JP2000140684A - 磁気分離装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】空気から酸素を経済的に、且つ高純度で分離さ
せることにある。 【解決手段】複数種類の成分要素からなる流体を流すこ
とのできる流路の壁面又は流路内部に、２組以上の磁石
を前記流路に対して垂直方向に対向させ、且つ互いに平
行になるように磁極のＮ極とＳ極とを交互に並設し、磁
場作用により前記成分要素を磁性成分要素と非磁性成分
要素とに分離する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気分離装置に関す
る

【０００２】

【従来の技術】大気中の空気は約２１％の酸素と７８％
の窒素とを含み、大気中の空気は膨大な無尽蔵の酸素源
である。しかし、人は絶えず空気を呼吸するがそれによ
り血液１００ｍｌにつき約２０ｍｌ（０℃、０／１ＭＰ
ａ）のＯ₂ を取り込んで全身各組織に送り、栄養物質を
酸化することにより生ずるエネルギーを利用して生命を
維持し活動を続けている。大人１人が１日平均３０００
Ｋｃａｌのエネルギーを生ずるためには平均約６００ｌ
（０．１ＭＰａ、室温）のＯ₂ を必要とする。

【０００３】また、乗用自動車が１時間に約４ｌのガソ
リンを消費して走るときには平均して１時間に約３０，
０００（０．１ＭＰａ、室温）の酸素が消費されるか
ら、市街を多数の乗用車、トラックが走るときの酸素の
消費量は相当なものであることが推定される。

【０００４】ジェット機が１機太平洋を横断するときに
は約５０ｔｏｎの酸素が消費されることになる。このよ
うな激しい消費により大気中のＯ₂ の濃度に変化が起こ
るのではないかとも考えられるが、測定の結果、全く変
化は認められていない。

【０００５】周知の如く、これは地球の他の部分の大気
の拡散混合が起こると共に、光合成を行っている地上の
植物と水中の藻類により補給（ＣＯ₂ とＨ₂ Ｏから炭水
化物とＯ₂ が生成する）されている結果である。地球上
で光合成によるＯ₂ の生成量は１年間に約１．５×１０
⁶ ｔｏｎではないかと概算されている。空気の体積の約
５分の１が酸素で無尽蔵といえる程多量に存在している
のに空気から簡単に分けて取り出すことは現在できてい
ないのである。

【０００６】従来より一般的に知られている酸素製造方
法の主なものとしては、水の電気分解による方法と、空
気を液化した後に沸点の差異によって窒素と分離して酸
素を得る方法がある。

【０００７】しかるに、電気分解による方法によれば、
最も純粋な酸素を得ることが可能であるが、電力の消費
が大きいという問題がある。

【０００８】また、空気を液化して酸素を得る方法（深
冷分離法）は、周知の如く熱膨張を利用して空気の温度
を十分に下げる。即ち、２０ＭＰａ位に圧縮した空気を
急に膨張させると周囲から熱を奪う余裕がなく，自分自
身から熱を取って温度が下がる。この温度の下降した空
気を再び圧縮して、また膨張させるという手順を繰り返
すことによって遂に空気は液化する。

【０００９】この方法は現在一般的に利用されている酸
素の製法であるが、耐高圧装置と強力な圧縮機、寒剤及
び冷却水を必要とするため、使用電力も非常に多く、ま
た液体酸素は圧力（２ＭＰａ）の高圧でボンベに貯蔵さ
れているが、使用中には絶えず注意を払う必要があり、
しかもボンベ自体の重量もあることから運搬が容易では
ない。

【００１０】そこで、最近では空気を液化することな
く、空気の吸着分離による酸素製法の研究が行われてい
る。この方法は、古くから天然に産するゼオライト（沸
石）が特異な吸着性を持つことが知られているが、この
天然ゼオライトは均一な品質のものを大量に得ることが
困難であり、またゲル状の粘土物質が混在していること
などから、これらの欠点を補い、しかも分子ふるい効果
を発揮するようにしたもので、１９５０年代に開発した
合成ゼオライトを使用している。

【００１１】この合成ゼオライトは、合成結晶アルミ
ノ、シリケートの含水金属塩から組成されている。この
場合、金属カチオンを例えばＮａなどのアルカリ金属で
置換すれば、Ａ型ゼオライトとなり、さらに他の金属カ
チオンとイオン交換することによって、化学組成、結晶
構造、吸着性などの異なるさまざまなゼオライトを造る
ことができる。

【００１２】合成ゼオライトの結晶構造のユニットセル
は、ＳｉあるいはＡｌカチオンを取り囲む４個の酸素ア
ニオンよりなる正四面体で、これらが酸素、アニオンを
介して共有結合している結果、蜂の巣状の空洞が均一な
細孔によって連結した構造を取り、上式のＨ² Ｏはこれ
らの空洞中に含まれる。

【００１３】この結晶水は製品となるとき加熱によって
脱離されるので、吸着される分子用のスペースが確保さ
れることになる。Ｈカチオンをカリウム、カルシウム等
の他のイオンで交換すれば、結晶構造において各空洞を
結ぶ細孔の大きさが異なり、そこを通過する分子は限定
されることになる。

【００１４】こうして造ったもの、例えば３Ａ型は０．
３ｎｍ、４Ａ型は０．３５ｎｍ、５Ａ型は０．４２ｎｍ
の細孔径を持ち、そこを通過する分子の弾力性と運動エ
ネルギーから通常温度で細径孔よりも、おおよそ０．０
５ｎｍの大きな分子まで通過させることができる。

【００１５】合成ゼオライトの強い吸着力は、主として
これらの金属カチオンに起因しており、さらにその特異
な吸着特性はファンデルワールス力による物理吸着との
兼ね合いから生ずると考えられる。すなわち、細孔によ
って規制された分子は、さらに双極子モーメントが、金
属カチオンの極性と作用することによって、空洞内に強
くつかまることになる。

【００１６】故に、もし吸着される分子があった場合、
細孔の径と、このモーメントの大きさの二重の制限を受
けることになり、選択性が良く、しかも強力な吸着特性
を得ることができる。

【００１７】この特異な吸着材であるゼオライトに空気
中の窒素を吸着せしめて、酸素を分離することを吸着分
離法といっている。

【００１８】この吸着分離法は製造費が安価で吐出圧力
は０．３ＭＰａの一定圧で高圧ガス取締法の適用はな
い。しかし、酸素純度は９５％までの任意の酸素濃度が
得られるが、経済的な発生濃度は６０〜７０％に留まっ
ていた。また、装置規模は１〜１０００ｎｍ³ ／ｈと小
規模に限られていた。

【００１９】次に空気を液化することなく、空気の膜分
離による酸素製法の研究がある。この方法は、酸素分離
膜の片側に空気（酸素２１％、窒素７８％）を接触さ
せ、反対側をそれよりも低圧力にすることにより、窒素
よりも酸素をより多く選択的に透過させて酸素富化空気
を得るものである。

【００２０】酸素と窒素では、酸素の方が化学的に活性
であること、及び窒素の分子量が１４、分子径が０．３
１ｎｍに対し、酸素の分子量が１６、分子径が０．２９
ｎｍであり、酸素の方が分子量が大きいにもかかわらず
分子径が小さいことなどから、酸素の方が膜を透過しや
すいので、酸素と窒素の膜分離では酸素透過性膜を使用
する。

【００２１】したがって、酸素分離膜用素材としては、
その溶解度係数と拡散係数が酸素に対してできる限り大
きく、窒素に対してはできる限り小さいものが好まし
い。代表的な酸素分離膜用素材としては、ポリジメチル
シロキサン−ポリカーボネートブロック共重合体、ポリ
（４−メチルペンテン−１）、ポリフェニレンオキサイ
ド（ＰＰＯ）、ポリ［１−（トリメチルシリル）−１−
プロピン］（ＰＭＳＰ）などが挙げられる。

【００２２】以上のように現在行われる酸素の製法は、
大別すると電気分解による方法、深冷分離法、吸着分離
法、膜分離法の４方法となる。この４方法を経済的に比
較すると、膜分離法は製造費が安価で吐出圧力は０．１
ｍｐａの一定圧で高圧ガス取締法の適用はない。

【００２３】しかし、酸素純度は２５〜４０％と低純度
のものしか得られず、膜寿命もせいぜい数年程度と短い
という問題があった。また、装置規模は１〜１０００Ｎ
ｍ³／ｈと小規模に限られていた。

【００２４】吸着分離法は製造費が安価で吐出圧力は
０．３Ｍの一定圧で高圧ガス取締法及び消防法の適用は
ない。しかし、酸素純度は９５％までの任意の酸素濃度
が得られるが、経済的な発生濃度は６０〜７０％に留ま
っていた。

【００２５】また、酸素を含んだガスから磁場作用を用
いて酸素を分離する手段は種々提案されている。例え
ば、特開平５―３０９２２４公報には、複数の磁石を周
方向に並べ、その磁石で囲まれた中心部分に流路を形成
し、そこに酸素を含んだ混合ガスを流して、酸素を周辺
部に集めて分離する方法が示されている。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】上記公報で示された方
法の磁石の構造では、異なる磁極が交互に並ぶため、流
路の外周部の周方向に磁場の強弱が発生する。このた
め、周辺部は中心部と比べ酸素濃度は濃くなるものの周
方向には濃度差ができるため、他の気体を含む割合が増
え、効率良く酸素を集めることができない。

【００２７】また、上記公報に示された方法は、大型化
に適した構造ではないため、火力発電所等、大量に酸素
を必要とするようなプラントでは、この方法を使用する
ことができない。酸素は空気中に２１％しか含まれてい
ないため、流入量の約８０％は必ず捨てなければならな
いため、大量の酸素を必要とする場合には、大量の空気
を処理しなければならない。

