JPH11236203A - 空気質活性装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 窒素を吸着・脱着可能な吸着剤を備えた空気
質活性装置により、安定した酸素富化空気の生成を行い
つつ、コストの低減と装置の小型化を図る。 【解決手段】 吸着剤５４がそれぞれ封入された二つの
吸着槽２１、２２と、吸引した空気を各吸着槽２１、２
２に圧送するための空気ポンプ１３と、この空気ポンプ
１３から吐出された空気の流路を切り換えることによ
り、各吸着槽２１、２２を吸着行程と脱着行程とに交互
に切り換えると共に、何れかの吸着槽２１、２２を吸着
行程とした場合は、他の吸着槽２２、２１を脱着行程と
する五方弁１７、１８と、空気ポンプ１３から吸着槽２
１、２２に至る経路の配管６５内の圧力を検出する検出
部６４と、五方弁１７、１８を制御する制御装置とを備
えており、五方弁１７、１８は、吸着行程中の吸着槽２
１、２２にて生成された酸素富化空気の一部を、脱着行
程中の吸着槽２２、２１に供給すると共に、制御装置
は、検出部６４の出力に基づき、圧力が所定の値に上昇
した場合に、五方弁１７、１８の切換動作を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着剤により空気
中の窒素を吸着して酸素富化空気を生成する空気質活性
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より一般家庭の居室や事務所、或い
は、車などの室内には空気中の塵埃や煙草の煙粒子を除
去するための空気清浄装置が設けられているが、近年で
はこれを一歩進めて、空気中の酸素を濃縮し、酸素富化
空気を生成して室内の空気質を活性化させる装置が開発
されて来ている。

【０００３】この場合の酸素濃縮の手段として考えられ
るものは、例えば、ガス分離膜に空気を流通させ、この
膜によって空気中の窒素の通過を阻止することにより膜
を通過した後の空気中の酸素濃度を上げる方法や、ゼオ
ライト等の吸着剤を吸着槽内に封入し、この吸着槽内に
空気を通して吸着剤により窒素を吸着することで吸着槽
から出た空気中の酸素濃度を上げる方法があるが、前者
の場合には通常の室内の空気活性化には能力的に問題が
あるため、通常は後者の吸着剤による酸素濃縮法が用い
られる。

【０００４】係る吸着剤は、極性モーメントを利用して
空気中の窒素ガス分子を選択的に捕まえる圧力スイング
吸着法（ＰＳＡ法）により窒素を吸着するものである
が、飽和すると吸着作用が著しく低下し、或いは、消失
してしまうため、一定期間の窒素吸着を行った後は、吸
着した窒素を吸着剤から脱着する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この場合、従来では吸
着槽内を負圧とすることにより、吸着剤から窒素を引き
離す方法が採られていたが、係る方式では吸着槽から強
制的に排気を行う真空ポンプが必要となり、装置が大型
化すると共に、コストも高騰する問題があった。

【０００６】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、窒素を吸着・脱着可能な
吸着剤を備えた空気質活性装置により、安定した酸素富
化空気の生成を行いつつ、コストの低減と装置の小型化
を図ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の空気質活性装置
は、窒素を吸着・脱着可能な吸着剤に空気を圧送するこ
とにより酸素富化空気を生成し、酸素富化空気を吸着剤
に供給して窒素の脱着を行わせるものであって、吸着剤
がそれぞれ封入された少なくとも二つの吸着槽と、吸引
した空気を各吸着槽に圧送するための空気ポンプと、こ
の空気ポンプから吐出された空気の流路を切り換えるこ
とにより、各吸着槽を吸着行程と脱着行程とに交互に切
り換えると共に、何れかの吸着槽を吸着行程とした場合
は、他の吸着槽を脱着行程とする流路切換手段と、空気
ポンプから吸着槽に至る経路内、若しくは、当該吸着槽
内の圧力を検出する検出部と、流路切換手段を制御する
制御手段とを備えており、流路切換手段は、吸着行程中
の吸着槽にて生成された酸素富化空気の一部を、脱着行
程中の吸着槽に供給すると共に、制御手段は、検出部の
出力に基づき、圧力が所定の値に上昇した場合に、流路
切換手段の切換動作を実行するものである。

【０００８】本発明によれば、吸着剤がそれぞれ封入さ
れた吸着槽を少なくとも二つ設け、空気ポンプにより吸
引した空気を各吸着槽に圧送すると共に、流路切換手段
によって空気ポンプから吐出された空気の流路を切り換
えることにより、各吸着槽を吸着行程と脱着行程とに交
互に切り換え、且つ、何れかの吸着槽を吸着行程とした
場合は、他の吸着槽を脱着行程とするように構成したの
で、各吸着槽において吸着と脱着を交互に、且つ、同時
に行い、連続した酸素富化空気の生成を実現することが
可能となる。

