JPH0665524B2 - 車両室内用酸素供給装置 - Google Patents

車両室内用酸素供給装置

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JPH0665524B2
JPH0665524B2 JP20668585A JP20668585A JPH0665524B2 JP H0665524 B2 JPH0665524 B2 JP H0665524B2 JP 20668585 A JP20668585 A JP 20668585A JP 20668585 A JP20668585 A JP 20668585A JP H0665524 B2 JPH0665524 B2 JP H0665524B2
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美光 井上
健一 藤原
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H3/00Other air-treating devices
    • B60H3/0007Adding substances other than water to the air, e.g. perfume, oxygen

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Separation Of Gases By Adsorption (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は、車両の室内に酸素を供給するための酸素供給
装置に係る。
(ロ)従来の技術 吸着剤が有する、個々のガス成分(酸素、窒素等)に対
する吸着特性の差を利用し、空気を原材料として酸素を
発生させる酸素発生装置は公知である。しかしながら、
かような酸素発生装置を車両に適用して車室内に酸素を
供給する装置というものは、発明者の知る限りにおい
て、まだない。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 車両、特に自動車において、例えば空気調和装置を内気
循環モードで作動させている場合のごとく、車室内空間
を長時間にわたつて外気から遮断していると、車室内の
酸素濃度が低下し、乗員に好ましからざる影響を与え
る。
本発明の目的は、車室内の酸素濃度の低下を補償するこ
とができる車両室内用酸素供給装置を提供することであ
る。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明によれば、内部に圧力室を画成している圧力容器
と、その圧力室に装填された、分子分離作用を有する吸
着剤と、圧力室に車両の室外の空気を圧入するコンプレ
ツサと、圧力室に連通する上流端と車両の室内空間に連
通する下流端とを有する酸素移送用ダクトと、その酸素
移送用ダクトに備えられていて、コンプレツサによつて
圧力室に圧入される空気の圧力が大気圧よりも高い所定
の圧力に達した時に開いて、その所定の圧力の時点で吸
着剤に吸着されていない空気成分が酸素移送用ダクトを
通つて車両の室内に吹出されるのを許すバルブ手段とを
有していることを特徴とする車両室内用酸素供給装置で
もつて上記問題点が解決される。
(ホ)作用 コンプレツサによつて圧力室に圧入される空気の圧力が
高まるにつれ、酸素よりも吸着力が大きい窒素
(N)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(C
)、窒素酸化物(NO)等は吸着剤に優先的に吸
着され、従つて圧力室内の酸素濃度は相対的に次第に高
まる。圧力室内の空気圧力が所定の圧力に達した時、バ
ルブ手段を開ける。それにより、その所定の圧力に達し
た時点で吸着剤に吸着されないで残留している酸素濃度
の高い空気成分は酸素移送用ダクトを通つて車室内に吹
出される。
(ヘ)実施例 以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。
第1図には本発明による車両室内用酸素供給装置を乗用
自動車に適用した実施例が概略図示されており、その実
施例に従つた酸素供給装置は自動車の後部トランクルー
ム1内に、取付用ブラケツト2により装着された圧力容
器3を有している。その圧力容器3は内部に圧力室4を
画成していて、少なくとも5kg/cm2の圧力に耐えるこ
とができるように構成されている。
圧力室4には粉末状合成ゼオライト(モレキユラーシー
ブス)を所定の形状に成形したゼオライト成形体で成る
吸着剤5が装填されている。また、圧力室4の側壁には
送風機6が取付けられていて、圧力室4内に気流を発生
させてその圧力室4内の空気成分を攪拌することができ
るようになつている。
圧力室4はダクト7によつてコンプレツサ8の吐出ポー
