JP2005262166A - ガス富化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス富化手段と差圧発生手段が接続されるガス富化装置において、差圧発生手段の長寿命化を図り、故障診断を可能としたガス富化装置を提供する。
【解決手段】ガス富化手段２と、このガス富化手段２の前後に差圧を発生させる差圧発生手段３とを有するガス富化装置１において、差圧発生手段３の運転負荷（例えば入力電流）を検知し、この検知された負荷量に応じて差圧発生手段３の運転を制御する。そして、差圧発生手段に対して過負荷にならないようにし、上記目的を達成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気中の所定のガスの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に関するものである。

従来、ガス富化手段を用いてする酸素富化装置や窒素富化装置など特定のガス濃度を相対的に向上させる装置については医療用の酸素富化装置、空気調和装置、空気清浄機などの機器について種々の発明がなされている。

例えば被空調空間の酸素濃度を向上させるための装置の発明として、分離型空気調和装置の室外機に酸素富化手段を設け、その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環境の酸素濃度を向上させて、居住者の快適性の用に供するという発明が開示されている（特許文献１など）。
特開平５−１１３２２７号公報

従来の技術では、ガス富化装置の差圧発生手段の吐出側の流通路が凍結及びゴミなどの詰まりによって閉塞された場合、差圧発生手段の電流値が上昇し、負荷がかかった状態で運転されるため装置としての信頼性に及ぼす可能性があり、また、流通路が閉塞されているので空気中の所定のガスの濃度を他のガスに対して相対的に向上させることができないという課題があった。

本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、差圧発生手段の運転判断手段により検知された値及び、温度検知手段により検知された値によって差圧発生手段の運転を制御することで長寿命で装置信頼性の高いガス富化装置を提供するとともに、状況診断により故障内容の通知を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明のガス富化装置は、少なくともガス富化手段と、前記ガス富化手段の前後に差圧を発生させる差圧発生手段とを有して構成されるガス富化装置であって、差圧発生手段の負荷状態を検知し、この情報に基づいて差圧発生手段の運転量を制御する。

ここで本願発明のガス富化装置は、要するにガス富化を行なう機能を有する機器を指し示しており、例えば酸素富化機能を有する家庭用の空気調和機、車両用の空気調和機、医療用酸素富化装置、等も含むものである。

また、差圧発生手段の運転量の制御は後述の通り、差圧発生手段をいわゆるＤＣポンプのようなものとして、入力電圧を可変させることにより流量可変に制御することができるものでもよいし、ＯＮ／ＯＦＦしかできないような差圧発生手段であれば、そのＯＮ／ＯＦＦの間欠運転の時間間隔を相対的に変える制御（「運転率」の制御と称す）や、差圧発生手段とガス富化手段の間の流通路に開閉制御弁を介挿しガス富化手段を通らず流通抵抗の低い流路から外気を取り入れるようにして差圧発生手段の負荷を下げるようにしてもよいし、差圧発生手段の吸いこみ側と吐き出し側とを開閉制御弁を介挿して連通させるようにして流路を短絡させることで運転量を制御するようにしてもよい。

差圧発生手段の負荷の検知方法としては、上記の他、圧縮前後の差圧を検知してもよいし、吸いこみ側は大気なのでほぼ一定であるから、吐出側の圧力を検知するようにしてもよい。

本願発明によれば、所定のガス富化された空気が差圧発生手段から吐出される吐出主管が、ゴミ詰り、折れ、凍結等によって閉塞された場合においても差圧発生手段は連続運転する可能性があるため、差圧発生手段の運転判断手段によって検知した値に応じて差圧発生手段の運転を停止することで故障状態での運転を回避し、差圧発生手段の破損等を回避することができる。

本願発明のガス富化装置は、ガス富化手段と、このガス富化手段の前後に差圧を発生させる差圧発生手段とを有して所定のガスの富化を行うガス富化装置であって、差圧発生手段の運転判断手段によって検知された値に応じて差圧発生手段の運転を制御するものである。特に、差圧発生手段の電流値により差圧発生手段の運転を制御する。

