JP7493004B2

JP7493004B2 - Training Equipment

Info

Publication number: JP7493004B2
Application number: JP2022161702A
Authority: JP
Inventors: 剛之乾; 寿泰嶋
Original assignee: Espec Corp
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 2019-02-20
Filing date: 2022-10-06
Publication date: 2024-05-30
Anticipated expiration: 2039-02-20
Also published as: JP2023011599A; JP2020131121A; CN111589066B; JP7156965B2; CN111589066A

Description

本発明は、空気を原料とし、外気よりも酸素濃度が低い低酸素空気を生成し、当該低酸素空気を他の機器に供給する低酸素空気供給装置に関するものである。また本発明は、模擬的な高地トレーニングを行うことができるトレーニング装置に関するものである。 The present invention relates to a hypoxic air supplying device that uses air as a raw material, generates hypoxic air with a lower oxygen concentration than outside air, and supplies the hypoxic air to other equipment. The present invention also relates to a training device that can perform simulated high altitude training.

通常の室内環境や、通常の屋外環境とは異なる環境を人工的に作り、その環境下でトレーニングを行うトレーニング装置が知られている。例えば高地を模した低酸素環境を創成し、その中でトレーニングを行うことによって持久力増強や心肺機能の向上が図られる。
特許文献１に開示された低酸素ルームは、人工的に作り出した低酸素環境下でトレーニングを行うことができるものである。 There are training devices that artificially create environments that are different from normal indoor or outdoor environments and allow training in those environments. For example, training in a low-oxygen environment that mimics high altitudes can be used to increase endurance and improve cardiopulmonary function.
The hypoxic room disclosed in Patent Document 1 allows training to be carried out in an artificially created hypoxic environment.

また特許文献２には高酸素濃度の第１特殊環境室と、低酸素濃度の第２特殊環境室を備えた空気供給装置が開示されている。
特許文献２の図４には、一つの特殊環境室内を高酸素濃度の環境と低酸素濃度の環境に切り換える構成が開示されている。 Furthermore, Patent Document 2 discloses an air supply device equipped with a first special environment chamber with a high oxygen concentration and a second special environment chamber with a low oxygen concentration.
FIG. 4 of Patent Document 2 discloses a configuration in which a single special environment chamber can be switched between an environment with a high oxygen concentration and an environment with a low oxygen concentration.

特許第４７２１１５０号公報Patent No. 4721150 特開２０１８－２９７５０号公報JP 2018-29750 A

トレーニングルーム内を低酸素環境にする方策として、例えば高分子分離膜方式の原料空気生成装置を使用する方法がある。高分子分離膜方式の原料空気生成装置は、窒素ガスを生成する装置として使用されることが多い装置であり、コンプレッサー等で空気を加圧し、当該加圧した空気を導入することによって酸素を分離し、外気に比べて窒素の割合が高い気体を生成するものである。
ここで原料空気生成装置で生成される低酸素空気は、高地トレーニング用としては酸素濃度が低すぎることがあり、外気を混入して酸素濃度を調整した上でトレーニングルームに供給する場合がある。 One way to create a low-oxygen environment in a training room is to use a polymer separation membrane type raw air generator. Polymer separation membrane type raw air generators are often used to generate nitrogen gas; they pressurize air with a compressor or the like, and then introduce the compressed air to separate the oxygen and generate gas with a higher nitrogen ratio than the outside air.
The low-oxygen air generated by the raw air generator here may have an oxygen concentration that is too low for high-altitude training, so outside air may be mixed in to adjust the oxygen concentration before it is supplied to the training room.

酸素濃度を調整する方策として、図７に示す配管系統図の方法と、図８に示す配管系統図の方法が考えられる。
図７に示す方策は、別途の送風機等で外気を取り込み、原料空気生成装置で生成される低酸素空気（以下、低酸素原料空気と称する場合がある）に外気を混入する方法である。 As a method for adjusting the oxygen concentration, the method shown in the piping diagram of FIG. 7 and the method shown in the piping diagram of FIG. 8 are conceivable.
The method shown in FIG. 7 is a method in which outside air is taken in using a separate blower or the like and mixed with the low-oxygen air generated in the feed air generation apparatus (hereinafter sometimes referred to as low-oxygen feed air).

図８に示す方策は、エアーコンプレッサーで加圧して原料空気生成装置に導入する流路を分岐し、原料空気生成装置で生成される低酸素原料空気に前記分岐流路を流れる空気を混入する方法である。即ち図８に示す方策は、コンプレッサーで加圧後の空気を分岐し、原料空気生成装置の二次側流路に導入するものである。 The method shown in Figure 8 is a method of branching the flow path that is pressurized by an air compressor and introduced into the raw air generator, and mixing the air flowing through the branched flow path with the low-oxygen raw air generated by the raw air generator. In other words, the method shown in Figure 8 branches the air pressurized by the compressor and introduces it into the secondary flow path of the raw air generator.

前者の別途の送風機を使用する方策は、エアーコンプレッサーとは別に送風機を設置する必要がある。また当該方策は、外気を取り込むダクト配管が必須である。
そのためこの方策では、トレーニングルームを含むシステムが大型になることが多い。 The former method of using a separate fan requires the installation of a fan separate from the air compressor, and also requires the installation of a duct to take in outside air.
Therefore, this approach often results in a large system that includes a training room.

後者の原料空気生成装置の一次側流路を分岐して原料空気生成装置の二次側に空気を流す方策は、原料空気生成装置に導入する空気と二次側に導入する空気の双方を一台のエアーコンプレッサーで供給するので、エアーコンプレッサーの負担が大きくなることがある。
そのため大型のエアーコンプレッサーを採用しなければならず、トレーニングルームを含むシステムが大型になる場合がある。 The latter method of branching the primary side flow path of the raw air generator and flowing air into the secondary side of the raw air generator requires a single air compressor to supply both the air to be introduced into the raw air generator and the air to be introduced into the secondary side, which can place a heavy burden on the air compressor.
This requires the use of a large air compressor, which can result in the system, including the training room, becoming large.

なお特許文献２に開示された空気供給装置では、後者の原料空気生成装置に導入する一次側流路を分岐して原料空気生成装置の二次側に空気を流す方策が採用されている。
特許文献２の図４に開示された空気供給装置では、特殊環境室内を低酸素濃度にする場合、原料空気生成装置の二次側に一次側流路から分岐した外気が導入される。
特許文献２の空気供給装置では、特殊環境室内に低酸素原料空気と、原料空気生成装置で生成された酸素濃度が高い高酸素空気（以下、高酸素原料空気と称する場合がある）が同時に供給されることはない。 In addition, the air supply device disclosed in Patent Document 2 employs a method in which the primary side flow passage leading to the latter raw air generator is branched off to flow air to the secondary side of the raw air generator.
In the air supply device disclosed in FIG. 4 of Patent Document 2, when the special environment chamber is to have a low oxygen concentration, outside air branched off from the primary side flow path is introduced into the secondary side of the raw air generator.
In the air supply device of Patent Document 2, low-oxygen feed air and oxygen-rich air with a high oxygen concentration generated in a feed air generation device (hereinafter sometimes referred to as oxygen-rich feed air) are not supplied simultaneously to the special environment chamber.

本発明は、従来技術の上記した問題に注目し、従来に比べて小型化が可能な低酸素空気供給装置を提供することを課題とするものである。
また本発明は、従来技術に比べてトレーニングルームに付属する低酸素空気供給装置を小型化することが可能なトレーニング装置を提供することを課題とする。 The present invention focuses on the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to provide a low oxygen air supplying device that can be made smaller than conventional devices.
Another object of the present invention is to provide a training apparatus that enables a low-oxygen air supply device attached to a training room to be made smaller than that of the prior art.

