JP2006522729A

JP2006522729A - 酸素リッチガス供給装置

Info

Publication number: JP2006522729A
Application number: JP2006500672A
Authority: JP
Inventors: キム、タイ・ジン
Original assignee: Biotel Co Ltd
Current assignee: Biotel Co Ltd
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2006-10-05
Also published as: WO2004089669A1; US20070026687A1

Abstract

【課題】搬送中の酸素リッチガスから凝縮水及び／又は水分を効率的に除去して、凝縮水及び／又は水分が酸素リッチガスと共に使用者に供給されるのを防止する。
【解決手段】酸素リッチガス供給装置は、酸素リッチガスを発生させる酸素リッチガス発生器１０と、酸素リッチガス発生器１０で発生した酸素リッチガスを搬送するパイプ又はチューブなどの搬送ライン２４０と、搬送ライン２４０内で発生した凝縮水及び／又は水分を酸素リッチガスから除去するための凝縮水除去ユニット１２０と、凝縮水除去ユニット１２０で凝縮水及び／又は水分が除去された酸素リッチガスを所望の場所まで搬送する吐出ライン２４２とを含んでいる。

Description

本発明は、酸素リッチガス供給装置に関し、特に、酸素リッチガスから凝縮水及び／又は水分を効率的に除去する凝縮水除去装置を備えた酸素リッチガス供給装置に関する。

通常の酸素リッチガス供給装置は、酸素リッチガス発生器と、酸素リッチガス発生器で発生した酸素リッチガスを所望の場所に搬送するためのパイプ又はチューブのような搬送ラインとを備えている。

酸素リッチガス発生器には様々なタイプの装置があり、例えば、圧力スイング吸着（Pressure Swing Adsorption：PSA）方式の装置や、膜分離方式の装置がある。酸素リッチガス発生器は、その内部に導入された大気を酸素リッチガスと窒素リッチガスとに分離する。酸素リッチガスは搬送ラインを通って所望の場所に搬送され、使用者に供給される。また、窒素リッチガスは、外部に排出される。

搬送ラインの一端は、酸素リッチガス発生器の送出口に連結される。酸素リッチガスを供給する場所が酸素リッチガス発生器から遠く離れている場合には、酸素リッチガスを遠くまで搬送すべく、ポンピングユニットを使用して酸素リッチガスを加圧する。

搬送ラインの内部を流動する酸素リッチガスには水分が含まれており、前記水分は搬送ラインの外部と内部の温度差及び／又は圧力差により凝縮することがある。搬送ライン内で発生した凝縮水は、搬送ラインやポンピングユニットの腐食を引き起こす恐れがある。また、凝縮水や水分が酸素リッチガスと共に使用者に吐出されると、使用者に不快感を与える。

本発明の課題は、搬送中の酸素リッチガスから凝縮水及び／又は水分を効率的に除去する凝縮水除去装置を備えた酸素リッチガス供給装置を提供することにある。酸素リッチガスから凝縮水及び／又は水分を除去すると、凝縮水や水分が酸素リッチガスと共に使用者に吐出されないので、使用者の快適感を向上させることができる。

前記課題を解決すべく、本発明に係る酸素リッチガス供給装置は、酸素リッチガスを発生させる酸素リッチガス発生器と、前記酸素リッチガス発生器から送出される酸素リッチガスを搬送する搬送ラインと、入口、出口及び排水口を有し該入口が前記搬送ラインと接続される、前記搬送ライン内で発生した凝縮水を酸素リッチガスから除去する凝縮水除去ユニットと、前記凝縮水除去ユニットの出口に接続され、酸素リッチガスを吐出場所まで搬送する吐出ラインとを含むことを特徴とする（第１実施形態）。

また、本発明に係る酸素リッチガス供給装置は、酸素リッチガスを発生させる酸素リッチガス発生器と、前記酸素リッチガス発生器から送出される酸素リッチガスを搬送する搬送ラインと、第１入口、第１出口及び排水口を有し、前記第１入口が前記搬送ラインと接続される前記第１ハウジングと、第２入口及び第２出口を有し、前記第２入口が連結ラインを介して前記第１出口と接続される前記第２ハウジングと、前記第２出口に接続され、酸素リッチガスを吐出場所まで搬送する吐出ラインとを含むことを特徴とする（第２実施形態）。