【００２８】例えば、上記公報の方法の大量処理をする
ための改良として、中心軸の流路を広げるか、同心円状
にさらに流路を増設する方法が考えられるが、空気の流
れる空間を広げるとその空間内の磁場勾配が小さくなる
ため、装置が大きくなるにつれて効率は悪くなる。

【００２９】また、同一の構造の分離装置を多数並べる
ことで大量処理は可能とも考えられるが、磁石の外側の
磁極からの漏洩磁場が、隣接の装置に影響を与えること
から装置を密に設置することは困難である。このため、
磁気シールド等の付帯設備が必要となるため、経済的で
はない。

【００３０】本発明はこのような事情に対処してなされ
たもので、磁場作用、もしくは磁場作用及び膜分離法を
組合せた方法、もしくは磁場作用及び吸着分離法を組合
せた方法によって、空気から酸素を経済的に、且つ高純
度で分離させることができる磁気分離方法及びその装置
を提供することを目的とする。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、磁場作用、もしくは磁場作用及び膜分離法
を組み合わせた方法、もしくは磁場作用及び吸着分離法
を組合せた方法によって、空気から酸素を経済的にかつ
高純度で分離させるようにしたものである。

【００３２】即ち、請求項１に対応する発明は、複数種
類の成分要素からなる流体を流すことのできる流路の壁
面又は流路内部に、２組以上の磁石を前記流路に対して
垂直方向に対向させ、且つ互いに平行になるように磁極
のＮ極とＳ極とを交互に並設し、磁場作用により前記成
分要素を磁性成分要素と非磁性成分要素とに分離するも
のである。

【００３３】請求項２に対応する発明は、請求項１に対
応する発明の磁気分離装置において、向かい合う磁極を
Ｎ極に対してはＳ極、Ｓ極に対してはＮ極を流路を挟ん
で対向配置させるようにしたものである。

【００３４】請求項３に対応する発明は、請求項１又は
請求項２に対応する発明の磁気分離装置において、流路
又は流路壁面の一部に分離された成分要素のうち密度が
大きい流体の出口を設けたものである。

【００３５】請求項４に対応する発明は、請求項１乃至
請求項３のいずれかに対応する発明の磁気分離装置に空
気又は酸素を含んだ気体を流して、酸素と他の気体とを
分離することを特徴とする。

【００３６】請求項５に対応する発明は、請求項１乃至
請求項３のいずれかに対応する発明の磁気分離装置にお
いて、流路に流す流体を空気として、流路内に窒素を選
択的に吸着する装置又は物質を配設したものである。

【００３７】請求項６に対応する発明は、請求項５に対
応する発明の磁気分離装置の流路内に空気を流し、吸着
装置又は物質により窒素を吸着させて空気から酸素を分
離させることを特徴とする。

【００３８】請求項７に対応する発明は、請求項１乃至
請求項３のいずれかに対応する磁気分離装置において、
流路に流す流体を空気又は酸素を含んだ気体として、流
路内に酸素を選択的に透過する膜を配設したものであ
る。

【００３９】請求項８に対応する発明は、請求項７に対
応する発明の磁気分離装置の流路内に空気又は酸素を含
んだ気体を流し、酸素を選択的に透過する膜により、酸
素と他の気体を分離するものである。

【００４０】このような構成の空気を酸素と窒素に分離
する方法及び装置においては、空気から磁場作用、もし
くは磁場作用及び膜分離法を組み合わせた方法、もしく
は磁場作用及び吸着分離法を組み合わせた方法によって
酸素を分離せしめることにより、実用上要望されている
経済的にかつ高純度で空気から酸素を分離せしめること
が可能となる。

【００４１】

【発明の実施の形態】まず、本発明の実施の形態を説明
する前に、物理的性質の検討結果について述べる。

【００４２】すべての物質は程度の差があるが、すべて
磁性体である。物質を磁場中に持ち込めば磁化される。
物質を磁場中に入れると分子内の電子が動き、その分子
内に電流が誘起されて、分子は一つの小磁石となる。有
機化合物や窒素等は反磁性を示し、それと反対に、磁場
の極の近くで異名の極を生ずる物質の酸素は常磁性体で
あって、磁化率は約１０４×１０^-6で、窒素は約−０．
４×１０^-6であり、酸素の磁化率は空気中に含まれる気
体の中で最大の磁化率を持っている。

【００４３】したがって、磁場発生装置を設けて空気を
流通せしめると、酸素が磁場によって吸引されて、酸素
が流路方向とは垂直（横方向）方向に移動し、磁場が強
い部分の空気中には多くの酸素を含有することになる。

【００４４】また、断面内で酸素濃度の分布ができ出口
において、その内の酸素濃度の濃い部分のみを集めるこ
とによって酸素を分離する。

【００４５】次に上記物理的性質を利用した本発明の実
施の形態を図面により説明する。

【００４６】図１は本発明の第１の実施の形態を模式的
に示す説明図である。

【００４７】図１において、１は横方向に長形な非磁性
体からなる容器で、この容器１は前面側に流体（この例
では空気）の入口となる空気流入口３が設けられ、後面
側に酸素排出口５と窒素排出口４がそれぞれ設けられて
おり、流路に対して直交する上下面又は左右面（この例
では上下面）に３対の磁石２がそれぞれの磁極面を対向
させて配置されている。

【００４８】この場合、磁石２としては常伝導磁石、永
久磁石又は超電導磁石のいずれを用いてもよい。また、
隣合う磁石の磁極はＮ極とＳ極を交互になるように、且
つ両路を挟んで対向する磁石の磁極はＮ極に対してはＳ
極、Ｓ極に対してはＮ極となるように配置されている。

【００４９】次にこのような構成の磁気分離装置の作用
を述べる。

【００５０】まず、磁石２が常伝導磁石、超電導磁石の
場合には各磁石を砺磁し、永久磁石の場合にはすでに磁
場を発生しているのでその必要はない。入口３より磁場
の発生した空間に空気を連続的に流し込む。この時、酸
素は磁場に引き付けられて酸素排出口５からは酸素を主
たる成分とする気体が連続的に排出される。窒素は磁場
の影響を受けないため、窒素排出口４からは窒素を主た
る成分とする気体が連続的に排出される。

【００５１】以上のような装置を用いて試験した際の試
験条件は、次の通りである。温度は室温、気圧は０．１
ＭＰａ、発生磁場は１０Ｔとする。本発明の試験結果は
次の通りである。

【００５２】能力は純酸素換算出力で２０００Ｎｍ³ ／
ｈ、酸素濃度は８２〜８５％、圧力は０．１ＭＰａであ
った。

【００５３】この試験と同じ運転動力で、電気分解によ
る方法もしくは深冷分離法もしくは吸着分離法もしくは
膜分離法によって、空気中から酸素を分離すると、能力
は純酸素換算出力で１／２以下である。

【００５４】上記のような構成の磁気分離装置によれ
ば、特開平５―３０９２２４号公報で示された方法と比
べその酸素捕獲部分の磁場が均一であるため、酸素濃度
のむらが無く他の気体を含む割合が小さいため効率よく
酸素を集められる。

【００５５】さらに、上記構成において、磁石の配置の
最適化を図ることにより、既存の磁場による酸素分離装
置と比べて効率的、且つ経済的に酸素の分離が行える。

【００５６】図２は本発明の第２の実施の形態を模式的
に示す断面図である。

【００５７】図２において、１３は横方向に長形な非磁
性体からなる容器で、この容器１３は前面側に流体（こ
の例では空気）の入口となる空気流入口１４が設けら
れ、後面側に酸素排出口１５と窒素排出口１６がそれぞ
れ設けられると共に、窒素排出口１６側に窒素ガスを吸
着する吸着材１１を配設し、流路に対して直交する上下
面又は左右面（この例では上下面）に３対の磁石１２が
それぞれの磁極面を対向させて配置されている。

【００５８】この場合、磁石１２としては常伝導磁石、
永久磁石又は超電導磁石のいずれを用いてもよい。ま
た、隣合う磁石の磁極はＮ極とＳ極を交互になるよう
に、且つ両路を挟んで対向する磁石の磁極はＮ極に対し
てはＳ極、Ｓ極に対してはＮ極となるように配置されて
いる。

【００５９】次にこのような構成の磁気分離装置の作用
を述べる。

【００６０】まず、磁石１２が常伝導磁石、超電導磁石
の場合には各磁石を砺磁し、永久磁石の場合にはすでに
磁場を発生しているのでその必要はない。入口１４より
磁場の発生した空間に空気を連続的に流し込む。この
時、酸素は磁場によって集まるが、窒素は吸着材１１に
より吸着される。酸素排出口５からは酸素を主たる成分
とする気体が連続的に排出される。窒素は磁場の影響を
受けないため、窒素排出口４からは吸着材１１により吸
着されなかった窒素を主たる成分とする気体が連続的に
排出される。

【００６１】以上のような装置を用いて試験した際の試
験条件は、次の通りである。温度は室温、気圧は０．１
ＭＰａ、発生磁場は１０Ｔとする。本発明の試験結果は
次の通りである。

【００６２】能力は純酸素換算出力で２０００Ｎｍ³ ／
ｈ、酸素濃度は８５〜９０％、圧力は０．１ＭＰａであ
った。

【００６３】この試験と同じ運転動力で、電気分解によ
る方法もしくは深冷分離法もしくは吸着分離法もしくは
膜分離法によって、空気中から酸素を分離すると、能力
は純酸素換算出力で１／２以下である。