トに連通しており、そのダクト7にはコンプレツサ8か
ら圧力室4への空気流のみを許す逆止弁9が備えられて
いる。コンプレツサ8の吸入ポートには外気取入れダク
ト11が接続され、その外気取入れダクト11にはエア
フイルター12が備えられていて、そのエアフイルター
12によつて外気からゴミ、塵等を除去するようになつ
ている。コンプレツサ8には車両に搭載されたバツテリ
により駆動される電気モータ13が駆動連結されてい
る。
圧力室4には酸素移送用ダクト14の下流端が連通して
おり、そのダクト14の上流端は車室後部に備えられた
空気清浄器15を介して車室内空間に連通している。酸
素移送用ダクト14には非通電時に閉位置を占めている
電磁弁16が備えられ、また、その電磁弁16の下流に
は絞り17が備えられている。圧力室4には脱着空気成
分排出用ダクト18の下流端も連通しており、そのダク
ト18には非通電時に閉位置を占めている電磁弁19が
備えられている。
圧力室4にはその圧力室内の酸素濃度を検出する酸素セ
ンサー21と、その圧力室内の圧力を検出する圧力セン
サー22とが圧力容器3の壁に取付けられている。ま
た、車室内空間とトランクルーム1とを仕切る隔壁23
には車室内空間の酸素濃度を検出する酸素センサー25
が取付けられている。
次に第2図を参照して上記構成部品の電気回路を説明す
る。
圧力容器3内部に備えられた酸素センサー21は増幅器
31に接続されていて、酸素センサー21からの酸素濃
度検出信号がその増幅器31によつて増幅され、増幅さ
れた酸素濃度検出信号は比較器32に入力され、設定器
33からの基準値信号と比較される。酸素濃度検出信号
が基準値に達すると、比較器32から第1の作動信号が
発せられ、その第1の作動信号は制御装置35に入力さ
れる。
圧力容器3内部に備えられた圧力センサー22は増幅器
36に接続されていて、圧力センサー22からの圧力信
号がその増幅器36によつて増幅され、増幅された圧力
信号は比較器37に入力され、第1及び第2の設定器3
8及び39からの基準値信号と夫々比較される。具体的
に述べると、第1の設定器38は約3.2乃至3.3kg
/cm2の第1の基準値を設定しており、比較器37は増
幅器36からの正の圧力信号、つまり大気圧から高まり
つつある圧力信号を第1の基準値(3.2乃至3.3k
g.cm2)と比較し、その正の圧力信号が第1の基準値に
達すると第2の作動信号を発する。第2の設定器39は
ほぼ大気圧を第2の基準値として設定してあり、比較器
37は増幅器36からの負の圧力信号、つまり前記の第
1の基準値から下がりつつある圧力信号を第2の基準値
と比較し、その負の圧力信号が第2の基準値に達すると
第3の作動信号を発する。これら第2及び第3の作動信
号は制御装置35に入力される。
車室内部に備えられた酸素センサー25は増幅器41に
接続されていて、酸素センサー25からの酸素濃度検出
信号がその増幅器41によつて増幅され、増幅された酸
素濃度検出信号は比較器42に入力され、設定器43か
らの基準値信号と比較される。そして、酸素濃度検出信
号が基準値に達すると、比較器42から第4の作動信号
が発せられ、その第4の作動信号は制御回路35に入力
される。
前述した2つの電磁弁16及び19、モータ13及び送
風機6は夫々制御装置35の出力側に接続されていて、
前述した第1から第4の作動信号に応答して次のごとく
作動する。この作動について第2図、及び第3a図から
第3d図を参照して説明する。
車室内空間の酸素濃度を検出している酸素センサー25
からの酸素濃度検出信号が設定器43からの基準値に達
して、車室内空間の酸素濃度が低下したことを示すと、
制御装置35は比較器42からの第4の作動信号に応答
してモータ13に作動信号を供給し、それにより、第3
a図に示されるごとくモータ13が作動し、コンプレツ
サ8は外気取入れダクト11からフイルター12を介し
て外気を取入れて圧縮し、ダクト7を通し、逆止弁9を
介して圧力室4にその外気を圧入し、それに伴い圧力室
4内の圧力は次第に高まる。また、制御装置35は、上
記比較器42からの第4の作動信号に応答して作動信号
を送風器6にも供給してその送風器6を作動し、もつて
圧力室4に圧入された外気に流れを生ぜしめてその外気
を攪拌する。
圧力室4の圧力の高まりと同時に吸着剤5は分子分離作
用を開始し、酸素よりも吸着力が大きい窒素(N)、
一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO)、窒素酸化
物(NO)等を優先的に吸着し、従つて圧力室4には
酸素(O)が分離され、圧力室4内の酸素濃度は相対
的に徐々に高まる。圧力室4の圧力が第1の設定器38
からの第1の基準値に達して平衡状態になると、比較器
37は第2の作動信号を制御装置35へ送り、その制御
装置35は第3b図に示されているごとくモータ13に
