JP4066984B2 - 酸素富化装置および空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、酸素富化膜により酸素富化を行う酸素富化装置、および酸素富化装置を搭載した空気調和装置に関する。

近年、健康の維持・増進や仕事の効率向上などを目的として酸素富化装置が一般消費者に広く受け入れられている。酸素富化装置としては酸素富化膜を利用して空気中の酸素を約３０％まで濃縮するものが広く知られており、このような酸素富化装置は、主に、酸素富化膜モジュールおよび減圧ポンプから構成されている。酸素富化膜モジュールには酸素富化膜がケーシング内の空間を１次側空間と２次側空間とに分割するように配置されており、２次側空間はホースや配管などを介して減圧ポンプの吸入側に接続されている。また、減圧ポンプの排出側にも通常、ホースや配管などが接続されており、そのホースや配管は、例えば居室などの酸素富化の対象となる空間へと導かれている。このような構成において、減圧ポンプを運転させると、酸素富化膜モジュールの２次側空間が減圧され、１次側空間との間で圧力差が生じる。すると、１次側空間に供給される空気がその圧力差を駆動源として酸素富化膜を透過し、２次側空間へと至る。このとき、空気中の酸素が濃縮され、およそ３０％の酸素濃度を有する空気（以下、酸素富化空気という）となる。

ところで、現在、実用化されている酸素富化膜のほとんどは、酸素のみならず水分をも選択的に透過させることが当業者の間に広く知られている。このため、上記のような酸素富化装置では、１次側空間に供給される空気よりも酸素富化空気の方が相対的に湿度が高くなり２次側空間において露点が上昇することとなる。したがって、湿度が高くなる梅雨や気温が下がる冬季などにおいて、減圧ポンプの排出側に接続されるホースや配管の中でしばしば結露水が生じることがある。このように居室などに導かれるホースや配管の中で結露水が生じて堆積すると、そのホースや配管の出口付近であぶく音がすることがあり居室の居住者に不快感を与えるおそれがあった。

このおそれを取り除くために、酸素富化装置の当業者は、ある発明を開示している（特許文献１参照）。この発明は、酸素富化膜モジュールの２次側空間から減圧ポンプの吸入側に至る酸素富化空気の流路に外気導入管を接続し、酸素富化空気の風速が所定値以下となった場合に、外気の導入を制御可能な制御弁を開けてホースや配管に堆積している結露水を空気調和装置の室内ユニットのドレンパンに排出するというものである。この発明によれば、居室などに接続されるホースや配管の中で結露水が生じて堆積することにより酸素富化空気の風速が低下して所定の風速に達したときに酸素富化空気の流路に外気が吹き込まれ、堆積した結露水がホースあるいは配管から排出されるので、ホースや配管の出口付近であぶく音が発生するおそれを未然に防ぐことができる。
特開２００４−１４８２４３号公報

ところが、上記のような発明を採用してあぶく音が居室などに伝播するおそれを取り除こうとする場合、外気導入を行う度に居室などに供給される酸素富化空気の酸素濃度が意図なく薄められるという不都合が新たに生じることになる。

本発明の課題は、あぶく音が居室などに伝播するおそれを取り除くことができ、かつ、酸素富化空気の酸素濃度が意図なく薄められることを防ぐことができる酸素富化装置を提供することにある。

第１発明に係る酸素富化装置は、酸素富化膜モジュール、減圧ポンプ、給気ファン、酸素等富化空気排出路および外気導入通路を備える。酸素富化膜モジュールは、ケーシングおよび酸素等富化膜を有する。酸素等富化膜は、空気に含まれる酸素および水分を選択的に透過させることが可能である。そして、この酸素等富化膜は、ケーシング内の空間を１次側空間と２次側空間とに分割するようにケーシング内に配置される。減圧ポンプは、１次側空間に供給される空気が２次側空間側に向かって酸素等富化膜を透過するように２次側空間を減圧して２次側空間において第１酸素等富化空気を生成させるために設けられる。なお、ここにいう「第１酸素等富化空気」とは、酸素および水分が富化された空気をいう。給気ファンは、酸素富化対象空間へ第１酸素等富化空気を供給するために設けられる。なお、ここにいう「酸素富化対象空間」とは、酸素富化を行う対象となる空間をいい、例えば、人間が居住する室内などを意味する。酸素等富化空気排出路は、第１酸素等富化空気を減圧ポンプから給気ファン設置空間に排出するために設けられる。なお、ここにいう「給気ファン設置空間」とは、給気ファンが設置される空間をいう。外気導入通路は、外気を給気ファン設置空間に導くための通路である。なお、ここにいう「外気」とは、屋外の空気をいう。そして、給気ファンは、第２酸素等富化空気を酸素富化対象空間に供給することが可能である。なお、ここにいう「第２酸素等富化空気」とは、第１酸素等富化空気と外気とが混合された空気をいう。

従来の酸素富化装置では、減圧ポンプから伸びる酸素等富化空気排出路が居室などの酸素富化対象空間へ直接導かれていた。しかし、この酸素富化装置では、減圧ポンプから伸びる酸素等富化空気排出路が装置内の給気ファン設置空間に導かれており、減圧ポンプから酸素等富化空気排出路を介して給気ファン設置空間に排出される第１酸素等富化空気は、給気ファンによって居室などの酸素富化対象空間に供給される。このため、この酸素富化装置を従来と同様に屋外に設置していれば、酸素等富化空気排出路に結露水が堆積して酸素等富化空気排出路であぶく音が発生したとしても、そのあぶく音は居室外で発生することになり、あぶく音が居室まで伝播するはない。また、このようにあぶく音を気にする必要がなくなるため、酸素等富化空気排出路に堆積する結露水を外気により強制的に排出する必要がなくなる。このように、この酸素富化装置では、あぶく音が居室などに伝播するおそれを取り除くことができ、かつ、第１酸素等富化空気の酸素濃度が意図なく薄められることを防ぐことができる。また、この酸素富化装置では、給気ファンが、第２酸素等富化空気を酸素富化対象空間に供給することが可能である。このため、この酸素富化装置では、第１酸素等富化空気の酸素濃度は外気により薄められるが、通常の空気の酸素濃度より高い酸素濃度の空気を定常的に居室などに供給して酸素富化すると同時に居室などの給気換気を行うことができる。

