JP2006192417A - Feeding method and feeding apparatus of oxygen gas - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、酸素ガスの供給方法および供給装置に関する技術であって、更に詳細に述べると、酸素ガスが希薄になる地下やトンネル内の建設現場、重労働の作業をしたり高温の熱を発生する近くで作業をする溶鉱炉や製罐現場及び溶接現場、有毒ガスの発生する場所等での空気より酸素の多い酸素富化ガスを必要とする場所で酸素ガスの供給方法および供給装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for supplying oxygen gas. More specifically, the present invention relates to a construction site in a underground or tunnel where oxygen gas is diluted, heavy work, and high temperature heat generation. The present invention relates to a method and an apparatus for supplying oxygen gas in a place that requires oxygen-enriched gas that contains more oxygen than air at a blast furnace, a smelting site, a welding site, or a place where toxic gas is generated. .
従来、酸素ガスの供給方法および供給装置に関する技術としては、酸素ボンベによるものが一般的であったがPSA方式や膜分離方式によるものも使用されていた。 Conventionally, as a technique related to an oxygen gas supply method and supply apparatus, an oxygen cylinder is generally used, but a PSA method or a membrane separation method is also used.
その中でも、酸素ボンベによるものは以下に示す方法で得ていた。 即ち、水の電気分解によって陽極に発生した酸素ガスによるものや、空気を−190℃前後に冷却した場合に窒素の沸点は−195.8℃であり酸素の沸点は−183.0℃であることから窒素ガスと酸素ガスを分離することにより酸素ガスを得ることが出来る。 従って、この様にして得た酸素ガスをボンベに充填して酸素ボンベを作り出すことが可能となるが、大規模な設備が必要であった。 Among them, an oxygen cylinder was obtained by the following method. That is, when oxygen is generated at the anode by electrolysis of water or when the air is cooled to around −190 ° C., the boiling point of nitrogen is −195.8 ° C. and the boiling point of oxygen is −183.0 ° C. Therefore, oxygen gas can be obtained by separating nitrogen gas and oxygen gas. Accordingly, it is possible to create an oxygen cylinder by filling the oxygen gas obtained in this way, but a large-scale facility is required.
一方、PSA方式は、Pressure Swing Adsorption、の略称を意味していて、圧縮空気を活性炭の一種である吸着材に通し、高圧力下で特定のガスを吸着し低圧力下で特定のガスを吐き出すという吸着材の特性を利用して、圧縮空気から酸素ガス等を吸着することで窒素ガスと酸素ガスを分離する方式である。 この場合、ヒートレス・ドライヤと同様の原理をもち、装置は2筒式で膜分離式よりも大形となり、電磁弁などのメンテナンス負荷もかかっていた。 On the other hand, the PSA method is an abbreviation for Pressure Swing Adsorption, which allows compressed air to pass through an adsorbent that is a kind of activated carbon, adsorbs a specific gas under a high pressure, and discharges a specific gas under a low pressure. This is a method of separating nitrogen gas and oxygen gas by adsorbing oxygen gas or the like from compressed air, utilizing the characteristics of the adsorbent. In this case, the principle is the same as that of a heatless dryer, the apparatus is a two-cylinder type and larger than the membrane separation type, and a maintenance load such as a solenoid valve is applied.
また、膜分離方式は、圧縮空気を中空糸状の高分子膜である中空糸膜内に送り込み、圧縮空気に含まれている各ガス成分の膜に対する透過量の差を利用して窒素ガスと酸素ガスを分離する方式である。 この場合には、PSA方式よりも小形でメンテナンス負荷も小さいという利点を有していた。 In the membrane separation method, compressed air is fed into a hollow fiber membrane that is a hollow fiber polymer membrane, and nitrogen gas and oxygen are utilized by utilizing the difference in permeation amount of each gas component contained in the compressed air. This is a method for separating gases. In this case, it has an advantage that it is smaller than the PSA method and has a smaller maintenance load.
しかしながら、PSA方式や膜分離方式によるものは、一般的には酸素ガスを必要とする場所に設備を設置して、色々な方法で圧縮空気を供給されながら作り出した酸素富化ガスを数十メートルのホースによって必要とする場所に送り出していたが、例えば一つの例として、0.3MPaの圧力を確保しようとすると、ホースをホースリール巻きつけた状態で内径8mmのホースを使用した場合、ホースが20mの場合300L/minを、ホースが60mの場合170L/minを、ホースが100mの場合120L/minの酸素ガスが流れるように変化するが、ホースの長さを長くして移動性を高めるとそれだけPSA方式や膜分離方式による酸素富化ガスを得ようとする設備を大型にする必要があり、ホースの長さを短くすればする程理想的と言えた。 However, in the case of the PSA method or the membrane separation method, the oxygen-enriched gas produced while supplying compressed air by various methods is generally installed in a place where oxygen gas is required and several tens of meters. As an example, when trying to secure a pressure of 0.3 MPa, when using a hose with an inner diameter of 8 mm with the hose wound around a hose reel, It changes to 300 L / min for 20 m, 170 L / min for a 60 m hose, and 120 L / min oxygen gas for a 100 m hose. Therefore, it is necessary to enlarge the equipment for obtaining oxygen-enriched gas by the PSA method or the membrane separation method, and shorten the length of the hose. It was said to ideal.
