CN1313775C - 气体富化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体富化装置，可从任意空间获得规定气体富化空气，且很少产生结露水、冻结现象。其具备对规定的气体进行富化的多个气体透过膜、在多个气体透过膜上产生压差的减压泵、和任意地切换减压泵和多个气体透过膜的连通的流路切换机构，将多个气体透过膜配置于室内空间或室外空间，并且将至少一个气体透过膜配置于与配置减压泵的空间不同的空间内。

Description

气体富化装置

技术领域

本发明涉及将规定的气体的浓度与其他气体相比相对地提高的气体富化装置。

背景技术

目前，使用气体透过膜将特定的气体的浓度相对地提高的氧富化装置和氮富化装置等，作为医疗用设备、空调机、空气净化器、冰箱的保鲜装置等，已经被公开了。

例如，有这样一种作为提高氧浓度的装置，即，在分离型空调机的室外机内设置氧富化机构，通过送出管道将富含氧的空气送入室内机中，再释放到室内，提高作为使用空调空间的室内的氧浓度，从而提供给居住者以舒适感。

作为氧富化机构，公开有采用作为气体透过膜之一的氧富化膜的例子。氧富化膜使占空气成分大半的氮气和氧气分离，有选择地使氧透过，但同时还具有至少使空气中的水分也透过的特征。

也就是说，相对于进入氧富化膜的一次侧的空气，在透过了氧富化膜的二次侧，氮气被分离的量是多少，湿度就相对地提高多少。因此，与一次侧的空气相比，露点温度升高，在氧富化膜的二次侧的管道中常常产生结露水。

将氧富化装置应用于空调机中的例子，例如被特开平5-113227号公报所公开。在该现有例中，为了不使结露水在空调机的室内机中放散，从而不使室内变得潮湿或滴落到用户身上产生不愉快感觉，在氧富化空气的送出流路中设置了冷却氧富化空气、凝聚含有水分的热交换器和水分离器。

这样，在采用气体透过膜和PSA(Pressure Swing Adsorption)法等的吸附材料等进行气体富化的操作中，不仅氧被富化，由于在富化装置的二次侧，相对湿度也必然地提高，露点温度上升，所以存在容易产生结露水的倾向。

另外，为了吸入富含氧的空气以振作精神，提出了使富含氧的空气在鼻子和口腔的周围局部放出的氧富化装置。在这样的氧富化装置中，已公开了将从氧富化装置经由送气软管像头戴音响设备的耳机那样的用于局部吹出的道具穿着在人身上的例子、和延长喷嘴部并吸引富含氧的空气的例子等等。

可是，在这样的现有的氧富化装置等的气体富化装置中，存在如下问题。即，透过气体透过膜后的成为二次侧的富化空气的送出管道等暴露于屋外的大气中，在外部大气温度转低时，结露水在输送流路内部冻结，导致富化空气无法输送至室内。另外，在送出管道中产生结露水，其随着富化空气的流动被送至室内时，由于空气振动和撞击而发出异常声音，其在室内传播扩散，有给用户带来不愉快感觉的可能性。再者，这些结露水逆流进入作为空气传送机构的减压泵内，会给减压泵内部零件的寿命带来影响，万一减压泵大量地压缩结露水，由于液体压缩而易导致压缩机构的破损。

另一方面，在吸引富含氧的高浓度氧空气而使用室外的空气的情况下，例如，当在室外的空气里含有大量的汽车排放废气等时，那么，与高浓度的氧同时地Nox气体等有害气体也通过气体透过膜，导致直接吸引那种空气。在这种情况下，就有必要在室内的吹出部设置除去有害气体的结构，结果导致整个装置非常昂贵。

发明内容

本发明是为了解决上述现有的课题而提出的，其目的在于提供一种气体富化装置，在规定的气体富化了的空气的送出中，极力降低结露水的产生，即使外部气温很低，也不会冻结并能够运转，同时，无论从任意空间，都能够获得规定的气体被富化了的空气。

本发明的气体富化装置，包括：对规定的气体进行富化的多个气体透过膜；在多个气体透过膜上产生压差的减压机构；和，任意地切换减压机构和多个气体透过膜的连通的第一流路切换机构，其中：多个气体透过膜中的至少一个配置在室内空间，并且至少一个配置在室外空间。

根据这样的构造，将多个气体透过膜分别配置于任意的环境空间，通过流路切换机构切换所使用的气体透过膜，则可以根据气体富化了的空气的使用状况来任意对应不同情况。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的具备气体富化装置的空调机的结构的立体图。

图2是表示本发明的实施方式2的具备气体富化装置的空调机的结构的立体图。

图3是表示该气体富化装置的控制例的时间图。

图4是表示该气体富化装置的控制例的时间图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。而且，在本发明的实施方式中所说的‘气体富化’，是通过使空气透过气体透过膜从而提高氧浓度的所谓‘氧富化’。

