JP2004170066A - ガス富化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガス富化装置のガス富化された気体の輸送経路中において結露水の発生を極力低減させて、外気温の低い場合でも輸送経路中の結露水の凍結を防止し、安定運転が可能なガス富化装置と差圧発生装置およびそれらを用いた空気調和機を提供すること。
【解決手段】 本発明のガス富化装置は、少なくともガス富化手段と、ガス富化手段に差圧を発生させる差圧発生手段と、第１の気体をガス富化手段に通過させてガス富化された第２の気体を送気する送気通路と、送気通路に第２の気体よりも相対湿度の小さい第３の気体を供給するための流路開閉手段とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気中の所定のガス濃度を他のガスに対して相対的に向上させるガス富化装置とそれに用いる差圧発生装置、およびこれを用いた空気調和機に関するものである。

従来、選択性ガス透過膜やＰＳＡ法などの吸着剤を用い、酸素や窒素などの特定ガスの濃度を相対的に向上させる装置として、酸素富化装置や窒素富化装置などが医療用富化装置、空気調和機、空気清浄機などの機器に用いられている。

例えば酸素濃度を向上させるものとして、分離型空気調和機の室外機に酸素富化手段を設け、酸素富化された空気を送出配管を介して室内機に送り、室内側に放出して被空調空間である室内の酸素濃度を向上させ居住者の快適性を維持向上させるものがに開示されている（特許文献１、２）。

一方、このような選択性ガス透過膜のひとつである酸素富化膜を用いて行う酸素富化操作において、酸素富化膜は空気成分の大半を占める窒素を酸素と分離させて、酸素を優先的に透過させる特性はあるものの、同時に空気中の水分をも透過させる特徴を持っている。

したがって、酸素富化膜に入る１次側の空気に対して、酸素富化膜をを通過した後の２次側の空気では、窒素が分離された分だけ相対的に湿度が高くなる。そのため露点が１次側の空気に比べて上昇し、酸素富化膜を通過した後の２次側の送出配管中でしばしば結露水を発生させてしまう。

そのため、このような結露水が空気調和機の室内機で放散されて、室内を濡らしたり、ユーザに降りかかって不快感を与えたりする。そこで、従来は、室内機の酸素富化空気の輸送経路中に冷却器を設け、含有水分を強制的に結露させるとともに水分離器を設けて、水分が室内に飛散するのを防止している。

このような、選択性ガス透過膜やＰＳＡ法などの吸着材を用いて行うガス富化操作では、酸素に限らず、ガス富化装置の２次側では必然的に相対湿度が上がって露点が上昇し、結露が発生しやすくなる。
特開平５−１１３２２７号公報 特開２００２−３９５６９号公報

しかしながら、上記の従来技術では、次のような課題が発生する。

すなわち、ガス富化装置を通過した２次側において、ガス富化された気体の輸送経路が屋外大気に曝されて大気温度が低い場合などは、輸送経路の内部で結露水が凍結してガス富化された気体が搬送できなくなるという課題がある。また、輸送経路中に結露水が発生すると、輸送経路中の気体の流れに脈動が生じて異音を発生したり、水滴が破裂する破裂音などが発生する。そのため、それらの音がユーザの居住する室内側に伝播してユーザに不快感を与えるという課題がある。更に、これらの結露水がガス富化装置に空気などを通
過させるための駆動手段となる減圧ポンプなどに逆流すると、これらの内部部品の寿命に影響を及ぼしたり、結露水を圧縮する液圧縮により圧縮機構が破損するという課題を発生する。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ガス富化装置のガス富化された気体の輸送経路中において結露水の発生を極力低減させて、外気温の低い場合でも輸送経路中の結露水の凍結を防止し、輸送経路内部の流量を確保し、ポンプなどの安定運転が可能なガス富化装置と差圧発生装置およびそれらを用いた空気調和機を提供することを目的としている。

本発明のガス富化装置は、少なくともガス富化手段と、ガス富化手段に差圧を発生させる差圧発生手段と、第１の気体をガス富化手段に通過させてガス富化された第２の気体を送気する送気通路と、送気通路に第２の気体よりも相対湿度の小さい第３の気体を供給するための流路開閉手段とを備えている。

本発明のガス富化装置、およびそれに用いる差圧発生装置、および空気調和機によれば、ガス富化されて相対湿度の高まった気体が送気通路で結露するのを防止したり、結露した結露水を排出したり、あるいは再蒸発させて、送気通路中での結露水の滞留や騒音発生などを抑制し、ガス富化装置の安定運転を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態では、ガス富化装置として酸素富化装置を居住空間の空気調和に用いる分離型の空気調和機に適用した場合について説明する。

