JP2002068081A

JP2002068081A - 送気式潜水用窒素酸素混合ガス製造供給システム

Info

Publication number: JP2002068081A
Application number: JP2000266275A
Authority: JP
Inventors: Toru Mochizuki; 徹望月; Akinobu Suzuki; 秋信鈴木
Original assignee: NIPPON SENSUI KYOKAI
Current assignee: NIPPON SENSUI KYOKAI
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】【課題】所望酸素濃度の酸素高分圧窒素酸素混合ガス
を、潜水現場において空気から一貫連続して製造しダイ
バーに供給することができる小型で省スペースな送気式
潜水用の窒素・酸素混合ガス製造供給システムを提供す
る。【解決手段】空気供給用コンプレッサー２と、空気供給
用コンプレッサー２からの空気を貯える第１貯気タンク
６と、該第１貯気タンク６と接続され第１貯気タンク６
から供給された空気中の窒素を分離して高酸素分圧の窒
素酸素混合ガスを作るメンブレンフィルタ７と、該メン
ブレンフィルタ７で分離放出される窒素量を増減して酸
素濃度を調整する手段１４と、メンブレンフィルタ７と
接続され製造された窒素酸素混合ガスを吸引昇圧する送
気用コンプレッサー３と、この送気用コンプレッサーと
接続され昇圧された窒素酸素混合ガスを貯えつつダイバ
ーに供給する第２貯気タンク８とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は送気式潜水システム
のための窒素・酸素混合ガス製造供給システムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】潜水方式としては大気圧潜水方式のほか
に環境圧潜水方式すなわちダイバーが水圧（環境圧）を
受けながら潜水を行なう方式がある。この環境圧潜水方
式は呼吸ガス供給方式の違いから自給式気式（スクーバ
式）と送気式に区別される。後者は水上（船上）に呼吸
ガス源を置き、ホースを介して水中のダイバーに呼吸ガ
スを送るという方式であり、呼吸ガス供給量に理論的に
制限がないため、水中に長時間滞在しての作業に好適で
あるとされている。

【０００３】かかる送気式とりわけフーカー式潜水の場
合の供給する呼吸ガスは、潜水作業の行われる水深によ
って異なるが、空気潜水（窒素７９％＋酸素２１％）で
は空気中の窒素が体内に溶解、蓄積され、潜水深度の増
加とともに浮上に必要な時間（減圧時間）が急増する。
また、３０ｍ以上の水深においては、窒素の麻酔作用に
よる窒素酔いの症状が発生する危険性も増大する。

【０００４】そこで、２種以上のガスを混合させた気体
を呼吸ガスとして利用する混合ガス方式が適当であると
されている。この混合ガス方式は、高気圧障害の主原因
と考えられている体内溶解窒素を減少させるために、呼
吸ガス中の窒素濃度を空気よりも大幅に低下させるか、
もしくは他の不活性ガスに置き換えたものであり、高気
圧障害罹患リスクの大幅な低減、減圧時間の短縮、水中
在底時間の延長、窒素酔いの回避といった効果を得るこ
とができる点から有利である。

【０００５】かかる混合ガスとしては、ヘリウム酸素混
合ガス、ヘリウム窒素酸素混合ガス、窒素酸素混合ガス
などがある。これらのうち、ヘリウム酸素混合ガスは混
合ガスのコストや設備が大規模となる点に問題があり、
ヘリウム窒素酸素混合ガスも高価なヘリウムガスを使用
し、混合ガス製造に精密な技術を必要とする点に問題が
あり適当でない。

【０００６】窒素酸素混合ガスは、空気をベースとしこ
れに高濃度の酸素を添加するか、もしくは空気から窒素
を減少することにより酸素濃度を高めた空気（enriched
air)が用いられるが、従来では、プレッシャースイン
グ法、定流量法、分圧法などによって所定の混合比のガ
スをメーカーが製造し、それを親ビンとよばれる容積５
０リットルの高圧ボンベに充填し、こうした高圧ボンベ
を潜水現場に搬送し、ダイバーへの送気装置に接続して
供給していた。

