消声器及具备它的氧浓缩装置

摘要

提供一种空洞型消声器，作为维持消声性能并小型化的消声器，在具有噪声的将气体供给或排气的配管A的中途具有使截面积比该配管A大的空间，其特征在于，在与产生该噪声的噪声源相反侧，在从该空洞型消声器延伸的一方的配管B的侧面上，具有至少两个以上用来使气体流入或流出的端口。

权利要求

1.一种空洞型消声器，设置在空气压缩机构的吸气配管中，具有空间截面积比该配管大的扩张室，所述空气压缩机构将空气压缩并供给，上述空洞型消声器的特征在于，在将噪声源与该空洞型消声器连接的配管A的相反侧，具备从该空洞型消声器延伸的配管B，在该配管B的侧面具有至少两个以上用来使气体流入或流出的端口；并且，在该配管B的侧面上沿配管的长度方向设置的多个该端口是分别不同孔径的端口，在该配管B的侧面上沿配管的长度方向设置的多个该端口是从距该扩张室近者起依次变大的孔径的端口。

2.如权利要求1所述的空洞型消声器，其特征在于，

该配管B的端面被闭塞。

3.如权利要求1或2所述的空洞型消声器，其特征在于，

从该扩张室延伸的配管B是在中途弯折为U字状的配管。

4.如权利要求3所述的空洞型消声器，其特征在于，

具备吸气过滤器，所述吸气过滤器具有用来将大气中的尘埃集尘的过滤器及将过滤器收存的盒，该配管B是与吸气过滤器的盒部分一体成型的部件。

5.一种氧浓缩装置，具有：填充有比氧更优先地吸附氮的吸附材料的吸附筒、和对该吸附筒供给压缩空气的空气压缩机构，氧浓缩装置将大气中的空气分离而提供高浓度的氧，其特征在于，具有空洞型消声器；

该空洞型消声器具有空间截面积比配管大的扩张室，在将噪声源与该空洞型消声器连接的配管A的相反侧，具备从该空洞型消声器延伸的配管B，在该配管B的侧面具有至少两个以上用来使气体流入或流出的端口；并且，该空洞型消声器是吸气消声器；

所述吸气消声器设置在空气压缩机构的吸气配管中，所述空气压缩机构将空气压缩并供给；

所述吸气消声器具备吸气过滤器，所述吸气过滤器具有用来将大气中的尘埃集尘的过滤器及将过滤器收存的盒，该配管B是与吸气过滤器的盒部分一体成型的部件；

上述氧浓缩装置具备将该高浓度的氧加湿的加湿器，该加湿器是使用中空纤维状水分透过膜的加湿器，将该加湿器与该吸气过滤器的盒部分一体化，并将该高浓度的氧穿过到该加湿器的中空纤维内侧，从大气向该加湿器的中空纤维外侧供给空气，将该高浓度的氧加湿，使结束了加湿的空气穿过该吸气过滤器，作为该氧浓缩装置的原料空气。

6.如权利要求5所述的氧浓缩装置，其特征在于，

在该空洞型消声器的该配管B的侧面上沿配管的长度方向设置的多个该端口是分别不同孔径的端口，在该配管B的侧面上沿配管的长度方向设置的多个该端口是从距该扩张室近者起依次变大的孔径的端口。

说明书

消声器及具备它的氧浓缩装置

技术领域

[0001] 本发明涉及消声器，特别涉及对呼吸器疾病患者等使用者供给氧浓缩空气的医疗用氧浓缩装置、和为了降低在将其运转时特别成为问题的噪声而使用的消声器。

背景技术

[0002] 近年，患哮喘、肺气肿症、慢性支气管炎等呼吸器系器官的疾病的患者有增加的趋势，但作为其治疗法最有效者之一，有氧吸入疗法。这样的氧吸入疗法，是使患者吸入氧气或氧富化空气的疗法。作为该氧供给源，已知有氧浓缩装置、液体氧、氧气瓶等，但因为使用时的便利度或维护管理的容易度，在居家氧疗法中主流使用氧浓缩装置。

