(57)【要約】【課題】  自動車、鉄道、船舶、飛行機などの運輸機関において、運転操作などに関する人為的過失を未然に防ぐことができる酸素富化空気供給システムを提供する。【解決手段】  少なくとも、運輸機関内に空気を取り入れる空気取入手段と、前記空気取入手段によって取り入れた空気を酸素濃度が高められた酸素富化空気とする酸素富化手段と、前記空気取入手段によって取り入れた空気を前記酸素富化手段に接触させる空気接触手段と、前記酸素富化空気を前記運輸機関の室内における少なくとも運転者に供給する第一の酸素富化空気供給手段とを備えた酸素富化空気供給システムを提供する。前記酸素富化空気が前記運転者の呼吸器に取り込まれるように、前記第一の酸素富化空気供給手段を配置する。前記酸素富化手段を、ポリジメチルシロキサン構造を主体とする線形高分子材料の重合体からなる酸素富化膜とする。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、運輸機関内に空気を取り入れる空気取入手段と、前記空気取入手段によって取り入れた空気を酸素濃度が高められた酸素富化空気とする酸素富化手段と、前記空気取入手段によって取り入れた空気を前記酸素富化手段に接触させる空気接触手段と、前記酸素富化空気を前記運輸機関の室内における少なくとも運転者に供給する第一の酸素富化空気供給手段とを備えたことを特徴とする酸素富化空気供給システム。
【請求項２】
前記酸素富化空気が前記運転者の呼吸器に取り込まれるように、前記第一の酸素富化空気供給手段を配置したことを特徴とする請求項１に記載の酸素富化空気供給システム。
【請求項３】
前記酸素富化空気を前記運輸機関の室内における運転者以外の人に供給する第二の酸素富化空気供給手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の酸素富化空気供給システム。
【請求項４】
前記酸素富化手段は酸素富化膜からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の酸素富化空気供給システム。
【請求項５】
前記酸素富化膜を構成する材料がポリジメチルシロキサン構造を主体とする線形高分子材料であることを特徴とする請求項４に記載の酸素富化空気供給システム。
【請求項６】
前記酸素富化空気の酸素濃度は３２％以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の酸素富化空気供給システム。
【請求項７】
前記酸素濃度を一定に保つ第一の酸素濃度調節手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の酸素富化空気供給システム。
【請求項８】
前記酸素濃度を可変とする第二の酸素濃度調節手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の酸素富化空気供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸素濃度を高めた酸素富化空気を運輸機関の室内などに供給する酸素富化空気供給システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸素が燃焼エネルギーの発生効率の向上を目的として、空気に代わって工業的に利用され始めてから既に８０年余り経過している。そのため、酸素の製造方法、用途などは、ほぼ確立されている。
【０００３】
酸素の製造には、大量のエネルギーを要することから、近年、省エネルギー化の観点から、改めて酸素の分離技術や濃縮技術が検討されている。酸素の分離技術や濃縮技術において、省エネルギー化を達成する技術としては、有機高分子からなる薄膜（以下、「有機高分子膜」と言うこともある。）を用いた膜分離法が注目されている。
【０００４】
しかしながら、従来、省エネルギー化を達成した、酸素濃縮分離を目的とする工業用の膜分離法の開発は停滞している状況にある。膜分離法により酸素濃度が高められた酸素富化空気を得るためには、通常、有機高分子膜を透過させる空気を加圧する方法、真空ポンプを用いて、有機高分子膜の両側に圧力差を生じさせ、有機高分子膜に空気を透過させる方法などが用いられる。有機高分子膜にあっては、一般に、窒素よりも酸素が透過し易いから、有機高分子膜を境として低圧側に酸素富化空気が透過してくる。
【０００５】
