JP2009131354A - 酸素富化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、臭いの無い周囲環境で、使用者に酸素吸引することができる酸素富化装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、酸素富化空気を発生させる酸素富化手段２と、酸素富化手段２で発生した酸素富化空気を使用者の呼吸域もしくは大気に供給する供給手段（６，７，１３及び１５）と、酸素富化手段２で発生させた酸素富化空気からオゾンを生成するオゾン生成手段１４を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は酸素富化装置に係り、特に酸素富化空気からオゾンを生成する脱臭機能付き酸素富化装置に関するものである。

心身リフレッシュや集中力のキープを目的として酸素富化空気の継続的な吸引を行なうための酸素富化装置は、空気中の酸素を濃縮して酸素富化空気を発生させる装置本体と、これに接続された酸素吐出口とを基本構成としており、気体分離膜を使用した例がいくつか提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平１０−２３４８３６号公報 特開２００４−１１４０３２号公報

しかしながら、心身リフレッシュや集中力のキープなどの心理的・生理的効果には吸引時の環境の臭いなど芳香成分の影響をうけるため、空気の臭いによって、酸素富化空気の心理的、生理的効果が打ち消されることがあるという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、臭いの無い周囲環境で、使用者に酸素吸引することができる酸素富化装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は酸素富化空気を発生させる酸素富化手段と、酸素富化手段で発生した酸素富化空気を使用者の呼吸域もしくは大気に供給する供給手段と、酸素富化手段で発生させた酸素富化空気からオゾンを生成するオゾン生成手段とを備えた構成としている。

本発明の酸素富化装置は、オゾン生成手段により大気の臭い成分を酸化分解することで脱臭し、臭いの無い周囲環境で使用者に酸素吸引することができる。

第１の発明は、酸素富化空気を発生させる酸素富化手段と、酸素富化手段で発生した酸素富化空気を使用者の呼吸域もしくは大気に供給する供給手段と、酸素富化手段で発生させた酸素富化空気からオゾンを生成するオゾン生成手段とを備えた構成としている。

オゾン生成手段により、大気の臭い成分を酸化分解することで脱臭し、臭いの無い周囲環境で使用者に酸素吸引することができる。

第２の発明は、第１の発明の構成に加えて、オゾン生成手段を紫外線照射手段で構成し、酸素富化手段で発生させた酸素富化空気に紫外線を照射することで、酸素富化空気からオゾンを効率良く生成することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明における供給手段を、酸素富化手段で発生した酸素富化空気を送り出す送風手段と、前記酸素富化空気を使用者の呼吸域に向けて吐出する第１の吐出部と、前記酸素富化空気を大気に向けて吐出する第２の吐出部と、前記送風手段から送り出す前記酸素富化空気を前記第１の吐出部と前記第２の吐出部とに切り替える切り替え手段を有した構成とすることで、大気への供給と、使用者に向けての供給を切り替えることができ、使用者が居る環境を含めて広範囲に脱臭を行うことができる。

第４の発明は、第１から第３の発明のいずれか１つに加えて、オゾン生成手段を切り替え手段と第２の吐出部の間に設け、使用者に向けてのオゾン吐出を防止することができ、使用者の安全性が保たれる。

第５の発明は、第１から第４の発明のいずれか１つに加えて、酸素富化空気の流路に、酸素富化手段により結露した水分を溜める水溜め手段を設けた構成とした。これにより、酸素富化手段で発生した水滴が酸素富化空気と一緒に使用者へ供給されることを防止できる。

第６の発明は、第５の発明に加えて、水溜め手段の水分を霧化する霧化手段を設け、オゾン吐出時に霧化手段で発生させたミスト状の水滴を大気に供給する構成としている。

第７の発明は、第１から第６の発明のいずれか１つに加えて、オゾン生成手段によるオゾンの生成を使用者に報知する報知手段を備えた構成とし、オゾンの発生状態を使用者に報知することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は酸素富化装置の構成図である。

図１において、本体１の内部には、酸素の濃度を高め、いわゆる酸素富化空気を発生する酸素富化手段を設けている。本実施の形態では、酸素富化手段としての酸素富化膜ユニット２を設け、酸素富化膜ユニット２は有機高分子膜より成る酸素富化膜で構成している。酸素富化膜は、膜を通過する分子の速度の差を利用するものであり、空気中の窒素に比べ酸素をよく通すため、比較的高い酸素濃度の空気、いわゆる酸素富化空気が得られるものである。本実施の形態では酸素富化膜としてシリコン系高分子膜を用いており、膜の両面に気圧差を設けることにより、原料空気を無孔質の酸素富化膜表面に溶解させ、原料空気が膜内を拡散するときの速度比により、原料空気を高酸素濃度空気と酸素量の少ない排空気とに分離する。窒素に対する酸素の分離比は約２．５で、水蒸気の分離比は約２２であり、空気を酸素富化膜７に透過させると、酸素濃度はおおよそ３０％となる。なお、その他の酸素富化膜として、シリコン系、ポリスルホン系、イミド系、フッ素系、ポリオレフィン系などがあるが、水蒸気をよく透過させるものが望ましい。