尚、PSA方式や膜分離方式による酸素ガスを酸素ボンベに充填することも十分に考えられる。 It is also conceivable to fill the oxygen cylinder with oxygen gas by the PSA method or the membrane separation method.
しかしながら、このような従来の、酸素ガスの供給方法および供給装置に関しては、以下に示すような課題があった。 However, the conventional oxygen gas supply method and supply apparatus have the following problems.
まず、酸素ボンベによる場合には、ボンベ内の酸素ガスの残量を常に注意する必要があった。 また、当然のことながらボンベ内の酸素ガスを使いきった際には、酸素ガスが充填された酸素ボンベと交換する必要があった。 First, in the case of an oxygen cylinder, it is necessary to always pay attention to the remaining amount of oxygen gas in the cylinder. Of course, when the oxygen gas in the cylinder has been used up, it has been necessary to replace it with an oxygen cylinder filled with oxygen gas.
次に、PSA方式や膜分離方式による場合には、酸素ガスを必要とする場所の近くに設備を配置して酸素ガスの供給を行っていたが、更に小廻りが利くように酸素を供給するホースと接続する必要があった。 その場合、酸素ガスをホースによって必要とする場所に供給することになるが、ホースを経由することによる圧力損出の分として、常にPSA方式や膜分離方式設備を一廻り大型にする必要があった。 Next, in the case of the PSA method or the membrane separation method, the oxygen gas is supplied by placing equipment near the place where the oxygen gas is needed. It was necessary to connect with a hose. In that case, oxygen gas is supplied to the place where it is needed by a hose. However, it is necessary to always increase the size of the PSA system or membrane separation system equipment as a part of the pressure loss caused by passing through the hose. It was.
また、ホースを使用しているということは、火災や酸欠の際の緊急避難に際して、作業現場を離れようとする際に、ホースの接続を解除する煩わしさがあるし、また避難の途中で酸素を確保出来るかという問題があった。 Also, the use of hoses means that it is bothersome to disconnect the hose when trying to leave the work site during an emergency evacuation in the event of a fire or lack of oxygen. There was a problem of whether oxygen could be secured.
本発明は、酸素ガスの供給方法に於いて、圧縮空気をガス分離中空糸膜50に導入することで濃度の高い湿った酸素富化ガスを使用可能に分離することが可能であり、前記酸素富化ガスを分離した後の圧力損出を最小限にする目的から少なくとも前記ガス分離中空糸膜50を背負うことで移動可能にしたことを特徴とし、更には、前記圧縮空気は、エアーコンプレッサ10と接続することによって得るものであることを特徴とし、更には、前記圧縮空気は、圧縮空気貯蔵槽20と接続することによって得るものであり、前記圧縮空気貯蔵槽20も前記ガス分離中空糸膜50と一緒に背負うことを特徴とし、更には、炭酸ガス吸収手段70によって前記酸素富化ガスの中の炭酸ガスを取り除くものであることを特徴とし、更には、前記ガス分離中空糸膜50によって前記酸素富化ガスを分離した残りの窒素ガス112を窒素ガス使用手段210によって使用するものであることを特徴とし、更には、前記窒素ガス使用手段210は、冷却の目的で作業衣210の内側に残りの前記窒素ガス112を送り込むものであることを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。 In the method of supplying oxygen gas, the present invention is capable of separating a wet oxygen-enriched gas having a high concentration by introducing compressed air into the gas separation
また本発明は、酸素ガスの供給装置に於いて、圧縮空気を導入することで濃度の高い湿った酸素富化ガスを分離するガス分離中空糸膜50と、前記酸素富化ガスに含まれた炭酸ガスを取り除く炭酸ガス吸収槽70を配設したことを特徴とし、更には、前記圧縮空気は、コンプレッサ10または圧縮空気貯蔵槽20に接続することによって得るものであることを特徴とし、更には、前記炭酸ガス吸収槽70は、石灰水またはゼオライトを充填したものであることを特徴とし、更には、前記ガス分離中空糸膜50と前記酸素富化ガスを貯蔵する酸素富化ガス貯蔵槽80および前記ガス分離中空糸膜50と圧縮空気を貯蔵する前記圧縮空気貯蔵槽20は一体部分101、102を構成するものであり、前記酸素富化ガスを分離した後の圧力損出を最小限にする目的から前記一体部分101、102を装着具203、204によって一体にまとめて背負うことで移動可能にしたことを特徴とし、更には、前記ガス分離中空糸膜50から前記酸素富化ガスを分離した残りの窒素ガス112は、冷却の目的で上衣211とずぼん212とベルト216を構成し手首と足首と首の部分で気体の出入を遮断した作業衣210に送るものであり、前記窒素ガス112を前記上衣211の首の部分に位置している流入孔217から前記上衣211の内側に送り込み、前記上衣211の内側の前記窒素ガス112を前記上衣211の前記ベルト216の上の部分に位置している上衣側継手214から窒素ガス流通管213を通って前記ずぼん212の前記ベルト216の下の部分に位置しているずぼん側継手215から前記ずぼん212の内側に送り込み、前記ずぼん212の内側の前記窒素ガス112を両足の膝の部分に位置している排出孔218より排出可能に構成したことを特徴とし、更には、前記ガス分離中空糸膜50の上流にエアーフィルタ30を配設し下流に流量調整弁55を配設したことを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。 The present invention also includes a gas separation
以上の説明から明らかなように、本発明によって、以下に示すような効果をあげることが出来る。 As is clear from the above description, the present invention can provide the following effects.
