JPH0224221A - キャビンの空気環境改善装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 自動車、地下鉄等の乗物のキャビンの空気環境の改善に
関する。他の１つは前述の乗物の別な機能を分担するエ
アー付帯装置と酸素濃縮装置を使用するシステムにおい
て、その装置の一部を共用することにより装置の簡単化
や小型化を図るガス濃縮装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

日本においても車社会が進み、自動車の数が多くなり２
便利になった反面自動車の排ガスにより空気環境が阻害
され、生物体にも影響が出始めている。都市を走る自動
車、特にトラックの運転手等のプロのドライバーは、毎
日排ガスが多く、悪い空気環境の中を走り廻って暮らし
ている。彼等の生活空間の改善策としては、気温の変化
にクーラーを用いて対策している程度にすぎない。

窓を閉めてクーラーをつけたり、暖房をかけて走ってい
る車も外気を取り入れる限り、排ガスや悪い環境の空気
が入ってくる。その為、運転手は疲れ、健康をそこねる
ことがある。その為自衛上ドライブイン等で売られてい
る酸素の缶詰が人気があり酸素ガスを吸って疲労が軽く
なると言っている人も多い。

一方、地下鉄においても悪い空気環境の地下道を多人数
の乗客をのせて走っており９乗客の疲労が多い、冬や夏
は暖房やクーラーをかけて走っているが外部の空気を取
り入れると悪い環境の空気が入ってくるし、締め切ると
大人数の乗客のため酸素が不足してくる。しかし、酸素
ガスを運転室内や客室に放出しながら締め切って走って
いる車はまだ見ない。すなわち、電車や自動車客室、運
転席を排ガスが入らないように締め切ると人の呼吸によ
り酸素が消費されるので、これを外部より補ってや不必
要がある。これはボンベに酸素ガスを充填して積載し室
内に放出する手段あるが、空のボンベを積みかえたり、
走行中酸素切れが発生するので自動的に空気中の酸素ガ
スを取り出し連続して補給できる酸素濃縮装置が使える
方が安心であり便利である。

小型の酸素濃縮装置は医療用としては多く用いられてい
るが、自動車に搭載して走っているものは活魚輸送用以
外は知らない。

これは、空気を原料として空気中の酸素ガスを濃縮して
取り出し、水槽中に活魚を泳がせながら輸送している魚
の酸素欠乏が起きないように放出しながら走っているも
のである。

空気中の酸素や窒素を濃縮するガス濃縮装置は空気を原
料とするためコンプレッサーにより空気を取り込んでい
る。

従来の自動車に搭載している酸素濃縮装置はモーターで
駆動されるコンプレッサーを持っておりコンプレッサー
をダイナモで発電した直流電源を用いて直流モーターを
廻して駆動しているものと、コンプレッサー駆動モータ
ーの電力容量が大きいものはジーゼル発電機を積載しＡ
ＣｌｏｏＶを発電してこれでコンプレッサーのモーター
を廻す方法のもの等があった。

これ等は発電機、モーター、コンプレッサーと重量の重
い装備を必要とし装備荷重が増えるばかりでなく、直列
的にエネルギーを伝えるので効率も悪（なる、積荷を運
ぶトラックに余分な装備荷重が多くなると多くの物が運
べなくなる。

一方自動車や電車には制動にエヤーブレーキを使用する
ものが多くあり、これは電車や自動車の走行を制動する
ので、その動力となるエアーはブレーキ用エアータンク
内には常に一定圧以上のエアーを貯留しておく必要があ
る。しかし空気タンクは高圧になり過ぎると破裂を起こ
すので、高圧になるとコンプレッサーを空回りしてエア
ーを取り込まないようアンロードする手段や安全弁から
放出する手段が組み込まれている。しかしエンジンに直
結しているコンプレッサーの発生するエアーは自動車が
走行中は十分な余力がある。

