JP3245387B2 - 特殊組成空気供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特殊環境室に特殊
組成の空気を供給する特殊組成空気供給装置に関し、特
にトレーニングルーム等を低酸素条件又は高酸素条件に
維持する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】酸素濃度が通常の空気と異なる特殊環境
室は、従来では通常低圧室又は高圧室として形成されて
いる。即ち、低圧室は、人が呼吸をしたときに酸素吸入
量（質量）が減少するので低酸素室としての作用をな
し、高圧室はこの反対に高酸素室としての作用をなす。
このような低／高圧室の空気供給装置は、真空ポンプ又
は空気圧縮機及びこれに附属した配管や圧力制御装置等
で構成される。従って、装置故障時等には、目的とする
圧力及び酸素量を維持できない可能性がある。又、特殊
環境室を真空容器もしくは耐圧容器として構成しなけれ
ばならないので、通常の構造物以上の強度や耐密性を必
要とし、更に形状を曲面状にする必要があり、使用勝手
が悪く容積率も低下する等、諸問題を有する。

【０００３】一方、大気圧下で使用可能なトレーニング
ルーム用の特殊組成空気供給装置としては、例えば、酸
素富化膜を用いた酸素富化ユニットの酸素貧化空気を送
風機でトレーニングルームに供給するようにした装置が
提案されている（実願平１−７８３８８号（実開平３−
１６９５８号）の明細書参照）。しかし、この装置で
は、酸素貧化空気出口ラインのみをトレーニングルーム
に結合しているので、酸素富化ユニットの異常時には酸
素貧化空気の性状が異常になり、人に危険を及ぼすおそ
れがある。又、この装置では、高純度の窒素が経時的に
安定して得られないので、低酸素室を連続的に実現する
ことができない。

【０００４】又、分離膜としてポリイミド中空糸を用い
た窒素富化空気の製造法も提案されている（特開平６−
２３４５１０号公報参照）。この製造法は、呼吸気系器
官疾患等の医療用に乾燥した窒素富化空気を効率良く製
造することを目的として、酸素の窒素に対する透過率又
は分離度（Ｏ₂ ／Ｎ₂ ）が大きいポリイミド中空糸分離
膜の未透過気体を供給するようにした方法である。

【０００５】この方法によれば、製造される高濃度の窒
素富化空気に通常の空気を混合して供給することによ
り、酸素貧化空気をトレーニングルームに供給すること
ができる。しかしその場合には、窒素富化装置や混合さ
せる空気源が異常になったときに、トレーニングルーム
の酸素貧化空気の組成が変わり、人の安全性が確保され
ないおそれがある。

【０００６】なお、ポリイミド中空糸から成る分離膜の
酸素の分離度が大きいことは、例えば特開平６−２５４
３６７号公報等でも明らかにされている。又、ポリイミ
ド中空糸に炭素化処理等を行った窒素に対する炭酸ガス
分離度の高い膜の製法も提案されている。（第２６２６
８３７号特許公報参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、特殊環境室の構造の簡素化等を
図り、その中にいる人の安全性を確保すると共に、連続
的に低酸素又高酸素の特殊環境を実現できる特殊組成空
気供給装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、特殊環境室に特殊組成
の空気を供給する特殊組成空気供給装置において、所定
の吐出量及び吐出圧力を持つ圧縮機と、その吐出量の一
部分を導入して圧力変動吸着法又はポリイミド中空糸透
過法のうちの何れかの方法によって窒素及び酸素を製造
して出口側から送り出す気体製造装置と、前記吐出量の
他の一部分が流されるバイパス経路と、一方側に前記出
口側及び前記バイパス経路が接続されると共に他方側が
前記特殊環境室に接続され流入した気体を混合する混合
部と、前記特殊環境室の空気が目的する所定の特殊組成
になるように前記一部分と前記残部との流量調整を可能
にする流量調整手段と、前記混合部に送る前記窒素又は
前記酸素のうちの何れか一方の選択を可能にする選択手
段と、を有することを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、特殊環境室に特殊組成
の空気を供給する特殊組成空気供給装置において、前記
特殊環境室は低酸素環境室と高酸素環境室とを有し、所
定の吐出量及び吐出圧力を持つ圧縮機と、その吐出量の
一部分を導入して圧力変動吸着法又はポリイミド中空糸
透過法のうちの何れかの方法によって窒素及び酸素を製
造して出口側から送り出す気体製造装置と、前記吐出量
の他の一部分が流されるバイパス経路と、一方側に前記
出口側及び前記バイパス経路が接続されると共に他方側
が前記特殊環境室に接続され流入した気体を混合する混
合部であって前記窒素を導入する窒素用混合部と前記酸
素を導入する酸素用混合部とを有し前記窒素用混合部が
前記低酸素環境室に結合され前記酸素用混合部が前記高
酸素環境室に結合される混合部と、前記特殊環境室の空
気が目的する所定の特殊組成になるように前記一部分と
前記残部との流量調整を可能にする流量調整手段と、を
有することを特徴とする。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
の特徴に加えて、前記特殊環境室と前記圧縮機の吸入側
とを接続するリターン経路を有することを特徴とする。

