JPH0744362U - 吸着型酸素濃縮器用電磁弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 吸着型酸素濃縮器用電磁弁に関し、周囲に放
散される運転騒音の低減を目的とする。 【構成】 弁室23内に互いに対向して設けられた一対の
弁座24と、両弁座24間で弁室23に連通する共通ポート26
と、両弁座24の外側で弁室23に連通する対をなす選択ポ
ート27、28と、電磁アクチュエータ22により両弁座24を
選択的に閉じる弁子25とを有する吸着型酸素濃縮器用電
磁弁において、上記弁子25が両弁座24間の中央から任意
の一方の弁座24側に所定量以上変位した時にその他方の
弁座24を開弁するように形成される構成とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、吸着型酸素濃縮器用電磁弁に関し、特に、周囲に放散される運転騒 音を低減できるようにした吸着型酸素濃縮器用電磁弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

吸着型酸素濃縮器は空気中の窒素を窒素吸着剤に吸着させることにより酸素濃 度を高める装置であり、例えば呼吸器系の障害により、外部より酸素の供給を必 要とする人に酸素を供給する場合に使用される。 この吸着型酸素濃縮器は、例えば図４の構成図に示すように、室内空気を空気 圧縮機１により圧縮して吸着タンク３に送り込み、吸着タンク３内に充填された 窒素吸着剤に窒素を吸着させ、これにより酸素濃度が高められた空気を外部に送 出するように構成される。

【０００３】 吸着剤の窒素吸着能力は、吸着タンク３の内圧を負圧にして窒素を放出させる ことにより回復させることができる。したがって、吸気タンク３に圧縮空気を供 給し、高酸素濃度空気を外部に放出することと、吸気タンク３から窒素を吸引す ることを交互に繰り返せば、一定レベル以上に酸素濃度が高められた空気の供給 を長時間にわたって継続させることができる。

【０００４】 そこで、一般的な吸着型酸素濃縮器では、図４、図５あるいは図６の各等価回 路図に示すように、空気圧縮機１と吸着タンクとの間に５ポートの電磁弁２(100 、200)を介在させ、空気圧縮機１の吸入路１ａを室内の大気中と、吸着タンク３ とに切替え接続するとともに、空気圧縮機１の吐出路１ａを吸着タンク３と室内 の大気中とに切替え接続して、吸着タンク３の内圧を例えば人の呼吸の周期に併 せて図７の圧力特性図に示すように周期的に正圧と負圧とに切替えるように構成 される。

【０００５】 このような５ポートの電磁弁２としては例えば図５および図８の断面図に示す ようなメタルスプールタイプの電磁弁100 と、図６および図９の断面図に示すよ うな、ポペットシールタイプの電磁弁200 とがある。 このメタルスプールタイプの電磁弁100 は、図８に示すように、円筒状の弁室 101 内に２つの縮径部を有するスプール102 を進退可能に挿入し、弁室101 の周 面に溝状に開口する５つのポート103 〜107 をスプール102 の縮径部を介して選 択的に連通させるように構成される。

【０００６】 このメタルスプールタイプの電磁弁100 は、弁室101 の周面とスプール102 の ランド部108 との間に異物が噛み込み、弁室101 の周面やスプール102 を損傷し たり、作動不良が生じたりすることがある。 ポペットシールタイプの電磁弁200 は、図９に示すように、ボディ201 内に形 成された２つの弁室202 と、各弁室202 内で互いに対向させた１対の弁座203 と 、これら弁座203 間で進退する弁子204 とを有している。

【０００７】 両弁座203 の間の弁室202 の部分と空気圧縮機１の吸入路１ａまたは吐出路１ ｂとを連通させる共通ポート205 と、両弁座203 の一方の外側の弁室202 の部分 を室内の大気中に連通させる選択ポート206 と、両弁座202 の他方の外側の弁室 202 の部分を吸着タンク３に連通させる選択ポート207 とを備える。 また、弁子204 の進退を案内するため、弁子204の進退方向の両側にステム208 が連出され、これらステム208 が案内穴209 に摺動可能に挿入される。

