JPH0478325B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、人の居住する空間の空気のガス濃度
を調節したり、温室などの生物の育生する空間の
ガス濃度を調節する分野に属する。

（従来技術） 外気と隔壁を設けて人が居住あるいは集まる空
間の空気は人の呼吸その他生活活動によりその構
成ガス濃度が変化する。例えば人が呼吸すること
により酸素ガスの消費と炭酸ガスの発生があり良
好な空気環境が時間の経過とともに阻害されてく
る。これを防止するため外気から新鮮空気の取入
れにより酸素濃度低下や、炭酸ガスの増加を防い
でいる。これは春秋の気候の良好な季節では室内
温度の変化が少なくてよいが、夏冬の外気温度と
室内温度差の大きい季節には多量の導入外気によ
り冷暖房に大きな負担がかかりエネルギーの消耗
が発生している。このように生活空間のガス濃度
が改善は自然換気や強制換気によつてなされる
が、最近の住宅時の建物はアルミサツシ等を用
い、気密性の良いものが増えており、人為的に換
気扇をまわさないと換気がなされない。これ等、
冷暖房、換気、ガス濃度制御を総合的に考えてよ
り経済的にしてゆく必要がある。

また導入外気だけを用いる方法では自然空気の
ガス構成以上の濃度を必要とする居住空間を作り
出すことは不可能である。

現状では、居住空間のガス濃度を積極的にコン
トロールする所は、病院等で患者の他に特別室を
設けて行うぐらいであるが、これも室内の酸素濃
度を酸素ボンベ等を用意しその送入酸素ガス量を
制御して酸素濃度を調節しているのみであり、ま
た必要な酸素ガスもボンベなどを用意して供給す
る必要があつた。これ等の問題点に対し発明者
は、特願昭62−045679で示す如く居住空間のガス
濃度の制御を外部より目的ガスの補充をすること
なく行い、目的にあつた空気条件を維持継続させ
るシステムの発明を行つた。本発明はこれの改良
に関するものである。

（従来技術の問題点） この特願昭62−045679の中で示したものは濃縮
した酸素ガスは単にパイプで室内へ戻し入れるの
みであつた。しかし、これは居住空間のガス濃度
を調節させるためには次の問題がある。

(イ) 装置の取付工事を簡単にする必要があるが、
原料空気の取入口や、ガス濃度計の取付や、本
体装置の取付などを別々に行う方式では工事が
大掛かりとなり労務費もかさむ。このためこれ
等をひとつのパツケージにまとめて取付工事が
簡単にできるようにする必要がある。

(ロ) 酸素濃縮ユニツトへの原料空気の取込み口を
装置の一部に設けると濃縮された酸素ガスを室
内へ戻し戻し口を装置の一番遠い端にしても、
距離的に近くなるため、濃縮された酸素ガスが
原料空気取入れ側へ再び吸入されるというまわ
り込みが起こる。

(ハ) 室内の空気への攪拌が十分でない。

(ニ) 酸素濃縮ユニツトの空気圧縮器により取込む
空気は、塵埃を含んでいるためこれの吸入側に
フイルタを取付けて除去しないと空気圧縮器や
電磁弁や吸着筒へつまつたり、動作不良を起こ
す。又そのフイルタを定期的に掃除をする必要
が生じてくる。

（問題点を解決するための手段） ガス濃度調節装置から室内へ戻し入れる酸素ガ
スをフアンにより攪拌の後、装置外へ強制的に送
り出すことにより、室内の空気への混入と均一化
を早めるとともに、濃縮された酸素ガスが原料空
気取入れ側へまわり込むことを少なくするもので
ある。

部屋のガス濃度を調節することにより、外気の
換気量を必要最少限にして冷暖房と併用させるこ
とにより冷暖房の省エネルギーの効果を上げるこ
とが出来るので、本ガス濃度調節装置を冷暖房装
置と組み合わせて考えることが好ましい。