第２発明に係る酸素富化装置は、第１発明に係る酸素富化装置であって、減圧ポンプは、給気ファン設置空間よりも高い位置に配置される。また、酸素等富化空気排出路は、減圧ポンプから給気ファン設置空間に向かって下り勾配になるように配置される。

この酸素富化装置では、減圧ポンプが給気ファン設置空間よりも高い位置に配置され、酸素等富化空気排出路が減圧ポンプから給気ファン設置空間に向かって下り勾配になるように配置される。このため、この酸素富化装置では、酸素等富化空気排出路において酸素等富化空気から結露水が生じる場合であっても、その結露水は、酸素等富化空気排出路を伝って給気ファン設置空間に排出されることとなる。したがって、この酸素富化装置では、酸素等富化空気排出路に結露水が堆積することを防ぐことができる。この結果、この酸素富化装置では、あぶく音の発生を防止することができ、かつ、酸素等富化空気の酸素濃度が意図なく薄められることを防ぐことができる。なお、給気ファン設置空間に排出された結露水は、給気ファンが生じる空気流れによって乾燥されるようにしてもよいし屋外に排出されるようにしてもよい。

第３発明に係る酸素富化装置は、第１発明または第２発明に係る酸素富化装置であって、酸素等富化空気排出路は、第１酸素等富化空気から結露水が生成した場合において結露水が給気ファンの空気吸い込みによって生じる空気流れによって乾燥されるように給気ファン設置空間に接続される。

この酸素富化装置では、酸素等富化空気排出路が、第１酸素等富化空気から結露水が生成した場合において結露水が給気ファンの空気吸い込みによって生じる空気流れによって乾燥されるように給気ファン設置空間に接続される。このため、この酸素富化装置では、結露水を屋外に排出することなく結露水を処理することができる。

第４発明に係る酸素富化装置は、第１発明から第３発明のいずれかに係る酸素富化装置であって、ドレンパンをさらに備える。ドレンパンは、第１酸素等富化空気から生じる結露水を受けるために設けられる。そして、このドレンパンは、給気ファン設置空間のうち空気流れ発生領域内に配置される。なお、ここにいう「空気流れ発生領域」とは、給気ファンの空気吸い込みに起因して空気流れが生じる領域をいう。

この酸素富化装置では、ドレンパンが、給気ファン設置空間のうち空気流れ発生領域内に配置される。このため、この酸素富化装置では、酸素等富化空気排出路において発生する結露水は、ドレンパンに堆積され、給気ファンの空気吸い込みによって生じる空気流れによって乾燥される。したがって、この酸素富化装置では、結露水を屋外に排出することなく結露水を処理することができる。また、給気ファン設置空間の近傍に電装品などが配置されている場合には、電装品を保護することができる。

第５発明に係る酸素富化装置は、第１発明から第４発明のいずれかに係る酸素富化装置であって、加湿手段をさらに備える。加湿手段は、外気を加湿して加湿外気を生成するために設けられる。そして、給気ファンは、第３酸素等富化空気を酸素富化対象空間に供給することが可能である。なお、ここにいう「第３酸素等富化空気」とは、第１酸素等富化空気と加湿外気とが混合された空気をいう。

この酸素富化装置では、給気ファンが、第３酸素等富化空気を酸素富化対象空間に供給することが可能である。このため、この酸素富化装置では、第１酸素等富化空気の酸素濃度は加湿外気により薄められるが、通常の空気の酸素濃度より高い酸素濃度の空気を定常的に居室などに供給して酸素富化すると同時に居室などの加湿を行うことができる。

第６発明に係る酸素富化装置は、第１発明から第５発明のいずれかに係る酸素富化装置であって、酸素等富化空気導入路および流路切換機構をさらに備える。酸素等富化空気導入路は、給気ファンから吹き出される酸素等富化空気を酸素富化対象空間へと導くための流路である。流路切換機構は、第１状態と第２状態とを切換可能である。第１状態では、給気ファンにより酸素等富化空気が酸素等富化空気導入路を介して酸素富化対象空間へと供給される。第２状態では、給気ファンにより酸素富化対象空間に存在する空気が酸素等富化空気導入路を介して屋外へ排出される。

この酸素富化装置では、流路切換機構が、第１状態と第２状態とを切換可能である。このため、この酸素富化装置では、酸素等富化空気を酸素富化対象空間に供給するだけでなく、酸素富化対象空間を排気換気することもできる。

第７発明に係る酸素富化装置は、第１発明から第６発明のいずれかに係る酸素富化装置であって、吸湿剤をさらに備える。吸湿剤は、空気中の水分を吸着する。そして、酸素富化膜モジュールの１次側空間に供給される空気は、除湿空気である。なお、ここにいう「除湿空気」とは、吸湿剤により除湿された空気をいう。

この酸素富化装置では、酸素富化膜モジュールの１次側空間に供給される空気が、除湿空気である。このため、この酸素富化装置では、酸素等富化空気排出路において第１酸素等富化空気から結露水が生じるのを抑制することができる。また、例え、結露水が生じたとしてもその発生量を低減することができる。