【０００８】 ステム208 には、これと案内穴209 との間を封止するシールリング210 と、こ のシールリング210 よりも弁室202 側に配置されるガードリング211 とが外嵌さ れる。また、このシールリング210 とガードリング211 との間にはステム208 を 縮径することにより、異物を捕集するポケット212 が形成される 各弁子204 は、互いに 180°の位相差でオンオフされる２つのソレノイド213 と、各ソレノイド213 に対抗する各戻しバネ214 とによって進退駆動され、これ により、一方の弁子204 が選択ポート207 と共通ポート205 とを連通させて吸着 タンク３が空気圧縮機１の吸入路１ａまたは吐出路１ｂに接続される時には、他 方の弁子204 は空気圧縮機１の吐出路１ｂまたは吸入路１ａを選択ポート206 に 連通させるようにしている。

【０００９】 このポペットシールタイプの電磁弁200 によれば、空気中の異物が弁子204 と 弁座203との間に噛み込む恐れがなくなる点でメタルスプールタイプの電磁弁100 よりも有利である。 また、ガードリング211 とポケット212 とを設けることにより、シールリング 210 が案内穴209 の内周面から拭き取る異物がポケット212 に溜められ、所定量 以上の異物がポケット212 に溜まるとガードリング211 が弾性変形して弁室202 側に異物が放出される。これにより、案内穴209 の内面に異物が集積することが 防止されるので、シールリング211 と案内穴209 との間に異物が噛み込むおそれ がなくなり、この異物による作動不良が生じるおそれもなくなる。

【００１０】 吸着型酸濃縮器において電磁弁の作動不良は人命に関わることになるので、ま さに致命的な問題であり、以下なる条件下でも作動不良が生じないようにするこ とが求められる。したがって、作動不良が生じ易いメタルスプールタイプの電磁 弁100よりも、作動不良が生じるおそれがないポペットシールタイプの電磁弁200 の方が吸着型酸濃縮器に適しているといえる。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、このポペットシールタイプの電磁弁200 においては、高酸素濃度空 気を供給する時（以下、吸着モードという。）には、図９に示すように、空気圧 縮機１の吸入路１ａに接続された共通ポート205が室内に連通する選択ポート206 と連通され、空気圧縮機１の吐出路１ｂに接続された共通ポート205 は吸着タン ク３に連通する選択ボート207 に連通される。

【００１２】 また、吸着タンク３内の窒素を排出する時（以下、排気モードという。）には 、図10に示すように、空気圧縮機１の吸入路１ａに接続された共通ポート205 が 吸着タンク３に連通する選択ボート207 に連通され、空気圧縮機１の吐出路１ｂ に接続された共通ポート205 は室内に連通する選択ポート206 と連通される。 この吸着モードと排気モードとの切替え時に、図１１に示すように、過渡的に 両弁子204 が同時に両側の弁座203 から離れ、オールオープンの状態になり、弁 室202 内で空気圧縮機１側の共通ポート205 と吸着タンク３側の選択ポート207 とから室内に連通する選択ポート206 側に加圧された空気が急に流れ込むように なるため、選択ポート206 側の弁座203 の近傍で衝撃音が発生し、しかも、それ が室内に連通する選択ポート206 を介して室内に放散されるという問題がある。

【００１３】 この吸着型酸素濃度濃縮器は、呼吸器系の障害により、外部より酸素の供給を 必要とする人のベッドサイドに設置されるものであることから、できるだけ周囲 に放散される運転音を小さくする必要がある。 本考案は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、周囲に放散される運転騒 音を低減できるようにした吸着型酸素濃縮器用電磁弁を提供することを目的とす るものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、弁室内に互いに対向して設けられた１対の弁座と、両弁座間で弁室 に連通する共通ポートと、両弁座の外側で弁室に連通する対をなす選択ポートと 、電磁アクチュエータにより両弁座に選択的に当接させる弁子とを有する吸着型 酸素濃縮器用電磁弁において、上記の目的を達成するため、次のような手段を講 じている。