この冷暖房のフアンユニツトは室内の空気を装
置内に取り込み冷暖房空気を装置外に吹き出すフ
アンを既に持つているため、これを利用すること
が出来る。このフアンの吸入口の近くまたは吐出
側へ濃縮酸素ガスを室内へ戻す戻し口を開放すれ
ば攪拌し強制的に装置外に吹き出してくるので、
酸素濃縮ユニツトへ取込む原料空気へ濃縮された
酸素ガスがまわり込むことは少ない。

また、冷暖房を必要としない気候の温暖な地域
にある部屋のガス濃度を調節する場合でも室内に
喫煙をする人がいることを想定しておく必要があ
る。この場合、一般的な空気清浄装置が必要とな
つてくる。この空気清浄装置も浄化後の空気を室
内に戻すフアンを持つているので、これを利用す
ることが出来る。この空気清浄装置と本願のガス
濃度調節装置を組合わせて、一つの装置としてま
とめることによりフアンの機能を共有させ、省部
品を図ることができる。また本願の空気清浄ユニ
ツトの働きにより、通常では酸素濃縮ユニツトの
空気圧縮器の入口についている、空気中の塵埃除
去フイルタを省略することができる。

勿論、冷暖房、空気清浄、ガス濃度調節の三機
能を合体し、ひとつの装置として重複する機能を
省いて兼用させることにより簡易化できる。

実施例 図１図及び図２の本願発明の１実施例を示す。
本例は筺体１０の中に空気清浄機能と冷暖房機能
と室内ガス濃度調節機能とガス濃度計を収納し
て、ひとつのパツケージに収納したものである。

図２は実施例の平面を示し、図１のイは図２の
イで示す空気清浄ユニツトと冷暖房ユニツトの側
断面図を示す。図１のロは同じく図２のロで示す
酸素濃縮ユニツトの側断面図を示す。

図１イの空気取入口１７から後述のフアン６の
吸込力により装置を設定してある部屋の空気を取
込み、まずプレフイルタ１により空気中の大きい
ゴミを物理的に取除き、つづいて図面では省略し
ているが高電圧発生ユニツトによりイオン化した
ゴミ電極により集めて取除く電気集塵電極部２が
ある。その下のアフタフイルタ３により電極から
飛散したゴムを取除く、次の活性炭フイルタ４で
脱臭を行う。以上空気を浄化する機能を有する部
分を空気清浄ユニツトと称する。

当該ユニツトにより、浄化された空気の入る室
１３内の清浄空気をモータ５により駆動されるフ
アン６により、冷暖房ユニツトに送り、冷暖房用
の熱交換ユニツト７を通過して、冷却又は暖房の
熱交換を行つた後、吐出口１６より装置外に吹出
し室内に清浄な冷風又は暖風として戻される。点
線の矢印はフアン６によつて生ずる空気の流れを
示す。熱交換ユニツト７には図面上では省略した
が屋外等にコンプレツサーと熱交換部を持ち、そ
の間をフロン等の冷媒をパイプ８，パイプ９によ
り接続している。これ等空気清浄ユニツトと冷暖
房ユニツトの右側に図２に示すように酸素濃縮ユ
ニツト４０がある。これの側断面図が図１のロで
ある。