【０００９】また、吸着行程中の吸着槽にて生成された
酸素富化空気の一部を、流路切換手段により、脱着行程
中の吸着槽に供給するようにしているので、脱着行程中
の吸着槽内では酸素分圧が上昇するため、吸着剤は円滑
に窒素を脱着するようになる。これにより、従来の如き
真空ポンプを用いること無く吸着剤から窒素を脱着する
ことができるようになるので、コストの低減と装置の小
型化を実現できる。また、脱着行程中の吸着槽に供給す
る酸素富化空気が少量でも吸着槽内の酸素分圧は上昇す
るので、酸素富化空気の生成効率にも支障が生じない。

【００１０】更に、空気ポンプから吸着槽に至る経路
内、若しくは、当該吸着槽内の圧力を検出する検出部を
設け、制御手段により、検出部の出力する圧力が所定の
値に上昇した場合に、流路切換手段の切換動作を実行す
るようにしたので、一定間隔で切換を行う場合に比し
て、製品個々のバラツキや経年変化による性能の低下を
防止することができるようになるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
形態を詳述する。図１は本発明の空気質活性装置１の縦
断側面図、図２は空気質活性装置１の背面図、図３は空
気質活性装置１のユニット２の背面板２Ａを取り除いた
状態の後方斜視図、図４は空気質活性装置１の酸素富化
空気生成部１２の構成図、図５は空気質活性装置１の電
気回路図をそれぞれ示している。尚、図１乃至図３、及
び、後述する図６では配管は省略している。

【００１２】本発明の空気質活性装置１は、例えば一般
家庭の居室に設置されるものであり、底面板２Ｃ四隅に
取り付けられたキャスタ１５・・・によって容易に移動
可能とされた矩形ケース状のユニット２内に、各機器を
内蔵して構成されている。このユニット２の前面板２Ｂ
にはスリット状の空気吸込口３が形成されており、この
空気吸込口３の内側にはＨＥＰＡフィルタから成る空気
清浄フィルタ４が取り付けられている。また、空気清浄
フィルタ４の内側上部には送風装置としての送風機７が
取り付けられている。

【００１３】この場合、ユニット２内の後部上隅部は仕
切板５によって下方と区画され、内部に第４の区画６Ｄ
が区画形成されており、前記送風機７はこの第４の区画
６Ｄ内に配設されている。また、第４の区画６Ｄは空気
吸込口３に連通しており、送風機７は空気吸込口３から
空気を吸引し、空気清浄フィルタ４にて塵埃や煙粒子な
どを除去した後、空気吸込口３の上側のユニット２の前
面板２Ｂに形成された空気吹出口８から吹き出すもので
ある。

【００１４】更に、空気吸込口３下方のユニット２内前
部には矩形状の遮音性筺体９が配設されており、この筺
体９の上面後端部からは前記仕切板５に至る仕切板１０
が取り付けられている。そして、仕切板５、１０、筺体
９及び背面板２Ａにて囲繞されるユニット２内に第１の
区画６Ａが区画形成されると共に、筺体９内に第２の区
画６Ｂが画成され、更に、前面板２Ｂ、仕切板５、１０
及び筺体９にて囲繞されるユニット２内に第３の区画６
Ｃが区画形成されている。

【００１５】そして、係るユニット２内に本発明に係る
酸素富化空気生成部１２が内蔵される。この酸素富化空
気生成部１２は、空気ポンプ１３、サクションタンク１
４、冷却コイル１６、流路切換手段を構成する二つの五
方弁１７、１８、二つの吸着槽２１、２２、バッファタ
ンク２３、２４、逆止弁２６、２７、２８、サイレンサ
３１、排気口３２、送風機３３及び酸素富化空気吐出口
３４などから構成されている。

【００１６】前記サクションタンク１４は空気ポンプ１
３の吸引側に配管接続されると共に、空気取入口となる
前記サイレンサ３１はサクションタンク１４の入口に接
続され、且つ、後述する如く前記空気清浄フィルタ４の
内側に配置される。前記冷却コイル１６は空気ポンプ１
３の吐出側に接続されると共に、冷却コイル１６の出口
は逆止弁２８を介して配管６５により五方弁１７の第１
ポート１７Ａに配管接続されている。尚、逆止弁２８は
五方弁１７方向を順方向としている。