（実施の形態１）
まず図１、図２、図３を用いて本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるガス富化装置を示す斜視図である。実施の形態１ではガス富化手段に差圧を発生させる差圧発生手段として減圧ポンプを使用した場合について説明する。

ガス富化装置３０は、ガス富化手段となる酸素富化ユニット１と、差圧発生手段となる減圧ポンプ２と、送気通路３と、流路開閉手段である流路開閉弁４と、温度検知手段である温度センサ５と制御手段６などより構成され、全体が筐体７内に収納されている。また、減圧ポンプ２の吐出側には吐出主管８が接続され、ガス富化された気体をそれらが使用される場所に供給している。流路開閉弁４は送気通路３より分岐された分岐管９によって送気通路３と接続されるとともに、流通抵抗部材１０と導入管１１が接続されている。酸素富化ユニット１は特定のガスを選択的に透過する選択透過膜であっても良いし、あるいは特定のガスを吸着する選択吸着膜であっても良い。

このように構成されたガス富化装置３０において、ガス富化される第１の気体である大気１２が、酸素富化ユニット１の出口側に設けられた減圧ポンプ２の吸込みによって酸素富化ユニット１に入り、酸素富化ユニット１内の選択透過膜などによって酸素が選択的に透過され、酸素濃度の高い第２の気体となって送気通路３に入る。酸素濃度の高い第２の気体は送気通路３から減圧ポンプ２を経て、吐出主管８に吐出される。

なお、酸素富化ユニット１の吸込み側すなわち大気側には、酸素富化ユニット１によって滞留する窒素濃度の高い空気を掃気するためのファン（図示せず）を配置し、ガス富化
装置３０の運転に連動して動作させることが可能である。また、例えばガス富化装置３０を空気調和機に用いた場合には、酸素富化ユニット１の配置構成を室外機の送風回路内に配置し、室外ファンと共用させることも可能である。

また、分岐管９に接続された流路開閉弁４は電磁二方弁などの開閉弁を用いることができ、流通抵抗部材１０はキャピラリチューブなどを用いることができる。流路開閉弁４の開閉制御は温度検知手段である温度センサ５により検出された温度にもとづき、制御手段６の信号によって開閉制御される。また、このようなガス富化装置３０が他の機器と接続されて使用される場合などは、それらの機器からの外部の制御信号によって流路開閉弁４の開閉を制御することも可能である。流路開閉弁４はＯＮ−ＯＦＦの開閉動作のみとするや、さらにはその開閉度合いを可変して、その開閉弁を通過する気体の流量を制御するように開閉制御することも可能である。また一方、温度センサ５は、ガス富化装置３０が設置される大気温度、酸素富化ユニット１近傍の温度、あるいはガス富化装置３０を構成する送気通路３や吐出主管８などの配管温度など任意の温度を検知することが可能である。

次に上記構成のガス富化装置３０を外気中に配置して、大気を酸素富化する動作について図１、図２、図３を用いて説明する。

減圧ポンプ２が運転されると、第１の気体である外気１２が酸素富化ユニット１に吸込まれ、酸素富化ユニット１を通過して酸素濃度が高くなった空気が送気通路３を通過して減圧ポンプ２に吸い込まれ、さらに吐出主管６を介して送出される。

次に送気通路３に設けられた分岐管９に介装された流路開閉弁４の動作について図２、図３を用いて説明する。図２は実施の形態１におけるガス富化装置の流路開閉弁の制御仕様を示す図であり、図３は同制御仕様での流路開閉弁と減圧ポンプの動作を示すタイムチャートである。

流路開閉弁４は運転開始時の状態では閉状態になっている。減圧ポンプ２が運転され酸素富化操作が行われると、制御手段６が温度センサ５により検知された外気温度により流路開閉弁４の開閉動作を制御する。

図２においては上方が検知された外気温度が高く、下方ほど外気温度が低いことを示している。図２、図３に示すように、まず、検知された外気温度Ｔがａ点にあり、所定温度Ｔ１よりも高い場合には流路開閉弁４は閉状態になっている。一方、外気温度Ｔが低下してｂ点の状態になり、所定温度Ｔ１よりも低くなった場合には外気の相対湿度も上昇するため、酸素富化された弟２の気体はその相対湿度が更に上昇する。そのため、送気通路３や吐出主管８で結露し易くなり、結露水の凍結などによりこれらの配管経路を閉塞する現象などが発生する。

そこで、流路開閉弁４を開にすると、少なくともガス富化されて送気通路３を通過する気体に比べて相対湿度の小さい第３の気体となる外気１３が導入管１１を介して送気通路３に導入される。そのため、吐出主管８に送出される気体は、相対的に湿度の低い外気と混合して結露状態を緩和する方向に変化する。