また、本願発明のガス富化装置は、流通路の温度を検知または推定する温度検知手段によって検知された値と、差圧発生手段の運転判断手段によって検知された値により状況診断を行い、その内容を通知するものである。

また、本願発明のガス富化装置は、差圧発生手段の運転開始から所定時間後に差圧発生手段の電流値を検知し、差圧発生手段のモータロックおよび吐出側の詰まりを区別するものである。

また、本願発明のガス富化装置は、差圧発生手段の電流値がある所定値以下のときに差圧発生手段の吸入側の故障を通知するものである。

また、本願発明のガス富化装置は、差圧発生手段の電流値がある所定値以上のときに差圧発生手段の電圧を可変することで流通路の通気流量を上げるものである。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態では、差圧発生手段の運転判断手段によって検知された値を電流値とした場合について説明するが、例えば差圧発生手段の回転数、電圧など電流値以外で差圧発生手段の運転状態を判断できるものであっても同様の効果を奏するものである。

まず図１を用いて本実施の形態に係る装置の構成について説明する。図１は、本願発明に係るガス富化装置の構成概念図である。同図において、ガス富化装置１はガス富化手段２と、差圧発生手段３と、ガス富化手段２と差圧発生手段３とを通気可能に連結する供給管４と、所定のガス富化された空気が差圧発生手段３から吐出される吐出主管５が設けられている。また、流通路の温度を検知または推定する温度検知手段６が設けられており、差圧発生手段３の運転判断手段７によって検知された値に応じて差圧発生手段３の運転が制御される。なお、温度検知手段６はガス富化装置１の１次側に設けた場合及び、２次側に設けた場合についても同様の効果を奏するものであり、また、運転判断手段７は差圧発生手段３に内蔵した場合及び、外付けにした場合についても同様の効果を奏するものである。

上記構成において、差圧発生手段３が運転されるとガス富化手段２を通過した空気が供給管４を通過して差圧発生手段３に吸い込まれ、富化ガスが吐出主管５を介して送出される。また、差圧発生手段３の運転判断手段７によって検知された値に応じて差圧発生手段
３の運転／停止の制御を行う。

次に差圧発生手段３の電流値による差圧発生手段３の運転制御について図２を用いて説明する。図２は上記実施の形態において差圧発生手段３の運転制御を示すタイムチャートである。ここでは差圧発生手段３の運転判断手段７によって検知された電流値をａとし、予め設定された値をＡとする。また、差圧発生手段３の運転が停止状態にあるときをＢ０とし、差圧発生手段３が運転状態にあるときをＢ１とする。

差圧発生手段３は差圧発生手段３の電流値ａがＡ以下の状態ではＢ１、Ａ以上の状態ではＢ０となり、図２に示すような運転動作が行われる。Ｘ１点では電流値ａがＡ以下にあるためＢ１となっており、Ｘ２点では電流値ａがＡ以上にあるためＢ０となる。また、Ｘ３点では電流値ａがＡ以下にあるものの、Ｘ２点で電流値ａがＡ以上となり、いったんＡ以上となった時点で差圧発生手段３の運転は停止状態となるためＸ３点においてはＢ０となる。

次の実施の形態について、図１を用いて説明する。図１は上記実施の形態で示すガス富化装置の構成概念図である。

上記構成において、流通路の温度を検知または推定する温度検知手段６によって検知された値と、差圧発生手段３の運転判断手段７によって検知された電流値により状況診断を行い、その内容は運転判断手段７に記憶される。また、運転判断手段７に記憶している内容は通知手段８により通知される。

次に温度検知手段６により検知された温度値と、運転判断手段７により検知された電流値による差圧発生手段３の運転状況診断について図３、図４、図５を用いて説明する。 図３は、温度検知手段６によって検知された温度値ｄが、予め設定された温度値Ｄ以上にある場合における上記実施の形態の通知動作を示すタイムチャートである。ここでは差圧発生手段３の運転判断手段７によって検知された電流値をａとし、予め設定された値をＥとする。また、通知手段８への通知において、差圧発生手段３の吐出側が凍結以外で詰まった状態をＣ０とし、差圧発生手段３の吐出側の詰まりが無い状態をＣ１（故障無し）と診断する。