第一に、圧縮空気をガス分離中空糸膜に導入し濃度の高い湿った酸素富化ガスを分離して取り出す中で、ガス分離中空糸膜を背負って移動出来るようにすることで酸素富化ガスを必要とする場所で酸素富化ガスを分離することが可能となり、圧縮空気を供給するホースは必要であるが圧力損出の源となる酸素富化ガスを供給するホースは不要となり、エアーコンプレッサとしては同じでも、酸素ガス供給装置としては可能な限りの設備の小型化が可能となった。 First, oxygen is enriched by introducing compressed air into the gas separation hollow fiber membrane and allowing the gas separation hollow fiber membrane to move while separating and taking out the highly concentrated wet oxygen enriched gas. Oxygen-enriched gas can be separated where gas is required, and a hose that supplies compressed air is required, but a hose that supplies oxygen-enriched gas that is a source of pressure loss is not required. Even with the same compressor, the oxygen gas supply device can be made as small as possible.
第二に、圧縮空気は、エアーコンプレッサと接続することによって、大量の圧縮空気を確保することで、安定した酸素ガスの供給が可能となった。 Secondly, the compressed air can be supplied with a stable oxygen gas by securing a large amount of compressed air by connecting with an air compressor.
第三に、ガス分離中空糸膜によって分離された酸素富化ガスから炭酸ガス吸収手段によって炭酸ガスを取り除くことによって、身体に優しい酸素富化ガスを作り出すことが可能となった。 Thirdly, by removing carbon dioxide from the oxygen-enriched gas separated by the gas separation hollow fiber membrane by means of carbon dioxide absorption means, it has become possible to create a body-friendly oxygen-enriched gas.
第四に、圧縮空気をエアーコンプレッサと接続することによって得ている場合、炭酸ガス吸収手段によって炭酸ガスを取り除いた身体に優しい酸素富化ガスを酸素富化ガス貯蔵槽に貯蔵することで、僅かではあるが緊急時に避難する間の酸素富化ガスを確保することが可能となった。 Fourth, when compressed air is obtained by connecting to an air compressor, the body-friendly oxygen-enriched gas from which carbon dioxide has been removed by the carbon dioxide-absorbing means is stored in an oxygen-enriched gas storage tank. However, it became possible to secure oxygen-enriched gas during evacuation in an emergency.
第五に、圧縮空気を圧縮空気貯蔵槽と接続することによって得ている場合、圧縮空気貯蔵槽もガス分離中空糸膜と一緒に背負うことによって、移動性の高い酸素ガス供給装置が可能となった。 Fifth, when the compressed air is obtained by connecting with the compressed air storage tank, the compressed air storage tank is also carried along with the gas separation hollow fiber membrane, so that a highly mobile oxygen gas supply device becomes possible. It was.
第六に、ガス分離中空糸膜によって酸素富化ガスを分離した残りの大量の窒素ガスを、作業衣の内側に冷却を目的として送り込んだり、窒素ガスを送り込み空気を遮断することで酸化をまた燃焼を防止する目的に使用することも可能となった。 Sixth, the remaining large amount of nitrogen gas separated from the oxygen-enriched gas by the gas separation hollow fiber membrane is sent to the inside of the work clothes for cooling purposes, or the nitrogen gas is sent in and the air is shut off to prevent oxidation. It can also be used for the purpose of preventing combustion.
第七に、ガス分離中空糸膜の上流にエアーフィルタを配設して下流に流量調整弁を配設して圧縮空気の一部を酸素ガス合流させることで、ガス分離中空糸膜の寿命を延ばしたり、色々な濃度の酸素富化ガスを得ることが可能となった。 Seventh, an air filter is disposed upstream of the gas separation hollow fiber membrane, and a flow rate adjusting valve is disposed downstream of the gas separation hollow fiber membrane so that a part of the compressed air is combined with oxygen gas. It has become possible to extend and obtain oxygen-enriched gases of various concentrations.
以下、本発明による酸素ガスの供給方法および供給装置の実施の形態を、図面と共に詳細に説明する。
ここで、図1は、本発明の圧縮空気としてコンプレッサを使用した場合の系統図であり、図2は、本発明の圧縮空気としてコンプレッサを使用した場合の構成図であり、図3は、作業衣の冷却を示した図であり、図4は、本発明の圧縮空気として圧縮空気貯蔵槽を使用した場合の系統図であり、図5は、本発明の圧縮空気として圧縮空気貯蔵槽を使用した場合の構成図である。Embodiments of an oxygen gas supply method and supply apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
Here, FIG. 1 is a system diagram when a compressor is used as the compressed air of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram when a compressor is used as the compressed air of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a system diagram in the case of using a compressed air storage tank as the compressed air of the present invention, and FIG. 5 uses the compressed air storage tank as the compressed air of the present invention. FIG.
