JP3573157B2 - Gas enrichment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、空気中の所定のガス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およびこれを用いた空気調和機に関するものである。 The present invention relates to a gas enrichment device for improving a predetermined gas concentration in air relatively to other gases, and an air conditioner using the same .
従来、選択性ガス透過膜やPSA法などの吸着剤を用い、酸素や窒素などの特定ガスの濃度を相対的に向上させる装置として、酸素富化装置や窒素富化装置などが医療用富化装置、空気調和機、空気清浄機などの機器に用いられている。 Conventionally, oxygen-enriching devices and nitrogen-enriching devices have been used as medical enrichment devices that use a selective gas permeable membrane or an adsorbent such as the PSA method to relatively increase the concentration of specific gases such as oxygen and nitrogen. It is used in equipment such as equipment, air conditioners, and air purifiers.
例えば酸素濃度を向上させるものとして、分離型空気調和機の室外機に酸素富化手段を設け、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の酸素濃度を向上させ居住者の快適性を維持向上させるものがに開示されている(特許文献1、2)。
For example, in order to improve the oxygen concentration, an outdoor unit of a separation type air conditioner is provided with oxygen enrichment means, and oxygen-enriched air is sent to an indoor unit via a delivery pipe, and discharged to the indoor side to be air-conditioned.
一方、このような選択性ガス透過膜のひとつである酸素富化膜を用いて行う酸素富化操作において、酸素富化膜は空気成分の大半を占める窒素を酸素と分離させて、酸素を優先的に透過させる特性はあるものの、同時に空気中の水分をも透過させる特徴を持っている。 On the other hand, in an oxygen enrichment operation performed using an oxygen-enriched membrane that is one of such selective gas permeable membranes, the oxygen-enriched membrane separates nitrogen, which accounts for the majority of the air component, from oxygen, and gives priority to oxygen. Although it has the property of transmitting light, it also has the characteristic of transmitting moisture in the air at the same time.
したがって、酸素富化膜に入る1次側の空気に対して、酸素富化膜をを通過した後の2次側の空気では、窒素が分離された分だけ相対的に湿度が高くなる。そのため露点が1次側の空気に比べて上昇し、酸素富化膜を通過した後の2次側の送出配管中でしばしば結露水を発生させてしまう。 Therefore, the humidity of the secondary air after passing through the oxygen-enriched membrane becomes relatively higher than that of the primary air entering the oxygen-enriched membrane by the amount of nitrogen separated. As a result, the dew point rises compared to the air on the primary side, and condensed water is often generated in the delivery pipe on the secondary side after passing through the oxygen-enriched membrane.
そのため、このような結露水が空気調和機の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する。そこで、従来は、室内機の酸素富化空気の輸送経路中に冷却器を設け、含有水分を強制的に結露させるとともに水分離器を設けて、水分が室内に飛散するのを防止している。 For this reason, such dew water is diffused by the indoor unit of the air conditioner, causing the inside of the room to be wet or causing the user to feel uncomfortable. Therefore, conventionally, a cooler is provided in the transport path of the oxygen-enriched air of the indoor unit to forcibly dew the contained moisture and a water separator is provided to prevent the moisture from scattering into the room. .
このような、選択性ガス透過膜やPSA法などの吸着材を用いて行うガス富化操作では、酸素に限らず、ガス富化装置の2次側では必然的に相対湿度が上がって露点が上昇し、結露が発生しやすくなる。
しかしながら、上記の従来技術では、次のような課題が発生する。 However, the above-described conventional technology has the following problems.
すなわち、ガス富化装置を通過した2次側において、ガス富化された気体の輸送経路が屋外大気に曝されておりかつ大気温度が低い場合などは、輸送経路の内部で結露水が凍結してガス富化された気体が搬送できなくなるという課題がある。また、輸送経路中に結露水が発生すると、輸送経路中の気体の流れに脈動が生じて異音を発生したり、水滴が破裂する破裂音などが発生する。そのため、それらの音がユーザの居住する室内側に伝播してユーザに不快感を与えるという課題がある。更に、これらの結露水がガス富化装置に空気などを通過させるための駆動手段となる減圧ポンプなどに逆流すると、これらの内部部品の寿命に影響を及ぼしたり、結露水を圧縮する液圧縮により圧縮機構が破損するという課題を発生する。 That is, on the secondary side after passing through the gas enrichment device, when the transport route of the gas-enriched gas is exposed to the outdoor atmosphere and the atmospheric temperature is low, the dew condensation water freezes inside the transport route. Therefore, there is a problem that the gas-enriched gas cannot be transported. Further, when dew condensation water is generated in the transport route, pulsation occurs in the gas flow in the transport route, generating abnormal noise, and explosive sounds in which water droplets burst. Therefore, there is a problem that those sounds are propagated to the indoor side where the user lives and give the user discomfort. Further, when these dew water flows back to a decompression pump or the like which is a driving means for passing air or the like through the gas enrichment device, the life of these internal components is affected, or the liquid is compressed by compressing the dew water. There is a problem that the compression mechanism is damaged.