上記した課題を解決するための関連発明の態様は、外気よりも酸素濃度が低い低酸素空気を供給する低酸素空気供給装置において、原料空気生成装置と、混合部を有し、前記原料空気生成装置は空気を原料とし、前記外気よりも酸素濃度が低い低酸素原料空気と、前記外気よりも酸素濃度が高い高酸素原料空気を生成するものであり、前記混合部は、前記低酸素原料空気と前記高酸素原料空気を混合して、前記外気よりも酸素濃度が低い低酸素混合空気を生成するものであることを特徴とする低酸素空気供給装置である。
上記した課題を解決するための関連発明の具体的態様は、外気よりも酸素濃度が低い低酸素空気を供給する低酸素空気供給装置において、原料空気生成装置と、混合部を有し、前記原料空気生成装置は、空気を原料とし、前記外気よりも酸素濃度が低い低酸素原料空気と、前記外気よりも酸素濃度が高い高酸素原料空気を生成するものであり、空気導入口と、前記低酸素原料空気を排出する第１排出部と、前記高酸素原料空気を排出する第２排出部を有し、前記混合部は、前記低酸素原料空気に対して前記高酸素原料空気を混合して、前記外気よりも酸素濃度が低い低酸素混合空気を生成するものであり、前記原料空気生成装置の前記第２排出部から前記混合部に至る高酸素空気流路と、当該高酸素空気流路に配置される混入流量制御手段と、余剰の高酸素原料空気を排気する排気路と、排気流量制御手段とを有し、前記混合部に導入される前記高酸素原料空気の流量が制御されるものであり、前記排気流量制御手段が前記混入流量制御手段に対して反比例的に調整されることを特徴とする低酸素空気供給装置である。 An aspect of the related invention for solving the above-mentioned problems is a hypoxic air supplying apparatus that supplies low-oxygen air having a lower oxygen concentration than outside air, the apparatus comprising a raw air generating apparatus and a mixing section, the raw air generating apparatus uses air as a raw material and generates low-oxygen raw air having a lower oxygen concentration than the outside air, and high-oxygen raw air having a higher oxygen concentration than the outside air, and the mixing section mixes the low-oxygen raw air and the high-oxygen raw air to generate low-oxygen mixed air having a lower oxygen concentration than the outside air.
a mixing section for mixing the high-oxygen feed air with the low-oxygen feed air to generate a low-oxygen mixed air having a lower oxygen concentration than the outside air; an air inlet, a first discharge section for discharging the low-oxygen feed air, and a second discharge section for discharging the high-oxygen feed air; the mixing section mixes the high-oxygen feed air with the low-oxygen feed air to generate a low-oxygen mixed air having a lower oxygen concentration than the outside air; a high-oxygen air flow path from the second discharge section of the feed air generator to the mixing section, a mixing flow rate control means arranged in the high-oxygen air flow path, an exhaust path for exhausting excess high-oxygen feed air, and an exhaust flow rate control means, the flow rate of the high-oxygen feed air introduced into the mixing section is controlled, and the exhaust flow rate control means is adjusted inversely proportional to the mixing flow rate control means.

本態様の低酸素空気供給装置は、原料空気生成装置で生成された低酸素原料空気に、同じく原料空気生成装置で生成された高酸素原料空気を混合して酸素濃度を調節する。
そのため原料空気生成装置に原料たる空気を供給するエアーコンプレッサー等の上流側装置の負担が小さい。そのためエアーコンプレッサー等の上流側装置を小型化することができる。
また本態様の低酸素空気供給装置では、原料空気生成装置に原料空気を供給する装置の他に、送風機やエアーコンプレッサー等を設ける必要がない。
そのため本態様の低酸素空気供給装置は、従来のものに比べて小型化することが可能である。 The low-oxygen air supplying apparatus of this embodiment adjusts the oxygen concentration by mixing low-oxygen feed air produced in a feed air production apparatus with high-oxygen feed air also produced in a feed air production apparatus.
This reduces the burden on upstream equipment such as an air compressor that supplies raw air to the raw air generator, and therefore allows the upstream equipment such as an air compressor to be made smaller.
Furthermore, in the low oxygen air supplying apparatus of this embodiment, there is no need to provide a blower, air compressor, or the like in addition to the device that supplies raw air to the raw air generating apparatus.
Therefore, the low oxygen air supplying device of this embodiment can be made smaller than conventional devices.

上記した態様において、前記原料空気生成装置は、空気導入口と、前記低酸素原料空気を排出する第１排出部と、前記高酸素原料空気を排出する第２排出部を有し、前記原料空気生成装置の前記第２排出部から前記混合部に至る高酸素空気流路を有し、当該高酸素空気流路に流量制御手段があって前記混合部に導入される前記高酸素原料空気の流量が制御されるものであり、さらに余剰の高酸素原料空気を排気する排気路を備えることが望ましい。 In the above-mentioned aspect, the raw air generating device has an air inlet, a first discharge section for discharging the low-oxygen raw air, and a second discharge section for discharging the high-oxygen raw air, and has a high-oxygen air flow path from the second discharge section of the raw air generating device to the mixing section, and the high-oxygen air flow path has a flow control means for controlling the flow rate of the high-oxygen raw air introduced into the mixing section, and it is preferable that the device further has an exhaust path for discharging excess high-oxygen raw air.

本態様の低酸素空気供給装置では、高酸素空気流路に流量制御手段があって混合部に導入される高酸素原料空気の流量が制御される。そのため低酸素混合空気の酸素濃度を調節することができる。
本態様の低酸素空気供給装置は、原料たる空気に比べると少ない酸素量の低酸素混合空気を生成するものであるので、高酸素原料空気の一部だけが低酸素原料空気に混入される。本態様の低酸素空気供給装置では、余剰となった高酸素原料空気が排気路から排気されるので、原料空気生成装置に悪影響を与えない。 In the low-oxygen air supplying device of this embodiment, a flow control means is provided in the oxygen-rich air flow passage to control the flow rate of the oxygen-rich feed air introduced into the mixing section, thereby making it possible to adjust the oxygen concentration of the low-oxygen mixed air.
Since the low-oxygen air supplying apparatus of this embodiment produces low-oxygen mixed air with a smaller amount of oxygen than the raw air, only a portion of the high-oxygen feed air is mixed into the low-oxygen feed air. In the low-oxygen air supplying apparatus of this embodiment, the surplus high-oxygen feed air is exhausted from the exhaust passage, so it does not adversely affect the raw air generating apparatus.

上記した各態様において、前記混合部は管路によって構成されていることが望ましい。 In each of the above aspects, it is preferable that the mixing section is configured by a pipeline.

本態様によると、低酸素空気供給装置をより小型化することができる。 According to this embodiment, the low-oxygen air supply device can be made smaller.

上記した各態様において、前記原料空気生成装置は、窒素と酸素とを分離可能な気体分離膜を有し、当該気体分離膜によって前記空気を前記低酸素原料空気と前記高酸素原料空気に分離するものであることが望ましい。 In each of the above aspects, it is desirable that the feed air generator has a gas separation membrane capable of separating nitrogen and oxygen, and separates the air into the low-oxygen feed air and the high-oxygen feed air using the gas separation membrane.

気体分離膜を採用した空気生成装置は、小型でありながら効率よく酸素と窒素を分離することができる。
そのため本態様によると、低酸素空気供給装置をより小型化することができる。 Air generating devices that use gas separation membranes are small yet can efficiently separate oxygen and nitrogen.
Therefore, according to this embodiment, the low oxygen air supplying device can be made smaller.

上記した各態様において、前記原料空気生成装置は、特定の気体に対して高い吸着能力を有する吸着剤を有するものであってもよい。
即ち上記した各態様において、前記原料空気生成装置は、特定の気体に対して高い吸着能力を有する吸着剤を含み、ＰＳＡ機構によって前記空気を前記低酸素原料空気と前記高酸素原料空気に分離するものであってもよい。 In each of the above aspects, the feed air generator may have an adsorbent having a high adsorption capacity for a specific gas.
That is, in each of the above-mentioned aspects, the feed air generation device may contain an adsorbent having a high adsorption capacity for a specific gas, and separate the air into the low-oxygen feed air and the high-oxygen feed air by a PSA mechanism.

本態様は、大容量の低酸素空気供給装置としても好適である。 This embodiment is also suitable as a large-capacity low-oxygen air supply device.

上記した各態様において、前記高酸素原料空気から二酸化炭素を除去する二酸化炭素除去装置を有していることが望ましい。 In each of the above aspects, it is desirable to have a carbon dioxide removal device that removes carbon dioxide from the oxygen-rich feed air.

本態様によると、高酸素原料空気に含まれる二酸化炭素を予め減らすことができ、生成された低酸素混合空気の二酸化炭素濃度を低下させることができる。 According to this embodiment, it is possible to reduce the carbon dioxide contained in the high-oxygen feed air in advance, and to lower the carbon dioxide concentration in the generated low-oxygen mixed air.

トレーニング装置の態様は、人が内部で運動可能なトレーニングルームと、上記したいずれかに記載の低酸素空気供給装置を有し、前記トレーニングルーム内を前記外気よりも酸素濃度が低い低酸素環境にすることが可能であることを特徴とするトレーニング装置である。 The training device is characterized in that it has a training room in which people can exercise and any of the low-oxygen air supply devices described above, and is capable of creating a low-oxygen environment in the training room with a lower oxygen concentration than the outside air.