【００１５】 すなわち、上記弁子が両弁座間の中央から任意の一方の弁座側に所定量以上変 位した時にその他方の弁座を開くように形成される、という手段を講じている。

【００１６】

【作用】

弁子を一方の弁座を閉じている状態から他方の弁座を閉じる方向に移動すると 、両弁座間の中央に所定量に以上接近すると、一方の弁座が閉じられたまま、他 方の弁座が閉じられ、さらに、弁子が両弁座間の中央を通過し、他方の弁座に所 定量以上接近した時に一方の弁座が開かれる。

【００１７】 すなわち、両弁座が同時に閉じられる時期が設けられることになり、弁室内で 空気圧縮機から吸着タンク３側に送られていた空気の流れが一旦堰き止められ、 その後、室内に連通する選択ポート側に切り換えられるので、切替え時の衝撃音 が小さくなる。

【００１８】

【実施例】

以下、本考案の一実施例に係る吸着型酸素濃縮器用電磁弁を図面に基づいて具 体的に説明する。 この電磁弁２は、図２および図３の各断面図に示すように、ボディ21と、２つ のソレノイド22とを備え、ボディ21内には、各ソレノイド22と同軸心状に配置さ れた２つの弁室23が形成される。

【００１９】 各弁室23内には、互いに軸心方向に対抗させた１対の弁座24が設けられるとと もに、両弁座24間で進退する弁子25が挿入される。また、ボディ21内には、両弁 座24間の各弁室23の部分23ａに連通する共通ポート26（26ａ・26ｂ）と、両弁座 24の外側の各弁室23の部分23ｂ、23ｃに連通する対をなす選択ポート27、28とが 形成される。

【００２０】 図２に示すように、選択ポート27、28のうちの一方(ここでは、選択ポート27) はそれぞれ個別に室内に連通され、他方（ここでは選択ポート28）は互いに集合 した後、吸着タンク３に接続される。また、一方の弁室23の共通ポート26ａは空 気圧縮機１の吸入路１ａに接続され、他方の弁室23の共通ポート26ｂは空気圧縮 機１の吐出路１ｂに接続される。

【００２１】 上記弁室23の軸心方向の両側には、弁室23と同軸心状に配置される案内穴29が 形成され、この案内穴29に弁子25の両端から延出したステム30を摺動可能に内嵌 することにより、弁子23の進退が案内される。 上記ソレノイド22は、ボディ21の一端面に固定され、その出力軸31はボディ21 内でステム30の一端に進退可能に突入させてあり、ステム30の反対側にはステム 30をソレノイド22側に付勢する戻しバネ32が配置される。そして、ステム30とソ レノイド22の出力軸31との間には、出力軸31の動作をステム30に伝達する押さえ バネ33が挿入される。

【００２２】 図１の拡大断面図に示すように、上記弁子25の両側部には、各弁座24に受け止 められるポペット弁座34と、このポベット弁座34の外端面から突出し、弁座内24 の弁孔35に挿抜されるスプール部36とが設けられる。これらポベット弁座34とス プール部36とは例えばゴム等の弾性体からなる一体物として造られる。 両スプール部36は、弁子を両弁座間の中央に位置させた時にそれぞれ弁孔35に 所定の重なり寸法にわたって封止状に突入するように形成される。

【００２３】 この電磁弁２は、吸着モードでは、図２に示すように、空気圧縮機１の吸入路 １ａに接続された共通ポート26ａが室内に連通する選択ポート27に連通され、空 気圧縮機１の吐出路１ｂに接続された共通ポート25ｂは選択ポート28を介して吸 着タンク３に接続される。 また、排気モードでは、図３に示すように、空気圧縮機１の吸入路１ａに接続 された共通ポート26ａが選択ポート28を介して吸着タンク３に接続され、空気圧 縮機１の吐出路１ｂに接続された共通ポート25ｂは室内に連通する選択ポート27 に連通される。

