JP2006187755A - 酸素富化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明においては、空気中の含有成分の大部分を占める窒素と酸素の物理的性質の差異、中でも磁気的性質及び質量の差と流体力学的性質を有効に利用すること。
【解決手段】空気供給ダクトと遠心力作用空気流路とした装置本体の遠心力作用側板側に磁界発生手段を配設して、僅かに重い磁性体の酸素と僅かに軽い窒素を遠心力と磁力により分流させ、さらに、磁界発生手段を配設した酸素富化空気ダクトに酸素を磁力吸引誘導すると共に窒素富化空気ダクトに窒素を磁力反発排斥する構造とした酸素富化装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、磁力と遠心力、又は、磁力を利用して環境空気中の酸素濃度と比較して、高濃度の酸素富化空気を製造する酸素富化装置に関する。

標準大気圧における空気中に含まれる酸素ガスの重量百分率濃度は、約21パーセントであってヘンリーの法則に従った酸素ガスの分圧に比例して水中に溶解することは広く知られており、有機性廃水の活性汚泥法その他の好気性生物処理法における曝気処理には大量の空気を必要とするので、従来多大な曝気用動力費を必要としていた。さらに、高濃度有機性廃水を活性汚泥法その他の好気性生物処理法により処理する上で、酸素の溶解度及び溶解速度に限界があるために処理可能な有機質濃度にもおのずと限界があった。高濃度有機性廃水を好気性生物酸化による処理を可能とすると共に多大な電力消費を低減する方法として超深層曝気方式が考案されたが、空気中には約7９%の窒素を含むため活性汚泥等の浮遊粒子に窒素ガス微粒子が付着することによる生物処理液輸送及び固液分離操作への障害の原因となっていた。そこで、液体酸素による酸素ガスを曝気に使用することが行われていたが、空気から液体酸素を製造するためには空気を約２００気圧程度での数段回の圧縮と放熱を繰り返し行うことが必要であると共に製造工場立地から消費地への輸送を必要としており、多大の動力費と輸送費を必要としている。
又、燃焼装置及び内燃機関の技術分野においては、空気中の含有酸素濃度が２１％よりも上昇すれば、送風機の大きさをより小型化するか又は回転数制御手段により動力費も低減すると共に二酸化炭素排出量も低減出来る。そこで、燃焼バーナ又は内燃機関への燃焼空気供給装置の一部となる空気流路に超電動コイルとフイラメントを配設して酸素と窒素の磁化率の違いを利用して酸素富化空気が作られることを開示しているが、超電導を達成するための冷却手段を必要とするために装置が大型化すると共にフイラメント層の空気抵抗によるエネルギーを必要とする欠点があった（例えば、特許文献１参照）。又、燃焼機器に接続した酸素富化装置において、電磁コイル又は永久磁石による磁界発生手段で酸素富化空気を作る方法が開示されているが、酸素ガスと窒素ガスの磁性の違いのみに依存した酸素富化操作である（例えば,特許文献２参照）。又、ブロワ−それ自体に酸素富化機能を持たせているが、酸素ガスと窒素ガスの磁性の違いのみに依存した酸素富化操作であって、他の物理特性を有効に利用していないと共に既設の施設に酸素富化装置を適用する場合にはブロワ−等の空気供給装置と交換しなければならない（例えば、特許文献３参照）。又、酸素富化膜で形成した箱状体又は袋状体に電磁石を収納して酸素富化空気を作る方法が開示されているが、酸素富化膜には劣化のあると共に大容量機には適しない問題点がある（例えば、特許文献４参照）。そして又、有機性廃水を好気性生物酸化処理する技術分野及び燃焼装置技術分野において、電磁石又は永久磁石を用いて、酸素及び窒素分子の物理的特性を利用した装置が開示されているが、酸素分子と窒素分子との分離操作を空気供給ダクトにおいてなされていないことと、窒素富化ダクトの形状、導磁体の分割、導磁体の取り付け方法、又はストークスの法則を応用した層流流れでの酸素分子と窒素分子の分離する等の様々な高濃度酸素富化空気を製造する技術が見られない。

特開平１−２２８５６３ 特開２０００−５４９２２ 特開平９−１９４２０１ 特開２００３−１１２９０８ 特開２００４−３５７５８７

標準大気圧における空気中に含まれる酸素ガスの重量百分率濃度は約21パーセントであるが、好気性生物処理における曝気操作又は各種燃焼における給気操作において空気中の酸素ガスの含有割合を大きくすることが出来れば、前記曝気操作においては消費電力費の低減、酸素溶解度の向上及び処理効率の向上と、前記各種燃焼における給気操作においては消費電力費の低減、燃焼効率の向上が期待できる。従って、本発明においては、空気中の含有成分の大部分を占める窒素と酸素の物理的性質の差異、中でも磁気的性質及び質量の差と流体力学的性質を有効に利用することが課題である。

