JPS6268117A - 車両室内用酸素供給装置 - 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】 （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Ｊる、個々のガス成分（酸素、窒素１）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Ｍ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、小室内空間
を長時間にわたって外気から遮断していると、車室内の
酸素ｍ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
ッサと、圧力室に連通ず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、コンプレッサによって
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
通っ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
もって上記問題点が解決される。

（ホ）作用 コンプレッサによっ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（Ｎ２）
、−酸化炭素（Ｃｏ）　、二酸化炭素（Ｃｏ　　）、窒
素酸化物（ＮＯｘ）等は吸着剤に優先的に吸着され、従
って圧力室内の酸素ｌ１１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って車室内に吹出され
る。

（へ）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あり、その実
施例に従った酸素供給装ｄは自動車の後部トランクルー
ム１内に、取付用ブラケット２により装着され１＝圧力
容器３を有している。

その圧力容器３は内部に圧力ｖ４を画成していて、少な
くとも５　Ｋ９　／　ｃｍ　２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（モレキュラーシー
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ｖ４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ｔｌ痒することがで
きるようになっている。

圧力室４はダクト７によってコンプレッサ８の吐出ポー
トに連通しており、そのダクト７にはコンプレッサ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。コンプレッサ８の吸入ボ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
フィルター１２が僅えられていて、そのエアフィルター
１２によって外気からゴミ、塵等を除去するようになっ
ている。コンプレッサ８には車両に搭載されたバッテリ
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の下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′ａ端も連通しており、そのダ
クト１８にｔま非通電時に閉位置を占めている電磁弁１
９が備えられている。

圧力室４にはその圧力室内の酸素温度を検出づる酸素セ
ンサー２１と、その圧力室内の圧力を検出づる圧力セン
サー２２とが圧力容器３の壁に取イ］りられている。；
した、車室内空間とトランクルーム１とを仕切る隔壁２
３には車室内空間の酸素温度を検出する酸素センサー２
５が取付１ノられている。

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内夢に備えられた酸素セン４Ｊ−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ににって増幅され、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
信器１が基準１ｆｆｉに達するど、比較器３２から第１
の作ＩＪＪ信号が発けられ、その第１の０動（ｉｉ号は
制御ｌＩＩ装買３５に入力される。

圧力容器３内部に備えられた圧力ｌ？ンリー２２は増幅
器３６に接続されていて、圧力セン４Ｊ−２２からの１
Ｆ力（ｉ、ｉ　ｆｊがその増幅″Ｚ３６によって増幅さ
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３８及び３９からのす壓（１ｒ１信月
と夫々比較される。具体的に述べると、第１の設定器３
８は約３．２乃至３．３に９／ａｎ２の第１のＬＬ　ｆ
’ｌ’＝　ｆｌｌｉ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のり準ｔｉｎ＜３．２乃至３　、
３　Ｋ９／　ｃｍ２）と比較し、その正の圧力信号が第
１のり岸値に達づると第２の作動信号を梵づる。第２の
設定器３９　ＧＥＬはば大気圧を第２の７．劃ＱＩ−１
＋Ｑとして設定してあり、比較器３７は増幅器３６から
のΩの圧力信号、つまり前記の第１のζｔｔＷ　ｌ＋Ｔ
ｉから下がりつつある圧力（３号を第２の基ｔＦ＝　１
ｔＴｉと比◆々し、そのｆ）のＬ［カイ１１月が第２の
！、１卑−値に達すると第３の作動信号を発Ｊる。これ
ら第２及び第３の作動化シ）は制Ｗ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ｉＩ度検
出信号がその増幅器４１によって増幅され、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Ｉｖ；値信号と比較される。そして、酸素濃度
検出信号が基準（１０に３！するど、比較器４２から第
４の作動（、ｉ号が発けられ、イの第４の作動信号は制
御回路３５に入力される。

１）１１述しＩζ２つの電磁弁１６及び１９、モータ１
３及び送風Ｒ６は夫々制御１１１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ηる。

車室内空間の酸素温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、１１室内空間の酸素温度が低下（ッたことを示す
と、制ｔａ［ＩＨ装３５は比較器４２からの第４の作動
信号に応答してモーター３に作動信号を供給し、それに
より、第３ａ図に示されるごとくモーター３が作動し、
］ンブレツサ８ｔよ外気取入れダク１〜１１からフィル
ター１２を介して４気を取入れて１■縮し、ダク１〜７
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／ｊ
、制御装置３５は、ｌニー　！’＋ｔｉ比較器４２から
の第４の０ＩＪＪ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、もって■万全４に圧
入された外気に流１・を牛田しめ−（その外気をｌ！　
１１’　する。