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ガス富化装置のガス富化された気体の輸送経路中において結露水の発生を極力低減させて、外気温の低い場合でも輸送経路中の結露水の凍結を防止し、輸送経路内部の流量を確保し、ポンプなどの安定運転が可能なガス富化装置と差圧発生装置およびそれらを用いた空気調和機を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such a problem, and minimizes the generation of dew condensation water in a gas-enriched gas transport path of a gas enrichment device, even when the outside air temperature is low. To provide a gas enrichment device and a differential pressure generating device capable of preventing condensation of condensed water in a transport route, securing a flow rate in the transport route, and enabling stable operation of a pump and the like, and an air conditioner using the same. It is an object.
本発明のガス富化装置は、少なくともガス富化手段と、ガス富化手段に差圧を発生させる差圧発生手段と、第1の気体をガス富化手段に通過させてガス富化された第2の気体を送気する送気通路と、送気通路に第2の気体よりも相対湿度の小さい第3の気体を供給するための流路開閉手段とを備えている。 The gas enrichment device of the present invention is gas-enriched by passing at least a gas enrichment means, a differential pressure generating means for generating a differential pressure in the gas enrichment means, and passing the first gas through the gas enrichment means. An air supply passage for supplying the second gas and a flow path opening / closing unit for supplying a third gas having a lower relative humidity than the second gas to the air supply passage are provided.
本発明のガス富化装置、およびそれに用いる差圧発生装置、および空気調和機によれば、ガス富化されて相対湿度の高まった気体が送気通路で結露するのを防止したり、結露した結露水を排出したり、あるいは再蒸発させて、送気通路中での結露水の滞留や騒音発生などを抑制し、ガス富化装置の安定運転を実現することができる。 According to the gas enrichment device of the present invention, and the differential pressure generating device used therefor, and the air conditioner, the gas that has been enriched to increase the relative humidity is prevented from being condensed in the air supply passage, or the dew is condensed. The dew condensation water is discharged or re-evaporated, so that the dew condensation water stays in the air supply passage and the generation of noise can be suppressed, and the stable operation of the gas enrichment device can be realized.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施の形態では、ガス富化装置として酸素富化装置を居住空間の空気調和に用いる分離型の空気調和機に適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a case will be described in which an oxygen enrichment device is applied as a gas enrichment device to a separation-type air conditioner used for air conditioning in a living space.