これは本実施冷では酸素ガスを濃縮するユニツ
トで、これは真空ポンプ機能と空気圧縮器機能の
両方の機能を空気取入口２４と空気吐出口２３の
継ぎかえにより行える空気圧縮器２２と、これを
駆動するモータ２１と、吸着筒３０、バツフアタ
ンク３１と空気流路切換えバルブである五方電磁
弁２５とシヤフトアウト弁である二方電磁弁３３
と、それ等を接続するパイプ類とその制御部３９
で構成される。動作は、モータ２１で駆動される
空気圧縮器２２で酸素濃縮ユニツトへ取込む原料
空気を前述の室１３に設けた導入口１９により取
込む。この時空気流路切替の五方電磁弁２５は導
管２８と空気取入口２４が連通し、空気吐出口２
３と導管２９が連通するよう切替えられているの
で、空気圧縮器２２で圧縮した圧縮空気は空気吐
出口２３と導管２９より吸着筒３０に送り込まれ
る。吸着筒３０には窒素ガスを吸着するゼオライ
トが充填されており、吸着筒３０の両端の内側、
つまり導管２９がつながつている入口側と、導管
３２がつながつている出口側にはゼオライトが漏
れ出ないようフイルタが入つている。吸着筒３０
に送り込まれた空気は出口側に進むにつれてゼオ
ライトに窒素ガスが吸着されて、酸素ガスが濃縮
されて導管３２に出てくる。

この工程を吸着工程と言う。その時二方電磁弁
３３は開となつておりバツフアタンク３１に濃縮
された酸素が溜められる。溜められた酸素は絞り
のついている導管２７より取出されて、清浄空気
の導入口１９に対して空気の流れの下流であるフ
アン６の後に放出され、フアン６により送り出さ
れた清浄空気と混合して熱交換ユニツトを通過し
て筺体１０の吐出口１６を通つて装置外に吹き出
される。吸着筒３０に送り込まれた空気の窒素ガ
スがゼオライトに吸着して飽和点に達する直前に
（吸着時間は約18秒）五方電磁弁２５を導管２９
と空気圧縮器２２の空気取入口２４、導管２６と
空気吐出口２３が連通するように切換える。この
時二方電磁弁３３は閉として、空気圧縮器２２が
真空ポンプとして動く、吸着筒３０内の圧力は減
じられて、加圧常態で、吸着していた窒素、水
分、炭酸ガス等を脱着し、排ガスとして部屋外又
は屋外まで導出されている導管２６により排出さ
れる。この一定時間（約20秒）脱着工程を行う
と、吸着在が再生される。この脱着工程の間もバ
ツクタンク３１内に貯留されていた酸素ガスが導
管２７より吹送されている。

脱着工程終了後、五方電磁弁２５を導管２８と
空気取入口２４、空気吐出口２３と導管２９が連
通するように切換えて再度、空気を吸着筒に送る
吸着工程を実行する。このように吸着工程と脱着
工程を一定時間毎に繰返しながら連続して酸素を
濃縮する。

このように吸着筒へ操作する圧力を変化させて
酸素を濃縮する方法をPSA法（Pressure.swing
adsorption）による酸素濃縮法と言う。

この酸素濃縮ユニツトで濃縮された酸素は前述
の如く、原料空気入口である導入口１９より下流
にある導管２７より放出されフアン６により清浄
空気と混合して送り出される。浄化された空気の
入る室１３の内には酸素の濃度を計測するガス濃
度計１８があり、これにより取こまれた室内の空
気の酸素濃度を計測している。この測定信号は、
図示されてはいないが酸素濃縮ユニツトの制御部
３９に接続されており、大気中の酸素濃度は約21
％であるが、部屋内の酸素濃度が必要以上に高く
ならないよう酸素濃度が一定値（23〜25％）にな
ると、酸素濃縮ユニツトを停止させて室内の酸素
ガス濃度を調節している。これは、あまり酸素濃
度が高くなると火災の発生の危険性が増すことと
高濃度酸素ガス中に長時間人が居住すると健康上
好ましくないため両方の理由からである。

酸素の濃度を計測するガス濃度計１８を室１３
内においているのは、ガス濃度計中に空気を取込
みながら計測するので清浄な空気である方がゴミ
の付着がなく好ましいためであり、あた濃縮され
た酸素ガスが混合される前の空気の濃度を測る必
要があるためである。