【００１７】この五方弁１７の第２ポート１７Ｂは吸着
槽２１の下端の空気入口２１Ａに配管３６により接続さ
れると共に、第３ポート１７Ｃは吸着槽２２の下端の空
気入口２２Ａに配管３７により接続されている。この五
方弁１７の第４ポート１７Ｄと第５ポート１７Ｅは三方
配管３８により共に五方弁１８の第２ポート１８Ｂに連
通接続されている。

【００１８】尚、この五方弁１７は電磁コイルにより駆
動され、ＯＮ状態で図２中実線で示す如く第１ポート１
７Ａを第２ポート１７Ｂに連通させ、且つ、第５ポート
１７Ｅを第３ポート１７Ｃに連通させる。また、ＯＦＦ
状態では図２中破線で示す如く第１ポート１７Ａを第３
ポート１７Ｃに連通させ、且つ、第２ポート１７Ｂを第
４ポート１７Ｄに連通させるように流路を切り換えるも
のである。

【００１９】また、五方弁１８の第３ポート１８Ｃは配
管３９を介し、吸着槽２２の上端の酸素富化空気出口２
２Ｂに接続された配管４１に連通されている。更に、五
方弁１８の第５ポート１８Ｅは配管４２を介し、吸着槽
２１の上端の酸素富化空気出口２１Ｂに接続された配管
４３に連通接続されている。

【００２０】尚、五方弁１８も電磁コイルにより駆動さ
れ、ＯＦＦ状態で図２中破線で示す如く第３ポート１８
Ｃを第５ポート１８Ｅに連通させ、第２ポート１８Ｂを
第１ポート１８Ａに切り換える。尚、第１ポート１８Ａ
は封止されている。また、ＯＮ状態では実線で示す如く
第３ポート１８Ｃを第１ポート１８Ａに切り換え、第２
ポート１８Ｂを第４ポート１８Ｄに連通させる。

【００２１】この第４ポート１８Ｄには配管４０が接続
され、この配管４０はバッファタンク２４を経て排気口
３２に連通されている。

【００２２】そして、配管４３はほこり・バクテリアフ
ィルタ７２と前記逆止弁２６を介して配管４４に接続さ
れ、配管４１はほこり・バクテリアフィルタ７１と前記
逆止弁２７を介して配管４４に接続されている。前記逆
止弁２６及び２７は配管４４方向を順方向とされると共
に、各配管４１、４３は各フィルタ７１、７２の手前、
即ち、各逆止弁２６、２７の上流側において連通管４６
により相互に連通されている。そして、連通管４６には
オリフィス４７が介設されている。配管４１若しくは４
３内を配管４４方向に向かう空気はオリフィス４７の抵
抗により、その１／５が連通管４６に分流される。

【００２３】また、配管４４は前記バッファタンク２３
の入口に接続され、バッファタンク２３の出口はニード
ルバルブ４８を介し、可撓性のホース４９に接続されて
いる。そして、このホース４９の先端には前記酸素富化
空気吐出口３４が取り付けられている。

【００２４】そして、前記各吸着槽２１、２２は前記第
１の区画６Ａ内に配設され、前記酸素富化空気吐出口３
４は第４の区画６Ｄ内の送風機７から吐出される空気流
中に引き込まれている。また、第１の区画６Ａ内に位置
する底面板２Ｃには通風口１１が形成されている。

【００２５】一方、前記空気ポンプ１３、冷却コイル１
６や各五方弁１７、１８は前記筺体９内の第２の区画６
Ｂ内に収納されると共に、前記サイレンサ３１及びサク
ションタンク１４は筺体９の天面から引き出されて前記
第３の区画６Ｃ内に引き込まれ、サイレンサ３１は空気
清浄フィルタ４の内側に配置されている。尚、この第３
の区画６Ｃは空気清浄フィルタ４を介し、空気吸込口３
からユニット２外に連通している。

【００２６】また、筺体９内は図６に示す如く区画壁５
１、５２によって左右に区画されており、向かって右側
の区域９Ａ内に前記空気ポンプ１３が配設され、五方弁
１７、１８やその他の部品は向かって左側の区域９Ｂ内
に配設されている。前記区画壁５１、５２は相互に間隔
を存し、筺体９の前後の壁から対向する壁に向かって途
中までそれぞれ延在しており、先端部分は左右方向にお
いて相互に重合する配置とされている。

【００２７】これにより、各区画壁５１、５２間には区
域９Ａと９Ｂとを連通するジグザグの連通路６１が構成
される。また、区域９Ｂの背面上部には通風口６２が形
成されており、この通風口６２に前記送風機３３が取り
付けられている。この場合、通風口６２は第１の区画６
Ａ内の各吸着槽２１、２２と対向する位置に形成されて
いる。また、空気ポンプ１３の下面には底面板２Ｃを貫
通して外部に連通したスリット状の通風口６３が形成さ
れている。

