(57)【要約】【課題】ガス富化手段の２次側の輸送管路中において、低外気温でも結露水が凍結しせず、安定したガス富化運転が実現できるガス富化装置を提供すること。【解決手段】ガス富化装置３０は、１次側の空気を空気の所定のガス成分の濃度を高めて２次側から出すガス富化手段２と、ガス富化手段の２次側の気圧を１次側の気圧より低くする差圧発生３と、大気の温度を検知する温度センサと、検知された温度に応じて差圧発生を制御する制御部１２とを備える。【選択図】  図１
2004170058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側の空気を前記空気の所定のガス成分の濃度を高めて２次側から出すガス富化手段と、前記ガス富化手段の前記２次側の気圧を前記１次側の気圧より低くする差圧発生と、大気の温度を検知する温度センサと、前記検知された温度に応じて前記差圧発生を制御する制御部と、を備えたガス富化装置。
【請求項２】
前記差圧発生は運転能力が可変であり、前記制御部は前記検知された温度に応じて前記差圧発生の前記運転能力を制御する、請求項１記載のガス富化装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記検知された温度が所定の温度以下の時に前記差圧発生を所定の運転能力で運転する、請求項２に記載のガス富化装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記検知された温度が前記所定の温度より低い時に前記差圧発生を前記所定の運転能力より低い運転能力で運転する、請求項３に記載のガス富化装置。
【請求項５】
前記差圧発生の前記所定の運転能力は前記差圧発生の最大運転能力である、請求項３に記載のガス富化装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記検知された温度に応じて前記差圧発生を運転し停止する、請求項１に記載のガス富化装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記検知された温度が所定の温度以下の時に前記差圧発生を連続的に運転する、請求項６に記載のガス富化装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のガス富化装置と、前記差圧装置の前記２次側に接続され、前記２次側からの空気を出す吐出口と、前記吐出口から出た空気を送る送風機と、を備えた送風装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の所定のガスの濃度を高めるガス富化装置とそれを備えた送風装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定のガスを通過するガス透過膜を用いた酸素富化装置や窒素富化装置など、特定のガス濃度を増やす装置が医療用の酸素富化装置、空気調和機、空気清浄機などの機器として提案されている。
【０００３】
従来の室外機と室内機を備えた分離型空気調和機では、室外機に設けられた、酸素富化膜を用いた酸素富化装置が空気中の酸素の濃度を高める。酸素の濃度が高められた空気は室外機から送出配管を介して室内機に送られ、室内に放出されて被空調空間である室内の酸素の濃度を増やし、居住者の快適性を向上する。
【０００４】
しかし、上記の酸素富化装置では、現在実用化されている酸素富化膜が空気成分の大半を占める窒素とから選択的に酸素を透過させるものの、同時に空気中の水分も透過させる。すなわち、酸素富化膜の１次側の空気に対して、膜を透過した２次側での空気は窒素が分離された分だけ湿度が高くなり露点が１次側の空気に比べて上昇する。したがって、膜の２次側の配管中でしばしば結露し水が発生する（特許文献１）。
【０００５】
上記の分離型空気調和機では、結露した水が室内機で放散されて、室内を濡らしたり、ユーザに降りかかって不快感を与えたりしないように、室内機は、酸素の富化された空気の輸送流路にその空気を冷却して含有する水分を結露させる熱交換器とその水分を分離する分離器を備え、水分が室内に飛散するのを防止している。
【０００６】
このようにガス透過膜や、Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ（ＰＳＡ）法など吸着材を用いたガス富化装置では、酸素の濃度の増加した空気は必然的に相対湿度が上がり、空気の露点が上昇するために結露を発生しやすい。
【特許文献１】特開平５−１１３２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、  ガス透過膜の２次側において酸素の富化された空気の輸送管路が温度の低い外気にさらされてその温度が低くなった場合に、輸送管路の内部で結露水が凍結して酸素の富化された空気が室内に搬送できなくなる可能性があるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ガス富化手段の２次側の輸送管路中において低外気温でも酸素の富化された空気の結露水が凍結しないガス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】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明のガス富化装置は、１次側の空気を空気の所定のガス成分の濃度を高めて２次側から出すガス富化手段と、ガス富化手段の２次側の気圧を１次側の気圧より低くする差圧発生と、大気の温度を検知する温度センサと、検知された温度に応じて差圧発生を制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のガス富化装置は、ガス富化手段の２次側の輸送管路中において低外気温でも結露水の凍結を極力防止することができ、以って冬季等でも良好なガス富化運転を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態による酸素富化装置を備えた空気調和機の構成図である。