差圧発生手段３の電流値ａがＥ以下の状態ではＣ１、Ｅ以上の状態ではＣ０となり、図３に示すように状況診断が行われる。Ｘ１点では電流値ａがＥ以下にあるためＣ１となっており、Ｘ２点では電流値ａがＥ以上にあるためＣ０となる。また、Ｘ３点では電流値ａがＥ以下にあるものの、Ｘ２点で電流値ａがＥ以上となり、いったんＥ以上となった時点で運転判断手段７にＣ０と診断内容を記憶しているためＸ３点においてはＣ０となる。
図４は、温度検知手段６によって検知された温度値ｄが、予め設定された温度値Ｄ以下にある場合における上記実施の形態の通知動作を示すタイムチャートである。

ここでは差圧発生手段３の運転判断手段７によって検知された電流値をａとし、予め設定された値をＦとする。また、通知手段８への通知において、差圧発生手段３の吐出側が凍結によって詰まった状態をＧ０とし、差圧発生手段３の吐出側の詰まりが無い状態をＧ１（故障無し）と診断する。

差圧発生手段３の電流値ａがＦ以下の状態ではＧ１、Ｆ以上の状態ではＧ０となり、図４に示すように状況診断が行われる。Ｘ１点では電流値ａがＦ以下にあるためＧ１となっており、Ｘ２点では電流値ａがＦ以上にあるためＧ０となる。また、Ｘ３点では電流値ａがＦ以下にあるものの、Ｘ２点で電流値ａがＦ以上となり、いったんＦ以上となった時点で運転判断手段７にＧ０と診断内容を記憶しているためＸ３点においてはＧ０となる。

図５は、上記実施の形態で示した図３、図４の通知動作のフローチャートである。温度検知手段６によって検知された温度値ｄと、予め設定された温度値Ｄを比較し、さらに、運転判断手段７によって検知された電流値ａと、予め設定しておいた電流値（Ｅ、Ｆ）を比較することで、差圧発生手段３の吐出側の詰まりが凍結によるものか、凍結以外によるものかを診断する。

また、上記実施の形態では、図３、図４において、差圧発生手段３の電流値ａが予め設定しておいた値（Ｅ、Ｆ）以上になると差圧発生手段３の運転は停止状態となり、通知手段８は詰まり状態の通知を行うことになっているが、差圧発生手段３の電流値ａが予め設定しておいた値（Ｅ、Ｆ）以上になっても差圧発生手段３は運転状態のままとなる場合においても通知手段８は詰まり状態の通知を行い、上記同様の効果を奏するものである。

また、上記実施の形態では運転判断手段７に記憶されている診断内容を通知手段８によって通知するものであるが、例えば運転判断手段７に記憶されている診断内容を外部装置によって吸い上げ、その内容を確認する場合など通知手段８以外のものであっても上記同様の効果を奏するものである。

次の実施の形態について、図６、図７を用いて説明する。図６は差圧発生手段３の状況診断を区別するＸ−Ｙグラフであり、図７は同実施の形態のフローチャートである。ここでは差圧発生手段３の運転判断手段７によって検知された電流値をａとし、予め設定された電流値をＨとする。また、差圧発生手段３の運転開始からの経過時間をｔとし、さらに経過時間Ｔ１を設ける。

差圧発生手段３の運転開始からＴ１時間を経過した時に差圧発生手段３の電流値ａの検知を行い、電流値ａがＨ以下にあるときは故障無しと診断し、電流値ａがＨ以上にあるときは差圧発生手段３の吐出側の詰まりと診断する。また、差圧発生手段３の運転開始からＴ１時間以内に電流値ａがＨ以上となる場合については差圧発生手段３のロックと診断する。例えば、差圧発生手段３のロックにはメカのロックや、モータのロックなど等が考えられ、差圧発生手段３の故障なのか、差圧発生手段３の吐出側の詰まりによる故障なのかを区別することができる。