(第一実施例)
図1に見られるように、111は大気であり、エアーコンプレッサ10に吸引されることによって圧縮空気が作られている。 従って、作られた圧縮空気は圧縮空気配管121に送られる。(First Example)
As shown in FIG. 1, reference numeral 111 denotes air, and compressed air is created by being sucked by the
ここで、圧縮空気は、圧縮空気配管121と、手動によって開閉する開閉弁31と、圧縮空気配管122と、圧縮空気内の異物を除去するエアーフィルタ30と、圧縮空気配管123と、ワンタッチ式であり下流の側には逆止弁の機能が付いている継手32、51と、圧縮空気配管124と、圧縮空気の圧力を減圧する減圧弁52と、圧縮空気配管125を経由してガス分離中空糸膜50に流入している。 Here, the compressed air is a one-touch type with a
この場合、圧縮空気配管125の途中には、圧縮空気配管125を流れている圧縮空気の圧力を測定することが出来る圧力計53が配設されている。 In this case, a
また、ガス分離中空糸膜50では、酸素富化ガスと窒素ガスに分離し、酸素富化ガスは、酸素富化ガス配管141と、酸素富化ガスに混入している炭酸ガスを取り除く炭酸ガス吸収手段70でもある炭酸ガス吸収槽70と、酸素富化ガス配管142と、酸素富化ガスを貯蔵する酸素富化ガス貯蔵槽80と、酸素富化ガス配管143と、酸素富化ガスを減圧する減圧弁81と、酸素富化ガス配管144と、手動によって開閉する開閉弁83と、酸素富化ガス配管145を経由して酸素富化ガス113を送り出せるようになっている。 Further, the gas separation
この場合、酸素富化ガス配管142の途中には酸素濃度計配管151が位置していて、酸素濃度計配管151には、手動によって開閉可能な開閉弁71と、酸素濃度計配管152と、端末には酸素濃度計72が接続して、酸素富化ガス配管142を流れる酸素富化ガスの酸素ガス濃度が測定可能となっているのである。 In this case, an oxygen
また、酸素富化ガス配管144の途中には、酸素富化ガス配管144を流れている酸素富化ガスの圧力を測定することが出来る圧力計82が配設されている。 A
一方、窒素ガスは、窒素ガス配管131と、手動によって開閉する開閉弁54と、窒素ガス配管132と、窒素ガスの流量を調整することによって酸素富化ガスや窒素ガスの中心となっている酸素ガスや窒素ガスの濃度を左右する働きをする流量調整弁55と、窒素ガス配管133を経由して窒素ガス112を送り出せるようになっている。 On the other hand, the nitrogen gas is a
所で、ガス分離中空糸膜50は、ポリエステル製で何千ものストロー状の中空糸を束ねたものより構成されたものであり、その中空糸の内部に圧縮空気等の各種ガスが混合した気体を通すことで、それぞれのガスが固有に持っている中空糸の膜の透過スピードの違いを利用して、空気中に最も多く含まれている窒素ガスを残存させることで分離することが出来るものである。 The gas separation
この場合、圧縮空気を構成している各ガスの成分が、ガス分離中空糸膜50である中空糸の膜に対する(放出という視点から見た)透過量の差を利用して、早く放出するガスと放出しにくいガスがある中で、放出しにくくて残ったガスの大半が窒素ガスということになるのである。 特に、中空糸の膜がポリエステル製の場合には、水蒸気が一番透過しやすく、以下水素ガスやヘリウムガスが透過しやすく、最後に酸素ガスと炭酸ガスとアルゴンガスと窒素ガスが一番透過しにくく、その中でも窒素ガスが一番透過しにくいガスということで、窒素ガスを中心とする気体が残存する訳である。 In this case, the gas components constituting the compressed air release quickly by using the difference in permeation amount (from the viewpoint of release) with respect to the hollow fiber membrane which is the gas separation
従って、ガス分離中空糸膜50を経由した圧縮空気は、僅かのアルゴンガスや酸素ガスや炭酸ガスを不純物として含んでいる窒素ガスを中心とする気体が窒素ガス配管131に送り込まれるようになっている。 更に、ガス分離中空糸膜50からは、空気より酸素ガスの多く含まれた酸素富化ガスが酸素富化ガス配管141に送り込まれるようになっている。 Therefore, in the compressed air that has passed through the gas separation
一方、圧縮空気がガス分離中空糸膜50を経由する際、温度の変化を考慮すると、温度が高い程酸素ガスを分離する性能は向上して窒素ガスの純度が高くなり、温度が変化しない場合には、圧縮空気の圧力と時間、即ち流量によって、発生する窒素ガスの純度は左右されるのである。 よって、具体的に図示してはいないが、上流で圧縮空気を加熱する装置を設けることは、窒素ガスと酸素ガスの分離の性能を向上させる上で非常に有効な方法であると言える。 On the other hand, when the compressed air passes through the gas separation
尚、中空糸の膜としては、ポリエステルの他に、ポリイミドやポリオレフィンやポリプロピレン等の樹脂も考えられる。 As the hollow fiber membrane, in addition to polyester, resins such as polyimide, polyolefin, and polypropylene are also conceivable.