实施方式1

下面，参照图1说明本发明的实施方式1。

图1是表示本发明的实施方式1的具备气体富化装置的空调机的结构的立体图。在图1中，空调机由室内机11和室外机1构成，并且为了使制冷气体进行循环，用连接管道(未图示)连接着。

在室内机11中，配置有室内风扇13和室内热交换器(未图示)。还安装有用于构成气体富化装置的成为减压机构的减压泵3、设置在室内空间的作为气体透过膜的室内侧气体透过膜2b、和、第一流路切换阀8。另一方面，在室外机1中配置有压缩机20、室外热交换器22和室外风扇21，还设置有用于构成气体富化装置的在室外空间设置的作为气体透过膜的室外侧气体透过膜2a。

在设置于室内机11中的减压泵3的吸入侧，连接有第一流路切换阀8，在第一流路切换阀8上，不仅连接着成为与室外侧气体透过膜2a连接的流路的氧供给主管4a，同时还连接着成为与室内侧气体透过膜2b连接的流路的氧供给主管4b，并且它们之间可任意切换。另外，在减压泵3的喷出侧，设置有送出富含氧的空气的喷出主管6。

并且，在室内侧气体透过膜2b的一次侧(大气侧)配置有用于向室外等排出所滞留的氮富化空气的风扇(未图示)，使之与减压泵3的运转连动地动作。另外，也可将室外侧气体透过膜2a配置于室外机1的送风回路内，共用室外风扇21，排出室外侧气体透过膜2a的一次侧的氮富化空气。另外，室外侧气体透过膜2a也可固定安装于室外机1的框体上以一个组件的方式构成。

另外，在室内机11的框体内部或其近旁，设置有通过喷出主管6吹出富含氧的空气的吹出部7。另外，在面向室内机11的框体内部的送风回路来配置吹出部7的情况下，在通过室内风扇13的动作而送风的空气中，添加富含氧的空气后从吹出口14送出至使用空调空间。

下面，说明上述结构的气体富化装置的动作。由于空调机的冷冻循环的结构及动作与现有的结构及动作相同，故省略其说明。

首先，说明通过第一流路切换阀8与连结着室外侧气体透过膜2a的氧供给主管4a连通的情况。当指示氧富化运转时，设置在室内机11中的减压泵3就运转起来，室外空气如箭头15a所示那样，被吸入室外侧气体透过膜2a中，在通过室外侧气体透过膜2a之际，进行氧富化。富含氧的空气从氧供给主管4a吸入至减压泵3中，通过喷出主管6从吹出部7吹出至室内。

根据本实施方式，由于将减压泵3设置在室内机11内，又因氧供给主管4a的内部被减压，所以水分变得易于蒸发，在氧供给主管4a内部就难以产生结露水。因此，即使氧供给主管4a在屋外进行盘绕、而外部大气温度很低等的情况下，因结露水冻结而堵塞氧供给主管4a内部的可能性降低。

其次，说明通过第一流路切换阀8与连结着室内侧气体透过膜2b的氧供给主管4b连通的情况。当指示氧富化运转时，设置在室内机11中的减压泵3就运转起来，室内空气如箭头15b所示那样，被吸入室内侧气体透过膜2b中，在通过室内侧气体透过膜2b之际，进行氧富化。富含氧的空气从氧供给主管4b吸入至减压泵3中，通过喷出主管6从吹出部7吹出至室内。在这种情况下，因为氧供给主管4b、喷出主管6在室内，所以不会暴露在外部大气温度很低的状态中。因此，很少会产生结露水，即使产生结露水也不会由于冻结而堵塞喷出主管6的内部。

图3是表示在实施方式1中从室外侧获得氧富化空气的情况和从室内侧获得氧富化空气的情况之间的切换的时间图。它示出了：首先，作为空调用，开始进行从室外获得高浓度氧的氧富化运转，然后使用者进行选择操作，从室内空气中获得高浓度氧气时的控制动作。如图3所示，在开始空调运转时，首先通过第一流路切换阀8使与室外侧气体透过膜2a连接的氧供给主管4a连通，使减压泵3运转起来。其次，经过了规定运转时间之后，在从室内空气中获得高浓度的氧富化空气的情况下，可以操作第一流路切换阀8，与连接着室内侧气体透过膜2b的氧供给主管4b连通。这些切换操作可任意地进行。