本態様によると、トレーニングルームに付属する低酸素空気供給装置を小型化することができる。
上記した課題を解決するための具体的態様は、人が内部で運動可能なトレーニングルームを備えるトレーニング装置であって、原料空気生成装置と、低濃度酸素流路と、高酸素空気流路と、混合部を有し、前記原料空気生成装置は、前記トレーニングルーム外の空気を原料とし、外気よりも酸素濃度が低い低酸素原料空気と、前記外気よりも酸素濃度が高い高酸素原料空気を生成するものであり、前記空気を導入する空気導入口と、前記低酸素原料空気を排出する第１排出部と、前記高酸素原料空気を排出する第２排出部を有し、前記低濃度酸素流路は、前記第１排出部から前記トレーニングルームに至る流路であり、前記高酸素空気流路は、前記第２排出部から前記混合部に至る流路であり、前記高酸素空気流路に、開度を調整することができる流量制御手段が配置され、当該流量制御手段によって前記第２排出部から排出された前記高酸素原料空気が流量調整されるものであり、前記混合部は、前記低濃度酸素流路において前記低酸素原料空気に対して流量調整された前記高酸素原料空気を混合して、前記外気よりも酸素濃度が低い低酸素混合空気を生成するものであり、前記低酸素混合空気を前記トレーニングルームに供給することで前記トレーニングルーム内を前記外気よりも酸素濃度が低い低酸素環境にすることが可能であることを特徴とするトレーニング装置である。
上記した課題を解決するためのもう一つの具体的態様は、人が内部で運動可能なトレーニングルームを備えるトレーニング装置であって、原料空気生成装置と、混合部を有し、前記原料空気生成装置は、前記トレーニングルーム外の空気を原料とし、外気よりも酸素濃度が低い低酸素原料空気と、前記外気よりも酸素濃度が高い高酸素原料空気を生成するものであり、前記空気を導入する空気導入口と、前記低酸素原料空気を排出する第１排出部と、前記高酸素原料空気を排出する第２排出部を有し、前記混合部は、前記原料空気生成装置により生成された前記低酸素原料空気と前記高酸素原料空気を混合して、前記外気よりも酸素濃度が低い低酸素混合空気を生成するものであり、前記原料空気生成装置の前記第２排出部から前記混合部に至る高酸素空気流路を有し、当該高酸素空気流路に開度を調整することができる流量制御手段があって前記混合部に導入される前記高酸素原料空気の流量が制御され、さらに前記第２排出部に排気路が接続されており、余剰の高酸素原料空気が前記排気路から排気されるものであり、前記原料空気生成装置で生成された高酸素原料空気のうち前記低酸素原料空気に混合する量と排気する量を制御して、高酸素原料空気のいくらかを前記低酸素原料空気に混合し、前記低酸素原料空気に混合されない高酸素原料空気を排気し、前記混合部で生成された低酸素混合空気を前記トレーニングルームに供給することで前記トレーニングルーム内を前記外気よりも酸素濃度が低い低酸素環境にすることが可能であることを特徴とするトレーニング装置である。
上記した態様において、前記流量制御手段は、前記高酸素空気流路と前記排気路の分岐部に設けられている又は前記高酸素空気流路と前記排気路の分岐部から前記混合部の間に設けられていることが望ましい。
上記した態様において、前記原料空気生成装置で生成される低酸素原料空気の酸素濃度と高酸素原料空気の酸素濃度が所定の水準で安定する様に、前記原料空気生成装置に導入される空気の量や圧力が調節されることが望ましい。
上記した各態様において、加圧装置を有し、当該加圧装置で前記空気導入口に空気を導入することが望ましい。 According to this embodiment, the low oxygen air supply device attached to the training room can be made smaller.
A specific embodiment for solving the above-mentioned problems is a training apparatus equipped with a training room in which people can exercise, the training apparatus comprising a raw air generating device, a low-concentration oxygen flow path, a high-oxygen air flow path, and a mixing section, the raw air generating device uses air outside the training room as a raw material and generates low-oxygen raw air having a lower oxygen concentration than the outside air and high-oxygen raw air having a higher oxygen concentration than the outside air, the raw air generating device comprising an air inlet for introducing the air, a first discharge section for discharging the low-oxygen raw air, and a second discharge section for discharging the high-oxygen raw air, the low-concentration oxygen flow path being a flow path leading from the first discharge section to the training room, and the high-oxygen air flow path being a flow path leading from the second discharge section to the mixing section, a flow control means capable of adjusting the opening is disposed in the high-oxygen air flow path, and the flow control means adjusts the flow rate of the high-oxygen feed air discharged from the second discharge section, and the mixing section mixes the high-oxygen feed air, the flow rate of which has been adjusted , with the low-oxygen feed air in the low-concentration oxygen flow path to generate low-oxygen mixed air having an oxygen concentration lower than that of the outside air, and the training device is characterized in that the inside of the training room can be made into a low-oxygen environment having an oxygen concentration lower than that of the outside air by supplying the low-oxygen mixed air to the training room.
Another specific embodiment for solving the above-mentioned problem is a training apparatus equipped with a training room in which people can exercise, the training apparatus having a raw air generation device and a mixing unit, the raw air generation device uses air outside the training room as a raw material and generates low-oxygen raw air having a lower oxygen concentration than outside air and high-oxygen raw air having a higher oxygen concentration than the outside air, the raw air generation device having an air inlet for introducing the air, a first discharge unit for discharging the low-oxygen raw air, and a second discharge unit for discharging the high-oxygen raw air, the mixing unit mixes the low-oxygen raw air and the high-oxygen raw air generated by the raw air generation device to generate low-oxygen mixed air having a lower oxygen concentration than the outside air, and air is guided from the second discharge unit of the raw air generation device to the mixing unit. and a flow control means for adjusting the opening of the high-oxygen air flow path to control the flow rate of the high-oxygen feed air introduced into the mixing section. An exhaust path is connected to the second discharge section and excess high-oxygen feed air is exhausted from the exhaust path. By controlling the amount of high-oxygen feed air generated in the feed air generator to be mixed with the low-oxygen feed air and the amount to be exhausted, some of the high-oxygen feed air is mixed with the low-oxygen feed air and high-oxygen feed air not mixed with the low-oxygen feed air is exhausted, and the low-oxygen mixed air generated in the mixing section is supplied to the training room, making it possible to create a low-oxygen environment inside the training room with a lower oxygen concentration than the outside air.
In the above-mentioned aspect, it is desirable that the flow rate control means is provided at the branching point of the oxygen-rich air flow path and the exhaust path, or between the branching point of the oxygen-rich air flow path and the exhaust path and the mixing section.
In the above-mentioned aspect, it is desirable to adjust the amount and pressure of air introduced into the feed air generator so that the oxygen concentration of the low-oxygen feed air and the oxygen concentration of the high-oxygen feed air generated in the feed air generator are stabilized at predetermined levels.
In each of the above-mentioned aspects, it is preferable to have a pressurizing device and to introduce air into the air inlet by the pressurizing device.

本発明によると、低酸素空気供給装置を従来に比べて小型化することが可能である。また本発明によると、トレーニング装置を従来に比べて小型化することができる。 According to the present invention, it is possible to make the low-oxygen air supply device smaller than conventional devices. Also, according to the present invention, it is possible to make the training device smaller than conventional devices.

本発明の実施形態のトレーニング装置の斜視図である。1 is a perspective view of a training device according to an embodiment of the present invention. 図１のトレーニング装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of the training device of FIG. 1. 図１のトレーニング装置の低酸素空気供給装置で採用される原料空気生成装置の断面図である。2 is a cross-sectional view of a raw air generating device employed in the low oxygen air supply device of the training apparatus of FIG. 1. 本発明の他の実施形態のトレーニング装置の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a training device according to another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施形態のトレーニング装置の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a training device according to still another embodiment of the present invention. 本発明のさらに他の実施形態のトレーニング装置の構成図である。FIG. 13 is a configuration diagram of a training device according to still another embodiment of the present invention. 従来技術のトレーニング装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a training device according to a prior art. 他の従来技術のトレーニング装置の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of another prior art training device.

以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態のトレーニング装置１は、２室のトレーニングルーム２ａ、２ｂと、一台の低酸素空気供給装置３を有している。
２室のトレーニングルーム２ａ、２ｂは、同じ構造である。トレーニングルーム２ａ、２ｂは、数名の者が運動するに足る容積を持った部屋である。本実施形態で採用するトレーニングルーム２ａ、２ｂは、内部の環境を任意に調節することができる。 The embodiments of the present invention will be described further below.
The training apparatus 1 of this embodiment has two training rooms 2 a and 2 b and one low oxygen air supplying device 3 .
The two training rooms 2a and 2b have the same structure. The training rooms 2a and 2b are rooms with a volume large enough for several people to exercise. The training rooms 2a and 2b employed in this embodiment can adjust the internal environment as desired.