【０００７】通常の潜水作業では必要ガス量から逆算し
て用意する高圧ボンベの数が決められるが、通常数十本
単位となる。高圧ボンベは、直径約２００ｍｍ、高さ約
１５０ｃｍ重量約６０ｋｇであるから、これを数十本単
位で現場に運搬するためにはコストが高価になり、しか
も作業現場内に広大なボンベ貯蔵場所が必要になる。し
かも、酸素は支燃性ガスであるので、酸素濃度の高い混
合ガスの貯蔵、保管には特別な配慮が必要になり、この
面でもコストが高くなることを避けられなかった。さら
に、ダイバーへの混合ガスの供給は、用意した高圧ボン
ベの混合ガスが消費された時点で供給不可能となり、重
要な作業中でもその中断が余儀なくされる。しかも、酸
素と窒素の混合比が固定されているので、使用中に混合
ガスのガス組成を変更することは不可能であり、作業中
に潜水深度が予定を越えるような場合に的確に対応する
ことができないという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解消するためになされたもので、その目的とす
るところは、所望酸素濃度の酸素高分圧窒素酸素混合ガ
スを、潜水現場において空気から一貫連続して製造しダ
イバーに供給することができる小型で省スペースな送気
式潜水用の窒素・酸素混合ガス製造供給システムを提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、空気供給用コンプレッサーと、空気供給用コ
ンプレッサーからの空気を蓄える第１貯気タンクと、該
第１貯気タンクと接続され第１貯気タンクから供給され
た空気中の窒素を分離して高酸素分圧の窒素酸素混合ガ
スを生成するメンブレンフィルタと、該メンブレンフィ
ルタで分離放出される窒素量を増減して酸素濃度を調整
する手段と、メンブレンフィルタと接続され製造された
窒素酸素混合ガスを吸引昇圧する送気用コンプレッサー
と、この送気用コンプレッサーと接続され昇圧された窒
素酸素混合ガスを貯えつつダイバーに供給する第２貯気
タンクとを備えていることを特徴としている。

【００１０】本発明は、また、前記第１貯気タンク、メ
ンブレンフィルタ、酸素濃度調整手段および第２貯気タ
ンクがユニットとして単一のフレームに組み込まれてい
ることを特徴としている。

【００１１】さらに本発明は、前記酸素濃度調整手段が
メンブレンフィルタの窒素放出系に接続された流量調整
弁からなっており、かつ前記メンブレンフィルタから送
気用コンプレッサーへの高酸素分圧窒素酸素混合ガス吸
引系と第２貯気タンクからダイバーへの高酸素分圧窒素
酸素混合ガス送気系にはそれぞれ第１，第２の酸素濃度
センサが設けられていることを特徴としている。前記流
量調整弁は大きな単位用と微調整用の２種からなってい
ることが好ましい。

【００１２】また、本発明は、メンブレンフィルタと送
気用コンプレッサーを結ぶ吸引系にインテークバルブが
介在されていることを特徴としている。

【００１３】また、本発明は、前記第２貯気タンクから
ダイバーへの窒素酸素混合ガス供給系に非常用呼吸ガス
供給回路が接続されており、その非常用呼吸ガス供給回
路に、送気ライン切替バルブとこれと接続した非常用の
高圧ボンベとを有しているものを含んでいる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例を添付図面を
参照して説明する。図１において、１は本発明の送気式
潜水用窒素酸素混合ガス製造供給システム（以下本発明
システムという）であり、陸上または海上構造物Ｃに搭
載されている。本発明システム１は、空気供給用コンプ
レッサー２と、呼吸ガス送気用コンプレッサー３および
それらコンプレッサーと協働して高酸素分圧の窒素酸素
混合ガスを連続製造供給する混合ガス製造装置本体４と
を備えている。５は前記混合ガス製造装置本体４からダ
イバーＡが装着したレギュレータＢに窒素酸素混合ガス
を供給する送気系（フーカーホース）である。

【００１５】図２ないし図５は本発明システム１の詳細
を示しており、少なくとも呼吸ガス送気用コンプレッサ
ー３はオイルレスタイプからなり、空気供給用コンプレ
ッサー２とともに混合ガス製造装置本体４の外部に配置
されている。なお煩雑となるため後述する管路類は図２
と図３において省略している。空気供給用コンプレッサ
ー２は、酸素濃度の安定性の面から、呼吸ガス送気用コ
ンプレッサー３よりも能力（圧力、吐出量）が大きいこ
とが好適である。たとえばダイバーへの送気量を２００
リットル／ｍｉｎと仮定した場合、呼吸ガス送気用コン
プレッサー３は圧力１ＭＰａ、吐出量２００〜２２０リ
ットル／ｍｉｎの能力のものが使用され、空気供給用コ
ンプレッサー２は、圧力１．５ＭＰａ以上、吐出量５０
０リットル／ｍｉｎ以上の能力のものが使用されること
が好ましい。