【００１１】

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した特殊組成
空気供給装置の全体構成の一例を示し、図２及び図３は
それぞれ圧力変動吸着（ＰＳＡ）法及びポリイミド中空
糸透過法を用いた気体製造装置の構成例を示す。特殊組
成空気供給装置は、特殊環境室の一例であるトレーニン
グルーム１００に特殊組成の空気として例えば酸素濃度
１４．５％（高度３０００ｍ相当）までの低酸素空気又
は酸素濃度４０％（２気圧相当）までの高酸素空気を供
給できる低高酸素切換式空気供給装置であり、圧縮機
１、圧力変動吸着（ＰＳＡ）法の気体製造装置である窒
素／酸素製造装置２又はポリイミド中空糸透過法を用い
た気体製造装置である窒素／酸素製造装置２´、バイパ
ス経路としてのバイパス管３、混合部としてのバッファ
ータンク４、流量調整手段としての弁５、６等を有す
る。

【００１３】圧縮機１は、所定の吐出量及び吐出圧力と
して、窒素／酸素製造装置２又は２´で窒素又は酸素を
製造するために必要となる空気量及びバイパス管３に流
すために必要なバイパス空気量とを供給できる吐出量
と、同装置で窒素又は酸素を製造するために必要な吐出
圧力とを有する。

【００１４】図２に示す窒素／酸素製造装置２は、圧力
変動吸着（ＰＳＡ）法によって例えば９５％程度以上か
らほぼ１００％に近い高純度の窒素及び酸素を製造でき
る装置であり、圧縮機１の吐出空気の一部分を導入して
均圧化するための空気槽２１、酸素吸着剤等の充填され
た第１及び第２吸着塔２２ａ、２２ｂ、空気入口弁２３
ａ、２３ｂ、窒素出口弁２４ａ、２４ｂ、酸素出口弁２
５ａ、２５ｂ、窒素出口管２６、酸素出口管２７、出口
側となる出口管２８、窒素側の切換弁２９、３０、酸素
側の切換弁３１、３２等で構成されている。なお、ＰＳ
Ａ法では圧縮機１が必須の構成になるので、圧縮機１も
窒素／酸素製造装置２の構成機械であると解釈してもよ
い。

【００１５】上記弁のうちの切換弁２９乃至３２は、バ
ッファータンク４に送る窒素又は酸素のうちの何れか一
方の選択を可能にする選択手段の一例である。弁２９と
３０及び弁３１と３２は、それぞれ一体化された三方口
切換弁であってもよい。なお、トレーニングルームを低
酸素又は高酸素の何れか一方だけの専用の施設にする場
合には、気体製造装置は窒素又は酸素のうちの何れか一
方のみを製造できるものでよい。このときには、弁２９
乃至３２を設けることなく、窒素出口管２６又は酸素出
口管２７の何れか一方だけをバッファータンク４に結合
し、他方は必要に応じてサイレンサー等を介して大気に
放出する。

