JP2000107547A - 空気質活性装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定した酸素富化空気の生成を行いつつ、低
振動化および低騒音化が可能な空気質活性装置を提供す
るものである。 【解決手段】 空気質活性装置１は、窒素を吸着・脱着
可能な吸着剤５４に空気を圧送することにより酸素富化
空気を生成するものであって、吸着剤５４がそれぞれ封
入された少なくとも二つの吸着槽２１、２２と、吸引し
た空気を各吸着槽２１、２２に圧送するためのスクロー
ルコンプレッサ１３と、このスクロールコンプレッサ１
３から吐出された空気の流路を切り換えることにより、
各吸着槽２１、２２を吸着行程と脱着行程とに交互に切
り換えると共に、何れかの吸着槽２１、２２を吸着行程
とした場合は、他の吸着槽２２、２１を脱着行程とする
流路制御手段とを備えており、この流路制御手段は、吸
着行程中の吸着槽２１、２２にて生成された酸素富化空
気の一部を、脱着行程中の吸着槽２２、２１に供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着剤により空気
中の窒素を吸着して酸素富化空気を生成する空気質活性
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より一般家庭の居室や事務所、或い
は、車などの室内には空気中の塵埃や煙草の煙粒子を除
去するための空気清浄装置が設けられているが、近年で
はこれを一歩進めて、空気中の酸素を濃縮し、酸素富化
空気を生成して室内の空気質を活性化させる装置が開発
されて来ている。

【０００３】この場合の酸素濃縮の手段として考えられ
るものは、例えば、ガス分離膜に空気を流通させ、この
膜によって空気中の窒素の通過を阻止することにより膜
を通過した後の空気中の酸素濃度を上げる方法や、ゼオ
ライト等の吸着剤を吸着槽内に封入し、この吸着槽内に
空気を通して吸着剤により窒素を吸着することで吸着槽
から出た空気中の酸素濃度を上げる方法があるが、前者
の場合には通常の室内の空気活性化には能力的に問題が
あるため、通常は後者の吸着剤による酸素濃縮法が用い
られる。

【０００４】係る吸着剤は、極性モーメントを利用して
空気中の窒素ガス分子を選択的に捕まえる圧力スイング
吸着法（ＰＳＡ法）により窒素を吸着するものである
が、飽和すると吸着作用が著しく低下し、或いは、消失
してしまうため、一定期間の窒素吸着を行った後は、吸
着した窒素を吸着剤から脱着する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この場合、従来では吸
着槽内を負圧とすることにより、吸着剤から窒素を引き
離す方法が採られていたが、係る方式では吸着槽から強
制的に排気を行う真空ポンプが必要となり、装置が大型
化すると共に、コストも高騰する問題があった。

【０００６】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、窒素を吸着・脱着可能な
吸着剤を備えた空気質活性装置により、安定した酸素富
化空気の生成を行いつつ、コストの低減と装置の小型化
を図ることを目的とする。

【０００７】さらに、空気の吸入／排気に用いる真空ポ
ンプは、一般的にレシプロ式のエアコンプレッサ用いら
れているが、このレシプロ式のエアコンプレッサはその
構造上、振動が多く、振動を抑制するための特別な耐震
設計を必要とするものであった。

【０００８】また、このレシプロ式のエアコンプレッサ
は、圧縮空気の吐出圧変動が大きく、変動に起因する騒
音も大きいものであり、充分な防音対策を必要としてい
た。

【０００９】同様に圧縮空気を供給時の脈動を抑えるた
めには大容量のバッファタンク、各配管および継ぎ手の
圧力対策や圧縮空気の供給量に対してエアコンプレッサ
が大型化するなどの問題点があり、本発明はこのような
問題点の解決も目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の空気質活性装置
は、窒素を吸着・脱着可能な吸着剤に空気を圧送するこ
とにより酸素富化空気を生成し、酸素富化空気を吸着剤
に供給して窒素の脱着を行わせるものであって、前記吸
着剤がそれぞれ封入された少なくとも二つの吸着槽と、
吸引した空気を各吸着槽に圧送するためのスクロールコ
ンプレッサと、このスクロールコンプレッサから吐出さ
れた空気の流路を切り換えることにより、各吸着槽を吸
着行程と脱着行程とに交互に切り換えると共に、何れか
の吸着槽を吸着行程とした場合は、他の吸着槽を脱着行
程とする流路制御手段とを備えており、この流路制御手
段は、吸着行程中の吸着槽にて生成された酸素富化空気
の一部を、脱着行程中の吸着槽に供給するように構成し
たものである。