[0003] 氧浓缩装置是将存在于空气中的约21%的氧浓缩而供给的装置，在其中，有使用有选择地使氧透过的膜的膜式氧浓缩装置、和使用能够优先地吸附氮或氧的吸附材料的压力变动吸附型氧浓缩装置，但从能够得到高浓度的氧这一点看，压力变动吸附型氧浓缩装置为主流。

[0004] 压力变动吸附型氧浓缩装置通过对作为相比氧更有选择地吸附氮的吸附材料而填充有5A型或13X型、Li－X型等的分子筛沸石的吸附筒供给由压缩机压缩后的空气来生成氧。通过交替地反复进行加压－吸附工序和减压－解吸工序，能够连续地生成高浓度氧气；所述加压－吸附工序在该吸附筒内在加压条件下使该吸附材料吸附氮，得到未吸附的氧浓缩气体；所述减压－解吸工序将该吸附筒内的压力减小到大气压或其以下，通过将吸附在吸附材料中的氮清洗，来进行吸附材料的再生。

[0005] 这样的氧浓缩装置设置在患者的较近处，基本上不论是患者的饮食时还是就寝时都终日连续地使用。因此，从氧浓缩装置产生的噪声直接进入到患者或患者的家人等的耳中，有可能带来不适感。特别是，在就寝时，设备噪声给患者或患者的家人带来的影响较大，担心因氧浓缩装置的噪声妨碍患者等的睡眠而给心理健康带来不良影响。

[0006] 作为压力变动吸附型氧浓缩装置的噪声产生因子，有从对吸附筒供给加压空气的压力变动用的压缩机产生的固体声、该压缩机的吸气声及排气声、压缩机驱动用马达的动作声、在将吸附床清洗时产生的清洗气流声、用来将氧浓缩装置的机台内部冷却的冷却用风扇的动作声等。其中，包括压缩机自身产生的固体放射声、压缩机的吸气声及排气声等的起因于压缩机的噪声在装置整体中所占的噪声比例较大。

[0007] 如上述那样，在氧浓缩装置中，压缩机等噪声源的安静稳定化是必须的课题。在以往的氧浓缩装置中，为了降低压缩机的吸气声、排气声或各种清洗声等气流声，使用称作空洞型或膨胀型的消声器。此外，希望氧浓缩装置的小型轻量化的患者的要求也较强。作为实现两者的要求的方法，例如，在特开平10－245203号公报所记载的消声器中，提出了通过使其形状为长方体而消除死空间、并且通过与吸气过滤器的安装部件一体化来实现节省空间的方法。

[0008] 但是，在上述那样的空洞型消声器中具有以下特征：配管与扩张室的空洞截面积的比越大，排出的声音的衰减率越大；扩张室的空洞部分的长度与想要降低的声音的频率关联。由此，扩张室的空洞部分的物理的尺寸由想要降低的声音的频率带及衰减率决定，这成为用来实现低噪声的氧浓缩装置主体的小型轻量化的阻碍主要原因之一。

[0009] 这样，为了在提高消声器的消声效果的同时进行搭载它的装置的小型轻量化，例如在特开2003－235982号公报中，公开了以下技术：将空洞型消声器与共振型消声器组合，通过分别配置到装置壳体内的死空间中，维持装置的小型形状并且还确保消声化性能。

[0010] 此外，作为将低频率带的噪声和高频率带的噪声分别用不同的原理消声的消声器，公开了特开2005－6731号公报所记载那样的技术。在本专利技术中，准备两个用来将高频率带的噪声和低频率带的噪声消声的消声器，为了前者的消声化而构成使用吸音材料的较长的流路，进而通过将该消声器内置到用来降低后者的低频率带的噪声的空洞型的消声器中，实现了消声性能和小型轻量化。但是，用来将低频率带的噪声消声的空洞型消声器需要以往那样的大小，还残留有根本性的技术课题。

[0011] 特开平10－245203号公报

[0012] 特开2003－235982号公报

[0013] 特开2005－6731号公报。

发明内容

[0014] 对于最近的氧浓缩装置，从使用者要求进一步的静音化，并且能够搬运装置那样的小型轻量化的要求较强，为此，消声器自身的小型化、消声性能的提高成为必须的课题。但是，空洞型消声器的形状如下述式1所示，一般通过被称作透过损失的理论式设计，所以根据想要消声的噪声的频率带和声压级决定其形状。在氧浓缩装置中需要消声的噪声的频率带处于低频率带的情况较多，结果需要较大的空洞形状是现实状况。进而，如果将由式1导出的预想声压级与由根据式1实际设计的消声器消声的声压级比较，则与预测相比得到低频率带的噪声降低不充分的结果的情况也较多，根据情况，有需要进一步使空洞部分的形状变大的情况。

