなどで行えばよい。かくして、モーター21の軸23aはその先端又は先端寄り部位にて、コンプレッサー21自身をなす、その蓋28bに固定された軸受19にて支持される。
【0033】
このように構成された本形態の酸素濃縮装置101においては、そのコンプレッサ21が駆動される際には、そのモーター21の回転軸23aがその先端又は先端寄り部位においても軸受19によって支持されている。このため、従来のようにその先端が自由端とされているものに比べると、モーター21の回転時において回転軸23aが軸ブレすることを有効に防止できる。したがって、従来におけるような軸ブレに起因する振動を防止できる。かくして、本発明においては、コンロッド等の駆動機構自体に振動が発生することもないので、シリンダ24,25内を摺動するピストン26,27の円滑な往復動が得られる。これにより、従来のように回転軸23aの先端が自由端であった場合に比べて、コンプレッサの発生騒音を低減できるという効果がある。しかも、軸ブレないし振動の発生が防止されるため、モーター21の回転効率を向上させることができるため、その消費電力の低減も図られる。
【0034】
本発明は、上記した実施の形態のものに限定されるものではなく、適宜に、設計変更して具体化できる。上記した形態では、シリンダ24,25が対向配置されているコンプレッサ21において、しかも、回転軸23aの一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、その他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるようにピストン駆動手段を構成したコンプレッサにおいて具体化したが、本発明においては、使用するモーターの回転軸の先端または先端寄り部位においてそれを軸受によって支持することで、シリンダの配置やピストンの位相に関係なく、具体化できる。すなわち、上記においては、水平対向配置式コンプレッサを搭載した酸素濃縮装置において、そのコンプレッサ21が、対向するシリンダ24、25において、180度の位相差でピストン26,27が動くものにおいて具体化したが、対向するシリンダ24、25におけるピストン26,27の圧縮工程(又は吸気工程)が同時に行われる、同位相タイプのものにおいても全く同様に具体化できることはいうまでもない。また、片軸の回転軸を有するモーターを用いたコンプレッサで説明したが、両軸の回転軸を有するモーターを用いる場合であっても、その各突出する回転軸の先端又は先端寄り部位を軸受によって支持することで同様に具体化できる。したがって、両側に突出する回転軸を有するモーターを用いた縦型シリンダ式のコンプレッサにおいても具体化できることはいうまでもない。なお、本発明のコンプレッサ自体は、酸素濃縮装置以外にも用いることができる。
【0035】
そして、上記においては、回転軸23aの先端又は先端寄り部位を、スペーサリング20を介して軸受にて支持した場合を例示したが、このようなスペーサリング20を介することなく、図10に示したように、軸受19にて回転軸23aの先端又は先端寄り部位を直接支持してもよいことはいうまでもない。図10においては、軸受19にて回転軸23aの先端又は先端寄り部位を直接支持した点のみが上記した形態のものと相違するだけのため、同一部位には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、図10においてスペーサリング20は、軸受19と偏心軸部13との間隔保持用カラーをなしており、図示しない止めネジで回転軸23aに固定されている。
【0036】
また、上記においては、軸受19をケース状ハウジング28に固定した蓋28bに固定した場合で説明したが、この蓋28bの部位がケース状ハウジングと一体をなす部位となるように構成されている場合には、軸受はケース状ハウジング自体に固定すればよい。もつとも、軸受の固定部位は、ケース状ハウジング又はその蓋の各部位に限定されるものではない。上記形態のように、ケース状ハウジング28内にピストン駆動手段(機構)を密閉する構造のものとした場合には、そのハウジングまたは蓋に軸受を固定するのが好ましいが、本発明においてはこのようなケース状をなすハウジングでないハウジングをコンプレッサの構成部位として有する場合には、そのようなケースをなさないハウジングにおいて、軸受を固定すればよい。なお、本発明における軸受は、コンプレッサーにおいて、それをなすモーターの回転軸の先端または先端寄り部位を支持できさえすればよく、したがって、モーター自身またはその取り付け(据付)部位に固定された、ハウジングとはいえないような軸受専用のブラケット(またはそれに設けられた軸受用ハウジング部位)に設けるようにしても良いなど、軸受自体の設置部位は適宜に設定すればよい。
【0037】
また、上記においてモーターの回転軸の先端または先端寄り部位を支持する軸受は、インナーレースとアウターレースの間にボールを保持してなる構成のボールベアリングとし、これをケース状ハウジングの蓋に設けた取り付け用凹部を軸受のハウジングとしてそれを固定した場合で説明したが、本発明における軸受は、モーターの回転軸の先端又は先端寄り部位を支持する軸受であればよく、こうした軸受に限定されるものではない。したがって、ピローブロック等の軸受ユニットであってももちろんよい。また、軸の縦横の配置や軸方向の荷重(外力)、軸の半径方向に受ける荷重に応じて、適宜の種類、形態の軸受を用いればよい。
【0038】