【００１１】本発明によれば、吸着剤がそれぞれ封入さ
れた吸着槽を少なくとも二つ設け、スクロールコンプレ
ッサにより吸引した空気を各吸着槽に圧送すると共に、
流路制御手段によってスクロールコンプレッサから吐出
された空気の流路を切り換えることにより、各吸着槽を
吸着行程と脱着行程とに交互に切り換え、且つ、何れか
の吸着槽を吸着行程とした場合は、他の吸着槽を脱着行
程とするように構成したので、各吸着槽において吸着と
脱着を交互に、且つ、同時に行い、連続した酸素富化空
気の生成を実現することが可能となる。

【００１２】特に、吸着行程中の吸着槽にて生成された
酸素富化空気の一部を、流路制御手段により、脱着行程
中の吸着槽に供給するようにしているので、脱着行程中
の吸着槽内では酸素分圧が上昇するため、吸着剤は円滑
に窒素を脱着するようになる。これにより、従来の如き
真空ポンプを用いること無く吸着剤から窒素を脱着する
ことができるようになるので、コストの低減と装置の小
型化を実現できる。また、脱着行程中の吸着槽に供給す
る酸素富化空気が少量でも吸着槽内の酸素分圧は上昇す
るので、酸素富化空気の生成効率にも支障が生じないも
のである。

【００１３】請求項２の発明の空気質活性装置は、上記
においてスクロールコンプレッサの吸引側に空気清浄フ
ィルタを設けたものである。

【００１４】請求項２の発明によれば、上記に加えてス
クロールコンプレッサの吸引側に空気清浄フィルタを設
けたので、スクロールコンプレッサに吸引される空気中
の塵埃や微粒子が除去され、スクロールコンプレッサや
吸着槽などの目詰まりの発生も解消されるものである。

【００１５】請求項３の発明の空気質活性装置は、上記
各発明において流路制御手段は、各吸着槽の酸素富化空
気出口側にそれぞれ接続され、酸素富化空気吐出口側を
それぞれ順方向とされた逆止弁と、各逆止弁の上流側を
相互に連通する連通管と、この連通管に介設されたオリ
フィスとを備えているものである。

【００１６】請求項３の発明によれば、上記各発明に加
えて流路制御手段は、各吸着槽の酸素富化空気出口側に
それぞれ接続され、酸素富化空気吐出口側をそれぞれ順
方向とされた逆止弁と、各逆止弁の上流側を相互に連通
する連通管と、この連通管に介設されたオリフィスとを
備えているので、吸着行程の吸着槽から酸素富化空気吐
出口に向かう酸素富化空気と、当該吸着槽から脱着行程
中の吸着槽に向かう酸素富化空気の分流を、極めて簡単
な構成によって達成することができるようになり、更な
るコストの削減と構造の簡素化を実現することが可能と
なるものである。

【００１７】請求項４の発明は、上記各発明において吸
着剤は吸着行程において圧送された空気中の一酸化炭素
及び／又は二酸化炭素を合わせて吸着するものである。

【００１８】請求項４の発明によれば、上記各発明に加
えて吸着剤は吸着行程において圧送された空気中の一酸
化炭素及び／又は二酸化炭素を合わせて吸着するので、
空気質活性装置が設置された室内の一酸化炭素及び／又
は二酸化炭素濃度の上昇を抑え、強制的な換気の必要性
を無くすことが可能となるものである。

【００１９】また、請求項１乃至請求項４の構成で空気
を圧縮するためにスクロール式のエアコンプレッサを用
いることによって、振動、騒音、吐出圧力の脈動の低減
などが可能になるものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明の空気質活性装置１の斜
視図、図２は空気質活性装置１の酸素富化空気生成部１
２の構成図、図３は空気質活性装置１の電気回路のブロ
ック図をそれぞれ示している。

【００２１】本発明の空気質活性装置１は、例えば一般
家庭の居室に設置されるものであり、容易に持ち運び可
能な寸法の本体ケース２内に各機器を内蔵して構成され
ている。この本体ケース２の前面にはスリット状の空気
吸込口３が形成されており、この空気吸込口３の内側に
はＨＥＰＡフィルタから成る空気清浄フィルタ４が取り
付けられている。また、この空気清浄フィルタ４の外側
には塵埃センサ６が設けられると共に、空気清浄フィル
タ４の更に内側には送風機７が取り付けられている。

【００２２】この送風機７は空気吸込口３から空気を吸
引し、空気清浄フィルタ４にて塵埃や煙粒子などを除去
した後、空気吸込口３の上側の本体ケース２前面に形成
された空気吹出口８から吹き出すものである。