(実施の形態1)
まず図1、図2、図3を用いて本発明の実施の形態1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1におけるガス富化装置を示す斜視図である。実施の形態1ではガス富化手段に差圧を発生させる差圧発生手段として減圧ポンプを使用した場合について説明する。
(Embodiment 1)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a perspective view showing a gas enrichment device according to
ガス富化装置30は、ガス富化手段となる酸素富化ユニット1と、差圧発生手段となる減圧ポンプ2と、送気通路3と、流路開閉手段である流路開閉弁4と、温度検知手段である温度センサ5と制御手段6などより構成され、全体が筐体7内に収納されている。また、減圧ポンプ2の吐出側には吐出主管8が接続され、ガス富化された気体をそれらが使用される場所に供給している。流路開閉弁4は送気通路3より分岐された分岐管9によって送気通路3と接続されるとともに、流通抵抗部材10と導入管11が接続されている。酸素富化ユニット1は特定のガスを選択的に透過する選択透過膜であっても良いし、あるいは特定のガスを吸着する選択吸着膜であっても良い。
The
このように構成されたガス富化装置30において、ガス富化される第1の気体である大気12が、酸素富化ユニット1の出口側に設けられた減圧ポンプ2の吸込みによって酸素富化ユニット1に入り、酸素富化ユニット1内の選択透過膜などによって酸素が選択的に透過され、酸素濃度の高い第2の気体となって送気通路3に入る。酸素濃度の高い第2の気体は送気通路3から減圧ポンプ2を経て、吐出主管8に吐出される。
In the
なお、酸素富化ユニット1の吸込み側すなわち大気側には、酸素富化ユニット1によって滞留する窒素濃度の高い空気を掃気するためのファン(図示せず)を配置し、ガス富化
装置30の運転に連動して動作させることが可能である。また、例えばガス富化装置30を空気調和機に用いた場合には、酸素富化ユニット1の配置構成を室外機の送風回路内に配置し、室外ファンと共用させることも可能である。
A fan (not shown) for scavenging air having a high nitrogen concentration retained by the
また、分岐管9に接続された流路開閉弁4は電磁二方弁などの開閉弁を用いることができ、流通抵抗部材10はキャピラリチューブなどを用いることができる。流路開閉弁4の開閉制御は温度検知手段である温度センサ5により検出された温度にもとづき、制御手段6の信号によって開閉制御される。また、このようなガス富化装置30が他の機器と接続されて使用される場合などは、それらの機器からの外部の制御信号によって流路開閉弁4の開閉を制御することも可能である。流路開閉弁4はON−OFFの開閉動作のみを行う。また一方、温度センサ5は、ガス富化装置30が設置される大気温度、酸素富化ユニット1近傍の温度、あるいはガス富化装置30を構成する送気通路3や吐出主管8などの配管温度など任意の温度を検知することが可能である。
In addition, an on-off valve such as an electromagnetic two-way valve can be used as the flow-path on-off
次に上記構成のガス富化装置30を外気中に配置して、大気を酸素富化する動作について図1、図2、図3を用いて説明する。
Next, the operation of enriching the atmosphere with oxygen by arranging the
減圧ポンプ2が運転されると、第1の気体である外気12が酸素富化ユニット1に吸込まれ、酸素富化ユニット1を通過して酸素濃度が高くなった空気が送気通路3を通過して減圧ポンプ2に吸い込まれ、さらに吐出主管6を介して送出される。
When the
次に送気通路3に設けられた分岐管9に介装された流路開閉弁4の動作について図2、図3を用いて説明する。図2は実施の形態1におけるガス富化装置の流路開閉弁の制御仕様を示す図であり、図3は同制御仕様での流路開閉弁と減圧ポンプの動作を示すタイムチャートである。
Next, the operation of the flow path on-off
流路開閉弁4は運転開始時の状態では閉状態になっている。減圧ポンプ2が運転され酸素富化操作が行われると、制御手段6が温度センサ5により検知された外気温度により流路開閉弁4の開閉動作を制御する。
The flow path opening /
図2においては上方が検知された外気温度が高く、下方ほど外気温度が低いことを示している。図2、図3に示すように、まず、検知された外気温度Tがa点にあり、所定温度T1よりも高い場合には流路開閉弁4は閉状態になっている。一方、外気温度Tが低下してb点の状態になり、所定温度T1よりも低くなった場合には外気の相対湿度も上昇するため、酸素富化された第2の気体はその相対湿度が更に上昇する。そのため、送気通路3や吐出主管8で結露し易くなり、結露水の凍結などによりこれらの配管経路を閉塞する現象などが発生する。
FIG. 2 shows that the detected outside air temperature is higher in the upper part and lower in the lower part. As shown in FIGS. 2 and 3, first, when the detected outside air temperature T is at the point a and is higher than the predetermined temperature T1, the flow path on-off
そこで、流路開閉弁4を開にすると、少なくともガス富化されて送気通路3を通過する気体に比べて相対湿度の小さい第3の気体となる外気13が導入管11を介して送気通路3に導入される。そのため、吐出主管8に送出される気体は、相対的に湿度の低い外気と混合して結露状態を緩和する方向に変化する。
Therefore, when the flow path opening /