又、磁界発生手段の特性に適した装置部位に二つ以上の磁界発生手段を配設した最適な構造とすることも課題である。

又、酸素富化装置の空気流路の大部分を酸素富化操作に有効に利用することも課題である。

そして又、故障による部品の取り替え作業、オーバーホール等に際して、作業し易くすることが課題である。

本発明は、上記目的を達成するため、以下に記載されるような技術構成とする。第一の本発明は、空気取入磁力処理部と、該空気取入磁力処理部に連通接続している遠心力・磁力空気処理部と、該遠心力・磁力空気処理部に連通分岐接続した酸素富化空気流路部及び前記遠心力及び磁力空気処理部と同心状であると共に不連続に配設した窒素富化空気流路部とで構成する非磁性の空気流路手段としていて、前記遠心力・磁力空気処理部の遠心力作用方向側板寄りである前記空気取入磁力処理部及び遠心力・磁力空気処理部に磁界発生手段を配設し、そして、前記酸素富化空気流路部の内部であって、遠心力・磁力空気処理部からの連通分岐接続部に近接した位置に磁界発生手段を配設していて、又前記酸素富化空気流路部をブロワ又は送風機等の空気供給手段に前置して連通接続すると共に前記窒素富化空気流路部を排風手段に前置して連通接続する磁界式の酸素富化装置としている。

尚、前記磁界発生手段の配設方法としては、空気流を可能な限り阻害しないように配設することが好ましい。そして、第一の本発明を含めて、以下の本発明においても、磁界発生手段としては、永久磁石、電磁石又は超電導磁石の何れか、或いは、これらを複合して構成することも出来る。そして、永久磁石又は電磁石の導磁材としてはシート状、板状、格子状、メッシュ状、棒状又はU字状等を選択することが出来る。

常磁性である酸素分子は磁界発生手段の磁極と対向した側が磁極と反対の磁極に磁化して前記磁界発生手段の磁極方向に吸引力を受けると共に反磁性である窒素分子は前記磁界発生手段の磁極と対向した側が磁極と同じ磁極に磁化して前記磁界発生手段の磁極の反対方向に反発力を受ける。そして、空気供給手段の側板であって遠心力分流手段の遠心力作用方向側板に磁界発生手段を配設すると共に前記遠心力分流手段に前置する空気供給手段の前記遠心力作用方向側板にも磁界発生手段を配設することにより、酸素分子と窒素分子の分流作用時間及び距離を長くすることが出来ると共に、酸素分子と窒素分子の置換分流時に生じるお互いの衝突による置換分流に対する妨害を次第に減ずることが出来るので、遠心力分流手段との連通分岐接続部に近接した位置に配設した磁界発生手段への酸素富化空気の吸引移流を容易にすることが出来る。又、遠心力分流手段においては、酸素分子に作用する遠心力は窒素分子よりも酸素分子と窒素分子の質量差に比例した遠心力差があるので酸素分子と窒素分子の置換分流力として働く。又、磁界発生手段に遠いところでは多くの酸素分子が徐々に遠心力作用方向側板側へ移行すると共に多くの窒素分子が徐々に遠心力作用方向側板側の反対方向へ移行する。そして、磁界発生手段の直近に来た酸素分子は吸引され、遠心力作用方向側板側へ移行すると共に窒素分子は逆に反発されて遠心力作用方向側板側から遠ざかる。
尚、一つの酸素富化装置においては磁界発生手段の磁極対を配設する方向の選択は、同一方向にすることが好ましいが、同一方向とする限りにおいて、磁極方向の選択は任意である。但し、一つの酸素富化装置においては磁界発生手段の磁極対を配設する方向の選択は、異方向とすることも不可能ではない。又、単極だけを作用させることも出来る。

又、第二の本発明は、前記窒素富化空気流路部であって、少なくとも前記遠心力・磁力空気処理部内の部位を反磁性体として、磁界発生手段で反磁性に磁化する。

このことによって、磁界発生手段で反磁性に磁化した窒素分子は反磁性の窒素富化空気流路部に吸引されて該窒素富化空気流路部に移流し、逆に常磁性の酸素分子は反発して、より多く酸素富化空気流路部へ移流する。