【００６４】図３は本発明の第３の実施の形態を模式的
に示す断面図である。

【００６５】図３において、２３は横方向に長形な非磁
性体からなる容器で、この容器２３は前面側に流体（こ
の例では空気）の入口となる空気流入口２４が設けら
れ、後面側に酸素排出口２５と窒素排出口２６がそれぞ
れ設けられると共に、酸素排出口２５を挟む両側に酸素
ガスを選択的に透過する膜２１を配設し、流路に対して
直交する上下面又は左右面（この例では上下面）に３対
の磁石２２がそれぞれの磁極面を対向させて配置されて
いる。この場合、磁石２２としては常伝導磁石、永久磁
石又は超電導磁石のいずれを用いてもよい。また、隣合
う磁石の磁極はＮ極とＳ極を交互になるように、且つ両
路を挟んで対向する磁石の磁極はＮ極に対してはＳ極、
Ｓ極に対してはＮ極となるように配置されている。

【００６６】次にこのような構成の磁気分離装置の作用
を述べる。

【００６７】まず、磁石２２が常伝導磁石、超電導磁石
の場合には各磁石を砺磁し、永久磁石の場合にはすでに
磁場を発生しているのでその必要はない。入口２４より
磁場の発生した空間に空気を連続的に流し込む。この
時、流入した空気中の酸素は磁場に引き付けられ、また
酸素の選択的透過膜２１を通過して磁場の強い部分に集
まり、酸素排出口５からは酸素を主たる成分とする気体
が連続的に排出される。一方、窒素は磁場の影響を受け
ないため、磁場に影響されず残り窒素排出口２６からは
窒素を主たる成分とする気体が連続的に排出される。

【００６８】以上のような装置を用いて試験した際の試
験条件は、次の通りである。温度は室温、気圧は０．１
ＭＰａ、発生磁場は１０Ｔとする。本発明の試験結果は
次の通りである。

【００６９】能力は純酸素換算出力で２０００Ｎｍ³ ／
ｈ、酸素濃度は８５〜９０％、圧力は０．１ＭＰａであ
った。

【００７０】この試験と同じ運転動力で、電気分解によ
る方法もしくは深冷分離法もしくは吸着分離法もしくは
膜分離法によって、空気中から酸素を分離すると、能力
は純酸素換算出力で１／２以下である。

【００７１】図４は本発明の第４の実施の形態を模式的
に示す断面図である。

【００７２】図４において、３１は非磁性体からなる複
数個の容器で、これらの容器３１は連結部３６により流
路方向に接続されると共に、左右に対しては仕切又は境
界壁３２により接続され、流路方向前段の容器３１には
空気吸入口３５が設けられ、流路方向後段の容器３１に
は酸素排出口３４と窒素排出口３７がそれぞれ設けら
れ、さらに各容器３１の上下面又はと左右面（本例では
上下面）には３対の磁石３３がそれぞれ磁極面を対向さ
せて配置されている。この場合、磁石３３としては常伝
導磁石、永久磁石又は超電導磁石のいずれを用いてもよ
く、また隣合う磁石及び流路を挟んで対向する磁石の磁
極は前述と同様の極性にして配置されている。

【００７３】次にこのような構成の磁気分離装置の作用
を述べる。

【００７４】まず、常伝導磁石又は超電導磁石の場合に
は各磁石を砺磁する。永久磁石の場合にはすでに磁場を
発生しているのでその必要はない。空気流入口３５より
磁場の発生した空間に空気を連続的に流し込む。この
時、流入した空気中の酸素は磁場に引き付けられ磁場の
強い部分に集まり、またそれを繰り返す度に濃度が高く
なり、酸素排出口３４からは高濃度の酸素が主たる成分
である気体が連続的に排出される。

【００７５】一方、窒素は磁場の影響は受けないため、
磁場に影響されずに残り、窒素排出口３７からは窒素を
主たる成分とする気体が連続的に排出される。また、仕
切り壁３２は装置によっては必要が無い。

【００７６】以上のような装置を用いて試験した際の試
験条件は、次の通りである。温度は室温、気圧は０．１
ＭＰａ、発生磁場は１０Ｔとする。本発明の試験結果は
次の通りである。

【００７７】能力は純酸素換算出力で４０００Ｎｍ³ ／
ｈ、酸素濃度は８５〜９０％、圧力は０．１ＭＰａであ
った。

【００７８】この試験と同じ運転動力で、電気分解によ
る方法もしくは深冷分離法もしくは吸着分離法もしくは
膜分離法によって、空気中から酸素を分離すると、能力
は純酸素換算出力で１／２以下である。

【００７９】このような構成とすれば、最も外側の磁石
を除き、磁石の発生する磁場は主に流路内に分布する構
造であるため、装置がえ大型となり、磁石の数が増える
ほど装置の効率が良くなる。

【００８０】上記のような構造を持つ酸素分離装置で
は、最も外側の磁石を除き、磁石の発生する磁場は主に
流路内に分布する構造であるため、装置が大型になり磁
石の数が増えるほど、装置の効率は良くなる。

【００８１】図５は本発明の第５の実施の形態を模式的
に示す断面図である。

【００８２】図５において、４３は流路方向に２段構成
にして設けられた非磁性体からなる複数の容器で、これ
らの容器４３の前段と後段は連結部４１によりそれぞれ
接続され、各段の容器４３には空気吸入口４４及び４６
が設けられると共に、酸素排出口４８、窒素排出口４７
及び４５、流路の上下面又は左右面（本例では上下面）
に３対の磁石４２がそれぞれ磁極面を対向させて配置さ
れている。この場合、磁石４２としては常伝導磁石、永
久磁石又は超電導磁石のいずれを用いてもよく、また隣
合う磁石及び流路を挟んで対向する磁石の磁極は前述と
同様の極性にして配置されている。

【００８３】次にこのような構成の磁気分離装置の作用
を述べる。

【００８４】まず、常伝導磁石又は超電導磁石の場合に
は各磁石を砺磁する。永久磁石の場合にはすでに磁場を
発生しているのでその必要はない。空気流入口４４より
磁場の発生した空間に空気を連続的に流し込む。この
時、流入した空気中の酸素は磁場に引き付けられて磁場
の強い部分に集まり、またそれを繰り返すごとに濃度が
高くなり、酸素排出口４８からは高濃度の酸素を主たる
成分とする気体が連続的に排出される。

【００８５】一方、窒素は磁場の影響は受けないため、
磁場に影響されないで前段では容器４３の窒素排出口４
５から、後段では窒素排出口４７から窒素を主たる成分
とする気体が連続的に排出される。この時、後段の空気
吸入口４６から空気を供給しないと酸素濃度は高くなる
が、容量は減少する。

【００８６】以上のような装置を用いて試験した際の試
験条件は、次の通りであった。温度は室温、気圧は０．
１ＭＰａ、発生磁場は１０Ｔとする。本発明の試験結果
は次の通りである。

【００８７】能力は純酸素換算出力で２０００Ｎｍ³ ／
ｈ、酸素濃度は９０〜９５％、圧力は０．１ＭＰａであ
った。

【００８８】この試験と同じ運転動力で、電気分解によ
る方法もしくは深冷分離法もしくは吸着分離法もしくは
膜分離法によって、空気中から酸素を分離すると、能力
は純酸素換算出力で１／２以下である。

【００８９】上記のような構造を持つ酸素分離装置とし
ても、第４の実施の形態と同様の作用効果を得ることが
できる。

【００９０】図６は本発明の第６の実施の形態の酸素製
造プラントの一例を示す構成図である。

【００９１】図６において、５０は前述した第１乃至第
５の実施の形態で説明したいずれかの酸素分離ユニッ
ト、５３はこの酸素分離ユニット５０により製造された
酸素を主たる成分とする気体を空気濾過機５１、空気送
風機５２及びバルブ５７を通して供給される吸着塔で、
この吸着塔５３は窒素を吸着する性質を有する吸着材が
挿入されている。

【００９２】また、５４は吸着塔５３で窒素、炭酸ガ
ス、水分が取除かれた酸素をバルブ５７を通して供給さ
れる酸素レシーバで、この酸素レシーバ５４に供給され
た酸素は吸着塔５３との間でバルブ５７を通して循環さ
せ、その純度を高められるようにしてある。

【００９３】一方、５５は吸着塔５３内のゼオライトに
吸着された窒素、炭酸ガス、水分を脱着させる真空ポン
プ、５６はこの真空ポンプ５５によりバルブ５７を通し
て吸引された窒素、炭酸ガス、水分を気体と液体に分離
して排出ガスとして排出するセパレータである。

【００９４】ここで、空気濾過器５１、空気送風機５
２、バルブ５７、吸着塔５３、酸素レシーバ５４、真空
ポンプ５５及びセパレータ５６は吸着分離法による酸素
分離ユニットを構成している。

【００９５】次に上記のように構成された酸素製造プラ
ントの作用を述べる。

【００９６】酸素分離ユニット５０によって製造された
酸素富化空気は、空気濾過機５１で濾過され、空気送風
機５２でゼオライトが挿入された吸着塔５３に供給され
る。この杞憂着党５３では、ゼオライトに窒素、炭酸ガ
ス、水分を吸着させ、残った酸素は酸素レシーバー５４
から取出される。

【００９７】この吸着塔５３内のゼオライトに吸着され
た窒素、炭酸ガス、水分は真空ポンプ５５で脱着させ、
セパレータ５６により気体と液体を分離した後、気体が
排ガスとして排出される。

【００９８】以上のような装置を用いて試験した際の試
験条件は、次の通りであった。温度は室温、気圧は０．
１ＭＰａ、発生磁場は１０Ｔとする。本発明の試験結果
は次の通りである。