（第１実施形態）
まず、本発明に係る酸素リッチガス供給装置の第１実施形態について、図１〜図３を参照しつつ説明する。図１は、本発明に係る酸素リッチガス供給装置の第１実施形態を概略的に示している。図１に示すように、酸素リッチガス供給装置は、酸素リッチガスを発生させる酸素リッチガス発生器１０（例えば、自動車Ｖのトランクに配置される）と、酸素リッチガス発生器１０で発生した酸素リッチガスを搬送するパイプ又はチューブなどの搬送ライン２４０と、搬送ライン２４０内で発生した凝縮水及び／又は水分を酸素リッチガスから除去するための凝縮水除去ユニット１２０と、凝縮水除去ユニット１２０で凝縮水及び／又は水分が除去された酸素リッチガスを所望の場所まで搬送する吐出ライン２４２とを含んでいる。

酸素リッチガス発生器１０の本体１５は入口１６と出口１８を有し、入口１６を通って外部から本体１５内に空気が導入される。本体１５内に導入された空気は、本体１５内に配置された酸素分離器(図示せず)によって酸素リッチガスと窒素リッチガスとに分離される。酸素リッチガスは、本体１５から出口１８を通って送出され、窒素リッチガスは窒素リッチガス出口２０を通って外部に排出される。

また、酸素リッチガス発生器１０は、インバータ８０を介して電源（例えば、自動車内のシガーポート）に電気的に接続されるコントローラ１４を有する。本実施形態では、インバータ８０は、ケーブル８３及びコネクタ８１を使用してシガーポート８２に接続され、ＤＣパワーをＡＣパワーに変換する働きをする。

搬送ライン２４０の一端は、酸素リッチガス発生器１０の本体１５の出口１８に接続される。搬送ライン２４０は、自動車の天井部、底部又は側部を通って自動車の前方側に延びる。搬送ライン２４０内を流れる酸素リッチガスに含まれている水分の大部分が、搬送ライン２４０の内側と外側との温度差や圧力差によって凝縮するように、搬送ライン２４０の長さは１ｍ以上であることが好ましい。

図３は、酸素リッチガス供給装置１０を操作するためのコントロールパネル１２を詳細に示している。コントロールパネル１２は、自動車内の運転席付近に配置される。図１及び図１を参照して、コントロールパネル１２は、表示窓７０と、複数のモードボタン９２・９４・９６と、電源ボタン９０と、酸素リッチガス吐出ノズル１００とを有する。表示窓７０は、自動車Ｖ内に設置されている酸素センサ７８で検出された酸素濃度、及び／又は、モードボタン（例えば、低・中・高酸素濃度モードのボタン）を押すことによって設定された作動モードを表示する。コントロールパネル１２は、ケーブル２００を介して、コントローラ１４と電気的に接続される。コントローラ１４は、コントロールパネル１２から入力された信号に応答して、酸素リッチガス発生量と、凝縮水除去ユニット１２０の排出バルブ２１０を制御する（排出バルブ２１０については後述する）。なお、コントロールパネル１２とコントローラ１４は、無線接続することもできる。

凝縮水除去ユニット１２０は、コントロールパネル１２の付近に設置される。図２に示すように、凝縮水除去ユニット１２０は、入口と出口と排水口を有する。搬送ライン２４０は凝縮水除去ユニット１２０の入口に接続され、吐出ライン２４２は凝縮水除去ユニット１２０の出口に接続される。搬送ライン２４０と吐出ライン２４２は、凝縮水除去ユニット１２０を介して互いに連通している。吐出ライン２４２は、コントロールパネル１２に設けられた酸素リッチガス吐出ノズル１００に接続されている。吐出ライン２４２内を流れる酸素リッチガスは、ノズル１００から吐出される。吐出ライン２４２は曲がっており、その曲がった形状を維持できる可撓性管又は金属管であることが好ましい。