【００２８】ここで、前記吸着槽２１及び２２は金属若
しくは硬質剛性樹脂により内部中空の縦長円筒状（縦寸
法４００ｍｍ〜５００ｍｍ、直径８０ｍｍ〜８５ｍｍ）
に構成されており、その内側下部には吸湿剤５３（３５
０ｇ）が封入され、その上側には吸着剤５４（１ｋｇ）
が封入されている。

【００２９】前記吸湿剤５３は直径２ｍｍ〜３ｍｍの粒
状の例えば活性アルミナであり、その下側には高さ３０
ｍｍ程の範囲で空間が構成されている。この吸湿剤５３
は図７左側に示す如く空気入口２１Ａ或いは２２Ａから
流入した室内空気中の水分を吸収し、吸着剤５４の水分
による機能低下を防止するものである。

【００３０】また、吸着剤５４も同程度の寸法の粒状の
例えばゼオライトであり、吸湿剤５３と吸着剤５４との
間は通気性の部材にて仕切られている。また、吸着剤５
４の上側にも高さ３０ｍｍ程の範囲で空間が構成されて
いる。

【００３１】更に、前記吸着剤５４を構成するゼオライ
トは、図７左側に示す如く空気入口２１Ａ或いは２２Ａ
から１．２〜１．５ｋｇ／平方センチメートルのゲージ
圧で室内空気（吸湿剤５３で水分を除去されている）が
圧送されると、当該室内空気中の窒素分子、一酸化炭素
分子及び二酸化炭素分子を極性モーメントを利用して選
択的に吸着する（圧力スイング吸着法（ＰＳＡ法））。
以後、これを吸着行程と称する。これにより、上端の酸
素富化空気出口２１Ｂ或いは２２Ｂからは酸素濃度３５
％〜４０％の酸素富化空気が出てくるものである。

【００３２】また、図７の右側に示す如く上記酸素富化
空気が、ゲージ圧０ｋｇ／平方センチメートルの圧力で
酸素富化空気出口２１Ｂ或いは２２Ｂから吸着槽２１或
いは２２内に流入すると、内部の酸素分圧は急激に上昇
する。この状態では吸着剤５４は、上記吸着行程にて吸
着した前記窒素分子、一酸化炭素分子及び二酸化炭素分
子を放出する。以後、これを脱着行程と称する。これに
より、下端の空気入口２１Ａ或いは２２Ａからは窒素、
一酸化炭素、二酸化炭素が富化された空気が流出するよ
うになる。尚、このとき吸湿剤５３からは水分も放出さ
れる。

【００３３】次ぎに、図５において５６は汎用マイクロ
コンピュータから構成された制御装置であり、図示しな
い電装ボックス内に収納されている。この制御装置５６
には運転スイッチ５７の出力が入力される。また、制御
装置５６の入力には検出部６４の出力が入力されてい
る。この検出部６４は圧力センサであり、図４の逆止弁
２８と五方弁１７をつなぐ配管６５内の空気圧力Ｐを検
出するように設けられている。

【００３４】制御装置５６の出力にはバッファ６６とＰ
ＷＭ（パルス幅変調）回路６７及びＬＥＤなどで構成さ
れた表示部６８が接続されている。前記バッファ６６と
電源間にはリレーＲ１〜Ｒ５のコイルが接続され、通電
を制御される。また、ＰＷＭ回路６７と電源間には前記
送風機３３のモータ３３Ｍが接続されている。

【００３５】一方、前記五方弁１７及び五方弁１８の電
磁コイルは、それぞれリレーＲ２、リレーＲ１の接点７
３、７４を介してＡＣ電源に接続されており、前記送風
機７のモータ７ＭはリレーＲ３の接点７５及びリレーＲ
４の切換接点７６を介してＡＣ電源に接続されている。
更に、前記空気ポンプ１３のモータ１３ＭはリレーＲ５
の接点７７を介してＡＣ電源に接続されている。

【００３６】尚、切換接点７６はモータ７Ｍの速度制御
を行い、ＰＷＭ回路６７もモータ３３Ｍの速度制御を行
うものである。それによって、制御装置５６により各送
風機７、３３の風速・風量を調整できるように構成され
ている。また、７８は制御装置５６などへの直流＋１２
Ｖ電源を生成する電源回路である。