【００９９】まず、酸素分離ユニットを用いずに、通常
空気を空気濾過機５１に送ったとき、すなわち吸着分離
法単独のときの、能力は純酸素換算出力で１０００Ｎｍ
³ ／ｈ、酸素濃度は９０〜９３％、圧力は０．３ＭＰａ
であった。

【０１００】次に酸素分離ユニット５０を用いて製造し
た酸素濃度を４０％に高めた酸素富化空気を圧縮機６１
に送ったときの能力は、純酸素換算出力で２０００Ｎｍ
³ ／ｈ（酸素濃度は９５％、圧力は０．３ＭＰａ）以上
と２倍以上に向上した。

【０１０１】吸着分離法単独の酸素分離ユニットで同程
度の能力を得ようとすると、装置と運転動力を合わせた
コストは１つの吸着分離法単独の酸素分離ユニットの２
倍程度となる。

【０１０２】これに対して、本発明の酸素分離ユニット
と吸着分離法単独の酸素分離ユニットとを結合した装置
では、超電導コイルを用いた場合、装置と運転動力を合
わせたコストは１．５倍程度で済み、経済的に有利なも
のとなる。

【０１０３】図７は本発明の第７の実施の形態の酸素製
造プラントの一例を示す構成図である。

【０１０４】図７において、６０は前述した第１乃至第
５の実施の形態で説明したいずれかの酸素分離ユニッ
ト、６３はこの酸素分離ユニット６０により製造された
酸素を主たる成分とする気体を圧縮機６１、冷却機６２
を通して交互に供給される２筒１組の吸着器で、この吸
着器６３内には合成ゼオライトが充填されている。

【０１０５】また、６４は吸着器６３により水分と炭酸
ガスが除去された酸素を主たる成分とする気体を冷却す
る熱交換器、６５は熱交換器６４で冷却された気体が供
給される高圧塔、６６はこの高圧塔６５により加圧され
た気体を流入させて酸素と窒素に分離する精留塔、６７
はこの精留塔６６と連通する低圧塔、６８は低圧塔６７
から流入する気体を冷却する過冷器で、この過冷器６８
で冷却された気体を熱交換器６４を通して再度圧縮機６
３に戻す循環系を構成している。

【０１０６】さらに、６９は熱交換器６４で熱交換した
気体を膨脹させて低温を発生させる膨脹タービンで、こ
の膨脹タービン６９で発生させた寒冷を高圧塔６５に与
えている。

【０１０７】ここで、圧縮機６１、冷却機６２、吸着器
６３、熱交換器６４、高圧塔６５、精留塔６６、低圧塔
６７、過冷器６８及び膨脹タービン６９は深冷分離法に
よる酸素分離ユニットを構成している。

【０１０８】次に上記のように構成された酸素製造プラ
ントの作用を述べる。

【０１０９】まず、酸素分離ユニット６０によって製造
された酸素富化空気が圧縮機６１に送られると、この酸
素富化空気は１〜４ＭＰａに圧縮されて冷凍機６２に供
給される。この冷却機６２では圧縮された酸素富化空気
から冷却された水分を凝縮除去した後、交互に吸着と再
生が繰り返される２筒１組の吸着器６３の吸着サイクル
にある筒を通り、充填されている合成ゼオライトによっ
て水分と炭酸ガスが完全に吸着除去される。

【０１１０】この精製された圧縮空気は熱交換器６４で
−１００℃以下の低温まで冷却され、また膨張タービン
６９で−１５０℃以下の低温を発生させ、高圧塔６５に
必要な寒冷を与える。この高圧塔６５内の気体は精留塔
６６で酸素と窒素に分離され、これらは各々熱交換器６
４で常温まで加熱される。また、液体酸素と液体窒素も
精留塔６６から取り出される。

【０１１１】以上のような装置を用いて試験した際の試
験条件は、次の通りであった。温度は室温、気圧は０．
１ＭＰａ、発生磁場は１０Ｔであった。本発明の試験結
果は次の通りであった。

【０１１２】まず、本発明による酸素分離装置ユニット
を用いずに、通常空気を圧縮機６１に送ったとき、すな
わち深冷分離法単独のときの、能力は純酸素換算出力で
３０００Ｎｍ³ ／ｈ、酸素濃度は99９９．５％、圧力は
０．１ｍＰａであった。

【０１１３】次に本発明の酸素分離装置ユニットを用い
て製造した酸素濃度を４０％に高めた酸素富化空気を圧
縮機６１に送ったときの、能力は純酸素換算出力で６０
０００Ｎｍ³ ／ｈ（酸素濃度は９９．５％、圧力は０．
１ＭＰａ）以上と２倍以上に向上した。

【０１１４】深冷分離法単独の酸素分離ユニットで同程
度の能力を得ようとすると、装置と運転動力を合わせた
コストは１つの深冷分離法単独の酸素分離ユニットの２
倍程度となる。

【０１１５】これに対して、発明の実施の形態１もしく
は２もしくは３もしくは４もしくは５の酸素分離ユニッ
トと深冷分離法単独の酸素分離ユニットを結合した装置
では、装置と運転動力を合わせたコストは１．５倍程度
で済み、経済的に有利なものとなる。

【０１１６】図８は本発明の第８の実施の形態の酸素分
離装置の一例を示す構成図である。

【０１１７】第８の実施の形態においては、図８に示す
ように前述した第１乃至第５の実施の形態で説明したい
ずれかの酸素分離ユニット７０に、空気濾過器７１、酸
素富化膜ユニット７２、真空ポンプ７３、排気ファン７
４からなる膜分離法による酸素分離ユニットを結合する
構成としたものである。

【０１１８】次にこのように構成された酸素分離装置の
作用を述べる。

【０１１９】まず、酸素分離ユニット７０によって製造
した酸素富化空気を空気濾過器７１に送ってゴミを濾過
した後、酸素富化膜ユニット７２間を流通させることに
より、窒素富化空気と酸素富化空気とに分離され、窒素
富化空気は排気ファン７４によって排出される。また、
酸素富化空気は吸引ブロア７３によって吸出される。

【０１２０】以上のような装置を用いて試験した際の試
験条件は、次の通りであった。温度は室温、気圧は０．
１ＭＰａ、発生磁場は１０Ｔとする。本発明の試験結果
は次の通りである。

【０１２１】まず、酸素分離ユニットを用いずに、通常
空気を圧縮機６１に送ったとき、すなわち膜分離法単独
のときの能力は、純酸素換算出力で１０００Ｎｍ³ ／
ｈ、酸素濃度は３０％、圧力は０．１ＭＰａであった。

【０１２２】次に本発明の酸素分離ユニット７０を用い
て酸素濃度を４０％に高めた酸素富化空気を空気濾過器
７１に送ったときの能力は、純酸素換算出力で２０００
Ｎｍ ³ ／ｈ（酸素濃度は６０％、圧力は０．１ＭＰａ）
以上と２倍以上に向上した。

【０１２３】膜分離法単独の酸素分離ユニットで同程度
の能力を得ようとすると、装置と運転動力を合わせたコ
ストは１つの膜分離法単独の酸素分離ユニットの２倍程
度となる。

【０１２４】これに対して、本発明の酸素分離ユニット
７０と膜分離法単独の酸素分離ユニットを結合した装置
では、装置と運転動力を合わせたコストは１．５倍程度
で済み、経済的に有利なものとなる。

【０１２５】図９は本発明の第９の実施の形態のガス化
複合発電システムの一例を示す構成図である。

【０１２６】図９において、７９は前述した第１乃至第
８の実施の形態のいずれかの酸素分離ユニットで、この
酸素分離ユニット７９より取出された酸素は残渣油又は
石炭が供給されるガス化炉８０に供給される。このガス
化炉８０にはスラグホッパ８１が収容されている。

【０１２７】また、８５はガス化炉８０で生成したガス
中のばい塵を除去するフィルタ８２と冷却器８３及び硫
黄分を除去する脱硫装置８３を通してガス燃料として供
給されるガスタービンで、このガスタービン８５には酸
素分離ユニット７９で分離された窒素も供給される。８
８はガスタービン８５で燃焼した排ガスを回収する排ガ
ス回収ボイラで、この排ガス回収ボイラ８８で回収され
た排ガスは煙突９０より放出される。

【０１２８】さらに、８６はガスタービン８５の排熱を
利用して発生させた蒸気により駆動される蒸気タービン
で、この蒸気タービン８６には発電機８７が連結されて
いる。８９は蒸気タービン８６で仕事を終えた蒸気を復
水する復水器で、この復水器８９で復水された水は冷却
器８３及び排ガス回収ボイラ８８の２次冷却系として循
環させると共に、蒸気タービン８６のボイラに給水する
ようになっている。

【０１２９】次に上記のように構成されたガス化複合発
電システムの作用を述べる。

【０１３０】まず、本発明の酸素分離ユニット７９によ
って製造した酸素および石炭もしくは重質油などの燃料
をガス化炉８０に供給して、ＣＯとＨ₂ Ｏを主要成分と
するガス燃料に転換する。

【０１３１】次にガス化炉８０の生成ガス中のばい塵を
フィルター８２で、硫黄分を脱硫装置８４で除去した
後、ガスタービン８５の燃料として供給し、発電する。
また、ガスタービン８５の排熱を利用して蒸気を発生さ
せ、蒸気タービン８６を駆動して発電する。

【０１３２】ここで、従来のガス化複合発電システムで
は深冷分離法単独の酸素分離ユニットを用いているた
め、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合わせたコス
トが高く、システム全体のコストに占める割合も大きく
なり、システム全体のコストを上げる原因となっていた
が、本実施の形態によれば、ガス化複合発電システムの
酸素分離ユニットとして、従来よりも消費動力あたりの
純酸素換算出力の高い酸素分離ユニット７９を用いてい
るので、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合わせた
システム全体のコストを下げることが可能となる。