所で、窒素ガス配管131の下流には、流れて来る窒素ガスの流量を変えることが出来る可変式の流量調整弁55を配設している。 当然のことながら、流量調整弁55を絞って窒素ガスの流量を減少させると、窒素ガス配管131を流れる窒素ガスを中心とする気体の窒素ガスの濃度は上昇する。 即ち、酸素ガスの混入は少なくなる。 その反面、酸素富化ガス配管141を流れる酸素富化ガスの酸素ガスノ濃度は上昇する。 当然、炭酸ガスの濃度も上昇する。 On the other hand, a variable flow
また、酸素富化ガスに混入している炭酸ガスを取り除く機能を持った炭酸ガス吸収手段70でもある炭酸ガス吸収槽70には、石灰水が充填されていて、炭酸ガスの混在した酸素富化ガスが通過すると[数1]に見られる反応を行ないながら、水に不溶性の炭酸カルシュウムを生じて白濁する。 この場合、更に炭酸ガスを通じ続けると[数2]に見られる反応を行ないながら、水に可溶性の炭酸水素カルシュウムを生じて白濁は消える。 Further, the carbon
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2OCa (OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O
CaCO3 + CO2 + H2O → Ca (HCO3)2 CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca (HCO 3 ) 2
但し、炭酸ガス吸収槽70には、石灰水を充填する以外に、単に水だけを充填したり、ゼオライトを充填したり、水酸化リチウムを充填したり、炭酸ガスを吸収するセラミックスを充填することも考えられる。 但し、炭酸ガスを吸収するセラミックスを充填する場合には、450〜700℃で使用することが望ましいと言える。 また、水だけを充填する場合には、酸素富化ガスを気体と液体を混合するポンプやその他の方法によって微小気泡の酸素富化ガスの気泡として水に放出するのが望ましい。 However, in addition to filling lime water, the carbon
この場合、炭酸ガス吸収手段槽70である炭酸ガス吸収槽70は、配設する位置としては図1ではガス分離中空糸膜50で窒素ガスと酸素富化ガスを分離してからの酸素富化ガスを対象としているが、エアーコンプレッサ10で大気111を吸引する際でも良いし、圧縮空気をガス分離中空糸膜50に送り込む直前であっても構わない。 In this case, the carbon
更に、酸素富化ガスを貯蔵する酸素富化ガス貯蔵槽80は、本発明の酸素ガスの供給装置を使用している作業現場で、火災や酸欠の状態になる等の緊急事態が発生した場合に、継手32、51の部分を離脱させることで、一体部分101を構成している、継手51と、圧縮空気配管124と、減圧弁52と、圧縮空気配管125と、ガス分離中空糸膜50と、圧力計53と、酸素富化ガス配管141と、炭酸ガス吸収槽70と、酸素富化ガス配管142と、酸素富化ガス貯蔵槽80と、酸素富化ガス配管143と、減圧弁81と、酸素富化ガス配管144と、開閉弁83と、酸素富化ガス配管145と、酸素濃度計配管151と、開閉弁71と、酸素濃度計配管152と、酸素濃度計72と、圧力計82と、窒素ガス配管131と、開閉弁54と、窒素ガス配管132と、流量調整弁55と、窒素ガス配管133の全部を一つにまとめて背中に背負ったまま作業現場から安全な場所に移動出来るようになっているのである。 Furthermore, the oxygen-enriched
その際、安全な場所まで移動する間、酸素の供給を必要とする場合の為に酸素富化ガス貯蔵槽80に貯蔵されている酸素富化ガスによって、短い時間の間であれ必要とする酸素ガスを供給することが可能なように準備したものである。 At that time, the oxygen-enriched gas stored in the oxygen-enriched
この事を図2によって説明すると、一体部分101は具体的には一部しか示されていないが、継手51とガス分離中空糸膜50と酸素富化ガス貯蔵槽80を示しているものであり、図1に示している酸素富化ガス113は、マスク202に送り込まれるようになっているのである。 また、この一体部分101全体は、装着具203によって一人の作業者の身に装着可能になっていて、作業しながら酸素富化ガス113の吸引が可能ともなっているのである。 尚、圧縮空気配管123はホースリール201に巻かれていることから明らかなように、非常に長いホースであり、一体部分101を境に、即ち継手32、51の部分が移動可能ということになるのである。 This will be described with reference to FIG. 2. Although only a part of the
更に、図3では、一体部分101全体を背負った作業者を示している。 この場合、一体部分101は背中に位置している為に隠れていて、一体部分101に接続していて一体部分101に含まれていない圧縮空気配管123しか見えない。 Further, FIG. 3 shows an operator who carries the entire
そして、窒素ガス112を使用する窒素ガス使用手段210としては、冷却の目的で上衣211とずぼん212とベルト216で作業衣210を構成したその内側に窒素ガス112を送り込むものであり、上衣211やずぼん212の手首と足首と首の部分をゴム等で上衣211の内側の気体の出入を遮断するようにしている。 そして、作業衣210を着た状態で、窒素ガス112を上衣211の首の部分に位置している流入孔217から上衣211の内側に送り込み、上衣211の内側の窒素ガス112を上衣211のベルト216の上の部分に位置している上衣側継手214から窒素ガス流通管213を通ってずぼん212のベルト216の下の部分に位置しているずぼん側継手215からずぼん212の内側に送り込み、ずぼん212の内側の窒素ガス112を両足の膝の部分に位置している排出孔218より外部に排出可能に構成している。 As the nitrogen gas using means 210 using the
この場合、作業衣210の材料としては、綿や麻や化繊でも構わないが、空気が漏れないものが望ましいし、空気が漏れないようにコーティング加工されたものであれば更に望ましい。 また、目的によっては、火災に対応した材料が良い。 In this case, the material of the work clothes 210 may be cotton, hemp, or synthetic fiber. However, a material that does not leak air is preferable, and a material that is coated so that air does not leak is more preferable. In addition, depending on the purpose, a material suitable for a fire is good.
