(57)【要約】【課題】電源周波数が変動しても、酸素富化空気を安定して得られる使用勝手の良い酸素富化機を提供する。【解決手段】酸素富化膜ユニット２を内蔵する本体１と、前記酸素富化膜ユニット２を通して空気を吸引し、得られた酸素富化空気を前記本体１外に送出するポンプ３と、前記ポンプ３を回転駆動するインダクションモータ５を備え、前記インダクションモータ５に接続されるコンデンサー１２の容量を、電源の周波数に応じて切換る構成としたもので、周波数が変っても、コンデンサー１２の容量を変えてインダクションモータ５の回転数を一定にすることで、吸引される空気量を一定にして酸素富化空気を使用者に安定して提供できるものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素富化手段を内蔵する本体と、前記酸素富化手段を通して空気を吸引し、得られた酸素富化空気を前記本体外に送出する吸引手段と、制御手段とを備え、前記吸引手段を、ポンプと前記ポンプを回転駆動するインダクションモータとで構成し、前記制御手段は、前記インダクションモータに接続されるコンデンサーの容量を電源の周波数に応じて変化させ、前記インダクションモータの回転数を一定に制御する構成とした酸素富化機。
【請求項２】
容量の異なる複数のコンデンサーを備え、電源の周波数に応じて前記複数のコンデンサーの接続を切換えて、インダクションモータに接続されるコンデンサーの容量を変化させる構成とした請求項１に記載の酸素富化機。
【請求項３】
酸素富化手段を内蔵する本体と、前記酸素富化手段を通して空気を吸引し、得られた酸素富化空気を前記本体外に送出する吸引手段と、制御手段とを備え、前記吸引手段を、ポンプと前記ポンプを回転駆動するインダクションモータとで構成し、前記制御手段は、電源の周波数に応じて前記インダクションモータの巻線の長さを変化させ、前記インダクションモータの回転数を一定に制御する構成とした酸素富化機。
【請求項４】
インダクションモータの巻線の各コイル間から中間引出し線を引出し、制御手段が、電源の周波数に応じて前記中間引出し線の接続を切換る構成とした請求項３に記載の酸素富化機。
【請求項５】
酸素富化手段を内蔵する本体と、前記酸素富化手段を通して空気を吸引し、得られた酸素富化空気を前記本体外に送出する吸引手段と、制御手段とを備え、前記吸引手段を、ポンプと前記ポンプを回転駆動するインダクションモータで構成し、前記制御手段は、前記インダクションモータに印加される電圧の周波数を変化させて前記インダクションモータの回転数を一定に制御する構成とした酸素富化機。
【請求項６】
インダクションモータの回転数を、１／ｆの周期で制御する構成とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸素富化機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素富化手段を用いて得られる酸素富化空気を使用者に提供する酸素富化機に関するもので、特に、酸素富化機の運転制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の酸素富化機としては、ポンプを備え空気中の酸素を濃縮して酸素富化空気を発生させる装置本体と、これに接続され酸素富化空気を吐出する酸素吐出口とで基本構成とし、例えばマイナスイオン発生手段を備えるなどして色々に展開されてきている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−２３４８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の酸素富化機では、空気を吸引し酸素富化空気を吐出させるポンプに通常インダクションモータが使用されることが多い、しかしながらインダクションモータはその特性から回転数は電源の周波数に依存する。たとえば、電源周波数が６０Ｈｚの時の回転数は、５０Ｈｚの時よりも高くなる。したがって吸引される空気量が、電源周波数により異なり使用者が酸素富化を吸い込む量が、５０Ｈｚでは減少してしまうと言う課題があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電源周波数の影響を受けることなく酸素富化空気の供給を安定的に行い、使用者が安定した酸素富化空気を吸い込んでリフレッシュできる酸素富化機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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の酸素富化機は、酸素富化手段を内蔵する本体と、前記酸素富化手段を通して空気を吸引し、得られた酸素富化空