【００３７】以上の構成で、次ぎに図８のタイミングチ
ャートを参照しながら、本発明の空気質活性装置１の酸
素富化空気生成部１２の動作を説明する。運転スイッチ
５７が操作されると制御装置５６は空気質活性装置１の
運転を開始する。制御装置５６はバッファ６６によりリ
レーＲ５に通電して接点７７を閉じ、空気ポンプ１３の
モータ１３Ｍを駆動すると共に、リレーＲ４に通電して
接点７５を閉じ、送風機７のモータ７Ｍを所定の速度で
運転すると共に、ＰＷＭ回路６７により、送風機３３の
モータ３３Ｍを所定の速度で駆動する。また、リレーＲ
２に通電して接点７４を閉じ、五方弁１７の電磁コイル
に通電してそれをＯＮすると共に、五方弁１８を１秒間
ＯＦＦした後、リレーＲ１に通電して接点７３を閉じ、
五方弁１８の電磁コイルに通電してそれをＯＮする。

【００３８】空気ポンプ１３が運転されると、空気清浄
フィルタ４を通過した室内空気（大気）はサイレンサ３
１からサクションタンク１４を経て空気ポンプ１３に吸
引される。尚、このサクションタンク１４によって吸込
量が均一化される。そして、吸引された室内空気は空気
ポンプ１３から冷却コイル１６に吐出される。

【００３９】このとき、前記送風機３３は運転されて通
風口６３、区域９Ａ、連通路６１、区域９Ｂ、通風口６
２、通風口１１を流れ、筺体９外に空気を導く気流を実
現している。これにより、筺体９内に設けられた冷却コ
イル１６は空冷されており、冷却コイル１６内に流入し
た室内空気は、そこを通過する過程で冷却された後、逆
止弁２８を経て配管６５を通り、五方弁１７の第１ポー
ト１７Ａに入る。

【００４０】五方弁１７の第１ポート１７Ａに入った室
内空気は第２ポート１７Ｂから流出し、配管３６を通っ
て吸着槽２１下端の空気入口２１Ａから吸着槽２１内に
圧送される。

【００４１】これによって、吸着槽２１内の圧力は徐々
に上昇して行き、最終的には吸着槽２１内の圧力は前述
の１．２〜１．５ｋｇ／平方センチメートルのゲージ圧
まで上昇する。吸着槽２１内に入った室内空気は、前述
の如く吸湿剤５３により水分を除去された後、吸着剤５
４にて窒素、一酸化炭素、二酸化炭素が吸着され、酸素
富化空気となって上端の酸素富化空気出口２１Ｂより流
出する（吸着行程）。

【００４２】このとき（運転開始から１秒経過後）、吸
着槽２１から出た酸素富化空気は五方弁１８の第３ポー
ト１８Ｃが第１ポート１８Ａに接続されているため、逆
止弁２６及び連通管４６方向に向かうが、前述の如くそ
の４／５が逆止弁２６に向かい、１／５が連通管４６に
分流される。逆止弁２６に向かった酸素富化空気は配管
４４からバッファタンク２３、ニードルバルブ４８、ホ
ース４９を経て酸素富化空気吐出口３４から流出する。
酸素富化空気吐出口３４から出た酸素富化空気は、送風
機７からの風に乗って空気吹出口８よりユニット２外
（室内）に供給される。

【００４３】尚、バッファタンク２３とニードルバルブ
４８により酸素富化空気吐出口３４からの吐出量が均等
化される。

【００４４】一方、連通管４６に流入した１／５の酸素
富化空気は、オリフィス４７で絞られた後、配管４１を
経て出口２２Ｂより吸着槽２２内に流入する。吸着槽２
２内に酸素富化空気が流入すると、前述の如く内部の酸
素分圧が上昇するため、前述の如く吸着剤５４は吸着し
ている窒素、一酸化炭素、二酸化炭素を放出する（脱着
行程）。このときの内部圧力は０ｋｇ／平方センチメー
トルである。

【００４５】そして、下端の空気入口２２Ａから配管３
７に流出し、五方弁１７の第３ポート１７Ｃ、第５ポー
ト１７Ｅ、配管３８、五方弁１８の第２ポート１８Ｂ、
第４ポート１８Ｄ、配管４０、バッファタンク２４を通
って排気口３２から例えば室外に排気される。