このとき、酸素富化ユニット１を通過する場合よりも導入管１１を通過する場合の流通抵抗が小さくなるように構成している。従って、流路開閉弁４を開状態にすれば外気は酸素富化ユニット１側ではなく導入管１１側から優先的に導入される。このように、これらの導入管１１、流通抵抗部材１０、流路開閉弁４、および分岐管９の流通抵抗を、酸素富化ユニット１の流通抵抗よりも小さくすることによって、より高流量の外気が導入可能となる。そのため、吐出主管８などに滞留する結露水を、その管路の風速を上昇させること
によって外部に排出させることができるとともに、結露水の蒸発も促進させることができる。更には、万一結露水が吐出主管８などで凍結した場合でも、これらの高速気流で外部に排除することが可能となる。

本実施の形態１では、導入管１１に導入される流量を制御するために、流通抵抗部材１０を設けて、最適流量になるようにすることもできる。なお、第３の気体として、酸素富化ユニット１に吸込まれる第１の気体よりも高温の気体を導入することにより、結露水の蒸発や結露水の凍結防止をより確実に行うことができる。

一方、図３に示すように、外気温度Ｔが再度上昇してきた場合には流路開閉弁４を開閉する所定温度にヒステリシスを設けている。すなわち、外気温度が下降してくる場合には流路開閉弁４が開状態となるように設定された外気温度Ｔが、次に外気温度が上昇する過程のｃ点でも開閉弁の開状態が閉状態に復帰せず、外気温度Ｔがｄ点の状態まで上昇した時に閉状態に戻すように制御している。無論、Ｔ１＝Ｔ２としてもよいが、ヒステリシスを設定することによって、流路開閉弁４がＴ１付近で開閉を頻繁に繰り返し弁の信頼性を損なったり、頻繁な切替音でユーザが不快に感じたりすることがなくなる。

また、外気温度による検知温度を複数の設定外気温度と比較し、流路開閉弁４の開閉動作として、外気温度が低くなるほど開時間を増やす様にして、これら経路内の結露水の凍結防止を図ることも可能である。

また、本実施の形態１では図１に示すように、導入管１１に流通抵抗部材１０を設けている。流通抵抗部材１０がない場合には、流路開閉弁４の開制御を行ったときに、減圧ポンプ２の急激な吸入圧力変動によって大きな異音が発生するが、この流通抵抗部材１０を接続することによって圧力変動を小さくし、このような異音を低減することが可能となる。さらに、前述のように、この流通抵抗部材１０は流量を制限することも可能であり、酸素富化ユニット１よりも流通抵抗の小さいもので構成することによって、結露水の排除などに有効となる。

上述の説明では、温度センサ５が検出する温度として外気温度としているが、送気通路３や吐出主管８などの通路温度またはその近傍の外気温度を用いることにより、それらの経路での結露水発生や結露水の凍結防止などを確実に行うことが可能となる。

また、流路開閉弁４を外気温度と関係なく、所定時間などに基づいて間欠的に開閉動作するように制御することも可能である。このような制御によって、例えば空気調和機などにガス富化装置を設け、新鮮な大気の室内への導入と酸素富化空気の送気とを切り替えて行うこともでき、換気機能を持たせることも可能である。

さらに、このような構成のガス富化装置を空気調和機などに用いた場合、空気調和機自体が有する温度センサを共用して温度センサ５とすることも可能であり、また、制御手段６を空気調和機の室外機の制御装置に組み込んで配置してもよいことはいうまでもない。

（実施の形態２）
次に実施の形態２について図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態２におけるガス富化装置を示す斜視図である。

実施の形態１では送気通路３に分岐管９を設けて構成していたが、本実施の形態では図４に示す様に、減圧ポンプ２自体の吸込み側流路に直接気体導入部である分岐管２０が接続されている。さらに、その分岐管２０に流路開閉弁４などが接続されている構成であり、その他の構成は実施の形態１と共通である。

このように本発明の実施の形態２によれば、分岐管２０を減圧ポンプ２側に設けて加工しておくことで、酸素富化ユニット１から減圧ポンプ２までの間の送気通路３に分岐の加工をすることが不要になる。一方、減圧ポンプ２の生産時において、流路開閉弁４や分岐管２０などのユニットを予め組みつけておくことができ、結露水抑制機能のついた減圧ポンプ２として生産できる。

実施の形態１では、外気温度を検知して流路開閉弁４の動作を制御しているが、例えば減圧ポンプ２にかかる負荷電流を検知して、結露水の発生や凍結による吐出主管８の流路閉塞を判断して動作させるようにしてもよい。

なお、実施の形態１では分岐管９を送気通路３に設け、実施の形態２では、分岐管２０を減圧ポンプ２の吸込み側流路に直結する構成としたが、酸素富化ユニット１に直接設ける構成も可能である。