具体的には、トレーニングルーム２ａ、２ｂ内の温度と湿度を調節することができる。特に本実施形態では、トレーニングルーム２ａ、２ｂ内の酸素濃度を任意に調節することができる。
即ち図１の様にトレーニングルーム２ａ、２ｂ内には温度センサー１１、湿度センサー１２、第１酸素濃度センサー１３、第２酸素濃度センサー１５を有している。
第１酸素濃度センサー１３は、トレーニングルーム２ａ、２ｂ内の酸素濃度の制御用に使用するものであり、説明の都合上、「室内酸素濃度監視センサー１３」と称する。
第２酸素濃度センサー１５は、トレーニングルーム２内の酸素濃度が過度に低下していないことを監視するものであり、説明の都合上、「最低酸素濃度監視センサー１５」と称する。 Specifically, the temperature and humidity in the training rooms 2a and 2b can be adjusted. In particular, in this embodiment, the oxygen concentration in the training rooms 2a and 2b can be adjusted as desired.
That is, as shown in FIG. 1, a temperature sensor 11, a humidity sensor 12, a first oxygen concentration sensor 13, and a second oxygen concentration sensor 15 are provided in the training rooms 2a and 2b.
The first oxygen concentration sensor 13 is used to control the oxygen concentration in the training rooms 2a and 2b, and for convenience of explanation, will be referred to as the "indoor oxygen concentration monitoring sensor 13."
The second oxygen concentration sensor 15 monitors whether the oxygen concentration in the training room 2 drops excessively, and for convenience of explanation, is referred to as the "minimum oxygen concentration monitoring sensor 15."

トレーニングルーム２ａ、２ｂには換気装置１６が設けられている。換気装置１６の下流に、二酸化炭素濃度センサー１７が設けられている。 Training rooms 2a and 2b are equipped with a ventilation system 16. A carbon dioxide concentration sensor 17 is provided downstream of the ventilation system 16.

トレーニングルーム２ａ、２ｂ内には公知の空調装置２０があり、当該空調装置２０に温度センサー１１と湿度センサー１２の信号が入力され、トレーニングルーム２ａ、２ｂ内の温度及び湿度が所望の環境となる様に空調装置２０が制御される。 A known air conditioning device 20 is installed in the training rooms 2a and 2b, and signals from a temperature sensor 11 and a humidity sensor 12 are input to the air conditioning device 20, which controls the temperature and humidity in the training rooms 2a and 2b to be the desired environment.

本実施形態のトレーニング装置１では、一台の低酸素空気供給装置３があり、一台の低酸素空気供給装置３によって二つのトレーニングルーム２ａ、２ｂに低酸素空気が供給される。
なお後記する様に、低酸素空気供給装置３の原料空気生成装置２６によって酸素濃度を低下させた低酸素空気が生成され、その後に酸素量の多い空気が混合されて酸素濃度が調整されるが、混合後の空気は外気よりも酸素濃度の低い低酸素空気である。
二種類の酸素濃度が異なる低酸素空気を区別するため、原料空気生成装置２６で生成される低酸素空気を「低酸素原料空気」と称し、混合後の低酸素空気を「低酸素混合空気」と称する。 The training apparatus 1 of this embodiment has one hypoxic air supplying device 3, which supplies hypoxic air to two training rooms 2a and 2b.
As will be described later, hypoxic air with a reduced oxygen concentration is generated by the raw air generator 26 of the hypoxic air supply device 3, and then air with a higher oxygen content is mixed in to adjust the oxygen concentration. After mixing, the air is hypoxic air with a lower oxygen concentration than the outside air.
In order to distinguish between the two types of hypoxic air having different oxygen concentrations, the hypoxic air generated by the feed air generator 26 is referred to as "hypoxic feed air", and the hypoxic air after mixing is referred to as "hypoxic mixed air".

低酸素空気供給装置３は、図２の様にエアーコンプレッサー２５と原料空気生成装置２６を有している。
原料空気生成装置２６は、公知の高分子分離膜方式の窒素ガス発生装置であり、エアーコンプレッサー２５で加圧した空気を導入することによって酸素を分離し、導入された空気に比べて窒素の割合が高い低酸素原料空気と、導入された空気に比べて酸素の割合が高い高酸素原料空気を排出するものである。 The low oxygen air supplying device 3 has an air compressor 25 and a raw air generating device 26 as shown in FIG.
The feed air generator 26 is a nitrogen gas generator using a known polymer separation membrane system, which separates oxygen by introducing air pressurized by the air compressor 25, and discharges low-oxygen feed air which has a higher nitrogen ratio than the introduced air, and high-oxygen feed air which has a higher oxygen ratio than the introduced air.

原料空気生成装置２６は、図２、図３の様に、空気導入口３０と、低酸素原料空気を排出する第１排出部３１と、高酸素原料空気を排出する第２排出部３２を有している。
低酸素空気供給装置３の具体的構造については後記する。 As shown in Figures 2 and 3, the feed air generation device 26 has an air inlet 30, a first discharge section 31 that discharges low-oxygen feed air, and a second discharge section 32 that discharges high-oxygen feed air.
The specific structure of the low oxygen air supply device 3 will be described later.

トレーニング装置１は、前記した様に一台の低酸素空気供給装置３で二つのトレーニングルーム２ａ、２ｂに低酸素混合空気が供給されるものであり、配管が途中から２系統に分岐しているが、分岐配管の構成は同じである。そのため代表してエアーコンプレッサー２５から一方のトレーニングルーム２ａに至る流路について説明する。
図２では、第１トレーニングルーム２ａに至る流路を太線で示し、第２トレーニングルーム２ｂに至る流路は細線で示している。 As described above, the training device 1 supplies low-oxygen mixed air to the two training rooms 2a and 2b using a single low-oxygen air supply device 3, and although the piping branches into two systems midway, the configuration of the branch piping is the same. Therefore, the flow path from the air compressor 25 to one of the training rooms, 2a, will be explained as a representative example.
In FIG. 2, the flow path leading to the first training room 2a is indicated by a thick line, and the flow path leading to the second training room 2b is indicated by a thin line.

低酸素空気供給装置３では、エアーコンプレッサー２５から原料空気生成装置２６に入り、原料空気生成装置２６の第１排出部３１から混合部３３ａを経て第１トレーニングルーム２ａに至る主流路２３と、原料空気生成装置２６の第２排出部３２から混合部３３ａに至る高酸素空気流路３６を有している。混合部３３ａは、主流路２３と高酸素空気流路３６との合流部及びその下流側の管路である。 The low-oxygen air supplying device 3 has a main flow path 23 that enters the raw air generator 26 from the air compressor 25, passes through the mixing section 33a from the first discharge section 31 of the raw air generator 26 to the first training room 2a, and a high-oxygen air flow path 36 that leads from the second discharge section 32 of the raw air generator 26 to the mixing section 33a. The mixing section 33a is the confluence of the main flow path 23 and the high-oxygen air flow path 36 and the pipe downstream of that.

主流路２３は、エアーコンプレッサー２５と原料空気生成装置２６の空気導入口３０を繋ぐ原料空気導入路３７と、原料空気生成装置２６の第１排出部３１からトレーニングルーム２ａに至る低濃度酸素流路３８によって構成されている。
また低濃度酸素流路３８であって、第１排出部３１から混合部３３ａの間に酸素濃度センサー４１が設けられている。酸素濃度センサー４１は、原料空気生成装置２６で生成される低酸素原料空気の酸素濃度を監視するものであり、説明の都合上、「低酸素濃度監視センサー４１」と称する。 The main flow path 23 is composed of a raw air inlet path 37 that connects the air compressor 25 and the air inlet 30 of the raw air generator 26, and a low-concentration oxygen flow path 38 that runs from the first exhaust part 31 of the raw air generator 26 to the training room 2a.
An oxygen concentration sensor 41 is provided in the low-concentration oxygen flow path 38 between the first discharge section 31 and the mixing section 33a. The oxygen concentration sensor 41 monitors the oxygen concentration of the low-oxygen feed air generated in the feed air generator 26, and for convenience of explanation will be referred to as the "low-oxygen concentration monitoring sensor 41."

高酸素空気流路３６は、前記した様に原料空気生成装置２６の第２排出部３２から混合部３３ａに至る流路である。高酸素空気流路３６には、混入流量制御手段４２ａが設けられている。混入流量制御手段４２ａは具体的にはモータバルブであり、開度を調整することができる。
また高酸素空気流路３６には、酸素濃度センサー４３が設けられている。酸素濃度センサー４３は、原料空気生成装置２６で生成される高酸素原料空気の酸素濃度を監視するものであり、説明の都合上、「高酸素濃度監視センサー４３」と称する。 As described above, the oxygen-rich air flow path 36 is a flow path that leads from the second discharge section 32 of the raw air generator 26 to the mixing section 33a. The oxygen-rich air flow path 36 is provided with a mixing flow rate control means 42a. The mixing flow rate control means 42a is specifically a motor valve, and the opening degree of the valve can be adjusted.
Further, an oxygen concentration sensor 43 is provided in the oxygen-rich air flow path 36. The oxygen concentration sensor 43 monitors the oxygen concentration of the oxygen-rich feed air generated in the feed air generator 26, and for convenience of explanation, is referred to as the "high oxygen concentration monitoring sensor 43."