このような構成により、搬送ライン２４０内を流れる酸素リッチガス内に含まれている水分が搬送ラインの内側と外側との温度差や圧力差によって凝縮して生じた凝縮水は、凝縮水除去ユニット１２０内に落下して溜まる。したがって、凝縮水を含まない酸素リッチガスが、吐出ライン２４２内を流れて、酸素リッチガス吐出ノズル１００から自動車Ｖ内に吐出される。

さらに、酸素リッチガスに含まれている水分をろ過するために、酸素リッチガスの流路内（例えば、凝縮水除去ユニット１２０の入口及び出口）に、第１及び第２水分フィルタ２４３、２４４を設置することが好ましい。水分フィルタ２４３、２４４は、多孔性を有するように、ポリエチレン粉末を焼結して形成することが好ましい。水分を含んでいる酸素リッチガスが水分フィルタ２４３・２４４の細孔を通過すると、圧力が高まるために水分は凝縮される。第１水分フィルタ２４３の細孔のサイズは、凝縮水が細孔を通過して凝縮水除去ユニット１２０内に落下できるように十分に大きいことが好ましい。また、第２水分フィルタ２４４の細孔のサイズは、生じた凝縮水が吐出ライン２４２内に流れ込むのを防止できるように十分に小さいことが好ましい。

第１水分フィルタ２４３及び第２水分フィルタ２４４は、通過する酸素リッチガスに含まれている水分を加圧して凝縮する、中空糸膜フィルタ又は平面シート膜フィルタであることが好ましい。

凝縮水除去ユニット１２０の下部は漏斗状に形成されており、その一番下側に排水口が設けられている。排水口はバルブ２１０により閉塞されている。バルブ２１０は通常閉塞されているソレノイドバルブであることが好ましい。ソレノイドバルブ２１０は、電力が供給されると、凝縮水除去ユニット１２０内に溜まっている凝縮水を排出するために開放される。このように、コントローラ１４は、酸素リッチガス発生器１０だけではなく、ソレノイドバルブ２１０も制御する。

例えば、酸素リッチガス発生器１０が約１０分間作動する場合は、ソレノイドバルブ２１０は約１０〜２０秒間開放されるようにコントローラ１４によって制御される。または、コントロールパネル１２上に凝縮水除去ボタン（図示せず）を設け、その凝縮水除去ボタンを押すことによってソレノイドバルブ２１０を操作するように構成してもよい。

バルブ２１０が開放されると、凝縮水除去ユニット１２０内に溜まった凝縮水は排水パイプ２２０から外部に排出される。排水パイプ２２０は、酸素リッチガス発生器１０の凝縮水排水パイプ２２（図１参照）と連結させてもよい。

本実施形態では、酸素リッチガス吐出ノズル１００は、コントロールパネル１２に設けられているが、コントロールパネル１２に限らずに、任意の適切な場所に設けることができる。

また、ブロワーのようなポンピングユニット（図示せず）を設けて、酸素リッチガスがライン２４０・２４２を通って自動車Ｖ内に流れるように加圧することもできる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る酸素リッチガス供給装置の第２実施形態について、図４及び図５を参照しつつ説明する。第２実施形態は、凝縮水除去ユニット３１０以外は第１実施形態と同様である。第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を省略する。

図５に示すように、凝縮水除去ユニット３１０は、第１水分フィルタ３２５を含む第１ハウジング３２０と、第２水分フィルタ３４５及び吸着材３５０を含む第２ハウジング３４０とを含んでいる。

第１ハウジング３２０は、入口チャンネル３２７及び出口チャンネル３２８を有する厚い上部３３１と、排水口３２３を有する漏斗状の下部３３２と含んでいる。第１ハウジング３２０の入口チャンネル３２７には、搬送ライン２４０が接続される。搬送ライン２４０の一端は、酸素リッチガス発生器１０の本体１５の出口１８（図１参照）に接続されている。そして、入口チャンネル３２７の出口を取り囲むように、円筒状の第１水分フィルタ３２５が設置されており、酸素リッチガス発生器１０から入口チャンネル３２７内に導入された酸素リッチガスは第１水分フィルタ３２５を通過する。