一般に、膜分離法で用いられる有機高分子膜は、無孔性（多孔質でない）の均質な膜（以下、「無孔性均質膜」と言う。）からなるものである。この無孔性均質膜における気体の透過係数は、無孔性均質膜における気体の拡散係数と気体の溶解度係数の積で表される。
【０００６】
無孔性均質膜がゴム状の材料（ゴム状弾性を有する材料）からなる場合、無孔性均質膜における気体の拡散係数は大きくなり、無孔性均質膜が結晶性ガラス状高分子材料からなる場合、無孔性均質膜における気体の拡散係数は小さくなる。
【０００７】
また、無孔性均質膜における気体の溶解度係数は、無孔性均質膜をなす材料の気体に対する化学親和力に依存する。化学親和力が小さいと無孔性均質膜における気体の溶解量は少なくなり、無孔性均質膜における気体の溶解度係数は小さくなる。
化学親和力が大き過ぎると、無孔性均質膜と気体との結合力が大きくなり、無孔性均質膜における気体の溶解度係数は高くなる。しかしながら、化学親和力が大き過ぎると、気体の拡散係数が小さくなるため、気体の拡散係数と気体の溶解度係数の積で表される気体の透過係数は小さくなる。
【０００８】
無孔性均質膜をなす材料の気体（酸素）に対する化学親和力は、溶解度パラメータ（Ｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ、以下「ＳＰ」と略す。）値で表され、このＳＰ値は分子間凝集エネルギー密度の平方根として表される。
【０００９】
膜分離法で用いられる有機高分子膜におけるＳＰ値に着目すると、この有機高分子膜におけるＳＰ値が７〜８の範囲において、酸素および窒素の透過係数は極大値を示す。また、有機高分子膜におけるＳＰ値が６．５以下または９以上になると、酸素および窒素の透過係数は著しく小さくなる。
【００１０】
ＳＰ値が７〜８の範囲にある有機高分子膜をなす材料としては、主に、ジメチルシロキサン、トリメチルビニルシラン、４−メチルペンテン、フェニレンオキシドの４種類のモノマーの重合体が挙げられる。これまでに実用化され、酸素富化空気を得るための有機高分子膜（以下、「酸素富化膜」と言う。）はいずれも、これら４種類のモノマーの重合体からなる有機高分子膜、これら４種類のモノマーの共重合体からなる有機高分子膜、または、これら４種類のモノマーの共重合体からなる有機高分子膜をさらに複合化したものである。
【００１１】
これまでに、特許文献１〜特許文献１３に開示されているような酸素富化膜が提案されている。
これらの酸素富化膜の中でも酸素の分離性能の最も高いものは、ポリジメチルシロキサンからなり、分離係数が２．２、酸素の透過係数が２×１０−８ｃｃ（ＳＴＰ）ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇのものである（特許文献１および特許文献２参照。）。
【００１２】
ここで、気体の透過係数は、下記の式（１）で定義される。
気体の透過係数＝気体の溶解度係数×気体の拡散係数          （１）
また、酸素の分離係数（以下、「酸素分離係数」と言う。）は、下記の式（２）で定義される。
酸素分離係数＝（酸素の透過係数）／（窒素の透過係数）    （２）
【００１３】
ポリジメチルシロキサンからなる酸素富化膜は、酸素の透過係数が６×１０−８ｃｃ（ＳＴＰ）ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇであり、現在知られている酸素富化膜の中では、ポリ〔１−（トリメチルシリル）−１−プロピン〕からなる酸素富化膜に次いで酸素の透過係数が大きい。また、ポリジメチルシロキサンからなる酸素富化膜は、酸素および窒素の分離係数が約２と小さいにも関わらず、酸素の透過係数が大きい上に、酸素の透過性の長期信頼性にも優れているため、現在、最も実用化に適した酸素富化膜をなす材料であると考えられる。
【００１４】
ポリ〔１−（トリメチルシリル）−１−プロピン〕からなる酸素富化膜は、使用初期における酸素の透過係数が約７７×１０−８ｃｃ（ＳＴＰ）ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇであり、ポリジメチルシロキサンよりも１桁大きな酸素の透過係数を有している。しかしながら、この酸素富化膜は、酸素の透過係数の安定性が非常に乏しく、著しい経時変化があるため、実用段階にない。
【００１５】
実用的に、酸素富化膜における酸素の透過性の能力は、（酸素富化膜における酸素の透過係数）／（酸素富化膜の厚み）で表される酸素の透過速度によって示される。酸素の透過速度は酸素富化膜の厚みが薄くなるほど大きくなることから、酸素富化膜の厚みを薄くすることは、酸素富化膜の性能を向上させる上で最も重要な要素である。