高酸素空気流路３６には、さらに排気流路（排気路）４５が設けられている。排気流路４５は、原料空気生成装置２６の第２排出部３２に繋がるものであり、余剰の高酸素原料空気を排気するものである。
排気流路４５には、排気流量制御手段４６が設けられている。排気流量制御手段４６は具体的にはモータバルブであり、開度を調整することができる。 The oxygen-rich air flow path 36 is further provided with an exhaust flow path (exhaust passage) 45. The exhaust flow path 45 is connected to the second discharge section 32 of the feed air generator 26, and exhausts excess oxygen-rich feed air.
An exhaust flow rate control means 46 is provided in the exhaust flow path 45. The exhaust flow rate control means 46 is specifically a motor valve, and the opening degree of the valve can be adjusted.

第２トレーニングルーム２ｂに至る配管系統は、前記した第１トレーニングルーム２ａに至る配管系統と同一であるから、同一の部材に同一の数字を付し、且つ両者を区別するために符番ｂを付すことによって重複する説明を省略する。 The piping system leading to the second training room 2b is the same as the piping system leading to the first training room 2a described above, so the same numbers are used for the same components, and the symbol b is used to distinguish between the two, and redundant explanations will be omitted.

次にトレーニング装置１及び低酸素空気供給装置３の機能について説明する。
トレーニング装置１の使用に先立って、図示しない制御装置に、各トレーニングルーム２ａ、２ｂ内の酸素濃度が設定される。
低酸素空気供給装置３では、エアーコンプレッサー２５で加圧された空気が、原料空気導入路３７を経由して原料空気生成装置２６の空気導入口３０に導入される。
原料空気生成装置２６の内部で酸素と窒素が分離され、第１排出部３１から酸素濃度が８パーセント程度の低酸素原料空気が排出される。
また第２排出部３２からは酸素濃度が３８パーセント程度の高酸素原料空気が排出される。 Next, the functions of the training device 1 and the low oxygen air supply device 3 will be described.
Prior to use of the training apparatus 1, the oxygen concentrations in the respective training rooms 2a, 2b are set in a control device (not shown).
In the low oxygen air supplying apparatus 3 , air pressurized by the air compressor 25 is introduced into the air inlet 30 of the raw air generating apparatus 26 via the raw air inlet passage 37 .
Oxygen and nitrogen are separated inside the feed air generator 26, and low-oxygen feed air with an oxygen concentration of about 8% is discharged from the first discharge section 31.
Further, oxygen-rich feed air having an oxygen concentration of about 38% is discharged from the second discharge section 32 .

即ち大気中の酸素割合は、約２１パーセントであるが、原料空気生成装置２６を通過させることによって酸素割合が約８パーセントに低下した低酸素原料空気が第１排出部３１から排出され、酸素濃度が３８パーセント程度に上昇した高酸素原料空気が第２排出部３２から排出される。 In other words, the oxygen percentage in the atmosphere is about 21 percent, but by passing the air through the feed air generator 26, the low-oxygen feed air, whose oxygen percentage has been reduced to about 8 percent, is discharged from the first discharge section 31, and the high-oxygen feed air, whose oxygen concentration has been increased to about 38 percent, is discharged from the second discharge section 32.

低酸素原料空気の酸素濃度は低酸素濃度監視センサー４１で検知され、図示しない制御装置に入力される。同様に高酸素原料空気の酸素濃度は高酸素濃度監視センサー４３で検知され、図示しない制御装置に入力される。
本実施形態では、原料空気生成装置２６から排出される低酸素原料空気の酸素濃度と、高酸素原料空気の酸素濃度が概ね上記した水準で安定する様に、上流側のエアーコンプレッサー２５から原料空気生成装置２６に導入される空気の量や圧力が図示しない制御弁等によって調節される。 The oxygen concentration of the low-oxygen feed air is detected by a low-oxygen concentration monitoring sensor 41 and input to a control device (not shown). Similarly, the oxygen concentration of the high-oxygen feed air is detected by a high-oxygen concentration monitoring sensor 43 and input to a control device (not shown).
In this embodiment, the amount and pressure of air introduced from the upstream air compressor 25 to the raw air generator 26 is adjusted by a control valve or the like (not shown) so that the oxygen concentration of the low-oxygen feed air and the oxygen concentration of the high-oxygen feed air discharged from the raw air generator 26 are stabilized at approximately the levels described above.

本実施形態の低酸素空気供給装置３では、主流路２３を流れる低酸素原料空気に、高酸素空気流路３６を通過する原料空気生成装置２６で生成された高酸素原料空気が混合されて適度の酸素濃度に調整された低酸素混合空気が作られ、各トレーニングルーム２ａ、２ｂに供給される。 In the low-oxygen air supply device 3 of this embodiment, the low-oxygen feed air flowing through the main flow path 23 is mixed with high-oxygen feed air generated by the feed air generator 26 passing through the high-oxygen air flow path 36 to produce low-oxygen mixed air adjusted to an appropriate oxygen concentration, which is then supplied to each training room 2a, 2b.

そして各トレーニングルーム２ａ、２ｂ内の酸素濃度が設定値となる様に、混入流量制御手段４２ａ、４２ｂの開度が制御される。
具体的には、室内酸素濃度監視センサー１３で各トレーニングルーム２ａ、２ｂ内の酸素濃度を監視し、その値を混入流量制御手段４２ａ、４２ｂにフィードバックする。
仮にトレーニングルーム２ａ内の酸素濃度が設定値を下回っておれば、混入流量制御手段４２ａの開度を開き、より多くの高酸素原料空気を主流路２３を流れる低酸素原料空気に混入し、低酸素混合空気に含まれる酸素濃度を上げてトレーニングルーム２ａに供給し、トレーニングルーム２ａ内の酸素濃度を上昇させる。
トレーニングルーム２ｂ内の酸素濃度が設定値を下回っておれば、混入流量制御手段４２ｂの開度を開く。 The opening of the mixing flow rate control means 42a, 42b is controlled so that the oxygen concentration in each training room 2a, 2b becomes the set value.
Specifically, the oxygen concentration in each of the training rooms 2a, 2b is monitored by an indoor oxygen concentration monitoring sensor 13, and the value is fed back to the mixed flow rate control means 42a, 42b.
If the oxygen concentration in the training room 2a is below the set value, the mixing flow rate control means 42a is opened to mix more high-oxygen feed air with the low-oxygen feed air flowing through the main flow path 23, increasing the oxygen concentration in the low-oxygen mixed air and supplying it to the training room 2a, thereby raising the oxygen concentration in the training room 2a.
If the oxygen concentration in the training room 2b is below the set value, the mixing flow rate control means 42b is opened.

逆に各トレーニングルーム２ａ、２ｂ内の酸素濃度が設定値よりも高い場合には、混入流量制御手段４２ａ、４２ｂの開度を絞り、高酸素原料空気の混入量を減らして低酸素混合空気に含まれる酸素濃度を下げてトレーニングルーム２ａ、２ｂに供給し、トレーニングルーム２ａ、２ｂ内の酸素濃度を降下させる。 Conversely, if the oxygen concentration in each training room 2a, 2b is higher than the set value, the opening of the mixing flow control means 42a, 42b is narrowed, the amount of high-oxygen raw air mixed in is reduced, the oxygen concentration in the low-oxygen mixed air is lowered, and the low-oxygen mixed air is supplied to the training rooms 2a, 2b, thereby lowering the oxygen concentration in the training rooms 2a, 2b.

また排気流量制御手段４６の開度は、混入流量制御手段４２ａ、４２ｂの開度に対して反比例的に調整される。即ち混入流量制御手段４２ａ、４２ｂの開度が開き方向に変化すると、排気流量制御手段４６の開度は閉じ方向に変化し、混入流量制御手段４２ａ、４２ｂの開度が閉じ方向に変化すると、排気流量制御手段４６の開度が開く。
その結果、余剰の高酸素原料空気が排気流路４５から適度に排気され、原料空気生成装置２６内に掛かる背圧が適度に制御される。 The opening degree of the exhaust flow control means 46 is adjusted inversely proportional to the opening degree of the mixed flow control means 42a, 42b. That is, when the opening degree of the mixed flow control means 42a, 42b changes in the opening direction, the opening degree of the exhaust flow control means 46 changes in the closing direction, and when the opening degree of the mixed flow control means 42a, 42b changes in the closing direction, the opening degree of the exhaust flow control means 46 increases.
As a result, excess oxygen-rich feed air is appropriately exhausted from exhaust passage 45, and the back pressure applied within feed air generator 26 is appropriately controlled.

