JP3026212B1 - 分離膜式気体発生装置 - Google Patents
分離膜式気体発生装置Info
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Abstract
価で容積・重量共に軽量化可能な結露防止装置を備えた
分離膜式気体発生装置を提供すること。 【解決手段】空気圧縮機駆動用モータによって駆動され
る空気圧縮機より排出される高温高圧の圧縮空気を、圧
縮空気用タンクを経て、圧縮空気冷却用コンデンサ、ミ
スト・ダスト用フィルタ、気体分離膜を順次通すことに
より大気より特定気体を濃縮分離する分離膜式気体発生
装置において、圧縮空気用タンクに圧力スイッチを、ミ
スト・ダスト用フィルタと気体分離膜との間に二方電磁
弁と減圧弁をそれぞれ設けるとともに、圧力スイッチと
空気圧縮機起動停止スイッチとの間に二方電磁弁切換ス
イッチを設けているので、起動時・通常運転時・停止時
とも分離膜内壁における結露を防止することができ、安
価で容積・重量とも軽量化可能な分離膜式気体発生装置
を提供できる。
Description
て大気より特定気体を濃縮分離する分離膜式気体発生装
置に関する。
図6を参照して説明する。図5は従来の分離膜式気体発
生装置の構成図であり、図6は図5の各構成部品内部に
おける圧縮空気の温度変化・湿度変化図であり、横軸は
空気圧縮機より排出された圧縮空気の通過する順に序列
した構成部品を表し、縦軸はその各構成部品内部におけ
る圧縮空気の温度変化・湿度変化を表している。
モータ1によって駆動される空気圧縮機2より排出され
る圧縮空気は、空気圧縮機2が断熱圧縮に近いポリトロ
ープ圧縮を行うので、高温でしかも高圧のため湿度も高
い状態となっている。この高温高圧の圧縮空気は圧縮空
気用タンク3に入るが、この時、タンク内壁と接触して
温度が下がり、湿度は100%となって結露する。圧縮
空気は湿度100%のまま圧縮空気冷却用コンデンサ4
を通り、さらに温度が下がって結露し、その水分はミス
ト・ダスト用フィルタ5に溜まる。この時、圧縮空気温
度は若干高めであるがほぼ周囲温度に等しくなってお
り、湿度は100%である。
ることにより、膜の透過速度の速い気体は分離膜を透過
し、膜の透過速度の遅い気体のみ出口まで到達する。こ
れによって膜の透過速度の遅い気体のみを分離すること
が可能となる。しかしながら、気体分離膜8に供給され
る圧縮空気には水分が含まれているので、気体分離膜8
の内壁に結露する。この結露により気体分離膜8の透過
性能が著しく阻害され、寿命を短くする。このため、通
常、気体分離膜8の直前に冷凍式ドライヤ14を配置
し、これによって湿度を著しく下げた圧縮空気を気体分
離膜8に供給することで、気体分離膜8の内壁での結露
を防止している。
ライヤ14がまだ正常に稼働していないため、空気圧縮
機2を作動せず、冷凍式ドライヤ14の冷媒温度が圧縮
空気を除湿するに十分な温度まで下がったことを温度検
出装置15にて検出し、空気圧縮機起動停止スイッチ1
1によって空気圧縮機駆動用モータ1を起動し、空気圧
縮機2を作動させて湿度を下げた圧縮空気を気体分離膜
8に供給することで、気体発生装置起動時の気体分離膜
8の内壁での結露を防止している。
ドライヤ14は、冷凍コンプレッサ・コンデンサ・冷媒
配管・熱交換器・凝縮水分離器などから構成されている
ので、高価で容積・重量共に大きく、特に容量の小さい
圧縮機機種に対しては冷凍式ドライヤ14が価格・総重
量に占める比率が大きく、販売・在庫管理や運搬・設置
など多方面に亘って問題があった。
上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は気体分離
膜内壁における結露を防止することができ、かつ安価で
容積・重量が共に軽量化可能な結露防止装置を備えた分
離膜式気体発生装置を提供することにある。
に、本発明の請求項1は、空気圧縮機駆動用モータによ
って駆動される空気圧縮機より排出される高温高圧の圧
縮空気を、圧縮空気用タンクを経て、圧縮空気冷却用コ
ンデンサ、ミスト・ダスト用フィルタ、気体分離膜を順
次通すことにより大気より特定気体を濃縮分離する分離
膜式気体発生装置において、前記圧縮空気用タンクに圧
力スイッチを、前記ミスト・ダスト用フィルタと前記気
体分離膜との間に二方電磁弁と減圧前後の温度がほとん
ど変わらない減圧弁をそれぞれ設けるとともに、前記圧
力スイッチと空気圧縮機起動停止スイッチとの間に二方
電磁弁切換スイッチを設けたことを特徴とする。請求項
1によると、起動時・通常運転時・停止時とも分離膜内
壁における結露を防止することができ、安価で容積・重
量とも軽量化可能である。
