(57)【要約】【課題】凝縮水を短時間で効率的に排出することにより、酸素富化空気の供給量の低下を防ぎ、水が残留して起こるカビの発生や使用者が凝縮水を吸い込みことを防止する。【解決手段】選択性透過膜１と、選択性透過膜１を介して酸素富化空気４を取り出し圧送する真空ポンプ２と、真空ポンプ２の吸気ライン１５に設け外気３を取り入れる為の第１電動弁１７と、真空ポンプ２の排気ライン８に設けた水分離室１０底部の排水ライン１３に第２電動弁１８とを備え、酸素富化装置の運転終了時に第１電動弁１７と第２電動弁１８により選択性透過膜１を介さない外気３を取り入れ圧送し、水分離室１０の凝縮水９を排水ライン１３より排水することにより酸素富化装置使用時の酸素富化空気供給量４を低下させず凝縮水９が滞留しカビ等発生により不衛生になる事を防止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気中の窒素より酸素を透過させ易い選択性透過膜と、前記選択性透過膜を介して酸素富化空気を取りだし、圧送する真空ポンプと、前記真空ポンプの吸気ライン側で外気を導入する外気ラインと、前記外気ラインに設けた第１電動弁と、前記真空ポンプの排気ライン側で底部に排水ラインを設けた水分離室と、前記排水ラインに第２電動弁とを備え、運転終了時に前記第１電動弁と前記第２電動弁とを開き、前記外気ラインより外気を前記真空ポンプにより取り入れて、前記水分離室の排水ラインより凝縮水を排出するようにしたことを特徴とする酸素富化装置。
【請求項２】
水分離室後の排気ラインに第３電動弁を設け、前記第３電動弁は、選択透過膜を介さない外気を取り入れて真空ポンプで圧送する時に閉じるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の酸素富化装置。
【請求項３】
車両に搭載されることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸素富化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択性透過膜と真空ポンプを利用して酸素富化空気を生成する酸素富化装置に関し、特に酸素富化空気の生成時に出来る凝縮水の排水に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、酸素富化装置については酸素富化空気からの凝縮水の分離と処理が必要である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図３に一般的な水分離室の模式図を示し、図４に特許文献１における酸素富化装置のフロー図を示す。
【０００４】
図３において、酸素富化装置は選択性透過膜１と真空ポンプ２を使用して、外気３から酸素富化空気４を取り出すものであるが、送風機５によりフィルター６を通して外気３を吸い込み、窒素富化空気７を放出する。しかし、選択性透過膜膜１は酸素以外に水蒸気も通し易い性質を有している為、生成された酸素富化空気４は外気３より高温で水蒸気を多く含んでおり、排気ライン８で冷やされて凝縮水９が出来る。そこで、使用者が酸素富化空気４と一緒に凝縮水９を口や鼻から吸い込まないよう排気ライン８に水分離室１０を設けている。水分離室１０は凝縮水９の量を目視で確認できるよう透明な樹脂等で作られており、水分離室１０に溜まった凝縮水９は、使用者が水分離室１０を開け、凝縮水９を捨てる方式のものであった。
【０００５】
図４においては、選択性透過膜１よって生成された酸素富化空気４を冷却器１１で冷却し、その過程で出来る凝縮水９を第１の水分離室１０ａで除去し、調圧バルブ１２のあとで出来る凝縮水９を第２の水分離室１０ｂで除去するもので、除去された凝縮水９は、それぞれの排水ライン１３を通して排出する酸素富化装置が開示されている。
【特許文献１】特開平２−１４５４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の図３の構成の酸素富化装置では、凝縮水を水分離室に貯める方式の為排水作業が煩わしく、排水を怠った場合吹き出しノズルより凝縮水が吹き出す。また、そのまま放置しておくとカビ等の発生原因にもなり不衛生であった。
【０００７】
従来の図５の構成の装置では、発生した凝縮水と酸素富化空気が常時排水ラインを流れ、使用者への酸素富化空気の供給量が低下する為、酸素富化空気の発生量を増やす必要があり、その為に酸素富化装置が大きくなり真空ポンプの消費電力も大きくなってしまうという課題を有していた。
【０００８】