第８発明に係る空気調和装置は、室内機、室外機、および酸素富化装置を備える。酸素富化装置は、第１発明から第７発明のいずれかに係る酸素富化装置である。そして、酸素富化装置は、室外機に取り付けられる。

この空気調和装置では、酸素富化装置が、室外機に取り付けられる。このため、酸素等富化空気排出路に結露水が堆積して酸素等富化空気排出路であぶく音が発生したとしても、そのあぶく音は居室外で発生することになり、あぶく音が居室まで伝播するはない。また、このようにあぶく音を気にする必要がなくなるため、酸素等富化空気排出路に堆積する結露水を外気により強制的に排出する必要がなくなる。このように、この酸素富化装置では、あぶく音が居室などに伝播するおそれを取り除くことができ、かつ、酸素等富化空気の酸素濃度が意図なく薄められることを防ぐことができる。

第１発明に係る酸素富化装置は、屋外に設置されれば、あぶく音が居室などに伝播するおそれを取り除くことができ、かつ、第１酸素等富化空気の酸素濃度が意図なく薄められることを防ぐことができる。また、この酸素富化装置では、第１酸素等富化空気の酸素濃度は外気により薄められるが、通常の空気の酸素濃度より高い酸素濃度の空気を定常的に居室などに供給して酸素富化すると同時に居室などの給気換気を行うことができる。

第２発明に係る酸素富化装置では、酸素等富化空気排出路において酸素等富化空気から結露水が生じる場合であっても、その結露水は、酸素等富化空気排出路を伝って給気ファン設置空間に排出されることとなる。したがって、この酸素富化装置では、酸素等富化空気排出路に結露水が堆積することを防ぐことができる。この結果、この酸素富化装置では、あぶく音の発生を防止することができ、かつ、酸素等富化空気の酸素濃度が意図なく薄められることを防ぐことができる。

第３発明に係る酸素富化装置では、結露水を屋外に排出することなく結露水を処理することができる。

第４発明に係る酸素富化装置では、結露水を屋外に排出することなく結露水を処理することができる。また、給気ファン設置空間の近傍に電装品などが配置されている場合には、電装品を保護することができる。

第５発明に係る酸素富化装置では、第１酸素等富化空気の酸素濃度は外気により薄められるが、通常の空気の酸素濃度より高い酸素濃度の空気を定常的に居室などに供給して酸素富化すると同時に居室などの加湿を行うことができる。

第６発明に係る酸素富化装置では、酸素等富化空気を酸素富化対象空間に供給するだけでなく、酸素富化対象空間を排気換気することもできる。

第７発明に係る酸素富化装置では、酸素等富化空気排出路において酸素等富化空気から結露水が生じるのを抑制することができる。また、例え、結露水が生じたとしてもその発生量を低減することができる。

第８発明に係る空気調和装置では、あぶく音が居室などに伝播するおそれを取り除くことができ、かつ、酸素等富化空気の酸素濃度が意図なく薄められることを防ぐことができる。

以下、図面に基づいて、本発明にかかる空気調和装置の実施形態について説明する。

［第１実施形態］
（１）空気調和装置の概略構成
図１は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置１の外観図である。

この空気調和装置１は、室内の壁面Ｕなどに取り付けられる室内ユニット２と、室外に設置される室外ユニット３とに分かれて構成されている。室外ユニット３は、室外冷媒ユニット４と、オプショナルユニット１５とを備えている。また、オプショナルユニット１５（酸素富化装置）は、加湿ユニット５と、酸素富化ユニット６とを有している。室内ユニット２と室外ユニット３とは、冷媒配管７を介して両ユニットの冷媒回路同士が接続されている。また、室内ユニット２と室外ユニット３とは、加湿ユニット５からの加熱空気又は加湿空気や酸素富化ユニット６からの酸素富化空気を室内ユニット２側に供給するときに使用される給気管８によって接続されている。尚、本実施形態において、オプショナルユニット１５は室外冷媒ユニット４の上側に重ねられるように配置されており、設置スペースが大きくならないようになっている。また、給気管８は、加湿ユニット５の側面、前面、背面等に接続されており、室内の壁面Ｕを貫通して室内ユニット２に接続されている。ここで、給気管８は、内径が２０ｍｍから３０ｍｍ程度のものが使用される。

（２）各ユニット内の機器配置及び冷媒回路の構成
図２は、本発明の実施の形態に係る空気調和装置１の室内ユニット２内及び室外ユニット３内の各機器の配置を示す図である。図３は、空気調和装置１の冷媒回路の概略構成図、加湿ユニット５の概略構成図及び酸素富化ユニット６の概略構成図である。

室内ユニット２には、室内熱交換器１１が設けられている。この室内熱交換器１１は、複数本のヘアピン形状の管を接続して構成される伝熱管と、伝熱管が挿通される複数のフィンとからなるクロスフィンチューブ型の熱交換器パネルであり、冷媒配管７を介して室内熱交換器１１に供給されて伝熱管内を流れる冷媒と伝熱管及びフィンに接触する空気との間で熱交換を行う。また、室内ユニット２内には、室内ファン１２と、室内ファン１２を回転駆動する室内ファンモータ１３とが設けられている。室内ファン１２は、周面に多数の羽根が設けられた円筒形状のクロスフローファンであり、回転軸と交わる方向に空気流を生成する。この室内ファン１２は、室内空気を室内ユニット２内に吸入させるとともに、室内熱交換器１１の伝熱管内を流れる冷媒との間で熱交換を行った後の空気を室内に吹き出す。さらに、室内ユニット２内には、給気管８の管端部が挿入されており、加湿ユニット５から供給される加熱空気又は加湿空気や酸素富化ユニット６から供給される酸素富化空気が室内ユニット２内に一旦吹き出された後、室内から吸入された空気とともに室内ファン１２によって室内に吹き出されるようになっている。