また、本体１の背面に設けた吸気口３から本体１内に外気を吸引し、酸素富化膜ユニット２に送った後、酸素富化膜を通過した空気を除いた外気を本体１の側面に設けた排気口４から外部に排出するために、モーターファン等の送風部（以下、「ファン」と称す）５を有している。６はポンプ等の吸引手段（以下、「ポンプ」と称す）であり、ポンプ６は酸素富化膜ユニット２の下方に設けられ、酸素富化膜を通過した後の酸素富化空気を、本体１の側面に設けられた第１の吐出部７に送り込んでいる。

第１の吐出部７には使用者の近傍まで酸素富化空気を導くチューブ８を接続し、チューブ８には、使用者が本装置を使用して酸素富化空気を吸引するときに頭部近傍に装着するヘッドセット９が接続され、ヘッドセット９の一部には酸素富化空気を使用者の呼吸域（鼻または口）に供給する吐出口１０が設けられている。

ポンプ６には、酸素富化膜ユニット２の通過圧損に対抗して酸素富化空気の流量を稼ぐために運転時の圧力が高いベローズポンプが用いられている。

酸素富化膜ユニット２は、酸素と同様に、水蒸気の透過度も窒素より大きいため、湿度が高い雰囲気などで運転したときには、酸素富化膜ユニット２から排出される酸素富化空気内には多量の水蒸気が含まれることとなる。その水蒸気が結露水として吐出るのを低減させるために、水溜め手段１１が酸素富化空気の流路１２に配置してある。

酸素富化空気の流路１２には、水溜め手段１１の下流側に切り替え手段１３を設け、切り替え手段１３により、酸素富化空気の吐出しを、使用者に向けて酸素富化空気を吐出する第１の吐出部７と、オゾン生成手段１４を介して第２の吐出部１５とに切り替えている。第２の吐出部１５は第１の吐出部７と異なる形状にしており、ヘッドセット９の取り付け間違いの防止を図っている。

オゾン生成手段１４は、紫外線ランプ１６を備え、紫外線ランプ１６の紫外線照射により酸素富化空気からオゾンを生成している。

本体１の上部には操作部１７を設け、操作部１７には酸素富化装置の運転を操作する運転スィッチ１８と、紫外線ランプ１６の運転を操作するオゾン発生スィッチ１９と、オゾン生成手段１４が動作していることを示す表示ランプ２０とが設置されている。

そして使用者による運転スィッチ１８、オゾン発生スィッチ１９の操作により、制御手段（図示せず）で、ファン５、ポンプ６、切り替え手段１３、紫外線ランプ１６の動作を制御する構成となっている。

以上のように構成された脱臭機能つき酸素富化装置の動作について説明する。

使用者が酸素富化空気を吸引するために、操作部１７の運転スィッチ１８を入力すると、切り替え手段１３を、酸素富化膜ユニット２からの酸素富化空気を第１の吐出部７に供給されるように流路を切り替える。

その後、ファン５とポンプ６を作動させると、吸気口３より導入した外部の空気を、酸素富化膜ユニット２を透過させ、透過した酸素富化空気が酸素富化空気の流路１２に供給され、酸素量が少なくなった排空気は排気口４より本体１の外に排出される。第１の吐出部７を介して、ヘッドセット９の吐出口１０から、使用者に向けて酸素富化空気が供給される。そして、使用者は、この酸素富化空気を吸引することで、リフレッシュ効果や覚醒効果を得ることができる。

酸素富化膜ユニット２で濃縮された水分は、結露水として水溜め手段１１に回収され、水溜め手段１１は本体１から着脱自在に設けられており、結露水は必要に応じて使用者が捨てられるようにしている。

オゾン生成手段１４でのオゾンの発生効率は、原料ガスの乾燥状態の影響を受け、原料ガスに水分が多く含まれると、オゾン発生効率が低下してしまう。本実施の形態のように水溜め手段１１にて、酸素富化空気に含まれる過剰な水分を除去することでオゾン生成手段１４でのオゾン発生効率を高めることができ、さらに原料ガスとして酸素富化膜ユニット２からの酸素富化空気を用いることで、単位体積あたりの酸素分子の数が増加し、オゾンの発生効率を高めることができる。