（実施の形態３）
次に実施の形態３について図５を用いて説明する。図５は、本発明の実施の形態３におけるガス富化装置を示す斜視図である。

実施の形態１および２では、ガス富化手段となる酸素富化ユニット１に差圧を発生させる差圧発生手段として減圧装置である減圧ポンプを用いていた。本実施の形態３では減圧装置でなく加圧装置を用いている。すなわち、図５に示すように、加圧装置である例えばターボファン４０によって、第１の気体である外気１２を加圧し、送風経路４１を経てガス富化手段である酸素富化ユニット４２に供給する。酸素富化ユニット４２より吐出された弟２の気体である酸素濃度の高くなった気体は、送送気通路４３に吐出される。ここで、酸素富化ユニット４２としては選択性ガス透過膜やＰＳＡ法などの吸着剤などが使用可能であることは実施の形態１、２と同様であるが、特に中空糸膜などの場合には、本実施の形態３による加圧ポンプ、あるいは送風装置を差圧発生手段として用いることが有効である。

また、酸素富化ユニット４２と並列に流路開閉弁４４が設けられ、送風経路４１と送気通路４３に接続されたバイパス回路４５が設けられている。なお、このバイパス回路４５には加熱ヒータ（図示せず）を設け、バイパス回路４５を通過する気体を加熱することも可能である。また、流路開閉弁４４は実施の形態１および２と同様に、温度センサ５によって検出された温度によって、制御手段６を用いてその開閉が制御されることは、実施の形態１および２と同様である。

したがって、このような差圧発生装置として加圧装置を用いた場合でも、酸素富化ユニット４２を通過した後に発生する結露水の排除や、凍結防止を、流路開閉弁４４の開閉動作で実現できる。

さらに、本実施の形態３によれば、実施の形態１および２のように減圧ポンプの吸込み側に大量の気体を吸入する必要がなく、吸込みによって発生する異音発生などを抑制できるとともに、外気状態すなわち大気圧に影響されずに差圧を発生することができる。

なお、送気通路や吐出主管に第２の気体を導入する方法は上述の方法に限らず、例えば、送気通路や吐出主管内にエゼクターを設け、そのエゼクター作用により第２の気体を吸込み導入する方法なども考えられる。

また、実施の形態１から３で述べた流路開閉弁は、その開閉を電気的に制御する方法と
して述べているが、例えば流路開閉弁の弁部材を形状記憶合金などで構成し、その弁部材が所定温度になった時にその形状記憶合金の変形によって開閉動作させることなども可能である。

（実施の形態４）
図２、図６を用いて流路開閉弁の開閉動作に関する実施の形態４について説明する。図６は、本実施の形態４における流路開閉弁と減圧ポンプの動作を示すタイムチャートである。ガス富化装置の構成は実施の形態１で述べた構成と同様であり説明は省く。

また、本実施の形態４では、温度センサ５によって所定外気温度Ｔ１が検知された場合に、流路開閉弁４の開閉動作を断続運転させ、酸素富化ユニット１を通過してできた相対湿度の高い空気が結露する前に、多量の相対湿度が低く乾いた外気を導入して凍結防止している。

ここでいう外気とは大気の空気であり、外気または減圧ポンプが配置されている周囲の空気でも良い。

流路開閉弁４の断続運転は、外気温度がＴ１より低下すると開動作（ＯＮ運転）をｔａ時間行い、その後ｔｂ時間閉動作（ＯＦＦ運転）を行う。そして、外気温度がＴ２より高くなった時に、流路開閉弁４を閉として開閉の断続運転を終了する。

また、外気温度による検知温度を複数の設定外気温度と比較し、流路開閉弁４の開閉動作の運転率を外気温度が低くなるほど増やす様にして、管路内結露水の凍結防止効果の向上を図ることも可能である。なお、ここで開閉動作の運転率とは、断続運転時間中の開動作時間の割合である。

（実施の形態５）
図７、図８を用いて流路開閉弁の開閉動作に関する実施の形態５について説明する。ガス富化装置の構成は実施の形態１で述べた構成と同様であり説明は省く。

図７は温度センサ５によって検出された外気温度と設定温度との比較を用いた流路開閉弁４の制御仕様を示す図であり、図８は温度センサ５により検知された外気温による流路開閉弁４と減圧ポンプ２の動作を示すタイムチャートである。

実施の形態４で述べたのと同様に、外気温度が低下すると酸素富化ユニット１を通過してできた相対湿度の大きい気体の結露水が凍結し、空気の通路を閉塞する。このため、温度センサ５が低外気温度を検知すると流路開閉弁４の開閉動作の断続運転を行い、ガス富化ユニット２を通過した相対湿度の大きい空気が結露する前に、風量の多い乾いた外気を導入し凍結防止を図る。このとき、外気温度の違いに応じ、外気温度がより低くなる場合は、流路開閉弁４の開閉動作による断続運転の運転率を増加させるようにして流路内の凍結防止を行っている。