【００１６】
酸素富化膜は、既に、最大で酸素濃度が約３０％の酸素富化空気を得ることができる気体分離用の膜として、家庭用エアコンディショナーや健康器具などに応用され、さらには実用化されている。例えば、酸素富化膜は、家庭用エアコンディショナーに適用された場合、人の呼吸や、燃焼などによって減少した空気中の酸素を補うことを目的として用いられる。また、酸素富化膜は、健康器具に適用された場合、酸素医療濃縮器と同様に、人に酸素富化空気を吸入させて、疲労回復や快適度、覚醒感を向上させることを目的として用いられる。
【００１７】
このような家庭用エアコンディショナーや健康器具などの用途以外にも、自動車産業において、交通事故を未然に防ぐための技術として、酸素富化膜を適用した技術が非常に重要であると考えられる。
【００１８】
自動車の安全対策としては、各自動車製造業者が様々な検討を重ねており、ここ数年で自動車の安全性が飛躍的に向上している。自動車の走行中における安全性を向上するために、自動車には様々な技術が採用されているが、これらの技術は、これまでに目覚しい進歩を遂げている。
【００１９】
例えば、自動車の室内に設けられるシートベルトやエアバッグなどのシステムは、自動車に採用され始めた当初には、高級車などの運転席のみに設けられていた。ところが、これらのシステムの安全性が認められ、次第にその重要性が高まるにつれて、これらのシステムは助手席にも設けられることが普通となった。そして、現在では、大衆車の運転席および助手席にエアバッグが標準装備されることはほぼ常識になりつつある。
【００２０】
以上のように、自動車に関する事故発生時の安全対策は非常に進んでおり、結果として、交通事故による死亡率は低下する傾向にある。しかしながら、交通事故を未然に防ぐための技術はあまり実用化されておらず、今後は、如何にして交通事故を未然に防ぐかという観点からの技術開発が必要であると考えられる。
【特許文献１】米国特許４２７９８５５号公報
【特許文献２】特開昭５８−３３０８６号公報
【特許文献３】米国特許４２３９７９３号公報
【特許文献４】特開昭５４−５６９８５号公報
【特許文献５】特開昭５４−１４６２７７号公報
【特許文献６】米国特許４２３０４６３号公報
【特許文献７】特開昭５３−８６６８４号公報
【特許文献８】特開昭５６−２６５０５号公報
【特許文献９】特開昭５６−２６５０６号公報
【特許文献１０】特開昭５６−２６５０７号公報
【特許文献１１】特開昭５６−２６５０８号公報
【特許文献１２】特開昭５７−１０７２０４号公報
【特許文献１３】特開昭５７−１９０６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、自動車、鉄道、船舶、飛行機などの運輸機関において、運転操作などに関する人為的過失を未然に防ぐことができる酸素富化空気供給システム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】
【００２２】
本発明は、上記課題を解決するために、少なくとも、運輸機関内に空気を取り入れる空気取入手段と、前記空気取入手段によって取り入れた空気を酸素濃度が高められた酸素富化空気とする酸素富化手段と、前記空気取入手段によって取り入れた空気を前記酸素富化手段に接触させる空気接触手段と、前記酸素富化空気を前記運輸機関の室内における少なくとも運転者に供給する第一の酸素富化空気供給手段とを備えた酸素富化空気供給システムを提供する。
【００２３】
上記構成の酸素富化空気供給システムにおいて、前記酸素富化空気が前記運転者の呼吸器に取り込まれるように、前記第一の酸素富化空気供給手段を配置したことが好ましい。
【００２４】
上記構成の酸素富化空気供給システムにおいて、前記酸素富化空気を前記運輸機関の室内における運転席以外の空間に供給する第二の酸素富化空気供給手段を備えたことが好ましい。
【００２５】
上記酸素富化空気供給システムにおいて、前記酸素富化手段は酸素富化膜からなることが好ましい。
【００２６】
上記酸素富化空気供給システムにおいて、前記酸素富化膜を構成する材料がポリジメチルシロキサン構造を主体とする線形高分子材料であることが好ましい。
【００２７】
上記酸素富化空気供給システムにおいて、前記酸素富化空気の酸素濃度は３２ｖｏｌ％以下であることが好ましい。
【００２８】
上記酸素富化空気供給システムにおいて、前記酸素濃度を一定に保つ酸素濃度調節手段を備えたことが好ましい。
【００２９】