[0015] （式１）

[0016] S1=吸气端口截面积，S2=空洞部截面积，S3=排气端口截面积

[0017] TL=透过噪声级。

[0018] 本发明提供一种不是将噪声的频率带分离而使用多个消声器、此外不使用较大的形状的空洞型消声器、而在维持着消声性能的状态下达到小型化的消声器。

[0019] 本发明者作为该问题的解决对策，发现了以下的消声器。即，本发明提供一种空洞型消声器，设置在将气体供给或排气的配管的中途，具有空间截面积比该配管大的扩张室，在该空洞型消声器中，在将噪声源与该空洞型消声器连接的配管A的相反侧，具备从该空洞型消声器延伸的配管B，在该配管B的侧面具有至少两个以上用来使气体流入或流出的端口。

[0020] 此外，本发明提供该空洞型消声器，其特征在于，该配管B的端面被闭塞。

[0021] 此外，本发明提供该空洞型消声器，其特征在于，在该配管B的侧面上沿配管的长度方向设置的多个该端口是分别不同孔径的端口；进而，其特征在于，在该配管B的侧面上沿配管的长度方向设置的多个该端口是从距该扩张室近者起依次变大的孔径的端口。

[0022] 进而，本发明提供该空洞型消声器，其特征在于，从该扩张室延伸的配管B是在中途弯折为U字状的配管。

[0023] 此外，本发明提供该空洞型消声器，是在空气压缩机构的吸气配管中设置的吸气消声器，所述空气压缩机构将空气压缩并供给。

[0024] 进而，本发明提供该空洞型消声器，其特征在于，具备吸气过滤器，所述吸气过滤器具有用来将大气中的尘埃集尘的过滤器及将过滤器收存的盒，该配管B是与吸气过滤器的盒部分一体成型的部件；提供一种氧浓缩装置，具有：填充有比氧更优先地吸附氮的吸附材料的吸附筒、和对该吸附筒供给压缩空气的空气压缩机构，将大气中的空气分离而提供高浓度的氧，在该氧浓缩装置中，在该空气压缩机构的吸气端口具有该空洞型消声器。

[0025] 进而，本发明提供一种氧浓缩装置，其特征在于，在该氧浓缩装置中，具备将该高浓度的氧加湿的加湿器，该加湿器是使用中空纤维状水分透过膜的加湿器，将该加湿器与该过滤器盒一体化，并将该高浓度的氧穿过到该加湿器的中空纤维内侧，从大气向该加湿器的中空纤维外侧供给空气，在将该高浓度的氧加湿后，使空气穿过该过滤器，作为该氧浓缩装置的原料空气。

[0026] 通过本发明，能够提供一种能够维持消声性能并且实现小型轻量化的消声器及使用该消声器的氧浓缩装置。

附图说明

[0027] 图1至图3是作为本发明的实施方式例的空洞型消声器，图1表示构成空洞部的扩张室是长方体的消声器的外观图，图2表示扩张室是圆筒的消声器的外观图。图3表示从长方体的扩张室延伸的作为尾管的配管B是U字状的消声器的外观图。图4表示作为本发明的另一实施方式例的空洞型消声器和过滤器盒一体化的消声器的构造图，图5表示作为本发明的另一实施方式例的空洞型消声器与过滤器单元、加湿器一体化的消声器的构造图。

[0028] 图6表示由将本发明的配管B的长度延长的消声器带来的低频率带的消声效果，图7表示由具有本发明的配管B、在其侧面设有吸气口的消声器带来的高频率带的消声效果，图8表示由本发明的消声器与过滤器单元一体化的消声器带来的消声效果。

[0029] 图9表示使用本发明的消声器的氧浓缩装置的结构图。

具体实施方式

[0030] 使用附图说明本发明的消声器的实施方式例。另外，本发明并不限定于附图的实施例。此外，在附图中例示搭载有消声器的压力变动吸附型氧浓缩装置，但并没有特定氧浓缩方式，只要是氧浓缩装置就可以，没有特别限定。

