JP6721006B2 - 濃縮ガス供給装置、及び濃縮ガス供給方法 - Google Patents

Description

本開示は、濃縮ガス供給装置、及び濃縮ガス供給方法に関する。

下記特許文献１には、室内の酸素濃度を向上させて居住者の快適性の用に供するガス富化装置が記載されている。このガス富化装置は、室外ユニット及び室内ユニットを有する空気調和装置に組み込まれている。具体的に、ガス富化装置は、室外ユニットに組み込まれるガス富化ユニット、減圧ポンプ、酸素供給主管、及び吐出主管と、室内ユニットに組み込まれる吐出口と、吐出主管と吐出口とを接続する送風管と、を備えている。

上記のガス富化装置は、減圧ポンプの運転により、ガス富化ユニットを通過した酸素濃縮ガスが酸素供給主管を通過して減圧ポンプに吸い込まれ、吐出主管、送風管を通過して吐出口から室内に供給されるようになっている。

特開２００５−７７０６５号公報

特許文献１記載のガス富化装置は、室外から取り入れた空気から酸素濃縮ガスを生成して室内に供給しているので、室内における気圧が高くなり、窓や扉等の隙間を介して室外へ空気が漏れてしまう。つまり、ガス富化装置によって酸素濃度が高められた室内の空気が室外へ逃げてしまうため、効率よく室内の酸素濃度を高めることができない。

本開示は、室内における所定のガス成分の濃度を効率よく高めることができる濃縮ガス供給装置及び濃縮ガス供給方法を提供することを目的とする。

（１）本開示の濃縮ガス供給装置は、室外から空気を取り入れる室外用取入部、前記室外用取入部による空気の取り入れと同時に室内から空気を取り入れる室内用取入部、前記室外用取入部によって取り入れられた空気と前記室内用取入部によって取り入れられた空気とが合流されて送り込まれ、合流された空気から所定のガス成分の濃度を高めた濃縮ガスを生成するガス濃縮部、及び生成した濃縮ガスを室内に給気する給気部を有するガス濃縮器と、
前記ガス濃縮器を制御する制御装置と、を備え、
前記給気部が、室内へ供給する濃縮ガスの流量を調整する流量調整部を有し、
前記室内用取入部が、室内の空気を取り入れる室内用昇圧装置と、取り入れる空気の流量を測定する流量センサと、を有し、
前記制御装置は、前記流量センサの検出値と前記流量調整部により調整された濃縮ガスの流量とを一致させるように、前記流量調整部及び前記室内用昇圧装置の少なくとも一方の動作を制御する。

この構成によれば、室外と室内との双方から同時に空気を取り入れて所定のガス成分の濃度を高めた濃縮ガスを室内に供給するので、室外の空気のみを取り入れて室内に濃縮ガスを供給する場合に比べて、室内の気圧の上昇が抑制され、所定のガス成分の濃度が高められた室内の空気が室外へ逃げるのを抑制することができる。したがって、室内における所定のガス成分の濃度を効率よく高めることができる。

前記制御装置は、室内に供給する濃縮ガスの流量と室内から取り入れる空気の流量とを一致させるように前記室内用取入部及び前記給気部の少なくとも一方を制御する。
この構成により、制御装置が、室内に供給する濃縮ガスの流量と室内から取り入れた空気の流量とを一致させるように取入部及び給気部の少なくとも一方を制御するので、室内の気圧の変動を抑制して室内と室外との気圧差を可及的に小さくすることができ、室内の空気が室外に漏れたり、室外から空気が侵入したりするのを抑制することができる。

前記給気部が、室内へ供給する濃縮ガスの流量を調整する流量調整部を有し、
前記室内用取入部が、室内の空気を取り入れる室内用昇圧装置と、室内に取り入れる空気の流量を測定する流量センサと、を有し、
前記制御装置は、前記流量センサの検出値と前記流量調整部により調整された濃縮ガスの流量とを一致させるように、前記流量調整部及び前記室内用昇圧装置の少なくとも一方の動作を制御する。
この構成により、室内の気圧の変動を抑制して室内と室外との気圧差を可及的に小さくすることができ、室内の空気が室外に漏れたり、室外から空気が侵入したりするのを抑制することができる。

（２）好ましくは、前記所定のガス成分が酸素であり、
前記ガス濃縮器が、酸素よりも二酸化炭素を吸着しやすい吸着剤を備えている。
この構成によれば、室内から取り入れた空気に含まれる二酸化炭素を吸着剤で吸着し、二酸化炭素の濃度を低下させた酸素濃縮ガスを室内に供給することができるので、室内の酸素濃度を高めつつ二酸化炭素の濃度を低下させることができる。

（３）好ましくは、前記所定のガス成分が酸素であり、
前記ガス濃縮器が、酸素よりも窒素を吸着しやすくかつ窒素よりも二酸化炭素を吸着しやすい吸着剤を備えている。
この構成によっても、室内から取り入れた空気に含まれる二酸化炭素を吸着剤で吸着し、二酸化炭素の濃度を低下させた酸素濃縮ガスを室内に供給することができるので、室内の酸素濃度を高めつつ二酸化炭素の濃度を低下させることができる。

