CN100334398C - 气体富化装置和空调器 - Google Patents

Abstract

本发明是一种气体富化装置和空调器，该气体富化装置可以提高气体富化器中发生压差的压差发生器的可靠性、实现稳定运转。具备气体富化器和在气体富化器中产生压差的压差产生机构，使压差产生机构可基于运转时间或环境的空气温度等间歇改变运转率地运转。

Description

气体富化装置和空调器

本申请是2003年9月27日提交的、申请号为03160094.8、发明名称为“气体富化装置和空调器”的分案申请。

技术领域

本发明涉及使空气中规定的气体的浓度相对其它气体相对地提高的气体富化装置和使用该气体富化装置的空调器。

背景技术

以往，作为使用选择性气体透过膜或PSA(加压循环式吸附)法等的吸附剂，使氧气或氮气等特定气体的浓度相对地提高的装置，氧富化器或氮富化装置等被用于医疗用富化装置、空调器、空气净化器等机器。

在特开平5-113227号公报和特开2002-39569号公报中公开了这样的例子：例如，作为提高氧浓度的手段，在分离型空调器的室外机上设置氧富化器，通过送出配管将氧富化的空气送入室内机，在室内侧放出，提高是被空调空间的室内的氧浓度，提供居住者舒适地使用。

但是，上述现有的技术没有考虑由气体富化装置的设置空间状态或设置场所产生的对周围温度等的影响，如果压差产生机构的周围温度变高，压差产生机构的温度也与其同步地上升，这关系到树脂部件等压差产生机构的构成单元部件的寿命降低，或者进而存在作为装置的可靠性降低的问题。

本发明是鉴于现有技术中具有的这样的问题而完成的，其目的在于提供，根据影响压差产生机构的温度上升的诸条件，使压差产生机构的运转率可以变化、寿命长、可靠性高的气体富化装置和使用该气体富化装置的空调器。

发明内容

本发明的气体富化装置至少具备气体富化器、在气体富化器中产生压差的压差产生机构、以及检测压差产生机构的运转时间的运转时间检测器，基于运转时间，使压差产生机构间歇地运转。

本发明的气体富化装置至少具备：气体富化器、使上述气体富化器减压的减压装置、检测上述减压装置的环境空气温度或框体温度的温度检测器、以及使上述减压装置冷却的冷却装置；基于由上述温度检测器检测出的环境空气温度或框体温度，利用上述冷却装置冷却上述减压装置。

本发明的空调器是至少具备吸入屋外空气的室外风扇的空调器，具备：气体富化器、在上述气体富化器中产生压差的减压装置、通过上述室外风扇的旋转，在上述减压装置的设置空间和上述室外风扇之间形成风流动的通气路；由上述通气路构成的、对上述减压装置进行冷却的冷却装置；上述减压装置运转时的上述室外风扇的转数高于上述减压装置不运转时的上述室外风扇的转数。

利用这样的构成，根据影响压差产生机构的温度上升的诸条件，使压差产生机构的运转率可以变化，能够实现寿命长、可靠性高的气体富化装置。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1中的气体富化装置的正视图。

图2是使用气体富化装置的空调器的斜视图。

图3是使气体富化装置的减压泵进行开动-停止运转时的时间图。

图4是本发明实施方式1中的气体富装置的减压泵运转时间图。

图5是表示本发明实施方式2中的减压泵的控制方式的图。

图6是表示本发明实施方式2中的减压泵相对室外空气温进行动作的时间图。

图7是表示本发明实施方式3中的减压泵的控制方式的图。

图8是表示本发明实施方式3中的减压泵相对减压泵的环境温度进行动作的时间图。

图9是表示本发明实施方式4中的减压泵的控制方式的图。

图10是表示本发明实施方式4中的减压泵相对通过氧富化单元的空气流量进行动作的时间图。

图11是表示本发明实施方式5中的气体富化装置的正视图。

图12是表示本发明实施方式6中的减压泵的控制方式的图。

图13是表示本发明实施方式6中的减压泵相对压缩机温度进行动作的时间图。

图14是本发明实施方式7中的空调器的斜视图。

图15是表示本发明实施方式7中的减压泵的控制方式的图。

图16是表示本发明实施方式7中的减压泵相对室外风扇的转数进行动作的时间图。

图17是表示本发明实施方式8中的减压泵的控制方式的图。

图18是表示本发明实施方式8中的室外风扇相对减压泵的框体温度或者环境温度的运转转数的时间图。

具体实施方式

以下用附图说明本发明的实施方式。再者，在以下的实施方式中，就作为气体富化装置的氧富化装置应用于在居室空间的空调中使用的分离式空调器进行说明。

实施方式1

首先，用图1、图2、图3、图4说明本发明的实施方式1。图1是表示本发明实施方式1中的气体富化装置的正视图。

气体富化装置1由成为气体富化手段的氧富化单元2、成为压差产生机构的减压泵3、送气通路4、是温度检测手段的温度传感器5和控制机构6、以及与减压泵3的排出侧连接的排出主管7构成。氧富化单元2可以是选择性地透过特定气体的选择透过膜，或者也可以是吸附特定气体的选择吸附膜。