このように車には他の機能の為にエアー付帯装置を装備
しているものが多くある。

〔発明が解決しようとする課題〕

電車や自動車のキャビンを外気と遮断して排ガスやまわ
りの悪い環境空気が内に入らないようにし乗車する人の
生活空間である内部の空気環境の改善を図ろうとするも
のであり、環境の改善には酸素ガスの補給が必要である
が、酸素ボンベなどによると酸素ガスを補給しなければ
ならないし。

うっかりすると酸素ガス切れが発生する。そこで走行中
に空気より酸素ガスを自分で濃縮しながら連続して供給
できる装置を提供するものである。

自動車や電車等は装備荷重の軽量化が要求されている。

電車や自動車にはエアーブレーキのような他の機能の為
に付帯する空気設備を装備しているものがある。このよ
うな空気設備のコンプレッサーを兼用したり、そのコン
プレッサーの駆動も車のエンジンや車軸の回転エネルギ
ーなど、車の移動エネルギーを使用することによりトー
タル的に効率が高く装備荷重の軽量化を図ろうとするも
のである。

また、車のエンジンや車軸の回転は走行スピードの変化
とともに変わるが、この回転の変化があると７これから
駆動エネルギーをもらっているコンプレッサーの回転が
変わり発生空気量が変わってくる。この変化があっても
安定した酸素の発生を得ようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために空気ブレーキなどエアー付帯
装置を有する電車や自動車において、エアー付帯装置用
空気溜めタンク（これをエアータンクと称することとす
る）に例えば、空気ブレーキに必要な圧力、Ｐｌを超え
ると空気を外部に導出するバルブを設置し、この空気を
酸素濃縮装置に供給し、酸素ガスを濃縮するよう構成す
るもので、この濃縮したガスを車のキャビンに供給する
ようにし、キャビン内の酸素ガス濃度を高めるようにす
るものである。　車の走行スピードに合わせてエンジン
回転数が変わり、車軸の回転からエネルギーを得ている
場合は、勿論走行スピードに合わせて車軸の回転が変わ
るので、エアータンクより流出する空気は量が変動した
り連続的でない場合があるので、空気溜めタンクの後に
ダンパー用のバッファタンク１２を設けてそこから酸素
濃縮装置に供給するようにするとともに、このバッファ
タンクに安全弁もしくはアンロード装置と圧力ＳＷを備
える。これはエンジンが高速になってコンプレッサーか
ら送られてくる空気量が多くなった時に安全弁から空気
を抜き、またはコンプレッサーをアンロードする。また
エンジンが止まったり１回転が大変遅くなった時に制限
バルブを通してエアーが得られなくなることがあるので
、バッファタンク１２の内部圧力か酸素濃縮装置の必要
圧力以上になったとき酸素濃縮機が作動するよう構成す
るものである。

また、車はその走行スピードが変化するので酸素ガスも
常に一定量がコンスタントに得られるとは限らない、濃
縮したガスを酸素貯留タンクに貯留しておき、これを走
行停止時に使用することも可能ならしめられる。そして
酸素貯留タンクには圧力センサーを設けて一定圧になる
と酸素濃縮装置を止める構成とする。

尚、キャビン内にてタバコを喫煙する人もありその煙や
出入り時に外部より持ち込まれるゴミもあるので塵埃や
臭い等を除去する空気清浄装置と組み合わせて設置する
ことにより、空気環境のより改善を図るものである。

キャビン内にはＯｋｍ度センサーを設けて、必要以上に
濃度にならないよう一定濃度（ｅ　ｘ　２５％）になる
と０２の導入を止める構成とする。

〔作　　用〕

自動車の場合について述べると、エンジンに連動じたコ
ンプレッサーはエンジンの回転とともにエアータンクに
空気を送り込み、これが空気ブレーキに必要な圧力Ｐ、
を超えると制限バルブを通じて、ダンパー用バンファタ
ンク１２に空気が貯留され圧力が上がりこの圧力が酸素
濃縮装置の必要圧力Ｐ、に達すると酸素濃縮装置が起動
され。