このとき、酸素富化ユニット1を通過する場合よりも導入管11を通過する場合の流通抵抗が小さくなるように構成している。従って、流路開閉弁4を開状態にすれば外気は酸素富化ユニット1側ではなく導入管11側から優先的に導入される。このように、これらの導入管11、流通抵抗部材10、流路開閉弁4、および分岐管9の流通抵抗を、酸素富化ユニット1の流通抵抗よりも小さくすることによって、より高流量の外気が導入可能となる。そのため、吐出主管8などに滞留する結露水を、その管路の風速を上昇させること
によって外部に排出させることができるとともに、結露水の蒸発も促進させることができる。更には、万一結露水が吐出主管8などで凍結した場合でも、これらの高速気流で外部に排除することが可能となる。
At this time, the configuration is such that the flow resistance when passing through the
本実施の形態1では、導入管11に導入される流量を制御するために、流通抵抗部材10を設けて、最適流量になるようにすることもできる。なお、第3の気体として、酸素富化ユニット1に吸込まれる第1の気体よりも高温の気体を導入することにより、結露水の蒸発や結露水の凍結防止をより確実に行うことができる。
In the first embodiment, in order to control the flow rate introduced into the
一方、図3に示すように、外気温度Tが再度上昇してきた場合には流路開閉弁4を開閉する所定温度にヒステリシスを設けている。すなわち、外気温度が下降してくる場合には流路開閉弁4が開状態となるように設定された外気温度Tが、次に外気温度が上昇する過程のc点でも開閉弁の開状態が閉状態に復帰せず、外気温度Tがd点の状態まで上昇した時に閉状態に戻すように制御している。無論、T1=T2としてもよいが、ヒステリシスを設定することによって、流路開閉弁4がT1付近で開閉を頻繁に繰り返し弁の信頼性を損なったり、頻繁な切替音でユーザが不快に感じたりすることがなくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, a hysteresis is provided at a predetermined temperature at which the flow path on-off
また、外気温度による検知温度を複数の設定外気温度と比較し、流路開閉弁4の開閉動作として、外気温度が低くなるほど開時間を増やす様にして、これら経路内の結露水の凍結防止を図ることも可能である。
Further, the detection temperature based on the outside air temperature is compared with a plurality of set outside air temperatures, and as the opening / closing operation of the flow path opening /
また、本実施の形態1では図1に示すように、導入管11に流通抵抗部材10を設けている。流通抵抗部材10がない場合には、流路開閉弁4の開制御を行ったときに、減圧ポンプ2の急激な吸入圧力変動によって大きな異音が発生するが、この流通抵抗部材10を接続することによって圧力変動を小さくし、このような異音を低減することが可能となる。さらに、前述のように、この流通抵抗部材10は流量を制限することも可能であり、酸素富化ユニット1よりも流通抵抗の小さいもので構成することによって、結露水の排除などに有効となる。
In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the
上述の説明では、温度センサ5が検出する温度として外気温度としているが、送気通路3や吐出主管8などの通路温度またはその近傍の外気温度を用いることにより、それらの経路での結露水発生や結露水の凍結防止などを確実に行うことが可能となる。
In the above description, the temperature detected by the
また、流路開閉弁4を外気温度と関係なく、所定時間などに基づいて間欠的に開閉動作するように制御することも可能である。このような制御によって、例えば空気調和機などにガス富化装置を設け、新鮮な大気の室内への導入と酸素富化空気の送気とを切り替えて行うこともでき、換気機能を持たせることも可能である。
It is also possible to control the flow path on-off
さらに、このような構成のガス富化装置を空気調和機などに用いた場合、空気調和機自体が有する温度センサを共用して温度センサ5とすることも可能であり、また、制御手段6を空気調和機の室外機の制御装置に組み込んで配置してもよいことはいうまでもない。
Further, when the gas enrichment device having such a configuration is used for an air conditioner or the like, the
(実施の形態2)
次に実施の形態2について図4を用いて説明する。図4は、本発明の実施の形態2におけるガス富化装置を示す斜視図である。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a perspective view showing a gas enrichment device according to
実施の形態1では送気通路3に分岐管9を設けて構成していたが、本実施の形態では図4に示す様に、減圧ポンプ2自体の吸込み側流路に直接気体導入部である分岐管20が接続されている。さらに、その分岐管20に流路開閉弁4などが接続されている構成であり、その他の構成は実施の形態1と共通である。
In the first embodiment, the
このように本発明の実施の形態2によれば、分岐管20を減圧ポンプ2側に設けて加工しておくことで、酸素富化ユニット1から減圧ポンプ2までの間の送気通路3に分岐の加工をすることが不要になる。一方、減圧ポンプ2の生産時において、流路開閉弁4や分岐管20などのユニットを予め組みつけておくことができ、結露水抑制機能のついた減圧ポンプ2として生産できる。