次の実施の形態について図１、図８を用いて説明する。図１は上記実施の形態で示すガス富化装置の構成概念図であり、図８は運転判断手段７により検知された電流値による通知動作を示すタイムチャートである。ここでは差圧発生手段３の運転判断手段７によって検知された電流値をａとし、予め設定された値をＪとする。また、通知手段８への通知において、差圧発生手段３の吸入側に設けているガス富化手段２や供給管４の破損等により差圧がとれず差圧発生手段３の負荷が軽くなり電流値ａがＪ以下となった場合、吸入側の故障としてＫ０と診断し、またＪ以上にある場合は故障無しＫ１と診断され、図８に示すように状況診断が行われる。

Ｘ１点では電流値ａがＪ以上にあるためＫ１となっており、Ｘ２点では電流値ａがＪ以下にあるためＫ０となる。また、Ｘ３点では差圧発生手段３は停止状態にあり、常に電流値ａはＪ以下にあるため電流値ａによって状況診断を行うことはできないが、Ｘ２点で電流値ａがＪ以下となり、いったんＪ以下となった時点で運転判断手段７にＫ０と診断内容を記憶しているためＸ３点においてはＫ０となる。

また、上記実施の形態では運転判断手段７に記憶されている診断内容を通知手段８によって通知するものであるが、例えば運転判断手段７に記憶されている診断内容を外部装置によって吸い上げ、その内容を確認する場合など通知手段８以外のものであっても上記同
様の効果を奏するものである。

次の実施の形態として図９、図１０を用いて説明する。図９、図１０は運転判断手段７により検知された電流値による差圧発生手段３の運転制御を示すタイムチャートである。ここでは差圧発生手段３の運転判断手段７によって検知された電流値をａとし、予め設定された値をＬ、Ｎとする。さらに差圧発生手段３の電流値ａがＬ以上となった時点からの経過時間Ｔを設ける。また、差圧発生手段３の運転制御において、差圧発生手段３の吐出側が閉塞物によって詰まり、電流値がＬ以上になった場合、流通路の通気流量を上げ閉塞物を吹き飛ばそうとするため差圧発生手段３は電圧上昇Ｍ１の動作を行い、Ｌ以下の場合については通常電圧Ｍ０で運転され、さらに電流値がＮ以上となった場合については差圧発生手段３は停止状態Ｍ２となり、図９、図１０に示すように運転制御が行われる。図９において、Ｘ１点では電流値ａがＬ以下にあるためＭ０となっており、Ｘ２点では差圧発生手段３の吐出側の閉塞物の詰まりにより電流値ａがＬ以上にあるためＭ１となる。

また、Ｘ３点ではＸ２点において差圧発生手段３の電圧上昇により流通路の通気流量が上がるため、差圧発生手段３の吐出側の閉塞物が吹き飛ばされた状態となる。よって電流値ａがＬ以下に低下するためＸ３点ではＭ０とし、通常の電圧値で差圧発生手段３の運転が行われる。

また、図１０において、Ｘ１点では電流値ａがＬ以下にあるためＭ０となっており、Ｘ２点では差圧発生手段３の吐出側の閉塞物の詰まりにより電流値ａがＬ以上にあるためＭ１となる。また、Ｘ２点において差圧発生手段３の電圧上昇により流通路の通気流量を上げたものの吐出側の閉塞物が吹き飛ばされず電流値ａはさらに上昇する。Ｘ３点では経過時間Ｔ以上になってからの電流値ａがＮ以上となるため差圧発生手段３の運転を停止する。

また、上記実施の形態では差圧発生手段３の電圧値を上昇させることで流通路の通気流量を上げ吐出側の閉塞物を吹き飛ばそうとしているが、差圧発生手段３の回転数を上昇させるなど電圧値の上昇以外において流通路の通気流量を上げる手段についても上記同様の効果を奏するものである。