酸素濃縮動作が始まる。また、このバッファタンクの安
全弁は車の高速時のコンプレッサーからのエアー供給が
多いとき圧力が高くなり過ぎないよう、その圧力が上限
Ｐ、になると安全弁から抜くか、またはコンプレッサー
を空転させるようアンロードさせる。

このバッファタンクを用いて車の走行速度の変化に伴う
空気量の変化を調整する。濃縮された酸素は酸素貯留タ
ンクに入り一時ここに貯留した後パイプにより自動車の
キャビンに送出され、キャビンの０□濃度を上げる。　
尚、酸素貯留タンクに圧力センサーが一定圧に達すると
酸素濃縮動作を止める。この酸素貯留タンク内の酸素は
車の停止時等に使用できる。

〔実施例〕

実施例について図面を参照して説明すると、第１図にお
いて、自動車のエンジンｌの回転エネルギーをコンプレ
ッサー５にベルトにより供給する、コンプレッサー５に
より圧縮された空気は空気中の水分と油分の一部を取り
除くためドライヤー６を通してからエアータンク８に導
かれる。エアータンク８には安全弁３０とブレーキ系へ
行く配管９と制限バルブ１０が取付けられている。制限
バルブ１０は逆止弁１２を通してバッファタンク１３に
パイプ１１で接続されバッファタンク１３には安全弁１
５と圧力センサー１４が接続されており更にバッファタ
ンク１３よりパイプ３１で空気中の更に細かいオイルミ
ストを取る為にフィルタ１６に接続された。その後、減
圧弁３４により圧力を下げて酸素濃縮装置１７に接続す
る。酸素濃縮装置１７の内部には、空気を送る方向を切
替える天方向弁１８があり、これに空気パイプが接続さ
れる。そしてゼオライトを充填した吸着筒１９．１９°
に天方向弁の他の二つの配管が接続され、他の二つは排
気用のものでサイレンサー２２に接続される。

それぞれの吸着筒出口には、配管３０及び３０により逆
止弁２１，２１’　を介してタンク２０に接続される。

−ａ縮された酸素はこのタンク２０から配管２３により
、酸素貯留タンク２４に導かれるこの途中に絞りバルブ
を入れ、タンク２０よりの流出量をコントロールする酸
素貯留タンク２４には圧力センサー２５を取付け、これ
が一定圧以上になると酸素の濃縮を止め、これ以上の酸
素の発生を止める。２４に貯留されたガスはパイプ２６
により自動車のキャビンに接続し、室内にガスを放出す
る。その放出ガス量は絞り弁３３により一定にする。

動作を説明する。

エンジン１つの回転によりコンプレッサー５が駆動され
る。これにより空気を取込み圧縮されてドライヤー６に
より空気中の水分とコンプレッサーで混入する油分を除
去してエアータンク８に送り込む、送り込まれたエアー
はブレーキを駆動する為に必要な圧力Ｐ＋になるまでは
、制限バルブ１０は空気を外部に出さない。

配管９によりブレーキ系へ接続しているがブレーキ系に
ついてはここでは省略する。

２６以上の圧力０例えば（７〜８ｋｇ／ｃｄ）になると
制限バルブを通してバッファタンク１３に空気が流入す
る。流入した空気は逆止弁１２により逆流はしない。

自動車のエンジンは走行状態により回転数が変わるので
、多量な空気が送りこまれる場合と少ない場合がある。

酸素ａｍ器で使用する空気量以上に送りこまれた場合は
エアータンク８とバッファタンク１３の圧力が高くなる
ので安全弁３０．１５より外部に放出するか又は、この
ガス圧をコンプレッサー５にフィトバックしてコンプレ
ッサーを空回りするように作動させて、エアータンク８
への流入を止める。

また回転数が低いときは制限バルブ１０よりバッファタ
ンク１２に流入してくる空気量が少なくなり９間歇的に
なる場合もある。しかし酸素濃縮器側で使用する空気量
はコンプレッサーで発生する量的７０〜１００Ｉ！、／
分（アイドリング状態）より少なく設定しである（３０
〜４０１／分）。

