(57)【要約】【課題】酸素富化膜を用いる酸素富化供給装置には、富化膜の温度特性により酸素濃度、流量が変化し、安定した酸素供給量を保つことが困難な課題がある。【解決手段】空気中の酸素と窒素を分離し、酸素を透過させる酸素富化膜と酸素を透過する側に圧力差を発生し、酸素を搬送するための容量可変のポンプとそれを駆動する駆動手段と室内の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段とあらかじめ設定した酸素濃度を記憶する酸素濃度記憶手段を設け、前記酸素濃度検出手段により検出された酸素濃度に対し設定濃度記憶手段に記憶させた酸素濃度になるように信号を駆動手段に与える中央演算処理装置と酸素を透過しない側には窒素等を排気する送風手段を設ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも酸素富化膜と減圧手段とを有して構成される酸素富化空気供給装置であって、被酸素富化空間の酸素濃度を検出し所定の酸素濃度になるように前記減圧手段の運転を制御することを特徴とする酸素富化空気供給装置。
【請求項２】
減圧手段は運転容量可変であることを特徴とする請求項１記載の酸素富化空気供給装置。
【請求項３】
減圧手段の運転率を可変して所定の酸素濃度になるように運転されることを特徴とする請求項１記載の酸素富化空気供給装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の酸素富化空気供給装置を具備したことを特徴とする送風装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、部屋全体の空気の組成比率（特に酸素濃度）を可変する機能を有する酸素富化空気供給装置及びそれを用いた空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の酸素富化空気供給装置付き空気調和機は、加熱、冷却等を行う空気調和手段と空気中の酸素と窒素等を分離する空気分離手段を具備し、この空気分離手段は酸素と窒素等を分離して酸素を透過する機能膜とこの機能膜の酸素の特化する側に圧力差を発生させるためのポンプ（減圧手段）と前記機能膜の酸素の透過しない側には窒素等を排気する送風手段より構成されているものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
これは、酸素富化のように供するためにポンプが運転されると、酸素富化膜のポンプ側の空気が減圧されることにより、上流側の空気から選択的に酸素が取り込まれ、酸素富化された空気を取り込み、それを被空調空間に対して放出させることで、被空調空間の酸素濃度を高めようとするものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１３６６３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に上記記載の酸素と窒素を分離して酸素を透過する機能膜には、図１に示すように温度が高くなれば酸素流量は増えるが濃度が低下し、逆に温度が低くなれば濃度は上昇するが流量が低下する温度特性があり、例えば（温度）×（酸素量）で酸素供給量を評価した場合、酸素供給量は温度が低いほど低下する傾向にある。
【０００６】
この為、この種の機能膜（以後酸素富化膜と称する）を用いて、温度が低い条件でも満足した酸素供給量を供給するためには酸素富化膜の大型化、ポンプ能力の大型化等が必要となり、コストアップ、酸素富化空気供給装置そのものの大型化、また温度が高い条件での酸素供給過多などの課題を有していた。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み、酸素富化の温度特性に関係なく、所望する酸素濃度に対してより安定した酸素供給量を確保すると共に酸素富化空気供給装置の小型化などを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の酸素富化空気供給装置は、少なくとも酸素富化膜と減圧手段とを有して構成され、被酸素富化空間の酸素濃度を検出し所定の酸素濃度になるように減圧手段の運転を制御するようにするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の酸素富化空気供給装置は、少なくとも酸素富化膜と減圧手段とを有して構成され、被酸素富化空間の酸素濃度を検出し所定の酸素濃度になるように減圧手段の運転を制御することを特徴とする。
