JP2005231955A - 酸素富化膜構造体の固定具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、酸素富化膜構造体の支持構造を明確化して、酸素富化作用の信頼性向上および取付け作業性向上を得られる酸素富化膜構造体の固定具を提供する。
【解決手段】酸素富化膜４０を筒状に巻回して構成され酸素富化膜表面に空気を導くことによって酸素が透過する酸素富化膜構造体３と、この酸素富化膜構造体の長手方向両側端部にそれぞれ取付けられ設置面に対して酸素富化膜構造体を支持固定するための一対の固定具２Ａ，２Ｂであり、これら一対の固定具は互いに同一の構造であって、酸素富化膜構造体端部が嵌め込まれる円筒状の結合部１１と、この結合部と一体に連設され酸素富化膜構造体と連通する通風路が形成されるとともに必要に応じてブローファン７が収納可能に構成されるダクト部１０と、このダクト部の外周部に設けられ設置面に対して取付け固定される取付け脚１２とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、比較的高酸素濃度の空気を供給する酸素富化膜構造体において、特に、この酸素富化膜構造体を設置面に対して支持固定する固定具に関する。

比較的高酸素濃度の空気を呼吸すれば、人体に好影響を与えることは周知である。実際に、たとえば医療分野においては高酸素濃度の空気を供給する装置が開発されていて、個人に対していわばスポット的に用いられている。
部屋にいる居住人を対象として高酸素濃度の空気を供給するためには、一般的に用いられる空気調和機と並設して酸素富化膜ユニットを備え、空調作用にともなって高酸素濃度の空気を供給することが無理のない構成である。
［特許文献１］には、熱交換器、送風ファン等を内蔵した空気調和機の室外ユニットケーシングと、酸素富化膜、エアー配管、吸引エアーポンプ、送風ファン等を内蔵した酸素富化膜ユニットとを備え、空気調和機の室外ユニット上面に酸素富化膜ユニットを載置固定したことを特徴とする空気調和機の室外ユニットが記載されている。
特開平５−９９４５７号公報

ところで、空気（大気）は酸素と窒素を約１：４の割合で主成分とする混合気体であり、この他に少量のアルゴン、ヘリウムなどの上活性ガスや炭酸ガスを含むことが知られている。上記酸素富化膜の作用原理は、空気を酸素富化膜に吹付けて酸素と窒素を透過させ、膜通過速度が窒素よりも酸素の方が速いことを応用している。
すなわち、酸素富化膜において酸素と窒素の分子が拡散移動をなし、酸素は酸素富化膜に一旦溶解するが膜厚透過中に拡散し、膜厚から透出した段階で窒素から離脱する。酸素富化膜の透出側に負圧をかけ、透出した酸素を吸引して室内側へ送り出す。その一方で、酸素が離脱したあとの窒素は、酸素富化膜に吹付けられる空気に乗って再び空気に戻される。
このため、酸素富化膜は、多くの酸素を得るために、空気と接触する面積を大きく必要とする。したがって、酸素富化膜構造体をコンパクトに構成し、かつ所定の収納スペースに設置するには、酸素富化膜を積層あるいは巻回させた構造体を構成する手段を採用しなければならない。以上の理由から、コンパクトに積層あるいは巻回させた状態を保持する酸素富化膜構造体の支持構造が重要視されることとなるが、上述の［特許文献１］では何らの記載もなく不明である。

本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、酸素富化膜構造体の支持構造を明確化して、酸素富化作用の性能向上および取付け作業性向上を得られる酸素富化膜構造体の固定具を提供しようとするものである。

上述の目的を満足するため本発明は、酸素富化膜を筒状に巻回して構成され酸素富化膜表面に空気を導くことによって酸素が透過する酸素富化膜構造体と、この酸素富化膜構造体の長手方向両側端部にそれぞれ取付けられ設置面に対して酸素富化膜構造体を支持固定するための一対の固定具であり、
これら一対の固定具は互いに同一の構造であって、酸素富化膜構造体端部が嵌め込まれる円筒状の結合部と、この結合部と一体に連設され酸素富化膜構造体と連通する通風路が形成されるとともに必要に応じてブローファンが収納可能に構成されるダクト部と、このダクト部の外周部に設けられ設置面に対して取付け固定される取付け脚とを具備する酸素富化膜構造体の固定具である。