[0031] 在图1到图3中表示本发明的实施方式例的消声器。在这些图中，没有记载流到消声器内的气流的朝向，所以作为吸气消声器及作为排气消声器都能够使用，这以后，对将配管A122、222、322连接到压缩机的吸气侧、作为吸气消声器使用的情况进行叙述。在图2中表示构成空洞部的扩张室221的部分为圆筒形的空洞型消声器，但为了使氧浓缩装置的壳体内的死空间变少，优选的是做成图1所记载那样的具有矩形截面的扩张室121。消声器的扩张室的截面形状由于对于削减噪声方面的性能几乎没有影响，所以能够根据制造成本及制造的简单程度等来选择其形状。

[0032] 在以往的消声器中，一般是通过前面用式1表示的理论式设计的。但是，由于式1是不考虑声音的反射率的理论式，所以在根据式1设计的消声器中，有实际上低频域的噪声没有充分衰减的情况，通过使扩张室的空洞部的长度或截面积变大来对应。

[0033] 作为代替它的方法，已知有通过做成设置一般称作尾管的配管B123的构造来得到接近于理论值的性能的方法。为了得到由配管B123带来的消声效果，需要配管B的充分的长度，但如果设为得到充分的消声效果的长度，则装置内的死空间变大。因而，在实际作为消声器采用的情况下，不得不使尾管的长度变短，在许多装置中，为了消除装置内的死空间，采取了与采用具有规定的长度的尾管的本构造相比使扩张室的空洞部变大的方法。

[0034] 在本发明中进行了专心研究的结果是，如图3所示，通过使作为尾管的配管B323为U字管，使从扩张室321突出的部分尽量变小，避免死空间变大，并且做成能够充分取得配管B323的长度那样的构造。通过做成该构造，配管B323的长度能够与扩张室321的空洞部的长度大致同样地延长。此外，配管B323的U字管以后的直线状部分通过以紧贴在扩张室321上的方式设置，能够使死空间变小。

[0035] 进而，如图4所示，通过将作为氧浓缩装置的构成零件的吸气过滤器的过滤器盒430a及过滤器盒底部430b和配管B423一体化，能够消除U字管部分以外的死空间。

[0036] 在本发明中，如图1所示，将消声器的吸气口124设在配管B123的侧面。一般在将配管B123以直线状伸展的情况下，吸气口设在配管B的端面125上的情况较多，但成为吸气声的产生部位。特别如图4所示，在通过注射成形将消声器做成2分割的构成部件、然后将两部件通过超声波熔敷或热板熔敷而接合的构造的消声器中，有从配管B423的端面产生新的气流声的情况。该噪声的频率由于是高频率带，所以被包围消声器的构造体衰减，能够静音化，但优选的是尽可能使其不产生。

[0037] 因此，在本发明中，如图1所示，将配管B的端面125封闭，并在配管B123的侧面上设置至少两个以上吸气口124。这是因为，在吸气口的数量为1个时，在吸气口部位新产生的气流声变大，通过设置两个以上的多个吸气口124，从吸气口的各自产生的气流声变小，能够使整体的噪声变小。此外，该吸气口124通过使距扩张室121的空洞部近者较小、使配管B123的端面侧较大，能够进一步抑制气流声的产生，并且对于在该部分产生的压力损失的降低也有效果。

[0038] 作为本发明的另一实施方式例的图4所示的空洞型消声器是将空洞型消声器和过滤器盒一体化的结构，是将2分割的树脂成型部件（a）、（b）粘接的结构。图4是在空洞型消声器的扩张室421和作为吸气管的配管B423的部分分割的成形品的外观图，通过将两者用超声波熔敷粘接来制造。如上述那样，为多个吸气口424内置在过滤器盒430a部分的构造。由此，除了上述死空间的有效利用以外，还能够得到将由吸气口424产生的气流声通过安装在过滤器盒部分处的过滤器隔音的效果，能够实现进一步的低噪声化。