膜式気体発生装置において、前記二方電磁弁切換スイッ
チの入力部にタイマーを設けたことを特徴とする。請求
項2によると、第1実施例と同様な作用の外に、タイマ
ーが働くまでは圧縮空気が気体分離膜内に供給されない
ので、装置起動時の分離膜内壁における結露を防ぐこと
ができる。
膜式気体発生装置において、前記圧縮空気用タンクに圧
力検出装置を設けたことを特徴とする。請求項3による
と、第1実施例と同様な作用の外に、設定圧力までは圧
縮空気が気体分離膜内に供給されないので、装置起動時
の分離膜内壁における結露を防ぐことができる。
積・重量とも軽量化可能な結露防止装置を備えた分離膜
式気体発生装置を提供することができる。
ついて説明する。図1は本発明の第1実施例(請求項1
対応)である分離膜式気体発生装置の構成図、図2は図
1の各構成部品内部における圧縮空気温度・湿度変化図
であり、横軸は空気圧縮機より排出された圧縮空気の通
過する順に序列した構成部品を表し、縦軸はその各構成
部品内部における圧縮空気の温度変化・湿度変化を表し
ている。
によって駆動される空気圧縮機2より排出される圧縮空
気は、圧縮空気用タンク3、圧縮空気冷却用コンデンサ
4、ミスト・ダスト用フィルタ5、二方電磁弁6、減圧
前後の温度がほとんど変わらない減圧弁7を順次通り気
体分離膜8に供給される。二方電磁弁切換スイッチ9は
圧力スイッチ10と空気圧縮機起動停止スイッチ11に
連動する構成となっている。
図1において、空気圧縮機駆動用モータ1によって駆動
される空気圧縮機2より排出される圧縮空気は、空気圧
縮機2が断熱圧縮に近いポリトロープ圧縮を行うため高
温・高圧であり、湿度も高い状態となっている。この高
温高圧の圧縮空気は圧縮空気用タンク3に入るが、この
時タンク内壁と接触するため温度が下がり、湿度は10
0%となって結露する。圧縮空気は湿度100%のまま
圧縮空気用タンク3と圧縮空気冷却用コンデンサ4を通
ると、さらに温度が下がって結露し、その水分はミスト
・ダスト用フィルタ5に溜まる。この時、圧縮空気温度
は若干高めであるがほぼ周囲温度に等しくなっており、
湿度は100%である。その後、二方電磁弁6を通った
圧縮空気は、減圧前後の温度がほとんど変わらない減圧
弁7において減圧される。同一質量の空気が状態変化を
起こしても、絶対温度(x)は変わらないことより、 x=0.622φ1 ps1/(p1 −φ1 ps1) =0.622φ2 ps2/(p2 −φ2 ps2) p1 :変化前圧力(絶対圧),φ1 :変化前湿度,ps
1:変化前飽和蒸気圧 p2 :変化後圧力(絶対圧),φ2 :変化後湿度,ps
2:変化後飽和蒸気圧 なる関係がある。
・湿度測定結果を示す図2の測定図より、減圧前後の温
度はほとんど変わらないので、温度の関数である飽和蒸
気圧は同じと考えられ、φ1 =1より減圧後の湿度φ2
は、 φ2 −p2 /p1 (減圧であるからp2 <P1 ) となり、露点が下がって湿度は100%を下回る。
通過する際、若干の温度低下と湿度上昇はあるが、減圧
によって圧縮空気を必要湿度まで低下させることにより
気体分離膜8内壁での結露を防止する。
ク3内の圧力を一定範囲内の圧力に保つためのON−O
FFスイッチであり、圧力が上がって設定最高圧力に達
するとスイッチがOFFされて空気圧縮機2が運転を停
止し、圧力が下がって設定最低圧力に達するとスイッチ
がONされて空気圧縮機2が運転を開始する。圧力スイ
ッチ10は二方電磁弁切換スイッチ9に連動しているの
で、装置起動時には圧力スイッチ10が最初に働くまで
は二方電磁弁6を閉じることにより、設定圧力までは圧
縮空気が気体分離膜8内に供給されないようにすること
ができる。圧力スイッチ10が働き、二方電磁弁切換ス
イッチ9を電気的に切り換え、二方電磁弁6を開くこと
により必要圧力に上昇した圧縮空気を気体分離膜8に供
給することによって装置起動時の分離膜8内壁における
結露を防ぐことができる。また、空気圧縮機起動停止ス
イッチ11が二方電磁弁切換スイッチ9に連動している
ので、装置停止時には二方電磁弁6を閉じることによ
り、減圧前後の温度がほとんど変わらない減圧弁7前後
の圧力差が必要減圧量より小さくならないようにしてい
る。したがって、起動時・通常運転時・停止時とも分離
膜8内壁における結露を防止することができ、安価で容
積・重量とも軽量化可能な結露防止装置を備えた分離膜
式気体発生装置を提供することができる。
応)である分離膜式気体発生装置の構成図である。図に
示すように、本実施例が上記第1実施例と異なる構成
は、二方電磁弁6はタイマー12が入力部に設けられた
二方電磁弁切換スイッチ9によって開閉を切り換えられ
るようになっている点であり、その他の構成は第1実施