本発明によれば、酸素富化膜構造体に対する支持固定構造を明確化して、酸素富化作用の性能向上および取付け作業性向上を図れる等の効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る、酸素富化膜構造体の固定具を説明する。
図１は酸素富化膜ユニットＳの斜視図である。
この酸素富化膜ユニットＳは、架台１上に、一対の固定具２Ａ，２Ｂを介して支持される酸素富化膜構造体３および、この酸素富化膜構造体３と並行して真空ポンプ４が設置される。このような架台１に酸素富化膜構造体３および真空ポンプ４を覆う図示しないカバーが取付けられていて、これらで酸素富化膜ユニットＳが構成される。
上記酸素富化膜ユニットＳは、たとえば空気調和機を構成する室外側ユニット内に収容される、もしくは室外側ユニット上に配置されている。そして、酸素富化膜ユニットＳで生成された高酸素濃度の空気を室内に供給する図示しない送気管が接続され、室外側ユニットから室内側ユニットに延出される冷媒管とともに、室内側ユニットに延出される。

上記真空ポンプ４の一端面には一対の接続口体５ａ，５ｂが突設されていて、一方の接続口体５ｂに上記送気管が接続される。他方の接続口体５ａには富化酸素吸引パイプ６が接続されていて、これは酸素富化膜構造体３の一方の端部を支持する固定具２Ａの中心部に延出され、後述するようにして酸素富化膜構造体３に連通するようになっている。
つぎに、上記酸素富化膜構造体３と、この酸素富化膜構造体３を支持する固定具２Ａ，２Ｂについて詳述する。
図２は、両側端部が固定具２Ａ，２Ｂで支持された酸素富化膜構造体３の斜視図であり、図１とは反対側の端部から見た状態を示している。
上記酸素富化膜構造体３は、所定の軸方向長さを有するとともに、所定の直径をなす円筒体からなっていて、この軸方向両端部のそれぞれを上記固定具２Ａ，２Ｂが支持している。左右両側の固定具２Ａ，２Ｂは、基本的には互いに同一構成をなしていて、図１において手前側の固定具２Ａには先に説明したように富化酸素吸引パイプ６が取付けられ、図２において手前側の固定具２Ｂには後述するようにブローファン７が取付けられる。

説明の都合上、以下、図１に手前側に示す固定具２Ａを“第１の固定具”と呼び、図２に手前側に示す固定具２Ｂを“第２の固定具”と呼ぶ。
はじめに、第１の固定具２Ａについて説明する。図３は第１の固定具２Ａの斜視図、図４は第１の固定具２Ａが上記酸素富化膜構造体３の一端部を支持する状態を示す断面図である。

上記第１の固定具２Ａは、矩形枠状のダクト部１０と、このダクト部１０の先端に沿って一体に連設される円筒状の結合部１１および、上記ダクト部１０の底部左右両側に突設される一対の取付け脚１２，１２とから構成される。
上記ダクト部１０は、縦横同一寸法の正四角枠状をなすとともに所定の軸方向長さを有している。結合部１１が連設される先端とは反対側の基端側において、断面が端縁に向かって薄い肉厚となるよう傾斜加工部ｂが設けられる。そして、ダクト部１０の基端側における上部の一側縁および下部の他側縁には、同一形状のフック１３が一体に突設されている。

第１の固定具２Ａにおいて、このような一対のフック１３の存在と、ダクト部１０端縁に沿う傾斜加工部ｂは何らの機能をも有していないが、後述するように第２の固定具２Ｂにおけるブローファン７の取付け支持にあたっては機能するようになっている。
上記結合部１１の直径は、上記ダクト部１０の縦横寸法よりも小さく形成されている。そのため、ダクト部１０の先端側四隅には略三角状をなす隅板１４が軸方向とは直交する方向に設けられて四隅を閉塞し、さらに隅板１４から結合部１１の基端縁に亘って小径となるよう傾斜する傾斜部１５が介設される。