第１水分フィルタ３２５の下側の開放端部は、第１ギャップ３２６によって塞がれている。第１水分フィルタ３２５はポリエチレン粉末を焼結して形成する。詳細には、第１水分フィルタ３２５は、ポリエチレン粉末を円筒状に加圧した後、円筒状のポリエチレン粉末をその溶融温度付近の温度で加熱して形成する。加熱することにより、粉末粒子が互いに接着され、円筒状が維持される。第１水分フィルタ３２５は、焼結粉末の隣接する粒子によって形成される多数の微細孔を有する。水分を含有する酸素リッチガスが第１水分フィルタ３２５を通過すると、酸素リッチガスの圧力が高まるため、酸素リッチガスに含まれている水分は凝縮される。

本実施形態では、第１水分フィルタ３２５はポリエチレン粉末を焼結して形成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第１水分フィルタ３２５は不織布のような多孔性材料から形成してもよい。第１水分フィルタ３２５は、通過する酸素リッチガスに含まれている水分を加圧して凝縮する、中空糸膜フィルタ又は平面シート膜フィルタであることが好ましい。

第２ハウジング３４０は円筒状の形状を有し、下部底面には入口３４１が形成されており、上部底面には出口３４２が形成されている。そして、入口３４２を取り囲むように、円筒状の第２水分フィルタ３４５が設置されており、入口３４１から第２ハウジング３４０内に導入された酸素リッチガスは第１水分フィルタ３４５を通過する。

第２水分フィルタ３４５の上側の開放端部は、第２ギャップ３４６によって塞がれている。第１水分フィルタ３２５と同様に、第２水分フィルタ３４５はポリエチレン粉末を焼結して形成する。第２水分フィルタ３４５は、第１水分フィルタ３２５よりも微細孔が小さくなるように、第１水分フィルタ３２５よりも粒子サイズが小さいポリエチレン粉末で形成することが好ましい。第１水分フィルタ３２５の場合と同様に、水分を含有する酸素リッチガスが第２水分フィルタ３４５を通過すると、酸素リッチガスの圧力が増加するため、酸素リッチガスに含まれている水分は凝縮される。

第２水分フィルタ３４５は、不織布のような多孔性材料から形成してもよい。第２水分フィルタ３４５は、通過する酸素リッチガスに含まれている水分を加圧して凝縮する、中空糸膜フィルタ又は平面シート膜フィルタであることが好ましい。

さらに、第２ハウジング３４０内の第２水分フィルタ３４５の上方に、アルミナ粒子からなる吸着材３５０を配置する。吸着材３５０は、一対の支持体（上部ワイヤメッシュ３５３及び下部ワイヤメッシュ３５４）によって、所定の位置で支持する。上部ワイヤメッシュ３５３及び下部ワイヤメッシュ３５４は、アルミナ粒子よりもサイズが小さい孔を多数有しており、アルミナ粒子が外側に漏れるのを防止している。なお、吸着材には、シリカゲルを用いてもよい。

第１ハウジング３２０の出口チャンネル３２８は、パイプやキューブなどの連結ライン３１４を介して第２ハウジング３４０の入口３４１と連通する。図示の便宜上、図５では第２ハウジング３４０の入口３４１が出口チャンネル３２８の外側端部よりも低い位置にあるが、第１水分フィルタ３４５で生じた凝縮水が連結ライン３１４を通って第１ハウジング３２０に流れるように（そして、ハウジング３２０内に溜まるように）、実際は、入口３４１は出口チャンネル３２８の外側端部よりも高い位置にある（図４参照）。

