(57)【要約】【課題】酸素供給装置を備えた空気調和機において、室内の酸素濃度変化に対応する二酸化炭素濃度を検出し、二酸化炭素濃度によって酸素供給装置を制御し、室内を一定の酸素濃度に維持することを目的とする。【解決手段】空気中の二酸化炭素濃度を検出するＣＯ２センサ３と酸素富化膜ユニット１１と真空ポンプ１３と酸素供給制御手段２を具備し、二酸化炭素濃度に応じて真空ポンプ１３の運転制御を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内空気中に含まれる二酸化炭素の濃度を検出する二酸化炭素濃度検出手段と、室内に酸素を供給する酸素供給手段と、検出された二酸化炭素濃度により酸素供給手段の供給制御を行う酸素供給制御手段を具備した空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、酸素供給機能を有する空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、室内の酸素濃度を制御する装置としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図４は前記特許文献に記載された従来の空気調和機を示している。図４において、１２１は室内ユニット、１１９は酸素タンク、１１８は酸素供給用配管、１０８は開閉弁、１２０は酸素吹出口、１０１は酸素濃度検知器である。この構成において、酸素濃度検出器１０１により酸素濃度に比例した信号を取り出し、この信号によって開閉弁１０８を駆動し酸素量を制御し、室内空気中の酸素濃度を一定に保っている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−４７０３（第２頁、第４図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、酸素濃度検出器□□で室内の酸素濃度を検出しているが、人が在室しているときに変化する酸素濃度は大きくても３０００〜５０００ｐｐｍ程度であり、通常約２１００００ｐｐｍもある酸素濃度の中で、この程度の変化を精度良く検出することはかなりの難しさがあった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、二酸化炭素濃度を検出する手段を用いて、人の呼吸によって消費される酸素とは反対に増加する二酸化炭素を精度よく検出し、室内の酸素濃度を推定し、酸素供給を制御する。その結果、人の在室負荷に関わらず酸素濃度を一定にした室内環境を提供することができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明の空気調和機の制御装置は、室内空気中に含まれる二酸化炭素の濃度を検出する二酸化炭素濃度検出手段と、室内に酸素を供給する酸素供給手段と、検出された二酸化炭素濃度により酸素供給手段の供給制御を行う酸素供給制御手段を設けたことを特徴としたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、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、以下の実施の形態では酸素供給を行う装置を居住空間の空気調和に用いる分離型の空気調和機に適用した場合について説明するが、例えば車両用空気調和機、一体形空気調和機、空気清浄機等に用いた場合に適用しても同様の効果を奏するものである。
【０００８】
（実施の形態１）
まず図１、図２を用いて本発明の実施の形態１について説明する。最初に図１を用いて本実施の形態に係る装置の構成について説明する。
【０００９】
図１は、本発明にかかる酸素供給装置の図である。同図において、空気調和機は室内機１と室外機１０より構成され、冷媒ガスが循環するように接続配管（図示せず）で接続されている。室内機１にはファン５と、室内の二酸化炭素濃度を検出するＣＯ２センサ３と、ＣＯ２センサ３の検出信号に基づき酸素供給手段の供給制御を行う酸素供給制御手段２と、室内へ酸素を供給する酸素吹出口４が設けられている。一方室外機１０は圧縮機１４、熱交換器１７、ファン１６が具備されていると共に、送風回路の一部を構成する仕切り板１５の送風回路側に酸素富化膜ユニット１１を設け、真空側酸素接続管１２を介して真空ポンプ１３の真空側ポートに接続されている。また、真空ポンプ１３の大気圧側ポートには、室内へ酸素を供給する酸素供給主管６が接続され、室内機１に設けられている酸素吹出口４と接続されている。さらに、真空ポンプ１３には、酸素供給制御手段２から酸素の供給制御ができるように接続線７が電気的に接続されている。
【００１０】
ここで、空気調和機の冷凍サイクルの構成及び動作については本発明に関連しないため詳細な説明は省略する。
【００１１】