上記酸素富化空気供給システムにおいて、前記酸素濃度を可変とする第二の酸素濃度調節手段を備えたことが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の酸素富化空気供給システムは、酸素富化膜を用いて酸素富化空気を自動車、鉄道、船舶、飛行機などの運輸機関の室内における運転者に適宜供給することにより、運転者の覚醒作用を高めて居眠り運転などの人為的過失を未然に防止することができる。
【００３１】
また、本発明の酸素富化空気供給システムは、運輸機関の室内における酸素濃度を、通常の大気中の酸素濃度（約２１％）よりも、多少高濃度（２２〜３０％）とすることによって、運転者および同乗者の疲労回復や、乗車中の快適度の向上に寄与することができる。したがって、非常に居心地の良い快適移動空間を容易に形成することができる。
【００３２】
本発明の酸素富化空気供給システムに用いられる酸素富化膜は、酸素ボンベなどと異なり、運輸機関などの限られた空間にも設置可能である上に、万一の場合にも爆発などの危険性がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施した酸素富化空気供給システムについて、図面を参照して説明する。
本発明の酸素富化空気供給システムは、自動車、鉄道、船舶、飛行機などの運輸機関内に空気を取り入れる空気取入手段と、空気取入手段によって取り入れられた空気を接触させて、この空気を酸素濃度が高められた酸素富化空気とする酸素富化手段と、空気取入手段によって取り入れられた空気を酸素富化手段に接触させる空気接触手段と、酸素富化空気を運輸機関の室内のうち少なくとも運転者に供給する第一の酸素富化空気供給手段とから概略構成されている。
【００３４】
空気取入手段としては、運輸機関内に空気を取り入れる機能を有するものであればいかなるものも適用可能であるが、例えば、エアフィルタ、空気清浄機、エアコンディショナーなどが挙げられる。
【００３５】
酸素富化手段としては、酸素濃度が３０％程度に高められた酸素富化空気が得られるものが用いられるが、例えば、酸素富化膜、ゼオライト、酸素ボンベなどが挙げられる。これらの中でも、小型化が可能であること、安価であること、人体に悪影響を及ぼすほど高濃度の酸素を含む酸素富化空気を供給することがないこと、大気中の酸素濃度は全世界でほぼ同じであるからどこでも使用可能であること、再生処理が不要であることなどから、酸素富化膜が好ましい。
【００３６】
図１は、本発明で用いられる酸素富化膜を備えた酸素富化部材の一実施形態を示す概略断面図である。図１中、符号１０は酸素富化部材、１１は多孔質支持体、１２は酸素富化膜である。
【００３７】
この実施形態の酸素富化部材１０は、多孔質支持体１１と、多孔質支持体１１の一面１１ａに積層するように配された酸素富化膜１２とから概略構成されている。
【００３８】
多孔質支持体１１は、酸素富化膜１２を支持するためのものである。多孔質支持体１１としては、多孔質の有機系材料または無機系材料からなるシート、平板などが挙げられ、例えば、多孔質合成樹脂シート、多孔質ガラス板、多数の微細孔を設けた金属板などが挙げられる。これらの中でも、薄膜形成が容易であり、微細孔の大きさや数を制御し易く、低コスト化が可能であるなどの点からポリプロピレン系樹脂シートなどの通気性多孔質合成樹脂シートが好ましい。
【００３９】
酸素富化膜１２は、反応基を含有する高分子材料（以下、「反応基含有高分子材料」と言う。）を光重合してなる重合体から構成されているものである。
【００４０】
酸素富化膜１２の骨格を構成する反応基含有高分子材料としては、ポリジメチルシロキサン、ポリジメチルシロキサンの共重合体、ポリ−４−メチルペンテン、ポリ−ｐ−フェニレンオキシド、ポリビニルトリメチルシラン、フッ素化ポリマー／シロキサンコポリマー、ポリ〔１−（トリメチルシリル）−１−プロピン〕、酢酸セルロース、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレンなどが挙げられる。本発明の好適な実施形態において、この反応基含有高分子材料は、末端、または、末端および側鎖に反応基を導入したポリジメチルシロキサン構造を主体とする線形高分子材料であることが好ましい。このポリジメチルシロキサン構造を主体とする線形高分子材料を光重合して得られる重合体は、酸素透過性に優れ、機械的強度や化学的安定性にも優れているので好ましい。
【００４１】