【００１６】混合ガス製造装置本体４は、図２ないし図
４のように、第１貯気タンク６、メンブレンフイルター
７、第２貯気タンク８、関係配管および後述する各種弁
類や計器を架台状のフレーム４０にユニットとして搭載
してなる。第１貯気タンク６と第２貯気タンク８はフレ
ーム４０の下段側に配置され、メンブレンフイルター７
は上段側に配置されている。

【００１７】第１貯気タンク６は圧縮空気を貯えメンブ
レンフイルター７へ安定した圧力と量で送給するための
もので、空気供給管路１０を有し、該空気供給管路１０
は前記空気供給用コンプレッサー２の吐出管路１０’と
クイック継手によって接続されるようになっている。ま
た、第１貯気タンク６と空気供給用コンプレッサー２
は、第１貯気タンク６の内圧が一定（たとえば１．１Ｍ
Ｐａ）に達したときにアンロードとなるアンローダー回
路２０を接続している。

【００１８】メンブレンフイルター７は、図４に模式的
に示すように、筒状ハウジング７１に酸素をよく通し窒
素をあまり通さない半透過膜メンブレン７０を充填して
おり、筒状ハウジング７１の長手方向一端に空気導入部
７２が、他端側に窒素排出部７３がそれぞれ設けられて
いる。また、筒状ハウジング７１内の半透過膜メンブレ
ン７０の外周には、窒素が分離されることにより相対的
に濃度が高くなった高酸素分圧空気すなわち窒素酸素混
合ガス（Ｎ₂Ｏ₂）の集気室７４が形成され、これにガス
取出し部７５が通じている。

【００１９】前記窒素排出部７３は消音器１３０を有す
る窒素放出管路１３が接続されており、この窒素放出管
路１３の途中には、窒素酸素混合ガス中の酸素濃度調整
手段１４が設けられている。この酸素濃度制御手段１４
は、メンブレンフィルタ７の半透過膜メンブレン７０に
よって空気から分離された窒素の大気への放出量を増減
することにより酸素濃度を調整するもので、通常、流量
調整弁すなわち可変絞り弁が用いられる。

【００２０】この例では酸素濃度制御手段１４は２つの
可変絞り弁１４ａ，１４ｂを有しており、一方の可変絞
り弁１４ａは大きい単位たとえば５〜１０％で窒素放出
量を増減する粗調整用である。他方の可変絞り弁１４ｂ
は小単位たとえば０．１〜１％つづ窒素放出量を増減す
る微調整用であり、可変絞り弁１４ｂはフレーム４０の
制御盤４００に配されている。

【００２１】筒状ハウジング７１の外側にはヒータ７ａ
が配されている。このヒータ７ａはメンブレンフイルタ
ーの窒素分離能力が温度に依存するため、外気温などの
外的要因による影響を受けることなく一定かつ安定した
窒素分離能力を維持させるようにするとともに、フイル
ター内で空気が結露を起こさないようにする機能を果た
す。

【００２２】ヒータ７ａは筒状ハウジング７１を通して
内部を通る空気に熱を伝達するだけでもよいが、この実
施例では、内部に通路７００を設けるかあるいは後述す
る空気供給管路を挿通させて、半透過膜メンブレン７０
へ送給する直前の供給空気を加温するようにしている。
ヒータ７ａの加熱温度は温度計とサーモスタットを含む
制御回路７ｂにより自動制御されるようになっている。

【００２３】前記第１貯気タンク６の吐出口とメンブレ
ンフイルター７の空気導入部７２は空気供給管路１１に
よって接続されている。この空気供給管路１１には、エ
アフィルタ１１０，メンブレンフィルタ７への送気を開
閉する送気バルブ１１１、一次および二次の圧力計１１
２，１１２’それら圧力計間の減圧バルブ１１３、それ
よりも下流のミストセパレータ１１４およびスーパーミ
ストセパレータ１１５が各々接続されており、それらは
前記フレーム４０に組み込まれ、圧力計１１２，１１
２’とバルブ１１１，１１３は制御盤４００に取り付け
られている。

【００２４】減圧バルブ１１３は第１貯気タンク６から
の一次圧力をメンブレンフィルタ７の能力に適する送気
圧力に減圧するためのもので、この圧力により製造され
る窒素酸素混合ガスの量が決定される。

【００２５】前記呼吸ガス送気用コンプレッサー３は、
前記メンブレンフイルター７で作られた高酸素分圧の窒
素酸素混合ガスをダイバーへ送気するに適した圧力まで
昇圧する手段であり、吸引側の配管１２’が前記メンブ
レンフイルター７のガス取出し部７５からのガス吸引管
路１２とクイック継手で接続される。前記ガス吸引管路
１２には、吸入圧力計１２３と第１酸素濃度センサ１２
０が接続されている。該第１酸素濃度センサ１２０は製
造された直後の窒素酸素混合ガスの酸素濃度を検出する
ためのもので、吸入圧力計１２３とともに制御盤４００
に配置されている。