つぎに、使用者が操作部１７のオゾン発生スィッチ１９を入力したときの動作を説明する。使用者がオゾン発生スィッチ１９を入力することで、切り替え手段１３を、酸素富化膜ユニット２からの酸素富化空気を第２の吐出部１５に供給されるように流路を切り替え、その後ファン５とポンプ６と紫外線ランプ１６を作動させる。

紫外線ランプ１６としては、波長１３０ｎｍ〜２００ｎｍを含む水銀ランプを用い紫外線ランプ１６から照射される波長１８５ｎｍの紫外線により空気中の酸素が励起されオゾンが生成し、生成したオゾンは第２の吐出部１５を介して、室内に供給される。

また、紫外線ランプ１６の運転時には、操作部１７の表示ランプ２０が点灯し、使用者にオゾン発生中であることを報知することができる。

オゾンは、酸素分子に酸素原子が結合した構造を持ち、酸素原子を放出して酸素分子に戻ろうとする性質があり、放出された酸素原子は強い酸化力を持ちとともに、反応性が高いため、臭気成分を酸化分解し、臭気を脱臭することができる。また、細菌に対しても、細胞膜を酸化することで、細胞を死滅させることができる。

けれどもオゾン濃度によっては人体に悪影響を与えることが知られており、高濃度のオゾンを吸い込んだ場合の人体に対する影響としては、喘息・呼吸器系統の損傷などが懸念される。このため、本発明においても発生させるオゾンの濃度としては、人体に対して悪影響の懸念されない０．０５ｐｐｍ以下とし、オゾンを低濃度で使用することで、使用者に影響を与えず、生活空間の空気を安全に脱臭することができる。

一般的にオゾンの生成には、放電方式、紫外線照射方式など様々な方式が用いられているが、放電方式において原料ガスとして空気を用いた場合には、オゾンのみでなく、窒素酸化物が生成してしまうという課題があった。本発明で用いた紫外線照射方式は、小型かつ不純物が混入しないオゾンを生成できる利点があるが、オゾンの生成効率が低いという課題があった。

本発明では、原料ガスとして酸素富化膜ユニット２からの酸素富化空気を用いることで、単位体積あたりの酸素分子の数が増加し、酸素分子への紫外線の衝突回数が増加することで、紫外線照射方式を用いた場合でも紫外線の照射が効率的に行われオゾンの発生効率を高めることができる。そして、室内に供給されたオゾンにより、大気中の臭いの成分を酸化分解して周囲環境の大気を脱臭することができる。

このように、酸素富化装置にオゾン生成手段１４を設けることで、臭いの無い周囲環境で使用者に酸素吸引することができる。さらには、使用者用の第１の吐出部７と大気用の第２の吐出部１５を切り替える切り替え手段１３を有した構成とすることで、大気への供給と、使用者に向けての供給とを切り替えることができ、使用者が居る環境を含めて広範囲に脱臭を行うことができる。

また、オゾン生成手段１４を切り替え手段１３と第２の吐出部１５の間に設けることで、使用者に向けてのオゾン吐出を防止することができるとともに、第１の吐出部７と第２の吐出部１５の形状を異ならせ、誤ってヘッドセット９が第２の吐出部１５に取り付けられない構成とすることで、ヘッドセット９を介して使用者が直接オゾンを吸引することを防止できる。

なお、本実施の形態では、酸素富化膜ユニット２で濃縮された水分は、結露水として水溜め手段１１に回収する構成を示したが、流路に除湿剤を設けるなど乾燥空気をオゾン生成手段１４に供給する構成であれば同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。図２は酸素富化装置の構成図であり、実施の形態１と大きく異なる点は、水溜め手段１１の水滴を霧化する霧化手段２１を追加したことである。図３は収納手段を装着した変形例の酸素富化装置の構成図である。

図２に示すように、超音波振動子からなる霧化手段２１、水溜め手段１１と霧化手段２１とを接続する水排出流路２２と、水排出流路の途中に設けた弁２３と、水溜め手段１１から供給された水滴をミスト化する霧化手段２１と、霧化手段２１で生成したミストをミスト放出口２４へ放出するミストファン２５とから成り、第２の吐出部１５から大気中にオゾンを放出する一方、ミスト放出口２４から大気中にミストを放出するよう構成としている。図１と同様の箇所は同じ符号を付して説明を省略する。

上記構成において、酸素富化運転もしくはオゾン発生運転の運転停止時ないしは運転開始直後には、弁２３を開放し水溜め手段１１の水を霧化手段２１に供給する。

次に、使用者がオゾン発生スィッチ１９を入力した際には、切り替え手段１３は、酸素富化膜ユニット２からの酸素富化空気が第２の吐出部１５に供給されるように流路を切り替え、その後、ファン５、ポンプ６、紫外線ランプ１６、霧化手段２１およびミストファン２５を作動させることで、オゾンおよびミストが第２の吐出部１５およびミスト放出口２４から大気に供給される。