空気調和機は室内機１１と、室外機１と、それらを接続して冷媒ガスが循環する接続配管（図示せず）とを備える。室内機１１は送風機であるファン１３を具備する。室外機１は圧縮機２０と、熱交換器２２と、ファン２１と、これらと別の区画に設けられた酸素富化装置３０とを具備する。
【００１３】
酸素富化装置３０は空気中の酸素を透過する酸素富化膜を有する酸素富化手段２と、減圧ポンプ３と、室内機１１へ減圧ポンプ３から吐出される空気が通過する吐出主管６とを備える。なお、酸素富化手段２の１次側（大気側）に滞留する窒素の濃度が高い空気を掃気するための、酸素富化装置の運転に連動して動作するファン（図示せず）を配置してもよい。酸素富化手段２は室外機１の送風回路内に配置され、ファン２１で酸素富化手段２の１次側の窒素の濃度の高い空気を掃気してもよい。
【００１４】
制御装置１２は室外機１の周囲の外気の温度を検知する温度センサ１０を具備している。
【００１５】
吐出主管６を介して酸素の濃度の高められた空気が室内機１１に送り込まれる。室内機１１の筐体の内部またはその付近にはその空気が吹き出される吐出口７が設けられている。筐体内の送風回路に面して配置された吐出口７を備えた室内機１１では、ファン１３が吹き出す送風に吐出口７から出た空気が添加されて吹出し口１４より被空調空間に送出される。
【００１６】
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。
【００１７】
次に上記構成の酸素富化装置の動作について図１〜図３を用いて説明する。図２は実施の形態による酸素富化装置の制御仕様を示す。図３は実施の形態による酸素富化装置の動作を示すタイムチャートである。
【００１８】
減圧ポンプ３が運転されると酸素富化手段２を通過した矢印１５ａで示す空気が酸素供給主管４を通して減圧ポンプ３に吸い込まれ、酸素の濃度が高められた空気が吐出主管６を介して室内機１１に送出される。減圧ポンプ３はその運転能力すなわち単位時間あたりの送風量が可変である。
【００１９】
減圧ポンプ３が運転されると、制御装置１２は温度センサ１０により検知された外気温度を予め設定された温度Ｔ１とＴ２と比較し、図２に示すような制御仕様に従って図３に示すように減圧ポンプ３の運転能力を制御する。
【００２０】
図２では上方が検知された外気の温度が高く、下方ほど外気の温度が低い。まず、検知された外気の温度が所定温度Ｔ１よりも高い温度Ｔａの場合は、制御部１２は減圧ポンプ３の運転能力を制御し、最大運転能力より低い運転能力を含めて運転する。外気温度が低
下して所定温度Ｔ１よりも低い温度Ｔｂになった場合には減圧ポンプ３の運転能力を低下することで吐出主管６での結露による水が凍結する可能性が高い。したがって、制御部１２は減圧ポンプ３をその最大の運転能力で運転し、水は凍結することなく吐出口７から排出される。
【００２１】
外気温度が再度上昇した場合には、制御部１２は所定温度にＴ２−Ｔ１のヒステリシスで減圧ポンプ３を制御している。外気温度が温度Ｔｃでも制御部１２は減圧ポンプ３を最大運転能力で運転する。その後、温度Ｔｄまで外気温度が上昇した時に制御部１２は減圧ポンプ３をその運転能力を制御して最大能力以下の運転能力で運転する。図２の領域Ａでは制御部１２は減圧ポンプ３の運転能力を制御して運転し、領域Ｂでは制御部１２は減圧ポンプ３を最大能力で運転する。温度Ｔ１は温度Ｔ２と同じでもよいが、温度Ｔ１と温度Ｔ２とが異なることによるヒステリシスにより減圧ポンプ３が温度Ｔ１付近で最大運転能力での運転と最大能力より低い停止を含む運転とを頻繁に繰り返してポンプ３の信頼性が低下する可能性が低くなる。
【００２２】
減圧ポンプ３はその運転能力を連続的に可変できるインバータタイプでも、連続的に能力を可変できずに運転と停止とを繰り返して単位時間あたりの運転時間、すなわち運転率により能力を可変できるタイプでもよい。
【００２３】
本実施の形態では、減圧ポンプ３は酸素富化膜を有する酸素富化手段２の２次側を減圧して空気を酸素富化手段２に通過させる。しかし、酸素富化手段２の１次側の空気を加圧して空気を酸素富化手段２に通過させてもよい。すなわち、酸素富化手段２の１次側の気圧より２次側の気圧を低くして１次側と２次側の差圧を発生する差圧発生により空気を酸素富化手段２に通過させることができる。
【００２４】
図１では温度センサ１０は室外機１に設けられる。温度センサ１０は、結露による水が凍結しやすい、吐出主管６の外部に露出する部分の近傍に設けられてもよい。
【００２５】
減圧ポンプ３の長寿命化を図るために、室内機１１に設けた二酸化炭素センサー（図示せず）により検知された被空調空間の二酸化炭素の濃度に応じて制御部１２は減圧ポンプ３の運転能力を制御してもよい。