【００４６】ここで、吸着槽２１内の圧力上昇に伴い、
五方弁１７を介してそれに連通している配管６５内の空
気圧力も上昇して行く。そして、吸着槽２１内の圧力が
前述の１．２〜１．５ｋｇ／平方センチメートルのゲー
ジ圧まで上昇し、検出部６４の検出する配管６５内の圧
力Ｐが所定の圧力値Ｐ１まで上昇すると、制御装置５１
は検出部６４の検出に基づき、今度はリレーＲ２のコイ
ルを非通電として接点７４を開き、五方弁１７をＯＦＦ
とし、同時に１秒間だけ五方弁１８をＯＦＦする。この
五方弁１８がＯＦＦされることにより、第３ポート１８
Ｃと第５ポート１８Ｅが連通されるので、これまで吸着
行程であった吸着槽２１とこれまで脱着行程であった吸
着槽２２が、配管４２、３９を介して連通される。尚、
これにより検出部６４が検出する配管６５内の圧力も急
激に低下する。

【００４７】従って、この１秒間で吸着槽２１内と吸着
槽２２内の圧力が均一化されるので、以後の吸着槽２２
内の昇圧及び吸着槽２１内の降圧が円滑に行われるよう
になると共に、吸着行程から脱着行程の圧力に急激に降
下させたときに各吸着槽２１、２２にて生じる騒音を低
減できる。また、五方弁１７がＯＦＦ状態となり、第１
ポート１７Ａが第３ポート１７Ｃに連通されるので、冷
却コイル１６から出た室内空気は逆止弁２８、配管６
５、配管３７を経て下端の空気入口２２Ａから吸着槽２
２内に圧送されるようになる。

【００４８】そして、前述の如く吸着槽２２内では酸素
富化空気が生成され（吸着行程）、上端の出口２２Ｂか
ら配管４１に流出して逆止弁２７及び連通管４６方向に
向かうが、同様にその４／５が逆止弁２７に向かい、１
／５が連通管４６に分流される。逆止弁２７に向かった
酸素富化空気は配管４４からバッファタンク２３、ニー
ドルバルブ４８、ホース４９を経て同様に酸素富化空気
吐出口３４から流出する。

【００４９】また、連通管４６に流入した１／５の酸素
富化空気は、オリフィス４７で絞られた後、配管４３を
経て出口２１Ｂより吸着槽２１内に流入する。吸着槽２
１内では前述の如く吸着剤５４が吸着している窒素、一
酸化炭素、二酸化炭素の放出が行われる（脱着行程）。

【００５０】そして、下端の空気入口２１Ａから配管３
６に流出し、五方弁１７の第２ポート１７Ｂ、第４ポー
ト１７Ｄ、配管３８、五方弁１８の第２ポート１８Ｂ、
第４ポート１８Ｄ、配管４０、バッファタンク２４を通
って排気口３２から前述同様に排出されることになる。

【００５１】尚、五方弁１７が切り替わった際、吸着行
程であった吸着槽内の圧力は、脱着行程であった吸着槽
に加わる他、配管４０にも加わるが、バッファタンク２
４の存在によって急激な圧力上昇が緩和されるので、配
管４０から排気口３２に至る経路における騒音の発生も
抑えられる。

【００５２】以後、制御装置５６はこれを繰り返す。即
ち、吸着槽２２が吸着行程とされた後、内部の圧力が徐
々に上昇して前述の如く検出部６４が検出する配管６５
内の圧力Ｐが所定の圧力値Ｐ１まで上昇したら再び五方
弁１７をＯＮに切り換え、五方弁１８を１秒間だけＯＦ
Ｆするものである。

【００５３】このように、本発明では吸着剤５４がそれ
ぞれ封入された吸着槽２１と吸着槽２２を設け、空気ポ
ンプ１３により吸引した空気を各吸着槽２１、２２に圧
送すると共に、五方弁１７、１８で空気ポンプ１３から
吐出された空気の流路を切り換えることによって、各吸
着槽２１、２２を吸着行程と脱着行程とに交互に切り換
え、且つ、吸着槽２１が吸着行程であるときには吸着槽
２２を脱着行程とし、吸着槽２１が脱着行程であるとき
には吸着槽２２を吸着行程とするように構成したので、
各吸着槽２１、２２において吸着と脱着を交互に、且
つ、同時に行い、連続した酸素富化空気の生成を実現す
ることが可能となる。

【００５４】また、吸着行程中の吸着槽２１或いは２２
にて生成された酸素富化空気の一部を、脱着行程中の吸
着槽２２或いは２１に供給するようにしているので、脱
着行程中の吸着槽２１或いは２２内では酸素分圧が上昇
するため、吸着剤５４は円滑に窒素を脱着する。これに
より、従来の如き真空ポンプを用いること無く吸着剤５
４から窒素を脱着することができるようになるので、コ
ストの低減と装置の小型化を実現できる。また、脱着行
程中の吸着槽２１或いは２２に供給する酸素富化空気は
少量であるので、酸素富化空気の生成効率にも支障が生
じない。