在像这样构成的气体富化装置1中，被气体富化的大气8，通过设置在氧富化单元2的出口侧的减压泵3的吸入，进入氧富化单元2，利用氧富化单元2中的选择透过膜等，氧进行选择地透过，成为氧浓度高的气体而进入送气通路4。氧浓度高的气体9从送气通路4经减压泵3，被排出主管7排出，供给空调器的被空调空间的室内等。

温度传感器5检测气体富化装置1的各构成元件或其附近的大气温度等，基于该温度信息，由控制机构6控制减压泵3的运转。另外，代替温度传感器5，也可以用成为流量检测手段的流量传感器等控制减压泵3的运转。另外，也可以在控制机构6中设置减压泵3的运转时间检测手段(未图示)，根据其运转时间，要间隙地运转控制减压泵3。例如，运转时间检测器检测从减压泵运转开始的运转时间，可以每隔一定时间进行间歇地运转，也可以运转经过时间变得越长，间歇运转的停止时间也变得越长地进行运转。进而，使从运转开始的运转时间至规定时间和在该规定时间以上间歇运转的间隔不同，在规定时间以上时，与其以前相比，停止时间可以变长。

图2是使用图1所示的气体富化装置1的空调器的斜视图。在图2中，室外单元10具有：配置压缩机11、四通阀(未图示)等的压缩机室12，由氧富化单元2和减压泵3构成的气体富化装置1，以及配置由空调器的控制部件和气体富化装置1的控制机构6构成的控制装置13等的电装部件室14。室外单元10还构成由室外风扇15和室外热交换器16组成的热交换器室17。

另一方面，室内单元21具有室内风扇22，同时设置与气体富化装置1的排出主管7连接的排出口23，从吹出口24向是被空调空间的室内供给已气体富化的氧浓度高的气体。

再者，在氧富化单元2的1次侧(大气侧)，预先配置用于清除滞留的氮富化空气的风扇(未图示)，可以与气体富化装置段1的运转同步地动作。在此，氧富化单元2的1次侧配置在热交换器室17的送气回路内，该热交换器室具有室外单元10的室外风扇15，通过室外风扇15的送风清除氧富化单元2的1次侧的氮富化空气。

用控制装置13控制气体富化装置1的减压泵3的运转。设置检测室外机的室外空气温度等空气温度的室外空气温度传感器18、减压泵3的环境温度传感器19，在减压泵3配置在和压缩机11相同的空间的场合，再设置压缩机温度传感器20等，利用这些传感器，根据检测或者推定的温度来控制减压泵3的运转。

再有，减压泵3主要通过使其运转率可以变化，进行控制运转量。在此，用图3说明运转率。

图3表示使气体富化装置1的减压泵3进行开动-停止运转的时间图。所谓运转率，表示开动时间对使减压泵3这样地进行间歇运转时的总运转时间T1的比率。即，运转率(％)＝(T2/T1)×100，例如，运转率RO表示连续开动运转的状态，运转率R1表示运转率≥50％，运转率R2表示运转率＜50％，运转率R3表示连续停止的状态。

图4是本发明实施方式1中的气体富化装置的减压泵的运转时间图。如图4所示，在实施方式1中，根据从减压泵3的电源接入时刻起的累积运转时间t，使间歇运转的运转率可变。即，电源接入后作为连续开动运转的运转率RO，达到规定的累积运转时间t1后作为运转率R1，再经过规定的累积运转时间t2后，以运转率R2进行运转，随着累积运转时间变长，减压泵3的开动时间变短。

这样，按照本实施方式1，在减压泵3的运转时间为规定时间时，通过进行间歇运转、而且使其运转率可变，来抑制减压泵3的温度上升，而提高可靠性，能够进行气体富装置的稳定运转。再者，还不可以说，能够任意决定运转率R1或运转率R2的具体数值，或规定的累积运转时间t1、t2。