図において上下の隅板１４には位置決め用ピン１６が設けられていて、ダクト部１０の基端に向かって突出している。このような位置決め用ピン１６の存在は第１の固定具２Ａにおいて何らの機能も有していないが、後述するように第２の固定具２Ｂにおけるブローファン７の取付け支持にあたっては極めて重要な機能を有している。
上記結合部１１は、その内径に酸素富化膜構造体３の一端部が挿入される。上記酸素富化膜構造体３の直径は、後述するような構成から個々にバラツキが生じることは避けられない。その一方で、各固定具２Ａ，２Ｂの製作にあたって正確に寸法管理がなされているので、内径に酸素富化膜構造体３が挿入された状態で互いの隙間寸法にバラツキが生じる。

そこで、結合部１１に挿入される酸素富化膜構造体３の端部周面にクッション材１７を巻装して、結合部１１と酸素富化膜構造体３との隙間を埋めている。このクッション材１７の存在により、酸素富化膜構造体３外周と結合部１１内径との寸法差がなくなって、互いにガタの発生する余地はない。
上記傾斜部１５と結合部１１との間の境部分で、かつ傾斜部１５から結合部１１と並行してリブ１８が一体に突設される。このリブ１８は傾斜部１５の全周に亘って設けられているが、所定間隔を存して設けるようにしてもよい。

いずれにしても、第１の固定金具２Ａに酸素富化膜構造体３の一端部を嵌め込んだ状態で、上記リブ１８の先端に酸素富化膜構造体３の端面が突き当たる。このことから、リブ１８は酸素富化膜構造体３に対する位置決めをなす。
上記酸素富化膜構造体３は、一端部が第１の固定具２Ａの結合部１１に嵌め込まれ、かつ中心軸に沿って酸素収集管２０が設けられる。この酸素収集管２０の端部は結合部１１に嵌め込まれる酸素富化膜構造体３端部の端面からある程度突出し、開口する開口端部ａとなっている。この開口端部ａに上記富化酸素吸引パイプ６の一端部が嵌め込まれ、かつクリップ２１により抜けのないよう確実に結合固定される。

上記取付け脚１２は、上記ダクト部１０の底部と並行で左右に突出する片部であり、その略中央部に取付け用孔２２が設けられる。これら取付け用孔２２に図示しない取付け具が挿入され、かつ上記架台１に取付け脚１２を取付け固定する。したがって、第１の固定具２Ａは架台１に取付け固定される。
つぎに、第２の固定具２Ｂについて説明する。
図５は第２の固定具２Ｂの断面図、図６は酸素富化膜構造体３および酸素富化膜構造体３を支持する第２の固定具２Ｂの断面図、図７は第２の固定具２Ｂの側面図、図７は第２の固定具２Ｂの斜視図である。

第２の固定具２Ｂは、第１の固定具２Ａと同様、矩形枠状のダクト部１０と、このダクト部１０の先端に沿って一体に連設される円筒状の結合部１１および、上記ダクト部１０の底部左右両側に突設される一対の取付け脚１２とから構成されていて、これらの寸法設定は全て第１の固定金具２Ａと同一である。ダクト部１０端縁に沿って傾斜加工部ｂを有すること、ダクト部１０と結合部１１との間に傾斜部１５が介設されること、傾斜部１５の延長上にリブ１８が設けられていることなども変りがない。
このような第２の固定具２Ｂの結合部１１に上記酸素富化膜構造体３の他方の端部が嵌め込まれ、端面がリブ１８先端に突き当たって位置決めをなすことも同一である。ただし、第２の固定具２Ｂに支持される側の酸素富化膜構造体３端部において、中心軸に沿って設けられる酸素収集管２０の開口端部ａは栓体２３によって閉塞されている。

