JP3543819B1 - ガス富化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス富化装置において、送気部から吐出口に至る通風路で発生する結露による水での雑菌の繁殖を抑制し、雑菌からくる臭気発生などの不快感を抑止することを目的とする。
【解決手段】ガス富化装置は、空気をそのうちの所定のガス成分の濃度を高めて出すガス富化部と、前記ガス富化部から出た空気を送出する送気部と、前記送気部から送出された空気を吐出する吐出口と、前記送気部から前記吐出口に至る通気路と、前記通気路内に設けられた、水に溶出可能な抗菌剤を有する抗菌部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定のガス成分の濃度を高める機能を備えたガス富化装置に関するものである。

選択性ガス透過膜を用いた酸素富化装置や窒素富化装置など、特定のガス濃度を増やす装置が医療用の酸素富化装置、空気調和機、空気清浄機などの機器として提案されている。

従来の室外機と室内機を備えた分離型空気調和機では、室外機に設けられた、酸素富化膜を用いた酸素富化装置が空気中の酸素の濃度を増やす。酸素の濃度が増えた空気は室外機から送出配管を介して室内機に送られ、室内に放出されて被空調空間である室内の酸素の濃度を増やし、居住者の快適性を向上する。

しかし、上記の酸素富化装置では、現在実用化されている酸素富化膜が空気成分の大半を占める窒素とから選択的に酸素を透過させるものの、同時に空気中の水分も透過させる。すなわち、酸素富化膜の１次側の空気に対して、膜を透過した２次側での空気は窒素が分離された分だけ湿度が高くなり露点が１次側の空気に比べて上昇する。したがって、膜の２次側の配管中でしばしば結露し水が発生する場合がある。

上記の分離型空気調和機では、結露した水が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しないように、室内機は、酸素の富化された空気の輸送流路にその空気を冷却して含有する水分を結露させる熱交換器とその水分を分離する分離器を備え、水分が室内に飛散するのを防止している（特許文献１）。

このよに、ガス透過膜や、ＰＳＡ法など吸着材を用いたガス富化装置では、酸素の濃度の増加した空気は必然的に相対湿度が上がり、空気の露点が上昇するために結露を発生しやすい。

また、結露が発生するような高湿度の雰囲気では気温の高い季節に雑菌が繁殖しやすい。これに対して、従来の酸素濃縮機用加湿器では、加湿器内の側面及び酸素の濃度の増えた空気の導入管の表面と光触媒酸化チタンをコートしそこに紫外線を照射している（特許文献２）。
特開平５−１１３２２７号公報 特開２０００−１４０１１６号公報

しかしながら、上記従来の加湿器では、輸送流路中に結露水が発生し、それが富化空気の流れによって室内に運ばれる際に輸送流路内で微生物が繁殖し、ユーザの居住する室内側でくさい臭いを発生する可能性がある。

また、従来から酸素濃縮器の結露部分で実施されている、光触媒酸化チタンは配管内壁などに均一に塗布することは困難である。また光触媒酸化による抗菌効果を得るために酸化チタンに紫外線を当て無ければならないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、送気部から吐出口に至る通風路で発生す
る結露による水での雑菌の繁殖を抑制し、雑菌からくる臭気発生などの不快感を抑止することができるガス富化装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の ガス富化装置は、空気をそのうちの所定のガス成分の濃度を高めて出すガス富化部と、前記ガス富化部から出た空気を送出する送気部と、前記送気部から送出された空気を吐出する吐出口と、前記送気部から前記吐出口に至る通気路と、前記通気路内に設けられた、水に溶出可能な抗菌剤を有する抗菌部とを備える。

本発明のガス富化装置は、送気部から吐出口に至る通風路で発生する結露による水での雑菌の繁殖を抑制し、雑菌からくる臭気発生などの不快感を抑止することができる。

以下、空気調和装置に適用された、本発明の実施の形態による選択性ガス富化装置を説明する。

図１は実施の形態による空気調和装置の構成図である。図２と図３はその空気調和機の抗菌部の構成図である。空気調和装置は室外ユニット１０と、室内ユニット２０と、冷媒ガスが循環するようにそれらを接続する配管（図示せず）とを備える。室外ユニット１０は圧縮機１１と、熱交換器１２と、ファン１３と、これらとは別の区画でガス富化部３１と減圧ポンプ３２等の選択性ガス富化装置の主な構成部材とを有する。室内ユニット２０は、ファン２１と熱交換器２２と、ガス富化装置の吐出口３３とを有する。