混合部３３ａ、３３ｂに混入された高酸素原料空気は、混合部３３ａ、３３ｂからトレーニングルーム２ａ、２ｂに至るまでの配管を通過する内に低酸素原料空気と混合が進み、略均一の濃度の低酸素混合空気となってトレーニングルーム２ａ、２ｂに入る。 The high-oxygen feed air mixed into the mixing sections 33a and 33b is mixed with the low-oxygen feed air as it passes through the piping from the mixing sections 33a and 33b to the training rooms 2a and 2b, and becomes low-oxygen mixed air of approximately uniform concentration before entering the training rooms 2a and 2b.

本実施形態のトレーニング装置１では、トレーニングルーム２ａ、２ｂ内を低酸素状態とし、例えば標高２０００ｍから６０００ｍといった高地と同等の環境を人工的に創出することができる。
本実施形態では、トレーニングルーム２ａ、２ｂ内にトレッドミル（ランニングマシン）等のトレーニングマシン４７が設置されている。
使用者は、トレーニングルーム２ａ、２ｂ内に入り、低酸素環境下でトレーニングマシン４７を使用し、擬似的な高地トレーニングを行うことができる。 In the training apparatus 1 of this embodiment, the training rooms 2a, 2b are made hypoxic, making it possible to artificially create an environment equivalent to that of a high altitude, for example, at an altitude of 2000 m to 6000 m.
In this embodiment, a training machine 47 such as a treadmill (running machine) is installed in the training rooms 2a and 2b.
A user can enter the training rooms 2a and 2b and use the training machines 47 in a low-oxygen environment to perform simulated high-altitude training.

トレーニングルーム２ａ、２ｂ内の二酸化炭素濃度は、二酸化炭素濃度センサー１７で監視されている。トレーニングルーム２ａ、２ｂ内の二酸化炭素濃度が過度に上昇した場合には、混入流量制御手段４２ａ、４２ｂの開度を開き、より多くの高酸素原料空気を主流路２３を流れる低酸素原料空気に混入し、低酸素混合空気に含まれる酸素濃度を上げてトレーニングルーム２ａ、２ｂ内の酸素濃度を上昇させる。 The carbon dioxide concentration in the training rooms 2a and 2b is monitored by the carbon dioxide concentration sensor 17. If the carbon dioxide concentration in the training rooms 2a and 2b rises excessively, the mixing flow control means 42a and 42b are opened to mix more high-oxygen feed air with the low-oxygen feed air flowing through the main flow path 23, increasing the oxygen concentration in the low-oxygen mixed air and raising the oxygen concentration in the training rooms 2a and 2b.

トレーニングルーム２ａ、２ｂの酸素濃度は、最低酸素濃度監視センサー１５でも監視されている。最低酸素濃度監視センサー１５は安全装置の一つであり、何らかの事情によってトレーニングルーム２ａ、２ｂ内の酸素濃度が健康を害するおそれがある程度まで低下すると、図示しない報知手段で報知する。
トレーニングルーム２ａ、２ｂの酸素濃度が過度に低下したことが最低酸素濃度監視センサー１５で検知された場合は、安全を確保するために低酸素空気供給装置３を停止し、換気装置１６を駆動してトレーニングルーム２内の酸素濃度を大気状態に戻してもよい。 The oxygen concentration in the training rooms 2a, 2b is also monitored by a minimum oxygen concentration monitoring sensor 15. The minimum oxygen concentration monitoring sensor 15 is a safety device that issues an alarm via an alarm means (not shown) if, for some reason, the oxygen concentration in the training rooms 2a, 2b drops to a level that poses a risk to health.
If the minimum oxygen concentration monitoring sensor 15 detects that the oxygen concentration in the training rooms 2a, 2b has dropped too low, the low oxygen air supply device 3 may be stopped to ensure safety, and the ventilation device 16 may be operated to return the oxygen concentration in the training room 2 to atmospheric conditions.

本実施形態では、管路内で高酸素原料空気と低酸素原料空気を混合したが、より容積の大きい混合部を設け、混合部内に高酸素原料空気と低酸素原料空気を導入してもよい。
またトレーニングルーム２ａ、２ｂ内に高酸素原料空気と低酸素原料空気を個別に導入し、トレーニングルーム２ａ、２ｂ内で高酸素原料空気と低酸素原料空気を混合してもよい。即ちトレーニングルーム２ａ、２ｂを混合部として利用してもよい。 In this embodiment, the high-oxygen feed air and the low-oxygen feed air are mixed in the pipeline, but a mixing section with a larger volume may be provided and the high-oxygen feed air and the low-oxygen feed air may be introduced into the mixing section.
Also, the high-oxygen feed air and the low-oxygen feed air may be introduced separately into the training rooms 2a and 2b, and the high-oxygen feed air and the low-oxygen feed air may be mixed in the training rooms 2a and 2b. In other words, the training rooms 2a and 2b may be used as mixing sections.

以上説明した実施形態では、高酸素空気流路３６及び排気流路４５に混入流量制御手段４２ａ、４２ｂと排気流量制御手段４６を設け、原料空気生成装置２６で生成された高酸素原料空気を主流路２３に混合するものと排気するものに振り分けた。
他の方策として、高酸素空気流路３６と排気流路４５の分岐部に開度を調整可能なダンパー（流量制御手段）等を設け、高酸素原料空気を主流路２３に混合するものと排気するものに振り分けてもよい。 In the embodiment described above, mixing flow rate control means 42a, 42b and exhaust flow rate control means 46 are provided in the oxygen-rich air flow path 36 and the exhaust flow path 45, and the oxygen-rich feed air generated in the feed air generation device 26 is divided into that which is mixed into the main flow path 23 and that which is exhausted.
As another measure, a damper (flow control means) whose opening degree can be adjusted may be provided at the branch point of the oxygen-rich air flow path 36 and the exhaust flow path 45, and the oxygen-rich feed air may be divided into that which is mixed with the main flow path 23 and that which is exhausted.

上記した実施形態では、低酸素空気供給装置３からの低酸素混合空気の供給先は、トレーニングルーム２ａ、２ｂの二箇所であるが、一つのトレーニングルーム２だけに低酸素混合空気を供給してもよく、より多くのトレーニングルーム２に低酸素混合空気を供給してもよい。
以上説明した実施形態は、低酸素空気供給装置３の使用例としてトレーニングルーム２ａ、２ｂに低酸素混合空気を供給するものであるが、低酸素混合空気の供給先はトレーニングルーム２ａ、２ｂに限定されるものではない。例えば吸引マスクや試験装置に低酸素混合空気を供給してもよい。 In the embodiment described above, the hypoxic mixed air is supplied from the hypoxic air supply device 3 to two locations, the training rooms 2a and 2b, but the hypoxic mixed air may be supplied to only one training room 2, or the hypoxic mixed air may be supplied to more training rooms 2.
The embodiment described above is an example of using the hypoxic air supply device 3 to supply hypoxic mixed air to the training rooms 2a and 2b, but the destination of the hypoxic mixed air is not limited to the training rooms 2a and 2b. For example, the hypoxic mixed air may be supplied to a suction mask or a test device.

本実施形態の低酸素空気供給装置３は、エアーコンプレッサー２５等の加圧装置を空気導入装置として利用し、原料空気生成装置２６に空気を導入している。本実施形態の低酸素空気供給装置３では、エアーコンプレッサー２５に要求される空気供給能力は、原料空気生成装置２６が必要とする空気量で足り、混合用の空気を加圧する必要はない。そのためエアーコンプレッサー２５の容量は小さいもので足りる。
本実施形態の低酸素空気供給装置３では、別途のエアーコンプレッサー等を設置する必要はない。
そのため本実施形態の低酸素空気供給装置３は、同規模の容量を有する従来のものに比べて、小型化することができる。 The hypoxic air supplying apparatus 3 of this embodiment utilizes a pressurizing device such as an air compressor 25 as an air introduction device to introduce air into the raw air generating apparatus 26. In the hypoxic air supplying apparatus 3 of this embodiment, the air supply capacity required for the air compressor 25 is sufficient to meet the amount of air required by the raw air generating apparatus 26, and there is no need to pressurize the air to be mixed. Therefore, the capacity of the air compressor 25 can be small.
In the low oxygen air supply device 3 of this embodiment, there is no need to install a separate air compressor or the like.
Therefore, the low oxygen air supplying device 3 of this embodiment can be made smaller than a conventional device having the same capacity.