【０１３３】図１０は本発明の第１０の実施の形態のＣ
Ｏ₂ 回収型火力発電システムの一例を示す構成図であ
る。

【０１３４】図１０において、９１は前述した第１の実
施の形態乃至第８の実施の形態における酸素分離ユニッ
ト、９２は天然ガスと共にＣＯ₂ 排熱回収ボイラ１０４
から改質用蒸気が供給される改質器で、この改質器９２
は天然ガス及び水蒸気を高温高圧化でＨ₂ とＣＯ（ＣＯ
₂ 、ＣＨ₄ ）に分離し、ＣＯタービン９７から戻される
ＣＯ（ＣＯ₂ 、ＣＨ₄ ）を、酸素分離ユニット９１より
送られてくる酸素により燃焼させて改質に必要な反応熱
を発生させて改質するものである。

【０１３５】また、９４は改質器９２で改質されたＨ₂
とＣＯ（ＣＯ₂ 、ＣＨ₄ ）が復水器９３を介して供給さ
れる水素分離膜で、この水素分離膜９４で分離された水
素は水素圧縮機９５により圧縮した後、復水器９３を介
して水素燃焼器９６に供給され、また水素分離膜９４に
より分離されないＣＯは復水器９３を介してＣＯタービ
ン９７に供給され、このＣＯタービン９７を駆動する。
このＣＯタービン９７には発電機１００が連結されてい
る。

【０１３６】さらに、９８はＣＯタービン９７に連結さ
れた空気圧縮機で、この空気圧縮機９８は空気を圧縮し
て水素燃焼器９６に供給するものである。９９は空気圧
縮機９８に連結され、水素燃焼器９６により燃焼により
得られるガスと空気圧縮機９８より供給される翼冷却空
気により駆動されるガスタービンである。

【０１３７】一方、１０２はガスタービン９９で燃焼し
た排熱ガスを回収する排熱回収ボイラ、１０１は発電機
１００が連結され、排熱回収ボイラ１０２より発生する
蒸気により駆動する蒸気タービンで、この蒸気タービン
１０１より復水器９３を介してポンプ１０３により排熱
回収ボイラ１０２に供給されるようになっている。機次
にこのように構成されたＣＯ₂ 回収型火力発電システム
の作用を述べる。

【０１３８】まず、天然ガスを改質用蒸気とともに改質
器９２に供給し、高温高圧化でＨ₂とＣＯ（ＣＯ₂ 、Ｃ
Ｈ₄ ）に分離し、このＣＯ（ＣＯ₂ 、ＣＨ₄ ）は改質器
９２に戻し、酸素分離ユニット９１によって製造した純
度９５％以上の酸素で燃焼させ、改質に必要な反応熱を
与える。

【０１３９】燃焼ガスは高温高圧の高濃度ＣＯ₂ となる
ので、ＣＯタービンと排熱回収ボイラで動力熱を回収し
た後、高濃度ＣＯ₂ を直接回収する。ＣＯ₂ と関係しな
いＨ ₂ はガスタービン９９の燃料として供給することで
発電する。さらに、ガスタービン９９の排熱を利用して
蒸気を発生させ、蒸気タービン１０１を駆動して発電
し、高効率発電を行う。

【０１４０】ここで、従来のＣＯ₂ 回収型火力発電シス
テムでは深冷分離法単独の酸素分離ユニットを用いるた
め、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合わせたコス
トが高く、システム全体のコストに占める割合も大きく
なり、システム全体のコストを上げる原因となっていた
が、本実施の形態によれば、ＣＯ₂ 回収型火力発電シス
テムの酸素分離ユニットとして、従来よりも消費動力あ
たりの純酸素換算出力の高い酸素分離ユニット７９を用
いているので、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合
わせたシステム全体のコストを下げることが可能とな
る。

【０１４１】図１１は本発明の第１１の実施の形態の汽
力発電システムの一例を示す構成図である。

【０１４２】図１１において、１１０は前述した第１乃
至第８の実施の形態で説明した酸素分離ユニット、１１
３はこの酸素分離ユニット１１０より取出した酸素を通
風機１１１、予熱器１１２を介して燃料と共に供給され
るボイラである。

【０１４３】このボイラ１１３は燃料を燃焼させて蒸気
を発生させてタービン１１４を駆動して発電機１１５を
発電させるもので、このタービン１１４で仕事を終えた
蒸気は復水器１１６で復水してポンプ１１７によりボイ
ラ１１３に供給される。なお、１１８はボイラ１１３で
燃焼した燃焼ガスを放出する煙突である。

【０１４４】次にこのように構成された汽力発電システ
ムの作用を述べる。

【０１４５】酸素分離ユニット１１０によって製造した
酸素富化空気は通風機１１１によって予熱器１１２を通
してボイラ１１３に供給されることで燃料を燃焼させて
蒸気を発生させ、蒸気タービン１１４を駆動することで
発電機１１５を運転して発電する。

【０１４６】ここで、従来の汽力発電システムでは、ボ
イラ１１３に酸素富化空気ではなく、通常の空気を供給
しているため、燃焼効率を上げて発電効率を上昇させた
り、燃料を節減することが困難である。また、酸素富化
空気の製造に従来の深冷分離法単独の酸素分離ユニット
を用いることも考えられるが、酸素分離ユニットの設備
と消費動力を合せたコストが高く、システム全体のコス
トの占める割合も大きくなり、システム全体のコストが
高くなってしまう。

【０１４７】これに対して、本実施の形態の形態によれ
ば、従来の汽力発電システムの酸素分離ユニットよりも
消費動力あたりの純酸素換算出力の高い酸素分離ユニッ
ト１１０を用いているので、燃焼効率の上げて発電効率
を上昇させることができると共に、燃料を節減すること
ができる。また、酸素分離ユニットの設備と消費動力を
合わせたシステム全体のコストを下げることが可能とな
る。

【０１４８】図１２は本発明の第１２の実施の形態のガ
スタービン発電システムの一例を構成図である。

【０１４９】図１２において、１２０は前述した第１乃
至第８の実施の形態で説明した酸素分離ユニット、１２
１はこの酸素分離ユニット１２０より供給される酸素を
圧縮する圧縮機、１２４は圧縮機１２１で圧縮された酸
素が燃料と共に供給される燃焼器、１２３は燃焼器１２
４で燃料を燃焼させた高温の燃焼ガスにより駆動される
ガスタービンで、このガスタービン１２３は圧縮機１２
１を介して発電機１２２に連結されている。なお、１２
５はガスタービン１２３で仕事を終えた燃焼ガスを放出
する煙突である。

【０１５０】次にこのように構成されたガスタービン発
電システムの作用を述べる。

【０１５１】酸素分離ユニット１１０によって製造した
酸素富化空気は、圧縮機１２１で圧縮して高圧にした後
に燃焼器１２４により燃料を燃焼させ、高温の燃焼ガス
でガスタービン１２３を駆動することで発電機１２２を
運転して発電する。

【０１５２】ここで、従来のガスタービン発電システム
では、圧縮機１２１に酸素富化空気ではなく、燃焼器１
２４に通常の空気を供給しているため、燃焼効率を上げ
て発電効率を上昇させたり、燃料を節減することが困難
である。また、酸素富化空気の製造に従来の深冷分離法
単独の酸素分離ユニットを用いることも考えられるが、
酸素分離ユニットの設備と消費動力を合せたコストが高
く、システム全体のコストの占める割合も大きくなり、
システム全体のコストが高くなってしまう。

【０１５３】これに対して、本実施の形態の形態によれ
ば、従来のガスタービン発電システムの酸素分離ユニッ
トよりも消費動力あたりの純酸素換算出力の高い酸素分
離ユニット１１０を用いているので、燃焼効率の上げて
発電効率を上昇させることができると共に、燃料を節減
することができる。また、酸素分離ユニットの設備と消
費動力を合わせたシステム全体のコストを下げることが
可能となる。

【０１５４】図１３は本発明の第１３の実施の形態の一
例を示す複合発電システムの構成図である。

【０１５５】図１３において、１３０は前述した第１乃
至第８の実施の形態で説明した酸素分離ユニット、１３
１はこの酸素分離ユニット１３０より供給される酸素を
圧縮する圧縮機、１３３は圧縮機１３１で圧縮された酸
素が燃料と共に供給される燃焼器、１３４は燃焼器１２
３で燃料を燃焼させた高温の燃焼ガスにより駆動される
ガスタービンで、このガスタービン１３４は圧縮機１３
１を介して発電機１３２に連結されている。

【０１５６】一方、１３５はガスタービン１３４より排
出される燃焼ガスにより蒸気を発生させる排熱回収ボイ
ラで、この排熱回収ボイラ１３５はガスタービン１３４
より排出された燃焼ガスの排熱により蒸気を発生させて
タービン１３６を駆動して発電機１３２を発電させるも
ので、このタービン１３６で仕事を終えた蒸気は復水器
１３７で復水してポンプ１３８により排熱回収ボイラ１
３５に供給される。なお、１３９は排熱回収ボイラ１３
５で排熱が回収された燃焼ガスを放出する煙突である。

【０１５７】次にこのように構成された複合発電システ
ムの作用を述べる。

【０１５８】酸素分離ユニット１３０によって製造した
酸素富化空気を圧縮機１３１で圧縮して高圧にした後に
燃焼器１３３に供給して燃料を燃焼させ、高温の燃焼ガ
スでガスタービン１３４を駆動することで発電機１３２
を運転して発電する。