第２ハウジング３４０の出口３４２は、吐出ライン２４２を介して酸素リッチガス吐出ノズル１００（図４参照）と連通している。

本実施形態では、凝縮水除去ユニット３１０の維持補修を容易にするために、第１ハウジング３２０及び第２ハウジング３４０は、それぞれ２つ以上の分離可能な部品で構成した。さらに、吸着材３５０と、上部及び下部ワイヤメッシュ３５３・３５４は、吸着材の水分吸着力が低下した際の交換を容易にするために、モジュールとして構成することもできる。

次に、図５を参照しつつ、凝縮水除去ユニット３１０の動作について説明する。

酸素リッチガス発生器１０が作動すると、酸素リッチガス発生器１０から送出される酸素リッチガスは搬送ライン２４０を通って第１ハウジング３２０内に流れ、第１水分フィルタ３２５を通過する。このとき、酸素リッチガス内に含まれている水分の一部は、搬送ライン２４０を流れる間、及び、第１水分フィルタ３２５を通過する間に凝縮される。第１水分フィルタ３２５の微細孔のサイズは、凝縮水３０７を通過させるのに十分なサイズなので、凝縮水３０７は落下して第１ハウジング３２０の下部に溜まる。

第１水分フィルタ３２５を通過した酸素リッチガスは、出口チャンネル３２８及び連結ライン３１４を通って第２ハウジング３４０内に流れ込む。酸素リッチガス内に残っている水分の一部は、第２水分フィルタ３２５を通過する間に凝縮される。第２水分フィルタ３２５の微細孔のサイズは、凝縮水３０７の通過を遮断するのに十分小さなサイズである。したがって、凝縮水３０７は、酸素リッチガスの流れ方向と反対に、連結ライン３１４を通って第１ハウジング３２０に向かって流れ（つまり、第１ハウジング３２０に戻る）、第１ハウジング３２０の下部に溜まる。

一方、第２水分フィルタ３４５を通過した酸素リッチガスは、吸着材３５０を通過して流れる。そして、吸着材３５０を通過する際、酸素リッチガスに含まれている水分は吸着材３５０により吸着される。その後、水分をほとんど或いは全く含まない酸素リッチガスは、吐出ライン２４２を通って酸素リッチガス吐出ノズル１００に至り、ノズル１００から自動車Ｖの内部に吐出される。

本発明によれば、水分及び凝縮水が酸素リッチガスと共に使用者に供給されないので、使用者の快適感を向上させることができる。

また、酸素リッチガス吐出ノズル１００がコントロールパネル１２内に設けられる場合は、使用者はコントロールパネル１２を操作しながら酸素リッチガスを吸入できる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は、種々の改変をなし得るであろう。

本発明に係る酸素リッチガス供給装置の第１実施形態を概略的に示す図である。図１の酸素リッチガス供給装置に含まれる凝縮水除去ユニット１２０の拡大断面図である。図１の酸素リッチガス供給装置に含まれるコントロールパネル１２を詳細に示す図である。本発明に係る酸素リッチガス供給装置の第２実施形態を概略的に示す図である。図４の酸素リッチガス供給装置に含まれる凝縮水除去ユニット３１０の拡大断面図である。