实施方式2

以下用图5、图6说明本发明的实施方式2。

图5是表示本发明的实施方式2中的减压泵的控制方式的图，图6是表示本发明的实施方式2中的减压泵动相对室外空气温度进行动作的时间图。图5和图6所示的a～e点表示在某规定室外空气温度下的运转点。

图5表示基于例如图2所示的室外空气温度传感器18的温度信息，使减压泵3的运转率可变的控制方式，表示室外空气温度上升再下降的时的运转率。这里，在室外空气温度上升的过程和下降的过程中，使运转率转换的规定温度不同。这是为了例如若使T3＝T4、T1＝T2时，防止在该温度下频繁地发生运转率转换动作。

如图6所示，室外空气温度在T3以下时，以运转率RO的状态进行运转，在超过规定温度T3的状态下，减压泵3的运转是间歇运转，在室外空气温度再上升的场合，以减压泵3开动时间短的运转率R2进行运转。像这样通过控制减压泵3的运转，就能够抑制由于室外空气温度上升，减压泵3的放热变得困难，或由于被氧富化单元2吸入后吸入减压泵3的气体温度上升，而使减压泵3温度上升，而损害其可靠性。另外，在室外空气温度下降的场合，慢慢地增加运转率，在成为规定温度T4的时刻达到是连续运转的运转率RO。这样，根据室外空气温度，通过变化运转率，就使不损害减压泵3的可靠性且稳定的气体富化运转成为可能。

再者，作为室外空气温度，从确保减压泵3的可靠性这点出发，优先选择是气体富化器的氧富化单元2附近的大气温度。进而，运转率R1或运转率R2的具体数值，例如即使在各自的运转条件下进行运转，也能够根据预先实验进行预先确定，以使减压泵3的温度能够达到对确保其本身的可靠性是足够的规定温度以下。

实施方式3

以下用图7、图8说明本发明的实施方式3。

图7是表示本发明的实施方式3中的减压泵的控制方式的图，图8是表示本发明的实施方式3中的减压泵相对减压泵周围的环境温度的动作的时间图。图7和图8所示的a～e点表示在某规定的减压泵的空气温度下的运转点。

图7表示例如基于图2所示的减压泵3的环境温度传感器19的温度信息使减压泵3的运转率可变的控制方式，表示环境温度上升再下降时的运转率。这里，在环境温度上升的过程和下降的过程中，使运转率发生转换的规定温度不同。这是为了例如若使T3＝T4、T1＝T2时，防止在该温度下频繁地发生运转率转换动作。

如图8所示，环境温度在T3a以下时，以运转率RO的状态进行运转，在超过规定温度T3a的状态下，减压泵3的运转是间歇运转，在环境温度再上升的场合，以减压泵3开动时间短的运转率R2进行运转。像这样就能够控制由于减压泵3运转，而使环境温度上升，减压泵3的放热变得困难，或由于被氧富化单元2吸入后吸入减压泵3的气体温度上升而使减压泵3温度上升，而损害其可靠性。另外，在环境温度下降的场合，慢慢地增加运转率，在成为规定温度T4a时刻达到是连续运转的运转率RO。这样，根据减压泵3的环境温度，通过变化运转率，使不损害减压泵3的可靠性且稳定的气体富化运转成为可能。

另外，作为环境温度，从确保减压泵3的可靠性这点出发，使最好用构成减压泵3的框体部的温度。进而，运转率R1或运转率R2的具体数值，例如即使在各自的运转条件下进行运转，也能够根据预先实验进行预先确定，以使减压泵3的温度能够达到对确保其本身的可靠性是足够的规定温度以下。

实施方式4

以下用图9、图10说明本发明的实施方式4。图9是表示本发明的实施方式4中的减压泵的控制方式的图，图10是表示本发明实施方式4中的减压泵动相对通过氧富化单元的空气流量进行动作的时间图。图9和图10所示的a～e点表示在某规定空气流量下的运转点。

图9表示使用流量检测器测定例如向图2所示的氧富化单元2流入的空气25的流量，基于测定的空气流量信息，使减压泵3的运转率可变的控制方式，表示流入空气25的流量如果变多的场合和变少的场合的运转率。这里，在流量变多的过程和变少的过程中，使运转率转换的规定空气流量不同。这是为了例如若使L3＝L4、L1＝L2时，防止在该流量下频繁地发生运转率转换动作。

如图10所示，空气流量在L3以下时，停止减压泵3的运转，在超过规定的空气流量L3的状态下，以是间歇运转的运转率R1进行运转，在空气流量进一步增加而超过L1的状态下，以连续运转的运转率RO进行运转。再者，在图10中，间歇运转的运转率仅成为运转率R1，但也可以引入运转率不同的间歇运转。