気を前記本体外に送出する吸引手段と、制御手段とを備え、前記吸引手段を、ポンプと前記ポンプを回転駆動するインダクションモータとで構成し、前記制御手段は、前記インダクションモータに接続されるコンデンサーの容量を電源の周波数に応じて変化させ、前記インダクションモータの回転数を一定に制御する構成としたもので、周波数が異なってもコンデンサーの容量を変えてインダクションモータの回転数を一定にすることで、吸引される空気量を一定にして酸素富化空気を使用者に安定的に提供できるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の酸素富化機は、酸素富化空気を安定して供給することができ、酸素富化機の性能のばらつきを抑制して安定したリフレッシュ感を得ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、酸素富化手段を内蔵する本体と、前記酸素富化手段を通して空気を吸引し、得られた酸素富化空気を前記本体外に送出する吸引手段と、制御手段とを備え、前記吸引手段を、ポンプと前記ポンプを回転駆動するインダクションモータとで構成し、前記制御手段は、前記インダクションモータに接続されるコンデンサーの容量を電源の周波数に応じて変化させ、前記インダクションモータの回転数を一定に制御する構成としたもので、周波数が異なってもコンデンサーの容量を変えてインダクションモータの回転数を一定にすることで、吸引される空気量を一定にして酸素富化空気を使用者に安定的に提供できるものである。
【０００８】
第２の発明は、特に、特に第１の発明において、容量の異なる複数のコンデンサーを備え、電源の周波数に応じて前記複数のコンデンサーの接続を切換えて、インダクションモータに接続されるコンデンサーの容量を変化させる構成としたもので、汎用のコンデンサーを組み合わせて或いは切り換えてコンデンサーの容量を切換えることができるので、安価に形成することができる。
【０００９】
第３の発明は、酸素富化手段を内蔵する本体と、前記酸素富化手段を通して空気を吸引し、得られた酸素富化空気を前記本体外に送出する吸引手段と、制御手段とを備え、前記吸引手段を、ポンプと前記ポンプを回転駆動するインダクションモータとで構成し、前記制御手段は、電源の周波数に応じて前記インダクションモータの巻線の長さを変化させ、前記インダクションモータの回転数を一定に制御する構成としたもので、周波数が異なっても吸引される空気量を一定にして酸素富化空気を使用者に安定的に提供できるものである。
【００１０】
第４の発明は、特に、第３の発明のインダクションモータの巻線の各コイル間から中間引出し線を引出し、制御手段が、電源の周波数に応じて前記中間引出し線の接続を切換る構成としたもので、周波数が異なっても吸引される空気量をより一定にして酸素富化空気を使用者に安定的に提供できるものである。
【００１１】
第５の発明は、酸素富化手段を内蔵する本体と、前記酸素富化手段を通して空気を吸引し、得られた酸素富化空気を前記本体外に送出する吸引手段と、制御手段とを備え、前記吸引手段を、ポンプと前記ポンプを回転駆動するインダクションモータで構成し、前記制御手段は、前記インダクションモータに印加される電圧の周波数を変化させて前記インダクションモータの回転数を一定に制御する構成としたもので、安定した酸素富化空気を使用者に提供できるものである。
【００１２】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか一つの発明のインダクションモータの回転数を、１／ｆの周期で制御するようにしたもので、自然の風のゆらぎでより一層のリフレッシュ感が得られるものである。
【００１３】
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。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。
【００１４】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態における酸素富化機について図１〜６を用いて説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態における酸素富化機の全体斜視図、図２は、同酸素富化機の構成を示すブロック図である。図１、２において、本体１の内部には、酸素の濃度が高い空気、いわゆる酸素富化空気を発生する酸素富化手段として酸素富化膜ユニット２を設けている。前記酸素富化膜ユニット２は有機高分子の平膜より構成され膜を通過する分子の速度の差を利用するもので、空気中の窒素に比べ酸素をよく通すため、比較的高い酸素濃度の空気、いわゆる酸素富化空気が得られるものである。通常の空気において酸素が占める割合は約２１％（窒素約７９％）であるが、本実施の形態における酸素富化膜ユニット２を通過後の酸素富化空気においては酸素が占める割合が約３０％（窒素約７０％）となる。