次に上記構成の酸素供給装置を用いて、酸素供給を行う動作と共に、本発明に係る動作について図１、及び２を用いて説明する。
【００１２】
上記構成において、真空ポンプ１３が運転されると矢印２０で示す様に酸素富化膜ユニット１１を通過した空気が真空側酸素接続管１２を通過して真空ポンプ１３に吸い込まれ、酸素富化された空気が酸素供給主管６を介して室内機１に送出され、酸素吹出口４より吹き出され主流の送風と混合して室内へ供給される。
【００１３】
ここで、本発明における酸素供給装置は上述のような酸素富化膜ユニットを用いたもの以外に、吸着剤を用いたＰＳＡ方式や、中空糸方式や、酸素ボンベ方式など室内に酸素を供給できる方式であれば何でもよい。
【００１４】
図２は本発明にかかる実施の形態１を示す制御仕様例を示す図である。図２では、室内にＭ人在室しているときの二酸化炭素濃度と酸素濃度の変化特性を示している。いま、時間Ｔ０でＭ人が入室したとすると、人間の呼吸により排出される二酸化炭素により二酸化炭素濃度は除々に上昇し、逆に酸素は呼吸によって消費されるために除々に減少していく。このとき、二酸化炭素の増加と酸素の減少度合いとは一定の関係が存在するために、二酸化炭素の濃度を検出することによって、酸素の濃度を推定することが可能である。時間Ｔ０においてＣＯ２センサ３によって検出された二酸化炭素濃度がＣＯ２＿０であったものが、時間Ｔ１でＣＯ２＿１まで上昇し、これに対応して、酸素濃度はＯ２＿０がＯ２＿１まで減少していると推定される。そこで、ＣＯ２センサ３によって検出された二酸化炭素濃度が所定の濃度、この場合はＣ０２＿１まで上昇したときに、酸素供給制御手段２によって真空ポンプ１３への運転ＯＮ信号が出され真空ポンプ１３が起動する。真空ポンプ１３が起動すると酸素富化膜ユニット１１を通過して酸素富化された空気が酸素供給主管６を通って室内へと送出され室内の酸素濃度が上昇し、初期とほぼ同程度の濃度まで回復する。ここで、破線は酸素供給装置がないときの室内の酸素濃度の減少特性を示している。このように、ＣＯ２センサ３で室内の二酸化炭素濃度を検出し、この検出結果に基づき酸素供給制御手段２で酸素濃度を推定し真空ポンプ１３の運転をＯＮ／ＯＦＦ制御することによって、室内の酸素濃度を人がいないときと同じ、つまり自然界とほぼ同じ濃度に維持することができる。
【００１５】
（実施の形態２）
次に実施の形態２について図３用いて説明する。実施の形態２では、構成は実施の形態１と同じであるが、酸素供給制御手段２による真空ポンプ１３の制御方法が異なる。時間Ｔ０でＮ人が入室在室し、これに対応してＣＯ２センサ３で検出される室内の二酸化炭素濃度が初期のＣＯ２＿０から除々に上昇していく。このとき、所定の二酸化炭素濃度、つまりＣＯ２＿１以下であるため酸素供給制御手段２によって真空ポンプ１３の運転がパワーセーブモードで駆動される。ここで、パワーセーブ（ＰＳ）は、ポンプモータの回転数を制御したり、あるいは、真空ポンプ１３を断続的にＯＮ／ＯＦＦさせたりして、流量あるいは酸素濃度を制御するもので、この方法以外でも、流量や濃度を制御できるものであれば何でもよい。その後、時間Ｔ１において、Ｍ人（Ｍ＞Ｎ）が在室すると、ＣＯ２センサ３で検出される二酸化炭素濃度は更に上昇していく。そいて、時間Ｔ２で、所定の二酸化炭素濃度ＣＯ２＿１以上になったために、酸素供給制御手段２によって真空ポンプ１３の駆動がフルパワー（ＦＰ）モードで駆動される。このように、ＣＯ２センサ３で検出される室内の二酸化炭素濃度より酸素供給制御手段２で酸素濃度を推定し、真空ポンプ１３をパワーセーブモードやフルパワーモードで運転制御することにより、室内の在室人数が変化してもほぼ同じ酸素濃度を維持することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の空気調和機の制御装置によれば、室内の二酸化炭素濃度を高精度に検出し、室内の酸素濃度を精度良く推定して酸素供給手段を制御するために、室内の人数負荷に関わらず酸素濃度を維持し続けることができ、快適な室内環境を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における酸素供給装置を具備した空気調和機の構成概念図
【図２】本発明の実施の形態１における制御仕様例を示す図
【図３】本発明の実施の形態２における制御仕様例を示す図
【図４】従来の酸素供給装置を具備した空気調和機の構成概念図
【符号の説明】
１  室内機
２  酸素供給制御手段
３  ＣＯ２センサ
４  酸素吹出口
６  酸素供給主管
１０  室外機
１１  酸素富化膜ユニット
１２  真空側酸素接続管
１３  真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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