[0039] 图9是例示作为本发明的一实施方式的压力变动吸附型氧浓缩装置的概略装置结构图。在该图9中，1表示氧浓缩装置，3表示将被加湿的氧富化空气吸入的使用者（患者）。压力变动吸附型氧浓缩装置1具备外部空气取入过滤器30、吸气消声器20、压缩机103、流路切换阀104、106、吸附筒105、止回阀107、制品箱108、调压阀109、流量设定机构110、颗粒过滤器111。由此，能够从由外部取入的原料空气制造将氧气浓缩的氧富化空气。此外，在氧浓缩装置的壳体内内置有：用来将生成的氧富化空气加湿的加湿器40；使用上述流量设定机构110的设定值、氧浓度传感器301、流量传感器302的测定值控制压缩机103及流路切换阀
104、106的控制机构401；用来防音压缩机的噪声的压缩机箱501；用来将压缩机冷却的冷却风扇502。

[0040] 本发明的消声器的另一实施方式例如图5所示，不仅是吸气消声器520和外部空气取入过滤器530的一体化，与使用水分透过性中空纤维膜的加湿器540也一体化。该加湿器是利用水蒸气分压差使大气中的水分透过到制品气体中的装置，使用聚酰亚胺等的水分透过性中空纤维膜束，使作为制品气体的氧向中空纤维的1次侧（内侧）流动，使加湿用的空气向中空纤维的2次侧（外侧）流动，由此将相对湿度大致为零的氧气适度地加湿。此外，由于经过加湿器后的2次侧的原料空气是仅有对制品气体添加的水分量的较干的空气，所以能够谋求湿度较弱的压力变动型吸附装置的吸附材料的寿命延长。在以往的使用水分透过性中空纤维的加湿器中，为了有效率地将1次侧的制品气体加湿，通过轴流风扇或离心风扇等使2次侧的空气强制地流动，但由于如本发明那样将2次侧的流动用原料空气的流动代替，所以不需要风扇的搭载，不仅是小型轻量化、低成本化，能够将风扇的噪声也消除。此外，通过将加湿器一体化在过滤器的上游侧，能够使穿过了空洞型消声器、过滤器的噪声再在加湿器的壳体部位衰减。实施例

[0041] 以下表示由本发明的空洞型消声器带来的压缩机的噪声降低效果。在无声响室中，将本发明的空洞型消声器连接在压缩机的原料空气供给侧，关于从吸气侧漏出来的噪声确认了其降低效果。

[0042] 图6是表示由作为本发明的特征之一的配管B带来的噪声降低效果的图。使用在图1所示的空洞型消声器的配管B123的侧面设有两个孔径φ6mm的吸气口124的结构。是通过使配管B123依次变长、在800Hz以下的低频率带中确认了噪声降低效果的优选例。仅通过这样将配管B延长，能够不使空洞长变长或使空洞截面积变大而得到低频率带的噪声降低效果。但是，1000Hz以上的高频带中的消声效果较小，根据情况，有时会产生比安装消声器之前的噪声大的气流声。

[0043] 图7是将在配管B123的侧面设有两个孔径6mm的吸气口124且将端面125封闭的图1记载的空洞型消声器的消声效果（图中□标记）、由设有4个吸气口的消声器带来的消声效果（图中△标记）、和在配管B的端面设有1个吸气口的消声器（以下，称作以往的消声器）的消声效果（图中黑圈标记）比较的图。全部的配管B的长度相同，使用图6所示的消声效果最高的长度者。本发明的在配管B的侧面设有两个以上吸气口的消声器不会如以往的消声器那样在1000Hz以上的高频率带中产生新的气流声，可知能够部分地得到消声效果。

[0044] 进而，图8是表示本发明的图4所示的消声器的消声效果的图。通过将本发明的消声器与过滤器单元一体化，除了空洞型消声器的消声效果以外，能够添加由过滤器带来的吸音效果，显然在不能由消声器衰减的噪声或新产生的气流声这样的高频率带的噪声中能够得到显著的消声效果。

[0045] 产业上的可利用性

[0046] 本申请发明的氧浓缩装置作为医疗用氧浓缩装置，在用于对患有哮喘、肺气肿症、慢性支气管炎等呼吸器系器官疾病的患者的氧吸入疗法的氧供给源中使用。此外，通过采用本申请发明作为特征的消声器，能够作为在维持着静音化的状态下轻量小型化了的氧浓缩装置使用。