CN1673632A - 气体富化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气体富化装置，其特点在于：在具有气体富化单元和使该气体富化单元的前后产生压力差的压力差产生单元的气体富化装置中，测出压力差产生单元的运转负荷比如输入电流，根据该被测出的负荷量，控制压力差产生单元的运转。通过这样做，对于压力差产生单元不会超负荷，实现了延长压力差产生单元寿命的目的，可以进行故障判断。

Description

气体富化装置

技术领域

本发明涉及将空气中特定气体的浓度与其它气体相比相对地提高的气体富化装置。

背景技术

目前，使用气体富化单元进行将氧富化或氮富化等使特定气体浓度相对地提高的气体富化装置，作为在医疗用氧富化装置、空调机、空气清洁器等上的应用，已经被提出。

例如，作为用于提高受空调调节空间的氧浓度的装置，在分离型空调装置的室外机中设置氧富化装置，通过氧富化装置，经由送出管道将氧富化过的空气送入室内机，再放出到室内一侧，使作为受空调调节空间的室内环境的氧浓度提高，提供给居住者舒适感。这种适用实例已为特开平5-113227号公报所公开。

可是，在这种现有实例中会产生这样的课题，即：使空气流入气体富化装置的泵等的压力差产生单元的吐出一侧的流通路被冻结或由垃圾等的聚集堵塞时，由于压力差产生单元的电流值上升引起超负荷运转，导致装置的可靠性受损。另外，还存在由于流通路被堵塞而不能将空气中特定气体的浓度与其它气体相比相对提高的课题。

本发明即为鉴于上述课题而设计的，其目的在于提供这样一种气体富化装置：根据由压力差产生单元的负荷检测部件测出的数值或者由温度检测部件测出的数值，来控制压力差产生单元的运转，同时，显示故障内容，从而提供寿命长、可靠性高的气体富化装置。

发明内容

本发明即为鉴于上述课题而设计的，其目的在于提供这样一种气体富化装置：根据由压力差产生单元的负荷检测部件测出的数值或者由温度检测部件测出的数值，来控制压力差产生单元的运转，同时，显示故障内容，从而提供寿命长、可靠性高的气体富化装置。

为达到上述目的，本发明的气体富化装置具有气体富化单元、使气体富化单元产生压力差的压力差产生单元和检测出压力差产生单元的运转负荷的负荷检测部件，根据负荷检测部件检测到的负荷量来控制压力差产生单元的运转。

根据这样的构造，可以提供如下特点的气体富化装置：气体富化过的空气从压力差产生单元吐出时经过的吐出主管，在因垃圾聚集或折叠或者冻结等而堵塞时，通过负荷检测部件检测到其超负荷状态，停止压力差产生单元的运转，以回避故障状态中的运转、避免压力差产生单元的破损等问题；使用寿命长，可靠性高。

附图说明

图1为本发明实施方式中气体富化装置的结构图。

图2为表示本发明实施方式1中气体富化装置运转控制方法的时序图。

图3为表示本发明实施方式2中气体富化装置运转控制方法的流程图。

图4为表示由该气体富化装置的温度检测部件检测出的温度值在预先设定的温度值以上时的运转控制方法的时序图。

图5为表示由该气体富化装置的温度检测部件检测出的温度值在不到预先设定的温度值时的运转控制方法的时序图。

图6为表示本发明实施方式3中气体富化装置运转控制方法的流程图。

图7为表示该气体富化装置运转控制方法的时序图。

图8为表示本发明实施方式4中气体富化装置运转控制方法的时序图。

图9为表示本发明实施方式5中气体富化装置运转控制方法的时序图。

图10为表示该气体富化装置其它运转控制方法的时序图。

图11为表示本发明实施方式6中气体富化装置运转控制方法的时序图。

图12为表示该气体富化装置的其它运转控制方法的时序图。

具体实施方式

下面，关于本发明的实施方式，参照附图进行说明。在本发明的实施方式中，作为气体富化装置，针对富化空气中氧的氧富化装置进行说明。

实施方式1

图1为本发明实施方式中气体富化装置的结构图。在图1中，气体富化装置1由如下部分构成：氧富化膜等气体富化单元2、减压泵等压力差产生单元3、可以通气地连接气体富化单元2和压力差产生单元3的供给管4、从压力差产生单元3吐出气体富化过的空气的吐出主管5。在气体富化单元2的一次侧即向气体富化单元2的流入侧设置有检测或推断流入大的气温度的温度检测部件6。在压力差产生单元3上连接着具有检测流过压力差产生单元3的电流值的功能的负荷检测部件7。另外，还包括运转控制单元8：接收从负荷检测部件7发出的电流值或者从温度检测部件6发出的温度值，判断这些数值是否与预先设定的条件一致，在显示其结果的同时，根据该结果来控制压力差产生单元3的运转。