【００２３】更に、本体ケース２内上部後側には電装ボ
ックス９が配設されると共に、その前側にはマイナスイ
オン発生器１１が設けられている。このマイナスイオン
発生器１１は送風機７から吐出され、空気吹出口８から
吹き出される空気中にマイナスイオンを付加するもので
ある。

【００２４】そして、係る本体ケース２内には更に本発
明に係る酸素富化空気生成部１２が内蔵される。この酸
素富化空気生成部１２は、圧縮空気を供給するスクロー
ルコンプレッサ１３、サクションタンク１４、冷却コイ
ル１６、五方弁１７、１８、吸着槽２１、２２、バッフ
ァタンク２３、２４、逆止弁２６、２７、２８、サイレ
ンサ３１、３２、送風機３３及び酸素富化空気吐出口と
してのマスク３４などから構成されている。

【００２５】尚、スクロールコンプレッサ１３の一例は
図６、図７を用いて後記する。

【００２６】前記サクションタンク１４はスクロールコ
ンプレッサ１３の吸引側に配管接続されると共に、前記
サイレンサ３１はサクションタンク１４の入口に接続さ
れ、且つ、前記空気清浄フィルタ４の内側に配置され
る。前記冷却コイル１６はスクロールコンプレッサ１３
の吐出側に接続されると共に、冷却コイル１６の出口は
五方弁１７の第１ポート１７Ａに配管接続されている。

【００２７】この五方弁１７の第２ポート１７Ｂは吸着
槽２１の下端の空気入口２１Ａに配管３６により接続さ
れると共に、第３ポート１７Ｃは吸着槽２２の下端の空
気入口２２Ａに配管３７により接続されている。この五
方弁１７の第４ポート１７Ｄと第５ポート１７Ｅは三方
配管３８により共に五方弁１８の第２ポート１８Ｂに連
通接続されている。

【００２８】尚、この五方弁１７は電磁コイルにより駆
動され、ＯＮ状態で図２中実線で示す如く第１ポート１
７Ａを第２ポート１７Ｂに連通させ、且つ、第５ポート
１７Ｅを第３ポート１７Ｃに連通させる。また、ＯＦＦ
状態では図２中破線で示す如く第１ポート１７Ａを第３
ポート１７Ｃに連通させ、且つ、第２ポート１７Ｂを第
４ポート１７Ｄに連通させるように流路を切り換えるも
のである。

【００２９】また、五方弁１８の第３ポート１８Ｃは配
管３９を介し、吸着槽２２の上端の酸素富化空気出口２
２Ｂに接続された配管４１に連通されている。更に、五
方弁１８の第５ポート１８Ｅは配管４２を介し、吸着槽
２１の上端の酸素富化空気出口２１Ｂに接続された配管
４３に連通接続されている。

【００３０】尚、五方弁１８は電磁コイルにより駆動さ
れ、ＯＮ状態で図２中実線で示す如く第３ポート１８Ｃ
を第５ポート１８Ｅに連通させ、ＯＦＦ状態では破線で
示す如く第３ポート１８Ｃを第１ポート１８Ａに切り換
える。この第１ポート１８Ａは封止されており、第２ポ
ート１８Ｂと第４ポート１８Ｄとは常時連通されてい
る。この第４ポート１８Ｄには配管４０が接続され、こ
の配管４０はバッファタンク２４、逆止弁２８を順次経
てサイレンサ３２に接続されている。尚、逆止弁２８は
サイレンサ３２方向を順方向とされている。

【００３１】そして、配管４３はほこり・バクテリアフ
ィルタ６２と前記逆止弁２６を介して配管４４に接続さ
れ、配管４１はほこり・バクテリアフィルタ６１と前記
逆止弁２７を介して配管４４に接続されている。前記逆
止弁２６及び２７は配管４４方向を順方向とされると共
に、各配管４１、４３は各フィルタ６１、６２の手前、
即ち、各逆止弁２６、２７の上流側において連通管４６
により相互に連通されている。そして、連通管４６には
オリフィス４７が介設されている。配管４１若しくは４
３内を配管４４方向に向かう空気はオリフィス４７の抵
抗により、その１／５が連通管４６に分流される。