図７および図８に示すように、本実施の形態５において流路開閉弁４は、外気温度がＴ３より低下すると流路開閉弁４の開動作（ＯＮ運転）をｔａ時間行い、その後ｔｂ時間の閉動作（ＯＦＦ運転）を行う開閉Ａ運転を行う。外気温度がＴ４より高くなると、この流路開閉弁４は閉として開閉の断続運転は行わない弁閉運転を行う。一方、さらに外気温度がＴ１より低下した場合には、流路開閉弁４の開動作（ＯＮ運転）をｔｃ時間行い、その後ｔｄ時間流路開閉弁４の閉動作（ＯＦＦ運転）を行う開閉Ｂ運転を行う。この時の流路開閉弁４の開動作時間であるｔａとｔｃの時間の関係は、ｔａ＜ｔｃとしさらにｔｃ＞ｔｄとしている。

この様にすることにより、外気温が低温の場合には、送記通路や吐出主管での結露水が確実に排除され、安定運転と異音などの発生がないガス冨化装置を実現することができる。

（実施の形態６）
以下、実施の形態６として本発明の実施の形態１から５におけるガス富化装置を備えた空気調和機について、室外ユニットと室内ユニットから構成される分離型の空気調和機を例に説明する。

図９は本発明の実施の形態６におけるガス富化装置を備えた空気調和機の構成を示す斜視図である。図９において、空気調和機は室内ユニット５０と室外ユニット５１より構成され、冷媒ガスが循環するように接続配管（図示せず）で接続されている。室内ユニット５０には室内ファン５２が配置されている。室外ユニット５１には圧縮機５３、室外熱交換器５４、室外ファン５５が配置されるとともに、一室を隔してガス富化装置としての酸素富化装置５６が室外ユニット５１の上部に載置されている。

酸素冨化装置５６は実施の形態１で述べたガス富化装置３０であり、吐出主管８を介してガス富化された酸素濃度の高い第２の気体である空気が室内ユニット５０の筐体内部またはその近傍に吐出されるように、被空調空間にこのガス富化された第２の気体を放出するための放出手段としての吐出口５７を備えている。室内ユニット５０の筐体内の送風回路に面して吐出口５７が配置された場合には、室内ファン５２の動作により、室内空間に吹き出される送風に吐出口５７から吹出された酸素富化空気が添加されて、吹出し口５８より被空調空間に送出される。したがって、室内ファン５２はガス富化された第２の気体を拡散させる拡散手段でもある。

ここで、空気調和機の冷凍サイクルの構成及び動作については本願発明に関連しないため詳細な説明は省略する。

このように構成された本実施の形態における空気調和機によれば、酸素富化装置５６として、実施の形態１から５に述べたガス富化装置と差圧発生装置あるいは流路開閉弁の制御方法を用いることができる。そのため、いわゆる空気調和機の基本機能を実現する運転の他に、被空調空間に酸素供給を行い、居住者の快適性を高めることができる。

酸素富化装置５６によって、酸素濃度の高い空気を被空調空間である室内に送出する際に、例えば夏場の外気自体の相対湿度が大きい場合、あるいは冬場の外気が低い場合には吐出主管８に結露水が発生し易くなり、特に冬場はそれらが凍結する場合がある。しかしながら、本実施の形態によれば、相対湿度の大きい酸素富化された空気に相対湿度の小さい外気などを間欠的にあるいは大量に導入することによって、結露水の発生や結露水の凍結を防止することができる。そのため、被空調空間に安定確実に酸素濃度の高い空気を供給することができる。

また、吐出主管８などで結露したり、凍結した氷結などを押し出す場合に、それらが吐出口５７から直接被空調空間に吹き出されないように、吐出口５７の手前に拡大容積部を設け、そこで融解、蒸発させることも可能である。

（実施の形態７）
ガス富化装置を備えた空気調和機として他の実施の形態について述べる。図１０は本発明の実施の形態７におけるガス富化装置を備えた空気調和機の構成を示す斜視図である。

図１０において、空気調和機の主要構成は実施の形態６に示す空気調和機と同一であり、同一符号を付している。

図１０において、室外ユニット５１は、圧縮機５３、四方弁（図示せず）などが配置された圧縮機室６０と、酸素富化ユニット６１や減圧ポンプ６２等からなる酸素富化装置と、空気調和機を制御する制御装置６３などが配置された電装部品室６４を有し、これらを合わせて機械室を構成している。さらに室外ファン５５と室外熱交換器５４からなる熱交換器室６５を有している。