【００２４】 吸着モードから排気モードへの過渡期においては、図１に示すように、弁子25 は一方の弁座24にポペット弁座34が受け止められて、その弁座24を閉じている状 態から他方の弁座34を閉じる方向に移動する。 この過渡期に、空気圧縮機１の吐出路１ｂが接続される弁室23では、弁子25が 選択ポート27側の弁座24から両弁座24の中央に所定量に以上接近すると、選択ポ ート27側の弁座24の弁孔35がスプール部36によって閉じられたまま、反対側のス プール部36が他方の弁座24、すなわち、選択ポート28側の弁孔35に突入してこれ を閉じる。そして、さらに弁子25が両弁座24間の中央を通過し、選択ポート28側 の弁座24に所定量以上接近した時に、選択ポート27側のスプール部36が船体ポー ト27側の弁座24の弁孔35から抜け出し、その弁座24を開く。

【００２５】 すなわち、両弁座24が同時に閉じられる時期が設けられることになり、弁室23 内で空気圧縮機１から吸着タンク３側に送られていた空気の流れが一端堰き止め られ、その後、室内に連通する選択ポート27側に切り換えられるので、切替え時 の衝撃音が例えば約10ｄＢも小さくなり、運転騒音の最大値を72ｄＢ以下に抑え ることができ、平均値でも約24ｄＢ程度に抑えることができた。

【００２６】 なお、この従来例および上記一実施例の運転騒音の測定は、吸着タンク３に代 えて内圧 0.2ＭＰａ、容量７リットルのダミータンクを接続し、電磁弁２から50 cm離れた所でJISC1502規格による普通騒音計を用いて測定したものである

【００２７】

【考案の効果】

以上に説明したように、本考案はポペットシールタイプの吸着型酸素濃縮器用 電磁弁において、弁子が両弁座間の中央から任意の一方の弁座側に所定量以上変 位した時にその他方の弁座を開弁するように形成されるので、弁子の移動により 空気圧縮機の吐出路に接続される選択ポートが切替えられる時に、一旦吐出路を 両選択ポートから遮断して高圧の空気を弁室内で堰き止めることができ、これに より、弁の切替えに伴う衝撃音を小さくして、運転騒音を低減するとができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の要部の過渡期における拡大断面図であ
る。

【図２】本考案の吸着モードにおける断面図である。

【図３】本考案の排気モードにおける断面図である。

【図４】吸着型酸素濃縮器の構成図である。

【図５】吸着型酸素濃縮器の等価回路である。

【図６】吸着型酸素濃縮器の他の等価回路である。

【図７】吸着タンクの内圧の圧力特性図である。

【図８】メタルスプールタイプの従来例の断面図であ
る。

【図９】ポペットシールタイプの従来例の吸着モードに
おける断面図である。

【図10】ポペットシールタイプの従来例の排気モードに
おける断面図である。

【図11】ポペットシールタイプの従来例の過渡期におけ
る断面図である。

【符号の説明】

22…電磁アクチュエータ 23…弁室 24…弁座 25…弁子 26…共通ポート 27…選択ポート 28…選択ポート 34…ポペット弁座 35…弁孔 36…スプール部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁室内に互いに対向して設けられた１対
   の弁座と、両弁座間で弁室に連通する共通ポートと、両
   弁座の外側で弁室に連通する対をなす選択ポートと、電
   磁アクチュエータにより両弁座に選択的に当接させる弁
   子とを有する吸着型酸素濃縮器用電磁弁において、上記
   弁子が両弁座間の中央から任意の一方の弁座側に所定量
   以上変位した時にその他方の弁座を開弁するように形成
   されることを特徴とする吸着型酸素濃縮器用電磁弁。
2. 【請求項２】 上記弁子の両側部に、各弁座に受け止め
   られるポペット弁座と、このポペット弁座の外端面から
   突出し、弁座内の弁孔に挿抜されるスプール部とを設
   け、両スプール部は、弁子を両弁座間の中央に位置させ
   た時にそれぞれ弁孔に所定の重なり寸法にわたって封止
   状に突入するように形成されることを特徴とする請求項
   １に記載の吸着型酸素濃縮器用電磁弁。