【００２６】前記ガス吸引管路１２には、さらに第１酸
素濃度センサ１２０よりも下流側にエアインテークバル
ブ１２１とエキゾスーストバルブ１２２を有している。
エアインテークバルブ１２１は、万一、メンブレンフイ
ルター７で製造される窒素酸素混合ガス量よりも呼吸ガ
ス送気用コンプレッサー３の吸込み流量が多くなったと
きに自動的に空気を取り入れて回路の過剰負圧とそれに
よるメンブレンフイルター７の故障発生を防止するため
のものである。

【００２７】エキゾスーストバルブ１２２はメンブレン
フイルター７から呼吸ガス送気用コンプレッサー３まで
の回路圧が所定値たとえば０．０２ＭＰａ以上となるの
を防止するための圧力逃し弁である。

【００２８】第２貯気タンク８は前記呼吸ガス送気用コ
ンプレッサー３により昇圧されて送りこまれた窒素酸素
混合ガスを均圧にしてフーカーホース５に送給し、ダイ
バーのレギュレータＢに供給するための手段であり、通
常、前記第１貯気タンク６とほぼ同容量（たとえば３８
リットル）のものが用いられる。

【００２９】前記第２貯気タンク８は逆止弁を有する昇
圧ガス充填管路１６を備え、昇圧ガス充填管路１６は前
記呼吸ガス送気用コンプレッサー３の吐出側配管１６’
とクイック継手により接続されている。昇圧ガス充填配
管１６は大気放出弁１６０を有している。これは窒素酸
素混合ガスの第２貯気タンク８への充填の開始・停止を
選択する手段であり、外部排気とした場合には、呼吸ガ
ス送気用コンプレッサー３からの送気は第２貯気タンク
８に入らずに直接外部に放出される。

【００３０】第２貯気タンク８の吐出側には窒素酸素混
合ガス送気管路１７を有しており、該窒素酸素混合ガス
送気管路１７はフレーム４０の端部に延び、クイック継
手を介してフーカーホース５に接続されるようになって
いる。窒素酸素混合ガス送気管路１７には、ドレンキャ
ッチャー１７０、消臭用フィルタ１７１、逆止弁１７
２、送気流量計１７３および送気圧力計１７５が設けら
れている。さらに、前記窒素酸素混合ガス送気管路１７
の送気流量計１７３よりも上流部位には、ダイバーに送
気直前の窒素酸素混合ガスの酸素濃度を検出する第２酸
素濃度センサ１７４が接続されており、該第２酸素濃度
センサ１７４は制御盤４００に配置され常に監視し得る
ようになっている。

【００３１】前記窒素酸素混合ガス送気管路１７には排
気流量の調整可能な大気放出弁１７５が接続されてい
る。これは、第２貯気タンク８内のガスの入替えをする
ときの手段であり、開放により第２貯気タンク８が開放
され、外部排気が行われる。符号１８は第２貯気タンク
８と呼吸ガス送気用コンプレッサー３を結ぶアンローダ
回路であり、窒素酸素混合ガスがたとえば０．８ＭＰａ
となったときにアンロードするようになっている。

【００３２】前記窒素酸素混合ガス送気管路１７は非常
用呼吸ガス供給回路１９を有している。この非常用呼吸
ガス供給回路１９は、窒素酸素混合ガス送気管路１７の
上流部位に接続された３方弁からなる送気ライン切替バ
ルブ１９０と、３方弁からなっていて一つの入口通路が
送気ライン切替バルブ１９０の一つの出口通路１９３に
接続された選択バルブ１９１と、選択バルブ１９１の他
の２つの通路に配管１９４，１９５によって接続された
高圧ボンベ１９６，１９７とを有している。高圧ボンベ
は圧力調整器付きであることが好ましい。

【００３３】前記送気ライン切替バルブ１９０は、第２
貯気タンク８からの送気（窒素酸素混合ガス）と高圧ボ
ンベ１９６，１９７からの送気（空気）とを切替えるた
めの手段である。選択バルブ１９１は２本の高圧ボンベ
１９６，１９７のどちらを使用するかを選択する手段で
あり、したがって、選択していない側の高圧ボンベは取
外し交換が可能である。

