JP2007069148A - 低濃度酸素発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低廉に提供し得る低濃度の酸素発生装置に関する。
【解決手段】 内部にゼオライトを充填した容器１の一方の端部に、電磁弁２を介してコンプレッサ３により大気を供給する吸気口１ａと、容器１内に生成された低濃度酸素を電磁弁４を介して採取する採取口１ｂとを設け、他方の端部に、容器１内に生成された高濃度酸素を電磁弁６を介して一時的に排気する排出口１ｃを設けて成る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大気を用いて、大気中の酸素濃度より低い空気を生成することを目的とした低濃度酸素発生器に関する。

従来、大気中の酸素濃度の２０．９％以上の高濃度酸素を生成することを目的とした酸素濃縮器は公知であり、例えば医療用などに広く使用されている。
特開２００３−４７８２１号公報 特開平９−２０５０３号公報

ところで、大気中の酸素濃度２０．９％より低い酸素濃度の気体を必要とする場合が存在する。
例えば、運動選手が、肺機能の強化を求めて、酸素濃度の低い高地で訓練する必要がある場合に、人為的に酸素濃度の低い高地と同様の環境を作ることが出来れば、平地での訓練が可能となり、また、生鮮食品などの保存において、低濃度酸素の雰囲気下で保管できれば、鮮度の長期保存が容易に得られ、さらにまた、工業製品においても、酸化による弊害を回避しなければならない製品を低濃度酸素の状態で管理する場合に有効である。
そこで、本発明は、製造コストおよびランニングコストの低廉な低濃度酸素発生装置を提供するものである。

本発明は、上記した目的を達成するために、内部にゼオライトを充填した容器と、該容器に大気を供給する供給手段と、容器内においてゼオライトにより分篩された酸素リッチの空気を一時的に排気する排気手段と、該排気手段の排気に伴い酸素量が減損した容器内の低酸素濃度の空気を採取する採取手段とから構成したことを特徴とするものである。
上記において、好ましくは、容器を円筒状に形成し、その一方の端部に供給手段と採取手段とを並列に接続し、他方の端部に排気手段を接続して成るものである。

本発明は以上のように構成されているので、構造並びに操作が簡単で安価に提供し得られると共に、ランニングコストも安価に得られるという利点を有する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を詳述する。
図１は、本発明の構成を示しており、円筒状に形成された耐圧密閉状の容器１内には、大気中の酸素と窒素とを分篩し、窒素を吸着するぜオライトが、隙間なく密に充填してある。

容器１は、一方の端部に、大気の供給口１ａと、低酸素濃度の空気を採取する採取口１ｂとを並列に有し、前記供給口１ａには、電磁弁２を介して大気を供給するコンプレッサ３が、また、採取口１ｂには、常時閉の電磁弁４を介して採取用チューブ５がそれぞれ接続してある。
さらに、容器１の他方の端部には、排気口１ｃが設けてあり、この排気口１ｃには、容器１内の酸素リッチの空気を一時的に放出して、容器１内の酸素濃度を低減する常時閉の電磁弁６が接続してある。

しかして、コンプレッサ３を作動した状態で、電磁弁２を開いて、吸気口１ａより大気を容器１内に加圧供給すると、大気は容器１内において、ゼオライトにより酸素と窒素に分篩されると共に、窒素分子は主としてゼオライトに吸着され、従って、容器１内に供給された大気は、一方の端部から他方の端部すなわち排気口１ｃに移行する過程で、酸素濃度が漸増し、排気口１ｃの位置において酸素濃度が最も高くなる。
すなわち、容器１の排気口１ｃ側において、酸素濃度の最も高い酸素リッチの空気が生成される。

上記において、本発明は、大気中における酸素濃度２０．９％より低い酸素濃度の空気を得ることを目的とするものであるから、排気口１ｃにおいて、電磁弁６を開弁して容器１内における酸素濃度の最も高い酸素リッチな空気を一時的に放出することにより、容器１内の純酸素量を減損して、低酸素濃度の空気を生成し、この空気を電磁弁４の開弁により採取口１ｂより採取するものである。