上述结构中，压力差产生单元3一开始运转，穿过气体富化单元2，气体富化后的富化气体就通过供给管4为压力差产生单元3所吸入，由气体富化单元2富化的氧富化气体经由吐出主管5被送出。

另外，压力差产生单元3是电流值随着运转负荷而发生变化。该电流值由负荷检测部件7检测出。被测出的电流值送给运转控制单元8，运转控制单元8将其与预先设定的作为运转负荷的电流值相比较，来控制压力差产生单元3的运转或停止。

下面，关于运转控制单元8的运转控制方法，参照图2进行说明。图2为表示本发明实施方式中气体富化装置运转控制方法的时序图。图2中，压力差产生单元3的处于进行/停止(ON/OFF)运转的状态表示在下方；其电流值表示在上方。压力差产生单元7的运转负荷通过电流值测出。这里，由负荷检测部件7测出的电流值表示为a，预先由运转控制单元8设定的电流值表示为A。另外，压力差产生单元3的运转在停止状态时表示为B0；压力差产生单元3在运转状态时表示为B1。

运转控制单元8进行如下运转控制：由负荷检测部件7测出的电流值a的数值，在小于A的状态下进行正常运转(B1)；电流值a的数值，在A以上的状态下，由于为超负荷状态，所以停止运转(B0)。

如图2所示，在点X1处，由于电流值a小于A，故为B1；在点X2处，由于电流值a在A以上，故为B0。另外，在点X3处，尽管电流值a小于A，但是在点X2处电流值a在A以上，由于一旦处于在A以上的时刻，由于压力差产生单元3的运转就处于停止状态，在点X3处就进行所谓的B0控制。另外，B0、B1的状态，存储到运转控制单元8被显示出来。

这种构造的气体富化装置1中，在氧富化过的空气从压力差产生单元3吐出之时，比如如果吐出主管5由于垃圾聚集、折叠、冻结而被堵塞，压力差产生单元7就处于超负荷状态，其电流值上升。这种情况下，通过负荷检测部件7将超负荷状态以电流值测出，使压力差产生单元7的运转停止，回避故障状态下运转的同时，也可以回避压力差产生单元7的破损。

另外，本实施方式中，作为负荷量，针对采用由压力差产生单元3的负荷检测部件7测出的电流值的情况做了说明，但是，即使是比如以压力差产生单元7的转速或电压、或者其温度等电流值以外的条件能够判断压力差产生单元7的运转状态的条件，也可以起到同样的效果。

再者，压力差产生单元7运转的控制，不只是所谓运转和停止的控制，还可以在成为压力差产生单元7和气体富化单元2之间的流通路的供给管4上安装开闭控制阀，不通过气体富化单元2，而从流通抗力小的流路吸入大气，以降低压力差产生单元3的负荷，也可以安装开闭控制阀使压力差产生单元3的吸入侧与吐出侧连通，通过使流路短路，以控制运转。

实施方式2

关于本发明的实施方式2，参照图1、图3、图4及图5进行说明。本实施方式中装置的特点为：采用通过设置在向气体富化单元2的流入侧的温度检测部件6测出或推断出的温度值和通过负荷检测部件7测出的电流值，与预先在运转控制单元8设定的条件相比较，根据其结果控制压力差产生单元3的运转，同时，诊断气体富化装置1的故障状况。

图3为表示本发明实施方式2中气体富化装置运转控制方法的流程图。如图3所示，将温度检测部件6测出的温度值d与向吐出主管5的凝缩水冻结时的气体富化单元2流入的大气温度D相比较。再有，将负荷检测部件7测出的电流值a与吐出主管5因冻结以外原因的堵塞造成超负荷时的电流值E和因冻结造成超负荷时的电流值F相比较。