【００５５】ここで、五方弁１７、１８の切り換えをタ
イマーなどによって一定間隔で行うようにすると、吸着
槽２１、２２などの製品個々の性能のバラツキや経年変
化による性能の低下によって効率的且つ的確な流路切換
が難しくなるが、本発明では空気ポンプ１３から吸着槽
２１、２２に至る配管６５内の圧力を検出する検出部６
４を設け、この検出部６４の出力する圧力Ｐが所定の圧
力値Ｐ１に上昇した場合に、五方弁１７、１８の切換動
作を行うようにしているので、係る不都合を防止するこ
とができる。

【００５６】また、各吸着槽２１、２２、空気ポンプ１
３、五方弁１７、１８をユニット２内に収納すると共
に、空気ポンプ１３と五方弁１７、１８は、ユニット２
内に設けた筺体９内に設けたので、空気ポンプ１３や五
方弁１７、１８が駆動した場合に発生する騒音を低減す
ることができるようになる。

【００５７】更に、空気質活性装置１が運転を停止して
いるとき、五方弁１７、１８はＯＦＦしているため、五
方弁１７の第２ポート１７Ｂは第４ポート１７Ｄに連通
し、第３ポート１７Ｃは第１ポート１７Ａに連通してい
る。また、五方弁１８の第２ポート１８Ｂは第１ポート
１８Ａに連通し、第３ポート１８Ｃは第５ポート１８Ｅ
に連通すると共に、五方弁１７の第１ポート１７Ａには
逆止弁２８が取り付けられ、更に、配管４４の手前にも
逆止弁２６、２７が取り付けられているので、各吸着槽
２１、２２はサイレンサ３１、排気口３２及び酸素富化
空気吐出口３４の何れの側においても大気との連通が遮
断される。

【００５８】従って、空気質活性装置１の停止時に、各
吸着槽２１、２２内の吸着剤５４が大気中の窒素を吸着
することを未然に防止することができるようになり、吸
着剤５４の寿命を延長することが可能となる。

【００５９】更にまた、筺体９内を、空気の流れを保
ち、且つ、区域９Ａ、９Ｂに区画する区画壁５１、５２
を設け、空気ポンプ１３と五方弁１７、１８とをそれぞ
れ異なる区域９Ａ、９Ｂに収納すると共に、各区域９
Ａ、９Ｂを流れて筺体９外に空気を導く送風機３３と、
筺体９の各吸着槽２１、２２と対向する位置に設けられ
た通風口６２とを設けたので、空気ポンプ１３及び五方
弁１７、１８を空冷して動作の安定化と長寿命化を図れ
ると共に、空気ポンプ１３から圧送される空気を冷却し
て各吸着槽２１、２２における酸素富化空気の生成効率
を向上させることが可能となる。

【００６０】特に、空気ポンプ１３と五方弁１７、１８
は区画壁５１、５２にて区画された異なる区域９Ａ、９
Ｂに収納されているので、通風口６２から漏れる空気ポ
ンプ１３からの騒音を最小限に抑え、更なる低騒音化を
図ることができるようになる。

【００６１】また、送風機３３を通風口６２に設けたの
で、送風機３３と空気ポンプ１３或いは五方弁１７、１
８との干渉を防止し、筺体９を小型化してユニット２全
体の更なる小型化を図ることが可能となる。特に、送風
機３３が各吸着槽２１、２２と対向するかたちとなるの
で、送風機３３によって構成される気流を各吸着槽２
１、２２の周囲に形成し、更に、送風機３３の運転を制
御することによって、各吸着槽２１、２２の温度調節を
行う構成を採ることも可能となる。

【００６２】更に、ユニット２内は、仕切板５、１０、
筺体９によって第１〜第４の区画６Ａ〜６Ｄに分割され
ており、第１の区画６Ａ内に吸着槽２１、２２を、第２
の区画６Ｂ内に空気ポンプ１３と五方弁１７、１８を、
空気吸込口３に連通する第３の区画６Ｃ内にサイレンサ
３１、空気清浄フィルタ４を、そして、空気吹出口４に
連通する第４の区画６Ｄ内に送風機７と酸素富化空気吐
出口３４をそれぞれ設けているので、室内空気を吸着槽
２１、２２に供給し、吸着槽２１、２２にて生成された
酸素富化空気を室内に供給する経路と、空気ポンプ１３
などを空冷する空気流の経路とが完全に分離される。