室内ユニット５０は、室内ファン５２を有するとともに、酸素富化装置５６の吐出口５７を設けている。

酸素富化装置は、選択性ガス透過膜である酸素富化ユニット６１と、酸素富化ユニット６１の二次側を減圧する減圧ポンプ６２と、その間を通気可能に連結する酸素供給主管６６と、その酸素供給主管６６の途中に大気導入管６７が接続された三方弁６８と、減圧ポンプ６２の吐出側に連結された吐出主管６９とを備えている。ここで大気導入管６７の末端の大気導入口７０は圧縮機室６０内に延出して配置されている。

送風管７１は、吐出主管６９と吐出口５７とを接続する配管であり、室外ユニット５１から導出し室内ユニット５０内に導入されている。

なお、酸素富化ユニット６１の１次側（大気側）には、滞留する窒素富化空気を掃気するためのファン（図示せず）を配置しておき、酸素富化装置の運転に連動して動作させるとよい。ここでは、酸素富化ユニット６１の一次側を、室外ユニット５１の室外ファン５５を有する熱交換器室６５の送風回路内に配置し、室外ファン５５の送風によって酸素富化ユニット６１の１次側の窒素富化空気を掃気するようにしている。

上記構成において、減圧ポンプ６２が運転されると、弟１の気体である熱交換器室６５内の空気が吸い込まれ酸素富化ユニット６１を通過し、酸素富化された第２の気体として酸素供給主管６６、三方弁６８を通過して減圧ポンプ６２に吸い込まれ、吐出主管６９、送風管７１を順次通過して吐出口５７から室内ユニット５０内に送出される。

なお、三方弁６８が開の状態（大気導入管６７と減圧ポンプ６２の酸素供給主管６６が連通する状態をいう）での流通抵抗が、三方弁６８が閉の状態（酸素富化ユニット６１側の酸素供給主管６６と減圧ポンプ６２側の酸素供給主管６６が連通する状態をいう）での流通抵抗より小さくなるように構成されている。従って、三方弁６８を開状態にすれば、大気は酸素富化ユニット６１側ではなく大気導入管６７の大気導入口７０から優先的に導入される。更には、抵抗が小さい分、酸素富化ユニット６１を通過する場合よりもより多量の空気が導入可能であるため、吐出主管６９などに滞留する結露水は管路の風速が向上し、吐出口５７側に押し出されやすくなるとともに、風速向上で蒸発量も向上するため結露水の低減を図ることができる。更には、万一結露水が経路内で凍結してしまう場合でも、風速によって結氷を吐出口５７に押し出すこともできる。

本実施の形態７では、大気導入口７０は圧縮機室６０内に設けた例を示している。圧縮機室６０内の温度は、圧縮機５３などの放熱の影響により、室外ユニット５１の外部環境温度よりも高くなっている。そのため、結露水の蒸発を促進させて、吐出主管６９や送風管７１を乾燥させることができる。また三方弁６８を間欠的に適宜制御すれば、結露水の発生・蒸発の繰り返しとなり、結露水が大量にたまることはないし、結露を発生しないように制御することも可能である。

大気導入口７０は電装部品室６４内に設けても制御装置６３などの発熱により、同様の効果を発揮することができる。このように大気導入口７０を室外ユニット５１の機械室内に設けることで、室外ユニット５１外から直接大気を導入する場合よりも、ほこりやごみを吸いこむことはなく、風雨による影響も避けることが可能となる。

また大気導入口７０を室内空間に設けることが好ましい。室内空間の大気（空気）は温度・湿度等が安定しており、室外空間より大気を導入する場合より、室内環境への影響度が少ない。この場合は送風管７１を二重管とし、その外周側に大気導入管６７を接続し、外周側の他端は送風管７１が室内空間に入ったところで開放しておくことにより容易に実現が可能である。

なお大気導入口７０は熱交換器室６５内に設けることも可能である。

本発明のガス富化装置と差圧発生装置およびそれらを用いた空気調和機は、ガス富化された気体の輸送経路中において結露水の滞留や発生を極力低減させて、外気温の低い場合でも輸送経路中の結露水の凍結を防止し、輸送経路内部の流量を確保し、ポンプなどの安定運転が可能なを提供することができる。よって、分離型の空気調和機、車両用空気調和機、一体形空気調和機をはじめ、空気清浄器、医療用酸素富化装置、携帯用酸素富化装置、燃焼用酸素富化装置、などのガス富化機能を有する装置にも適用することができる。