又、第三の本発明は、前記窒素富化空気流路部を、前記空気取入磁力処理部側においては窒素富化空気の流通を阻害すると構造とすると共に酸素富化空気流路部側においては容易に窒素富化空気が流通する構造とする。
このことによって、磁力の作用を十分に受けた状態で窒素富化空気が前記窒素富化空気流路部側に容易に移流することが出来ると共に磁力の作用を十分に受けた状態で酸素富化空気が前記酸素富化空気流路部側に容易に移流する。

又、第四の本発明は、前記空気取入磁力処理部及び遠心力・磁力空気処理部の天板又は側板の各々に二つ以上の異なる種類の磁界発生手段を固着して配設する。

このことによって、常磁性の酸素分子を酸素富化空気流域へ効果的に誘導することが出来ると共に反磁性の窒素分子を窒素富化空気流域へ効果的に排斥することが出来る。

又、第五の本発明は、直管状で非磁性の空気取入磁力処理部に後置して接続分岐した非磁性の酸素富化空気流路部及び窒素富化空気流路部を配設していて、空気取入磁力処理部の酸素富化空気流域側に酸素を吸引すると共に窒素富化空気流域側に窒素を排斥する磁界発生手段を配設する。そしてさらに、前記酸素富化空気流路部の内部であって、前記空気取入磁力処理部からの連通分岐接続部に近接した位置に磁界発生手段を配設していて、又、前記酸素富化空気流路部をブロワ又は送風機等の空気供給手段に前置して連通接続すると共に前記窒素富化空気流路部を排風手段に前置して連通接続していて、さらに、前記空気取入磁力処理部において、磁極方向へ酸素分子が吸引されて前記酸素富化空気流域へ移動する時間及び磁極と反対方向へ窒素分子が排斥されて前記窒素富化流域へ移動する時間を、前記空気取入磁力処理部での取入空気の滞留時間よりも小さくすると共にストークスの法則を適用出来るまでに空気流速を小さくした層流とする。

尚、前記空気取入磁力処理部における磁力が作用する空気流方向長さを大きくするほど、磁極方向への酸素分子はより多く移動すると共に窒素分子は磁極から反対方向へより多く移動する。従って、より濃度の高い酸素富化空気を製造することが出来る。

又、第六の本発明は、第五の本発明における単位空気取入磁力処理部において、磁極方向へ酸素分子が吸引されて酸素富化空気流域へ移動する時間及び磁極と反対方向へ窒素分子が排斥されて窒素富化流域へ移動する時間を、前記単位空気取入磁力処理部での取入空気の滞留時間よりも小さくすると共にストークスの法則を適用出来るまでに空気流速を小さくした複数の単位酸素富化装置を並列接続した複合酸素富化装置とする。
即ち、少量の酸素濃度の高い酸素富化空気を製造する能力を有する複数台の単位酸素富化装置を並列接続した酸素富化装置によって、高濃度で大量の酸素富化空気を製造することが出来る。

又、第七の本発明は、電磁石の導磁体、超電導磁石の導磁体又は永久磁石の各磁極を装置内空気流路の空気に接触しないように、空気流路壁内に薄い隔膜を内張りするか,又は、各磁極を非磁性である装置の空気流路壁外面に密着して固着する。

これらのことによって、酸素富化装置を使用中において磁極に吸引された空気中に含有する磁性微粒塵埃を必要に応じた時期に、磁界を作用させない状態にして、除去することが出来る。

又、第八の本発明は、電磁石の導磁体、超電導磁石の導磁体又は永久磁石を二つ以上に分割出来るようにする。

このことにより、使用時には吸引固着して接続し、不使用時又は補修交換時には脱着分離する。

又、第九の本発明は、空気取入磁力処理部の同一中心線に平行な任意の位置に棒状磁界発生手段を固着支持して配設する。

このことによって、酸素富化空気流域へ酸素分子を吸引誘導すると共に窒素分子を窒素富化空気流域へ排斥誘導することが出来る。

又、第十の本発明は、空気取入磁力処理部の同一中心線に平行な任意の位置に格子状又はメッシュ板状磁界発生手段を固着支持して配設する。

このことにより、酸素富化空気流域へ酸素分子を吸引誘導すると共に窒素分子を窒素富化空気流域へ排斥誘導することが出来る。

尚、第一から第十の本発明の酸素富化装置において、二つ以上の酸素富化装置を直列、並列又は直並列混合接続することも出来る。酸素富化装置を直列接続すれば、より酸素濃度の大きな酸素富化空気が得られ、酸素富化装置を並列接続すれば、より多量の酸素富化空気が得られる。