【００６３】これにより、空気質活性装置１内部での各
空気の流れが円滑化され、総じて酸素富化空気の生成効
率を一層改善することが可能となるのに加え、空気ポン
プ１３から生じる騒音の外部への漏洩も有効に低減する
ことが可能となる。

【００６４】尚、実施例では２個の吸着槽２１、２２を
用いたが、それに限らず、３個以上の吸着槽を設けて、
順次吸着行程と脱着行程を行わせても良い。また、実施
例では空気ポンプ１３から吸着槽２１、２２に至る経路
にある配管６５内の圧力を検出するように検出部６４を
設けたが、それに限らず、吸着槽２１と２２内の圧力を
検出するように設けても良い。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明によれば、吸着
剤がそれぞれ封入された吸着槽を少なくとも二つ設け、
空気ポンプにより吸引した空気を各吸着槽に圧送すると
共に、流路切換手段によって空気ポンプから吐出された
空気の流路を切り換えることにより、各吸着槽を吸着行
程と脱着行程とに交互に切り換え、且つ、何れかの吸着
槽を吸着行程とした場合は、他の吸着槽を脱着行程とす
るように構成したので、各吸着槽において吸着と脱着を
交互に、且つ、同時に行い、連続した酸素富化空気の生
成を実現することが可能となる。

【００６６】また、吸着行程中の吸着槽にて生成された
酸素富化空気の一部を、流路切換手段により、脱着行程
中の吸着槽に供給するようにしているので、脱着行程中
の吸着槽内では酸素分圧が上昇するため、吸着剤は円滑
に窒素を脱着するようになる。これにより、従来の如き
真空ポンプを用いること無く吸着剤から窒素を脱着する
ことができるようになるので、コストの低減と装置の小
型化を実現できる。また、脱着行程中の吸着槽に供給す
る酸素富化空気が少量でも吸着槽内の酸素分圧は上昇す
るので、酸素富化空気の生成効率にも支障が生じない。

【００６７】更に、空気ポンプから吸着槽に至る経路
内、若しくは、当該吸着槽内の圧力を検出する検出部を
設け、制御手段により、検出部の出力する圧力が所定の
値に上昇した場合に、流路切換手段の切換動作を実行す
るようにしたので、一定間隔で切換を行う場合に比し
て、製品個々のバラツキや経年変化による性能の低下を
防止することができるようになるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気質活性装置の縦断側面図である。

【図２】本発明の空気質活性装置の背面図である。

【図３】本発明の空気質活性装置のユニットの背面板を
取り除いた状態の後方斜視図である。

【図４】本発明の空気質活性装置の酸素富化空気生成部
の構成図である。

【図５】本発明の空気質活性装置の電気回路図である。

【図６】本発明の空気質活性装置の筺体の透視斜視図で
ある。

【図７】吸着槽における窒素分子の吸着、脱着作用を説
明するための図である。

【図８】本発明の空気質活性装置の五方弁の動作を説明
するためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ 空気質活性装置 ２ ユニット ４ 空気清浄フィルタ ７、３３ 送風機 ９ 筺体 １３ 空気ポンプ １７、１８ 五方弁 ２１、２２ 吸着槽 ２６、２７、２８ 逆止弁 ３４ 酸素富化空気吐出口 ４６ 連通管 ４７ オリフィス ５１、５２ 区画壁 ５４ 吸着剤 ５６ 制御装置 ６１ 連通路 ６２ 通風口 ６４ 検出部 ６５ 配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 敏男 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒素を吸着・脱着可能な吸着剤に空気を
   圧送することにより酸素富化空気を生成し、酸素富化空
   気を吸着剤に供給して窒素の脱着を行わせる空気質活性
   装置において、 前記吸着剤がそれぞれ封入された少なくとも二つの吸着
   槽と、吸引した空気を前記各吸着槽に圧送するための空
   気ポンプと、この空気ポンプから吐出された空気の流路
   を切り換えることにより、前記各吸着槽を吸着行程と脱
   着行程とに交互に切り換えると共に、何れかの吸着槽を
   吸着行程とした場合は、他の吸着槽を脱着行程とする流
   路切換手段と、前記空気ポンプから吸着槽に至る経路
   内、若しくは、当該吸着槽内の圧力を検出する検出部
   と、前記流路切換手段を制御する制御手段とを備え、前
   記流路切換手段は、吸着行程中の前記吸着槽にて生成さ
   れた酸素富化空気の一部を、脱着行程中の前記吸着槽に
   供給すると共に、前記制御手段は、前記検出部の出力に
   基づき、圧力が所定の値に上昇した場合に、前記流路切
   換手段の切換動作を実行することを特徴とする空気質活
   性装置。