またその使用圧力も減圧弁３４により３〜４　ｋｇ／　
ｃｔＪ　Ｇに下げて使用するよう構成しであるためエア
ータンクより高圧の空気が間歇的に流入してきても酸素
濃縮器は動作するようにしである。しかしエンジンの起
動の初期や回転数が低いときとかにエアーブレーキ系で
エアーを使った場合とかバッファタンク１３内の圧力が
酸素濃縮器１７の駆動に必要な圧力Ｐ、に達しない場合
は酸素濃縮器を起動しないようバッファタンク１３に圧
力センサー１４を取付けてあり、これで圧力を測ってＰ
ｔ　（約３ｋｇ／ｃＩａ）に達してから酸素濃縮器を起
動している。

酸素濃縮器の動作は、吸着筒１９．１９’　に窒素を優
先的に吸着するゼオライトが充填しであるが、これに油
分が入ると性能の劣化を起こすので使用する空気の油分
を活性炭を中心にしたフィルターで除去している。原料
の空気の圧力を減圧弁でＰ２に落として三方向弁１８で
吸着筒１９に送気すると、吸着筒１９内に窒素ガスが吸
着されて、出口より濃縮した酸素ガスがパイプ３０を通
してタンク２０へ逆止弁２１を通して蓄積される。

吸着筒１９に窒素ガスが飽和状態になる前に吸着筒１９
°の方に空気の送り込みを三方向弁１８により切替えて
、送り込んでやる。今度は吸着筒１９°から濃縮された
酸素ガスがパイプ３０゛　より逆止弁２１゛　を通して
タンク２０へ蓄積される。

その間部のサイクルで吸着筒１９に吸着した窒素ガスを
五方弁１８によりサイレンサー２２を通して大気圧に開
放してやることにより吸着した窒素ガスがゼオライトよ
り脱着して大気に排出される、そして吸着筒１９°によ
り濃縮した酸素ガスの一部をオリフィス３５を通して吸
着筒１９の方にパージガスとして還流させて、吸着筒１
９に流入させ、吸着剤の再生を助けてやる。次に吸着筒
１９”が窒素ガスで飽和状態になる前に再生された吸着
筒１９に五方弁１８により送気を切替えて。

吸着筒１９゛　　は吸着筒１９を再生したときと同様な
方法により吸着剤の再生を行う、このようにして繰り返
し連続して酸素を濃縮する。この吸着筒を三方向弁を通
して大気圧に開放するとき、酸素濃縮に必要な圧力Ｐ２
に加圧されていた圧力が一気にサイレンサー２２を通し
て大気に開放されるので大きい音を発生するので音を消
すサイレンサー２２が付いている。

タンク２０に蓄積された酸素ガスはパイプ２３により導
出し、絞り弁３２によりその流出量を制限し、酸素貯留
タンク２４に入れられる。これは自動車が走行時に濃縮
した酸素ガスを貯留するもので、自動車が停止したとき
１例えば運転手が仮眠時にはこのタンク内の酸素を使用
することができる。

そして酸素貯留タンク２４には圧力センサー２５が付い
ておりこれが一定圧Ｐ３以上になると酸素濃縮器を停止
する。停止すると空気の消費がなくなるので、バッファ
タンク１３及びエアータンク８の圧力が上がりＰ、にな
るので安全弁３０を通してコンプレッサーを空回りさせ
るよう作動する。

酸素貯留タンク２４よりパイプ２６を通じて絞り弁３３
により流量を調節しながら自動車のキャビンに放出され
る。自動車のキャビンはトラックの場合は運転ルームで
あり、バスの場合５乗用車の場合は客室である。

以上述べた中で酸素貯留タンク２４を用いない方法もあ
る。この場合はタンク２０の出力バイブ２３を車のキャ
ビンへの配管バイブ２６へ直接接続し、酸素貯留タンク
２４及び圧力センサー２５を取り払えばよい。