【００１０】
上記発明において、減圧手段は運転容量可変であったり、減圧手段の運転率を可変して所定の酸素濃度になるように運転されるとよい。
【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。
【００１２】
（実施の形態１）
まず実施の形態１について図２〜図４を用いて説明する。
【００１３】
最初に同実施の形態における装置の構成について図２を用いて説明する。図２は、本発明の酸素富化空気供給装置の構成模式図である。同図において酸素富化空気供給装置本体１の内部には空気中の酸素を選択的に分離する酸素富化膜２ａからなる酸素富化膜ユニット２、酸素富化膜２ａの酸素を透過する側２ｂに圧力差を発生し、酸素を接続ホース４を介して搬送するための容量可変のポンプ（減圧手段）３、酸素富化膜ユニット２とポンプ３を接続し、ポンプ３より酸素を吐出する接続ホース４と酸素富化膜近傍の温度を検出する酸素濃度センサー５と、室外側に設置されたコントロールユニット７と接続ケーブル５ｂを介して接続されており酸素濃度センサ５からの信号をコントロールユニット７に送信する室内制御装置５ａ、酸素濃度を検出する酸素濃度センサー５により検出した酸素濃度に基づいて容量可変ポンプ３の駆動、制御を行うコントロールユニット７と、酸素富化膜ユニット２の上流側２ｃには酸素富化膜の近傍に滞留する窒素が富化された空気等を掃気する送風ファン６が設けられている。
【００１４】
次に上記構成における酸素富化空気供給装置の動作について図３及び図４を用いて説明する。図４は上記実施例の容量可変のポンプ３の制御仕様を示す動作シーケンスフローチャートである。
【００１５】
まず酸素富化空気供給装置の運転開始に伴いポンプ３が運転されると、酸素富化膜２ａを透過しやすい酸素は圧力差により酸素富化膜２ａを透過し、ポンプ３を経由して接続ホース４を通過して接続ホース吐出口４ａよりへ被空調空間へ放出される。一方、酸素富化膜２ａを透過しにくい窒素は送風ファン６により酸素富化膜ユニット２付近に滞留しないように掃気される。
【００１６】
上記構成における動作を説明する。まず送風ファン６により酸素富化膜ユニット２に空気が流入し、酸素富化膜２ａを透過しやすい酸素は、容量可変のポンプ３により発生した圧力差により酸素富化膜２ａを透過し、接続ホース４、ポンプ３を経由して接続ホース吐出口４ａよりへ流出する。また、酸素富化膜２ａを透過しにくい窒素は送風ファン６により排出される。酸素濃度センサー５により検出した酸素濃度に対しあらかじめ設定した酸素濃度になるように容量可変のポンプ３をコントロールする。
【００１７】
第３図は、容量可変のポンプ３の制御系を示すブロック図である。同図において、８は交流電源、９は交流電源８の出力を整流して各回路に直流電源を供給するための電源供給回路、１０は容量可変ポンプ３の制御を司るマイクロプロセッサーであり、酸素濃度センサー５の出力信号が入力される入力回路１１、中央演算処理装置（以下ＣＰＵと称する）１２、メモリ１３および出力回路１４とによって構成されている。ここで、メモリ１３はあらかじめ設定された酸素濃度を記憶する設定濃度記憶手段である。１５は出力回路１４から送出された信号に応じて容量可変のポンプ３を駆動制御するポンプドライブ回路である。
【００１８】
次に上記構成の動作を第４図を参照に説明する。同図は上記実施例の容量可変のポンプ３の制御仕様を示す動作シーケンスフローチャートである。
【００１９】
まず、ステップ１６において、酸素濃度検出手段である酸素濃度センサー５が検出した酸素濃度Ｔａを入力回路１１を介してＣＰＵ１２に読み込み、ステップ１７において、ステップ１６で読み込んだ酸素濃度Ｔａとメモリ１３にあらかじめ設定した第一の設定濃度ｔａ１を比較し、Ｔａ＜ｔａ１ならステップ１８へ進み、Ｔａ≧ｔａ１ならステップ１９へ進む。ステップ１８では、ポンプ３の回転数を所定の回転数よりアップし、ステップ１６へ戻る。
【００２０】
ステップ１９においては、酸素濃度Ｔａとメモリ１３にあらかじめ設定した第２の設定温度ｔａ２とを比較し、ｔａ１≦Ｔａ＜ｔａ２ならばステップ２０へ進み、Ｔａ≧ｔａ２ならばステップ２１へ進む。ステップ２０では、ポンプの回転数を所定の回転数よりダウンし、ステップ１６へ戻る。ステップ２１ではポンプを停止し、ステップ１６へ戻る。