また酸素富化装置の運転停止時には吸気ライン、排気ラインに凝縮水が滞留しており、放置しておくとカビ等の発生原因にもなり不衛生等の課題を有していた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、酸素富化空気を生成する過程でできる凝縮水を短時間で確実に排水でき、使用者への酸素富化空気の供給量を低下させず、かつ凝縮水が滞留しカビ等発生等により不衛生になること及び吹き出しノズルより凝縮水が吹き出すのを防止することができる自動車用酸素富化装置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】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の酸素富化装置は、選択性透過膜と前記選択性透過膜を介して酸素富化空気を生成し、圧送する真空ポンプと、前記真空ポンプの吸気ライン側に設けて外気を取り入れる為の外気ラインと、外気ラインに設けた第１電動弁と、前記真空ポンプの排気ラインに設けた水分離室底部の排水ラインに第２電動弁とを備え、酸素富化装置の運転終了時に前記第１電動弁と前記第２電動弁とを開いて前記選択性透過膜を介さない外気を前記真空ポンプにより取り入れ、圧送して凝縮水を排水ラインより外気と共に強制的に排出するものである。
【００１１】
これにより、酸素富化装置運転時には、第２電動弁を閉じて排水ラインより酸素富化空気を漏らさないので、酸素富化空気の供給量を低下を防ぐことが出来る。また、排水時には選択性透過膜を通さないので酸素富化空気の生成時より圧力損失が小さくなり、大流量の外気を吸気ラインと排気ラインに流す事が出来、確実に凝縮水を酸素富化装置外へ押し出すことができ、凝縮水が滞留しカビ等発生により不衛生になる事を防止する。
【００１２】
また水分離室後方の排気ラインに第３電動弁を設けて上記凝縮水の排水時に閉じる事により、真空ポンプで外気を取り入れ、圧送して排水する時に、高圧、大流量の外気が吹き出しノズルより使用者に吹き出すのを防止する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の酸素富化装置は、運転終了時に凝縮水を短時間で確実に排出することにより、酸素富化装置使用時の酸素富化空気の供給量を低下させず、凝縮水が内部に滞留しカビ等発生により不衛生になる事及び寒冷時の凍結を防止することができる。また吹き出しノズルよりの吹き出しを遮断する事により使用者が外気ともに凝縮水を吸い込む事を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明の酸素富化装置は、窒素より酸素を透過させ易い選択性透過膜と、前記選択性透過膜を介し酸素富化空気を取り出し、圧送する真空ポンプと、前記真空ポンプの吸気ライン側で外気を導入する外気ラインと、前記外気ラインに設けられた第１電動弁と、前記真空ポンプの排気ライン側に底部に排水ラインが設けられている水分離室と、前記排水ラインに第２電動弁とを備え、運転終了時に前記第１電動弁と前記第２電動弁とを開き、前記外気ラインより外気を前記真空ポンプにより取り入れて、前記排水ラインより凝縮水を酸素富化装置外に排水するものである。
【００１５】
これにより、選択性透過膜を介さないので外気を真空ポンプで高圧で大流量にして送ることが可能になり凝縮水を短時間に排水できて、凝縮水が内部に滞留しカビ等発生により不衛生になる事及び寒冷時の凝縮水の凍結により排水ライン等が詰まるのを防止できる。また、酸素富化装置運転終了時のみ排水ラインの第２電動弁を開くので通常の酸素富化装置運転時に排水ラインからの酸素富化空気の漏洩防止する事によりの酸素富化空気の供給量を低下させることなく使用者に供給できる。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明の酸素富化装置の水分離室より後方の排気ラインに前記排気ラインを開閉する第３電動弁を設け、選択性透過膜を透過しない外気を取り入れ真空ポンプで圧送して凝縮水を排水する時に、第３電動弁を閉じるようにしたものであり、より水分離室の圧力を高めることにより、水分離室の凝縮水を短時間で排出でき、かつ使用者が外気と凝縮水を吸い込む事を防止する。
【００１７】
第３の発明は、本発明の酸素富化装置を車両に搭載するもので、排水を自動的に行うことに対して、車両であれば空調装置の排水と同様に屋外に排水することができて好適である。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。従来と同様の構成については、同じ符号を用いている。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施形態における酸素富化装置の模式図である。
【００２０】
酸素富化装置ユニット１４の中を外気３が通過するように、入口にフィルター６と、出口に送風機５を備えている。酸素富化装置ユニット１４内には、選択性透過膜１を通して酸素富化空気が取り出せるように、真空ポンプ２が吸気ライン１５により結ばれている。吸気ライン１５の途中には外気３を直接取り入れる外気ライン１６が合流しており、外気ライン１６の途中には第１電動弁１７が配設されている。ここでは、フィルター６を通過した空気も外気３と称するが、選択性透過膜１以降の空気は酸素が減少して窒素富化空気７となっている。