尚、窒素ガス使用手段210としては、冷却を目的とした作業衣210以外にも、窒素ガスを送り込み空気を遮断することで酸化をまた燃焼を防止する目的に使用することも考えられる。 In addition to the working
本発明による、酸素ガスの供給方法および供給装置は前述したように構成されており、以下に、その動作について説明する。 The method and apparatus for supplying oxygen gas according to the present invention is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
先ず、減圧弁52、81を所定の圧力に設定し、開閉弁31、54、71、83を開放状態にする。 そこで、エアーコンプレッサ10を作動させると大気111を吸引して圧縮空気を作り出し、作られた圧縮空気を圧縮空気配管121に送ることが出来るようになる。 First, the
そこで、圧縮空気は、圧縮空気配管121と、開閉弁31と、圧縮空気配管122と、エアーフィルタ30と、圧縮空気配管123と、継手32、51と、圧縮空気配管124と、減圧弁52と、圧縮空気配管125を経由してガス分離中空糸膜50に送り込まれるようになっている。 Therefore, the compressed air is compressed
ところで、ガス分離中空糸膜50では、圧縮空気を構成している各ガスの成分が、ガス分離中空糸膜50を構成している中空糸膜の気体の透過量の差を利用して、早く放出するガスと放出しにくいガスがある中で、放出しにくくて残ったガスの大半が窒素ガスということになるのである。 特に、中空糸の膜がポリエステル製の場合には、水蒸気が一番透過しやすく、以下水素ガスやヘリウムガスが透過しやすく、最後に酸素ガスと炭酸ガスとアルゴンガスと窒素ガスが一番透過しにくく、その中でも窒素ガスが一番透過しにくいガスということで、窒素ガスを中心とする気体が残存する訳である。 By the way, in the gas separation
このように、圧縮空気が酸素富化ガスと窒素ガスに分離し、酸素富化ガスは、酸素富化ガス配管141と、炭酸ガス吸収槽70と、酸素富化ガス配管142と、酸素富化ガス貯蔵槽80と、酸素富化ガス配管143と、減圧弁81と、酸素富化ガス配管144と、開閉弁83と、酸素富化ガス配管145を経由して酸素富化ガス113を送り出せるようになっている。 Thus, the compressed air is separated into oxygen-enriched gas and nitrogen gas, and the oxygen-enriched gas is oxygen-enriched
また、窒素ガスは、窒素ガス配管131と、開閉弁54と、窒素ガス配管132と、流量調整弁55と、窒素ガス配管133を経由して窒素ガス112を送り出せるようになっている。 Further, the nitrogen gas can be sent out through the
このような状況の中で、作業者は最初にエアーコンプレッサ10を作動させ流量調整弁55を調節することで酸素濃度計72が所定の濃度を確保して後に本格的に酸素富化ガスを使用することになる。 この場合、一般的には空気の成分は、窒素ガスは78%で酸素ガスは21%でアルゴンガスは1%で炭酸ガスは0.03%であり、本発明はこのような成分の圧縮空気から窒素ガスを除去することで酸素ガスの濃度を上げようとするものであるが、同時に炭酸ガスの濃度も上昇することから炭酸ガス吸収槽70を配設することで炭酸ガスを除去しようとしているのである。 Under such circumstances, the operator first activates the
尚、一つの例として、圧力が0.7MPaで流量が45L/minの圧縮空気を供給することによって、酸素ガス濃度が36〜42%で発生量が11〜15L/minの酸素富化ガスを得ることが出来る。 但し、本発明に於いては、この様な数値に限定される必要は無く、他の値もかなり自由に設定することは出来る。 As an example, by supplying compressed air having a pressure of 0.7 MPa and a flow rate of 45 L / min, an oxygen-enriched gas having an oxygen gas concentration of 36 to 42% and a generation amount of 11 to 15 L / min is obtained. Can be obtained. However, in the present invention, it is not necessary to be limited to such numerical values, and other values can be set quite freely.