【００３２】また、配管４４は前記バッファタンク２３
の入口に接続され、バッファタンク２３の出口はニード
ルバルブ４８を介し、可撓性のホース４９に接続されて
いる。そして、このホース４９の先端には前記マスク３
４が取り付けられ、これらホース４９とマスク３４は本
体ケース３４上面の収納部５１内に納出自在に格納され
ている。尚、５２は収納部５１を開閉自在に閉塞する蓋
である。ここで、前記吸着槽２１及び２２は金属若しく
は硬質剛性樹脂により内部中空の縦長円筒状（縦寸法４
００ｍｍ〜５００ｍｍ、直径８０ｍｍ〜８５ｍｍ）に構
成されており、その内側下部には吸湿剤５３（３５０
ｇ）が封入され、その上側には吸着剤５４（１ｋｇ）が
封入されている。

【００３３】前記吸湿剤５３は直径２ｍｍ〜３ｍｍの粒
状の例えば活性アルミナであり、その下側には高さ３０
ｍｍ程の範囲で空間が構成されている。この吸湿剤５３
は図４左側に示す如く空気入口２１Ａ或いは２２Ａから
流入した室内空気中の水分を吸収し、吸着剤５４の水分
による機能低下を防止するものである。

【００３４】また、吸着剤５４も同程度の寸法の粒状の
例えばゼオライトであり、吸湿剤５３と吸着剤５４との
間は通気性の部材にて仕切られている。また、吸着剤５
４の上側にも高さ３０ｍｍ程の範囲で空間が構成されて
いる。

【００３５】ここで、前記吸着剤５４を構成するゼオラ
イトは、図４左側に示す如く空気入口２１Ａ或いは２２
Ａから１．２〜１．５ｋｇ／平方センチメートルのゲー
ジ圧で室内空気（吸湿剤５３で水分を除去されている）
が圧送されると、当該室内空気中の窒素分子、一酸化炭
素分子及び二酸化炭素分子を極性モーメントを利用して
選択的に吸着する（圧力スイング吸着法（ＰＳＡ
法））。以後、これを吸着行程と称する。これにより、
上端の酸素富化空気出口２１Ｂ或いは２２Ｂからは酸素
濃度３５％〜４０％の酸素富化空気が出てくるものであ
る。

【００３６】また、図４の右側に示す如く上記酸素富化
空気が、ゲージ圧０ｋｇ／平方センチメートルの圧力で
酸素富化空気出口２１Ｂ或いは２２Ｂから吸着槽２１或
いは２２内に流入すると、内部の酸素分圧は急激に上昇
する。この状態では吸着剤５４は、上記吸着行程にて吸
着した前記窒素分子、一酸化炭素分子及び二酸化炭素分
子を放出する。以後、これを脱着行程と称する。これに
より、下端の空気入口２１Ａ或いは２２Ａからは窒素、
一酸化炭素、二酸化炭素が富化された空気が流出するよ
うになる。尚、このとき吸湿剤５３からは水分も放出さ
れる。次ぎに、図３において５６は汎用マイクロコンピ
ュータから構成された制御装置であり、前記電装ボック
ス９内に収納されている。この制御装置５６には運転ス
イッチ５７及び前記塵埃センサ６の出力が入力される。
また、制御装置５６の出力には前記スクロールコンプレ
ッサ１３のモータ１３Ｍ、送風機７及び３３のモータ７
Ｍ及び３３Ｍ、マイナスイオン発生器１１、五方弁１
７、１８がそれぞれ接続されている。

【００３７】以上の構成で、次ぎに図５のタイミングチ
ャートを参照しながら、本発明の空気質活性装置１の酸
素富化空気生成部１２の動作を説明する。運転スイッチ
５７が操作されると制御装置５６は空気質活性装置１の
運転を開始する。制御装置５６はスクロールコンプレッ
サ１３のモータ１３Ｍを駆動すると共に、送風機７及び
３３のモータ７Ｍ、３３Ｍを駆動する。また、五方弁１
７をＯＮすると共に、五方弁１８を１秒間ＯＮした後、
ＯＦＦする。

【００３８】スクロールコンプレッサ１３が運転される
と、空気清浄フィルタ４を通過した室内空気はサイレン
サ３１からサクションタンク１４を経てスクロールコン
プレッサ１３に吸引される。尚、このサクションタンク
１４によって吸込量が均一化される。そして、吸引され
た室内空気はスクロールコンプレッサ１３から冷却コイ
ル１６に吐出される。この冷却コイル１６には前記送風
機３３から送風されており、冷却コイル１６内に流入し
た室内空気は、そこを通過する過程で冷却された後、五
方弁１７の第１ポート１７Ａに入る。