【００２１】
真空ポンプ２から出る排気ライン８には冷却器１１が設けられ、その後酸素富化装置ユニット１４から出て水分離室１０に結ばれる。水分離室１０の底部には排水ライン１３が設けられ、排水ライン１３の途中に第２電動弁１８を備えている。水分離室１０を出た排気ライン８の先端には吹き出しノズル２０が設けられ、使用者の鼻元に向け吹き出すような位置に取り付けられている。なお、排気ライン８の水分離室１０と吹き出しノズル２０との間には第３電動弁１９を設けている。
【００２２】
以上のように構成された酸素富化装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００２３】
第１電動弁１７と第２電動弁１８は酸素富家装置の通常運転時には閉じて、外気が直接侵入することと、排水とをそれぞれ防止している。真空ポンプ２で吸引することにより、外気３は選択性透過膜１を透過して酸素富化空気４になるが、水蒸気も選択的に透過されて高濃度の水蒸気となり、吸気ライン１５と排気ライン８、及び冷却器１１で冷却されると凝縮水９が出来る。凝縮水９は、排気ライン８に設けた水分離室１０で酸素富化空気４と分離されて水分離室１０に貯められる。そして、第３電動弁１９は開いており、酸素富化空気４は排気ライン８の先端に設けられた吹き出しノズル２０より使用者の鼻元に吹き出す。
【００２４】
酸素富化装置運転終了時には、第１電動弁１７及び第２電動弁１８を開き、第３電動弁１９を閉じて真空ポンプ２を運転する。これにより、外気３は抵抗が大きい選択性透過膜１を透過せずに外気ライン１６より吸い込まれ、吸気ライン１５、排気ライン８、水分離室１０の凝縮水９を排水ライン１３を通して酸素富化装置外に排出する。
【００２５】
これにより、凝縮水９の排水時に水分離室１０の圧力を高めて排水に要する時間を短縮できるとともに、吹き出しノズル２０からの外気３と凝縮水９との吹き出しを遮断して、使用者が吸い込む事や不快感を防止することができる。また、排水ライン１３からの漏れもなく、酸素富化装置使用時に酸素富化空気供給量が低下することもない。
【００２６】
なお、酸素富化装置の終了は、本説明では図示していいないが、酸素富家装置の停止操作ボタン操作以外にも、車両に搭載している場合にはエンジンキー等と連動するようにして、イグニッションスイッチを切った時に終了するようにするようにしても良い。
（実施の形態２）
第４図は本発明の酸素富化装置を自動車へ搭載した模式図である。
【００２７】
自動車のトランク近傍に酸素富化装置ユニット１４と水分離室１０とを備えている。選択性透過膜１により車室内から取り込んだ空気を高濃度の酸素富化空気４と窒素富化空気７とに分離し、窒素富化空気７は車外へ放出される。選択性透過膜１により生成された酸素富化空気４は排気ライン８によりドライバー近傍へ導かれ、吹き出しノズル２０より吹き出す構造になっている。また、水分離室１０に貯まった凝縮水９は、運転終了時に自動的に車外に排水される。
【００２８】
なお、本実施の形態では運転終了時に排水するようにしたが、図示しない検出装置（水位センサーや重量センサー等）により酸素富化装置の運転中に水分離室１０の凝縮水９の量を検出出来るようにして、所定値に達した事を検出する信号で第２電動弁１８を開けて排水するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明にかかる酸素富化装置は、酸素富化空気の供給量の低下を防ぎ、凝縮水を効率的に排出することにより、凝縮水が内部に滞留しカビ等発生により不衛生になる事及び寒冷時の凍結を防止することになるとともに、排水時に吹き出しノズルよりの吹き出しを遮断する事により使用者が凝縮水を吸い込む事及び流量変化による不快感解消可能なので健康機器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１における酸素富化装置の模式図
【図２】本発明の実施の形態２における車両の模式図
【図３】従来の酸素富化装置の模式図
【図４】従来の酸素富化装置のフロー図
【符号の説明】
【００３１】
１  選択性透過膜
２  真空ポンプ
３  外気
４  酸素富化空気
８  排気ライン
９  凝縮水
１０  水分離室
１３  排水ライン
１５  吸気ライン
１６  外気ライン
１７  第１電動弁
１８  第２電動弁
１９  第３電動弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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