【００３４】この実施例では、第１酸素濃度センサ１２
０および第２酸素濃度センサ１７４と酸素濃度制御手段
１４とは自動連携制御されるようになっておらず、第１
酸素濃度センサ１２０および第２酸素濃度センサ１７４
を監視し、酸素濃度制御手段１４を手動で操作して希望
する酸素濃度に調整するようになっている。

【００３５】しかし、もちろん、自動制御や手動自動切
替制御方式としてもよい。この場合には、前記酸素濃度
制御手段１４として電磁式などの可変絞り弁などが用い
られ、すくなくとも第２酸素濃度センサ１７４が所望酸
素濃度設定器とそれに対応する絞り度合いを入力記憶さ
せたＣＰＵを含むコントローラを介して前記酸素濃度制
御手段１４に接続され、第２酸素濃度センサ１７４にて
検出した酸素濃度をコントローラにフィードバックして
酸素濃度制御手段１４ｂまたは１４ａを自動作動させる
のである。酸素濃度制御手段により調整を行なったとき
には、第１酸素濃度センサ１２０の検出濃度が先に変化
し、それよりも遅れて第２酸素濃度センサ１７４の検出
濃度が変化することになる。そこで、第２酸素濃度セン
サ１７４の検出濃度と第１酸素濃度センサ１２０による
検出濃度が整合したときに、酸素濃度制御手段１４ｂま
たは１４ａを停止させる信号を発するのである。

【００３６】本実施例では、インテークバルブ１２１を
ガス吸引管路１２に設けているが、これに代えてインテ
ークバルブ１２１を空気供給管路１１に設けてもよい。

【００３７】

【実施例の作用】次に本発明システムの使用法と作用を
説明する。送気式潜水にあたっては、使用場所たとえば
岸壁付近や海洋構造物の付近であればそれら岸壁や海洋
構造物に、また沿岸や海洋構造物から離隔したところで
あれば、船舶の甲板等に空気供給用コンプレッサー２
と、呼吸ガス送気用コンプレッサー３および混合ガス製
造装置本体４とを配置する。

【００３８】そして、混合ガス製造装置本体４の第１貯
気タンク６の空気供給管路１０と空気供給用コンプレッ
サー２の吐出配管１０’とをクイック継手で接続し、第
２貯気タンク８の昇圧ガス充填管路１６を呼吸ガス送気
用コンプレッサー３の吐出側配管１６’をクイック継手
で接続し、メンブレンフイルター７のガス吸引管路１２
を呼吸ガス送気用コンプレッサー３の吸引配管１２’と
クイック継手で接続する。

【００３９】準備が完了すると、まず、空気供給用コン
プレッサー２を始動する。空気供給用コンプレッサー２
で作られた圧縮空気は空気供給管路１０を経て第１貯気
タンク６に充填され、第１貯気タンク６の充填圧力が所
定以上に達するまで待ち、送気バルブ１１１を開にし、
メンブレンフィルタ７への送気を開始するとともに、呼
吸ガス送気用コンプレッサー３を始動する。これによ
り、圧縮空気は減圧弁１１３で設定した送気圧力となっ
て空気供給管路１１を通ってメンブレンフィルタ７へと
供給され、その間にミストセパレータ１１４，１１５に
よって空気中の水分、オイルミスト、ゴミなどが除去さ
れる。

【００４０】清浄な圧縮空気は導入部７２から半透過膜
メンブレン７０に送られ、半透過膜メンブレン７０を通
過することにより窒素が分離され、その窒素は窒素排出
部７３から窒素放出管路１３によって大気に放出され
る。このようにして窒素分が減少することで相対的に酸
素濃度が高くなった窒素酸素混合ガスは、呼吸ガス送気
用コンプレッサー３の吸引力により、集気室７４からガ
ス取出し部７５およびガス吸引管路１２をへて呼吸ガス
送気用コンプレッサー３に吸引され、ここで圧縮される
ことによりメンブレンフィルタ７での圧力損失が補填、
昇圧される。

【００４１】本発明では、メンブレンフィルタ７にヒー
タ７ａを設けており、このヒータ７ａの輻射熱によりメ
ンブレンフィルタ７を温めると共に、メンブレンフィル
タ７に導入される空気を加温するので、半透過膜メンブ
レン７０の窒素の分離能力を一定の安定した状態に保持
させもって酸素濃度の変動を抑制することができる。