【００１６】図３に示すポリイミド中空糸透過法の窒素
／酸素製造装置２´は、圧縮機１の吐出量の一部分を導
入し、窒素又は酸素としてこれらをある程度以上の高濃
度で含有する窒素富化空気又は酸素富化空気のうちの少
なくとも一方を製造して出口側から送り出す装置であ
り、圧力容器２１´、これに接続された圧縮空気入口２
２´、窒素富化空気出口２３´、同出口管２３´ａ、両
端の樹脂製管板２４´、２５´、これらの間に接続され
たポリイミド中空糸２６´、中空の中から外に透過した
気体を出す酸素富化空気出口２７´、同出口管２７´ａ
等によって構成されている。又、出口管２３´ａ及び２
７´ａには、バッファータンク４に送る窒素富化空気又
は酸素富化空気のうちの何れか一方の選択を可能にする
選択手段としての切換弁２９´乃至３２´が設けられ、
これらを介して出口側となる出口管２８が導設されてい
る。

【００１７】本例の窒素／酸素製造装置２´は、供給さ
れる圧縮空気の圧力が７kg/cm²G で温度が２５°Ｃのと
きの性能として、原料空気から回収される窒素富化空気
のパーセントである回収率と窒素富化空気中の窒素の濃
度とが例えば次の関係になるように計画することができ
る装置である： Ｎ₂ 濃度（％） 99.9 99 98 97 96 95 87.5 回収率（％） 11 26 34 39 43 47 69 この場合、Ｎ₂ 濃度を上げると回収率が低下し、圧縮機
の容量が大きくなるので、Ｎ₂ 濃度が９５％から８７．
５％程度で回収率が４７％から７０％程度の性能の装置
にすることが望ましい。なお、この装置のポリイミド中
空糸は炭酸ガスを良く透過させ、これを酸素富化空気出
口２７´から排出することができる。

【００１８】図１に戻って、バイパス管路３は、圧縮機
１の吐出空気の他の一部分を流せるように、圧縮機１の
出口側及びバッファータンク４に結合されている。バッ
ファータンク４は、その一方側である上流側に、窒素／
酸素製造装置２又は２´の出口管２８及び前記バイパス
管３が結合されると共に、他方側が管７を介してトレー
ニングルーム１００に結合され、流入した空気と窒素も
しくは酸素とを混合・均一化する。又、トレーニングル
ーム１００内を大気圧より水柱で数ｍｍ乃至数十ｍｍ程
度の僅かなプラス圧力程度に保持するため、流入した気
体を十分減圧する必要があり、減圧及び消音できる構造
になっている。但し、その形状はタンク状のものに限ら
ず、円管や角管形状等であってもよい。

【００１９】弁５、６は、トレーニングルーム１００内
の空気が目的する所定の特殊組成として例えば前記低酸
素空気又は高酸素空気になるように、それぞれの通過流
量を調整するために設けられる。

【００２０】トレーニングルーム１００は、恒久的な建
造物であってもよいし、パネル組立式又はテント式のよ
うな可動もしくは仮設的な構造物であってもよい。耐圧
性や耐真空性を持つ必要はないが、ある程度の気密性を
備えていることが望ましい。従って、平面壁構造のもの
でもよいが、出入口や窓等にはパッキンを備えたシール
構造のものが用いられ、これらの部分は二重構造になっ
ていることが望ましい。このような構造により、内部の
低／高酸素条件を維持、制御することができる。

【００２１】トレーニングルーム１００には、内部の空
気を換気するためにダンパー８又は必要に応じて換気扇
（図示せず）が設けられる。又、本例ではトレーニング
ルーム１００と圧縮機１の空気吸入側とを接続するリタ
ーン経路として戻り管９が設けられている。この回路は
必須のものではないが、このようにすれば室内の低酸素
又は高酸素空気の一部分が回収されるので、窒素／酸素
製造装置２又は２´の負荷が減少し、その容量を低減す
ることができる。