【００２６】
なお、実施の形態による酸素富化装置は空気調和機等に用いられた場合、空気調和機自体が元来有する温度センサを共用して温度センサ１０の代りに外気の温度を検知してもよい。制御装置１２は空気調和機の室外機の制御装置に組み込まれてもよい。
【００２７】
本実施の形態では、酸素富化装置は、居住空間の空気調和に用いられる室外機と室内機とを備えた分離型の空気調和機に適用される。しかし、酸素富化装置は、例えば車両用空気調和機、一体形空気調和機、空気清浄機等の送風装置に用いてもよい。実施の形態による酸素富化装置は、医療用酸素富化装置、携帯用酸素富化装置、燃焼機器用酸素富化装置のみならず、冷蔵庫など鮮度保持に用いる窒素富化装置など酸素の他の空気の成分の濃度を高めるガス富化装置に適用しても同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
以上のように、本発明にかかるガス富化装置は、ガス富化手段の２次側の輸送管路中において低外気温でも酸素の富化された空気の結露水が凍結しないようにすることができるので、輸送管路が屋外など低外気温に暴露されうる構成のガス富化機能を備える装置等において適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態による酸素富化装置を具備した空気調和機の構成図
【図２】本実施の形態による酸素富化装置の制御仕様を示す図
【図３】本実施の形態による酸素富化装置の動作を示すタイムチャート
【符号の説明】
【００３０】
２  酸素富化手段
３  減圧ポンプ
６  吐出主管
１０  温度センサ
１２  制御部
３０  酸素富化装置
【図１】
2004170058.tif 000003
【図２】
2004170058.tif 000004
【図３】
2004170058.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成16年1月30日(2004.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気中の酸素濃度を高める酸素富化手段と、前記酸素富化手段の１次側と２次側とに差圧を発生させる差圧発生手段とを室外機に具備し、また前記差圧発生手段により送出された酸素富化空気を室内機側に輸送する輸送管路と、外気の温度を検知する温度センサとを備え、前記差圧発生手段は運転能力が可変であるとともに、前記温度センサで検知された温度が所定温度以下のときに前記差圧発生手段を結露水を排出するのに十分な所定の運転能力で運転することを特徴とする空気調和機。
【請求項２】
結露水を排出するのに十分な所定の運転能力は、前記差圧発生手段の最大運転能力であることを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
【請求項３】
前記差圧発生手段の運転能力は間欠運転の運転率の変化により制御されることを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の空気調和機。
【請求項４】
最大運転能力時は前記差圧発生手段を連続運転させることを特徴とする請求項３記載の空気調和機。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、空気中の所定のガスの濃度を高める機能を有する空気調和機に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、ガス透過膜の２次側において酸素の富化された空気の輸送管路が温度の低い外気にさらされてその温度が低くなった場合に、輸送管路の内部で結露水が凍結して酸素の富化された空気が室内に搬送できなくなる可能性があるという課題を有していた。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ガス富化手段の２次側の輸送管路中において低外気温でも酸素の富化された空気の結露水が凍結しない空気調和機を提供することを目的とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の空気調和機は、１次側の空気を空気の所定のガス成分の濃度を高めて２次側から出すガス富化手段と、ガス富化手段の２次側の気圧を１次側の気圧より低くする差圧発生手段と、大気の温度を検知する温度センサと、検知された温度に応じて差圧発生手段を制御する制御部とを備える。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の空気調和機は、ガス富化手段の２次側の輸送管路中において低外気温でも結露水の凍結を極力防止することができ、以って冬季等でも良好なガス富化運転を実現することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
以上のように、本発明にかかる空気調和機は、ガス富化手段の２次側の輸送管路中において低外気温でも酸素の富化された空気の結露水が凍結しないようにすることができるので、輸送管路が屋外など低外気温に暴露されうる構成のガス富化機能を備える装置等にお
いて適用できる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004170058.tif 000006