停止信号を送り、コンプレツサ8の作動を停止させる。
ここで、吸着剤5の分子分離機能について簡単に説明し
ておく。一般的に、吸着剤の分子分離機能は分子径差
による分離、分子どうしの極性、飽和の差による分
離、及び拡散速度の差による分離の3つに分類するこ
とができる。Oに較べ、N、CO、CO及びNO
の方が吸着力において大であり、これは上記の原因
またはによるものと推測される。このようなことか
ら、N、CO、CO及びNOが吸着剤に優先的に
吸着され、Oの大部分は未吸着のまま圧力室4に残
る。
圧力室4の酸度濃度が設定器33からの基準値に達した
ことを酸素センサー21が示すと、比較器32は第1の
作動信号を制御装置35へ送り、第3c図に示されてい
るごとく、制御装置35は電磁弁16を開位置へ移動さ
せ、また、送風機6の作動を停止させる信号を発する。
それにより、圧力室4内の主としてOで成る残留空気
成分はダクト14を通り、絞り17によつて徐々に減圧
されて空気清浄器15へ放出され、爆発の危険性がない
安全なレベルまでその空気清浄器15内で車室内空気と
混合され、その空気清浄器15から車室内へ吹出され
る。
圧力室4内の圧力が徐々に下がつて第2の設定器39か
らの第2の基準値すなわち大気圧に達したことを圧力セ
ンサー22が検出すると、比較器37は第3の作動信号
を制御装置35へ送り、第3d図に示されているごと
く、制御装置35は電磁弁16を閉位置へ戻し、電磁弁
19を開位置へ移動させる信号を発する。それにより、
圧力室4はダクト18を介して外気に連通し、圧力室4
内の圧力が大気圧まで減圧されると同時に、それまで吸
着剤5に吸着されていたN等が脱着される。制御装置
35に組込まれているタイマー(図示せず)は比較器3
7からの第3の作動信号を受領した時からの時間を計測
し、吸着されていたN等が脱着されるのに充分な時間
経過した後にモータ13へ作動信号を送つてコンプレツ
サ8を作動させ、それにより、脱着されたN等は圧力
室4からダクト18を通つて大気中に放出される。
制御装置35に組込まれている上記タイマーは、脱着さ
れたN等が圧力室4から大気中に放出されるのに充分
な時間経過後、電磁弁19に信号を送つて閉位置へ戻す
とともに、送風器6へ信号を送つて作動させ、もつて第
3a図に示された状態へ戻し、こうして1つのサイクル
が完了し、以下このサイクルが繰返される。
第4図から第6図は上記吸着剤5の装填保持態様を示し
ている。第4図に示された態様は、粉末状ゼオライトを
横置U字形に成形した吸着剤5を圧力容器3の壁に針金
のごとき紐状体51で固定保持したものである。第5図
及び第6図に示された態様は、粉末状ゼオライトを板状
に成形した吸着剤5を多孔担持板52に止金53で固定
し、吸着剤5を担持した多孔担持板52を、間に空間が
できるように複数枚積み重ね、その積み重ね体を四隅の
支持柱54に固定し、その支持柱54を圧力容器3の頂
壁と底壁に固定したものである。第5図及び第6図に示
された構造は板状に成形されたゼオライトを多孔担持板
52に担持させ、また、間に空間ができるように積み重
ねてあるので、車両の振動が成形ゼオライトに伝わつて
きても、その成形ゼオライトが破損する危険性が少な
く、また、仮りに破損しても止金53によつて担持板5
2にしつかりと保持され、しかも送風機6による空気の
流れが充分に得られる。
第7図は吸着剤5をゼオライトの代わりに分子分離作用
を有する活性炭素繊維で構成した例を示しており、この
場合、第5図の担持板52のような担持板がなくとも耐
振性に優れているため、その活性炭素繊維をそのままの
形で圧力容器3内に装入しておくだけでよいが、送風機
6による気流でその活性炭素繊維が飛散するのを防止す
るため、送風機6の周囲を金網56で囲み、また、ダク
ト14及び18の開口部にフイルタ57及び58を備え
る必要がある。
第1図に示されたコンプレツサ8としては通常のロータ
リコンプレツサあるいは往復動ピストンコンプレツサが
用いられているが、第8図に示されたごときフリーピス
トン式コンプレツサを用いることもできる。その第8図
に示されたコンプレツサは、軸線方向両端部に夫々空気
取入れダクト11及び排出ダクト7が接続される入口ポ
ート61及び出口ポート62を備えたハウジング63
と、そのハウジング63内に往復動可能に収容された弁
付き永久磁石ピストン64と、交流電源65に接続され
た電磁石66とを有する公知の構造を示している。
第9図は本発明の車両室内用酸素供給装置の別の実施例
を示し、第1図の実施例と同じ機能を有する部品には同
一の参照番号を付してある。この第9図に示された酸素
供給装置はコンプレツサ8と圧力容器3とを一体化した
もので、コンプレツサ8のピストン71が第9図中実線
で示された下死点から、二点鎖線で示される上死点へ、
そして再び実線で示された下死点まで、すなわち一工程