图4为表示由温度检测部件6测出的温度d在预先设定的温度D(冻结温度)以上时的运转控制方法的时序图。将由压力差产生单元3的负荷检测部件7测出的电流值表示为a；将预先设定的电流值(超负荷电流值)表示为E。如图4所示，在压力差产生单元3处于运转状态下，电流值a上升超过设定电流值E的过负荷情况下，由于温度d在冻结温度D以上，故可以诊断出吐出主管5因垃圾聚集、折叠等而被堵塞。其结果由运转控制单元8检测出，通过设置在运转控制单元8上的灯等通知部件，得到通知的同时，在电流值a超过设定电流值E的时间点，压力差产生单元3的运转转为停止。图4中，通过如下表示进行判断：将压力差产生单元3的吐出侧因冻结以外的原因造成堵塞的状态表示为C0；将压力差产生单元3的吐出侧无堵塞的状态表示为C1(无故障)。

即，负荷检测部件7的电流值a在小于E的状态下为C1(无故障)，在E以上的状态下为C0(因冻结以外原因造成的堵塞状态)，如图4所示那样进行控制。可以判断出：在点X1处由于电流值a小于E，故为C1；在点X2处由于电流值a在E以上，故为C0。另外，尽管在点X3处电流值a小于E，但是由于在点X2处电流值a在E以上，一旦在E以上，在点X3处就被判断为C0。

另一方面，图5为表示由温度检测部件6检测出的温度d在不到预先设定的温度D(冻结温度)时的运转控制方法的时序图。

将压力差产生单元3的由负荷检测部件7测出的电流值表示为a；将预先设定的电流值(超负荷电流值)表示为F。如图5所示，在压力差产生单元3处于运转状态下，电流值a上升超过设定电流值F的过负荷情况下，由于温度d小于冻结温度D，故可以诊断出吐出主管5因冻结而堵塞着。其结果由运转控制单元8检测出，通过设置在运转控制单元8上的灯等通知部件，得到通知的同时，在电流值a超过设定电流值F的时间点，压力差产生单元3的运转转为停止。图5中，通过如下表示进行判断：将吐出主管5因冻结而堵塞的状态表示为G0；将无堵塞状态表示为G1(无故障)。

即，压力差产生单元3的电流值a在小于F的状态下为G1(无故障)，在F以上的状态下为G0(因冻结而堵塞的状态)，如图5所示那样进行控制。可以判断出：在点X1处由于电流值a小于F，故为G1；在点X2处由于电流值a在F以上，故为G0。另外，尽管在点X3处电流值a小于F，但是由于在点X2处电流值a在F以上，一旦在F以上，在点X3处就被判断为G0。

另外，C0、C1、G0、G1的状态被存储在运转控制单元8而显示出来。

再者，虽然对将温度检测部件6设置在作为向气体富化单元2的流入侧的一次侧时的情况做了说明，但是，将其设置在作为气体富化单元2的出口侧的二次侧时，或者将其设置在气体富化单元2的周围时，也可以适用。

实施方式3

关于本发明的实施方式3，参照图1、图6、图7进行说明。本实施方式为具有如下特点的装置：采用压力差产生单元3的运转经过时间值和由负荷检测部件7测出的电流值，与预先在运转控制单元8设定的条件相比较判断，并根据其结果，控制压力差产生单元3的运转，同时，诊断气体富化装置1的故障状况。

图6为表示本发明实施方式3中气体富化装置运转控制方法的流程图。如图6所示，判断压力差产生单元3的运转经过时间t是否也比预先设定的运转经过时间T1大。再有，将负荷检测部件7测出的电流值a与预先设定的压力差产生单元的设定电流值H相比较。

从压力差产生单元3运转开始在经过T1时间之时，进行压力差产生单元3电流值a的检测，在电流值a小于H时判断为无故障；在电流值a在H以上时判断为压力差产生单元3的吐出侧堵塞。即，在吐出主管5因比如冻结等而被堵塞的情况下，堵塞现象一般会在气体富化装置1持续运转某种程度时间后发生。因此，如图7所示，在规定时间T1经过之后，在电流值上升的情况下，判断为吐出主管5一侧堵塞；从压力差产生单元3运转开始在T1时间内如果电流值a在H以上，则判断为压力差产生单元3的锁定。压力差产生单元3的锁定包括装置的锁定和马达的锁定等。

这样，通过在规定时间经过后参照负荷测出机构7测出的电流值，电流值中出现异常情况下的现象，可以判断出是吐出主管5堵塞造成的还是压力差产生单元3锁定造成的，可以迅速地对气体富化装置的故障采取对策，可以提高其可靠性。再有，这些状态可以存储到运转控制单元8，并显示出来，获得通知。