（４）本開示の濃縮ガス供給方法は、
上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の濃縮ガス供給装置を用いた濃縮ガス供給方法であって、
室外用取入部と室内用取入部との双方から同時にガス濃縮器に空気を取り入れるステップ、
前記ガス濃縮器において、室外から取り入れた空気と室内から取り入れた空気とを合流させ、合流させた空気からガス濃縮部によって所定のガス成分の濃度を高めた濃縮ガスを生成するステップ、及び
給気部によって前記濃縮ガスを室内に供給するステップ、を含み、
前記室内用取入部が取り入れる空気の流量を測定する流量センサの検出値と、流量調整部により調整される、前記給気部が室内へ供給する濃縮ガスの流量とを一致させるように、前記流量調整部及び前記室内用昇圧装置の少なくとも一方の動作を制御する。

この濃縮ガス供給方法によれば、室外と室内との双方から空気を取り入れて所定のガス成分の濃度を高めた濃縮ガスを生成し、当該濃縮ガスを室内に供給するので、室外の空気のみを取り入れて室内に濃縮ガスを供給する場合に比べて、室内の気圧の上昇が抑制され、所定のガス成分の濃度が高められた室内の空気が外部へ逃げるのを抑制することができる。したがって、室内における所定のガス成分の濃度を効率よく高めることができる。

第１の実施形態に係る濃縮ガス供給装置を示す概略図である。 ガス濃縮器の具体的な構成図である。 濃縮ガス供給装置の制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る濃縮ガス供給装置を示す概略図である。 濃縮ガス供給装置の制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る濃縮ガス供給装置を示す概略図である。

以下、図面を参照して実施形態に係る濃縮ガス供給装置を説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る濃縮ガス供給装置を示す概略図である。
濃縮ガス供給装置１０は、室外の空気（外気（大気））及び室内の空気（内気）を同時に装置内に取り入れ、当該空気から所定のガス成分の濃度を高めた濃縮ガスを生成し、この濃縮ガスを室内に供給する。

本実施形態の濃縮ガス供給装置１０は、所定のガス成分として酸素の濃縮ガス（例えば、体積含有率が９０％以上の酸素濃縮ガス）を生成し、この濃縮ガスを室内に供給することによって室内の酸素濃度を高める。したがって、本実施形態の濃縮ガス供給装置１０は、例えば、標高の高い山地や高原のように気圧が低い環境において室内の酸素濃度を高めるために好適に用いることができる。また、濃縮ガス供給装置１０は、酸素の濃縮ガスの生成過程で発生する酸素濃度の低いガス、言い換えると窒素濃度の高いガス（窒素濃縮ガス）を排気ガスとして室外へ排気する。

本実施形態の濃縮ガス供給装置１０は、いわゆるＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式が適用されている。濃縮ガス供給装置１０は、ガス濃縮器１１と、このガス濃縮器１１を制御する制御装置１２とを備えている。

（ガス濃縮器１１の構成）
ガス濃縮器１１は、空気を内部に取り入れる取入部１３，１４を有している。この取入部１３，１４は、室外の空気を取り入れる室外用取入部１３と、室内の空気を取り入れる室内用取入部１４とを含む。室外用取入部１３は、濃縮ガス供給装置１０の筐体１０Ａに設けられた外気取入口１０Ｂから外気を取り入れる。室内用取入部１４は、筐体１０Ａに設けられた内気取入口１０Ｃから内気を取り入れる。また、室内用取入部１４は、内気取入口１０Ｃから取り入れられる空気の流量を計測する流量センサ２３を含む。

ガス濃縮器１１は、内部に取り入れた空気から酸素濃縮ガスを生成するガス濃縮部１５と、生成した濃縮ガスを室内に供給する給気部１６と、窒素濃縮ガスを室外へ排気する排気部１７と、を有している。給気部１６は、筐体１０Ａに設けられた給気口１０Ｄから室内へ濃縮ガスを供給する。排気部１７は、筐体１０Ａに設けられた排気口１０Ｅから外部へ排気ガスを排出する。

図２は、ガス濃縮器の具体的な構成図である。
室外用取入部１３は、室外の空気を取り入れて圧縮し、ガス濃縮部１５に送り込む室外用昇圧装置２１を有している。本実施形態の濃縮ガス供給装置１０は、ＰＳＡ方式が採用されているので、室外用昇圧装置２１としてエアコンプレッサが用いられる。したがって、以下の説明においては、室外用昇圧装置２１のことを室外用コンプレッサと呼ぶ。

室内用取入部１４は、室内の空気を取り入れて圧縮し、ガス濃縮部１５に送り込む室内用昇圧装置２２を有している。この室内用昇圧装置２２としてもエアコンプレッサが用いられている。したがって、以下の説明においては、室内用昇圧装置２２のことを室内用コンプレッサと呼ぶ。室外用コンプレッサ２１と室内用コンプレッサ２２とは同時に駆動され、ガス濃縮器１１には室外と室内との双方から同時に空気が取り入れられる。