反応基含有高分子材料の反応基としては、反応性二重結合含有基、反応性三重結合含有基、縮重合反応可能な反応基、親水性基からなる群から選択される１種または２種以上であることが好ましい。反応性二重結合含有基としては、例えば、ビニル基、アリル基、メタクリロキシ基、イソプロペニル基、１−プロペニル基、２−ブテニル基、２−ペンテニル基などが挙げられる。反応性三重結合含有基としては、エチニル基、プロパルギル基などが挙げられる。縮重合反応可能な反応基としては、エステル化、脱水素化ハロゲン反応、アミド化などの縮合反応により、光重合開始剤を介して、または反応基同士を結合させることによって高分子材料同士を重合可能な基であり、例えばヒドロキシ基、メトキシ基やエトキシ基などのアルコキシ基、カルボキシル基、エポキシ基、アミノ基、シリル基、ハロゲン原子、ハロゲン原子含有アルキル基、エポキシ基などが挙げられる。親水性基としては、水酸基、カルボキシル基、アルコキシ基、エポキシ基、メタクリロキシ基などが挙げられる。
【００４２】
本発明の方法にあっては、酸素富化膜１２は、反応基含有高分子材料を含む混合溶液を水面上に展開して薄膜を形成し、この薄膜に光を照射して光重合させて作製される。したがって、反応基含有高分子材料としては、比較的低分子量のものが好ましい。反応基含有高分子材料として、例えばポリジメチルシロキサン構造を主体とする線形高分子材料を用いる場合、その数平均分子量（Ｍｎ）は２００〜１００万程度が好ましく、１０００〜１０万程度であることがより好ましい。
【００４３】
酸素富化膜１２の厚みは、大気中の酸素の分離が良好に行われるのであれば特に限定されない。例えば、酸素富化膜１２が、ポリジメチルシロキサン構造を主体とする線形高分子材料を重合してなるものである場合、通常、酸素富化膜１２の厚みは３０ｎｍ〜１００ｎｍ、好ましくは５０ｎｍ〜８０ｎｍである。酸素富化膜１２の厚みが３０ｎｍ未満では、製造困難であり、酸素／窒素分離係数が劣化し、膜の機械的強度が弱く、破損し易くなるなどの問題を生じるおそれがある。一方、酸素富化膜１２の厚みが１００ｎｍを超えると、酸素透過流量が少なくなり、実用上好ましくない。
また、酸素富化膜１２の厚みが上記範囲内であれば、酸素富化空気を得るために、空気を酸素富化膜１２に接触（透過）させる際に消費される電力が従来よりも少なくて済む。したがって、本発明の酸素富化空気供給システムで用いられる酸素富化膜は、自動車、船舶、飛行機などの電力供給量が限られた運輸機関にとって有効である。
【００４４】
酸素富化膜１２における酸素透過係数は、０．１×１０−８〜７×１０−８（ＳＴＰ）・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇであることが好ましく、２×１０−８〜７×１０−８ｃｃ（ＳＴＰ）・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇであることがより好ましい。酸素富化膜１２における酸素透過係数が１×１０−８（ＳＴＰ）・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ未満では、酸素富化膜１２によって生成される酸素富化空気中の酸素濃度が所望の濃度（３０ｖｏｌ％）よりも低くなる。一方、酸素富化膜１２における酸素透過係数が７×１０−８（ＳＴＰ）・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇを超えるものはポリジメチルシロキサン構造を主体とする線形高分子材料を用いて作製することは困難である。
【００４５】
酸素富化膜１２における酸素／窒素分離係数α（以下、「酸素分離係数α」と言う。）は、１．５〜７であることが好ましく、２．０〜４．０であることがより好ましい。酸素富化膜１２における酸素分離係数αが１．５未満では、酸素富化膜１２によって生成される酸素富化空気中の酸素濃度が所望の濃度（３０％）よりも低くなる。一方、酸素富化膜１２における酸素分離係数αが７を超えると、酸素透過係数が小さくなり、酸素富化空気の生産効率が低下する。
【００４６】
ここで、酸素分離係数αについて説明する。
酸素分離係数αは、酸素富化膜における空気から酸素を分離する能力を表す数値であり、以下のように定義される。
まず、酸素富化膜における気体の透過係数を、下記の式（３）で定義する。
気体の透過係数＝気体の溶解度係数×気体の拡散係数          （３）
上記の式（３）において、気体の溶解度係数は、酸素富化膜に対する気体の溶解性（気体の酸素富化膜への浸透し易さ）を表す数値である。また、気体の拡散係数は、酸素富化膜に浸透した気体の拡散し易さを表す数値である。