本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。

第一の本発明による効果は、簡単な構造で、しかも僅かなエネルギーしか消費しない遠心力と磁力を利用した酸素富化装置により高濃度の酸素富化空気を製造することが出来る。又、遠心力・磁力空気処理部に前置して、空気取入磁力処理部を連通接続しないものに比較して、該空気取入磁力処理部を前置した本発明は、酸素分子と窒素分子の分流効率を大きくすることが出来るので、高濃度の酸素を含有した酸素富化空気を製造することが出来る。尚、以下の効果は遠心力を利用しない他の本発明も含めて本発明以外の本発明にも摘要される。即ち、高濃度の含有酸素とした酸素富化空気で曝気すれば、高濃度の有機性廃水を希釈することなく好気性生物酸化処理することが出来るので、ブロワ−等の空気供給装置の駆動エネルギーを節約出来ると共に好気性生物酸化処理装置をコンパクトにすることが出来る。又は燃焼装置においては、該燃焼装置の駆動エネルギーを節約することが出来ると共に燃焼装置をコンパクトにすることが出来る。さらに、液体酸素及び液体窒素製造工程の前処理工程として使用すれば省エネルギー効果が大きい。

第二の本発明による効果は、酸素分子は強磁性体による吸引力と反磁性体による排斥力を受けると共に窒素分子は強磁性体による排斥力と反磁性体による吸引力を受ける相乗効果により、酸素富化空気中の酸素濃度がさらに大きくなる。

第三の本発明による効果は、酸素分子と窒素分子の分離時間を長くすることが出来るので、酸素富化空気中の酸素濃度を高めることが出来る。

第四の本発明による効果は、常磁性の酸素分子を酸素富化空気流域へ効果的に誘導することが出来ると共に反磁性体の窒素分子を窒素富化空気流域へ効果的に排斥することが出来るので、酸素分子と窒素分子の分流効率を高めて高濃度の酸素を含有する空気を製造する酸素富化装置とすることが出来る。

第五の本発明による効果は、空気受入磁力処理部における受入空気の滞留時間を任意に選択出来るので、酸素分子と窒素分子の分流効率を高めて高濃度の酸素富化空気を製造する酸素富化装置とすることが出来る。

第六の発明による効果は、少量の酸素濃度の高い酸素富化空気を製造する能力を有する複数台の単位酸素富化装置を並列接続した複合酸素富化装置によって、高濃度で大量の酸素富化空気を製造する酸素富化装置とすることが出来る。

第七の発明による効果は、酸素富化装置を使用中において磁極に吸引された空気中に含有する磁性微粒塵埃を必要に応じた時期に、磁界を作用させない状態にして、除去することが出来るので、付着塵埃除去作業を容易に出来る。

第八の発明による効果は、使用時には吸引固着して接続し、不使用時又は補修交換時には脱着分離出来るので、維持管理を容易にすることが出来る。

第九の発明による効果は、酸素富化空気流域へ酸素分子を吸引誘導すると共に窒素分子を窒素富化空気流域へ排斥誘導することが出来るので、酸素分子と窒素分子の分流効率を高めて高濃度の酸素富化空気を製造する酸素富化装置とすることが出来る。

第十の発明による効果は、酸素富化空気流域へ酸素分子を吸引誘導すると共に窒素分子を窒素富化空気流域へ排斥誘導することが出来るので、酸素分子と窒素分子の分流効率を高めて高濃度の酸素富化空気を製造する酸素富化装置とすることが出来る。