【００２１】
（実施の形態２）
次に実施の形態２について図５、図６を参照に説明する。図５は酸素富化空気供給装置を用いた空気調和機の室外機の断面図であり、図６は同空気調和機の室内機側面図である。
【００２２】
図５において２２は室外機、２４は室外熱交換器、２５は圧縮機、２６は送風ファンであり、酸素富化膜２ａからなる酸素富化膜ユニット２が室外機２２の風回路内に設けられ、３は前記酸素富化膜２ａに圧力差を発生し、酸素を搬送するための容量可変のポンプ、４は酸素を室内側へ送出するホースで酸素富化膜ユニットからポンプ３を経由し室内機２３までつながっている。
【００２３】
４ａは室内機２３に設けられた酸素吐出口、５は室内の酸素濃度を検出する酸素濃度センサーである。上記構成の酸素富化空気供給装置を用いた空気調和機の動作を以下に説明する。室外機２２の送風ファン２６により酸素富化膜ユニット２の酸素富化膜２ａに空気が流入し、酸素富化膜２ａを透過しやすい酸素は容量可変のポンプ３による圧力差によりポンプ３、ホース４を経由して室内機２３の内部にある酸素吐出口４ａより室内へ吹き出される。
【００２４】
一方、酸素富化膜２ａを透過しにくい窒素は、送風ファン２６により室外機２２の外へ排出される。また、室内機２３に設けられて酸素濃度センサー５により室内の酸素濃度を検知し、容量可変のポンプを制御し、酸素濃度を一定に保つことができる。
【００２５】
なお、上記実施の形態では容量可変のポンプを用いて制御することで、被空調空間が所定の酸素濃度になるように制御する場合について示したが、例えば酸素富化空気の要求量が小さいときや、ポンプが一定速型のものである時は、運転をＯＮ／ＯＦＦ繰り返して間欠的に行うことで、供給酸素富化空気量を調整し、ひいては被空調空間の酸素濃度を所定の濃度にコントロールすることができる。そのときには、間欠運転する運転率を変化させることにより、コントロールする幅を持たせることができる。
【００２６】
ここで、運転率とはポンプがＯＮしている時間の所定時間間隔に対する割合で定義すればよく、要するに所定時間内でどれだけポンプが運転されているかで示される。
【００２７】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本願発明を用いた酸素富化装置は、容量可変の減圧手段を用いたり、減圧手段の運転率を変化させることにより、酸素供給量をコントロールすることで酸素富化膜の温度特性にかかわらず、被空調空間の酸素濃度を所望の濃度にコントロールすることができ、より快適な空間を作り出すことができる。また、容量可変により酸素流量を可変することができるため、温度が低い条件での酸素供給量確保のための酸素富化膜の大型化、ポンプ能力の大型化等が不必要となり、ひいてはコストダウン、小型化を期待することができる。
【００２８】
また、このような酸素富化空気供給装置を空気調和機に組み込んだことにより、室外機の送風回路を利用することができ、装置の小型化、簡素化を図ることができるとともに、ポンプ、送風ファン音が室内に伝わらなくなり室内側の低騒音化が図れる等の効果が得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の第１の実施の形態における酸素富化膜の温度特性相関を示すグラフ
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す酸素富化空気供給装置の断面図
【図３】本願発明の第１の実施の形態における制御系を示すブロック図
【図４】本願発明の第２の実施の形態における容量可変ポンプの制御仕様例を示すフローチャート
【図５】本願発明の第３の実施の形態を示す空気調和機の室外機断面模式図
【図６】本願発明の第３の実施の形態を示す空気調和機の室内機側面模式図
【符号の説明】
１  酸素富化空気供給装置本体
２  酸素富化膜ユニット
２ａ  酸素富化膜
３  容量可変ポンプ
４  ホース
５  酸素濃度センサー
６  送風ファン
１２  ＣＰＵ
１３  メモリ
１５  ポンプドライブ回路
２２  室外機
２３  室内機
【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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