【０１５９】ガスタービン１３４から放出された排気ガ
スを、排熱回収ボイラ１３５に導き、排気ガスの熱エネ
ルギーにより蒸気を発生させて蒸気タービン１３６を駆
動し、発電する。

【０１６０】ここで、従来の複合発電システムでは、燃
焼器１３３に酸素富化空気ではなく、通常の空気を供給
しているため、燃焼効率を上げて発電効率を上昇させた
り、燃料を節減することが困難である。また、酸素富化
空気の製造に従来の深冷分離法単独の酸素分離ユニット
を用いることも考えられるが、酸素分離ユニットの設備
と消費動力を合せたコストが高く、システム全体のコス
トの占める割合も大きくなり、システム全体のコストが
高くなってしまう。

【０１６１】これに対して、本実施の形態の形態によれ
ば、従来の複合発電ガスタービンの酸素分離ユニットよ
りも消費動力あたりの純酸素換算出力の高い酸素分離ユ
ニット１３０を用いているので、燃焼効率の上げて発電
効率を上昇させることができると共に、燃料を節減する
ことができる。また、酸素分離ユニットの設備と消費動
力を合わせたシステム全体のコストを下げることが可能
となる。

【０１６２】図１４は本発明の第１４の実施の形態の銅
製錬システムの一例を示す構成図である。

【０１６３】図１４において、１４０は前述した第１乃
至第８の実施の形態で説明した酸素分離ユニット、１４
１は酸素分離ユニット１４０より供給される酸素を圧縮
する圧縮機、１４２はこの圧縮機１４１で圧縮された酸
素を蓄えるガスホルダ、１４３はガスホルダ１４２に蓄
えられた酸素をブロア１４４により供給される燃焼器、
１４５はこの燃焼器１４３により燃焼したガスが送られ
る硫酸工場である。

【０１６４】一方、１４６は粉末の硫化物精鉱を乾燥す
る乾燥機、１４７はこの乾燥機１４６で乾燥した粉末の
硫化物精鉱がブロア１４４により流入する特殊加熱炉、
１４８は特殊加熱炉１４６で加熱された粉末の硫化物精
鉱が酸素分離ユニット１４０で製造された酸素と共に吹
込まれる自溶炉で、この自溶炉１４８は鉱石中の一部で
ある硫黄と鉄及び燃料を燃焼させてスラグを生成し、ま
た燃焼した硫黄を含む排ガスはボイラ１４９、サイクロ
ン１５０、電気集塵機１５１を経てブロア１４４により
硫酸工場１４５に送られるようになっている。

【０１６５】次にこのように構成された銅製錬システム
の作用を述べる。

【０１６６】銅を２５〜３０％含む粉末の硫化物精鉱を
乾燥機１４６で乾燥し、特殊加熱炉１４７で加熱した
後、自溶炉１４８に投入する。同時に酸素分離ユニット
１４０によって製造した酸素富化空気を予熱して燃料と
共に自溶炉１４８内に吹き込み、鉱石中の一部の硫黄と
鉄及び燃料を燃焼し、炉温の１２５０〜１３００℃を維
持する。

【０１６７】銅はＣｕ₂ Ｓ、ＦｅＳを主成分とするマッ
ト（Ｃｕ４０〜６０％）となり、鉄は酸化されて主にＦ
ｅＯ、ＳｉＯ₂ を主成分とするスラグとなる。燃焼した
硫黄はＳＯ₂ となって排ガス中に入り、ボイラ１４９、
サイクロン１５０、電気集塵機１５１を経て、硫酸工場
１４５に送られる。

【０１６８】自溶炉１４８で作られたマットは銅の転炉
１４３に挿入され、酸素分離ユニット１４０によって製
造した酸素富化空気によって酸化され、粗銅とされる。

【０１６９】ここで、従来の銅製錬システムでは深冷分
離法単独の酸素分離ユニットを用いているため、酸素分
離ユニットの設備と消費動力を合わせたコストが高く、
システム全体のコストに占める割合も大きくてシステム
全体のコストを上げる原因となっていたが、本実施の形
態のシステムのように銅製錬システムの酸素分離ユニッ
トととして、従来よりも消費動力あたりの純酸素換算出
力の高い酸素分離ユニット１４０を用いているので、酸
素分離ユニットの設備と消費動力を合わせたシステム全
体のコストを下げることが可能となる。

【０１７０】図１５は本発明の第１５の実施の形態の一
例を示す鉄鋼製造システムの構成図である。

【０１７１】図１５において、１６０は前述した第１乃
至第８の実施の形態で説明したいずれかの酸素分離ユニ
ット、１６１は石炭を乾留してコークスを作るコークス
炉、１６２は鉄鉱石破砕する破砕機、１６３は破砕機１
６２で破砕された粉鉱と整粒鉱を篩分けする篩分器、１
６４は篩分器１６３により篩分けられた粉鉱を焼結する
焼結器である。

【０１７２】また、１６５はコークス炉１６１で作られ
たコークスと、篩分器１６３により篩分けられた粉鉱、
焼結器１６４で焼結された焼結鉱、マンガン鉱石、石灰
石及びペレットが投入される溶鉱炉で、この溶鉱炉１６
５には重油と送風機１６７より熱風炉１６６に空気を送
込んで温度を上昇させた熱風が送込まれるようになって
いる。

【０１７３】さらに、１６８は溶鉱炉１６５から得られ
る溶銑が投入される鉄混銑炉型溶銑台車、１６９は同じ
く溶鉱炉１６５から得られる溶銑が投入される混銑炉、
１７０は鉄混銑炉型溶銑台車１６８又は混銑炉１６９よ
り得られる混銑、スクラップ及び副原料が投入される平
炉、１７１は同じく転炉、１７２は同じく電気炉であ
り、平炉１７０には前述した酸素分離ユニット１６０よ
り酸素が供給される。

【０１７４】次にこのように構成された鉄鋼製造システ
ムの作用を述べる。

【０１７５】まず、石炭をコークス炉１６１で乾留して
コークスを作る。同時に鉄鉱石を破砕機１６２で破砕し
て、篩分器１６３で粉鉱と整粒鉱に篩分けした後、粉鉱
を焼結機１６４に焼結原料（石灰石及び粉コークス及び
床敷焼結鉱）と共に投入して焼結して焼結鉱を得る。

【０１７６】次に、コークス、整粒鉱、焼結鉱、マンガ
ン鉱石、石灰石及びペレットを溶鉱炉１６５に投入し
て、重油と送風機１６６から熱風炉１６６に空気を送込
んで作った熱風を送込み、溶銑を作る。次に、この溶銑
を混銑炉型溶銑台車１６８もしくは混銑炉１６９に投入
して混銑を作り、混銑、スクラップ、副原料（生石灰及
び石灰石及び蛍石及び鉄鉱石）を平炉１７０、転炉１７
１、電気炉１７２のいずれかに投入する。

【０１７７】この場合、平炉１７０には重油と酸素分離
ユニット１６０によって製造した酸素を供給して溶鋼を
製造する。転炉１７１には酸素分離ユニット１６０によ
って製造した酸素を供給して溶鋼を製造する。電気炉１
７２には電力と酸素分離ユニット１６０によって製造し
た酸素を供給して溶鋼を製造する。

【０１７８】ここで、従来の鉄鋼製造システムでは深冷
分離法単独の酸素分離ユニットを用いるため、酸素分離
ユニットの設備と消費動力を合わせたコストが高く、シ
ステム全体のコストに占める割合も大きくてシステム全
体のコストを上げる原因となっていたが、本実施の形態
の鉄鋼製造システムによれば、酸素分離ユニットとして
従来よりも消費動力あたりの純酸素換算出力の高い酸素
分離ユニット１６０を用いているので、酸素分離ユニッ
トの設備と消費動力を合わせたシステム全体のコストを
下げることが可能となる。

【０１７９】図１６は本発明の第１６の実施の形態の一
例をキュポラシステムを示す構成図である。

【０１８０】図１６において、１８０は前述した第１乃
至第８の実施の形態で説明したいずれかの酸素分離ユニ
ット、１８３はこの酸素分離ユニット１８０で製造され
た酸素をキュポラ送風機１８１により制御弁１８２を介
して送込まれるキュポラである。

【０１８１】次にこのように構成されたキュポラシステ
ムの作用を述べる。

【０１８２】燃料兼加炭材としてのコークスと、原料と
なる屑鉄や銑鉄を交互にキュポラ１８３の上部から投入
し、キュポラ１８３の下部から着火すると同時に、酸素
分離ユニット１８０によって製造した酸素をキュポラ送
風機１８１によって制御弁１８２で制御しながら送風し
て燃焼する。それによって、４００〜１５００℃で溶融
し、加炭された融鉄がキュポラ１８３の下部に溜まる。
この融鉄を鋳型に流し込んで冷却固化し、製品としての
鋳物とする。

【０１８３】ここで、従来のキュポラシステムでは深冷
分離法単独の酸素分離ユニットを用いるため、酸素分離
ユニットの設備と消費動力を合わせたコストが高く、シ
ステム全体のコストに占める割合も大きくなり、システ
ム全体のコストを上げる原因となっていたが、本実施の
形態のシステムによれば、キュポラシステムの酸素分離
ユニットとして酸素分離ユニット１８０を用いているの
で、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合せたシステ
ム全体のコストを下げることが可能となる。

【０１８４】図１７は本発明の第１７の実施の形態のキ
ュポラシステムの一例を示す構成図である。

【０１８５】図１７において、１９０は前述した第１乃
至第８の実施の形態で説明したいずれかの酸素分離ユニ
ット、１９３はこの酸素分離ユニット１９０で製造され
た酸素を燃焼ブロア１９１、制御弁１９２を介して送込
まれる高温焼成炉で、この高温焼成炉１９３には燃料と
して都市ガスが供給されるようになっている。