次に、原料空気生成装置２６の構造について図３を参照しつつ補足説明する。
原料空気生成装置２６は、気体分離膜５１を内蔵するものであり、窒素ガス発生装置としても使用されるものである。
原料空気生成装置２６は、容器状の本体部５０を有し、その内部に気体分離膜５１で作られた複数の管路５３が内蔵されている。
本体部５０の内部空間では、互いに間隔をあけて一対の支持部５２が配置され、その一対の支持部５２によって管路５３が支持されている。また本体部５０には空気導入口３０と、低酸素原料空気を排出する第１排出部３１と、高酸素原料空気を排出する第２排出部３２が設けられている。
本体部５０の空気導入口３０は管路５３に繋がっており、本体部５０内に導入された空気は、管路５３を流れ、その間に高酸素原料空気と低酸素原料空気に分離される。 Next, the structure of the feed air generator 26 will be further explained with reference to FIG.
The feed air generator 26 has a built-in gas separation membrane 51 and is also used as a nitrogen gas generator.
The feed air generator 26 has a vessel-shaped main body 50 inside which are built-in a plurality of pipes 53 made of gas separation membranes 51 .
A pair of support parts 52 are arranged at a distance from each other in the internal space of the main body 50, and a pipeline 53 is supported by the pair of support parts 52. The main body 50 is also provided with an air inlet 30, a first discharge part 31 that discharges low-oxygen feed air, and a second discharge part 32 that discharges high-oxygen feed air.
The air inlet 30 of the main body 50 is connected to a pipe 53, and the air introduced into the main body 50 flows through the pipe 53 and is separated into high-oxygen feed air and low-oxygen feed air.

気体分離膜５１は、空気から窒素と酸素とを分離可能な分離膜であり、高分子を用いた有機膜と、無機材料を用いた無機膜が知られている。
本実施形態では、高分子有機膜が採用されている。気体分離膜の種類や原理は公知であるから詳細な説明を省略する。 The gas separation membrane 51 is a separation membrane capable of separating nitrogen and oxygen from air, and organic membranes using polymers and inorganic membranes using inorganic materials are known.
In this embodiment, a polymer organic membrane is used. The types and principles of gas separation membranes are well known, so detailed explanations are omitted.

上記した実施形態では、気体分離膜５１を利用して低酸素原料空気と高酸素原料空気を生成する原料空気生成装置２６を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＰＳＡ機構を採用するものであってもよい。 In the above embodiment, a feed air generator 26 is used that generates low-oxygen feed air and high-oxygen feed air using a gas separation membrane 51, but the present invention is not limited to this and may also employ a PSA mechanism.

図４は、ＰＳＡ機構を採用した原料空気生成装置６０を使用したトレーニング装置５５の構成図である。
原料空気生成装置６０は、大型の設備であり、空気導入口３０と、低酸素原料空気を排出する第１排出部３１と、高酸素原料空気を排出する第２排出部３２を有している。
原料空気生成装置６０は、空気槽１００と、第１吸着塔１０１及び第２吸着塔１０２とを備えている。また原料空気生成装置６０には、第１吸着塔１０１と第２吸着塔１０２を切り換える切り替え弁群がある。 FIG. 4 is a configuration diagram of a training device 55 using a raw air generator 60 employing a PSA mechanism.
The feed air generating apparatus 60 is a large facility and has an air inlet 30, a first discharge section 31 that discharges low-oxygen feed air, and a second discharge section 32 that discharges high-oxygen feed air.
The feed air generation system 60 includes an air tank 100, a first adsorption tower 101, and a second adsorption tower 102. The feed air generation system 60 also includes a group of switching valves that switch between the first adsorption tower 101 and the second adsorption tower 102.

原料空気生成装置６０では、第１吸着塔１０１及び第２吸着塔１０２の各々において、吸着工程、第１均圧工程、脱着工程、第２均圧工程を１サイクルとする工程が繰り返され、高酸素原料空気と低酸素原料空気がそれぞれ生成される。
原料空気生成装置６０では、一方の吸着塔が吸着工程に付されている間、他方の吸着塔は脱着工程が実行され、一方の吸着塔が第１均圧工程に付されている間、他方の吸着塔は第２均圧工程に付される。 In the feed air generation apparatus 60, a cycle of the adsorption process, the first pressure equalization process, the desorption process, and the second pressure equalization process is repeated in each of the first adsorption tower 101 and the second adsorption tower 102, thereby generating high-oxygen feed air and low-oxygen feed air, respectively.
In the feed air generation system 60, while one adsorption tower is undergoing an adsorption process, the other adsorption tower is undergoing a desorption process, and while one adsorption tower is undergoing a first equalization process, the other adsorption tower is undergoing a second equalization process.

原料空気生成装置６０では、空気槽１００には、空気導入口３０と空気流出路部１０５が接続されている。先の実施形態と同様に、エアーコンプレッサー２５から空気導入口３０に空気が供給され、供給された空気は空気槽１００に一旦貯留される。そして貯留した原料空気を空気流出路部１０５に流出させる。空気流出路部１０５には、開閉弁１０６が設けられた第１導入流路部１０７が第１吸着塔１０１との間に接続され、開閉弁１０８が設けられた第２導入流路部１１０が第２吸着塔１０２との間に接続されている。 In the raw air generating device 60, the air tank 100 is connected to the air inlet 30 and the air outlet passage 105. As in the previous embodiment, air is supplied from the air compressor 25 to the air inlet 30, and the supplied air is temporarily stored in the air tank 100. The stored raw air is then discharged to the air outlet passage 105. A first inlet passage 107 provided with an on-off valve 106 is connected to the air outlet passage 105 between the first adsorption tower 101, and a second inlet passage 110 provided with an on-off valve 108 is connected to the air outlet passage 105 between the first adsorption tower 102.

第１吸着塔１０１及び第２吸着塔１０２には特定の気体に対して高い吸着能力を有する吸着剤が充填されている。吸着剤としては、例えば、窒素に対する吸着能を有するゼオライトや、酸素に対する吸着能を有する活性炭などの、多孔質の吸着剤を挙げることができる。
ゼオライトは、原料空気から窒素を選択的に吸着する性質を有しており、高圧条件下において窒素の吸着能が増大する。このためゼオライトが充填された第１吸着塔１０１及び第２吸着塔１０２は、加圧下の吸着工程において窒素を多く吸着して高酸素原料空気を流出し、その後、減圧下の脱着工程において窒素を脱着して低酸素原料空気を流出する。 The first adsorption tower 101 and the second adsorption tower 102 are filled with an adsorbent having a high adsorption capacity for a specific gas. Examples of the adsorbent include porous adsorbents such as zeolite having an adsorption capacity for nitrogen and activated carbon having an adsorption capacity for oxygen.
Zeolite has the property of selectively adsorbing nitrogen from the feed air, and its nitrogen adsorption capacity increases under high pressure conditions. Therefore, the first adsorption tower 101 and the second adsorption tower 102 filled with zeolite adsorb a large amount of nitrogen in the adsorption step under pressure and discharge high-oxygen feed air, and then desorb the nitrogen in the desorption step under reduced pressure and discharge low-oxygen feed air.

一方、活性炭は、原料空気から酸素を選択的に吸着する性質を有しており、高圧条件下において酸素の吸着能が増大する。このため活性炭が充填された第１吸着塔１０１及び第２吸着塔１０２は、加圧下の吸着工程において酸素を多く吸着して低酸素原料空気を流出し、その後、減圧下の脱着工程において酸素を脱着して高酸素原料空気を流出する。 Activated carbon, on the other hand, has the property of selectively adsorbing oxygen from the feed air, and its oxygen adsorption capacity increases under high pressure conditions. Therefore, the first adsorption tower 101 and the second adsorption tower 102, which are filled with activated carbon, adsorb a large amount of oxygen in the adsorption process under pressure and discharge low-oxygen feed air, and then desorb the oxygen in the desorption process under reduced pressure and discharge high-oxygen feed air.