【００４２】製造された窒素酸素混合ガスの酸素濃度
は、第１酸素濃度センサー１２０により自動的に検出さ
れる。この酸素濃度が目標の酸素濃度値と差異がある場
合には酸素濃度制御手段１４を操作する。通常は潜水計
画に応じた大きな単位の酸素濃度値を粗調整用の可変絞
り弁１４ａで予め調整しておき、０．１ないし１％ごと
の微調整が必要なときに、制御盤４００にある微調整用
の可変絞り弁１４ｂを操作する。可変絞り弁１４ｂの絞
り量を増せば、窒素放出管路１３から大気中に放出され
る窒素量が減るため、窒素酸素混合ガスの酸素濃度は高
くなり、絞り量を減らすと、窒素放出管路１３から大気
中に放出される窒素量が増すため、窒素酸素混合ガスの
酸素濃度は低くなる。

【００４３】このようにして酸素濃度が調整された窒素
酸素混合ガスは呼吸ガス送気用コンプレッサー３により
昇圧され、昇圧ガス充填管路１６を経て第２貯気タンク
８に充填される。第２貯気タンク８の圧力が所定圧たと
えば０．６ＭＰａに達すると第２貯気タンク８からのガ
ス送気管路１７への送気が開始され、ドレンキヤッチャ
ー１７０と消臭用フイルター１７１により水分と臭気が
除去される。呼吸ガス送気用コンプレッサー３はオイル
フリー型であるから、窒素酸素混合ガスへの油分の混入
は生じず、爆発の危険がない。

【００４４】窒素酸素混合ガスの酸素濃度は、ガス送気
管路１７を通る間に第２酸素濃度センサー１７４によっ
て自動的に検出される。ここでの酸素濃度が目標値に達
したことが確認され、送気圧力計の指示値も十分であれ
ば、潜水可能であるから、フーカーホース５を介してダ
イバーのレギュレータに送り、潜水を開始する。

【００４５】以上の工程により窒素酸素混合ガスは連続
的に製造されダイバーに連続供給される。以後は前記第
１酸素濃度センサー１２０と第２酸素濃度センサー１７
４を常に監視すればよく、第２酸素濃度センサー１７４
の検出濃度が目標値と変動している場合には、前記可変
絞り弁１４ａを操作して調整すればよい。第２酸素濃度
センサー１７４の検出値と第１酸素濃度センサー１２０
の検出値が一致したときには正しい酸素濃度であること
が確認されるので、運転を継続する。窒素酸素混合ガス
の製造・供給を停止するときには、送気バルブを閉じ、
空気供給用コンプレッサー２と呼吸ガス送気用コンプレ
ッサー３の運転を停止すればよい。

【００４６】窒素酸素混合ガスの酸素濃度は潜水計画に
大きな影響を及ぼすが、本発明では第１酸素濃度センサ
ー１２０と第２酸素濃度センサー１７４により、窒素酸
素混合ガスの製造直後とダイバーへの送気直前の２か所
で酸素濃度の検出を行なうため測定精度が高く、濃度の
信頼性を高めることができる。また、万一、故障が発生
した場合にも、１つの酸素濃度センサーが正常であるれ
ば、目標酸素濃度値と大きな相違のない濃度の窒素酸素
混合ガスを供給することができ、その正常な酸素濃度セ
ンサーによる監視を続けながら、故障した酸素濃度セン
サーを正常なものと交換して迅速に復帰することができ
る。

【００４７】本発明は第１酸素濃度センサー１２０と第
２酸素濃度センサー１７４の濃度検出結果に基いて可変
絞り弁１４ａまたは１４ｂによりメンブレンフィルタ７
での除去窒素量を自在に調整でき、たとえば７０％
Ｎ₂：３０％Ｏ₂〜５０％Ｎ₂：５０％Ｏ₂までの広範囲
で、しかも、酸素濃度が１％以内たとえば０．１％きざ
みの高精度な混合比のガスを連続的に製造・供給するこ
とができ、その濃度の変更も常時可能である。したがっ
て、潜水深度や潜水環境に即応した最適な酸素濃度にて
長時間にわたる潜水作業が可能である。

【００４８】酸素濃度の安定性の点から、空気供給用コ
ンプレッサー２は呼吸ガス送気用コンプレッサー３より
も圧力および吐出量大きいことが好ましいが、窒素酸素
混合ガス製造中にたとえばコンプレッサーエンジンの不
調や回転数の変化などによって前記能力バランスが変動
し、空気供給用コンプレッサー２からの空気によるメン
ブレンフィルタ７での窒素酸素混合ガスの製造量が低下
すると、呼吸ガス送気用コンプレッサー３による吸引力
が強くなるとともに、呼吸ガス送気用コンプレッサー３
へのガス供給量不足が生ずる。しかし本発明において
は、メンブレンフィルタ７内が負圧になると、インテー
クバルブ１２１が自動的に作動し、それにより空気がガ
ス吸引管路１２に取り込まれメンブレンフィルタ７に送
られるため、過剰負圧状態の発生とそれによる半透膜メ
ンブレン７０の破損を防止することができる。