室外冷媒ユニット４には、圧縮機２１と、圧縮機２１の吐出側に接続される四路切換弁２２と、圧縮機２１の吸入側に接続されるアキュムレータ２３と、四路切換弁２２に接続された室外熱交換器２４と、室外熱交換器２４に接続された電動膨張弁２５とが設けられている。室外熱交換器２４は、複数本のヘアピン形状の管を接続して構成される伝熱管と、伝熱管が挿通される複数のフィンとからなるクロスフィンチューブ型の熱交換器パネルであり、室外冷媒ユニット４の背面及び側面に近接するように配置されている。電動膨張弁２５は、フィルタ２６および液閉鎖弁２７を介して液側連絡配管３２に接続されており、この液側連絡配管３２を介して室内熱交換器１１の一端に接続されている。また、四路切換弁２２は、ガス閉鎖弁２８を介してガス側連絡配管３１に接続されており、このガス側連絡配管３１を介して室内熱交換器１１の他端に接続されている。これらの連絡配管３１、３２は、図１及び図２の冷媒配管７に相当する。また、室外冷媒ユニット４内には、室外熱交換器２４で熱交換された後の空気を外部に排出するために、室外冷媒ユニット４の背面及び側面から空気を内部に取り込んで前面に向かって吹き出す室外ファン２９が設けられている。この室外ファン２９は、室外ファンモータ３０によって回転駆動されるプロペラファンである。

（３）加湿装置の構成
次に、加湿ユニット５の内部の構成について図２及び図３に基づいて説明する。

加湿ユニット５は、室外冷媒ユニット４の上側に位置する加湿ユニットケーシングを備えており、その内部に、吸湿ロータ５１、ヒータ組立体５３、加湿ファン５４、吸着ファン５６等の加湿ユニット構成機器５０が配置されている。

吸湿ロータ５１は、概ね円板形状を有するハニカム構造のセラミックロータであり、空気が容易に通過できる構造となっている。具体的には、平面視において円形を有するロータであり、水平面で切った断面において細かいハニカム（蜂の巣）状になっている。そして、これらの断面が多角形である吸湿ロータ５１の多数の筒部分を、加湿ユニット空気入口流路６０を通じて導入される室外空気が通過する。吸湿ロータ５１の主たる部分は、ゼオライト、シリカゲル、あるいはアルミナといった吸着剤を焼成したものである。このゼオライト等の吸着剤は、接触する空気中の水分を吸着し、加熱されることで吸着した水分を脱着する性質を有している。この吸湿ロータ５１は、ロータ駆動モータ５２によって回転駆動することが可能である。

ヒータ組立体５３は、吸湿ロータ５１の略半分の部分５１ｂの一方の面を覆うように配置されている。ヒータ組立体５３は、外部から吸入された空気を加熱して吸湿ロータ５１側へ排出することが可能である。

加湿ファン５４は、吸湿ロータ５１の略半分の部分５１ｂの他方の面側であってヒータ組立体５３に対応する位置に配置されている。加湿ファン５４は、加湿ファンモータ５５によって回転する遠心ファンであり、その出口は加湿空気供給流路５８を介して給気管８に接続されている。加湿ファン５４は、水分を吸着した吸湿ロータ５１の略半分の部分５１ｂを通過して得られる加湿空気や水分を吸着していない吸湿ロータ５１の略半分の部分５１ｂを通過して得られる加熱空気を加湿空気供給流路５８を介して給気管８へ送出し、室内ユニット２に供給する。なお、この加湿ファン５４の近傍には酸素富化ユニット６から発生する結露水を受けるためのドレンパン９１が配置されており、このドレンパン９１に溜まった結露水は、加湿ファン５４の空気吸い込みによって生じる空気流れにより蒸発し、加湿空気や加熱空気とともに加湿空気供給流路５８を介して給気管８へ送出され、室内ユニット２に供給される。

吸着ファン５６は、吸着ファンモータ５７によって回転する遠心ファンであり、加湿ユニット空気入口流路６０を通じて導入された室外空気を吸湿ロータ５１に通すことができるように配置されている。吸着ファン５６は、吸湿ロータ５１の略半分の部分５１ａを通過する際に水分が吸着・除去されて得られる除湿空気を除湿空気排出流路５９を介して酸素富化ユニット６の酸素富化膜モジュール６１に供給する。

（４）酸素富化ユニットの構成
次に、酸素富化ユニット６の内部の構成について図２〜図５に基づいて説明する。ここで、図４は、酸素富化膜モジュール６１の模式図である。また、図５は、真空ポンプ６５と加湿ファン等配置空間ＳＰとの位置関係を表す斜視図である。

酸素富化ユニット６は、加湿ユニット５の上側に位置する酸素富化ユニットケーシングを備えており、その内部に、酸素富化膜モジュール６１、真空ポンプ６５（減圧ポンプ）、酸素富化膜モジュール６１の２次側空間Ｓ２と真空ポンプ６５の吸引口とを接続する酸素富化空気吸引流路６９、加湿ユニット５に属する加湿ファン５４およびドレンパン９１が配置される空間である加湿ファン等配置空間ＳＰと真空ポンプ６５の出口とを接続する酸素富化空気供給流路６７などが配置されている。