そして、第２の固定具２Ｂのみブローファン７が取付けられることが、第１の固定具２Ａとは相違する。上記ブローファン７は、第２の固定具２Ｂのダクト部１０に嵌め込まれる支持枠体７ａを備え、この支持枠体７ａにモーター部７Ｍおよびファン７Ｆが一体構成化される。
先に第１の固定具２Ａにおいて説明したように、第２の固定具２Ｂにおいてもダクト部１０の端縁から結合部１１に向かって傾斜加工されているので、ブローファン７の支持枠体７ａを嵌め込む際に傾斜加工部ｂが支持枠体７ａのガイドをなし、円滑で確実に取付け作業を行える。

ブローファン７をダクト部１０に嵌め込んでいくと、ブローファン７端部がここでは図示しない上記位置決め用ピン１６に突き当たって、ダクト部１０におけるブローファン７の位置決めがなされる。
そして、ダクト部１０端縁に設けられるフック１３がブローファン支持枠体７ａ端面に掛止して、ダクト部１０からの抜けを防止する。なお、２５はブローファン７を構成するモーター部７Ｍのリード線であり、先端のプラグがコンセントに接続される。

図９は上記酸素富化膜構造体３の概略の斜視図、図１０は酸素富化膜構造体３の一部を断面にするとともに作用原理を説明する図である。
酸素富化膜構造体３の中心軸に沿ってパイプ状をなす上記酸素収集管２０が設けられ、両側端部が突出している。図に示す突出端部は開口端部ａとなっていて、反対側端部の開口端部ａは栓体２３によって閉塞される。

上記酸素収集管２０には、軸方向に沿って複数の酸素収集孔３０が設けられていて、これら酸素収集孔３０に一端開口部が対向した状態で内部に間隙を構成させて２枚の酸素富化膜４０が取付けられ、かつ酸素収集孔３０に対向する部位以外の全ての辺部が閉塞されて、言わば袋状に形成される。
上記２枚の酸素富化膜４０の内部には、破線で示す膜間透過側スペーサ５０が介設され、酸素富化膜４０の外表面には点線で示す空気側スペーサ６０を介して上記酸素収集管２０周面に巻き付けられる。すなわち、図９では酸素収集管２０回りに同心円状に酸素富化膜４０が巻き付けられたように示しているが、実際には図１０で示すように酸素収集管２０周面にスパイラル状（作図を簡略化するため一部のみ示す）に巻き付けられることになる。

上記膜間透過側スペーサ５０は酸素が通るスペースを確保するためのものであり、空気側スペーサ６０は酸素富化膜４０の外表面側に長手方向に沿って空気の流通路を形成するように介在される。
このようにして構成される酸素富化膜構造体３および第１の固定具２Ａおよび第２の固定具２Ｂであって、実際の作用としてはブローファン７が駆動され空気（大気）を第２の固定具２Ｂに吸引する。吸引された空気は第２の固定具２Ｂのダクト部１０に沿って導かれ、さらに傾斜部１５に案内されて結合部１１を介し酸素富化膜構造体３端面から内部に導かれる。

上記第２の固定具２Ｂに取付けられたブローファン７を駆動すると、第１の固定具２Ａ側から空気が吸引され、酸素富化膜構造体３に沿って導かれる。同時に、真空ポンプ４が駆動され酸素収集管２０に負圧をかける。
酸素富化膜４０の外表面側に設けられた空気側スペーサ６０によって、酸素富化膜構造体３の長手方向に沿って空気の流通路が形成される。そして、２枚の酸素富化膜４０の外表面から内側に向かって酸素が透過し、短寸の実線矢印で示す透過酸素の流れが生じる。透過酸素は膜間透過側スペーサ５０の溝を介して集められる。

上記酸素富化膜４０とともに膜間透過側スペーサ５０および空気側スペーサ６０が酸素収集管２０周面にスパイラル状に巻装されているので、膜間透過側スペーサ５０に集められた透過酸素もスパイラル形状に沿って案内され中心部である酸素収集管２０へ導かれる。
膜間透過側スペーサ５０の中心部に向かって集められた透過酸素は、酸素収集管２０に負圧をかける真空ポンプ４の作用により、酸素収集孔３０から酸素収集管２０に吸引される。