As described above, according to the second embodiment of the present invention, the
実施の形態1では、外気温度を検知して流路開閉弁4の動作を制御しているが、例えば減圧ポンプ2にかかる負荷電流を検知して、結露水の発生や凍結による吐出主管8の流路閉塞を判断して動作させるようにしてもよい。
In the first embodiment, the operation of the flow path on-off
なお、実施の形態1では分岐管9を送気通路3に設け、実施の形態2では、分岐管20を減圧ポンプ2の吸込み側流路に直結する構成としたが、酸素富化ユニット1に直接設ける構成も可能である。
In the first embodiment, the
(実施の形態3)
次に実施の形態3について図5を用いて説明する。図5は、本発明の実施の形態3におけるガス富化装置を示す斜視図である。
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a perspective view showing a gas enrichment device according to
実施の形態1および2では、ガス富化手段となる酸素富化ユニット1に差圧を発生させる差圧発生手段として減圧装置である減圧ポンプを用いていた。本実施の形態3では減圧装置でなく加圧装置を用いている。すなわち、図5に示すように、加圧装置である例えばターボファン40によって、第1の気体である外気12を加圧し、送風経路41を経てガス富化手段である酸素富化ユニット42に供給する。酸素富化ユニット42より吐出された第2の気体である酸素濃度の高くなった気体は、送気通路43に吐出される。ここで、酸素富化ユニット42としては選択性ガス透過膜やPSA法などの吸着剤などが使用可能であることは実施の形態1、2と同様であるが、特に中空糸膜などの場合には、本実施の形態3による加圧ポンプ、あるいは送風装置を差圧発生手段として用いることが有効である。
In
また、酸素富化ユニット42と並列に流路開閉弁44が設けられ、送風経路41と送気通路43に接続されたバイパス回路45が設けられている。なお、このバイパス回路45には加熱ヒータ(図示せず)を設け、バイパス回路45を通過する気体を加熱することも可能である。また、流路開閉弁44は実施の形態1および2と同様に、温度センサ5によって検出された温度によって、制御手段6を用いてその開閉が制御されることは、実施の形態1および2と同様である。
A flow path opening / closing
したがって、このような差圧発生装置として加圧装置を用いた場合でも、酸素富化ユニット42を通過した後に発生する結露水の排除や、凍結防止を、流路開閉弁44の開閉動作で実現できる。
Therefore, even when a pressurizing device is used as such a differential pressure generating device, the elimination of dew condensation water generated after passing through the
さらに、本実施の形態3によれば、実施の形態1および2のように減圧ポンプの吸込み側に大量の気体を吸入する必要がなく、吸込みによって発生する異音発生などを抑制できるとともに、外気状態すなわち大気圧に影響されずに差圧を発生することができる。 Further, according to the third embodiment, it is not necessary to suck a large amount of gas into the suction side of the decompression pump as in the first and second embodiments. The differential pressure can be generated without being affected by the state, that is, the atmospheric pressure.
(実施の形態4)
図2、図6を用いて流路開閉弁の開閉動作に関する実施の形態4について説明する。図6は、本実施の形態4における流路開閉弁と減圧ポンプの動作を示すタイムチャートである。ガス富化装置の構成は実施の形態1で述べた構成と同様であり説明は省く。
(Embodiment 4)
A fourth embodiment relating to the opening / closing operation of the flow path opening / closing valve will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a time chart showing the operation of the flow path on-off valve and the pressure reducing pump in the fourth embodiment. The configuration of the gas enrichment device is the same as the configuration described in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
また、本実施の形態4では、温度センサ5によって所定外気温度T1が検知された場合に、流路開閉弁4の開閉動作を断続運転させ、酸素富化ユニット1を通過してできた相対湿度の高い空気が結露する前に、多量の相対湿度が低く乾いた外気を導入して凍結防止している。
Further, in the fourth embodiment, when the predetermined outside air temperature T1 is detected by the
ここでいう外気とは大気の空気であり、大気または減圧ポンプが配置されている周囲の空気でも良い。 The outside air referred to here is atmospheric air, and may be air or ambient air in which a decompression pump is arranged.
