(57)【要約】【課題】空気調和機の室外機に搭載した、低騒音低振動の選択性ガス富化装置の信頼性を確保する。【解決手段】選択性ガス富化手段と、この選択性ガス富化手段の前後に差圧を発生させる差圧発生手段とを有して、所定ガスの濃度を高めて富化ガスを供給する選択性ガス富化装置であって、前記差圧発生手段を所定の運転時間ごとに所定時間だけ動作させることにより、内部に侵入した塩分等を排除し、摺動部の塩分等の固着を防止できるようにした。【選択図】図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択性ガス富化手段と、この選択性ガス富化手段の前後に差圧を発生させる差圧発生手段とを有し、所定ガスの濃度を高めて富化ガスを供給する選択性ガス富化装置であって、前記差圧発生手段を定期的に動作させることを特徴とする選択性ガス富化装置。
【請求項２】
選択性ガス富化装置の停止時間を計測する計時手段を持ち、前記計時手段の検知した時間が所定の値に達した場合に差圧発生手段を所定時間動作させることを特徴とする、請求項１記載の選択性ガス富化装置。
【請求項３】
計時手段の検知した時間の値に応じて、差圧発生手段の動作時間を可変させることを特徴とする、請求項２記載の選択性ガス富化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気中の所定ガスの濃度を他のガスに対して相対的に向上させる選択性ガス富化装置において、選択性ガス富化装置およびこの選択性ガス富化手段の前後に差圧を発生させる差圧発生手段の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、選択性ガス富化膜等を用いてする酸素富化装置や窒素富化装置など特定のガス濃度を相対的に向上させる装置については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について種々の発明がなされている。
【０００３】
例えば酸素濃度を向上させるものとして、分離型空気調和機の室外機に酸素富化手段を設け、その酸素が富化された空気を送出配管を介して室内機に送り、室内側に放出して被空調空間である室内の酸素濃度を向上させて、居住者の快適性の用に供するという発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、上記発明で課題として取り上げられているように、選択性ガス透過膜のひとつである酸素富化膜を用いてする酸素富化操作では、現在実用化されている酸素富化膜は空気成分の大半を占める窒素と分離させ選択的に酸素を透過させるものの、同時に少なくとも空気中の水分も透過させる特徴を持っている。
【０００５】
即ち、酸素富化膜の１次側の空気に対して、膜を透過した２次側では窒素が分離された分だけ相対的に湿度が高くなり露点が１次側の空気に比べて上昇するため、膜の２次側配管中でしばしば結露水を発生させてしまうことが知られている。
【０００６】
上記結露水が空気調和機の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上記発明では室内機において、酸素富化空気の輸送管路に酸素富化空気を冷却して含有水分を結露させる熱交換器とその後流側に水分離器を介装して、水分が室内に飛散するのを未然に防止している。
【０００７】
このように選択性ガス透過膜や、ＰＳＡ法など吸着材などを用いてする選択性ガス富化操作では酸素に限らず、分離装置の２次側で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くなる傾向がある。
【０００８】
さらに、少なくとも選択性ガス透過膜の２次側において富化空気の輸送管路が低温雰囲気に暴露される場合（例えば、輸送管路が屋外大気に暴露されており、外気温度が低くなる場合）輸送管路の内部で結露水が凍結して酸素富化した空気が室内に搬送できなくなるという可能性がある。また、輸送管路中に結露水が発生し、差圧発生手段が起動する際に負荷を重くし、差圧発生手段が正常に起動できない可能性がある。
【０００９】
このような課題を解決するために、空気中の所定のガスを優先的に通過させる選択性ガス透過膜を具備する選択性ガス透過膜ユニットと、この選択性ガス透過膜ユニットの一方の側を減圧させて空気を吸引する減圧手段とを有して構成される選択性ガス富化装置に関し、選択性ガス透過膜ユニットと減圧手段とを通気可能に連結する管路または減圧手段の吸い込み側経路に開閉手段を介装して外気を直接導入する外気導入管を設けるとともに、前記減圧手段の運転開始に応じて前記開閉手段を開閉させる制御手段を設け、低外気温でも酸素富化された空気の管路内部の水分排出による空気流量の確保ができることや減圧手段の低温起動時のトルク不足にも効果を有する酸素富化装置を提供してきた。
【特許文献１】特開平５−１１３２２７号公報（図１、段落等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の技術では、次のような課題を有している。