また、図１１、図１２においてガス富化装置１の状況診断による制御動作例を説明する。図１１、図１２は状況診断に伴う差圧発生手段３の運転制御及び、通知手段８の通知動作を示すタイムチャートである。ここでは差圧発生手段３の運転制御手段７によって検知された電流値をａ、予め設定された値をＱとし、差圧発生手段３の運転開始からの経過時間をｔとする。また、運転開始からの経過時間Ｔ１、運転停止からの経過時間Ｔ２を設け、通知手段８への通知においては、差圧発生手段３の電流値ａがＱ以上となった場合にＰ０（故障）と診断し、電流値ａがＱ以下になった場合にＰ１（故障無し）と診断する。さらに通知手段８の故障通知回数は複数回ｎと設定する。

図１１において、Ｘ１点では差圧発生手段３の運転開始からＴ１時間経過しており、電流値ａがＱ以上にあるため差圧発生手段３の運転を停止し、通知手段８はＰＯと通知され、Ｘ２点では差圧発生手段３の運転停止からＴ２時間経過しているため、差圧発生手段３の運転が再開され、通知手段８はＰ１と通知される。Ｘ３点ではＴ１時間経過しＸ１点と同様の動作を示す。Ｘ４点についてもＴ２時間経過しＸ２点と同様の動作を示す。また、Ｘ５点ではＴ２時間経過し電流値ａがＮ以上にあり、通知手段８はＰ０と通知されるとともに通知手段８の故障通知回数が設定値ｎに達するため差圧発生手段３は、運転判断手段７に記憶されている診断内容がリセットされるまでは運転を停止し、通知手段８はＰ０を通知し続ける。Ｘ６点は運転判断手段７に記憶されている診断内容がリセットされていないためＸ５点と同様の動作を示す。また、Ｔ１時間以内に電流値ａがＱ以上になるときは
、図６に示す実施の形態と同様の動作を行う。

さらに、図１２において、Ｘ１点では差圧発生手段３の運転開始からＴ１時間経過しており、電流値ａがＱ以上にあるため差圧発生手段３の運転を停止し、通知手段８はＰＯと通知され、Ｘ２点では差圧発生手段３の運転停止からＴ２時間経過しているため、差圧発生手段３の運転が再開され、通知手段８はＰ１と通知される。Ｘ３点ではＴ１時間経過しＸ１点と同様の動作を示す。Ｘ４点についてもＴ２時間経過しＸ２点と同様の動作を示す。また、Ｘ５点では電流値ａがＱ以下で安定するため、差圧発生手段３は運転を続ける。但し、通知手段８については、Ｘ１点及びＸ３点において、いったんＱ以上となった時点で運転判断手段７にＰＯと診断内容が記憶されているためＸ５点においてはＰ０となる。

さらに、上記制御動作例では差圧発生手段３の電流値ａが所定値以上の場合に故障通知が行われる動作となっているが、差圧発生手段３の電流値ａが所定値以下の場合に故障通知が行われる制御に関しても同様の効果を奏するものであり、本発明の実施の形態についても同様の効果を奏するものである。

上述のように本願発明によれば、所定のガス富化された空気が差圧発生手段から吐出される吐出主管が、ゴミ詰り、折れ、凍結等によって閉塞された場合においても差圧発生手段は連続運転する可能性があるため、差圧発生手段の運転判断手段によって検知した値に応じて差圧発生手段の運転を停止することで故障状態での運転を回避し、差圧発生手段の破損等を回避するものである。

また本願発明によれば、所定のガス富化された空気が差圧発生手段から吐出される吐出主管が閉塞された場合、差圧発生手段の電流値の上昇により閉塞状態を認知することができるが、その閉塞状態が何によって閉塞されているのかを判断できない状態にあるため、流通路の温度を検知または推定する温度検知手段によって検知した値により、凍結による閉塞なのか凍結以外のゴミ詰り、折れ等による閉塞なのかを状況診断し、その内容を通知することでガス富化装置の故障対応を迅速に行うことができ信頼性の向上を実現したものである。