一方、酸素富化ガス貯蔵槽80は、本発明の酸素ガス供給装置を使用している時、火災や酸欠の状態等その作業現場を離れなければならないような緊急事態が発生した際に効果を発揮するもので、作業現場から安全な地点まで移動するその間も、酸素富化ガスを継続して供給出来るように設けたものである。 On the other hand, the oxygen-enriched
従って、図1に見られるように、ガス分離中空糸膜50と酸素富化ガス貯蔵槽80等を構成した一体部分101は、図2に見られるように、装着具203によって一括し且つまとめて背負って移動することが出来るようになっているのである。 この場合、一体部分101は、酸素富化ガス113をマスク202に送り込むことが可能にもなっているのである。 Therefore, as shown in FIG. 1, the
当然のことながら、一体部分101は、継手32、51の部分を離脱させることが出来るようになっていて、継手32、51の部分を離脱させる前に開閉弁54、83を閉鎖の状態にしておくと、継手51には逆止弁の機能が付いているために継手32、51の部分を離脱させても、酸素富化ガス貯蔵槽80を中心として一体部分101に酸素富化ガスを貯蔵することが可能となっているのである。 As a matter of course, the
また、作業者は、一体部分101全体を背中に背負ったまま作業現場から移動出来るようになっているので、短時間であれば移動の際に開閉弁83を開放することで酸素富化ガスを自由に吸引することが出来るようになっているのである。 特に、酸素富化ガス貯蔵槽80の貯蔵圧力を高めに設定しておくと、より長時間の酸素富化ガスを確保することも可能となるのである。 In addition, since the operator can move from the work site while carrying the entire
尚、継手32と接続している圧縮空気配管123は、ホースリール201に巻かれた状態になっている。 従って、継手32、51の部分は、自由な場所に移動することが可能と言うことは出来る。 The
更に、ガス分離中空糸膜50から酸素富化ガスを分離した残りの窒素ガス112は、図3に見られるように、身体を冷却する目的で、上衣211とずぼん212とベルト216を構成し手首と足首と首の部分で気体の出入を遮断出来るようにした作業衣210に送ることも可能である。 Further, the remaining
この事をもう少し詳細に述べると、窒素ガス112を上衣211の首の部分に位置している流入孔217から上衣211の内側に送り込み、上衣211の内側の窒素ガス112を上衣211のベルト216の上の部分に位置している上衣側継手214から窒素ガス流通管213を通ってずぼん212のベルト216の下の部分に位置しているずぼん側継手215からずぼん212の内側に送り込み、ずぼん212の内側の窒素ガス112を両足の膝の部分に位置している排出孔218より排出することによって冷却を可能としているのである。 To describe this in more detail, the
(第二実施例)
図4に見られるように、20は圧縮空気貯蔵槽であり、何等かの手段によって圧縮空気を貯蔵している。 従って、貯蔵されている圧縮空気は圧縮空気配管126に送られるようになっている。(Second embodiment)
As shown in FIG. 4, 20 is a compressed air storage tank, which stores compressed air by some means. Therefore, the stored compressed air is sent to the
ここで、圧縮空気は、圧縮空気配管126と、圧縮空気の圧力を減圧する減圧弁21と、圧縮空気配管127と、手動によって開閉する開閉弁31と、圧縮空気配管128と、圧縮空気内の異物を除去するエアーフィルタ30と、圧縮空気配管129を経由してガス分離中空糸膜50に流入している。 Here, the compressed air is compressed air piping 126, a
この場合、圧縮空気配管127の途中には、圧縮空気配管127を流れている圧縮空気の圧力を測定することが出来る圧力計22が配設されている。 In this case, a
また、ガス分離中空糸膜50では、酸素富化ガスと窒素ガスに分離し、酸素富化ガスは、酸素富化ガス配管141と、酸素富化ガスに混入している炭酸ガスを取り除く炭酸ガス吸収手段70でもある炭酸ガス吸収槽70と、酸素富化ガス配管146と、手動によって開閉する開閉弁83と、酸素富化ガス配管145を経由して酸素富化ガス113を送り出せるようになっている。 Further, the gas separation
この場合、酸素富化ガス配管146の途中には酸素濃度計配管151が位置していて、酸素濃度計配管151には、手動によって開閉可能な開閉弁71と、酸素濃度計配管152と、端末には酸素濃度計72が接続して、酸素富化ガス配管146を流れる酸素富化ガスの酸素ガス濃度が測定可能となっているのである。 In this case, an oxygen
また、酸素富化ガス配管146の途中には、酸素富化ガス配管146を流れている酸素富化ガスの圧力を測定することが出来る圧力計82が配設されている。 A
一方、窒素ガスは、窒素ガス配管131と、手動によって開閉する開閉弁54と、窒素ガス配管132と、窒素ガスの流量を調整することによって酸素富化ガスや窒素ガスの純度を左右する働きをする流量調整弁55と、窒素ガス配管133を経由して窒素ガス112を送り出せるようになっている。 On the other hand, the nitrogen gas functions to influence the purity of the oxygen-enriched gas and the nitrogen gas by adjusting the flow rate of the nitrogen gas piping 131, the on-off
所で、ガス分離中空糸膜50と流量調整弁55と炭酸ガス吸収槽70の機能に関しては第一実施例で示した内容と同じであるので省略する。 By the way, the functions of the gas separation