【０１８６】次にこのように構成されたキュポラシステ
ムの作用を述べる。

【０１８７】高温焼成炉１９３に酸素分離ユニット１９
０によって製造した酸素を燃焼ブロア１９１によって制
御弁１９２で制御しながら送風すると共に、燃料となる
都市ガスを制御弁１９２によって制御しながら供給し
て、千数百度の高温で燃焼して、セラミックス（耐火レ
ンガやファインセラミックスなど）を焼成する。

【０１８８】ここで、従来のセラミックス高温焼成シス
テムでは深冷分離法単独の酸素分離ユニットを用いるた
め、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合わせたコス
トが高く、システム全体のコストに占める割合も大きく
なり、システム全体のコストを上げる原因となっていた
が、本実施の形態のようにセラミックス高温焼成システ
ムの酸素分離ユニットとして、従来よりも消費動力あた
りの純酸素換算出力の高い酸素分離ユニット１８０を用
いているので、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合
わせたシステム全体のコストを下げることが可能とな
る。

【０１８９】図１８は本発明の第１８の実施の形態の都
市ゴミ処理システムの一例を示す構成図である。

【０１９０】図１８において、２０１は都市ごみが投下
されるごみピット、２０３はごみピット２０１よりクレ
ーン２０２により投入されるごみを破砕する破砕機、２
０４は破砕機２０３で破砕されたごみが投下される破砕
ゴミピット、２０５はこれらごみピット２０１及び破砕
ゴミピット２０４内のごみからでる水分と雑排水が流入
する排水ピットである。

【０１９１】また、２０６は破砕ゴミピット２０４より
クレーン２０２により投入されるごみを熱分解する溶融
熱分解炉で、この溶融熱分解炉２０６には前述した第１
の実施の形態乃至第８の実施の形態で説明したいずれか
の酸素分離ユニット２００で製造された酸素とＬＰＧが
供給されて燃焼させるものである。２０７は溶融熱分解
炉２０６で溶融したスラグを冷却するスラグ冷却槽、２
０８はこのスラグ冷却槽２０７で冷却されて粒状となっ
たスラグを投下されるスラグホッパである。

【０１９２】一方、２０９はごみピット２０１、破砕ゴ
ミピット２０４、溶融熱分解炉２０６及び排水ピット２
０５で発生したガスが押込送風機２１２により流入され
るガス燃焼炉で、このガス燃焼炉２０９では灯油やＬＰ
Ｇなどを燃料として使用され、ここで燃焼した排ガスは
廃熱ボイラ２１０、電気集塵器２１１を通して送付器２
１２により煙突２１３を通して排出させるようになって
いる。また、ガス燃焼炉２０９、廃熱ボイラ２１０、電
気集塵器２１１より取出された灰は灰処理装置２１４に
送られて処理されるようになっている。

【０１９３】次にこのように構成された都市ゴミ処理シ
ステムの作用を述べる。

【０１９４】ゴミピット２０１に都市ごみが投入される
と、この都市ごみより排水した後、クレーン２０２で破
砕機２０３に投入される。この破砕機２０３ではごみを
破砕して破砕ゴミピット２０４に投入し、この破砕ゴミ
ピット２０４で排水した後、クレーン２０２で溶融熱分
解炉２０６に投入する。この場合、排水は排水ピット２
０５に集められる。

【０１９５】同時にＬＰガスと酸素分離ユニット１９０
によって製造した酸素を溶融熱分解炉２０６に供給し
て、都市ゴミを燃焼する。ここで、酸素を用いているの
で焼却温度は１７００℃程度まで上昇し、ゴミ中の無機
物は溶融して大幅に減溶する。溶融スラグはスラグ冷却
槽２０７で冷却した後、粒状スラグとなってスラグホッ
パ２０８に集められる。また、一酸化炭素、メタンなど
を含む発生ガスは灯油やＬＰガスと共にガス燃焼炉２０
９の燃料として利用し、廃熱ボイラ２１０で熱回収した
後、電気集塵器２１１で粉塵を除去して煙突２１３から
排気する。

【０１９６】ガス燃焼炉２０９及び廃熱ボイラ２１０及
び電気集塵器２１１から出た灰は灰処理装置２１４に集
めて処理する。

【０１９７】ここで、従来のセラミックス高温焼成シス
テムでは深冷分離法単独の酸素分離ユニットを用いるた
め、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合わせたコス
トが高く、システム全体のコストに占める割合も大きく
なり、システム全体のコストを上げる原因となっていた
が、本実施の形態のシステムのようにセラミックス高温
焼成システムの酸素分離ユニットとして、従来よりも消
費動力あたりの純酸素換算出力の高い酸素分離ユニット
２００を用いているので、酸素分離ユニットの設備と消
費動力を合わせたコストが下がり、システム全体のコス
トを下げることが可能となる。

【０１９８】図１９は本発明の第１９の実施の形態の排
水処理システムの一例を示す構成図である。

【０１９９】図１９において、２２２はエアレーション
タンクで、このエアレーションタンク２２２内には排水
が流入し、上部蓋体には複数台のプロペラモーター２２
３により回転するプロペラ２２４が流入水を撹拌可能に
取付けられている。また、２２７は混合液沈殿池で、こ
の混合液沈殿池２２７に沈殿した汚泥はポンプ２２８に
よりエアレーションタンク２２２に返送されるようにな
っている。

【０２００】一方、２２０は前述した第１の実施の形態
乃至第８の実施の形態で説明したいずれかの酸素分離ユ
ニットで、この酸素分離ユニット２２０で製造された酸
素は酸素ガス供給弁２２１を介してエアレーションタン
ク２２２に供給可能になっている。

【０２０１】次にこのように構成された排水処理システ
ムの作用を述べる。

【０２０２】有機性産業廃水や家庭廃水（下水）を混合
液沈殿池２２７から返送される汚泥を２０〜３０％の割
合で混合して廃水処理槽２２２に流し込むと共に、酸素
分離ユニット２２０によって製造した約９０％濃度の酸
素を廃水処理槽２２２に供給し、４〜８時間プロペラ２
２４による攪拌とプロペラシャフトからの酸素曝気によ
って酸素溶解した後、微生物で分解する。

【０２０３】そして、廃水処理槽２２２からの流出水は
混合液沈殿池２２７で約２時間汚泥を沈殿分離して、上
澄液を塩素滅菌後処理水として放流する。

【０２０４】ここで、従来の排水処理システムでは吸着
分離法単独の酸素分離ユニットを用いるため、酸素分離
ユニットの設備と消費動力を合わせたコストが高く、シ
ステム全体のコストに占める割合も大きくてシステム全
体のコストを上げる原因となっていたが、本実施の形態
のシステムのように排水処理システムの酸素分離ユニッ
トとして、従来よりも消費動力あたりの純酸素換算出力
の高い酸素分離ユニット２２０を用いているので、酸素
分離ユニットの設備と消費動力を合わせたシステム全体
のコストを下げることが可能となる。

【０２０５】図２０は本発明の第２０の実施の形態のア
セトアルヒデド製造システムの一例を示す説明図であ
る。

【０２０６】図２０において、２３０は前述した第１の
実施の形態乃至第８の実施の形態で説明したいずれかの
酸素分離ユニット、２３１はこの酸素分離ユニット２３
０で製造された酸素とエチレンが供給される反応器、２
３２は反応器２３１での反応生成物を吸収する吸収塔、
２３３は吸収塔２３２で吸収された反応生成物から脱ガ
スする脱ガス塔、２３４はさらに脱水する脱水塔、２３
５は脱ガスされた反応生成物を蒸留してアセトアルデヒ
トを精製する蒸留塔である。

【０２０７】このような構成のアセトアルヒデド製造シ
ステムにおいて、酸素分離ユニット２３０によって製造
した酸素及びエチレンを反応器２３１に供給して、塩化
バナジュムを触媒としてエチレンを直接酸化する。そし
て、反応生成物を吸収塔２３２で吸収し、脱ガス塔２３
３で脱ガスし、脱水塔２３４で脱水した後蒸留塔２３５
で蒸留して、アセトアルデヒドを精製する。

【０２０８】ここで、従来のアセトアルデヒト製造シス
テムでは深冷分離法単独の酸素分離ユニットを用いるた
め、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合せたコスト
が高く、システム全体のコストに占める割合も大きくな
り、システム全体のコストを上げる原因となっていた
が、本実施の形態のようにアセトアルデヒド製造の酸素
分離ユニットとして、従来よりも消費動力あたりの純酸
素換算出力の高い酸素分離ユニット２３０を用いている
ので、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合せたシス
テム全体のコストを下げることが可能となる。

【０２０９】図２１は本発明の第２１の実施の形態の酸
化エチレン製造システムを示す構成図である。

【０２１０】図２１において、２４０は前述した第１の
実施の形態乃至第８の実施の形態で説明したいずれかの
酸素分離ユニット、２４１は窒素を主体とする循環ガス
と酸素分離ユニット２４０で製造された酸素が供給され
る第１反応器、２４２はこの第１反応器２４１の反応ガ
スが圧入され循環水と接触させる第１吸収塔、２４３は
第１吸収塔２４２から発生する循環ガスの一部が流入す
るＣＯ₂ 除去装置である。

【０２１１】また、２４５は第１吸収塔２４２からでる
酸化エチレンの吸収液を流入する脱着塔、２４４はこの
脱着塔２４５から出た水が流入する第２吸収塔、２４６
は脱着塔２４５より出る酸化エチレンが流入する放散
塔、２４７はこの放散塔２４６から酸化エチレンを精留
して酸化エチレンを製造する精留塔である。