室外用コンプレッサ２１により圧縮された空気と室内用コンプレッサ２２により圧縮された空気とは合流した状態でガス濃縮部１５に送り込まれる。
なお、室内用コンプレッサ２２は、インバータ制御等によって出力（モータの運転周波数及び電圧）を連続的又は段階的に増減できる出力可変型であり、制御装置１２によって出力が制御される。そして、この出力制御によって室内から取り入れる空気の流量を調整することができる。ただし、室内用昇圧装置２２は、エアコンプレッサ単体だけではなく、その前後に流量を調整する調整弁を備えていてもよい。この場合、コンプレッサの出力を変えずに流量調整弁によって室内から取り入れる空気の流量を調整することができる。
室外用コンプレッサ２１も、室内用コンプレッサ２２と同様にインバータ制御等による出力可変型であってもよい。

ガス濃縮部１５は、第１，第２切換弁３１Ａ，３１Ｂと、第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂと、第１，第２チェック弁（逆止弁）３３Ａ，３３Ｂと、パージ弁３４と、プロダクト弁３５と、酸素タンク（貯留タンク）３６とを有している。

第１，第２切換弁３１Ａ，３１Ｂは、例えば電磁切換弁であり、室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２の吐出側の流路に接続されている。第１切換弁３１Ａは３ポート弁であり、一のポートに室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２の吐出側流路が接続され、他のポートに第１吸着筒３２Ａへのガス流路が接続され、さらに他のポートに排気管５１が接続されている。排気管５１は、前述の排気部１７を構成し、排気口１０Ｅ（図１参照）に接続されている。第２切換弁３１Ｂも３ポート弁であり、一のポートに室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２の吐出側流路が接続され、他のポートに第２吸着筒３２Ｂへのガス流路が接続され、さらに他のポートに排気管５１が接続されている。

第１，第２切換弁３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂを室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２に接続する第１の態様と、第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂを排気管５１に接続する第２の態様とに切り換える。第１の態様では、室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２から送り込まれた圧縮空気が第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂに導入されて第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂが加圧される。第２の態様では、第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂ内が大気に開放されて減圧され、第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂ内のガスが室外に排気される。

第１切換弁３１Ａと第２切換弁３１Ｂとは、第１吸着筒３２Ａ及び第２吸着筒３２Ｂの一方が第１の態様のときに他方が第２の態様となるように、交互に動作する。したがって、室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２から第１吸着筒３２Ａに圧縮空気が導入されている間は、第２吸着筒３２Ｂの空気が大気に開放され、室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２から第２吸着筒３２Ｂに圧縮空気が導入されている間は、第１吸着筒３２Ａが大気に開放される。

第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂの内部には、吸着剤が収容されている。この吸着剤は、ゼオライトからなり、酸素よりも窒素を選択的に吸着する性質を有している。また、吸着剤は、高圧下で窒素を吸着し、低圧下で吸着した窒素を脱離させる。したがって、室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２から第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂに導入された空気中の窒素が吸着剤に吸着され、空気中の酸素の濃度が高められた状態で吸着筒３２Ａ，３２Ｂから排出される。

さらに、吸着剤は、窒素よりも二酸化炭素を選択的に吸着する。したがって、室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２から第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂに導入された空気中の窒素だけでなく二酸化炭素も吸着剤に吸着される。

第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂの下流側のガス流路には、それぞれ第１，第２チェック弁３３Ａ，３３Ｂが設けられている。この第１，第２チェック弁３３Ａ，３３Ｂは、第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂから排出された酸素濃縮ガスが下流側にのみ流れるように流れ方向を制御する。第１吸着筒３２Ａと第１チェック弁３３Ａとの間の流路と、第２吸着筒３２Ｂと第２チェック弁３３Ｂとの間の流路とを接続する流路には、パージ弁３４が設けられている。

第１，第２チェック弁３３Ａ，３３Ｂの下流側の流路は合流し、プロダクト弁３５に接続され、さらにプロダクト弁３５の下流側には酸素タンク３６が接続されている。第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂから排出された酸素濃縮ガスは、第１，第２チェック弁３３Ａ，３３Ｂ、プロダクト弁３５を介して酸素タンク３６に貯留される。

濃縮ガス供給装置１０の給気部１６は、減圧弁４１と流量調整弁（流量調整部）４２とを有している。減圧弁４１は、酸素タンク３６の下流側に接続され、酸素タンク３６からの酸素濃縮ガスを減圧する。流量調整弁４２は、室内に供給する酸素濃縮ガスの流量を調整する。流量調整弁４２は、例えば室内に供給する酸素濃縮ガスの流量を、毎分１Ｌ〜１０Ｌといった所定の範囲内で連続的又は段階的に調整する。

濃縮ガス供給装置１０の排気部１７は、第１，第２切換弁３１Ａ，３１Ｂに接続された排気管５１を有している。第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂは、室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２に接続されている間は高圧となるので、その後、排気管５１に接続されることによって大気に開放され、圧力が低下する。そのため、第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂ内のガスは、排気管５１を介して室外に排出される。

なお、濃縮ガス供給装置１０が、ＶＰＳＡ（Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式である場合には、取入部１３，１４の昇圧装置２１，２２として加圧ブロア又は加圧ポンプが用いられ、排気部１７が、第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂを負圧にする真空ポンプをさらに含むことになる。