ガス富化装置は、選択性ガス透過膜である酸素富化膜を備えたガス富化部３１と、ガス富化部３１の二次側を減圧してガス富化部３１から出た空気を送出する送気部である減圧ポンプ３２と、ガス富化部３１と減圧ポンプ３２とを通気可能に連結する供給主管３４と、減圧ポンプ３２の吐出側に連結された吐出主管３６とを備えている。

減圧ポンプ３２からの空気の通気路である通気管４０は、吐出主管３６と吐出口３３とを接続し、室外ユニット１０から導出され室内ユニット２０内に導入されている。通気管４０の一部はトラップとして機能する。通気管４０には、少なくとも１個所に抗菌部５０が設けられている。抗菌部５０は、抗菌剤を有するフィルターで構成されている、抗菌部２０は抗菌剤を溶出する溶出部とそれに接触する吸水部とを備えてもよい。

本実施の形態においては、抗菌部５０は通気管４０の吐出口３３近傍に設けられている。抗菌部５０はこれには限定されないが、吐出口３３近傍に設けることで抗菌部５０から吐出口３３までの距離を短くし抗菌部５０以降での微生物汚染の可能性を減少させることができるので好ましい。

ガス富化装置は、ガス富化部３１の１次側（大気側）に設けられた、ガス富化装置の運転に連動して動作する、滞留する窒素の濃度の高い空気を掃気するためのファン（図示せず）を有してもよい。

ガス富化部３１は、室外ユニット１０のファン１３を有する送風回路内に配置されてもよい。ファン１３の送風によってガス富化部３１の１次側の窒素の濃度の高い空気を掃気する。

ガス富化部３１、減圧ポンプ３２、酸素供給主管３４及び吐出主管３６は、独立したユ
ニットとして、室外ユニット１０の枠体に装着されてもよい。

吐出口３３は、室内ユニット２０の筐体内部またはその付近に配置される。吐出口３３が室内ユニット２０内の送風回路中に配置される場合には、ファン２１の動作により吹き出される送風に酸素が富化された空気が添加されて吹き出し口より室内に送出される。通気管４０での吐出口３３の近傍の部分に好ましくは、径が他の部分より大きな拡管部を有する。本実施の形態では吐出口３３が拡管部として機能する。拡管部では空気の流速が減少し、そこを流れる空気により押し出された氷結や水が溜まる。これにより吐出口３３から氷結や水がまき散らされずに拡管部で融解・蒸発が促される。図１に示すように、熱交換器２２の空気回路の上流側で、熱交換器２２の上方に吐出口３３を設けることでも水などの飛散を防止できる。

減圧ポンプ３２が運転されると、ガス富化部３１の酸素富化膜を通過した空気は、供給主管３４を通過して減圧ポンプ３２に吸い込まれ、酸素の富化された空気が吐出主管３６、通気管４０を順次通過して吐出口３３から室内ユニット２０内に送出される。酸素富化膜は、他の方式より送気部３２への負担が小さく、低コストで酸素が富化された空気を取り出すことができる。

図２は抗菌部５０の拡大図である。抗菌部５０は通気管４０内に抗菌剤を有するフィルター５１として充填されている。抗菌剤は水で溶出可能であり、好ましくは亜鉛、銅、銀のうちから少なくともひとつを含む。これらの金属のイオンは水中の細菌の繁殖を長期間効果的に抑えることができる。この抗菌剤を含むフィルター５１は連続気泡の発泡体、繊維状またはハニカム状に形成されている。これにより空気と共に浮遊してきた微生物がフィルター上に効率的に捕捉されて抗菌剤によりその繁殖を抑えることができる。フィルター５１の素材はポリプロピレン、ポリウレタン、ポリエチレン等を用いることができる。

図３は別の抗菌部５０の構成図であり、通気管４０の断面を示している。通気管４０内に抗菌剤を溶出させる溶出部５２が通気管４０の壁面上に形成され、空気中の水分を吸収する吸水部５３がこれと接触している。溶出部５２は抗菌性を有する金属や抗菌剤を練り込んだ樹脂材料等を用いることができ、亜鉛、銅、銀のうち少なくともひとつを含んでいる。別途に設けられた溶出部と吸水部により、長期間に渡って抗菌性を有する金属イオンが放出され、細菌の繁殖を長期間効果的に抑えることができる。吸水部５３は空気中の水分を吸収するように発泡体、繊維状またはハニカム状に形成されている。これにより、吸水部５３に含まれた水が溶出部５２に到達し、そこから抗菌剤がその水に溶出される。溶出した抗菌剤は毛細管現象により吸水部の表面へ運ばれる。吸水部５３は通気管４０内の一部あるいは全部に充填されており、富化空気とともに浮遊した微生物をその表面に捕捉し、表面の抗菌剤により微生物は繁殖を抑制される。溶出部５２と吸水部５３が分離しているので、抗菌剤を必要に応じて大量に保持できるため、長寿命である。