本発明の実施の形態１におけるガス富化装置を示す斜視図 同ガス富化装置の流路開閉弁の制御仕様を示す図 同ガス富化装置の流路開閉弁と減圧ポンプの動作を示すタイムチャート 本発明の実施の形態２におけるガス富化装置を示す斜視図 本発明の実施の形態３におけるガス富化装置を示す斜視図 本発明の実施の形態４における流路開閉弁と減圧ポンプの動作を示すタイムチャート 本発明の実施の形態５における流路開閉弁の制御仕様を示す図 本発明の実施の形態５におけるで流路開閉弁と減圧ポンプの動作を示すタイムチャート 本発明の実施の形態６における空気調和機の構成をを示す斜視図 本発明の実施の形態７における空気調和機の構成を示す斜視図

符号の説明

１、４２、６１ 酸素富化ユニット
２、６２ 減圧ポンプ
３ 送気通路
４、４４、６８ 流路開閉弁
５ 温度センサ
６ 制御手段
８ 吐出主管
１０ 流通抵抗部材
１１、７０ 大気導入口
３０、５６ ガス（酸素）富化装置
４０ 加圧ポンプ
４５ バイパス回路
５０ 室内ユニット
５１ 室外ユニット
５７ 吐出口

Claims (42)

1. 少なくともガス富化手段と、前記ガス富化手段に差圧を発生させる差圧発生手段と、第１の気体を前記ガス富化手段に通過させてガス富化された第２の気体を送気する送気通路と、前記送気通路に前記第２の気体よりも相対湿度の小さい第３の気体を供給するための流路開閉手段とを具備したことを特徴とするガス富化装置。
2. 少なくともガス富化手段と、前記ガス富化手段に差圧を発生させる差圧発生手段と、第１の気体を前記ガス富化手段に通過させてガス富化された第２の気体を送気する送気通路と、前記送気通路に前記ガス富化手段を通過するよりも高流量の第３の気体を供給するための流路開閉手段とを具備したことを特徴とするガス富化装置。
3. 少なくともガス富化手段と、前記ガス富化手段に差圧を発生させる差圧発生手段と、第１の気体を前記ガス富化手段に通過させてガス富化された第２の気体を送気する送気通路と、前記送気通路に前記第１の気体より高温の第３の気体を供給するための流路開閉手段とを具備したことを特徴とするガス富化装置。
4. 前記差圧発生手段は前記ガス富化手段の一方の側を減圧して前記第１の気体を吸込む減圧手段であり、前記流路開閉手段によって前記減圧手段の吸込み側流路に第３の気体を供給させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス富化装置。
5. 前記差圧発生手段は前記ガス富化手段の一方の側を加圧して前記第１の気体を押し込む加圧手段であり、前記ガス富化手段と並列に 前記流路開閉手段を配置したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス富化装置。
6. 外部からの制御信号によって前記流路開閉手段の開閉が制御されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス富化装置。
7. 前記流路開閉手段は当該流路開閉手段を通過する第３の気体の流量が可変なようにその開度が制御されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス富化装置。
8. 前記第３の気体の通過流路に流通抵抗部材が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス富化装置。
9. 前記ガス富化手段近傍の大気温度を検出する温度検知手段を有し、前記温度検知手段で検出した大気温度に応じて前記流路開閉手段の開閉を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス富化装置。
10. 前記流路開閉手段を間欠的に開閉動作させることを特徴とする請求項９に記載のガス富化装置。
11. 前記流路開閉手段は開度可変の開閉弁であり、前記開閉弁の開度を制御することを特徴とする請求項９に記載のガス富化装置。
12. 前記流路開閉手段の間欠開閉動作の運転率を制御することを特徴とする請求項１０に記載のガス富化装置。
13. 前記送気通路または当該送気通路近傍の大気温度を検出する温度検知手段を有し、前記温度検知手段で検出した送気通路温度または大気温度に応じて前記流路開閉手段の開閉を制御することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のガス富化装置。
14. 前記流路開閉手段を間欠的に開閉動作させることを特徴とする請求項１３に記載のガス富化装置。
15. 前記流路開閉手段は開度可変の開閉弁であり、前記開閉弁の開度を制御することを特徴とする請求項１３に記載のガス富化装置。
16. 前記流路開閉手段の間欠開閉動作の運転率を制御することを特徴とする請求項１４に記載のガス富化装置。
17. ガス富化装置においてガス富化手段に差圧を発生させる減圧装置であって、前記減圧装置の吸込み側流路に分岐して設けた気体導入部と、前記気体導入部に流路開閉手段とを具備したことを特徴とするガス富化装置の減圧装置。
18. ガス富化手段近傍の大気温度を検出する温度検知手段を有し、前記温度
    検知手段で検知した大気温度に応じて前記流路開閉手段の開閉が制御されることを特徴とする請求項１７に記載のガス富化装置の減圧装置。
19. 外部からの制御信号に応じて、前記流路開閉手段の開閉を制御することを特徴とする請求項１７に記載のガス富化装置の減圧装置。
20. 前記流路開閉手段は当該流路開閉手段を通過する気体の流量が可変なようにその開度が制御されることを特徴とする請求項１７に記載のガス富化装置の減圧装置。
21. 前記開閉手段にさらに流通抵抗部材が設けられていることを特徴とする請求項１７に記載のガス富化装置の減圧装置。