【００３９】五方弁１７の第１ポート１７Ａに入った室
内空気は第２ポート１７Ｂから流出し、配管３６を通っ
て吸着槽２１下端の空気入口２１Ａから吸着槽２１内に
圧送される。このときの吸着槽２１内の圧力は前述の
１．２〜１．５ｋｇ／平方センチメートルのゲージ圧と
なる。吸着槽２１内に入った室内空気は、前述の如く吸
湿剤５３により水分を除去された後、吸着剤５４にて窒
素、一酸化炭素、二酸化炭素が吸着され、酸素富化空気
となって上端の酸素富化空気出口２１Ｂより流出する
（吸着行程）。

【００４０】このとき（運転開始から１秒経過後）、吸
着槽２１から出た酸素富化空気は五方弁１８の第３ポー
ト１８Ｃが第１ポート１８Ａに接続されているため、逆
止弁２６及び連通管４６方向に向かうが、前述の如くそ
の４／５が逆止弁２６に向かい、１／５が連通管４６に
分流される。逆止弁２６に向かった酸素富化空気は配管
４４からバッファタンク２３、ニードルバルブ４８、ホ
ース４９を経てマスク３４から流出する。使用者はこの
マスク３４を口に当てることにより、酸素富化空気を吸
引することができるようになる。

【００４１】尚、バッファタンク２３とニードルバルブ
４８によりマスク３４からの吐出量が均等化される。

【００４２】一方、連通管４６に流入した１／５の酸素
富化空気は、オリフィス４７で絞られた後、配管４１を
経て出口２２Ｂより吸着槽２２内に流入する。吸着槽２
２内に酸素富化空気が流入すると、前述の如く内部の酸
素分圧が上昇するため、前述の如く吸着剤５４は吸着し
ている窒素、一酸化炭素、二酸化炭素を放出する（脱着
行程）。このときの内部圧力は０ｋｇ／平方センチメー
トルである。そして、下端の空気入口２２Ａから配管３
７に流出し、五方弁１７の第３ポート１７Ｃ、第５ポー
ト１７Ｅ、配管３８、五方弁１８の第２ポート１８Ｂ、
第４ポート１８Ｄ、配管４０、バッファタンク２４、逆
止弁２８を通ってサイレンサ３２から排出される。

【００４３】制御装置５１は運転開始から２０秒経過す
ると、今度は五方弁１７をＯＦＦとし、同時に１秒間だ
け五方弁１８をＯＮする。この五方弁１８がＯＮされる
ことにより、第３ポート１８Ｃと第５ポート１８Ｅが連
通されるので、これまで吸着行程であった吸着槽２１と
これまで脱着行程であった吸着槽２２が、配管４２、３
９を介して連通される。

【００４４】従って、この１秒間で吸着槽２１内と吸着
槽２２内の圧力が均一化されるので、以後の吸着槽２２
内の昇圧及び吸着槽２１内の降圧が円滑に行われるよう
になると共に、吸着行程から脱着行程の圧力に急激に降
下させたときに各吸着槽２１、２２にて生じる騒音を低
減できる。また、五方弁１７がＯＦＦ状態となり、第１
ポート１７Ａが第３ポート１７Ｃに連通されるので、冷
却コイルから出た室内空気は配管３７を経て下端の空気
入口２２Ａから吸着槽２２内に圧送されるようになる。

【００４５】そして、前述の如く吸着槽２２内では酸素
富化空気が生成され（吸着行程）、上端の出口２２Ｂか
ら配管４１に流出して逆止弁２７及び連通管４６方向に
向かうが、同様にその４／５が逆止弁２７に向かい、１
／５が連通管４６に分流される。逆止弁２７に向かった
酸素富化空気は配管４４からバッファタンク２３、ニー
ドルバルブ４８、ホース４９を経て同様にマスク３４か
ら流出する。

【００４６】また、連通管４６に流入した１／５の酸素
富化空気は、オリフィス４７で絞られた後、配管４３を
経て出口２１Ｂより吸着槽２１内に流入する。吸着槽２
１内では前述の如く吸着剤５４が吸着している窒素、一
酸化炭素、二酸化炭素の放出が行われる（脱着行程）。

【００４７】そして、下端の空気入口２１Ａから配管３
６に流出し、五方弁１７の第２ポート１７Ｂ、第４ポー
ト１７Ｄ、配管３８、五方弁１８の第２ポート１８Ｂ、
第４ポート１８Ｄ、配管４０、バッファタンク２４、逆
止弁２８を通ってサイレンサ３２から前述同様に排出さ
れることになる。