实施方式4

关于本发明的实施方式4，参照图1、图8进行说明。图8为表示本发明实施方式4中气体富化装置运转控制方法的时序图。本实施方式为具有如下特点的装置：将压力差产生单元3的负荷检测部件7测出的电流值，与预先在运转控制单元8设定的过小负荷时的电流值相比较判断，并根据其结果，控制压力差产生单元3的运转，同时，诊断气体富化装置1的故障状况。

如图8所示，将负荷检测部件7测出的电流值表示为a；将预先设定的过小负荷的电流值表示为J。在设置于压力差产生单元3的吸入侧的气体富化单元2或供给管4破损的情况下，压力差产生单元3的负荷减轻，电流值a变小。电流值a在设定电流值J以下时判断为吸入侧故障(K0)，而在超过J时判断为无故障(K1)，在发生故障(K0)时压力差产生单元3转为停止，按以上进行运转控制。

即，图8中，在点X1处由于电流值a在J以上，故判断为无故障(K1)；在点X2处由于电流值a小于J，故判断为吸入侧故障(K0)。另外，虽然由于在点X3处电流值a小于J，不能通过电流值a判断状况，但是，一旦在小于J的时间点，在点X3处就被判断为故障(K0)。再有，故障(K0)、无故障(K1)的状态，可以存储到运转控制单元8，并可进行显示通知。

这样，在压力差产生单元3吸入侧即使发生了故障，通过在压力差产生单元3的电流值位于规定值以下时，判断为吸入侧故障，也可以迅速地对气体富化装置1的故障采取对策，实现提高可靠性的效果。

实施方式5

关于本发明的实施方式5，参照图9、图10进行说明。图9、图10为表示本发明实施方式中气体富化装置运转控制方法的时序图。本发明实施方式为具有如下特点的装置：通过压力差产生单元3的负荷检测部件7测出的电流值，在超过预先设定在运转控制单元8的电流值时，使施加在压力差产生单元3的电压增加，再测出其后的电流值，并根据其结果控制压力差产生单元3的运转，同时，诊断气体富化装置1的故障状况。

如图9、图10所示，由负荷检测部件7测出的电流值表示为a；预先设定的电流值表示为L、N。另设置从压力差产生单元3的电流值a达到L以上时开始的经过时间T。运转控制单元8在电流值达到L以上时，判断为吐出主管5被堵塞物堵塞，为了提高流通路中的通气流量以吹走堵塞物，使压力差产生单元3的电压上升至M1(超电压)。电流值在小于L时判断为正常，压力差产生单元3的电压以M0(通常电压)进行运转。再者，关于电流值在N以上时，压力差产生单元3为停止状态M2。

即，图9中，在点X1处由于电流值a小于L，故在M0(通常电压)进行运转；在点X2处由于电流值a在L以上，故判断为吐出主管5被堵塞物堵塞，以M1(超电压)进行运转。另外，在点X3处由于电流值a降低至小于L，所以判断为：在点X2处通过压力差产生单元3的电压上升，提高流通路中的通气流量，吹走压力差产生单元3的吐出侧的堵塞物，在点X3处，以通常电压值M0运转压力差产生单元3。

另外，图10中，在点X1处由于电流值a小于L，故以M0(通常电压)进行运转；在点X2处由于电流值a在L以上，故判断为吐出主管5被堵塞物堵塞，以M1(超电压)进行运转。另外，在点X2处通过压力差产生单元3的电压上升，提高流通路中的通气流量，但在未吹走吐出主管5的堵塞物之时，电流值a进一步提升至N以上。在点X3处，到达经过时间T以上后的电流值a如果在N以上，则停止压力差产生单元3的运转。

再有，M0、M1这些状态，可以存储到运转控制单元8而显示通知。

而且，本实施方式中，通过使压力差产生单元3的电流值上升，使流通路中的通气流量增加，以吹走堵塞物，虽然是这样进行运转控制，但是除此之外，通过以提高压力差产生单元3的转速等方法增加流通路中的通气流量，也会起到上述同样的效果。

这样，根据负荷检测部件7测出的电流值可以检测吐出主管5的堵塞状况，进而还通过测出或推定流通路温度的温度检测部件测出的温度值，进行状况判断：判断其堵塞状态是由于冻结引起的，还是由于冻结以外的垃圾堆积或折叠引起的。如果是冻结以外的堵塞，就进行吹走该堵塞物的运转控制；如果不能吹走，就停止运转，以回避故障状态下的运转，实现延长气体富化装置寿命的目的。