22. ガス富化装置においてガス富化手段に差圧を発生させる加圧装置 であって、前記加圧装置の吐出側流路に分岐して設けた気体導入部と、前記気体導入部に流路開閉手段とを具備したことを特徴とするガス富化装置の加圧装置。
23. ガス富化手段近傍の大気温度を検出する温度検知手段を有し、前記温度検知手段で検知した大気温度に応じて前記流路開閉手段の開閉が制御されることを特徴とする請求項２２に記載のガス富化装置の加圧装置。
24. 外部からの制御信号に応じて、前記流路開閉手段の開閉を制御することを特徴とする請求項２２に記載のガス富化装置の加圧装置。
25. 前記流路開閉手段は当該流路開閉手段を通過する気体の流量が可変なようにその開度が制御されることを特徴とする請求項２２に記載のガス富化装置の加圧装置。
26. 前記開閉手段にさらに流通抵抗部材が設けられていることを特徴とする請求項２２に記載のガス富化装置の加圧装置。
27. ガス富化手段と、前記ガス富化手段に差圧を発生させる差圧発生手段と、第１の気体を前記ガス富化手段に通過させてガス富化された第２の気体を送気する送気通路と、前記送気通路に前記第２の気体よりも相対湿度の小さい第３の気体を供給するための流路開閉手段と、被空調空間に前記第２の気体を放出する放出手段とを具備したことを特徴とする空気調和機。
28. ガス富化手段と、前記ガス富化手段に差圧を発生させる差圧発生手段と、第１の気体を前記ガス富化手段に通過させてガス富化された第２の気体を送気する送気通路と、前記送気通路に前記ガス富化手段を通過するよりも高流量の第３の気体を供給するための流路開閉手段と、被空調空間に前記第２の気体を放出する放出手段とを具備したことを特徴とする空気調和機。
29. ガス富化手段と、前記ガス富化手段に差圧を発生させる差圧発生手段と、第１の気体を前記ガス富化手段に通過させてガス富化された第２の気体を送気する送気通路と、前記送気通路に前記第１の気体より高温の第３の気体を供給するための流路開閉手段と、被空調空間に前記第２の気体を放出する放出手段とを具備したことを特徴とする空気調和機。
30. 前記差圧発生手段は前記ガス富化手段の一方の側を減圧して前記第１の気体を吸込む減圧手段であり、前記流路開閉手段によって前記減圧手段の吸込み側流路に第３の気体を供給させることを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
31. 前記差圧発生手段は前記ガス富化手段の一方の側を加圧して前記第１の気体を押し込む加圧手段であり、前記ガス富化手段と並列に 前記流路開閉手段を配置したことを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
32. 外部からの制御信号によって前記流路開閉手段の開閉が制御されることを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
33. 前記流路開閉手段は当該流路開閉手段を通過する第３の気体の流量が可変なようにその開度が制御されることを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
34. 前記第３の気体の通過流路に流通抵抗部材が設けられていることを特徴
    とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
35. 前記ガス富化手段近傍の大気温度を検出する温度検知手段を有し、前記温度検知手段で検出した大気温度に応じて前記流路開閉手段の開閉を制御することを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
36. 前記送気通路または当該送気通路近傍の大気温度を検出する温度検知手段を有し、前記温度検知手段で検出した送気通路温度または大気温度に応じて前記流路開閉手段の開閉を制御することを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
37. 被空調空間に前記第２の気体を拡散させる拡散手段を有することを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
38. 前記拡散手段が被空調空間に設けられた送風手段であることを特徴とする請求項３７に記載の空気調和機。
39. 室内ユニットと室外ユニットにより構成される空気調和機であって、少なくとも前記ガス富化手段が前記室外ユニットに搭載され、前記第１の気体が前記室外ユニット近傍の大気であることを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
40. 室内ユニットと室外ユニットにより構成される空気調和機であって、前記室外ユニットは圧縮機を配置した機械室を構成し、前記第３の気体が前記機械室内の大気であることを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
41. 室内ユニットと室外ユニットにより構成される空気調和機であって、前記室外ユニットは電装部品を配置した電装部品室を構成し、前記第３の気体が前記電装部品室の大気であることを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
42. 室内ユニットと室外ユニットにより構成される空気調和機であって、前記第３の気体は前記室内ユニットが配置される室内空間の大気であることを特徴とする請求項２７から請求項２９のいずれかに記載の空気調和機。
    
    

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