圧力室４のＩＦ力の高、Ｌりと同時に吸首剤５は分子分
離作用をｒｉｉ１９（１シ、酸素より６吸着力が大きい
・窒素（Ｎ２）、−・酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（
ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）等を（７）先約に吸乞し
、従つ（ルカ掌４に（ま酸素（０２）が９因１きれ、１
１−１室４内の酸素温度は相対的に徐々に高よる。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１１装置３５は第３ｂ図
に示されているごとくモーター３に停止信号を送り、コ
ンプレッサ８の作動を停止させる。

ここで、吸着剤５の分子弁ｍｉ能について簡単に説明し
ておく。一般的に、吸着剤の分子弁１ＳＩｉｎ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。０２に比べ、Ｎ　　、Ｃｏ、Ｃｏ２及
びＮＯｘの方が吸着力において太ｒ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、Ｎ２、ｃｏ、ｃｏ　　及びＮＯｘが吸着剤に優
先的に吸着され、０２の大部分は未吸着のまま圧力室４
に残る。

圧力室４の酸素濃度が設定器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　Ｇｅｔ
第１の作動信号を制ｍ＋装置３５へ送り、第３　ｃ図に
示されているごとく、制御装ｆｆｆｉ３５は電磁弁１６
を閉位置へ移動させ、また、送風機６の作動を停止させ
る信号を発づる。それにより、圧力室４内の主として０
２で成る残留空気成分はダクト１４を通り、絞り１７に
よっ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って第２の設定器３つか
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１
９を閉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Ｎ２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３７からの第３の作動信号を受領した時からの時
間を３１測し、吸着されていたＮ２等が説４されるのに
充分な時間経過した後にモータ１３へ作動信号を送って
コンプレッサ８を作動させ、それにより、脱着されたＮ
２等は圧力室４からダク１へ１８を通って大気中に放出
される。

ａｌｌｌ　ＩＩＩ装置３５に組込まれている上記タイマ
ーは、脱着されたＮ２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に信号を送って
閉位置へ戻すとともに、送風器６へ信号を送って作動さ
せ、もって第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、粉末状ぜオライドを
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で固定保持したしのである。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
ねであるので、車両の撮動が成形ゼオライトに伝わって
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によって担持板５２
にしっかりと保持され、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４１雑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ｗＸ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の間口部にフィルタ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ッサ８としては通常のロータ
リコンプレッサあるいは往復動ピストンコンブレツザが
用いられているが、第８図に示されたごとぎフリーピス
トン式コンプレッ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ッサは、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が接続される入口ボ
ート６１及び出口ボート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
電訃石６６とを有する公知の構造をしている。

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である。この第９図に示された酸素
供給装置はコンプレッサ８と圧力容器３とを一体化した
もので、コンプレッサ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、すなりも一工程
移動する間に、窒素等の吸着による酸素分離、小室内へ
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、ＣＯ
２、ＮＯｘ等の、０２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３．３に９／ｃｔｔｒ２）に達しており、そ
の時電磁弁１６は聞かれ、シリンダ７２内の主として０
２で成る空気成分はダク１へ１４を通り、絞り１７を介
して車掌内に吹出される。それに伴い、シリンダ７２内
部及び圧ｆｊ室室内内部圧力は大気圧まで減圧され、吸
着剤５に吸着されていたＮ２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との連通ボート７４を塞ぐ。

ピストン７１の上面が（ハ）から（ニ）へ、すなわち上
死点へ向って更に移動すると、連通ボート　４゜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Ｎ２等は連通ボート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を通ってシリンダ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っても、外気から酸素を分離
して車室内空間へ吹出して、その車室内空間の酸素濃度
低下を補償し、こうして車室内空間をｇ！康的な状態に
保持することができろ。

【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
る回路を示すブロック線図であり、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
の別の例をポリ−断面図であり、第６図は第５図のＶｌ
−Ｖｌ線に沿った断面部分［４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か
できるコンプレッ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ｆＮｉｉ機、 ８・・・・・・コンプレッサ、 １４・・・・・・酸素移送用ダク１へ、１６・−・・・
・電磁弁、 ２５・・・・・・酸素センサー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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. （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. （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。