以上の構成を有するガス濃縮器１１において、第１，第２切換弁３１Ａ，３１Ｂが図２に示される状態のとき、室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２により取り込まれ圧縮された空気が第１吸着筒３２Ａに送り込まれる。そして、第１吸着筒３２Ａにおいて、空気中の窒素が吸着剤に吸着され、酸素濃縮ガスが生成される。生成された酸素濃縮ガスは第１チェック弁３３Ａ、プロダクト弁３５を介して酸素タンク３６に貯留される。酸素タンク３６に貯留された酸素濃縮ガスは、減圧弁４１で減圧された後、流量調整弁４２により流量が調整されて室内に供給される。

他方、第２吸着筒３２Ｂは、第２切換弁３１Ｂによって排気管５１に接続され、減圧される。この減圧によって第２吸着筒３２Ｂに吸着された窒素が脱着（脱離）され、この窒素を多く含むガスが室外に排出される。

また、第１吸着筒３２Ａを加圧している間に、第２吸着筒３２Ｂには、第１吸着筒３２Ａで生成された酸素濃縮ガスの一部がパージ弁３４を介して供給され、第２吸着筒３２Ｂの圧力を少し上げた状態で、第１，第２切換弁３１Ａ，３１Ｂが切り換えられ、第２吸着筒３２Ｂが加圧状態、第１吸着筒３２Ａが減圧状態となる。以上のようにして、第１，第２吸着筒３２Ａ，３２Ｂ内の吸着剤を用いた窒素の吸着と脱離とを交互に行うサイクルが繰り返され、室内に酸素濃縮ガスが連続的に供給され、室内の酸素濃度が高められる。

（制御装置１２の構成）
制御装置１２は、ガス濃縮器１１における室外用及び室内用コンプレッサ２１，２２、第１，第２切換弁３１Ａ，３１Ｂ、パージ弁３４、プロダクト弁３５、及び流量調整弁４２等の動作を制御し、ガス濃縮器１１に上述したような酸素濃縮ガスの生成及び供給を行わせる。
特に、本実施形態の制御装置１２は、給気部１６が室内に供給する濃縮ガスの流量と、室内用取入部１４によって室内から取り入れられる空気の流量とが一致するように、室内用コンプレッサ２２の動作を制御する。

これは、次の理由による。濃縮ガス供給装置１０が、室外のみから取り入れた空気から酸素濃縮ガスを生成して室内に供給した場合、室内の酸素濃度は次第に高められるものの室内における気圧が高くなり、窓や扉等の隙間を介して酸素濃度が高められた室内の空気が室外へ漏れ、効率よく室内の酸素濃度を高めることができなくなる。そのため、本実施形態の濃縮ガス供給装置１０は、室外だけでなく室内からも空気を取り込み、しかも室内から取り込む空気の流量を、酸素濃縮ガスの供給流量に一致させるような制御を行うことによって、室内外の空気の出入りを抑制し、室内の酸素濃度を効率よく高めるようにしている。

以下、制御装置１２による制御手順について、図３のフローチャートを参照して詳細に説明する。
給気部１６が室内に供給する濃縮ガスの流量は、流量調整弁４２によって調整される。具体的には、ユーザが、濃縮ガス供給装置１０の操作パネル等に所望の濃縮ガスの流量（設定流量Ｑ_ｓ）を入力すると、制御装置１２が、その設定流量Ｑ_ｓを取得し（ステップＳ１）、当該設定流量Ｑ_ｓに応じた開度に流量調整弁４２を制御する（ステップＳ２）。これにより、給気部１６からの濃縮ガスの供給流量が設定流量Ｑ_ｓに調整される。

また、制御装置１２は、室内用取入部１４における流量センサ２３の検出値Ｑ_ｉｎを取得する（ステップＳ３）。そして、制御装置１２は、設定流量（供給流量）Ｑ_ｓと検出値Ｑ_ｉｎとを比較する処理を行う。具体的に、制御装置１２は、設定流量Ｑ_ｓと検出値Ｑ_ｉｎとが一致しているか否かを判定する（ステップＳ４）。その判定結果が肯定的（Ｙ）である場合、制御装置１２は、室内用コンプレッサ２２の出力を維持する制御を行う。濃縮ガス供給装置１０から室内に供給される濃縮ガスの流量と、室内から濃縮ガス供給装置１０に取り入れられる空気の流量とが一致している場合、室内における空気の量は一定に保たれ、室内外の気圧も均衡した状態に保たれる。そのため、室内と室外との間の空気の出入りが少なくなり、室内の酸素濃度が高められた状態で維持される。

ステップＳ４において、判定結果が否定的（Ｎ）である場合、制御装置１２は、ステップＳ６に処理を進め、設定流量Ｑ_ｓが検出値Ｑ_ｉｎよりも大きいか否かを判定する。そして、その判定結果が肯定的（Ｙ）である場合には、制御装置１２は、室内用コンプレッサ２２の出力を増大させる制御を行う（ステップＳ７）。