【００４９】また、窒素酸素混合ガスの製造・供給中
に、たとえばコンプレッサーが停止するなどの異常が生
じたり、潜水中に高濃度酸素呼吸による急性酸素中毒が
発生した場合には、非常用呼吸ガス供給回路１９の送気
ライン切替バルブ１９０を切替え操作し、ついで、選択
バルブ１９１を操作する。こうすれば、第２貯気タンク
８から送気ライン切替バルブ１９０に到る部分の混合ガ
ス送気管路１７が遮断されるため、ダイバーへの窒素酸
素混合ガスの送気が停止され、選択バルブ１９１で選択
された高圧ボンベ１９６または１９７から瞬時に空気が
ダイバーへ供給される。これによりダイバーに呼吸ガス
を滞ることなく供給したり、呼吸ガス中の酸素濃度を低
下させることができるため、安全性が高いものとなる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１によると
きには、空気供給用コンプレッサー２と、空気供給用コ
ンプレッサー２からの空気を貯える第１貯気タンク６
と、該第１貯気タンク６と接続され第１貯気タンク６か
ら供給された空気中の窒素を分離して高酸素分圧の窒素
酸素混合ガスを作るメンブレンフィルタ７と、該メンブ
レンフィルタ７で分離放出される窒素量を増減して酸素
濃度を調整する手段１４と、メンブレンフィルタ７で製
造された窒素酸素混合ガスを吸引昇圧する送気用コンプ
レッサー３と、この送気用コンプレッサーで昇圧された
窒素酸素混合ガスを貯えつつダイバーに供給する第２貯
気タンク８とを備えているので、所望の酸素濃度の高酸
素分圧の窒素酸素混合ガスを現場で連続的に製造しそれ
をダイバーに連続供給することができ、しかも酸素濃度
を調整する手段１４により随時混合比を変更して供給す
ることができる。しかも、作業現場内にボンベ貯蔵場所
も要さず、コンパクトなスペースで足り、保守およびラ
ンニングコストも安価であるなどのすぐれた効果が得ら
れる。

【００５１】請求項２によれば、第１貯気タンク６、メ
ンブレンフィルタ７、酸素濃度調整手段１４および第２
貯気タンク８がユニットとして単一のフレーム４０に組
み込まれているので、装置が小型で取り扱いが容易とな
り、省スペースで高い機動性を持たせることができると
いうすぐれた効果が得られる。

【００５２】請求項３によれば、酸素濃度調整手段１４
がメンブレンフィルタの窒素放出系に接続された流量調
整弁１４ａ，１４ｂからなっており、かつ前記メンブレ
ンフィルタ７から送気用コンプレッサー３への窒素酸素
混合ガス吸引系と、第２貯気タンク８からダイバーへの
窒素酸素混合ガス送気系にそれぞれ第１，第２の酸素濃
度センサ１２０，１７４が設けられ、第１の酸素濃度セ
ンサ１２０により製造された直後の、第２の酸素濃度セ
ンサ１７４によりダイバーへの送気直前の酸素濃度を検
出するので、潜水上重大な影響を与える酸素濃度を確実
かつ正確に把握しつつ最適な酸素濃度に調整してダイバ
ーに供給することができ、しかも、万一、一方の酸素濃
度センサが不具合を生じても、他方の酸素濃度センサに
より酸素濃度を把握できるため安全性を高くすることが
できるというすぐれた効果が得られる。

【００５３】請求項４によれば、流量調整弁１４ａ，１
４ｂは大きな単位用と微調整用の２種からなっているの
で、一方で窒素酸素混合ガスの酸素濃度の大幅な変更に
対応させて製造しつつ、他方で実施中の潜水深度にとっ
て最適な高精度酸素濃度に常時変更することができると
いうすぐれた効果が得られる。

【００５４】請求項５によれば、メンブレンフィルタ７
が加温用ヒーター７ａを有しているので、メンブレンフ
ィルタ７に供給される原料としての空気が加温されるこ
とにより窒素分離能力を高くかつ一定状態に安定させる
ことができ、また結露による水分の高酸素分圧窒素酸素
混合ガス中の混入を防止することができるというすぐれ
た効果が得られる。