这样，向氧富化单元2流入的空气流量少时，减压泵3的负荷变大。因此，若以该状态进行连续运转，就损害减压泵3的可靠性。因此，像本实施方式4那样，根据流入氧富化单元2的空气流量，使减压泵3的运转率可变，就能够提高减压泵3的可靠性。

再有，在由于氧富化单元2的孔堵塞等而减少流入的空气流量或通过流量减少等情况下，最好进行像本实施方式4的控制。另外，流量检测，希望是检测氧富化单元2的入口侧和出口侧的压力差的方法。

进而，运转率R1或运转率R2的具体数值，例如即使在各自的运转条件下进行运转，也能够根据预先实验进行预先确定，以使减压泵3的温度能够达到对确保其本身的可靠性是足够的规定温度以下。

实施方式5

以下用图11说明本发明实施方式5。图11是表示本发明实施方式5中的气体富化装置的正视图。

图11的气体富化装置1的基本构成与图1所示的气体富化装置相同，具备测定减压泵3的周围或框体温度的温度传感器30、设置在基于该温度运转的减压泵3的下部的冷却风扇31及其控制装置32。

在本发明的实施方式5中，当减压泵3的周围或框体的温度高时，用冷却风扇31冷却减压泵3，能够提高减压泵3的可靠性。再者，作为本发明的具体实施例可以应用于像以下的实施例。

例如，在作为车辆用搭载气体富化装置的场合，在车辆的上风面设置气体富化装置1、车辆以某规定以上的速度进行运转的场合，氧富化单元2中通过的空气流量变多，就能够抑制减压泵3的温度上升。但是，在车辆以某规定以下的速度运转或运转停止的场合，检测减压泵3的环境温度或框体温度，在该环境温度或框体温度在规定温度以上时，通过使冷却风扇31强制动作，就能够提高减压泵3的可靠性。

实施方式6

以下用图12、图13说明本发明的实施方式6中的空调器。图12是表示本发明实施方式6中的减压泵的控制方式的图，图13是表示本发明实施方式6中的减压泵动相对压缩机温度进行动作的时间图。图12和图13所示的a～e点表示在某规定的压缩机温度下的运转点。

图12表示基于例如图2所示的压缩机温度传感器20的温度信息，使减压泵3的运转率可变的控制方式，表示压缩机温度上升再下降时的运转率。这里，在压缩机温度上升的过程和下降的过程中，使运转率转换的规定温度不同。这是为了例如若使t3＝t4、t1＝t2时，防止在该温度下频繁地发生运转率转换动作。

如图13所示，压缩机温度在t3以下，以运转率RO的状态进行运转，在超过规定温度t3的状态下，减压泵3的运转是间歇运转，在压缩机环境温度进一步上升的场合，以减压泵3的开动时间短的运转率R2进行运转。像这样就能够控制由于减压泵3运转而使室外空气温度上升，减压泵3的放热变得困难，使减压泵3温度上升，而损害其可靠性。另外，在环境温度下降的场合，慢慢地增加运转率，在成为规定温度t4的时刻达到是连续运转的运转率RO。

如图2所示，在空调器的室外单元10中，主要的热源是压缩机11。即，如果压缩机温度高，设置在压缩机附近的减压泵3的空气温度就上升，因而根据压缩机温度，能够推断减压泵3的环境温度。也就是，通过测定压缩机11的温度，预测减压泵3的温度上升，事先使减压泵3的运转率可变，使进一步提高减压泵3的可靠性的运转成为可能。

再有，作为压缩机温度，可以使用压缩机11的框体温度或制冷剂排出管的温度，或者排出制冷剂的温度等。

实施方式7

以下用图14、图15、图16说明本发明实施方式7中的空调器。

图14是与搭载图2所示的气体富化装置的空调器基本构成相同的空调器的斜视图。室外单元10用隔音板41分离成由热交换器室17形成的送风回路40和由压缩机室12和电装部件室14构成的机械室。气体富化装置1搭载在电装部件室14中，电装部件室14形成与送风回路40连通的通气路。送风回路40使由室外风扇15吸进的空气通过室外热交换器16流向室外单元10的吹出侧。送风回路40和载置减压泵3的电装部件室14通过通气路连通，因此室外风扇15一运转，载置有减压泵3的电装部件室14内的空气通过通气路被吸进送风回路40侧，同时由于通过通气路的吸进，空气从室外单元10的间隙等流动进入成为负压的电装部件室14中。也就是，通过室外风扇15的运转，在是减压泵3的设置空间的电装部件室14中，吸进和空气的流入产生空气流动。另外，也通过设置在室外单元10的底板42上的排水沟43，送风回路40和压缩机室12连通而形成通气路。另外，设置检测减压泵3的环境温度或其框体温度的温度传感器44。