そして、酸素分離係数αは、酸素および窒素の透過係数を用いて、下記の式（４）で表される。
酸素分離係数α＝（酸素の透過係数）／（窒素の透過係数）    （４）
【００４７】
酸素富化膜１２における分離係数α＝２の場合の酸素透過秒数は２〜１０ｓｅｃ／１０ｃｃであることが好ましく、３〜８ｓｅｃ／１０ｃｃであることがより好ましい。酸素富化膜１２における分離係数α＝２の場合の酸素透過秒数が２ｓｅｃ／１０ｃｃ未満では、ピンホール性が高くなる。一方、酸素富化膜１２における分離係数α＝２の場合の酸素透過秒数が１０ｓｅｃ／１０ｃｃを超えると、酸素富化空気の生産効率が低下する。
【００４８】
ここで、酸素透過秒数は、酸素１０ｃｃが、酸素富化膜を通過するのに要する時間のことである。具体的には、断面積が一定のガラス管内に石鹸などの泡を発生させて、その移動スピードから算出される値である。
【００４９】
また、酸素富化膜１２は、図１に示すように、多孔質支持体１１の一面１１ａに積層された状態で、この多孔質支持体１１の他面１１ｂ側から所定圧力の加圧空気を供給し、逆圧を加えた時の耐圧限界値が０．５ｋｇ／ｃｍ２以上であることが好ましく、１ｋｇ／ｃｍ２以上であることがより好ましい。この耐圧限界値が０．５ｋｇ／ｃｍ２未満であると、酸素富化膜１２の機械的強度が不十分となり、製造困難となる上に、酸素富化膜１２と多孔質支持体１１との界面における剥離により不良品となり易い。さらに、酸素富化膜１２が、気圧変化や衝撃などの物理的外力によって容易に破損してしまうので好ましくない。
【００５０】
さらに、酸素富化膜１２は、上述したように、反応基含有高分子材料を光重合して形成されたものであるので、エタノールなどのアルコール類、トルエンなどの芳香族炭化水素類、アセトンなどの有機溶剤に対して安定である。したがって、光重合後に有機溶媒と酸素富化膜１２とが接触したとしても、酸素富化膜１２が劣化することがない。また、酸素富化膜１２は、使用中に有機溶剤と接触しても、ピンホールの発生などがなく、耐環境性に優れた、長寿命なものである。
【００５１】
また、酸素富化膜１２は、反応基含有高分子材料を含む混合溶液を水面上に展開して薄膜を形成し、この薄膜に光を照射して光重合させて作製されるから、厚みの非常に薄い膜とすることができる。ところで、酸素富化膜を実装する場合に重要なことは、酸素富化膜における酸素の透過流量が大きいことである。酸素の透過流量を増大するためには、酸素富化膜の厚みを薄くすることが好ましい。したがって、本発明で用いられる酸素富化膜は、酸素の透過流量を増大することが可能なものである。また、本発明で用いられる酸素富化膜は厚みが非常に薄く、小型化が可能であるので、自動車などの運輸機関に実装する場合に省スペース化を図れるだけでなく、酸素富化膜に空気を接触させる際の減圧工程によって、酸素富化膜が破損し難い。
【００５２】
酸素富化膜１２によって得られる最大の酸素富化空気の酸素濃度は３２％であり、実用的には２２〜３０％が好ましい。酸素富化空気の酸素濃度が３２％を超えると、人体に悪影響を及ぼすおそれがある。さらに、酸素濃度が３２％を大幅に上回ると、爆発などの危険性が増すので好ましくない。
【００５３】
ここで、酸素富化部材１０を用いた酸素の分離方法または富化方法について説明する。
酸素富化膜１２を有する酸素富化部材１０によって、酸素を分離または富化する方法としては、図１に示すように、空気のような被分離気体１３を酸素富化膜１２に接触させ、酸素富化膜１２を透過した酸素または酸素富化空気からなる分離気体１４を得る方法が一般的である。この酸素の分離方法または富化方法では、目的に応じて、酸素富化膜１２を透過しなかった気体成分（分離気体１４以外の気体成分）を使用したり、これらの両方の気体を使用することもできる。
【００５４】
空気接触手段としては、空気取入手段によって運輸機関内に取り入れた空気を、酸素富化手段（本発明では、主に酸素富化膜）に接触させる機能を有するものであればいかなるものも適用可能であるが、例えば、減圧ポンプなどが挙げられる。
【００５５】
空気接触手段として減圧ポンプを用いた場合、空気取入手段によって運輸機関内に取り入れた空気を、塵埃の除去の目的で何らかのフィルタを介して、酸素富化膜に接触させる。
【００５６】