【０２１２】次に上記のように構成された酸化エチレン
製造システムの作用を述べる。

【０２１３】窒素を主体とする循環ガスにエチレン及び
酸素分離ユニット２４０によって製造した酸素を供給
し、この混合ガスを第１反応器２４１に導入する。反応
は２００〜３００℃で１〜３ＭＰａの加圧下で行う。

【０２１４】反応器は多管式のものを使い、外部に有機
熱媒体を循環させて反応熱を除去する。反応ガスを第１
吸収塔２４２に圧入して循環水と接触させ、反応ガス中
の酸化エチレンを水に吸収させる。水に吸収されないガ
スの大部分のガスは循環ガスとして第１反応器２４１に
戻るが、その一部はＣＯ₂ 除去装置２４３に導き、ここ
で蓄積してくる二酸化炭素を除去して第１反応器２４１
に循環する。

【０２１５】第１吸収器２４２及び第２吸収塔２４４の
底部からでる酸化エチレンの吸収液を脱着塔２４５に送
り、酸化エチレンと水とに分ける。

【０２１６】次に放散塔２４６に導き、二酸化炭素等の
軽質分を除き、さらに精留塔２４７で精留して精製酸化
エチレンを得る。脱着塔２４７で酸化エチレンを放出し
て塔底から出た水を第１吸収塔２４２及び第２吸収塔２
４４に循環する。

【０２１７】ここで、従来の酸化エチレン製造システム
では深冷分離法単独の酸素分離ユニットを用いているの
で、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合せたコスト
が高くなり、システム全体のコストに占める割合も大き
くなり、システム全体のコストを上げる原因となってい
たが、本実施の形態のように酸化エチレン製造の酸素分
離ユニットとして、従来よりも消費動力あたりの純酸素
換算出力の高い酸素分離ユニット２４０を用いているの
で、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合せたシステ
ム全体のコストを下げることが可能となる。

【０２１８】図２２は本発明の第２２の実施の形態のシ
クロヘキサノン製造システムを示す構成図である。

【０２１９】図２２において、２５０は前述した第１の
実施の形態乃至第８の実施の形態で説明したいずれかの
酸素分離ユニット、２５１はシクロヘキサンと酸素分離
ユニット２５０で製造した酸素が供給される２段構成の
酸化器、２５２はこの酸化器２５１でヘキロヘキサンを
酸化させた生成物を水洗する水洗器、２５３はその酸化
生成物をアルカリ水によりアルカリけん化するけん化器
である。

【０２２０】また、２５５はこのアルカリけん化した後
未反応のシクロヘキサンを水洗器２５２により水洗して
回収するシクロヘキサン回収塔、２５７は脱中沸蒸留塔
２５６を介して導入される未反応のシクロヘキサンを精
留してシクロヘキサノンを得るシクロヘキサン蒸留塔、
２５８はこのシクロヘキサノンを精留してシクロヘキサ
ノールを得るシクロヘキサノール蒸留塔、２５８はシク
ロヘキサノールから水素を除去する脱水素器、２６０は
水素を除去したシクロヘキサノール蒸留する脱低沸蒸留
塔である。

【０２２１】このような構成のシクロヘキサノン製造シ
ステムにおいて、シクロヘキサン及び酸素分離ユニット
２５０で製造した酸素を酸化器２５１に供給して酸化さ
せ、その酸化生成物を水洗器２５２に導入して水洗し、
けん化器２５３に導入してアルカリけん化して未反応シ
クロヘキサンをシクロヘキサン回収塔２５５で回収後、
シクロヘキサン蒸留塔２５７で精留してシクロヘキサノ
ンをシクロヘキサノール蒸留塔２５８で精留してシクロ
ヘキサノールを得る。

【０２２２】ここで、従来のシクロヘキサノン製造シス
テムでは深冷分離法単独の酸素分離ユニットを用いてい
るので、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合せたコ
ストが高くなり、システム全体のコストに占める割合も
大きくなり、システム全体のコストを上げる原因となっ
ていたが、本実施の形態のようにシクロヘキサノン製造
の酸素分離ユニットとして、従来よりも消費動力あたり
の純酸素換算出力の高い酸素分離ユニット２５０を用い
ているので、酸素分離ユニットの設備と消費動力を合せ
たシステム全体のコストを下げることが可能となる。

【０２２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、磁場
作用、もしくは磁場作用及び膜分離法を組合せた方法、
もしくは磁場作用及び吸着分離法を組合せた方法によっ
て、空気から酸素を経済的に、且つ高純度で分離させる
ことができる磁気分離方法及びその装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気分離装置の第１の実施の形態
を模式的に示す説明図。

【図２】本発明による磁気分離装置の第２の実施の形態
を模式的に示す断面図。

【図３】本発明による磁気分離装置の第３の実施の形態
を模式的に示す断面図。

【図４】本発明による磁気分離装置の第４の実施の形態
を模式的に示す説明図。

【図５】本発明による磁気分離装置の第５の実施の形態
を模式的に示す説明図。

【図６】本発明による磁気分離装置を適用した酸素製造
プラント第６の実施の形態として示す構成図。

【図７】本発明による磁気分離装置を適用した酸素製造
プラントを第７の実施の形態として示す構成図。

【図８】本発明による磁気分離装置を適用した酸素分離
装置を第８の実施の形態として示す構成図。

【図９】本発明による磁気分離装置を適用したガス化複
合発電システムを第９の実施の形態として示す構成図。

【図１０】本発明による磁気分離装置を適用したＣＯ₂
回収型火力発電システムを第１０の実施の形態として示
す構成図。

【図１１】本発明による磁気分離装置を適用した汽力発
電システムを第１１の実施の形態として示す構成図。

【図１２】本発明による磁気分離装置を適用したガスタ
ービン発電システムを第１２の実施の形態として示す構
成図。

【図１３】本発明による磁気分離装置を適用した複合発
電システムを第１３の実施の形態として示す構成図。

【図１４】本発明による磁気分離装置を適用した銅製錬
システムを第１４の実施の形態として示す構成図。

【図１５】本発明による磁気分離装置を適用した鉄鋼製
造システムを第１５の実施の形態として示す構成図。

【図１６】本発明による磁気分離装置を適用したキュポ
ラシステムを第１６の実施の形態として示す構成図。

【図１７】本発明による磁気分離装置を適用したキュポ
ラシステムを第１７の実施の形態として示す構成図。

【図１８】本発明による磁気分離装置を適用した都市ゴ
ミ処理システムを第１８の実施の形態として示す構成
図。

【図１９】本発明による磁気分離装置を適用した排水処
理システムを第１９の実施の形態として示す構成図。

【図２０】本発明による磁気分離装置を適用したアセト
アルヒデド製造システムを第２０の実施の形態として示
す構成図。

【図２１】本発明による磁気分離装置を適用した酸化エ
チレン製造システムを第２１の実施の形態として示す構
成図。

【図２２】本発明による磁気分離装置を適用したシクロ
ヘキサノン製造システムを第２２の実施の形態として示
す構成図。

【符号の説明】

１，１３，２３，３１，４３……容器 ２，１２，２２，３３，４２……磁石 ３，１４，２４……空気流入口 ４，１６，２６，３７，４５，４７……窒素排出口 ５，１５，２５，３４，４８……酸素排出口 １１……吸着材 ２１……透過膜、 ３２……境界壁 ３５，４４，４６……空気吸入口、 ３６，４１……連結部、 ５０，６０，７０，７９，９１，１１０，１２０，１３
０……酸素分離ユニット、 １４０，１６０，１８０，１９０，２００，２２０，２
３０，２４０，２５０……酸素分離ユニット。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下之園 勉 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 田村 仁郎 神奈川県横浜市磯子区杉田町８番地 株式 会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 高木 康夫 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 福島 公親 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 藤原 重徳 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 Ｆターム(参考） 4D006 GA41 MB04 MC22 MC46 MC49 MC65 PA03 PB17 PB62 PC71 4D012 BA02 CA05 CB11 CB16 CH08 CH10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数種類の成分要素からなる流体を流す
   ことのできる流路の壁面又は流路内部に、２組以上の磁
   石を前記流路に対して垂直方向に対向させ、且つ互いに
   平行になるように磁極のＮ極とＳ極とを交互に並設し、
   磁場作用により前記成分要素を磁性成分要素と非磁性成
   分要素とに分離することを特徴とする磁気分離装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁気分離装置において、
   向かい合う磁極をＮ極に対してはＳ極、Ｓ極に対しては
   Ｎ極を流路を挟んで対置させる構造を持つ磁気分離装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の磁気分離装
   置において、流路又は流路壁面の一部に分離された成分
   要素のうち密度が大きい流体の出口を設けたことを特徴
   とする磁気分離装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   の磁気分離装置に空気又は酸素を含んだ気体を流して、
   酸素と他の気体とを分離することを特徴とする磁気分離
   方法。
5. 【請求項５】 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
   の磁気分離装置において、流路に流す流体を空気とし
   て、流路内に窒素を選択的に吸着する装置又は物質を配
   設したことを特徴とする磁気分離装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の磁気分離装置の流路内に
   空気を流し、吸着装置又は物質により窒素を吸着させて
   空気から酸素を分離させることを特徴とする磁気分離方
   法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至請求項３記載のいずれかの
   磁気分離装置において、流路に流す流体を空気又は酸素
   を含んだ気体として、流路内に酸素を選択的に透過する
   膜を配設したことを特徴とする磁気分離装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の磁気分離装置の流路内に
   空気又は酸素を含んだ気体を流し、酸素を選択的に透過
   する膜により、酸素と他の気体を分離することを特徴と
   する磁気分離方法。