設定流量（供給流量）Ｑ_ｓが検出値Ｑ_ｉｎよりも大きい場合、濃縮ガス供給装置１０から室内に供給される濃縮ガスの流量が、室内から濃縮ガス供給装置１０に取り入れられる空気の流量よりも大きくなるので、室内における空気の量が増大し、室内の気圧が室外よりも高くなる。そのため、酸素濃度が高められた室内の空気が、部屋の窓やドア等の隙間から室外に逃げてしまい、効率よく酸素濃度を高めることが困難となる。したがって、制御装置１２は、以上のように室内用コンプレッサ２２の出力を増大させることによって、室内から濃縮ガス供給装置１０内に取り入れる空気の流量を増大し、室内外の気圧をほぼ均衡した状態に保つ。

ステップＳ６において、判定結果が否定的（Ｎ）である場合、つまり、設定流量（供給流量）Ｑ_ｓが検出値Ｑ_ｉｎよりも小さい場合、濃縮ガス供給装置１０から室内に供給される濃縮ガスの流量が、室内から濃縮ガス供給装置１０に取り入れられる空気の流量よりも小さくなる。このとき、室内における空気の量が減少することになるため、室内の気圧が室外の気圧よりも低くなり、部屋の窓やドア等の隙間から室外の空気が入り込み、効率よく室内の酸素濃度を高めることが困難となる。そのため、制御装置１２は、室内用コンプレッサ２２の出力を減少させることによって、室内から濃縮ガス供給装置１０内に取り入れる空気の流量を減少させ、室内外の気圧をほぼ均衡した状態に保つ。

以上により、第１の実施形態の濃縮ガス供給装置１０は、室内の酸素濃度を効率よく高めることができる。
なお、上記実施形態では、室内に供給する濃縮ガスの流量が所望に設定され、この流量に基づいて各種機器の制御が行われていたが、室内の濃縮ガスの濃度が所望に設定され、この濃度に基づいて各種機器の制御が行われてもよい。この場合、室内の濃縮ガスが設定した濃度に達するまで室内に濃縮ガスが供給され、その濃縮ガスの供給流量に合わせて室内から空気を取り込むようにすることができる。

［第２の実施形態］
図４は、第２の実施形態に係る濃縮ガス供給装置を示す概略図である。
本実施形態の濃縮ガス供給装置１０は、図１に示す濃縮ガス供給装置１０に対してさらに室内気圧センサ６１及び室外気圧センサ６２を備えたものとなっている。

第１の実施形態では、濃縮ガス供給装置１０が室内から取り入れる空気の流量を、濃縮ガス供給装置１０が室内に供給する濃縮ガスの流量（設定流量Ｑ_ｓ；供給流量）に一致させるように、制御装置１２が室内用コンプレッサ２２を制御していたが、本実施形態では、室内気圧センサ６１の検出値（室内気圧）Ｐ_ｉｎと、室外気圧センサ６２の検出値（室外気圧）Ｐ_ｏｕｔとを一致させることによって、室内気圧Ｐ_ｉｎと室外気圧Ｐ_ｏｕｔとの差圧がなくなるように、制御装置１２が室内用コンプレッサ２２を制御する。

この制御について、図５のフローチャートを参照して詳細に説明する。
制御装置１２は、ステップＳ１１において、室内気圧センサ６１の検出値Ｐ_ｉｎと室外気圧センサ６２の検出値Ｐ_ｏｕｔとを取得する。
次いで、制御装置１２は、ステップＳ１２において、室内気圧Ｐ_ｉｎと室外気圧Ｐ_ｏｕｔとを比較する処理を行う。具体的に、制御装置１２は、室内気圧Ｐ_ｉｎと室外気圧Ｐ_ｏｕｔとが一致しているか否かを判定する。

その判定結果が肯定的（Ｙ）である場合、制御装置１２は、室内用コンプレッサ２２の出力を維持する制御を行う。室内気圧Ｐ_ｉｎと室外気圧Ｐ_ｏｕｔとが一致している場合、濃縮ガス供給装置１０から室内に給気される濃縮ガスの流量と、室内から濃縮ガス供給装置１０に取り入れられる空気の流量とがほぼ一致し、室内における空気の量は一定に保たれていると考えられる。そのため、室内と室外との間の空気の出入りが少なくなり、室内の酸素濃度が高められた状態で維持される。

ステップＳ１２において、判定結果が否定的（Ｎ）である場合、制御装置１２は、ステップＳ１４に処理を進め、室内気圧Ｐ_ｉｎが室外気圧Ｐ_ｏｕｔよりも大きいか否かを判定する。そして、その判定結果が肯定的（Ｙ）である場合には、室内用コンプレッサ２２の出力を増大させる（ステップＳ１５）。

室内気圧Ｐ_ｉｎが室外気圧Ｐ_ｏｕｔよりも大きい場合、濃縮ガス供給装置１０から室内に供給される濃縮ガスの流量が、室内から濃縮ガス供給装置１０に取り入れられる空気の流量よりも大きく、室内における空気の量が増大していると考えられる。そして、酸素濃度が高められた室内の空気が、部屋の窓やドア等の隙間から室外に逃げてしまい、効率よく室内の酸素濃度を高めることが困難となる。そのため、制御装置１２は、室内用コンプレッサ２２の出力を増大させることによって、室内から濃縮ガス供給装置１０内に取り入れる空気の流量を増大させ、室内外の気圧をほぼ均衡した状態に保つ。