具体的には、容器１内の空気が充分に酸素リッチの状態に至った時点で、電磁弁２を閉じて大気の供給を停止すると共に、排気口１ｃにおいて、電磁弁６を一時的に開弁する。
すると、容器１内の空気は、加圧状態におかれているので、酸素リッチの空気は瞬間的に外部に自動的に放出され、これによって、容器１内に含有する純酸素量は減損する。次いで電磁弁６を閉じると同時に電磁弁４を開弁すると、この開弁により、酸素濃度が低下した容器１内の加圧状態にある低酸素濃度の空気は、自動的にチューブ５を介して採取され、次いで、容器１内が平圧と至った時点で電磁弁４を閉じる。

このようにして、低酸素濃度の空気を採取し、容器１内が平圧となり、かつゼオライトに吸着しているガスが殆んど消失した状態に至ったとき、再び電磁弁２を開弁して、大気を容器１内に供給するものであり、上記の動作を繰り返すことにより、必要量の低酸素濃度の空気を得るものである。

表１は、直径７０ｍｍ×長さ４００ｍｍの円筒状の容器１内に、ゼオライトを密に充填し、かつ容器１に供給する大気の量を５３Ｌ／ｍｉｎとした場合の構成において、電磁弁６を開いて容器１内の酸素リッチの空気を一時的に排気したときの排気流量（Ｌ／ｍｉｎ）と、その排気時における酸素濃度（％）と、その排気時において減損した純酸素量（Ｌ／ｍｉｎ）との関係を実験的に求めた結果を示している。

上記において、例えば電磁弁６を開いて排気したときの排気流量が２Ｌ／ｍｉｎで、そのときの酸素濃度が９１．５％であるとき、その排気によって減損する純酸素容量は１．９Ｌ／ｍｉｎであり、また排気流量が１０Ｌ／ｍｉｎで、そのときの酸素濃度が４５．５％であるとき、その排気によって減損する純酸素量は４．６％であることを示している。

表２は、表１の場合と同様に、容器１に供給する大気の量を５３Ｌ／ｍｉｎとし、大気に含まれる酸素濃度が２０．９％であることにより、５３Ｌ／ｍｉｎ中に含まれる純酸素量を１１Ｌ／ｍｉｎとした場合において、電磁弁６を開いて排気口１ｃより一時的に排気したときの排気流量（Ｌ／ｍｉｎ）と、その排気によって減損した純酸素量（Ｌ／ｍｉｎ）と、その純酸素量の減損に伴う容器１内に残留する純酸素量（Ｌ／ｍｉｎ）と、この容器内の純酸素量の減損により容器１内の酸素濃度が低下したことによる容器内の残酸素濃度（％）との関係を示している。

しかして、表１で示すように、電磁弁６を開いて容器１内の空気を一時的に排気したときの排気流量が２〜２８Ｌ／ｍｉｎとするとき、その排気により減損した純酸素量は、１．９〜７．３Ｌ／ｍｉｎであるので、表２で示すように、容器１内に残留する純酸素量は、５３Ｌの容器１中に含まれる純酸素容器１１Ｌ／ｍｉｎと減損した純酸素量１．９〜７．３Ｌ／ｍｉｎとの差で表される。

そして、上記した差すなわち容器１内に残留する純酸素量９．１〜３．７Ｌ／ｍｉｎの容器１の容量５３Ｌ／ｍｉｎに対する割合を求めると、容器１内の残酸素濃度１８．２〜７．４％が算出され、この残酸素濃度、すなわち低酸素濃度の空気が採取口１ｂより採取することができる。
従って、電磁弁３を開く操作に関連して、本願発明と目的とする低酸素濃度の空気を得ることができる。

なお、上記において、電磁弁６の開弁を介して排出口１ｃにより排出される酸素リッチの空気は、高酸素濃度の空気として、医療などのために使用することは勿論である。

本発明の構成図。

符号の説明

１ 容器
１ａ 入気口
１ｂ 採取口
１ｃ 排気口
２，４，６ 電磁弁
３ コンプレッサ
５ 採取用チューブ

Claims (2)

1. 内部にゼオライトを充填した容器と、該容器に大気を供給する供給手段と、容器内においてゼオライトにより分篩された酸素リッチの空気を一時的に排出する排気手段と、該排気手段の排気に伴い酸素量が減損した容器内の低酸素濃度の空気を採取する採取手段とから構成したことを特徴とする低濃度酸素発生器。
2. 容器を円筒状に形成し、その一方の端部に供給手段と採取手段とを並列に接続し、他方の端部に、排気手段を接続して成る請求項１記載の低濃度酸素発生器。

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