実施例について図面を参照して説明する。図１、図２及び図３に示される第一の発明に係る第一の実施例における酸素富化装置１は、空気供給ダクト２における空気の流入口２aが外気に開口されると共に、天板２b及び底板２cに支持部材３で固着されたC字型導磁体４と電磁コイル５で構成した３個の電磁石６を配設した非磁性の空気供給ダクト２と、天板７bと底板７cに支持部材３で固着された前記C字型導磁体４と電磁コイル５で構成した３個の電磁石６を配設した非磁性の装置本体７としていて、又、該装置本体７の外周部の側板７dには非磁性の酸素富化空気ダクト８を連通接続している。そして、該酸素富化空気ダクト８の同心内周位置には、円筒状導磁体９と電磁コイル１０で構成した電磁石１１の前記円筒状導磁体９を固着して配設している。そして又、前記装置本体７の同心中心位置に非磁性の窒素富化空気ダクト１２を連通固着して配設した構成としたサイクロン式除塵機に類似した構造としている。尚、前記空気供給ダクト２及び装置本体７の天板２b、７b及び底板２c、７cに固着して配設した前記磁極４a、４bの端面は前記天板２b、７b及び底板２c、７cを貫通して配設している。尚、前記磁極４a、４bの端面を前記天板２b、７b及び底板２c、７cの内面位置から突き出す長さは可能な限り小さいことが好ましく、同一位置とすることが磁気空気力学的に最良である。そして、前記空気供給ダクト２及び装置本体７に入った空気の常磁性である酸素分子は、前記C型導磁体４及び円筒状導磁体９の磁極に対向した側が該C型導磁体４及び円筒状導磁体９の磁極と反対の磁極に磁化するので前記装置本体７の酸素富化空気流域１３へ向う。反磁性である窒素分子は、前記C字型導磁体４及び円筒状導磁体９の磁極に対向した側が該C字型導磁体４及び円筒状導磁体９の磁極と同じ磁極に磁化するので装置本体７の窒素富化空気流域１４へ向かう。さらに、酸素分子は窒素分子よりも僅かに質量が大きいので質量の差の２乗に比例した遠心力が窒素分子よりも酸素分子に多く作用して、酸素分子が前記酸素富化空気流域１３へ向かうベクトル量が増大する。そこで、前記装置本体７の前記酸素富化空気流域１３の酸素富化空気を捕捉流通させる前記酸素富化空気ダクト８の一端である酸素富化空気の流入口８aを前記装置本体７の側板７dに連通接続すると共に酸素富化空気ダクト８の送出口８eをブロワに接続することで、酸素富化空気は前記酸素富化空気流域１３から前記酸素富化空気ダクト８の流入口８aへ移流する。又、前記窒素富化空気ダクト１２の送出口１２eを排気扇１５に連通接続して大気に開放することにより窒素富化空気は前記窒素富化空気流域１４から前記窒素富化空気ダクト１２の窒素富化空気の流入口１２aへ移流すると共に大気へ放出される。尚本実施例では、前記装置本体７と前記空気供給ダクト２及び前記酸素富化空気ダクト８を一体構造として図示例示しているが、必要に応じてかつ必要な個所にフランジ等の接続手段を配設することが出来るのであって、このことは以下の実施例においても同様である。又、本実施例では前記C型導磁体４と電磁コイル５で構成した電磁石６及び円筒状導磁対９と電磁コイル１０で構成した電磁石１１としているが、これら磁界発生手段の代替として、超電導電磁石又は永久磁石を使用することも出来る。

図４、図５及び図６に示に示した第一の発明に係る第二の実施例における酸素富化装置１は、第一の実施例で示したC型導磁体４と電磁コイル５で構成した電磁石６の代替として、円柱状導磁体１６と電磁コイル１７で構成した電磁石１８の前記円柱状導磁体１６を空気供給ダクト２の側板２ｄに支持部材３で固着し、又, 円筒状導磁体９と電磁コイル１０で構成した電磁石１１の代替として、円柱状導磁体１９と電磁コイル２０で構成した電磁石２１の前記円柱状導磁体１９を支持部材２２で酸素富化空気ダクト８の同心中心位置に支持固着している。尚, これら磁界発生手段の代替として、超電導電磁石又は永久磁石を使用することも出来る。

図７に示した第二の発明に係る第三の実施例の酸素富化装置１は、第一の実施例における非磁性体の窒素富化空気ダクト１２の代替として、反磁性の窒素富化空気ダクト２３の外周に超電導コイル２４を配設して構成した超電導電磁石２５としている。

図８に示した第三の発明に係る第四の実施例の酸素富化装置１は、第一の実施例における窒素富化空気ダクト１２代替として、流入口２６aを空気供給ダクト２側では装置本体７の底板７cまで接近していると共に酸素富化空気ダクト８の流入口８a側では酸素富化空気の前記流入口８aの上端８gまで開口した構造の窒素富化ダクト２６としている。

図９に示した第四の本発明に係る第五の実施例の酸素富化装置１は、空気供給ダクト２及び装置本体７のそれぞれに配設したC字型導磁体４と電磁コイル５で構成する３個ずつの電磁石６の内で、それぞれ１個ずつの前記電磁石６の代替として、側板２d及び７dに支持部材３で固着した円柱状導磁体１６と電磁コイル１７で構成する電磁石１８を非磁性の支持部材３で固着して配設している。