酸素富化膜モジュール６１は、主に、モジュールケーシング６２と、モジュールケーシング６２内の空間を１次側空間Ｓ１と２次側空間Ｓ２とに分割するようにモジュールケーシング６２内に配置された酸素富化膜６３とを有している。酸素富化膜６３は、空気中の酸素及び水を透過しやすく、かつ、窒素を透過しにくい性質、言い換えれば、酸素及び水を選択的に透過する性質を有している。

１次側空間Ｓ１には、吸着ファン５６から酸素富化ユニット空気入口流路５９を介して供給される除湿空気が導入される空気入口６２ａと、酸素富化膜６３を透過せずに１次側空間Ｓ１内に残った空気が排出される空気排出口６２ｂとが設けられている。また、１次側空間Ｓ１の空気入口６２ａ側には、フィルタ６４が配置されている。また、酸素富化膜を透過せずに１次側空間Ｓ１に残った空気は、空気排出口６２ｂから酸素富化ユニット空気排出流路６８を介して酸素富化ユニット６の外部に排出されるようになっている。２次側空間Ｓ２には、酸素富化膜６３を透過して酸素濃度が増加した酸素富化空気が排出される酸素富化空気排出口６２ｃが設けられている。

尚、図４においては、モジュールケーシング６２内に単一の酸素富化膜６３を配置して１次側空間Ｓ１及び２次側空間Ｓ２を形成するような構成にしているが、酸素富化モジュール６１の構成は、これに限定されるものではなく、中空糸膜や板状膜等からなる酸素富化膜をモジュールケーシング内に複数配置することによって複数の１次側空間及び２次側空間を形成し、かつ、１次側空間同士又は２次側空間同士をそれぞれ連通させて、機能的に図４と同様な構成を有するようにしてもよい。

真空ポンプ６５は、酸素富化膜６３を介して１次側空間Ｓ１の空気を吸入し、２次側空間Ｓ２内の空気を酸素富化空気供給流路６７に排出するためのポンプである。真空ポンプ６５は、ポンプモータ６６により駆動されるようになっており、本実施形態において、酸素富化空気に潤滑油が混入しないように、オイルレスタイプのものが使用されている。そして、真空ポンプ６５を運転すると、酸素富化膜モジュール６１内において、１次側空間Ｓ１と２次側空間Ｓ２との間に圧力差が生じるため、酸素富化膜６３の１次側空間Ｓ１に導入された空気中の酸素が選択的に２次側空間Ｓ２に透過して酸素富化空気が得られる。この酸素富化空気は、真空ポンプ６５によって２次側空間Ｓ２から酸素富化空気吸引流路６９を介して酸素富化空気供給流路６７に排出される。

酸素富化空気供給流路６７は、真空ポンプ６５によって酸素富化膜モジュール６１から排出された酸素富化空気を加湿ユニット６の加湿ファン等配置空間ＳＰに流入させるための流路である。すなわち、酸素富化ユニット６で得られた酸素富化空気は、加湿ファン５４により給気管８を介して室内に供給されるようになっている。

ここで、酸素富化空気供給流路６７は、加湿ファン等配置空間ＳＰに向かって下り勾配になるように配置されている（図２の楔記号Ｗ参照）。また、ここでは、酸素富化空気供給流路６７の出口が、加湿ファン等配置空間ＳＰに配置されるドレンパン９１の真上に来るように配置されている。上述したように、酸素富化膜６３は空気中の酸素のみならず水をも選択的に透過させる性質を有するため、酸素富化膜モジュール６１の２次側空間Ｓ２において生じる酸素富化空気には、１次側空間Ｓ１に供給される除湿空気よりも高濃度の水分が含まれることになる。したがって、梅雨時など、外気の湿度が比較的高い時期や外気温が低下する冬季などには、酸素富化空気供給流路６７の出口付近において酸素富化空気中の水分が結露するおそれが特に高い。酸素富化空気供給流路６７の出口が加湿ファン等配置空間ＳＰに配置されるドレンパン９１の真上に来るように配置されるのは、このように酸素富化空気から生じるおそれのある結露水をドレンパン９１に溜めるためである。

（５）空気調和装置の動作
次に、空気調和装置１の動作について、図２及び図３を用いて説明する。

＜冷媒回路の運転＞
まず、冷房運転について説明する。冷房運転時は、四路切換弁２２が図２の実線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側が室外熱交換器２４のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が室外熱交換器２４のガス側に接続された状態となっている。また、液閉鎖弁２７、ガス閉鎖弁２８及び電動膨張弁２５は、開状態になっている。

この冷媒回路の状態で、室外冷媒ユニット４の室外ファン２９、圧縮機２１及び室内ユニット２の室内ファン１２を起動すると、ガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮された後、四路切換弁２２を経由して室外熱交換器２４に送られて、室外空気を加熱して凝縮される。ここで、室外空気は、室外ファン２９の駆動によって、室外冷媒ユニット４の背面及び側面から室外冷媒ユニット４内に取り込まれ（図２の矢印Ｆ１参照）、室外熱交換器２４を横切った後、室外冷媒ユニット４の前面から排出されている（図２の矢印Ｆ２参照）。そして、凝縮した液冷媒は、電動膨張弁２５において減圧された後、液側連絡配管３２を経由して室内ユニット２に送られる。そして、室内ユニット２に送られた液冷媒は、室内熱交換器１１で室内空気を冷却して蒸発される。ここで、室内空気は、室内ファン１２の駆動によって、室内ユニット２内に取り込まれ（図２の矢印Ｆ３参照）、室内熱交換器１１を横切った後、室内ユニット２から室内に吹き出されている（図２の矢印Ｆ４参照）。そして、蒸発したガス冷媒は、ガス側連絡配管３１、四路切換弁２２及びアキュムレータ２３を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。このようにして、冷房運転が行われる。