【００１６】
３は、本体１内の酸素富化膜ユニット２の下方に設けられ吸引手段となるポンプで、酸素富化膜ユニット２の周辺の空気を、酸素富化膜ユニット２を通して吸引し、下流側に送るものである。更に、このポンプ３は、酸素富化膜ユニット２を通過した後の酸素富化空気を、本体１に設けられた吐出口部４に送り、さらに吐出口部４と連結された後述のヘッドセットユニット６に送り込んでいる。ポンプ３の駆動源には、単相のインダクションモータ５が一般的に使用されている。
【００１７】
また、６は、酸素富化空気を使用者に供給するための酸素富化空気吐出手段となるヘッドセットユニットであり、ヘッドセットユニット６は、使用者が酸素富化空気を吸引するための吐出口７を有している。また、本体１に設けられた吐出口部４とヘッドセットユニット６との間の経路には液だまり８を備えている。
【００１８】
ヘッドセットユニット６は、耳当て部左９と、耳当て部右１０と、耳当て部左９と耳当て部右１０とを連結するヘッドバンド１１を備えている。
【００１９】
また、ポンプ３に内蔵されたインダクションモータ５を駆動させるコンデンサー１２が複数個設けられており、電源周波数に応じてコンデンサー１２の接続を切換えるリレー等を用いた切換え手段１３が設けられている。
【００２０】
次に上記構成に基づく酸素富化機の動作について説明する。
【００２１】
ポンプ３に動作電源を供給し、内蔵されたインダクションモータ５が運転されると、酸素富化膜ユニット２の周囲の外気が、ポンプ３の運転により吸引されて酸素富化膜ユニット２を通過する際、空気中の酸素が酸素富化膜ユニット２を通過しやすいところから酸素富化された空気、即ち酸素富化空気となる。そしてこの酸素富化空気は、吐出口部４を経て吐出口７に送出され、そこから外部に吐出される。
【００２２】
ここで、酸素富化膜ユニット２は、酸素の透過速度が、窒素の透過速度より速く、特に本実施の形態では酸素の透過速度を窒素の透過速度の２倍以上としており、効率的かつ簡易的な構成で、酸素富化空気が得られるものである。
【００２３】
そして、ヘッドセットユニット６に設けられた吐出口７を使用者の口や鼻に近づけることにより、吐出口７から吐出される酸素富化空気を口や鼻から吸引できるようになる。
【００２４】
ポンプ３の駆動用として用いられているインダクションモータ５の回転数は、電源の周波数とモータの極数、及びすべりで決まるものであり一般に次式で表される。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
これをトルクと回転数のグラフにすると一般的に図３のようになる。更にファンなどの負荷曲線を追加すると図４に示すように動作点Ｎ１が決定する。このグラフからも解るように、電源周波数により回転数が変化し、動作点の回転数は５０Ｈｚと６０Ｈｚでは約２０％のズレが生じることとなる。
【００２７】
また、単相のインダクションモータ５は、コンデンサー１２により図示しない主巻線と補助巻線の間に９０°の電流の位相差を生じさせることで回転磁界を発生させてモータを回転させるものであり、そのコンデンサー１２の容量によってインダクションモータ５の停動トルクが変化する。一般的には停動トルクがＭＡＸになるような最適なコンデンサー１２の容量を設定している。
【００２８】
ここで、本実施の形態では、電源周波数が５０Ｈｚの時に停動トルクがＭＡＸになるようなコンデンサー１２の容量を設定しておき、６０Ｈｚのときには停動トルクが低下するようなコンデンサー１２の容量（一般的に小さくする）を切換え手段１３によって切換えるようにしたもので、それにより、図５に示すようにほぼ同一の回転数Ｎ１が得られるようになる。
【００２９】
従って、電源周波数が変化してもほぼ同一の回転数が得られるので、電源周波数が変化しても、酸素富化空気量を一定にし安定した性能を得る事ができるものである。
【００３０】
また、図６に示すように、電源周波数を検知する周波数検知手段１４を電源回路中に設け、周波数検知手段１４で検知した電源周波数に応じ、自動でコンデンサー１２の切換えを行うようにしても良い。さらに、電源電圧を検知する電圧検知手段１５を設け、電圧検知手段１５で検知した電圧に応じて、コンデンサー１２の容量を切換えるようにして、電源電圧の変動に関わらずインダクションモータ５の回転数を安定化させることもできる。
【００３１】
（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施の形態における酸素富化機の構成を示すブロック図である。なお上記第１の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