図１０、図１１及び図１２に示した第五の本発明に係る第六の実施例の酸素富化装置１は、非磁性の空気供給ダクト２７における空気の流入口２７aが外気に開口されると共に、酸素富化空気と窒素富化空気を分流する分流部２８で分岐する非磁性の酸素富化空気ダクト２９及び窒素富化空気ダクト３０を連通接続している。又、前記酸素富化空気ダクト２９の酸素富化空気の送出口２９eをブロワに連通接続すると共に前記窒素富化空気ダクト３０の窒素富化空気の送出口３０eを排気扇１５に連通接続している。そして、前記空気供給ダクト２７の天板２７bと底板２７cにC字型導磁体４と電磁コイル５で構成した４個の電磁石６を配設すると共に前記酸素富化空気ダクト２９の内周壁に円筒状導磁体９と電磁コイル１０で構成した電磁石１１の前記円筒状導磁体９を固着して配設している。前記空気供給ダクト２７において、層流磁力場におけるストークスの法則を適用すると、常磁性の酸素分子は磁極方向へ吸引される速度ベクトルVo_xと空気流方向への速度ベクトルVo_yとの合成速度ベクトルVoで移動すると共に反磁性の窒素分子は反磁極方向へ排斥される速度ベクトルV_Nxと空気流方向への速度ベクトルV_Nyとの合成速度ベクトルV_Nで移動する。但し、酸素分子及び窒素分子が磁極から受ける磁力は磁極からの距離の２乗に反比例する。従って、理論的に言えば、空気の流入口におけるC字型導磁体４の磁極４a又は磁極４bから最遠の酸素分子が前記分流部２８の位置で酸素富化流域１３に達すると共に空気の流入口におけるC型導磁体４の磁極４a又は磁極４bから最近の窒素分子が前記分流部２８の位置で窒素富化流域１４に達する空気流速を採用すれば、最も高濃度の酸素富化空気を製造することが出来る。尚、本実施例ではC字型導磁体４と電磁コイル５とで構成した電磁石６を例示したが、様々な形状と電磁石超電導磁石又は永久磁石等も適用可能である。

図１３及び図１４に示した第六の本発明に係る第七の実施例の酸素富化装置１は、第六の実施例における酸素富化装置１と同じ層流磁力場におけるストークスの法則を適用した５台の単位酸素富化装置３１を並列接続したものである。但し、何れの前記単位酸素富化装置３１にもブロワと排気扇１５は直接単独には接続されない。そして、単位空気供給ダクト３２の流入口３２aから導入された空気を酸素富化空気と窒素富化空気に磁力分離処理する前記単位空気供給ダクト３２と、酸素富化空気と窒素富化空気を分流する単位分流部３３と、単位酸素富化空気ダクト３４と、単位窒素富化空気ダクト３５を非磁性体で構成しており、前記単位空気供給ダクト３２の酸素富化空気流域１３側の側板３２dに密着して角柱状永久磁石３６を非磁性の支持部材３７で固着して前記単位酸素富化装置３１としている。尚、前記単位空気供給ダクト３２における空気流速は、酸素分子が磁力で吸引されて移動する速度及び窒素分子が磁力で排斥されて移動する速度よりも可能な限り小さいことが好ましい。本実施例では５台の前記単位酸素富化装置３１を並列接続して、該単位酸素富化装置３１の前記各単位酸素富化空気ダクト３４及び単位窒素富化ダクト３５を酸素富化空気マニホールドチャンバ３８及び窒素富化空気マニホールドチャンバ３９に連通接続している。そして、前記酸素富化空気マニホールドチャンバ３８を酸素富化空気ダクト４０でブロワに連通接続すると共に前記窒素富化空気マニホールドチャンバ３９を窒素富化空気ダクト４１で排気扇１５に連通接続して酸素富化装置１としている。尚、本実施例では前記角柱状永久磁石３６を例示したが、様々な形状と電磁石又は超電導磁石等も適用可能である。

図１５に示した第七の本発明に係る第八の実施例の酸素富化装置１は、第一の実施例で示した電磁石６を構成しているC字型導磁体４を空気供給ダクト２の天板２bと底板２cを貫通して非磁性の支持部材３で固着すると共に装置本体７の天板７bと底板７cの外面を貫通して支持部材３で固着している。そして、非磁性の薄膜シート４２を前記空気供給ダクト２及び装置本体７の内面に内貼りしている。

図１６に示した第七の本発明に係る第九の実施例の酸素富化装置１は、第一の実施例で示した電磁石６を構成している非磁性の薄膜キャップ４３を外装したC字型導磁体４を空気供給ダクト２の天板２bと底板２cを貫通して非磁性の支持部材３で固着すると共に装置本体７の天板７bと底板７cの外面を貫通して支持部材３で固着している。

図１７に示した第七の本発明に係る第九の実施例の酸素富化装置１は、第一の実施例で示した電磁石６を構成しているC字型導磁体４を、空気供給ダクト２の天板２bと底板２cの外面に密着して非磁性の支持部材３で固着すると共に装置本体７の天板７bと底板７cの外面に密着して非磁性体の支持部材３で固着している。