このようにして、酸素富化膜４０を通過して濃度が高められた透過酸素は酸素富化膜構造体３の中心部に集められ、富化酸素吸引パイプ６を介して真空ポンプ４に吸引される。そして、真空ポンプ４によって加圧され、図示しない送気管を介して空気調和機を構成する室内側ユニットに導かれ、熱交換空気とともに室内へ供給される。
一方、酸素富化膜４０の外表面の酸素が透過したあとで、透過されない窒素を多く含んだ空気は第２の固定具２Ｂのダクト部１０に案内され、ブローファン７を介して外部に排出される。

先に説明したように、上記酸素富化膜ユニットＳを構成する酸素富化膜構造体３は第１の固定具２Ａおよび第２の固定具２Ｂによって支持されている。これら第１、第２の固定具２Ａ，２Ｂは、基本的に全く同一の構成をなしているので、製作コストの抑制を図れる。
第１、第２の固定具２Ａ，２Ｂは、酸素富化膜構造体３の左右両側いずれの端部に取付けてもよいので、組立工数の削減を図れる。すなわち、各固定具２Ａ，２Ｂを酸素富化膜構造体３に取付け、固定具取付け脚１２を架台１の所定位置に配置する。

図１に示す酸素富化膜構造体３の手前側端部が必然的に第１の固定具２Ａとなり、酸素収集管２０端部と富化酸素吸引パイプ６を介して真空ポンプ４に連結する。酸素富化膜構造体３の向こう側端部が必然的に第２の固定具２Ｂとなって、ブローファン７を取付けることとなる。
実際の作用にあたって、第１、第２の固定具２Ａ，２Ｂはダクト部１０を備えているから、酸素富化に対して必要な風速度を与えることができ、送風効率の向上を得られるとともに、運転騒音の静粛化を得られる。

各固定具２Ａ，２Ｂに結合部１１を備えて酸素富化膜構造体３の端部を嵌め込むことにより、酸素富化膜構造体３を支持できるようにしたから、酸素富化膜構造体３の支持作業が極めて容易に行える。
固定具２Ａ，２Ｂに酸素富化膜構造体３の直径よりも小さい径の突き当てリブ１８を形成し、そこで酸素富化膜構造体３を抑え込ませるようにしたから、酸素富化膜構造体３の直径のばらつきによる空気の漏れを確実に防止できる。

本発明における一実施の形態に係る、酸素富化膜ユニットの斜視図。 同実施の形態に係る、固定具で支持される酸素富化膜構造体の斜視図。 同実施の形態に係る、第１の固定具の斜視図。 同実施の形態に係る、第１の固定具と酸素富化膜構造体端部の断面図。 同実施の形態に係る、第２の固定具の断面図。 同実施の形態に係る、第２の固定具と酸素富化膜構造体端部の断面図。 同実施の形態に係る、第２の固定具の側面図。 同実施の形態に係る、第２の固定具の斜視図。 同実施の形態に係る、酸素富化膜構造体の斜視図。 同実施の形態に係る、酸素富化膜の作用原理説明図。

符号の説明

４０…酸素富化膜、３…酸素富化膜構造体、２Ａ…第１の固定具、２Ｂ…第２の固定具、１１…結合部、７…ブローファン、１０…ダクト部、１２…取付け脚。

Claims (1)

1. 酸素富化膜を筒状に巻回して構成され、酸素富化膜表面に空気を導くことによって酸素が透過する酸素富化膜構造体と、
   この酸素富化膜構造体の長手方向両側端部にそれぞれ取付けられ、設置面に対して酸素富化膜構造体を支持固定するための一対の固定具であり、
   これら一対の固定具は、互いに同一の構造であって、
   上記酸素富化膜構造体端部が嵌め込まれる円筒状の結合部と、
   この結合部と一体に連設され、上記酸素富化膜構造体と連通する通風路が形成されるとともに、必要に応じてブローファンが収納可能に構成されるダクト部と、
   このダクト部の外周部に設けられ、設置面に対して取付け固定される取付け脚と
   を具備することを特徴とする酸素富化膜構造体の固定具。

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