例と同様の構成であるので、同一構成部分には同一符号
を付して説明する。
気用タンク3内の圧力が必要圧力にまで昇圧するには一
定時間必要であり、この時の必要時間をタイマー12に
設定しているので、タイマー12が働くまでは圧縮空気
が気体分離膜8内に供給されないようにすることができ
る。タイマー12が働き、二方電磁弁切換スイッチ9を
電気的に切り換え、二方電磁弁6を開くことにより必要
圧力に上昇した圧縮空気を気体分離膜8に供給すること
によって装置起動時の分離膜8内壁における結露を防ぐ
ことができる。本実施例も第1実施例と同様に、安価で
容積・重量とも軽量化可能な結露防止装置を備えた分離
膜式気体発生装置を提供することができる。
応)である分離膜式気体発生装置の構成図である。図に
示すように、本実施例が上記第2実施例と異なる構成
は、圧縮空気用タンク3に圧電素子などの圧力検出装置
13が設置されており、二方電磁弁切換スイッチ9は圧
力検出装置13に連動するようになっている点であり、
その他の構成は第2実施例と同様の構成であるので、同
一構成部分には同一符号を付して説明する。
二方電磁弁切換スイッチ9に連動しているので、装置起
動時には圧力検出装置13が設定圧力を検知するまでは
二方電磁弁6を閉じることにより、設定圧力までは圧縮
空気が気体分離膜8内に供給されないようにすることが
できる。圧力検出装置13が働き、二方電磁弁切換スイ
ッチ9を電気的に切り換え、二方電磁弁6を開くことに
より必要圧力に上昇した圧縮空気を気体分離膜8に供給
することによって装置起動時の分離膜8内壁における結
露を防ぐことができる。
な作用が得られるので、安価で容積・重量とも軽量化可
能な結露防止装置を備えた分離膜式気体発生装置を提供
することができる。
乃至請求項3対応)によれば、気体分離膜内壁における
結露を防止することができ、安価で容積・重量とも軽量
化可能な結露防止装置を備えた分離膜式気体発生装置を
提供することができる。
構成図。
度測定結果を示す測定図。
構成図。
構成図。
す測定図。
縮機用タンク、4…圧縮空気冷却用コンデンサ、5…ミ
スト・ダスト用フィルタ、6…二方電磁弁、7…減圧前
後の温度がほとんど変わらない減圧弁、8…気体分離
膜、9…二方電磁弁切換スイッチ、10…圧力スイッ
チ、11…空気圧縮機起動停止スイッチ、12…タイマ
ー、13…圧力検出装置、14…冷凍式ドライヤ、15
…温度検出装置。
Claims (3)
- 【請求項1】 空気圧縮機駆動用モータによって駆動さ
れる空気圧縮機より排出される高温高圧の圧縮空気を、
圧縮空気用タンクを経て、圧縮空気冷却用コンデンサ、
ミスト・ダスト用フィルタ、気体分離膜を順次通すこと
により大気より特定気体を濃縮分離する分離膜式気体発
生装置において、前記圧縮空気用タンクに圧力スイッチ
を、前記ミスト・ダスト用フィルタと前記気体分離膜と
の間に二方電磁弁と減圧前後の温度がほとんど変わらな
い減圧弁をそれぞれ設けるとともに、前記圧力スイッチ
と空気圧縮機起動停止スイッチとの間に二方電磁弁切換
スイッチを設けたことを特徴とする分離膜式気体発生装
置。 - 【請求項2】 請求項1記載の分離膜式気体発生装置に
おいて、前記二方電磁弁切換スイッチの入力部にタイマ
ーを設けたことを特徴とする分離膜式気体発生装置。 - 【請求項3】 請求項1記載の分離膜式気体発生装置に
おいて、前記圧縮空気用タンクに圧力検出装置を設けた
ことを特徴とする分離膜式気体発生装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10313153A JP3026212B1 (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 分離膜式気体発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP10313153A JP3026212B1 (ja) | 1998-11-04 | 1998-11-04 | 分離膜式気体発生装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000140612A JP2000140612A (ja) | 2000-05-23 |
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JP (1) | JP3026212B1 (ja) |
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1998
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