实施方式6

关于本发明的实施方式6，参照图11、图12进行说明。图11、图12为表示本发明实施方式中气体富化装置运转控制方法的时序图。这里，由负荷检测部件7测出的电流值表示为a；预先设定的电流值表示为Q(超电流)；从压力差产生单元3开始运转起的经过时间表示为t。另外，设置运转开始起的经过时间T1、运转停止起的经过时间T2。压力差产生单元3的电流值a在Q以上时判断为P0(故障)；电流值a小于Q时判断为P1(无故障)。另将故障次数的上限设定为N次。

图11中，在点X1处，从压力差产生单元3开始运转经过时间T1，由于电流值a在Q以上，故运转控制单元8判断为P0(故障)停止压力差产生单元3的运转。在点X2处，由于从压力差产生单元3停止运转经过时间T2，故压力差产生单元3的运转再次开始。在点X3处，表示再从运转开始经过时间T1，进行与点X1处同样的动作。关于点X4，也表示从运转停止经过时间T2，进行与点X2处同样的动作。另外，在重复N次这些动作的点X5处，经过时间T1后的电流值a变为Q以上。

在该时间点，由于故障次数超过了上限值N次，运转控制单元8停止其后的压力差产生单元3的运转。之后，为了再次开始运转，需要重置故障次数。另外，在T1时间内，电流值a变为Q以上时，进行与图7所示实施方式同样的动作。

另外，图12中，在点X1处，从压力差产生单元3运转开始经过时间T1，由于电流值a在Q以上，故运转控制单元8判断为P0(故障)，停止压力差产生单元3的运转。在点X2处，由于从压力差产生单元3停止运转经过时间T2，故压力差产生单元3的运转再次开始。在点X3处，表示从运转开始经过时间T1而进行与点X1处同样的动作。关于点X4处，也表示从运转停止经过时间T2进行与点X2处同样的动作。另外，在点X5处，由于电流值a小于Q且稳定下来，故运转控制单元8停止压力差产生单元3的运转。

再有，P0、P1的状态或次数存储在运转控制单元8，并显示出来，可以供维护参考使用。

另外，在上述控制动作例子中，虽然是在压力差产生单元3的电流值a在规定值以上时，进行故障通知的动作，但关于在压力差产生单元3的电流值a在小于规定值时，进行故障通知的控制，也可以起到同样的效果。

这样，压力差产生单元即使产生了超负荷，但是如果其在预先设定的可允许范围内，那么就可以反复运转，在可以延长实际使用运转时间的同时，通过停止允许范围外的运转，可以实现延长装置寿命的目的。

本发明可用于具有压力差产生单元而具有气体富化功能的仪器、比如具有氧富化功能的家庭用空调机、车辆用空调机、医疗用氧富化装置等方面。

Claims (6)

1.一种气体富化装置，其特征在于，具有：

气体富化单元；

使所述气体富化单元产生压力差的压力差产生单元；和

检测出所述压力差产生单元的运转负荷的负荷检测部件，

根据所述负荷检测部件测出的负荷量，控制所述压力差产生单元的运转。

2.权利要求1所述的气体富化装置，其特征在于：

负荷检测部件具有检测在所述压力差产生单元中流动的电流值的功能，并根据测出的电流值，控制所述压力差产生单元的运转。

3.权利要求2所述的气体富化装置，其特征在于：

从压力差产生单元的运转开始起经过规定时间后，根据由负荷检测部件测出的压力差产生单元电流值，当其在规定值以上时判断为异常状态。

4.权利要求2所述的气体富化装置，其特征在于：

负荷检测部件测出的压力差产生单元的电流值，在小于规定值时，判断为异常状态。

5.一种气体富化装置，其特征在于，具有：

气体富化单元；

使所述气体富化单元产生压力差的压力差产生单元；

检测所述压力差产生单元的运转负荷的负荷检测部件；和

检测出所述气体富化单元的流通路温度的温度检测部件，

根据由所述负荷检测部件测出的负荷量及由所述温度检测部件测出的温度，控制所述压力差产生单元的运转。

6.权利要求5所述的气体富化装置，其特征在于：

在由温度检测部件测出的温度在规定温度以上、且由负荷检测部件测出的压力差产生单元电流值在规定值以上规定值以下时，控制压力差产生单元，提高流通路的通气流量。

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