図２および図３に示した抗菌部５０は通気管４０内に設けられて円筒状であるが、その位置は通気管４０内に限定するものではなく形状も限定されない。送気部３２から吐出口３３に至る空気の経路上に通気管４０に接続する抗菌ユニットとして抗菌部５０を用いてもよい。また、この抗菌ユニットに抗菌以外の機能、たとえば消音機能や水を通気管４０から抜く機能等を有してもよい。

なお、空気調和装置などの場合、抗菌ユニットは室内ユニット内部など室内側空間に配置されるユニットに組み込まれるか、または室内空間に配置されているとよい。吸水部のように水分を保持する部位等が冬季等、低温下に暴露されると水分が凍結する可能性が高くなるからである。室内側に配置されていれば場所にもよるがその可能性を低減できる。

本実施の形態では、選択性ガス富化装置は居住空間の空気調和に用いられる、室外機と室内機を有する分離型の空気調和装置に適用される。このガス富化装置は例えば車両用空気調和装置、一体形空気調和装置に用いてられもよい。またそのガス富化装置は、空気清浄機や医療用・家庭用の酸素富化装置、携帯用酸素富化装置、冷蔵庫など鮮度保持に用いる窒素富化装置などに適用できる。

本実施の形態によるガス富化装置は、酸素富化膜を用いたガス富化部を備えるが、酸素富化を実現できる例えば中空糸膜を備えてもよい。この場合には、膜の二次側に設けられた減圧ポンプに代えて、空気が導入される膜の一次側に設けられた加圧ポンプが用いられ、送風装置をその加圧ポンプとして用いることもできる。

以上のように、本発明にかかるガス富化装置は、送気部から吐出口に至る通風路で発生する結露による水での雑菌の繁殖を抑制し、雑菌からくる臭気発生などの不快感を抑止することができるので、例えば車両用空気調和装置、一体形空気調和装置をはじめ、空気清浄機や医療用・家庭用の酸素富化装置、携帯用酸素富化装置、冷蔵庫など鮮度保持に用いる窒素富化装置等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態による空気調和装置の構成図 本実施の形態による空気調和装置の抗菌部の構成図 本実施の形態による空気調和装置の別の抗菌部の構成図

符号の説明

３１ ガス富化部
３２ 減圧ポンプ
３４ 供給主管
４０ 通気管
５０ 抗菌部
５１ フィルター
５２ 溶出部
５３ 吸水部

Claims (7)

1. 空気の所定のガス成分の濃度を高めるガス富化部と、前記ガス富化部で所定ガス成分の濃度を高められた空気を送出する送気部と、前記送気部から送出された空気を吐出する吐出口と、前記送気部から前記吐出口に至る通気路と、前記通気路内に設けられ、かつ水に溶出可能な抗菌剤を有する抗菌部とを備え、前記抗菌部は、前記通気路内の水を吸う吸水部と、この吸水部とは別体で構成されておりかつ前記吸水体と接触して配置され、前記吸水部に吸われた水に前記抗菌剤を溶出させる溶出部と、を有することを特徴とするガス富化装置。
2. 前記溶出部は前記通気路の内壁面上に配置されているとともに、前記吸水部は前記溶出部と接触して前記通気路内側に充填されていることを特徴とする請求項１に記載のガス富化装置。
3. 前記抗菌剤は、亜鉛、銅、銀のうち少なくともひとつを含むことを特徴とする請求項１に記載のガス富化装置。
4. 前記吸水部は発泡体、繊維状またはハニカム状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のガス富化装置。
5. 前記ガス富化部は、空気中の酸素を優先的に通過させる酸素富化膜を有することを特徴とする請求項１に記載のガス富化装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のガス富化装置を具備するとともに、前記ガス富化部と前記送気部とを室外ユニットに、また前記吐出口を室内ユニットに配置したことを特徴とする空気調和装置。
7. 少なくとも前記抗菌部は室内側に配置されていることを特徴とする請求項６記載の空気調和装置。

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