ステップＳ１４において、判定結果が否定的（Ｎ）である場合、つまり、室内気圧Ｐ_ｉｎが室外気圧Ｐ_ｏｕｔよりも小さい場合、濃縮ガス供給装置１０から室内に供給される濃縮ガスの流量が、室内から濃縮ガス供給装置１０に取り入れられる空気の流量よりも小さく、室内における空気の量が減少していると考えられる。そのため、部屋の窓やドア等の隙間から室外の空気が室内に入り込み、効率よく室内の酸素濃度を高めることが困難となる。したがって、制御装置１２は、室内用コンプレッサ２２の出力を減少させることによって、室内から濃縮ガス供給装置１０内に取り入れる空気の流量を減少させ、室内外の気圧をほぼ均衡した状態に保つ。
以上により、第２の実施形態の濃縮ガス供給装置１０も、室内の酸素濃度を効率よく高めることができる。

なお、本実施形態においては、室内気圧Ｐ_ｉｎを測定する室内気圧センサ６１と、室外気圧Ｐ_ｏｕｔを測定する室外気圧センサ６２とを備えていたが、これらに代えて室内気圧と室外気圧との差圧を直接的に測定する差圧センサを備えていてもよい。この場合、制御装置１２は、差圧センサの検出値を取得し、この検出値がゼロになるように、室内用コンプレッサ２２の出力を維持又は増減させ、室内から濃縮ガス供給装置１０内に取り入れる空気の量を調整することで、室内外の気圧をほぼ均衡した状態に保つことができる。

［第３の実施形態］
図６は、第３の実施形態に係る濃縮ガス供給装置を示す概略図である。
本実施形態の濃縮ガス供給装置１０は、第１ガス濃縮器１１Ａと、第２ガス濃縮器１１Ｂと、制御装置１２とを備えている。
第１ガス濃縮器１１Ａは、室内用取入部１４を備えていないこと以外は、第１の実施形態のガス濃縮器１１と同様であり、第２ガス濃縮器１１Ｂは、室外用取入部１３を備えていないこと以外は、第１の実施形態のガス濃縮器１１と同様である。

具体的には、第１ガス濃縮器１１Ａは、室外の空気を取り入れる室外用取入部（第１取入部）１３と、取り入れた空気から濃縮ガスを生成するガス濃縮部（第１ガス濃縮部）１５Ａと、生成した濃縮ガスを室内に供給する給気部（第１給気部）１６Ａと、窒素濃縮ガスを室外へ排気する排気部（第１排気部）１７Ａと、を有している。

室外用取入部１３は、取入口１０Ｂから空気を取り入れ、給気部１６Ａは給気口１０Ｄ１から室内に濃縮ガスを給気し、排気部１７Ａは、排気口１０Ｅ１から排気ガスを排出する。給気部１６Ａは、供給流量を調整する流量調整弁４２Ａを有する。

第２ガス濃縮器１１Ｂは、室内の空気を取り入れる室内用取入部（第２取入部）１４と、取り入れた空気から濃縮ガスを生成するガス濃縮部（第２ガス濃縮部）１５Ｂと、生成した濃縮ガスを室内に供給する給気部（第２給気部）１６Ｂと、窒素濃縮ガスを室外へ排気する排気部（第２排気部）１７Ｂと、を有している。

室内用取入部１４は、取入口１０Ｃから空気を取り入れ、給気部１６Ｂは給気口１０Ｄ２から室内に濃縮ガスを給気し、排気部１７Ｂは、排気口１０Ｅ２から排気ガスを排出する。給気部１６Ｂは、供給流量を調整する流量調整弁４２Ｂを有する。

制御装置１２は、第１給気部１６Ａから室内に供給される濃縮ガスの流量と、第２給気部１６Ｂから室内に供給される濃縮ガスの流量との総量（給気総量）が、ユーザにより設定された流量となるように、第１，第２流量調整弁４２Ａ，４２Ｂの双方を制御する。例えば、制御装置１２は、一方の給気部１６Ａ，１６Ｂから室内に供給される濃縮ガスの流量を一定に固定し、他方の給気部１６Ａ，１６Ｂから室内に供給される濃縮ガスの流量を調整することにより、その総量がユーザにより設定された流量となるように、第１，第２流量調整弁４２Ａ，４２Ｂを制御する。

また、制御装置１２は、室内用取入部１４によって室内から第２ガス濃縮器１１Ｂに取り入れられる空気の流量が、第１給気部１６Ａ及び第２給気部１６Ｂにおける給気総量と一致するように、室内用取入部１４を制御、具体的には室内用コンプレッサ２２を制御する。

以上のように、本実施形態では、制御装置１２が、第１ガス濃縮器１１Ａと第２ガス濃縮器１１Ｂとを互いに連係させて制御することで、第１の実施形態と同様に、室内と室外との気圧が均衡した状態に保たれ、室内と室外との間の空気の出入りが少なくなり、室内の酸素濃度を効率よく高めることができる。