第一の酸素富化空気供給手段としては、酸素富化空気を輸送機関の室内における少なくとも運転者に供給可能な機能を有するもの、すなわち、運転者の近傍に酸素富化空気の室内吹出口を有するものであればいかなるものも適用可能である。第一の酸素富化空気供給手段としては、例えば、空気調節装置（エアコンディショナー）、送風機、空気清浄機などが挙げられる。これらの中でも、第一の酸素富化空気供給手段としては、酸素富化空気が運転者の呼吸器に取り込まれるように配置されているものが好ましい。
【００５７】
例えば、第一の酸素富化空気供給手段がエアコンディショナーである場合、酸素富化膜をエアコンディショナーの吹出口近傍に設けることが望ましい。この場合、エアフィルタを介して得られた空気（外気）を、減圧ポンプを用いて酸素富化膜の両面に圧力差を設けることにより、空気を酸素富化膜内に拡散、移動させて酸素富化空気を得る。そして、この酸素富化空気を、エアコンディショナーの吹出口に送り、吹出口から室内に供給する。
このようにすれば、運転者は、通常よりも酸素濃度が高められた酸素富化空気による覚醒作用をより効果的に得ることができる。その結果、運転者は居眠り運転を防止することができる。
【００５８】
また、自動車などの室内が狭い運輸機関では、第一の酸素富化空気供給手段によって、室内における運転者以外の人（例えば、助手席に座っている人、後部座席に座っている人、客席に座っている人など）にも、酸素富化空気を供給することができる。
【００５９】
さらに、本発明の酸素富化空気供給システムは、第一の酸素富化空気供給手段とは別に、酸素富化空気を運輸機関の室内における運転席以外の人（例えば、助手席に座っている人、後部座席に座っている人、客席に座っている人など）に供給する第二の酸素富化空気供給手段を備えていることが好ましい。
【００６０】
第二の酸素富化空気供給手段としては、酸素富化空気を運輸機関の室内における運転者以外の空間（例えば、助手席、後部座席、客席など）に供給可能な機能を有するもの、すなわち、運転席以外の人（例えば、助手席に座っている人、後部座席に座っている人、客席に座っている人など）の近傍に酸素富化空気の室内吹出口を有するものであればいかなるものも適用可能である。第二の酸素富化空気供給手段としては、例えば、空気調節装置（エアコンディショナー）、送風機、空気清浄機などが挙げられる。
【００６１】
例えば、第二の酸素富化空気供給手段がエアコンディショナーである場合、第一の酸素富化空気供給手段と同様にして酸素富化空気を得て、酸素富化空気を室内に供給する。
このようにすれば、運転者以外の同乗者（乗員、乗客）は、通常よりも酸素濃度が高められた酸素富化空気により、心身ともにリフレッシュ、集中力の回復、すっきり爽快などの効果を得ることができる。その結果、同乗者（乗員、乗客）の疲労が回復したり、乗車中の快適度が向上する。
【００６２】
また、本発明の酸素富化空気供給システムは、酸素富化空気中の酸素濃度を一定に保持する第一の酸素濃度調節手段を備えていることが好ましい。
【００６３】
第一の酸素濃度調節手段としては、酸素富化空気中の酸素濃度を所定濃度に保持する機能、すなわち、酸素濃度が所定濃度よりも低くなるか、または高くなった場合に、酸素濃度を自動方式または手動方式により調節可能な機能を有するものであればいかなるものも適用可能である。特に、酸素濃度を手動方式により調節する場合、酸素濃度調節手段の電源をオン、オフに切り換えることにより、酸素濃度を調節する。また、手動方式において、酸素濃度調節手段の電源をオンにした状態では、少なくとも酸素濃度を高、低の二段階以上に設定できるようにすることが好ましい。
【００６４】
さらに、本発明の酸素富化空気供給システムは、酸素富化空気中の酸素濃度を可変とする第二の酸素濃度調節手段を備えていることが好ましい。
【００６５】
第二の酸素濃度調節手段としては、酸素富化空気中の酸素濃度を所定濃度に、自動方式または手動方式により変えることができる機能を有するものであればいかなるものも適用可能である。
【００６６】
次に、本発明の酸素富化空気供給システムを用いた運輸機関の室内への酸素富化空気の供給方法の一例について説明する。ここでは、運輸機関として、自動車を例示する。
エアフィルタを介して自動車内に取り入れた空気を、酸素富化膜が設けられている箇所（例えば、カーエアコンディショナーの吹出口）近傍まで導く。続いて、真空ポンプを用いて、酸素富化膜における空気の流れ方向の後段側を減圧して、酸素富化膜における空気の流れ方向の前段側と後段側に気圧の差を生じさせると、酸素濃度が３０％程度に高められた酸素富化空気が酸素富化膜における空気の流れ方向の後段側に透過してくる。この酸素富化空気を、カーエアコンディショナーの室内吹出口から自動車の室内に供給する。