次に、暖房運転について説明する。暖房運転時は、四路切換弁２２が図２の破線で示される状態、すなわち、圧縮機２１の吐出側が室外熱交換器２４のガス側に接続され、かつ、圧縮機２１の吸入側が室外熱交換器２４のガス側に接続された状態となっている。また、液閉鎖弁２７及びガス閉鎖弁２８は、開状態になっている。

この冷媒回路の状態で、室外冷媒ユニット４の室外ファン２９、圧縮機２１及び室内ユニット２の室内ファン１２を起動すると、ガス冷媒は、圧縮機２１に吸入されて圧縮された後、四路切換弁２２及びガス側連絡配管３１を経由して室内ユニット２に送られる。そして、室内ユニット２に送られたガス冷媒は、室内熱交換器１１で室内空気を加熱して凝縮される。この凝縮した液冷媒は、液側連絡配管３２を経由して室外冷媒ユニット４に送られる。そして、室外冷媒ユニット４に送られた液冷媒は、電動膨張弁２５で減圧された後、室外熱交換器２４で室外空気を冷却して蒸発される。この蒸発したガス冷媒は、四路切換弁２２及びアキュムレータ２３を経由して、再び、圧縮機２１に吸入される。このようにして、暖房運転が行われる。尚、室外空気及び室内空気の流れは、冷房運転時と同様であるため、説明を省略する。

＜加湿ユニットの運転（加湿運転）＞
以下、加湿運転を行う場合の加湿ユニット５の動作について説明する。

加湿ユニット５は、吸着ファン５６を回転駆動することによって、加湿ユニット空気入口流路６０を通じて、外部から室外空気を加湿ユニットケーシング内に取り入れる（図２の矢印Ｆ５参照）。加湿ユニットケーシング内に入ってきた空気は、吸湿ロータ５１の略半分の部分５１ａを通過して、吸着ファン５６および酸素富化ユニット空気入口流路５９を介して酸素富化膜モジュール６１の１次側空間Ｓ１に供給される。このとき、加湿ユニットケーシング内に外部から取り入れられた空気は、吸湿ロータ５１の略半分の部分５１ａを通過する際に、空気中に含まれている水分が吸着・除去された除湿空気になっており、その除湿空気が酸素富化膜モジュール６１の１次側空間Ｓ１に供給されることとなる（図２の矢印Ｆ８参照）。

この吸着工程で水分を吸着した吸湿ロータ５１の略半分の部分５１ａは、吸湿ロータ５１が半回転することによって、吸湿ロータ５１の水分吸着されていない側の略半分の部分５１ｂとなる。すなわち、吸着された水分は、吸湿ロータ５１の回転に伴い、ヒータ組立体５３及び加湿ファン５４に対応する位置に移動してくる。そして、ここに移動してきた水分は、ヒータ組立体５３からの熱により、加湿ファン５４によって生成される空気流中に脱着される。

加湿ファン５４を回転駆動すると、加湿ユニット空気入口流路６０を通じて、外部から加湿ユニットケーシング内に空気が取り込まれ（図２の矢印Ｆ５参照）、その空気が吸湿ロータ５１の水分吸着された略半分の部分５１ｂを通過し、加湿ファン５４へと至る。加湿ファン５４は、吸湿ロータ５１を通り抜けてきた空気を加湿空気供給流路５８及び給気管８を介して室内ユニット２へ送出する（図２の矢印Ｆ６及びＦ７参照）。この室内ユニット２へと送出される空気は、吸湿ロータ５１に吸着されていた水分を含む加湿空気になっている。このようにして、加湿ユニット５から室内ユニット２に供給された加湿空気は、室内に吹き出される。

＜加湿ユニットの運転（加熱運転）＞
以下、加熱運転を行う場合の加湿ユニット５の動作について説明する。

加湿ユニット５は、加熱運転を行う場合には、吸湿ロータ５１を回転させずにヒータ組立体５３及び加湿ファン５４のみを運転する。具体的には、外部からの空気を吸着工程を経ずに水分が吸着されていない状態のままで吸湿ロータ５１を通過するとともに加熱したり、加湿運転を終了した後の水分が脱着された状態の吸湿ロータ５１に外部からの空気を通過させるとともに加熱したりすることによって行われる。このような加熱運転によって得られる加熱空気は、加湿運転時と同様に、加湿ファン５４によって加湿空気供給流路５８及び給気管８を介して室内ユニット２へ送出される（図２の矢印Ｆ５、Ｆ６及びＦ７参照）。

＜酸素富化ユニットの運転＞
以下、酸素富化運転を行う場合の酸素富化ユニット６の動作について説明する。酸素富化運転は、加湿ユニット５を加湿運転又は加熱運転と連動して行われる。このため、以下の説明では、加湿ファン５４によって、加湿空気又は加熱空気が加湿空気供給流路５８及び給気管８を介して室内ユニット２へ送出されている状態になっているものとする。

酸素富化ユニット６では、吸着ファン５６によって供給される除湿空気が酸素富化ユニット空気入口流路５９を介して酸素富化膜モジュール６１の１次側空間Ｓ１内を流れている状態（図２の矢印Ｆ９、Ｆ１１参照）で真空ポンプ６５が駆動されると、酸素富化膜モジュール６１に導入された空気が、酸素富化膜６３を透過して酸素富化空気となる。そして、酸素富化空気は、真空ポンプ６５によって、加湿ファン等配置空間ＳＰに排出され（図２の矢印Ｆ１０参照）、加湿ファン等配置空間ＳＰを流れる加熱空気又は加湿空気に混合された後に加湿ファン５４により給気管８に送られて、室内ユニット２に供給される（図２の矢印Ｆ７参照）。ここで、酸素富化空気から結露水が生じる場合、その結露水は、ドレンパン９１に溜められ、加湿ファン５４の空気吸い込みによって生じる空気流れにより蒸発・乾燥されるとともに、加熱空気又は加湿空気とともに給気管８に送られて、室内ユニット２に供給される（図２の矢印Ｆ７参照）。