移動する間に、窒素等の吸着による酸素分離、車室内へ
の酸素導入、窒素等の脱着・排出、及び外気導入が行わ
れる。作動について以下具体的に説明するが、この第9
図に示された実施例では送風機6は常に作動状態に置か
れていることに留意されたい。電磁弁16及び19が閉
じた状態でピストン71の上面が(イ)から(ロ)に移
動するにつれて、シリンダ72内及び圧力室4内の空気
は圧縮されて圧力が上昇し、それによりN、CO、C
、NO等の、Oよりも吸着力が大きな空気成分
が吸着剤5に優先的に吸着され、シリンダ72内及び圧
力室4内の酸素濃度が次第に高まる。ピストン71の上
面が(ロ)に達した時、シリンダ72内部は所定の圧力
(3.2乃至3.3kg/cm2)に達しており、その時電
磁弁16は開かれ、シリンダ72内の主としてOで成
る空気成分はダクト14を通り、絞り17を介して車室
内に吹出される。それに伴い、シリンダ72内部及び圧
力室4内部の圧力は大気圧まで減圧され、吸着剤5に吸
着されていたN等が脱着される。同時にピストン71
の上面は(ロ)から(ハ)に移動して圧力容器3との連
通ポート74を塞ぐ。ピストン71の上面が(ハ)から
(ニ)へ、すなわち上死点へ向つて更に移動すると、連
通ポート74は開かれ、その時電磁弁19は開かれ、送
風機6はその電磁弁19を通して圧力室4内へ外気を導
入し、それにより、圧力室4内に脱着されたN等は連
通ポート74から矢印75で示されるごとく排出され、
また、新らしい外気が圧力室4に充填される。ピストン
71が上死点に達すると、電磁弁19は閉じられる。ピ
ストン71の上面が(ニ)から(イ)へ移動すると、新
らしい外気は逆止弁76を通つてシリンダ72内へ導入
される。こうして1つのサイクルが完了し、以下このサ
イクルが繰返される。
(ト)発明の効果 本発明による車両室内用酸素供給装置は、車室内空間を
外気から遮断した状態であつても、外気から酸素を分離
して車室内空間へ吹出して、その車室内空間を酸素濃度
低下を補償し、こうして車室内空間を健康的な状態に保
持することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例による車両室内用酸素供給装置の
全体を示す概略図であり、 第2図は第1図に示された酸素供給装置に用いられてい
る回路を示すブロツク線図であり、 第3a図から第3d図は作動サイクルを説明するための
図であり、 第4図は粉末ゼオライト成形体で成る吸着剤の保持態様
の一例を示す断面図であり、 第5図は粉末ゼオライト成形体で成る吸着剤の保持態様
の別の例を示す断面図であり、 第6図は第5図のVI−VI線に沿つた断面部分図であり、 第7図は活性炭素繊維で成る吸着剤の充填態様を示す断
面図であり、 第8図は第1図に示された酸素供給装置に用いることが
できるコンプレツサの形態を示す断面図であり、 第9図は本発明の別の実施例を示す概略線図である。 3……圧力容器、 4……圧力室、 5……吸着剤、 6……送風機、 8……コンプレツサ、 14……酸素移送用ダクト、 16……電磁弁、 25……酸素センサー。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内部に圧力室を画成している圧力容器と、 前記圧力室に装填された、分子分離作用を有する吸着剤
    と、 前記圧力室に車両の室外の空気を圧入するコンプレツサ
    と、 前記圧力室に連通する上流端と車両の室内空間に連通す
    る下流端とを有する酸素移送用ダクトと、 前記酸素移送用ダクトに備えられていて、前記コンプレ
    ツサによつて前記圧力室に圧入される空気の圧力が大気
    圧よりも高い所定の圧力に達した時に開いて、その所定
    の圧力の時点で前記吸着剤に吸着されていない空気成分
    が前記酸素移送用ダクトを通つて車両の室内へ吹出され
    るのを許すバルブ手段と、 を有していることを特徴とする車両室内用酸素供給装
    置。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の車両室内用酸
    素供給装置において、車両の車室内には酸素センサーが
    備えられており、該酸素センサーは車室内の酸素濃度を
    検出して、その酸素濃度が所定の値に下がると信号を発
    し、前記コンプレツサはその信号に応答して作動するよ
    う構成されている車両室内用酸素供給装置。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項または第2項記載の
    車両室内用酸素供給装置において、前記圧力室には該圧
    力室に圧入された空気に流れを生ぜしめるための送風機
    が備えられている車両室内用酸素供給装置。
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