［本開示の作用効果］
以上説明したように、本開示の濃縮ガス供給装置１０は、室外と室内との双方から同時に空気を取り入れる室外用及び室内用取入部１３，１４と、室外用及び室内用取入部１３，１４によって取り入れられた空気から酸素の濃度を高めた濃縮ガスを生成するガス濃縮部１５と、生成した濃縮ガスを室内に給気する給気部１６と、を有するガス濃縮器１１を備えている。そのため、室外の空気のみを取り入れて室内に濃縮ガスを供給する場合に比べて、室内の気圧の上昇が抑制され、酸素濃度が高められた室内の空気が室外に逃げるのを抑制することができ、室内における酸素濃度を効率よく高めることができる。

上記第１及び第３の実施形態では、制御装置１２が、室内に供給する濃縮ガスの流量と室内から取り入れる空気の流量とを一致させるように室内用取入部１４（室内用コンプレッサ２２）を制御している。具体的には、給気部１６が、室内へ供給する濃縮ガスの流量を調整する流量調整弁４２を有し、室外用及び室内用取入部１３，１４が、室内の空気を取り入れる室内用コンプレッサ２２と、室内に取り入れる空気の流量を測定する流量センサ２３と、を有し、制御装置１２が、流量センサ２３の検出値と流量調整弁４２により調整された濃縮ガスの流量とを一致させるように、室内用コンプレッサ２２の動作を制御している。そのため、室内の気圧の変動を抑制し、室内と室外との気圧差を可及的に小さくすることができ、室内の空気が室外に漏れたり、室外から空気が侵入したりするのを抑制することができる。

上記第２の実施形態の濃縮ガス供給装置１０では、室内の気圧を測定する室内気圧センサ６１と、室外の気圧を測定する室外気圧センサ６２と、をさらに備え、制御装置１２が、室内気圧センサ６１の検出値と室外気圧センサ６２の検出値とを一致させるように、室内用取入部１４が室内から取り入れる空気の流量を制御している。これにより、室内の気圧と室外の気圧との気圧差に起因して室内の空気が室外に漏れたり、室外の空気が室内に侵入したりするのをより抑制することができる。

第３の実施形態の濃縮ガス供給装置１０は、ガス濃縮器１１が、第１ガス濃縮器１１Ａと、第２ガス濃縮器１１Ｂとを含み、第１ガス濃縮器１１Ａが、室外から空気を取り入れる室外用取入部１３、室外用取入部１３によって取り入れられた空気から濃縮ガスを生成する第１ガス濃縮部１５Ａ、及び生成した濃縮ガスを室内に給気する第１給気部１６Ａを有し、第２ガス濃縮器１１Ｂが、室内から空気を取り入れる室内用取入部１４、室内用取入部１４によって取り入れられた空気から濃縮ガスを生成する第２ガス濃縮部１５Ｂ、及び生成した濃縮ガスを室内に給気する第２給気部１６Ｂを有する。そして、制御装置１２は、第１ガス濃縮器１１Ａと第２ガス濃縮器１１Ｂとを互いに連係させて制御している。そのため、室内における酸素濃度を効率よく高めることができる。

ガス濃縮器１１は、酸素よりも二酸化炭素を吸着しやすい吸着剤を備えている。また、ガス濃縮器１１は、酸素よりも窒素を吸着しやすくかつ窒素よりも二酸化炭素を吸着しやすい吸着剤を備えている。これにより、室内から取り入れた空気に含まれる二酸化炭素を吸着剤で吸着し、二酸化炭素の濃度を低下させた酸素濃縮ガスを室内に供給することができるので、室内の酸素濃度を高めつつ二酸化炭素の濃度を低下させることができる。

以上、実施形態を説明したが、本開示は、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
例えば、上記第１及び第３実施形態では、制御装置１２が、室内用コンプレッサ２２を制御することによって、室内に供給される濃縮ガスの流量と、室内から濃縮ガス供給装置１０に取り入れられる空気の流量とを一致させるようにしていたが、制御装置１２が流量調整弁４２を制御することによって、又は、制御装置１２が室内用コンプレッサ２２と流量調整弁４２との双方を制御することによって、室内に供給される濃縮ガスの流量と、室内から濃縮ガス供給装置１０に取り入れられる空気の流量とを一致させるようにしてもよい。

同様に、第２の実施形態では、制御装置１２が、室内用コンプレッサ２２を制御することによって、室内気圧と室外気圧とを一致させるか又は室内気圧と室外気圧の差圧をなくすようにしていたが、制御装置１２が、流量調整弁４２を制御することによって、又は、室内用コンプレッサ２２と流量調整弁４２の双方を制御することによって、室内気圧と室外気圧とを一致させるか又は室内気圧と室外気圧の差圧をなくすようにしてもよい。