符号の説明

１０酸素リッチガス発生器
２４０搬送ライン
１２０凝縮水除去ユニット
２４２吐出ライン

Claims

酸素リッチガスを供給するための装置であって、
酸素リッチガスを発生させる酸素リッチガス発生器と、
前記酸素リッチガス発生器から送出される酸素リッチガスを搬送する搬送ラインと、
入口、出口及び排水口を有し該入口が前記搬送ラインと接続される、前記搬送ライン内で発生した凝縮水を酸素リッチガスから除去する凝縮水除去ユニットと、
前記凝縮水除去ユニットの出口に接続され、酸素リッチガスを吐出場所まで搬送する吐出ラインと
を含むことを特徴とする酸素リッチガス供給装置。
前記凝縮水除去ユニットの下部は漏斗状に形成されており、前記排水口は前記下部の下端に設けられることを特徴とする請求項１に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記排水口はバルブによって閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記バルブは、前記凝縮水除去ユニット内に溜まった凝縮水を排出するために、電力の供給によって選択的に開放されることを特徴とする請求項３に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記酸素リッチガス発生器及び前記バルブの動作を制御するためのコントローラを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記コントローラを操作するためのコントロールパネルを更に含み、前記コントロールパネルには前記吐出ラインと連通する酸素リッチガス吐出ノズルが設けられることを特徴とする請求項５に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記凝縮水除去ユニットは、前記酸素リッチガス吐出ノズルの付近に配置されることを特徴とする請求項６に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記凝縮水除去ユニットは、酸素リッチガスの流れ経路内に配置される、酸素リッチガスに含まれている水分をろ過するための多孔性の第１水分フィルタを有することを特徴とする請求項１に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記凝縮水除去ユニットは酸素リッチガスに含まれている水分をろ過するための多孔性の第２水分フィルタを更に有し、前記第１水分フィルタは前記凝縮水除去ユニットの入口付近に設置され、前記第１水分フィルタは前記凝縮水除去ユニットの出口付近に設置されることを特徴とする請求項８に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記第１及び第２水分フィルタは、ポリエチレン粉末を焼結して形成することを特徴とする請求項８に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記第１水分フィルタの微細孔のサイズは、凝縮水を前記凝縮水除去ユニット内に通過させるのに十分な大きさであり、
前記第２水分フィルタの微細孔のサイズは、凝縮水が通過するのを防止するのに十分な大きさであることを特徴とする請求項９に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記凝縮水除去ユニットはアルミナ粒子から成る吸着材を有し、該吸着材は、前記アルミナ粒子よりも小さな孔を有する一対の支持体によって適切な位置に支持されることを特徴とする請求項１１に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記搬送ラインの長さは１ｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の酸素リッチガス供給装置。
酸素リッチガスを供給するための装置であって、
酸素リッチガスを発生させる酸素リッチガス発生器と、
前記酸素リッチガス発生器から送出される酸素リッチガスを搬送する搬送ラインと、
第１入口、第１出口及び排水口を有し、前記第１入口が前記搬送ラインと接続される前記第１ハウジングと、
第２入口及び第２出口を有し、前記第２入口が連結ラインを介して前記第１出口と接続される前記第２ハウジングと、
前記第２出口に接続され、酸素リッチガスを吐出場所まで搬送する吐出ラインと
を含むことを特徴とする酸素リッチガス供給装置。
前記第１ハウジングは、酸素リッチガスの流れ経路内に配置される、酸素リッチガスに含まれている水分をろ過するための多孔性の第１水分フィルタを有する、及び／又は、
前記第２ハウジングは、酸素リッチガスの流れ経路内に配置される、酸素リッチガス内に含まれている水分をろ過するための多孔性の第２水分フィルタを有することを特徴とする請求項１４に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記第１及び第２水分フィルタは、ポリエチレン粉末を焼結して形成することを特徴とする請求項１５に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記第１水分フィルタの微細孔のサイズは、凝縮水を前記凝縮水除去ユニット内に通過させるのに十分な大きさであり、
前記第２水分フィルタの微細孔のサイズは、凝縮水が通過するのを防止するのに十分な大きさであることを特徴とする請求項１５に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記第２ハウジングは、酸素リッチガスの流れ経路内に配置される、酸素リッチガスの水分を吸着するための吸着材を更に有することを特徴とする請求項１５に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記第２ハウジングの入口は、前記第１ハウジングの出口よりも高い位置にあり、前記第２ハウジング内で生じた凝縮水は重力によって、前記連結ラインを通って前記第１ハウジング内に流出することを特徴とする請求項１４に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記第１水分フィルタは、中空糸膜フィルタ又は平面シート膜フィルタであることを特徴とする請求項８に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記第１水分フィルタ及び前記第２水分フィルタは、それぞれ、中空糸膜フィルタ又は平面シート膜フィルタであることを特徴とする請求項９に記載の酸素リッチガス供給装置。
前記第１水分フィルタ及び前記第２水分フィルタは、それぞれ、中空糸膜フィルタ又は平面シート膜フィルタであることを特徴とする請求項１５に記載の酸素リッチガス供給装置。