在上述构成中，室外风扇15一运转，屋外空气45就经过室外热交换器16被送风回路40吸入，同时减压泵3的框体周围空气也被吸入。在本实施方式7中，在减压泵3运转时，室外风扇15以规定的转数以上进行运转。并且，在根据室外风扇15的转数控制减压泵3的运转量的同时，基于减压泵3的框体温度或环境温度，控制室外风扇15的转数。

首先，用图15、图16说明利用室外风扇15的转数控制的减压泵3的运转量。图15是表示本发明实施方式7中的减压泵的控制方式的图，图16是表示本发明实施方式7中的减压泵相对室外风扇的转数进行动作的时间图。图15和图16所示的a～e点表示在某规定的室外风扇转数下的运转点。

这里，设室外风扇15的运转转数为M，设预先设定的规定运转转数为M1、M2、M3、M4。另外，如上所述，用运转率来定义减压泵3的运转量，运转率RO是连续运转，运转率R1是50％以上的间歇运转，运转率R2是不到50％的间歇运转，运转率R3是运转停止。

如图15、图16所示，在M1以上的状态，室外风扇15的运转转数M成为运转率RO。在室外风扇15的运转转数M在M1以下的场合，与通过控制装置13使室外风扇15的运转转数M是规定转数的M1、M2、M3、M4相比，分别按照图15所示的控制方式，像图16所示那样进行运转动作。

像这样，在室外风扇15的运转转数大、减压泵3被冷却的效果大时，就提高减压泵3的运转率，相反就减少运转率，从而能够提高减压泵的可靠性。

另外，在上述实施例中，可以分别设定M1和M2、M3和M4的运转转数值，但即使M1＝M2、M3＝M4，也达到同样的效果。

实施方式8

以下，用图17、图18说明根据减压泵3的框体温度或环境温度控制室外风扇15的运转转数的情况。图17是表示本发明实施方式8中的减压泵的控制方式的图，图18是表示本发明实施方式8中的室外风扇15的运转转数相对减压泵3的框体温度或环境温度的时间图。图17和图18所示的a～e点表示在某规定的框体温度或环境温度下的运转点。

图17中也示出，越是上方，框体温度或环境温度越高，越是下方，框体温度或环境温度越低。这里，相对减压泵3的环境温度，设预先设定的环境温度为A1、A2、A3、A4，设室外风扇15的运转转数为M10、M11、M12。

在由环境温度传感器44检测出的减压泵3的环境温度是A1以上的状态时，室外风扇15的运转转数变成M12。如果减压泵3的环境温度是A1以下的状态，环境温度A与A1和A2及A3和A4相比，控制装置13就按照图17所示的控制方式，像图18所示那样进行运转动作。即，减压泵3的环境温度高时，使运转转数增大，在环境温度低时，使运转转数减小，根据室外风扇15的运转来控制通过减压泵3的设置空间的空气量，从而提高减压泵3的可靠性。

另外，在上述实施例中，分别设定A1和A2、A3和A4的环境温度值，但即使A1＝A2、A3＝A4，也达到同样的效果。

如以上所述，按照本发明的气体富化装置，在提高是用于使空气等进行气体富化的压差产生机构的减压泵的可靠性、作为气体富化装置能够实现稳定运转的同时，也能够实现使用该气体富化装置的可靠性高的空调器或空气净化器。

Claims (3)

1.气体富化装置，其特征在于，至少具备：

气体富化器、

使上述气体富化器减压的减压装置、

检测上述减压装置的环境空气温度或框体温度的温度检测器、以及

使上述减压装置冷却的冷却装置；

基于由上述温度检测器检测出的环境空气温度或框体温度，利用上述冷却装置冷却上述减压装置。

2.空调器，它是至少具备吸入屋外空气的室外风扇的空调器，其特征在于，具备：

气体富化器、

在上述气体富化器中产生压差的减压装置、

通过上述室外风扇的旋转，在上述减压装置的设置空间和上述室外风扇之间形成风流动的通气路；

由上述通气路构成的、对上述减压装置进行冷却的冷却装置；

上述减压装置运转时的上述室外风扇的转数高于上述减压装置不运转时的上述室外风扇的转数。

3.根据权利要求2所述的空调器，其特征在于，具备检测上述减压装置的框体温度或其环境温度的温度检测器，基于上述框体温度或环境温度，控制上述室外风扇的转数。

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