【００６７】
本発明の酸素富化空気供給システムによれば、酸素濃度が３０％程度に高められた酸素富化空気を容易に運輸機関の室内に供給することができるので、通常、大気中の酸素濃度は約２１％であるが、酸素富化空気により運転席付近は、酸素濃度を２３〜２４％、運転席以外の空間では２２％程度にまで高めることができる。したがって、酸素の覚醒作用により、自動車の運転者の居眠り運転防止など、運転操作に関する人為的過失を未然に防ぐことができる。また、運転者以外の同乗者（乗員、乗客）の疲労回復や、乗車中の快適度の向上に寄与することができる。
【実施例】
【００６８】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００６９】
（実施例１）
反応基としてビニル基を有するガム状のポリジメチルシロキサン材料ＳＨ−４１０（東レ・ダウコーニングシリコーン社製）を試薬特級のトルエンとテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）で撹拌溶解させて２０質量％の溶液とした。得られた溶液に光重合開始剤として５質量％のＩＲＧＡＣＵＲＥ７５４（チバ・スペシャルティ・ケミカルス社製）を添加して撹拌、均一化して混合溶液とした。
【００７０】
次いで、縦６０ｃｍ、横８０ｃｍ、深さ１０ｃｍの水槽の中に純水を水槽の高さの上限まで満たした状態で、この混合溶液を滴下し、溶剤が蒸発することで水面状にＳＨ−４１０とＩＲＧＡＣＵＲＥ７５４とから構成される薄膜を形成した。
【００７１】
次いで、主波長３６５ｎｍの水銀ランプ（アイグラフィックス社製、Ｈ０２−Ｌ２１）を用いて、水面展開した薄膜の上部約１５ｃｍの距離から、この薄膜に約６０秒間紫外線を照射して、ＳＨ−４１０を光重合させて、ＳＨ−４１０の重合体からなる薄膜を形成した。
【００７２】
次いで、多孔質支持体として１０ｃｍ角のセルガードＮｏ．２４００（セルガード社製、ポリプロピレン材、厚み２５μｍ）を準備し、この多孔質支持体をＳＨ−４１０の重合体からなる薄膜の上部に、界面に気泡が混入しないように端部より重ね合わせた後に、片面に薄膜が付着した多孔質支持体を水面より引き上げ、乾燥して酸素富化膜を得た。
【００７３】
得られた酸素富化膜をカーエアコンディショナーの吹出口近傍に設けて、酸素富化空気供給システムを構成した。得られた酸素富化空気供給システムによって、自動車内の運転席においける酸素濃度は２３％、運転席以外の空間における酸素濃度は２２％であった。
この酸素富化空気供給システムを用いて、以下の（１）、（２）の項目について評価した。
【００７４】
（１）自動車の運転者に係る眠気防止効果の検証
自動車内に酸素富化空気を供給しながら、自動車を２時間、連続で運転した。この際、運転者の脳波を測定し、脳波の測定結果から眠気を感じたかどうかを判断した。評価の基準を以下のようにした。強い眠気（運転を中止したくなる程の）を感じた場合を×、弱い眠気（あくびが出る程度の）を感じた場合を△、ほとんど眠気を感じなかった場合を○、全く眠気を感じなかった場合を◎とした。同様の実験を２００名について行った。得られた結果を表１に示す。
【００７５】
（比較例１）
酸素富化膜をカーエアコンディショナーに付設せずに、実施例１と同様に、自動車の運転者に係る眠気防止効果を検証した。得られた結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
2005170216.tif 000002
【００７７】
表１の結果から、実施例１のように酸素富化膜を用いて、自動車内に酸素富化空気を供給することにより、自動車の運転中に運転者が眠気を感じる割合が減ることが確認された。すなわち、運転者は、通常よりも酸素濃度が高められた酸素富化空気による覚醒作用を得ることができることが確認された。
【００７８】
本発明の酸素富化空気供給システムは、高濃度酸素を必要とする健康機器や、車や船などの室内や酸素富化燃焼などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明で用いられる酸素富化膜を備えた酸素富化部材の一実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００８０】
１０・・・酸素富化部材、１１・・・多孔質支持体、１２・・・酸素富化膜、１３・・・被分離気体、１４・・・分離気体。
【図１】
2005170216.tif 000003