流路開閉弁4の断続運転は、外気温度がT1より低下すると開動作(ON運転)をta時間行い、その後tb時間閉動作(OFF運転)を行う。そして、外気温度がT2より高くなった時に、流路開閉弁4を閉として開閉の断続運転を終了する。
In the intermittent operation of the flow path on-off
また、外気温度による検知温度を複数の設定外気温度と比較し、流路開閉弁4の開閉動作の運転率を外気温度が低くなるほど増やす様にして、管路内結露水の凍結防止効果の向上を図ることも可能である。なお、ここで開閉動作の運転率とは、断続運転時間中の開動作時間の割合である。
Further, the detection temperature based on the outside air temperature is compared with a plurality of set outside air temperatures, and the operation rate of the opening / closing operation of the flow path on-off
(実施の形態5)
図7、図8を用いて流路開閉弁の開閉動作に関する実施の形態5について説明する。ガス富化装置の構成は実施の形態1で述べた構成と同様であり説明は省く。
(Embodiment 5)
図7は温度センサ5によって検出された外気温度と設定温度との比較を用いた流路開閉弁4の制御仕様を示す図であり、図8は温度センサ5により検知された外気温による流路開閉弁4と減圧ポンプ2の動作を示すタイムチャートである。
FIG. 7 is a diagram showing control specifications of the flow path opening /
実施の形態4で述べたのと同様に、外気温度が低下すると酸素富化ユニット1を通過してできた相対湿度の大きい気体の結露水が凍結し、空気の通路を閉塞する。このため、温度センサ5が低外気温度を検知すると流路開閉弁4の開閉動作の断続運転を行い、ガス富化ユニット2を通過した相対湿度の大きい空気が結露する前に、風量の多い乾いた外気を導入し凍結防止を図る。このとき、外気温度の違いに応じ、外気温度がより低くなる場合は、流路開閉弁4の開閉動作による断続運転の運転率を増加させるようにして流路内の凍結防止を行っている。
As described in the fourth embodiment, when the outside air temperature decreases, the dew water of the gas having a high relative humidity formed through the
図7および図8に示すように、本実施の形態5において流路開閉弁4は、外気温度がT3より低下すると流路開閉弁4の開動作(ON運転)をta時間行い、その後tb時間の閉動作(OFF運転)を行う開閉A運転を行う。外気温度がT4より高くなると、この流路開閉弁4は閉として開閉の断続運転は行わない弁閉運転を行う。一方、さらに外気温度がT1より低下した場合には、流路開閉弁4の開動作(ON運転)をtc時間行い、その後td時間流路開閉弁4の閉動作(OFF運転)を行う開閉B運転を行う。この時の流路開閉弁4の開動作時間であるtaとtcの時間の関係は、ta<tcとしさらにtc>tdとしている。
As shown in FIGS. 7 and 8, in
この様にすることにより、外気温が低温の場合には、送記通路や吐出主管での結露水が確実に排除され、安定運転と異音などの発生がないガス富化装置を実現することができる。 By doing so, when the outside air temperature is low, dew condensation in the feed passage and the discharge main pipe is reliably eliminated, and a gas enrichment device that is stable and free of abnormal noise is realized. Can be.
(実施の形態6)
以下、実施の形態6として本発明の実施の形態1から5におけるガス富化装置を備えた空気調和機について、室外ユニットと室内ユニットから構成される分離型の空気調和機を例に説明する。
(Embodiment 6)
Hereinafter, as a sixth embodiment, an air conditioner including the gas enrichment device according to the first to fifth embodiments of the present invention will be described with reference to an example of a separate type air conditioner including an outdoor unit and an indoor unit.