第１及び第３の実施形態において、制御装置１２は、室内に供給される濃縮ガスの流量と、室内から濃縮ガス供給装置１０に取り入れられる空気の流量とを厳密に一致させなくてもよく、ある程度の範囲をもって一致させてもよい。例えば、制御装置１２は、室内から濃縮ガス供給装置１０に取り入れられる空気の流量が、室内への濃縮ガスの供給流量の±５％の範囲内（供給流量を含む所定範囲内）に収まるように制御してもよい。第２の実施形態における室内外の気圧又は差圧についても同様であり、室内外の気圧をある程度の範囲をもって一致、又はある程度の範囲内で差圧がなくなる（ゼロに近づく）ように制御してもよい。

また、上記各実施形態の濃縮ガス供給装置１０は、室外用及び室内用コンプレッサ２１、２２をそれぞれ個別に備えていたが、これらは一台のコンプレッサによって構成されていてもよい。この場合、一台のコンプレッサで室外と室内の両方から同時に空気を取り入れ、流量調整弁等を用いることによって室外及び室内から取り入れる空気の流量の比率を変化させるようにすることができる。

上記各実施形態の濃縮ガス供給装置１０は、空気に含まれる所定のガス成分として、酸素を濃縮したガスを生成し、これを室内に供給していたが、酸素以外の濃縮ガスを室内に供給するものであってもよい。例えば、果物や野菜などの植物を貯蔵するコンテナにおいては、酸素濃度を低くし窒素濃度を高くすることによって植物の呼吸量を低下させて鮮度を保持することが行われるが、このような用途にも本開示における濃縮ガス供給装置１０を適用することができる。この場合、例えば、図１において、排気部１７から排出される窒素濃度が高いガスを室内に供給し、給気部１６から排出される酸素濃度が高いガスを室外へ排出するように構成することができる。

１０ ：濃縮ガス供給装置
１１ ：ガス濃縮器
１１Ａ ：第１ガス濃縮器
１１Ｂ ：第２ガス濃縮器
１２ ：制御装置
１３ ：室外用取入部
１４ ：室内用取入部
１５ ：ガス濃縮部
１５Ａ ：第１ガス濃縮部
１５Ｂ ：第２ガス濃縮部
１６ ：給気部
１６Ａ ：第１給気部
１６Ｂ ：第２給気部
２１ ：室外用昇圧装置
２２ ：室内用昇圧装置
２３ ：流量センサ
６１ ：室内気圧センサ
６２ ：室外気圧センサ
Ｐ_ｉｎ ：室内気圧
Ｐ_ｏｕｔ ：室外気圧
Ｑ_ｉｎ ：取り込み流量
Ｑ_ｓ ：設定流量（供給流量）

Claims (4)

1. 室外から空気を取り入れる室外用取入部（１３）、前記室外用取入部（１３）による空気の取り入れと同時に室内から空気を取り入れる室内用取入部（１４）、前記室外用取入部（１３）によって取り入れられた空気と前記室内用取入部（１４）によって取り入れられた空気とが合流されて送り込まれ、合流された空気から所定のガス成分の濃度を高めた濃縮ガスを生成するガス濃縮部（１５）、及び生成した濃縮ガスを室内に給気する給気部（１６）を有するガス濃縮器（１１）と、
   前記ガス濃縮器（１１）を制御する制御装置（１２）と、を備え、
   前記給気部（１６）が、室内へ供給する濃縮ガスの流量を調整する流量調整部（４２）を有し、
   前記室内用取入部（１４）が、室内の空気を取り入れる室内用昇圧装置（２２）と、取り入れる空気の流量を測定する流量センサ（２３）と、を有し、
   前記制御装置（１２）は、前記流量センサ（２３）の検出値と前記流量調整部（４２）により調整された濃縮ガスの流量とを一致させるように、前記流量調整部（４２）及び前記室内用昇圧装置（２２）の少なくとも一方の動作を制御する、濃縮ガス供給装置。
2. 前記所定のガス成分が酸素であり、
   前記ガス濃縮器（１１）が、酸素よりも二酸化炭素を吸着しやすい吸着剤を備えている、請求項１に記載の濃縮ガス供給装置。
3. 前記所定のガス成分が酸素であり、
   前記ガス濃縮器（１１）が、酸素よりも窒素を吸着しやすくかつ窒素よりも二酸化炭素を吸着しやすい吸着剤を備えている、請求項１又は２に記載の濃縮ガス供給装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の濃縮ガス供給装置を用いた濃縮ガス供給方法であって、
   室外用取入部（１３）と室内用取入部（１４）との双方から同時にガス濃縮器（１１）に空気を取り入れるステップ、
   前記ガス濃縮器（１１）において、室外から取り入れた空気と室内から取り入れた空気とを合流させ、合流させた空気からガス濃縮部（１５）によって所定のガス成分の濃度を高めた濃縮ガスを生成するステップ、及び
   給気部（１６）によって前記濃縮ガスを室内に供給するステップ、を含み、
   前記室内用取入部（１４）が取り入れる空気の流量を測定する流量センサ（２３）の検出値と、流量調整部（４２）により調整される、前記給気部（１６）が室内へ供給する濃縮ガスの流量とを一致させるように、前記流量調整部（４２）及び前記室内用昇圧装置（２２）の少なくとも一方の動作を制御する、濃縮ガス供給方法。

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