霧化手段２１としては、振動子を用いた超音波式、電極を用いた静電霧化式、霧吹き式などの方式を用いることができ、１００μｍ以下のミストを噴霧するものであれば何れの方法でも同様の効果を得ることができる。ミストの粒径が１００μｍ以上になると、噴霧されたミストは大気を漂うことなく落下してしまうが、１００μｍ以下であれば噴霧されたミストは大気を浮遊するごとく漂うこととなる。

オゾンは加湿下で反応速度が速まるため、水分のミスト化とともにオゾンを放出することで脱臭速度を速めて、脱臭能力を高めることができるだけでなく、除菌効果を得ることもできる。また、酸素富化膜ユニット２で濃縮した水分をミスト化して使用するため、水の補給する手間が不要となる。

次に、図３に示す、収納手段を装着した変形例の酸素富化装置について説明する。図３に示すように、本体１に着脱自在に設けた除菌収納部２６を備えている点で図２と異なる。

酸素富化装置の不使用時には、本体１に除菌収納部２６を装着し、除菌収納部２６の内部にヘッドセット９を収納することができる。そして、除菌収納部２６にオゾンおよびミストを充満させることで、オゾンの反応性を高めて、脱臭のみでなく除菌を行うことが可能となる。

さらには、除菌収納部２６の中にヘッドセット９を収納した時のみ、オゾンとミストを除菌収納部２６内に充満させて除菌を行うようにすれば、使用者がヘッドセット９を装着した時に誤って使用者に向けてオゾンを吐出することを防止でき、使用者が安全、且つ衛生的に酸素富化装置を使用することができる。

なお、上述した実施の形態では、酸素富化膜ユニット２で濃縮した水分をミスト化して使用したが、使用者が使用の都度、水を水溜め手段１１に補給する方法や、タンクを設けて水を適時補給する方法を用いた場合でも同様の効果が得られることは言うまでもない。

以上のように本発明に関わる酸素富化装置は、酸素を富化するだけでなく、生活空間の脱臭を行うことができるため、臭いの気になる空間への脱臭装置としても適用できる。

本発明の実施の形態１における酸素富化装置の構成図 本発明の実施の形態２における酸素富化装置の構成図 本発明の実施の形態２における酸素富化装置の収納部を装着した構成図

符号の説明

１ 本体
２ 酸素富化膜ユニット
３ 吸気口
４ 排気口
５ ファン
６ ポンプ
７ 第１の吐出部
８ チューブ
９ ヘッドセット
１０ 吐出口
１１ 水溜め手段
１２ 酸素富化空気の流路
１３ 切り替え手段（切り替え弁）
１４ オゾン生成手段
１５ 第２の吐出部
１６ 紫外線ランプ
１７ 操作部
１８ 運転スイッチ
１９ オゾン発生スィッチ
２０ 表示ランプ
２１ 霧化手段

Claims (7)

1. 酸素富化空気を発生させる酸素富化手段と、前記酸素富化手段で発生した酸素富化空気を使用者の呼吸域もしくは大気に供給する供給手段と、前記酸素富化手段で発生させた酸素富化空気からオゾンを生成するオゾン生成手段とを備えた酸素富化装置。
2. オゾン生成手段を紫外線照射手段で構成し、酸素富化手段で発生させた酸素富化空気に紫外線を照射する請求項１記載の酸素富化装置。
3. 供給手段は、酸素富化手段で発生した酸素富化空気を送り出す送風手段と、前記酸素富化空気を使用者の呼吸域に向けて吐出する第１の吐出部と、前記酸素富化空気を大気に向けて吐出する第２の吐出部と、前記送風手段から送り出す前記酸素富化空気を前記第１の吐出部と前記第２の吐出部とに切り替える切り替え手段を有した請求項１ないし２のいずれか１項記載の酸素富化装置。
4. オゾン生成手段を切り替え手段と第２の吐出部の間に設け、使用者に向けてのオゾン吐出を防止する請求項１から３のいずれか１項記載の酸素富化装置。
5. 酸素富化空気の流路に、酸素富化手段により結露した水分を溜める水溜め手段を設けた請求項１〜４のいずれか１項記載の酸素富化装置。
6. 水溜め手段の水分を霧化する霧化手段を設け、オゾン吐出時に前記霧化手段で発生させたミスト状の水滴を大気に供給する請求項５記載の酸素富化装置。
7. オゾン生成手段によるオゾンの生成を使用者に報知する報知手段を備えた請求項１から６のいずれか１項記載の酸素富化装置。