図9は本発明の実施の形態6におけるガス富化装置を備えた空気調和機の構成を示す斜視図である。図9において、空気調和機は室内ユニット50と室外ユニット51より構成され、冷媒ガスが循環するように接続配管(図示せず)で接続されている。室内ユニット50には室内ファン52が配置されている。室外ユニット51には圧縮機53、室外熱交換器54、室外ファン55が配置されるとともに、一室を隔してガス富化装置としての酸素富化装置56が室外ユニット51の上部に載置されている。
FIG. 9 is a perspective view illustrating a configuration of an air conditioner including a gas enrichment device according to
酸素冨化装置56は実施の形態1で述べたガス富化装置30であり、吐出主管8を介してガス富化された酸素濃度の高い第2の気体である空気が室内ユニット50の筐体内部またはその近傍に吐出されるように、放出手段としての吐出口57を備えている。室内ユニット50の筐体内の送風回路に面して吐出口57が配置された場合には、室内ファン52の動作により、室内空間に吹き出される送風に吐出口57から吹出された酸素富化空気が添加されて、吹出し口58より被空調空間に送出される。したがって、室内ファン52はガス富化された気体を拡散させる拡散手段でもある。
The
ここで、空気調和機の冷凍サイクルの構成及び動作については本願発明に関連しないため詳細な説明は省略する。 Here, since the configuration and operation of the refrigeration cycle of the air conditioner are not related to the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
このように構成された本実施の形態における空気調和機によれば、酸素富化装置56として、実施の形態1から5に述べたガス富化装置と差圧発生装置あるいは流路開閉弁の制御方法を用いることができる。そのため、いわゆる空気調和機の基本機能を実現する運転の他に、被空調空間に酸素供給を行い、居住者の快適性を高めることができる。
According to the air conditioner of the present embodiment thus configured, as the
酸素富化装置56によって、酸素濃度の高い空気を被空調空間である室内に送出する際に、例えば夏場の外気自体の相対湿度が大きい場合、あるいは冬場の外気が低い場合には吐出主管8に結露水が発生し易くなり、特に冬場はそれらが凍結する場合がある。しかしながら、本実施の形態によれば、相対湿度の大きい酸素富化された空気に相対湿度の小さい外気などを間欠的にあるいは大量に導入することによって、結露水の発生や結露水の凍結を防止することができる。そのため、被空調空間に安定確実に酸素濃度の高い空気を供給することができる。
When the oxygen-enriching
また、吐出主管8などで結露したり、凍結した氷結などを押し出す場合に、それらが吐出口57から直接被空調空間に吹き出されないように、吐出口57の手前に拡大容積部を設け、そこで融解、蒸発させることも可能である。
Also, when dew condensation or frozen icing is pushed out by the discharge
(実施の形態7)
ガス富化装置を備えた空気調和機として他の実施の形態について述べる。図10は本発明の実施の形態7におけるガス富化装置を備えた空気調和機の構成を示す斜視図である。
(Embodiment 7)
Another embodiment will be described as an air conditioner equipped with a gas enrichment device. FIG. 10 is a perspective view illustrating a configuration of an air conditioner including a gas enrichment device according to
図10において、空気調和機の主要構成は実施の形態6に示す空気調和機と同一であり、同一符号を付している。
In FIG. 10, the main configuration of the air conditioner is the same as that of the air conditioner shown in
図10において、室外ユニット51は、圧縮機53、四方弁(図示せず)などが配置された圧縮機室60と、酸素富化ユニット61や減圧ポンプ62等からなる酸素富化装置と、空気調和機を制御する制御装置63などが配置された電装部品室64を有し、これらを合わせて機械室を構成している。さらに室外ファン55と室外熱交換器54からなる熱交換器室65を有している。
In FIG. 10, an
室内ユニット50は、室内ファン52を有するとともに、酸素富化装置56の吐出口57を設けている。
The
酸素富化装置は、選択性ガス透過膜である酸素富化ユニット61と、酸素富化ユニット61の二次側を減圧する減圧ポンプ62と、その間を通気可能に連結する酸素供給主管66と、その酸素供給主管66の途中に大気導入管67が接続された三方弁68と、減圧ポンプ62の吐出側に連結された吐出主管69とを備えている。ここで大気導入管67の末端の大気導入口70は圧縮機室60内に延出して配置されている。
The oxygen enrichment device includes an
送風管71は、吐出主管69と吐出口57とを接続する配管であり、室外ユニット51から導出し室内ユニット50内に導入されている。
The
なお、酸素富化ユニット61の1次側(大気側)には、滞留する窒素富化空気を掃気するためのファン(図示せず)を配置しておき、酸素富化装置の運転に連動して動作させるとよい。ここでは、酸素富化ユニット61の一次側を、室外ユニット51の室外ファン55を有する熱交換器室65の送風回路内に配置し、室外ファン55の送風によって酸素富化ユニット61の1次側の窒素富化空気を掃気するようにしている。