図１８に示した第八の本発明に係る第十の実施例の酸素富化装置１は、第一の実施例に示した電磁石６を構成するそれぞれの導磁体をC字型導磁体４と分割導磁体４４に分割して配設していると共に前記C字型導磁体４を非磁性の支持部材４５で支持固着している。

図１９に示した第八の本発明に係る第十一の実施例の酸素富化装置１は、第五の実施例に示した電磁石１９を構成するそれぞれの導磁体を円柱状導磁体１６と分割導磁体４４に分割して配設していると共に前記円柱状導磁体１６を非磁性の支持部材４６で支持固着している。

図２０及び２１に示した第九の本発明に係る第十二の実施例の酸素富化装置１は、第一の実施例に示したC字型導磁体４と電磁コイル５で構成する電磁石６の代替として円柱状導磁体１６と電磁コイル１７で構成する電磁石１８を配設すると共に空気供給ダクト２の空気流方向中心線に平行で僅かに遠心力作用方向の側板２d寄りに水平移動した位置に対してさらに下流側を前記側板２d側へ僅かに閉じる状態で編角して円柱状永久磁石４７を非磁性の支持部材４８で固着して配設している。そして、円筒状導磁体９と電磁コイル１０で構成する電磁石１１の代替として、円柱状導磁体１９と電磁コイル２０で構成する電磁石２１の前記円柱状導磁体１９を酸素富化ダクト７の中心位置に配設している。

図２２及び図２３に示した第九の本発明に係る第十三の実施例の酸素富化装置１は、第十二の実施例に示した円柱状永久磁石４６の代替として格子板状永久磁石４９を支持部材５０で支持固着して配設している。

第一の本発明に係る第一実施例を示す酸素富化装置１の平断面図である。 図１のA−A線に沿う縦断面図である。 図１のB−B線に沿う縦断面図である。 第一の本発明に係る第二実施例を示す酸素富化装置１の平断面図である。 図４のC−C線に沿う縦断面図である。 図４のD−D線に沿う縦断面図である。 第二の本発明に係る第三実施例を示す酸素素富化装置１の縦断面図である。 第三の本発明に係る第四実施例を示す酸素富化装置１の縦断面図である。 第四の本発明に係る第五実施例を示す酸素富化装置１の縦断面図である。 第五の本発明に係る第六実施例を示す酸素富化装置１の正面図である。 図１０のE−E線に沿う平断面図である。 層流磁力場における、酸素分子と窒素分子の運動を示す説明図である。 第六の本発明に係る第七実施例を示す酸素富化装置１の平面図である。 図１３のF−F線に沿う酸素富化装置１の縦断面図である。 第七の本発明に係る第八実施例を示す酸素富化装置１の部分縦断面図である。 第七の本発明に係る第九実施例を示す酸素富化装置１の部分縦断面図である。 第七の本発明に係る第十実施例を示す酸素富化装置１の部分縦断面図である。 第八の本発明に係る第十一実施例を示す酸素富化装置１の部分縦断面図である。 第八の本発明に係る第十二実施例を示す酸素富化装置１の部分縦断面図である。 第九の本発明に係る第十三実施例を示す酸素富化装置１の平断面図である。 図２０のＧ−Ｇ線に沿う部分縦断面図である。 第九の本発明に係る第十四実施例を示す酸素富化装置１の平断面図である。 図２２のＨ−Ｈ線に沿う部分縦断面図である。

符号の説明

１ 酸素富化装置
２、２７ 空気供給ダクト
２a、８a、１２a、２７a、３２a 流入口
２b、７b、２７b 天板
２c、７c、２７c 底板
３，２２、３７、４５，４６、４８、５０ 支持部材
４ C字型導磁体
５，１０，１７、２０ 電磁コイル
６，１１，１８，２１ 電磁石
７ 装置本体
７ｄ、２ｄ、３２ｄ 側板
８、２９、４０ 酸素富化空気ダクト
９ 円筒状導磁体
１２、２３、２６、３０、４１ 窒素富化空気ダクト
４a、４b 磁極
１３ 酸素富化空気流域
１４ 窒素富化空気流域
８e、１２e、２９e、３０e 送出口
１５ 排気扇
１６、１９ 円柱状導磁体
２４ 超電導コイル
２５ 超電導電磁石
８g 上端
２８ 分流部
３１ 単位酸素富化装置
３２ 単位空気供給ダクト
３３ 単位分流部
３４ 単位酸素富化空気ダクト
３５ 単位窒素富化空気ダクト
３６ 角柱状永久磁石
３８ 酸素富化空気マニホールドチャンバ
３９ 窒素富化空気マニホールドチャンバ
４２ 薄膜シート
４３ 薄膜キャップ
４４ 分割導磁体
４７ 円柱状永久磁石
４９ 格子板状永久磁石