【００５５】請求項６によれば、メンブレンフィルタ７
と送気用コンプレッサー３を結ぶ系にエアインテークバ
ルブ１２１が介在されているので、万一、不具合により
空気供給用コンプレッサー２の能力が低下したときにメ
ンブレンフィルタ７内が過剰負圧状態となることを防い
でメンブレンフィルタ７の破損を防止し、安定した酸素
濃度の窒素酸素混合ガスを連続製造させることができる
というすぐれた効果が得られる。

【００５６】請求項７によれば、第２貯気タンク８から
ダイバーへの窒素酸素混合ガス供給系に非常用呼吸ガス
供給回路１９が接続されており、その非常用呼吸ガス供
給回路１９に、送気ライン切替バルブ１９０とこれと接
続した非常用の高圧タンク１９６，１９７とを有してい
るので、潜水中に高濃度酸素呼吸による急性酸素中毒が
発生し、酸素濃度を下げる必要が生じた場合には、瞬時
に呼吸ガスを空気に切換えて供給し、呼吸ガス中の酸素
濃度を低下させることができる。また、万一、窒素酸素
混合ガス製造供給装置に異常が発生し、混合ガスの供給
が停止してしまった場合の緊急脱出（浮上）用の呼吸ガ
ス源としての機能を持たせることができるというすぐれ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による送気式潜水用窒素酸素混合ガス製
造供給システムの概要を示す説明図である。

【図２】本発明システムの一例を示す平面図である。

【図３】本発明システムの窒素酸素混合ガス製造供給装
置の一例を示す側面図である。

【図４】窒素酸素混合ガス製造供給装置のメンブレンフ
ィルタ部分を示す部分切欠側面図である。

【図５】本発明システムの一例を示す回路図である。

【符号の説明】

２空気供給用コンプレッサー３送気用コンプレッサー６第１貯気タンク７メンブレンフィルタ７ａ加温用のヒータ８第２貯気タンク１４酸素濃度調整手段１９非常用呼吸ガス供給回路４０フレーム１２０第１酸素濃度センサー１２１エアインテークバルブ１７４第２酸素濃度センサー１９０送気ライン切替バルブ１９６，１９７高圧ボンベ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空気供給用コンプレッサー２と、空気供給
用コンプレッサー２からの空気を貯える第１貯気タンク
６と、該第１貯気タンク６と接続され第１貯気タンク６
から供給された空気中の窒素を分離して高酸素分圧の窒
素酸素混合ガスを作るメンブレンフィルタ７と、該メン
ブレンフィルタ７で分離放出される窒素量を増減して酸
素濃度を調整する手段１４と、メンブレンフィルタ７と
接続され製造された窒素酸素混合ガスを吸引昇圧する送
気用コンプレッサー３と、この送気用コンプレッサーと
接続され昇圧された窒素酸素混合ガスを貯えつつダイバ
ーに供給する第２貯気タンク８とを備えていることを特
徴とする送気式潜水用窒素酸素混合ガス製造供給システ
ム。
【請求項２】第１貯気タンク６、メンブレンフィルタ
７、酸素濃度調整手段１４および第２貯気タンク８がユ
ニットとして単一のフレーム４０に組み込まれている請
求項１に記載の送気式潜水用窒素酸素混合ガス製造供給
システム。
【請求項３】酸素濃度調整手段１４がメンブレンフィル
タの窒素放出系に接続された流量調整弁からなってお
り、かつ前記メンブレンフィルタ７から送気用コンプレ
ッサー３への窒素酸素混合ガス吸引系と、第２貯気タン
ク８からダイバーへの窒素酸素混合ガス送気系にそれぞ
れ第１，第２の酸素濃度センサ１２０，１７４が設けら
れている請求項１に記載の送気式潜水用窒素酸素混合ガ
ス製造供給システム。
【請求項４】流量調整弁が大きな単位用と微調整用の２
種１４ａ，１４ｂからなっている請求項１ないし３のい
ずれかに記載の送気式潜水用窒素酸素混合ガス製造供給
システム。
【請求項５】メンブレンフィルタ７が加温用ヒーター７
ａを有している請求項１ないし３のいずれかに記載の送
気式潜水用窒素酸素混合ガス製造供給システム。
【請求項６】メンブレンフィルタ７と送気用コンプレッ
サー３を結ぶ吸引系にエアインテークバルブ１２１が介
在されている請求項１に記載の送気式潜水用窒素酸素混
合ガス製造供給システム。
【請求項７】第２貯気タンク８からダイバーへの窒素酸
素混合ガス供給系に、送気ライン切替バルブ１９０とこ
れと接続した高圧ボンベ１９６，１９７とを含む非常用
呼吸ガス供給回路１９が接続されている請求項１に記載
の送気式潜水用窒素酸素混合ガス製造供給システム。