（６）空気調和装置の特徴
本実施形態の空気調和装置１には、以下のような特徴がある。

（Ａ）
本実施形態の空気調和装置１では、減圧ポンプ６５から伸びる酸素富化空気供給流路６７がオプショナルユニット１５内の加湿ファン等配置空間ＳＰに導かれており、減圧ポンプ６５から酸素富化空気供給流路６７を介して加湿ファン等配置空間ＳＰに排出される酸素富化空気は、加湿ファン５４によって室内ユニット２に供給される。また、この空気調和装置１では、減圧ポンプ６５が加湿ファン等配置空間ＳＰよりも高い位置に配置され、酸素富化空気供給流路６７が減圧ポンプ６５から加湿ファン等配置空間ＳＰに向かって下り勾配になるように配置される。さらに、この空気調和装置１では、酸素富化空気から結露水が生じた場合、その結露水は、ドレンパン９１に溜められ、加湿ファン５４の空気吸い込みによって生じる空気流れにより蒸発・乾燥されるとともに、加熱空気又は加湿空気とともに給気管８に送られて、室内ユニット２に供給される。このため、この空気調和装置１では、あぶく音の発生が防止され、安定した酸素濃度を有する酸素富化空気が室内に供給される。

（Ｂ）
本実施形態の空気調和装置１では、加湿ファン５４が、酸素富化空気とともに加湿空気あるいは加熱空気を室内ユニット２に供給する。このため、この空気調和装置１では、室内の酸素富化を行うと同時に室内の加湿や給気換気を行うことができる。

（Ｃ）
本実施形態の空気調和装置１では、酸素富化膜モジュール６１の１次側空間Ｓ１に供給される空気が、除湿空気である。このため、この空気調和装置１では、酸素富化空気供給流路６７において酸素富化空気から結露水が生じるのを抑制することができる。また、例え、結露水が生じたとしてもその発生量を低減することができる。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

（１）
前記実施形態では、加湿ユニット及び酸素富化ユニットは、室外冷媒ユニットの上側に段積みに配置されているが、この配置に限定されるものではなく、例えば、室外冷媒ユニットの上側において、両ユニットを並べて配置してもよいし、両ユニットを室外冷媒ユニットとは別置きにしてもよい。

（２）
前記実施形態では、全ての除湿空気を酸素富化ユニットに供給しているが、除湿空気の一部だけを酸素富化ユニット６に供給して、残りの除湿空気を外部に排出するようにしてもよい。

（３）
前記実施形態では、酸素富化空気供給流路６７の出口の下直方向にドレンパン９１が配置されたが、加湿ファン等配置空間ＳＰを構成する側壁に酸素富化空気供給流路６７の出口を設け、その出口の下にドレンパン９１を配置するようにしてもよい。このようにすれば、結露水は、側壁を伝ってドレンパン９１に受けられるため、水の跳ね返り音などの発生を防止することができる。

（４）
前記実施形態では、加湿ファン等配置空間ＳＰにドレンパン９１が配置されたが、加湿ファン等配置空間ＳＰの近傍に電装品などがない場合は、ドレンパン９１を取り除いてもよい。

（５）
前記実施形態では、加湿ファン等配置空間ＳＰにドレンパン９１が配置されたが、ドレンパン９１の代わりに排水口を設け、結露水を室外機３の外に排出するようにしてもよい。

（６）
前記実施形態では、酸素富化空気は加湿空気または加熱空気とともに室内ユニット２に供給されたが、吸湿ロータ５１から加湿ファン等配置空間ＳＰに至る加湿ユニット空気入口流路６０に、制御弁を設け、酸素富化空気の供給と加湿空気または加熱空気の供給とを選択的に行うようにしてもよい。

（７）
前記実施形態に係る空気調和装置１に代えて、図６に示されるような空気調和装置１０１を採用してもよい。この空気調和装置１０１は、オプショナルユニット１５０の加湿ユニット１０５を除き、前記実施形態の空気調和装置１と同様の構成を有する。また、加湿ユニット１０５は、第１流路切換ダンパ９５ａ、第２流路切換ダンパ９５ｂ、および屋外に通ずる室内空気排出路９７が設けられることを除き、前記実施形態の加湿ユニット５と同様の構成を有する。したがって、ここでは、これらの構成部品等の機能等を中心として加湿ユニット１０５について説明する。

第１流路切換ダンパ９５ａおよび第２流路切換ダンパ９５ｂは、給気ファン設置空間ＳＰに配置されている。これらの流路切換ダンパ９５ａ，９５ｂは、連動して制御され、加湿ユニット１０５を第１状態と第２状態とに切り換えることができる。第１状態では、第１流路切換ダンパ９５ａにより加湿ユニット空気入口流路６０が加湿ファン５４の吸込口に接続され、かつ、第２流路切換ダンパ９５ｂにより給気管８が加湿ファン５４の吹出口に接続される。この結果、第１状態では、前記実施形態の＜酸素富化ユニットの運転＞の欄で説明した酸素富化運転が行われる（実線矢印参照）。一方、第２状態では、第１流路切換ダンパ９５ａにより給気管８が加湿ファン５４の吸込口に接続され、かつ、第２流路切換ダンパ９５ｂにより室内空気排出路９７が加湿ファン５４の吹出口に接続される。この結果、第２状態では、加湿ファン５４により室内空気が給気管８を介して屋外に排出される（破線矢印参照）。したがって、この空気調和装置１０１では、室内の酸素富化のみならず室内の排気換気をも行うことができる。