Claims (10)

1. 直管状の空気供給ダクトに後置して連通接続すると共に空気流に遠心力を作用させるようにした構造の装置本体と、酸素富化空気と窒素富化空気を分流する分流部と、該分流部に分岐接続している酸素富化空気ダクトと、前記装置本体と同軸状であると共に不連続に配設した窒素富化空気ダクトとで構成する非磁性体の空気流路手段と、前記空気供給ダクト及び装置本体の遠心力作用方向側板寄りに酸素を吸引すると共に窒素を排斥する磁界発生手段と、前記酸素富化空気ダクトであって前記分流部の酸素富化空気流入口に酸素を吸引すると共に窒素を排斥する磁界発生手段を配設していて、前記酸素富化空気ダクトをブロワ又は送風機等の空気供給手段に前置して連通接続すると共に前記窒素富化空気ダクトを排風手段に前置して連通接続することを特徴とする酸素富化装置。
2. 窒素富化空気ダクトであって、少なくとも装置本体内の部位を反磁性体として、磁界発生手段で反磁性に磁化することを特徴とする請求項１記載の酸素富化装置。
3. 窒素富化空気ダクトの窒素富化空気流入口を、空気供給ダクト側においては窒素富化空気の流通を阻害する構造とすると共に酸素富化空気ダクトの酸素富化空気流入口側においては容易に窒素富化空気が流通する構造とすることを特徴とする請求項１又は２記載の酸素富化装置。
4. 遠心力作用方向側板に接続する前記空気供給ダクトの側板又は該側板寄りの天板部と、前記装置本体の側板又は該側板寄りの天板部の各々に二つ以上の異なる種類の磁界発生手段を固着して配設することを特徴とする請求項１、２又は３記載の酸素富化装置。
5. 直管状の空気供給ダクトに後置して直管状の分流部に酸素富化空気ダクト及び窒素富化空気ダクトを分岐連通接続した非磁性体の空気流路手段と、前記空気供給ダクトの側壁寄りであって、酸素富化空気ダクトの分岐側に酸素を吸引すると共に窒素を排斥する磁界発生手段と、前記酸素富化空気ダクトであって前記分流部の酸素富化空気流入口に酸素を吸引すると共に窒素を排斥する磁界発生手段を配設していて、さらに、空気流路手段における空気流を層流とすると共に酸素分子と窒素分子が磁力により分離して所要の酸素濃度の酸素富化空気とするために十分遅い空気流速としたことを特徴とする請求項１記載の酸素富化装置。
6. 磁界発生手段を配設した空気流路手段と、酸素富化空気と窒素富化空気を分流する分流手段と、酸素富化ダクトと、窒素富化ダクトを少なくとも有すると共に前記空気流路手段における空気流を層流とすると共に酸素分子と窒素分子が磁力により分離して所要の酸素濃度の酸素富化空気とするために十分遅い空気流速とした複数台の単位酸素富化装置を並列接続手段で並列接続し、統合酸素富化空気ダクトをブロワ又は送風機等の空気供給手段に前置して連通接続すると共に統合窒素富化空気ダクトを排風手段に前置して連通接続して所要量の酸素富化空気を製造することを特徴とする請求項５記載の酸素富化装置。
7. 電磁石の導磁体、超電導磁石の導磁体又は永久磁石の各磁極を装置内空気流路の空気に接触しないように、空気流路壁内に薄い非磁性の隔膜を内張りするか又は各磁極を非磁性である装置の空気流路壁外面に密着して固着することを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の酸素富化装置。
8. 電磁石の導磁体、超電導磁石の導磁体又は永久磁石を二つ以上に分割出来るようにし、使用時には吸引固着して接続し、不使用時又は補修交換時には脱着分離すること特徴とする請求項１、２，３、４，５、６又は７記載の酸素富化装置。酸素富化装置。
9. 空気供給ダクトの同一中心線に平行な任意の位置に棒状磁界発生手段を支持固着して配設したことを特徴とする請求項１、２，３，４，５，７、８又は９記載の酸素富化装置。
10. 空気供給ダクトの同一中心線に平行な任意の位置に格子板状又はメッシュ板状磁界発生手段を支持固着して配設したことを特徴とする請求項１、２，３，４，５，７、８又は９記載の酸素富化装置。
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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