【００１１】
即ち、差圧発生手段は摺動部に富化ガスが通過しないダイヤフラム式を採用するのが一般的であるが、その構造から振動、騒音関係に課題を有していた。そこでベーン式の差圧発生手段はモータの回転方向に圧縮膨張により差圧を発生させているため、騒音や振動面からダイヤフラム式よりも優れている。しかしベーン式は摺動部に富化ガスが通過するため、結露防止用に大気導入手段を有した場合、大気中の塩分等が摺動部に残留し長期にわたり乾燥成長していくと摺動部の大きな抵抗となり、最終的には運転不可能になってしまうという課題を有していた。
【００１２】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、差圧発生手段を大気導入しない状態で定期的に動作させることで、摺動部の残留成分を吹き飛ばし信頼性を向上させた差圧発生手段を有した選択性ガス富化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本願発明の選択性ガス富化装置は、空気中の所定のガスを優先的に通過させる選択性ガス富化膜を具備する選択性ガス富化膜ユニットに代表されるような選択性ガス富化手段と、この選択性ガス富化手段の前後に差圧を発生させる差圧発生手段とを有して、所定ガスの濃度を高めて富化ガスを供給する選択性ガス富化装置であって、運転動作に関わらず定期的に差圧発生手段を動作させることを特徴とするものである。これにより、差圧発生手段を大気導入しない状態で定期的に動作させることで、摺動部の残留成分を吹き飛ばし、選択性ガス富化装置の信頼性を向上することができる。
【００１４】
また本願発明の選択性ガス富化装置は、選択性ガス富化装置の停止時間を計測する計時手段を持ち、前記計時手段の検知した時間が所定の値に達した場合に差圧発生手段を所定時間動作させることを特徴とするものである。このように差圧発生手段を大気導入しない状態で動作させることで、より効率的に摺動部の残留成分を吹き飛ばし、選択性ガス富化装置信頼性を向上させることができる。
【００１５】
更に本願発明の選択性ガス富化装置は、計時手段の検知した時間の値に応じて、差圧発生手段の動作時間を延長あるいは短縮させることを特徴とするものである。このように差圧発生手段を大気導入しない状態で動作させることで、更に効率的に摺動部の残留成分を吹き飛ばし選択性ガス富化装置の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明の選択性ガス富化装置は、低振動、低騒音でかつ差圧発生手段の信頼性の向上を図り、長期にわたり酸素等の選択性富化ガスを供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１の発明は、選択性ガス富化手段と、この選択性ガス富化手段の前後に差圧を発生させる差圧発生手段とを有して、所定ガスの濃度を高めて富化ガスを供給する選択性ガス富化装置であって、前記差圧発生手段を大気導入しない状態で定期的に動作させることで、摺動部の残留成分を吹き飛ばし信頼性を向上させた差圧発生手段有した選択性ガス富化装置を提供することができる。
【００１８】
第２の発明は、特に第１の発明の、前記差圧発生手段を大気導入しない状態で定期的に動作させるというところを、選択性ガス富化装置の停止時間を計測する計時手段を持ち、前記計時手段の検知した時間が所定の値に達した場合に差圧発生手段を所定時間動作させることにより、摺動部の残留成分をより効率的に吹き飛ばし信頼性を向上させた差圧発生手段有した選択性ガス富化装置を提供することができる。
【００１９】
第３の発明は、特に第２の発明の、選択性ガス富化装置の停止時間を計測する計時手段を持ち、前記計時手段の検知した時間が所定の値に達した場合に差圧発生手段を所定時間動作させるところを、計時手段の検知した時間の値に応じて、差圧発生手段の動作時間を延長あるいは短縮させることにより、摺動部の残留成分を更に効率的に吹き飛ばし信頼性を向上させた差圧発生手段有した選択性ガス富化装置を提供することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施では選択性ガス富化装置及び選択性ガス富化装置を構成した空気調和装置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装置、一体形空気調和装置、空気清浄機等に用いた場合はもとより、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、浴室型酸素富化装置、冷蔵庫など鮮度保持に用いる窒素富化装置などに適用しても同様の効果を奏するものである。
【００２２】
まず図１〜図４を用いて本願発明の実施の形態１について説明する。最初に図１〜３を用いて本実施の形態に係る装置の構成について、また図４で本実施例制御動作概略を説明する。