また本願発明によれば、所定のガス富化された空気が差圧発生手段から吐出される吐出主管が徐々に閉塞していった場合や、モータロックした場合は共に差圧発生手段の電流値は上昇し負荷がかかった状態で連続運転する可能性があるため、差圧発生手段の運転開始から所定時間後に差圧発生手段の電流値の検知を行い、電流値が所定値以上にあるときは吐出主管の閉塞、また、所定時間以内に電流値が所定値以上になる場合については差圧発生手段のモータロックと状況診断し、その内容を通知することでガス富化装置の故障対応を迅速に行うことができ信頼性向上を実現したものである。

また本願発明によれば、差圧発生手段の吸入側において故障が発生した場合においても差圧発生手段は連続運転する可能性があるため、差圧発生手段の電流値が所定値以下のときには吸入側の故障を通知することで、ガス富化装置の故障対応を迅速に行い信頼性の向上を実現させるとともに、空気中の所定のガスの濃度を他のガスに対して相対的に向上させることができる。

更に本願発明によれば、所定のガス富化された空気が差圧発生手段から吐出される吐出主管が閉塞された場合においても差圧発生手段は連続運転する可能性があるため、差圧発生手段の電流値が所定値以上のときには差圧発生手段の電圧を上昇させ、流通路の通気流量を上げることにより吐出主管の閉塞物を吹き飛ばし、差圧発生手段にかかる負荷を低減させ長寿命化を実現させるとともに、空気中の所定のガスの濃度を他のガスに対して相対的に向上させることができる。また、差圧発生手段の電圧上昇によって吐出主管の閉塞物
を吹き飛ばすことができず電流値が高い状態の場合には差圧発生手段の運転を停止することで故障状態での運転を回避し、差圧発生手段の長寿命化を実現したものである。

また、運転判断手段にガス富化装置の診断内容が記憶されているため、故障発生時及び故障発生以降において故障個所の特定が容易となり、故障対応を迅速に行うことができ信頼性向上を実現したものである。

本発明は、差圧発生手段を有してガス富化機能を有する機器であれば上記と同様な項かを奏して用いることができるものである。

本発明にかかる実施の形態を示すガス富化装置の構成概念図 本発明にかかる実施の形態のタイムチャート 本発明にかかる実施の形態のタイムチャート 本発明にかかる実施の形態のタイムチャート 本発明にかかる実施の形態のフローチャート 本発明にかかる実施の形態のＸ−Ｙグラフ 本発明にかかる実施の形態のフローチャート 本発明にかかる実施の形態のタイムチャート 本発明にかかる実施の形態のタイムチャート 本発明にかかる実施の形態のタイムチャート 本発明にかかる実施の形態のタイムチャート 本発明にかかる実施の形態のタイムチャート

符号の説明

１ ガス富化装置
２ ガス富化手段
３ 差圧発生手段
４ 供給管
５ 吐出主管
６ 温度検知手段
７ 運転判断手段
８ 通知手段

Claims (5)

1. ガス富化手段と、このガス富化手段の前後に差圧を発生させる差圧発生手段と、前記差圧発生手段の運転負荷を検知する負荷検知手段を有し、前記負荷検知手段で検知された負荷量に応じて前記差圧発生手段の運転が制御されることを特徴とするガス富化装置。
2. 前記負荷検知手段は前記差圧発生手段に流れる電流値であり、検知された電流値に基づいて前記差圧発生手段の運転量が制御されることを特徴とする請求項１に記載のガス富化装置。
3. 前記差圧発生手段の運転開始から所定時間後に、前記負荷検知手段で検知された前記差圧発生手段の電流値に基づき、それが所定値以上である場合に異常状態であることを提示することを特徴とする請求項２に記載のガス富化装置。
4. 前記負荷検知手段で検知された前記差圧発生手段の電流値が所定値以下のときに異常状態であることを提示することを特徴とする請求項２に記載のガス富化装置。
5. 前記負荷検知手段で検知された前記差圧発生手段の電流値が所定値以上所定値以下のとき、前記差圧発生手段の電圧を可変することで流通路の通気流量を上げることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のガス富化装置。

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