なお、流路切換ダンパ９５ａ，９５ｂは、例えば、回転式にするなどして一体化してもかまわない。

本発明に係る酸素富化装置は、あぶく音が居室などに伝播するおそれを取り除くことができ、かつ、酸素富化空気の酸素濃度が意図なく薄められることを防ぐことができる特徴を有し、空気調和装置に適用することもできる。

本発明の実施の形態に係る空気調和装置の外観図である。 本発明の実施の形態に係る空気調和装置の室内ユニット内及び室外ユニット内の各機器の配置を示す図である。 本発明の第１実施形態が採用された空気調和装置の冷媒回路の概略構成図、加湿ユニットの概略構成図及び酸素富化ユニットの概略構成図である。 酸素富化膜モジュールの模式図である。 真空ポンプと加湿ファン等配置空間との位置関係を表す斜視図である。 他の実施形態（７）が採用された空気調和装置の冷媒回路の概略構成図、加湿ユニットの概略構成図及び酸素富化ユニットの概略構成図である。

符号の説明

１ 空気調和装置
２ 室内ユニット（室内機）
４ 室外冷媒ユニット（室外機）
８ 給気管（酸素等富化空気導入路）
１５ オプショナルユニット（酸素富化装置）
５１ 吸湿ロータ（吸着剤）
５４ 加湿ファン（給気ファン）
６０ 加湿ユニット空気入口流路（外気導入路）
６１ 酸素富化膜モジュール
６２ 酸素富化ユニットケーシング
６３ 酸素富化膜
６５ 減圧ポンプ（真空ポンプ）
６７ 酸素富化空気供給流路（酸素等富化空気排出路）
９１ ドレンパン
９５ａ 第１流路切換ダンパ（流路切換機構）
９５ｂ 第２流路切換ダンパ（流路切換機構）
Ｓ１ １次側空間
Ｓ２ ２次側空間
ＳＰ 加湿ファン等配置空間（給気ファン設置空間）

Claims (8)

1. ケーシング（６２）と、前記ケーシング内の空間を１次側空間（Ｓ１）と２次側空間（Ｓ２）とに分割するように前記ケーシング内に配置され空気に含まれる酸素および水分を選択的に透過させることが可能な酸素等富化膜（６３）とを有する酸素富化膜モジュール（６１）と、
   前記１次側空間に供給される前記空気が前記２次側空間側に向かって前記酸素等富化膜を透過するように前記２次側空間を減圧して前記２次側空間において前記酸素および前記水分が富化された空気である第１酸素等富化空気を生成させるための減圧ポンプ（６５）と、
   酸素富化を行う対象となる空間である酸素富化対象空間へ前記第１酸素等富化空気を供給するための給気ファン（５４）と、
   前記第１酸素等富化空気を前記減圧ポンプから前記給気ファンが設置される空間である給気ファン設置空間（ＳＰ）に排出するための酸素等富化空気排出路（６７）と、
   屋外の空気である外気を前記給気ファン設置空間に導くための通路である外気導入通路（６０）と、
   を備え、
   前記給気ファンは、前記第１酸素等富化空気と前記外気とが混合された空気である第２酸素等富化空気を前記酸素富化対象空間に供給することが可能である
   酸素富化装置（１５）。
2. 前記減圧ポンプは、前記給気ファン設置空間よりも高い位置に配置され、
   前記酸素等富化空気排出路は、前記減圧ポンプから前記給気ファン設置空間に向かって下り勾配になるように配置される、
   請求項１に記載の酸素富化装置。
3. 前記酸素等富化空気排出路は、前記第１酸素等富化空気から結露水が生成した場合において前記結露水が前記給気ファンの空気吸い込みによって生じる空気流れによって乾燥されるように前記給気ファン設置空間に接続される、
   請求項１または２に記載の酸素富化装置。
4. 前記給気ファン設置空間のうち前記給気ファンの空気吸い込みに起因して空気流れが生じる領域である空気流れ発生領域内に配置される、前記第１酸素等富化空気から生じる結露水を受けるためのドレンパン（９１）をさらに備える、
   請求項１から３のいずれかに記載の酸素富化装置。
5. 前記外気を加湿して加湿外気を生成するための加湿手段をさらに備え、
   前記給気ファンは、前記第１酸素等富化空気と前記加湿外気とが混合された空気である第３酸素等富化空気を前記酸素富化対象空間に供給することが可能である
   請求項１から４のいずれかに記載の酸素富化装置。
6. 前記給気ファンから吹き出される前記酸素等富化空気を前記酸素富化対象空間へと導くための酸素等富化空気導入路（８）と、
   前記給気ファンにより前記酸素等富化空気を前記酸素等富化空気導入路を介して前記酸素富化対象空間へと供給する第１状態と、前記給気ファンにより前記酸素富化対象空間に存在する空気を前記酸素等富化空気導入路を介して屋外へ排出する第２状態とを切換可能である流路切換機構（９５ａ，９５ｂ）と、
   をさらに備える、
   請求項１から５のいずれかに記載の酸素富化装置。
7. 空気中の水分を吸着する吸湿剤（５１）をさらに備え、
   前記酸素富化膜モジュールの前記１次側空間に供給される前記空気は、前記吸湿剤により除湿された除湿空気である、
   請求項１から６のいずれかに記載の酸素富化装置。
8. 室内機（２）と、
   室外機（４）と、
   前記室外機に取り付けられる請求項１から７のいずれかに記載の酸素富化装置（１５）と、
   を備える空気調和装置（１）。

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