第１吸着塔１０１には、開閉弁１１５が設けられ、高酸素原料空気を流出させる第１高酸素濃度空気流出路１１１と、開閉弁１１２が設けられ、低酸素原料空気を流出させる第１低酸素濃度空気流出路１１３とが接続されている。また、第２吸着塔１０２には、開閉弁１２０が設けられ、高酸素原料空気を流出させる第２高酸素濃度空気流出路１２１と、開閉弁１２３が設けられ、低酸素原料空気を流出させる第２低酸素濃度空気流出路１２５とが接続されている。
なお、第１高酸素濃度空気流出路１１１及び第２高酸素濃度空気流出路１２１は合流して高酸素原料空気を排出する第２排出部３２に接続されている。また第１低酸素濃度空気流出路１１３及び第２低酸素濃度空気流出路１２５は合流し、低酸素原料空気を排出する第１排出部３１に接続されている。 The first adsorption tower 101 is provided with an on-off valve 115 and is connected to a first high oxygen concentration air outlet passage 111 through which the high-oxygen feed air flows out, and a first low oxygen concentration air outlet passage 113 through which the low-oxygen feed air flows out, which is provided with an on-off valve 112. The second adsorption tower 102 is provided with an on-off valve 120 and is connected to a second high oxygen concentration air outlet passage 121 through which the high-oxygen feed air flows out, and a second low oxygen concentration air outlet passage 125 through which the low-oxygen feed air flows out, which is provided with an on-off valve 123.
The first high oxygen concentration air outlet passage 111 and the second high oxygen concentration air outlet passage 121 join together and are connected to a second discharge section 32 that discharges high-oxygen feed air. The first low oxygen concentration air outlet passage 113 and the second low oxygen concentration air outlet passage 125 join together and are connected to a first discharge section 31 that discharges low-oxygen feed air.

第１吸着塔１０１及び第２吸着塔１０２の各々において、吸着工程、第１均圧工程、脱着工程、第２均圧工程を１サイクルとする工程を繰り返す。高酸素原料空気及び低酸素原料空気をそれぞれ生成するに際しては、第１吸着塔１０１及び第２吸着塔１０２に充填される吸着剤の窒素又は酸素に対する吸着性に応じて、開閉弁１０６、１０８、１１５、１２０、１１２、１２３の開閉動作が制御される。 In each of the first adsorption tower 101 and the second adsorption tower 102, a cycle of the adsorption process, the first pressure equalization process, the desorption process, and the second pressure equalization process is repeated. When generating high-oxygen feed air and low-oxygen feed air, respectively, the opening and closing operations of the on-off valves 106, 108, 115, 120, 112, and 123 are controlled according to the adsorption properties of the adsorbent filled in the first adsorption tower 101 and the second adsorption tower 102 for nitrogen or oxygen.

本実施形態においても、第１排出部３１はトレーニングルーム２に至る主流路２３に接続されている。
また第２排出部３２は、混合部３３に至る高酸素空気流路３６と接続され、主流路２３を流れる低酸素原料空気に、高酸素原料空気が混合される。
本実施形態においても、主流路２３を流れる低酸素原料空気に、原料空気生成装置６０で生成された高酸素原料空気が混合されて適度の酸素濃度に調整された低酸素混合空気が作られ、各トレーニングルーム２ａ、２ｂに供給される。 In this embodiment as well, the first discharge section 31 is connected to the main flow path 23 leading to the training room 2 .
The second discharge section 32 is also connected to an oxygen-rich air flow passage 36 leading to the mixing section 33 , and the oxygen-rich feed air is mixed with the low-oxygen feed air flowing through the main flow passage 23 .
In this embodiment, the low-oxygen feed air flowing through the main flow path 23 is mixed with high-oxygen feed air generated in the feed air generator 60 to produce low-oxygen mixed air adjusted to an appropriate oxygen concentration, which is then supplied to each training room 2a, 2b.

また図５、図６に示すように、低酸素空気供給装置３に二酸化炭素除去装置６１を設けてもよい。二酸化炭素除去装置６１は、図５、図６に示すように高酸素空気流路３６に設けることが望ましい。本実施形態によると、高酸素原料空気から二酸化炭素を除去し、二酸化炭素量を低減することができる。
図５に示すトレーニング装置６２は、図２に示すトレーニング装置１に二酸化炭素除去装置６１を追加した実施形態であり、トレーニング装置１と共通する部材に同一の数字を付すことによって重複する説明を省略する。
図６に示すトレーニング装置６３は、図４に示すトレーニング装置５５に二酸化炭素除去装置６１を追加した実施形態であり、トレーニング装置５５と共通する部材に同一の数字を付すことによって重複する説明を省略する。 5 and 6, a carbon dioxide removal device 61 may be provided in the low-oxygen air supplying device 3. The carbon dioxide removal device 61 is desirably provided in the oxygen-rich air flow path 36, as shown in Fig. 5 and 6. According to this embodiment, carbon dioxide can be removed from the oxygen-rich feed air, thereby reducing the amount of carbon dioxide.
A training apparatus 62 shown in FIG. 5 is an embodiment in which a carbon dioxide removal device 61 is added to the training apparatus 1 shown in FIG. 2, and duplicated explanations will be omitted by assigning the same numbers to members common to the training apparatus 1.
A training apparatus 63 shown in FIG. 6 is an embodiment in which a carbon dioxide removal apparatus 61 is added to the training apparatus 55 shown in FIG. 4, and duplicated explanations will be omitted by assigning the same numbers to members common to the training apparatus 55.

１、５５、６２、６３トレーニング装置
２ａ、２ｂトレーニングルーム
３低酸素空気供給装置
２５エアーコンプレッサー
２６原料空気生成装置
３０空気導入口
３１第１排出部
３２第２排出部
３３混合部
３６高酸素空気流路
４２ａ４２ｂ混入流量制御手段
４５排気流路
４６排気流量制御手段
６０原料空気生成装置
６１二酸化炭素除去装置 1, 55, 62, 63 Training apparatus 2a, 2b Training room 3 Low oxygen air supply device 25 Air compressor 26 Raw air production device 30 Air inlet 31 First discharge section 32 Second discharge section 33 Mixing section 36 High oxygen air flow path 42a 42b Mixing flow rate control means 45 Exhaust flow path 46 Exhaust flow rate control means 60 Raw air production device 61 Carbon dioxide removal device

Claims

A training device having a training room in which a person can exercise,
The apparatus includes a raw air generator, a low-concentration oxygen flow path, an oxygen-rich air flow path, and a mixing section,
The raw air generating device uses air outside the training room as a raw material and generates low-oxygen raw air having a lower oxygen concentration than the outside air and high-oxygen raw air having a higher oxygen concentration than the outside air, and has an air inlet for introducing the air, a first exhaust section for exhausting the low-oxygen raw air, and a second exhaust section for exhausting the high-oxygen raw air,
The low-concentration oxygen flow path is a flow path leading from the first discharge portion to the training room,
The oxygen-rich air flow path is a flow path leading from the second discharge section to the mixing section,
a flow control means capable of adjusting an opening degree is disposed in the oxygen-rich air flow path, and the flow rate of the oxygen-rich feed air discharged from the second discharge part is adjusted by the flow control means,
the mixing section mixes the high-oxygen feed air, the flow rate of which has been adjusted , with the low-oxygen feed air in the low-concentration oxygen flow path to generate low-oxygen mixed air having an oxygen concentration lower than that of the outside air,
A training device characterized in that the inside of the training room can be made into a hypoxic environment having an oxygen concentration lower than that of the outside air by supplying the hypoxic mixed air to the training room.

A training device having a training room in which a person can exercise,
A feed air generator and a mixing section are provided.
The raw air generating device uses air outside the training room as a raw material and generates low-oxygen raw air having a lower oxygen concentration than the outside air and high-oxygen raw air having a higher oxygen concentration than the outside air, and has an air inlet for introducing the air, a first exhaust section for exhausting the low-oxygen raw air, and a second exhaust section for exhausting the high-oxygen raw air,
the mixing section mixes the low-oxygen feed air and the high-oxygen feed air generated by the feed air generation device to generate low-oxygen mixed air having an oxygen concentration lower than that of the outside air,
the feed air generating apparatus has an oxygen-rich air flow path leading from the second discharge section to the mixing section, the oxygen-rich air flow path has a flow control means capable of adjusting an opening degree thereof to control the flow rate of the oxygen-rich feed air introduced into the mixing section, and an exhaust path is connected to the second discharge section, and excess oxygen-rich feed air is exhausted from the exhaust path,
controlling an amount of the high-oxygen feed air generated in the feed air generator to be mixed with the low-oxygen feed air and an amount to be exhausted, so that some of the high-oxygen feed air is mixed with the low-oxygen feed air and the high-oxygen feed air that is not mixed with the low-oxygen feed air is exhausted;
A training device characterized in that it is possible to create a hypoxic environment in the training room having a lower oxygen concentration than the outside air by supplying the hypoxic mixed air produced in the mixing section to the training room.

3. The training device according to claim 2, wherein the flow rate control means is provided at a branching point of the high-oxygen air flow path and the exhaust path, or is provided between the branching point of the high-oxygen air flow path and the exhaust path and the mixing section.

A training device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the amount and pressure of air introduced into the raw air generator are adjusted so that the oxygen concentration of the low-oxygen raw air and the oxygen concentration of the high-oxygen raw air generated by the raw air generator are stabilized at a predetermined level.

A training device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it has a pressurizing device, and the pressurizing device introduces air into the air inlet.