【００２３】
図１は、本願発明にかかる選択性ガス富化装置の図である。図１における酸素富化膜を用いた選択性ガス富化装置では、酸素富化膜ユニット１、真空ポンプ２と、その間に大気導入用開閉手段３からなっている。また制御部６は大気導入用開閉手段３及び真空ポンプ２の駆動手段５の詳細な制御を司っている。大気導入用開閉手段３を閉にした場合、真空ポンプ１に吸引される空気はほぼ酸素富化膜ユニット１からのもの７ａとなるが、大気導入用開閉手段３を開にした場合、真空ポンプ１に吸引される空気は酸素富化膜ユニット１の通風抵抗があるためほぼ大気導入用開閉弁３からのもの７ｂとなり、真空ポンプ１に吸引し排出される空気流量は、酸素富化膜ユニット１の通風抵抗にもよるが大気導入用開閉手段３を閉にした場合の流量の数倍になる。よって室内機への送気流路内の流速も数倍になるため、室内機への送気流路内に残留した水分をその流速により排出することが可能になる。
【００２４】
図２は真空ポンプ内のダイヤフラム式差圧発生手段の構成図である。図２では摺動部に富化ガスが通過しないダイヤフラム式差圧発生手段の構造を示す。モータ回転部に接続したコネクティングロッド上部に固定されたバルブヘッド１４が上下することでその圧力差でバルブカバー１１、１２が開閉し吸気ポート１０より富化ガスを吸入し、排気ポート１３より排出する。このように富化ガスそのものはコネクティングロッドやロータ部には直接触れることなく排出することが可能である。
【００２５】
図３は真空ポンプ内のベーン式差圧発生手段の構成図である。図３では摺動部に富化ガスが直接通過するベーン式の差圧発生手段の構造を示す。ベーンロータ２２がシリンダ２０内を回転することでベーンロータ２２に円周方向に移動可能なベーン２３がシリンダに
まで押さえつけられてシリンダ、ロータ、ベーンで閉塞された空間を可変させることで吸入ポート２１から富化ガスを吸入し排気ポート２４で排出する。
【００２６】
そこで大気中の塩分等が摺動部で固着しないように、大気導入弁を開放しないで真空ポンプを定期的に動作させることで摺動部内塩分等の排出を行い、ポンプ回転抵抗を減らす制御が必要となってくる。
【００２７】
図４は本願にかかる制御の具体例を示したものである。酸素富化の運転指示がなくても制御部に通電された場合、ｔ１間隔で定期的に真空ポンプをｔ２間動作させることで塩分等が摺動部固着することなく排出することが可能となる。
【００２８】
次に本願発明の別の動作パターンについて図５を用いて説明する。酸素富化運転指示のない状態がｔ１間続いて初めてｔ２間真空ポンプを動作させることで、酸素富化停止中に増長する摺動部固着成分を効率的に抑止することが可能となる。
【００２９】
更に本願発明の別の動作パターンについて図６を用いて説明する。酸素富化運転指示のない状態がｔ１以上続いた場合、t1に合わせてを真空ポンプ運転時間ｔ２を可変させることで、酸素富化停止中に増長する摺動部固着成分をより効率的に抑止することが可能となる。この場合主要電源部に通電される回数をカウントして指定回数ごとに真空ポンプを動作させることでも同様の効果は得られる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上のように、本発明にかかる選択性ガス富化装置は、低振動低騒音かつ差圧手段の信頼性を向上することが可能となるので、選択性ガス富化装置を構成した空気調和装置、車両用空気調和装置、一体形空気調和装置、空気清浄機等に用いた場合はもとより、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、浴室型酸素富化装置、冷蔵庫など鮮度保持に用いる窒素富化装置などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本願発明の実施の形態１の選択性富化ガス装置の構成図
【図２】本願発明の実施の形態１のダイヤフラム式差圧発生手段の構成図
【図３】本願発明の実施の形態１のベーン式差圧発生手段の構成図
【図４】本願発明の実施の形態１の選択性富化ガス装置の制御動作図
【図５】本願発明の実施の形態１の選択性富化ガス装置の制御動作図
【図６】本願発明の実施の形態１の選択性富化ガス装置の制御動作図
【符号の説明】
【００３２】
１  酸素富化膜ユニット
２  真空ポンプ
３  大気導入開閉手段
４  富化ガス排出路
５  真空ポンプ駆動手段
６  制御部
７ａ  酸素富化膜側大気
７ｂ  大気導入開閉手段側大気
１０  吸入ポート
１１  吸入側バルブカバー
１２  排気側バルブカバー
１３  排気ポート
１４  バルブヘッド
２０  シリンダ
２１  吸入ポート
２２  ベーンロータ
２３  排気ポート
２４  ベーン
【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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