A fan (not shown) for scavenging the staying nitrogen-enriched air is arranged on the primary side (atmosphere side) of the
上記構成において、減圧ポンプ62が運転されると、第1の気体である熱交換器室65内の空気が吸い込まれ酸素富化ユニット61を通過し、酸素富化された第2の気体として酸素供給主管66、三方弁68を通過して減圧ポンプ62に吸い込まれ、吐出主管69、送風管71を順次通過して吐出口57から室内ユニット50内に送出される。
In the above configuration, when the
なお、三方弁68が開の状態(大気導入管67と減圧ポンプ62の酸素供給主管66が連通する状態をいう)での流通抵抗が、三方弁68が閉の状態(酸素富化ユニット61側の酸素供給主管66と減圧ポンプ62側の酸素供給主管66が連通する状態をいう)での流通抵抗より小さくなるように構成されている。従って、三方弁68を開状態にすれば、大気は酸素富化ユニット61側ではなく大気導入管67の大気導入口70から優先的に導入される。更には、抵抗が小さい分、酸素富化ユニット61を通過する場合よりもより多量の空気が導入可能であるため、吐出主管69などに滞留する結露水は管路の風速が向上し、吐出口57側に押し出されやすくなるとともに、風速向上で蒸発量も向上するため結露水の低減を図ることができる。更には、万一結露水が経路内で凍結してしまう場合でも、風速によって結氷を吐出口57に押し出すこともできる。
The flow resistance in the state where the three-
本実施の形態7では、大気導入口70は圧縮機室60内に設けた例を示している。圧縮機室60内の温度は、圧縮機53などの放熱の影響により、室外ユニット51の外部環境温度よりも高くなっている。そのため、結露水の蒸発を促進させて、吐出主管69や送風管71を乾燥させることができる。また三方弁68を間欠的に適宜制御すれば、結露水の発生・蒸発の繰り返しとなり、結露水が大量にたまることはないし、結露を発生しないように制御することも可能である。
In the seventh embodiment, an example is shown in which the
大気導入口70は電装部品室64内に設けても制御装置63などの発熱により、同様の効果を発揮することができる。このように大気導入口70を室外ユニット51の機械室内に設けることで、室外ユニット51外から直接大気を導入する場合よりも、ほこりやごみを吸いこむことはなく、風雨による影響も避けることが可能となる。
Even if the
また大気導入口70を室内空間に設けることが好ましい。室内空間の大気(空気)は温度・湿度等が安定しており、室外空間より大気を導入する場合より、室内環境への影響度が少ない。この場合は送風管71を二重管とし、その外周側に大気導入管67を接続し、外周側の他端は送風管71が室内空間に入ったところで開放しておくことにより容易に実現が可能である。
Further, it is preferable to provide the
なお大気導入口70は熱交換器室65内に設けることも可能である。
Note that the
本発明のガス富化装置と差圧発生装置およびそれらを用いた空気調和機は、ガス富化された気体の輸送経路中において結露水の滞留や発生を極力低減させて、外気温の低い場合でも輸送経路中の結露水の凍結を防止し、輸送経路内部の流量を確保し、ポンプなどの安定運転が可能なを提供することができる。よって、分離型の空気調和機、車両用空気調和機、一体形空気調和機をはじめ、空気清浄器、医療用酸素富化装置、携帯用酸素富化装置、燃焼用酸素富化装置、などのガス富化機能を有する装置にも適用することができる。 The gas enrichment device and the differential pressure generating device of the present invention and the air conditioner using them reduce the stagnation and generation of dew condensation water in the gas-enriched gas transportation route as much as possible, when the outside air temperature is low. However, it is possible to prevent freezing of dew condensation water in the transport route, secure a flow rate in the transport route, and provide a stable operation of the pump and the like. Therefore, air purifiers, medical oxygen enrichment devices, portable oxygen enrichment devices, combustion oxygen enrichment devices, etc., including separated air conditioners, vehicle air conditioners, integrated air conditioners, etc. The present invention can be applied to an apparatus having a gas enrichment function.
1、42、61 酸素富化ユニット
2、62 減圧ポンプ
3 送気通路
4、44、68 流路開閉弁
5 温度センサ
6 制御手段
8 吐出主管
10 流通抵抗部材
11、70 大気導入口
30、56 ガス(酸素)富化装置
40 加圧ポンプ
45 バイパス回路
50 室内ユニット
51 室外ユニット
57 吐出口
1, 42, 61
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