また、第二実施例に於いては、図4に示すように、本発明の酸素ガスの供給装置を使用している最中に、火災や酸欠の状態になる等の緊急事態が発生した場合に、一体部分102を構成している、圧縮空気貯蔵槽20と、圧縮空気配管126と、減圧弁21と、圧縮空気配管127と、開閉弁31と、圧縮空気配管128と、エアーフィルタ30と、圧縮空気配管129と、ガス分離中空糸膜50と、圧力計22と、酸素富化ガス配管141と、炭酸ガス吸収槽70と、酸素富化ガス配管146と、開閉弁83と、酸素富化ガス配管145と、酸素濃度計配管151と、開閉弁71と、酸素濃度計配管152と、酸素濃度計72と、圧力計82と、窒素ガス配管131と、開閉弁54と、窒素ガス配管132と、流量調整弁55と、窒素ガス配管133を背中に背負ったままその場所から移動出来るようになっているのである。 In the second embodiment, as shown in FIG. 4, an emergency such as a fire or lack of oxygen occurred while using the oxygen gas supply device of the present invention. In this case, the compressed
この事を図5によって説明すると、一体部分102としては具体的に全体の一部しか示されていないが、圧縮空気貯蔵槽20とガス分離中空糸膜50を示しているものであり、図4に示している酸素富化ガス113は、マスク202に送り込まれるようになっているのである。 また、この一体部分102全体は、装着具204によって一人の作業者の身に装着可能になっていて、作業しながら酸素富化ガス113の吸引が可能ともなっているのである。 This will be explained with reference to FIG. 5. Although only a part of the whole is specifically shown as the
尚、窒素ガス使用手段210に関しては、第一実施例に示した作業衣210は、第二実施例にも適用可能であり、作業衣210以外の内容も第二実施例に適用することは可能である。 Regarding the nitrogen gas using means 210, the work clothes 210 shown in the first embodiment can be applied to the second embodiment, and contents other than the work clothes 210 can also be applied to the second embodiment. It is.
本発明による、酸素ガスの供給方法および供給装置は前述したように構成されており、以下に、その動作について説明する。 The method and apparatus for supplying oxygen gas according to the present invention is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
この場合、第一実施例と第二実施例を比較すると、エアーコンプレッサ10に対して圧縮空気貯蔵槽20を使用したものであり、圧縮空気貯蔵槽20は背中に背負って移動出来るために酸素富化ガス貯蔵槽80を不用としたものである。 従って、圧縮空気を供給して、ガス分離中空糸膜50で窒素ガスと酸素富化ガスを分離し、炭酸ガス吸収槽70で炭酸ガスを除去するという基本的な機能と、緊急時に本発明の装置を背負って移動するという考えは同じであるので詳細は省略する。 In this case, when the first embodiment is compared with the second embodiment, the compressed
10・・・・・・・エアーコンプレッサ
20・・・・・・・圧縮空気貯蔵槽
21・・・・・・・減圧弁
22・・・・・・・圧力計
30・・・・・・・エアーフィルタ
31・・・・・・・開閉弁
32・・・・・・・継手
50・・・・・・・ガス分離中空糸膜
51・・・・・・・継手
52・・・・・・・減圧弁
53・・・・・・・圧力計
54・・・・・・・開閉弁
54・・・・・・・流量調整弁
70・・・・・・・炭酸ガス吸収槽(炭酸ガス吸収手段)
71・・・・・・・開閉弁
72・・・・・・・酸素濃度計
80・・・・・・・酸素富化ガス貯蔵槽
81・・・・・・・減圧弁
82・・・・・・・圧力計
83・・・・・・・開閉弁
101・・・・・・一体部分
102・・・・・・一体部分
111・・・・・・大気
112・・・・・・窒素ガス
113・・・・・・酸素富化ガス
121・・・・・・圧縮空気配管
122・・・・・・圧縮空気配管
123・・・・・・圧縮空気配管
124・・・・・・圧縮空気配管
125・・・・・・圧縮空気配管
126・・・・・・圧縮空気配管
127・・・・・・圧縮空気配管
128・・・・・・圧縮空気配管
129・・・・・・圧縮空気配管
131・・・・・・窒素ガス配管
132・・・・・・窒素ガス配管
133・・・・・・窒素ガス配管
141・・・・・・酸素富化ガス配管
142・・・・・・酸素富化ガス配管
143・・・・・・酸素富化ガス配管
144・・・・・・酸素富化ガス配管
145・・・・・・酸素富化ガス配管
146・・・・・・酸素富化ガス配管
151・・・・・・酸素濃度計配管
152・・・・・・酸素濃度計配管
201・・・・・・ホースリール
202・・・・・・マスク
203・・・・・・装着具
204・・・・・・装着具
210・・・・・・作業衣(窒素ガス使用手段)
211・・・・・・上衣
212・・・・・・ずぼん
213・・・・・・窒素ガス流通管
214・・・・・・上衣側継手
215・・・・・・ずぼん側継手
216・・・・・・ベルト
217・・・・・・流入孔
218・・・・・・排出孔10.
71 .. On-off
211 ···
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005033595A JP2006192417A (en) | 2005-01-14 | 2005-01-14 | Feeding method and feeding apparatus of oxygen gas |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009125361A (en) * | 2007-11-26 | 2009-06-11 | Sammy Corp | Game machine |
KR102529060B1 (en) * | 2022-04-06 | 2023-05-04 | 김봉호 | Mixed gas separation supply device and gas supply system including the same |
-
2005
- 2005-01-14 JP JP2005033595A patent/JP2006192417A/en active Pending
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