本実施の形態は、図７に示すように、ポンプ３に内蔵されたインダクションモータ５の巻線から中間引き出し線１６を引き出し、巻線のコイルの結線を変えて極数を切換えるものである。
【００３３】
上記構成に基づく本酸素富化機の動作について説明する。
【００３４】
上記実施の形態で説明したように、インダクションモータ５の回転数は極数Ｐにも依存していることがわかる。ここで本実施の形態では、ポンプ３に内蔵されたインダクションモータ５の巻線の各コイル（図示せず）間から中間引き出し線１６を引き出しコイルの結線を変えることにより極数を切換えて、回転数を一定にすることができる。たとえば、６０Ｈｚの時には１２極、５０Ｈの時には１０極とすれば前述の式より、同一の回転数が得られることは言うまでもない。
【００３５】
したがって、電源周波数が変化してもほぼ同一の回転数が得られるので酸素富化空気量を一定にし安定した性能を実現することができるものである。
【００３６】
また、第１の実施の形態と同様に、電源周波数を検知する周波数検知手段１４を設けて、電源周波数に応じて、自動でコイルの結線を切換えるようにしても良い。
【００３７】
（実施の形態３）
図８は、本発明の第３の実施の形態における酸素富化機の構成を示すブロック図である。なお上記第１、第２の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
本実施の形態は、図８に示すように、本体１の吐出口部４に送出される酸素富化空気の風量を検知する風量検知手段１７と、電源周波数を可変する周波数変換機１８と、これらを制御する制御部として回路制御部１９を設け、風量検知手段１７で検知された酸素富化空気の風量に応じて、周波数変換機１８でインダクションモータ５に印加される電圧の周波数を変化させるものである。
【００３９】
次に上記構成に基づく本酸素富化機の動作について説明する。
【００４０】
前述したようにインダクションモータ５は、周波数を変えることで任意の回転数を得ることができる。ここで吐出口部４に送出される風量を風量検知手段１７で検知し、風量がある値より低下した場合に、周波数変換機１８で周波数を上昇させて、インダクションモータ５の回転数を上げることで、風量をアップさせることができる。
【００４１】
逆に風量がある値より上昇した場合は、周波数変換機１８で周波数を低下させることによりインダクションモータ５の回転数がダウンして風量がダウンする。これらの動作を回路制御部１９で行う。したがって風量の安定化を図ることで酸素富化空気量を、より安定して供給することができるものである。
【００４２】
また、回路制御部１９で１／ｆのゆらぎの制御を行うようにすれば、自然の風のゆらぎで、より一層のリフレッシュ感が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる酸素富化機は、酸素富化空気を安定的に供給することができ酸素富化機の性能のばらつきを抑制して安定したリフレッシュ感を得ることができるもので、家庭用、業務用酸素富化機や、酸素富化機能を有する空気清浄機や、換気装置にも広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１における酸素富化機の本体斜視図
【図２】同、酸素富化機の構成を示すブロック図
【図３】同、酸素富化機のインダクションモータの一般的な特性図
【図４】同、酸素富化機のインダクションモータと負荷の一般的な特性図
【図５】同、酸素富化機のインダクションモータと負荷の他の特性図
【図６】同、酸素富化機の他の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態２における酸素富化機の構成を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態３における酸素富化機の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【００４５】
１  本体
２  酸素富化膜ユニット（酸素富化手段）
３  ポンプ（吸引手段）
４  吐出口部
５  インダクションモータ
６  ヘッドセットユニット（酸素富化空気吐出手段）
７  吐出口
１２  コンデンサー
１３  切換え手段
１４  周波数検知手段
１５  電圧検知手段
１６  中間引き出し線
１７  風量検知手段
１８  周波数変換機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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