【００４８】尚、五方弁１７が切り替わった際、吸着行
程であった吸着槽内の圧力は、脱着行程であった吸着槽
に加わる他、配管４０にも加わるが、バッファタンク２
４の存在によって急激な圧力上昇が緩和されるので、配
管４０からサイレンサ３２に至る経路における騒音の発
生も抑えられる。

【００４９】以後、制御装置５６はこれを繰り返す。即
ち、２０秒後には再び五方弁１７をＯＮに切り換え、五
方弁１８を１秒間だけＯＮするものである。

【００５０】このように、本発明では吸着剤５４がそれ
ぞれ封入された吸着槽２１と吸着槽２２を設け、スクロ
ールコンプレッサ１３により吸引した空気を各吸着槽２
１、２２に圧送すると共に、五方弁１７、１８でスクロ
ールコンプレッサ１３から吐出された空気の流路を切り
換えることによって、各吸着槽２１、２２を吸着行程と
脱着行程とに交互に切り換え、且つ、吸着槽２１が吸着
行程であるときには吸着槽２２を脱着行程とし、吸着槽
２１が脱着行程であるときには吸着槽２２を吸着行程と
するように構成したので、各吸着槽２１、２２において
吸着と脱着を交互に、且つ、同時に行い、連続した酸素
富化空気の生成を実現することが可能となる。

【００５１】特に、吸着行程中の吸着槽２１或いは２２
にて生成された酸素富化空気の一部を、脱着行程中の吸
着槽２２或いは２１に供給するようにしているので、脱
着行程中の吸着槽２１或いは２２内では酸素分圧が上昇
するため、吸着剤５４は円滑に窒素を脱着する。これに
より、従来の如き真空ポンプを用いること無く吸着剤５
４から窒素を脱着することができるようになるので、コ
ストの低減と装置の小型化を実現できる。また、脱着行
程中の吸着槽２１或いは２２に供給する酸素富化空気は
少量であるので、酸素富化空気の生成効率にも支障が生
じない。

【００５２】また、スクロールコンプレッサ１３の吸引
側には室内空気の清浄に用いる空気清浄フィルタ４が位
置しているので、スクロールコンプレッサ１３に吸引さ
れる空気中の塵埃や微粒子も除去される。従って、格別
なフィルタをスクロールコンプレッサ１３に設けること
無くスクロールコンプレッサ１３や吸着槽２１、２２な
どの目詰まりの発生も解消される。

【００５３】特に、吸着行程の吸着槽２１或いは２２か
らマスク３４に向かう酸素富化空気と、当該吸着槽２１
或いは２２から脱着行程中の吸着槽２２或いは２１に向
かう酸素富化空気の分流を、各吸着槽２１、２２の酸素
富化空気出口２１Ｂ、２２Ｂ側にそれぞれ接続され、マ
スク３４側をそれぞれ順方向とされた逆止弁２６、２７
と、各逆止弁２６、２７の上流側を相互に連通する連通
管４６と、この連通管４６に介設されたオリフィス４７
にて行っているので、構成が簡素化され、更なるコスト
の削減と構造の簡素化を実現することが可能となる。

【００５４】また、吸着剤５４は吸着行程において圧送
された空気中の一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を合わ
せて吸着するので、空気質活性装置１が設置された室内
の一酸化炭素及び／又は二酸化炭素濃度の上昇を抑え、
強制的な換気の必要性を無くすことが可能となる。

【００５５】尚、実施例では２個の吸着槽２１、２２を
用いたが、それに限らず、３個以上の吸着槽を設けて、
順次吸着行程と脱着行程を行わせても良い。

【００５６】図６は空気圧縮用のスクロールコンプレッ
サの一例を示す縦断面図であり、１０１はスクロールコ
ンプレッサで、このスクロールコンプレッサは上側のス
クロール圧縮要素１０２と、下側の電動要素１０３とで
構成されている。スクロール圧縮要素１０２は中央に主
軸受１０４を有するフレーム１０５と、このフレームに
固定された固定スクロール１０６と、この固定スクロー
ルとフレームとの間に挟持された揺動スクロール１０７
とで構成されている。

【００５７】固定スクロール１０６は円板状の鏡板１０
８と、この鏡板の一方の面周縁に突出された環状壁１０
９と、この環状壁で囲まれた鏡板１０８に立設された渦
巻き状のラップ１１０とで構成されている。そして、固
定スクロール１０６は環状壁１０９及びラップ１１０の
突出方向を下向きにしている。

【００５８】揺動スクロール１０７は円板状の鏡板１１
１と、この鏡板の一方の面に立設された渦巻き状のラッ
プ１１２と、鏡板１１１の他方の面の中央に突出された
ボス部１１３とで構成されている。そして、揺動スクロ
ール１０７はラップ１１２の突出方向を上向きにしてい
る。