本实施方式的结构是：具备多个气体透过膜，并且具备一个用于使空气通过这些气体透过膜的减压泵，利用流路切换阀任意地选择进行氧富化的气体透过膜。因此，可以使多个气体透过膜的性能不同，根据目的不同来切换使用。例如，在图1中，可以使室内侧气体透过膜2b和室外侧气体透过膜2a的气体通过量或者富含氧的空气的氧浓度不同。因此，可以使室外侧气体透过膜2a的气体通过量比室内侧气体透过膜2b的气体通过量大，在进行空调时，从室外的新鲜空气中供给大量的氧富化空气。这样，切换室内侧气体透过膜2b和室外侧气体透过膜2a，就能够简单地控制特定的气体的浓度和流量。在上面的说明中，说明了多个气体透过膜分别配置于室内和室外的情况，但是，例如也可以进一步将室外侧气体透过膜做成多个或者将室内侧气体透过膜做成多个，对它们进行切换，进行获得特定的气体的浓度和流量的运转。

实施方式2

下面，利用图2、图4说明本发明的实施方式2。对于与实施方式1相同的部分来说，标注同一符号而省略其说明。

实施方式2与实施方式1不同之处在于减压泵3的下游侧的结构。即，在室内机11中，在从减压泵3喷出的富含氧的空气所通过的喷出主管6的下游侧，设置第二流路切换阀9，同时，设置多个吹出部7b、7c，吹出部7b、7c与第二流路切换阀9通过分支主管6b、6c连接。并且，在室内侧气体透过膜2b的一次侧(大气侧)与实施方式1同样地配置用于向室外等排出所滞留的氮富化空气的风扇(未图示)，使之与减压泵3的运转连动地动作。

而且，在富化气体吹出部7c上连接着吸引主管19，与可移动的吹出部16连接着。因此，通过室内机11框体内的第二流路切换阀9的切换，在从减压泵3喷出的富含氧的空气通过喷出分支主管6b时，从喷出口7b喷出的氧富化空气由于室内风扇13的动作而被添加进吹出的空气中，再从吹出口14送出至使用空调的空间。并且，通过第二流路切换阀9的切换，在从减压泵3喷出的氧富化空气通过喷出分支主管6c时，经由喷出口7c、吸引主管19，送到例如设置在使用者18近旁的吹出部16。

其次，说明利用上述结构使用者18呼吸高浓度氧时的动作。由于基本的气体富化运转与实施方式1相同，故以第二流路切换阀9的动作为主进行说明。当使用者18通过操作遥控装置17或送气部16发送控制信号时，第一流路切换阀8及第二流路切换阀9进行切换，与室内侧气体透过膜2b连通。进而，高浓度的富含氧的空气经由喷出分支主管6c通过吸引主管19从吹出部16吹出。

这些第一流路切换阀8、第二流路切换阀9或减压泵3的控制，使用者18既可以直接操作遥控装置17，也可以在安装于人体的送气部16中发送信号，或者使用多个检测信号来进行。

图4是表示实施方式2的控制动作的时间图。示出了：首先作为空调用，开始进行从室外获得高浓度氧的氧富化运转，然后使用者进行选择操作，从室内空气中获得高浓度氧，并从吹出部16吹出时的控制动作。如图4所示，开始空调运转时，首先，通过第一流路切换阀8使连接着室外侧气体透过膜2a的氧供给主管4a连通，使减压泵3开始运转。其次，经过规定运转时间后，在从室内空气中获得高浓度氧空气时，操作第一流路切换阀8，使连接着室内侧气体透过膜2b的氧供给主管4b连通。此时，可以进行切换，使第二流路切换阀9与吹出部7c连通。

再者，就第一流路切换阀8、第二流路切换阀9来说，可以用三通阀来切换流路、或按照所配置的多个室内侧气体透过膜2b、室外侧气体透过膜2a配置二通阀，利用二通阀的开闭操作来切换流路。

如上所述，本发明的气体富化装置，由于能够从任意空间获得富化空气，同时，很少产生结露水及产生冻结现象，所以不仅可用于空调机，还可适用于车辆用空调机、医疗用氧气富化装置。

Claims (4)

1.一种气体富化装置，其具有：对规定的气体进行富化的多个气体透过膜；在所述多个气体透过膜上产生压差的减压机构；和，任意地切换所述减压机构和所述多个气体透过膜的连通的第一流路切换机构，其特征在于：所述多个气体透过膜的至少一个配置在室内空间，并且至少一个配置在室外空间，所述减压机构仅配置于所述室内空间。

2.根据权利要求1所述的气体富化装置，其特征在于：所述室外侧气体透过膜的气体通过量比所述室内侧气体透过膜的气体通过量小。

3.根据权利要求1所述的气体富化装置，其特征在于：所述室外侧气体透过膜的气体通过量比所述室内侧气体透过膜的气体通过量大。

4.根据权利要求1所述的气体富化装置，其特征在于：在室内空间具有：多个吹出部；与所述多个吹出部连接、并将由减压机构喷出的富化气体进行送气的送气通道；和，与第一流路切换机构连动、并对从所述减压机构向所述多个吹出部的送气进行切换的第二流路切换机构。

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