別な実施例として電車に使用する場合が考えられる。電
車もエアーブレーキを使用しており、この場合コンプレ
ッサー５の駆動源を車軸よりベルトで駆動するものとコ
ンプレッサー５をモーターで駆動するものがあり、ベル
トで駆動する場合は全く自動車の場合と同じように考え
てよい。

モーターで駆動される場合は、ブレーキエアータンク８
及びバッファタンク１３の圧力が高くなり安全圧力Ｐ３
を越えたとき安全弁３０．及び１３より得られる圧力で
モーターのＳＷを切りコンプレッサーの働きを停止させ
るようにする。

その他は前の実施例と同じ構成でよい。

また、エアーブレーキの装置との兼用をしないので酸素
濃縮器専用でコンプレッサーを設ける場合は、ドライヤ
ー６の出口をパイプ１１に接続し。

安全弁１５の出力によりコンプレッサー５を圧力Ｐ２で
アンロードさせればよい。

尚、キャビン内には酸素放出とともに空気清浄器を無段
することが空気環境の改善の点から効果的である。また
、キャビン内に酸素濃度計を取付は濃度が必要以上の濃
度１例えば２５％以上になったら酸素ガスの放出を止め
るか、酸素のｆｉ′Ｉａ動作を止めるよう構成すること
も必要である。

〔効　　果〕

（１）人の消費する酸素ガスを供給することにより車の
キャビン内を排ガスの悪い環境から守れるよう密閉構造
することが出来る。

（２）制限バルブを設けることにより車の付帯設備であ
るエアーブレーキ系の空気システムと併用することによ
り、コンプレッサーを両方の目的に利用できるので装置
全体を軽くコンパクトに出来る。

（３）バッファタンクを設けることにより駆動源動機の
回転数の変動による空気量の変化に対して安定に酸素濃
縮装置を運転できる。

（４）酸素ガス貯留タンク２４を設けることにより、酸
素を蓄積しておくことができるので停止時の仮眠時等に
も酸素を利用することが出来る。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明のフローシートを示す、１はエンジン、５
はコンプレッサー　８はエアータンク、１０は制限バル
ブ、１３はバッファタンク、１７は酸素濃縮装置、２４
は酸素貯留タンク、２８は自動車のキャビン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）乗物のエンジン又は，独自に装備したエンジンの
   エネルギーを用いて酸素濃縮装置を駆動し，濃縮した酸
   素ガスを当該乗物のキャビンに放出して空気環境を改善
   するキャビンの空気環境改善装置。
2. （２）エアー付帯装置を使用するエアータンクに一定圧
   以上になると空気を導出する制限バルブを設け，本制限
   バルブより導出したエアーを酸素濃縮装置の原料ガスと
   して使用し，濃縮した酸素ガスをキャビンに放出し空気
   環境を改善するようにしたキャビンの空気環境改善装置
   。
3. （３）エアー付帯装置を使用するエアータンクに一定圧
   以上になると空気を導出する制限バルブを設け，当該制
   限バルブより導出した空気を一時貯留するバッファタン
   クを設け当該バッファタンクより酸素濃縮装置へ原料空
   気を送り酸素を濃縮し，濃縮した酸素ガスをキャビンに
   放出するようにしたキャビンの空気環境改善装置。
4. （４）エアー付帯装置を使用するエアータンクから制限
   バルブより放出した空気を一時貯留するバッファタンク
   に圧力センサーを設けてバッファタンク内の圧力が一定
   圧以上になった信号を圧力センサーにより検出して酸素
   濃縮装置を起動して酸素を濃縮して酸素ガスをキャビン
   に放出するようにしたキャビンの空気環境改善装置。
5. （５）車の移動エネルギーにより駆動される酸素濃縮装
   置により濃縮した酸素ガスを酸素ガス貯留タンクに貯留
   し，その後酸素ガス貯留タンクから酸素ガスをキャビン
   に放出するようにしたキャビンの空気環境改善装置。