【００５９】固定スクロール１０６と揺動スクロール１
０７とはラップ１１０，１１２を互に向かい合わせてか
み合うようにして内部に複数の圧縮空間１１４を形成す
るようにしている。

【００６０】電動要素１０３はフレーム１０５に固定さ
れたモータカバー１１５と、このモータカバー内に固定
された固定子１１６と、この固定子の内側に配置された
回転子１１７と、この回転子の中央に挿着された回転軸
１１８とで構成されている。モータカバー１１５には回
転軸を軸支する補助軸受１１９が設けられている。

【００６１】主軸受１０４には回転軸１１８の段部１２
０に嵌合されるボールベアリング１２４が取付けられて
いる。

【００６２】１２５は電動要素１０３の回転力を揺動ス
クロール１０７に伝える駆動装置で、この駆動装置は揺
動スクロール１０７の不平衡力とバランスさせるバラン
スウェイト１２６と、この揺動スクロールのボス部１１
３のボス孔内に挿入して揺動スクロール１０７を公転さ
せる偏心ブッシュ１２８と、この偏心ブッシュとバラン
スウェイトとの位置決めを行うピン１２９と、偏心ブッ
シュ１２８を回転軸１１８に固定するボルト１３０とで
構成されている。

【００６３】固定スクロール１０６には環状壁１０９に
外側の圧縮空間１１４に連通する吸込孔１３１が、鏡板
１０８の中央に圧縮空間１１４に連通する吐出孔１３２
が夫々形成されている。前記揺動スクロール１０７のボ
ス部１１３と偏心ブッシュ１２８と間には、ニードルベ
アリング１３３及びシール部材１３４が設けられてい
る。

【００６４】１２１は、揺動スクロール１０７を前記固
定スクロール１０６に対して自転しないよう旋回運動さ
せるオルダムリングである。前記フレーム１０５の上面
１０５ａには、後述するプレート１２３と接する面と、
オルダムリング１２１の収容溝１０５ｃとが形成されて
いる。１２３は前記フレーム１０５の上面１０５ａと後
述するスペーサ１２２との間に介在され前記揺動スクロ
ール１０７のスラスト荷重を受けるプレートであり、ス
ラスト面と、前記オルダムリング１２１の凸部を逃がす
逃がし溝とが形成されている。

【００６５】１２２は、前記プレート１２３と固定スク
ロール１０６の下面との間に設けられ、両スクロール１
０６、１０７のスラスト方向の間隔を調整するドーナツ
状のスペーサである。 このように構成されたスクロー
ルコンプレッサにおいて、電動要素１０３を回転させる
と、その回転力が回転軸１１８を介して揺動スクロール
１０７に伝えられる。すなわち、揺動スクロール１０７
はこのスクロールのボス部１１３に挿入された回転軸１
１８に取付けた駆動装置１２５の偏心ブッシュ１２８で
駆動され、オルダムリング１２１によって固定スクロー
ル１０６に対して自転しないように円軌道上を公転させ
られる。

【００６６】そして、固定スクロール１０６と揺動スク
ロール１０７とはこれらのスクロールで形成された圧縮
空間１１４を外方から内方へ向かって次第に縮小させ、
吸込孔１３１から流入した空気を圧縮している。この圧
縮された空気は固定スクロール１０６の鏡板１０８の吐
出孔１３２から吐出されている。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、吸着
剤がそれぞれ封入された吸着槽を少なくとも二つ設け、
スクロールコンプレッサにより吸引した空気を各吸着槽
に圧送すると共に、流路制御手段によってスクロールコ
ンプレッサから吐出された空気の流路を切り換えること
により、各吸着槽を吸着行程と脱着行程とに交互に切り
換え、且つ、何れかの吸着槽を吸着行程とした場合は、
他の吸着槽を脱着行程とするように構成したので、各吸
着槽において吸着と脱着を交互に、且つ、同時に行い、
連続した酸素富化空気の生成を実現することが可能とな
る。

【００６８】特に、吸着行程中の吸着槽にて生成された
酸素富化空気の一部を、流路制御手段により、脱着行程
中の吸着槽に供給するようにしているので、脱着行程中
の吸着槽内では酸素分圧が上昇するため、吸着剤は円滑
に窒素を脱着するようになる。これにより、従来の如き
真空ポンプを用いること無く吸着剤から窒素を脱着する
ことができるようになるので、コストの低減と装置の小
型化を実現できる。また、脱着行程中の吸着槽に供給す
る酸素富化空気が少量でも吸着槽内の酸素分圧は上昇す
るので、酸素富化空気の生成効率にも支障が生じないも
のである。