因みに、上記した実施の形態のようにケース状ハウジング28でピストン駆動機構を密閉状にする場合には、そのケースの壁面の適所にエア抜きの開口部を設けておきかつその開口部を通気性のある吸音材(例えば、スポンジ)で閉塞しておくとよい。というのは、このようにすることなく単純に密閉してしまうと、ケース状ハウジング内の両ピストン26,27に挟まれる駆動機構空間内部では、ピストン26,27の往復動やそれを駆動させるコンロッド26b,27bの揺動等に起因して、騒音の発生と共に、空気に急激な動き(流動やかくはん)及びこれに起因する空気圧変動が発生するため、モーターの負荷が大きくなる。これに対して、前記したように、開口部を設けてそれを通気性のある吸音材で閉塞しておけば、騒音の外部への流出が防止される上に、吸音材を通してケース状ハウジング内外に、空気の移動ができる。したがって、駆動機構空間内部での空気圧の変動が防止ないし緩和されるため、モーターの負荷の低減が図られるためである。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の酸素濃縮装置をなす筐体内の概略構成正面縦断面図。
【図2】図1の平断面図。
【図3】図1の側面断面図。
【図4】本発明の酸素濃縮装置を説明する配管ブロック線図(回路図)。
【図5】図1の酸素濃縮装置に使用されているコンプレッサを説明する中央縦断一部破断正面図。
【図6】図5の一部破断平面図(上面図)。
【図7】図6において左右のコンロッドを取り出した説明用平面図。
【図8】図5のA部拡大一部破断面図。
【図9】図8のB−B線断面図。
【図10】軸受で回転軸の先端を受ける別形態の部分拡大一部破断面図。
【符号の説明】
【0040】
19 軸受
21 コンプレッサ
23 モーター
23a 回転軸
24,25 シリンダ
26,27 ピストン
26b,27b コンロッド
28 ケース状ハウジング
28b 蓋
101 酸素濃縮装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
前記コンプレッサに、その駆動用のモーターの回転軸の少なくとも一側に、シリンダを配置すると共に、そのシリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサを使用してなるものにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項2】
酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、コンプレッサによって圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置であって、
前記コンプレッサに、その駆動用のモーターの回転軸を挟む両側に、対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサを使用してなるものにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とする酸素濃縮装置。
【請求項3】
前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、前記回転軸の他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、前記ピストン駆動手段を構成したことを特徴とする請求項2に記載の酸素濃縮装置。
【請求項4】
駆動用のモーターの回転軸の少なくとも一側に、シリンダを配置すると共に、そのシリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とするコンプレッサ。
【請求項5】
駆動用のモーターの回転軸を挟む両側に、対向するようにシリンダを配置すると共に、その各シリンダ内にピストンを往復動自在に設け、前記回転軸の回転によってそのピストンを往復動させるピストン駆動手段をその回転軸に設けてなるレシプロ式のコンプレッサにおいて、
前記回転軸は、その先端又は先端寄り部位が軸受によって支持されていることを特徴とするコンプレッサ。
【請求項6】
前記回転軸の一方の側に配置されたシリンダが圧縮工程にあるときは、前記回転軸の他方の側に配置されたシリンダが吸気工程にあるように、前記ピストン駆動手段を構成したことを特徴とする請求項5に記載のコンプレッサ。
【請求項7】
請求項4〜6のいずれか1項に記載のコンプレッサが、酸素よりも窒素を優先的に吸着し得る吸着剤を充填した窒素吸着容器内に、圧縮空気を供給することによって高酸素濃度ガスを得る加圧工程と、窒素吸着容器内の圧力を減じることによって吸着された窒素を外部に排気することで吸着剤の再生を行う減圧工程とを、交互に繰り返し行うことによって高酸素濃度ガスを得る方式の圧力変動吸着型の酸素濃縮装置において、その圧縮空気を供給するのに使用されることを特徴とするコンプレッサ。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate


【公開番号】特開2006−263463(P2006−263463A)
【公開日】平成18年10月5日(2006.10.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−51067(P2006−51067)
【出願日】平成18年2月27日(2006.2.27)
【出願人】(000004547)日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【出願人】(591268623)アルバック機工株式会社 (14)
【Fターム(参考)】