また、空気圧縮器２２側に室１３より取込む空
気量は部屋の大きさにより異なるが、フアン６の
送風量に比べると約1/10〜1/50程度であり少な
い。このため本実施例では清浄空気流の下流であ
るフアン６の後に濃縮酸素ガスを吐出する導管２
７を出したが、フアン６の前、即ち清浄空気の入
り室１３の導入口１９より距離を離したフアン６
の吸入口に近い同室内へ放出してもフアン６の吸
引力が強いため清浄空気流の下流となり酸素ガス
が空気圧縮器２２の空気取込み側への廻り込みは
ない。

このようにすることにより清浄な空気を、居住
する人に適した酸素濃度で供給することができ
る。

（効果） このように一体構成した装置を室内に置き、装
置内のフアンにより酸素を攪拌した後、装置外へ
強制送出することによりガス濃縮調節ユニツトよ
り発生する酸素ガスの空気取込側への廻り込みを
少なくできた。

この例は組合わせ機能により冷暖房ユニツトと
空気清浄ユニツトの送り出しフアンを併用したも
のである。

また空気清浄ユニツトと組合わせ、清浄後の空
気を取り込むことにより酸素濃縮ユニツトの空気
清浄化を図る塵埃除去のフイルタが不要になつた
ため空気清浄ユニツトのフイルタの掃除は行う
が、酸素濃縮ユニツトの吸入フイルタがないため
清掃作業は必要がなくなつた。また装置内にガス
濃度計を有するので、特別なガス濃度計の取付工
事は不要であり、冷暖房用冷媒パイプとともに排
ガス配管を室外に導出する簡単な工事でよい。

【図面の簡単な説明】

図１、イ……実施例の空気清浄ユニツト、冷暖
房ユニツトの側断面図、ロ……実施例の酸素濃縮
ユニツトの側面図、図２、実施例の平面図を示
す。 図中の符号の意味は次のとおりである、１……
プレフイルタ、２……電気集塵電極部、３……ア
フタフイルタ、４……活性炭フイルタ、５……モ
ータ、６……フアン、７……熱交換ユニツト、８
……パイプ、９……パイプ、１６……吐出口、１
７……空気取入口、１９……導入口、２１……モ
ータ、２２……空気圧縮器、２５……五方電磁
弁、２７……導管、３０……吸着筒、３１……バ
ツフアタンク、３３……二方電磁弁、４０……酸
素濃縮ユニツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気清浄ユニツトと、装置内に空気を取り込
   み、また送出するためのフアンと酸素濃縮ユニツ
   トとガス濃度計とを一体に構成するガス濃度調節
   装置において、フアンにより装置内に空気を取り
   込み、また送出するまでに生ずる空気の流れに対
   して、最初に、取り込む空気を浄化する空気清浄
   ユニツトを配して、次に酸素濃縮ユニツトへの原
   料空気の取入口を配し空気清浄ユニツトにより浄
   化された空気を酸素濃縮ユニツトの原料空気とし
   て使用し、同じく浄化された空気をガス濃度計の
   センサーに取り込むように構成し、続いてその下
   流に酸素濃縮ユニツトにより産出される濃縮した
   酸素ガスを放出する放出口を配置し、清浄空気と
   酸素ガスを撹拌して装置外に送出するようにした
   ことを特徴とするガス濃度調節装置。 ２ 空気清浄ユニツトと、装置内に空気を取り込
   み、また送出するためのフアンと酸素濃縮ユニツ
   トとを一体に構成するガス濃度調節装置におい
   て、フアンにより装置内に空気を取り込み、また
   送出するまでに生ずる空気の流れに対して、最初
   に、取り込む空気を浄化する空気清浄ユニツトを
   配して、次に酸素濃縮ユニツトへの原料空気の取
   入口を配し、続いてその下流に酸素濃縮ユニツト
   より産出される濃縮した酸素ガスを放出する放出
   口を配置し、清浄空気と酸素ガスを撹拌して装置
   外に送出するようにしたことを特徴とするガス濃
   度調節装置。