【００６９】また、請求項２の発明によれば、上記に加
えてスクロールコンプレッサの吸引側に空気清浄フィル
タを設けたので、スクロールコンプレッサに吸引される
空気中の塵埃や微粒子が除去され、スクロールコンプレ
ッサや吸着槽などの目詰まりの発生も解消されるもので
ある。

【００７０】更に、請求項３の発明によれば、上記各発
明に加えて流路制御手段は、各吸着槽の酸素富化空気出
口側にそれぞれ接続され、酸素富化空気吐出口側をそれ
ぞれ順方向とされた逆止弁と、各逆止弁の上流側を相互
に連通する連通管と、この連通管に介設されたオリフィ
スとを備えているので、吸着行程の吸着槽から酸素富化
空気吐出口に向かう酸素富化空気と、当該吸着槽から脱
着行程中の吸着槽に向かう酸素富化空気の分流を、極め
て簡単な構成によって達成することができるようにな
り、更なるコストの削減と構造の簡素化を実現すること
が可能となるものである。

【００７１】更にまた、請求項４の発明によれば、上記
各発明に加えて吸着剤は吸着行程において圧送された空
気中の一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を合わせて吸着
するので、空気質活性装置が設置された室内の一酸化炭
素及び／又は二酸化炭素濃度の上昇を抑え、強制的な換
気の必要性を無くすことが可能となるものである。

【００７２】また、空気を圧送するためにスクロールコ
ンプレッサを用いることによって、振動、騒音、吐出圧
力の脈動の低減などが可能になるものである。従って、
従来、振動、騒音のために容易に利用できなかった、病
院、研究室、静養室、図書館等でも利用が可能になるも
のであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気質活性装置の斜視図である。

【図２】本発明の空気質活性装置の酸素富化空気生成部
の構成図である。

【図３】本発明の空気質活性装置の電気回路のブロック
図である。

【図４】吸着槽における窒素分子の吸着、脱着作用を説
明するための図である。

【図５】本発明の空気質活性装置の五方弁の動作を説明
するためのタイミングチャートである。

【図６】スクロールコンプレッサの一例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 空気質活性装置 ４ 空気清浄フィルタ １３ スクロールコンプレッサ １７、１８ 五方弁 ２１、２２ 吸着槽 ２６、２７ 逆止弁 ３４ マスク ４６ 連通管 ４７ オリフィス ５４ 吸着剤 ５６ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼子 真司 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 中山 敏男 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4D012 CA01 CA05 CB16 CD07 CE01 CF03 CF10 CG01 CH01 CH10 CJ03 CJ07 4G042 BA15 BB02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒素を吸着・脱着可能な吸着剤に空気を
   圧送して窒素の量を減らした酸素富化空気を生成する過
   程と、酸素富化空気の一部を吸着剤に供給して窒素を吸
   着した前記吸着剤から窒素を脱着させる過程とを交互に
   切り換えて酸素富化空気の供給を可能にした空気質活性
   装置において、前記吸着剤がそれぞれ封入された少なく
   とも二つの吸着槽と、 吸引した空気を圧送するための
   スクロールコンプレッサと、このスクロールコンプレッ
   サから吐出された空気の流路を切り換えることにより、
   前記各吸着槽を吸着行程と脱着行程とに交互に切り換え
   ると共に、何れかの吸着槽を吸着行程とした場合は、他
   の吸着槽を脱着行程とする流路制御手段とを備え、この
   流路制御手段は、吸着行程中の前記吸着槽にて生成され
   た酸素富化空気の一部を、脱着行程中の前記吸着槽に供
   給する流路を備えたことを特徴とする空気質活性装置。
2. 【請求項２】 スクロールコンプレッサの吸引側には空
   気清浄フィルタを設けたことを特徴とする請求項１の空
   気質活性装置。
3. 【請求項３】 流路制御手段は、各吸着槽の酸素富化空
   気出口側にそれぞれ接続され、酸素富化空気吐出口側を
   それぞれ順方向とされた逆止弁と、各逆止弁の上流側を
   相互に連通する連通管と、この連通管に介設されたオリ
   フィスとを備えていることを特徴とする請求項１又は請
   求項２の空気質活性装置。
4. 【請求項４】 吸着剤は吸着行程において圧送された空
   気中の一酸化炭素及び／又は二酸化炭素を吸着可能にし
   たことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の
   空気質活性装置。