【００２２】なお、炭酸ガスを吸収する炭酸ガス吸収装
置１０を設けることが望ましい。その場合には、室内の
炭酸ガス濃度が低くなるので、換気量を減らすことがで
きる。その結果、窒素／酸素製造装置２を更に小型化す
ることができる。又、戻り管９の循環空気量を多くする
ことができる。但し、トレーニングルーム１００に窒素
／酸素製造装置２´の窒素富化空気のみを利用する場合
には、この装置に炭酸ガス除去能力があるため、炭酸ガ
ス吸収装置を省略することが可能になる。符号１１、１
２及び１３、１４はそれぞれ流量計及び酸素濃度計であ
る。

【００２３】以上のような低高酸素切換式空気供給装置
は次のように使用される。弁５、６及びダンパ８を適当
な開度に開いて圧縮機１及び窒素／酸素製造装置２又は
２´を運転する。これにより、窒素／酸素製造装置２で
は、弁２３ａ及び２４ａが開き、吸着塔２２ａ内で酸素
が吸着されて窒素が外部に取り出される。酸素が吸着さ
れて塔内の圧力が上昇すると、前記弁が閉じて弁２３
ｂ、２４ｂ及び２５ａが開き、吸着塔２２ｂでは、窒素
取出／酸素吸着工程が行われ、吸着塔２２ａでは、塔内
が低圧になって吸着された酸素が弁２５ａから取り出さ
れる。

【００２４】次に、弁２５ａが閉じて弁２３ａ及び２４
ａが開き、吸着塔２２ａで再び窒素取出／酸素吸着工程
が行われ、吸着塔２３ｂでは、弁２３ｂ、２４ｂが閉じ
て弁２５ｂが開き、酸素取出工程が行われる。圧力変動
を伴うこのような工程が短時間に交互に繰り返されるこ
とにより、例えば９５％以上の高純度の窒素及び酸素が
連続的に排出される。

【００２５】窒素／酸素製造装置２´では、圧縮空気入
口２２´に圧縮空気が導入され、ポリイミド中空糸２６
´の中空内を通過する間に主として酸素が糸を透過して
分離され、通過した窒素富化空気が取り出される。窒素
富化空気としては、窒素／酸素製造装置２´の計画条件
によって異なるが、装置２と同様に例えば９５％程度の
高純度の窒素富化空気から８７．５％程度の高濃度の窒
素富化空気が取り出される。

【００２６】トレーニングルーム１００内を例えば酸素
濃度１４．５％の低酸素空気条件にするときには、図２
の窒素／酸素製造装置２では、切換弁のうち２９、３２
を開き３０、３１を閉じる。これにより、窒素出口管２
６から弁２９及び出口管２８を経由して窒素が取り出さ
れ、酸素は大気に放出される。従って、バッファータン
ク４には、出口管２８から高純度の窒素だけが供給され
る。図３の窒素／酸素製造装置２´では、切換弁２９´
及び３２´を開いて弁３０´及び３１´を閉じる。これ
により、出口管２８から窒素富化空気が取り出され、酸
素富化空気は大気に放出される。

【００２７】このような運転により、バイパス管路３及
び管２８からそれぞれ空気（酸素２１％、窒素７９％）
及び高純度窒素（例えば窒素９５％）又は窒素富化空気
が送られる。これらの混合気体を前記低酸素空気にする
ためには、それぞれの流量を図１に示すようにＱ₁ 、Ｑ
₂ とすると、窒素が９５％のときには、 ０．７９Ｑ₁ ＋０．９５Ｑ₂ ＝０．８５５（Ｑ₁ ＋Ｑ
₂ ） Ｑ₁ ／Ｑ₂ ＝１．４６≒１．５ Ｑ₁ ＝０．６Ｑ Ｑ₂ ＝０．４Ｑ となる。従って、戻り管９を使用しない場合には、流量
計１１及び１２の流量が４：６になるように弁５、６を
調整する。又、酸素濃度計１３、１４を見ながら微調整
する。なお、酸素／窒素製造装置２の出口でＱ₂ ＝０．
４Ｑの窒素を製造するためには、その入口ではＱ₂ ´≒
０．５２Ｑ程度の空気量が必要になる。従って、流量計
を酸素／窒素製造装置２の入口側にも設けて、Ｑ₁ とＱ
₂ ´との関係を目安として調整するようにしてもよい。
以下の他の運転条件の場合も同様である。

【００２８】窒素／酸素製造装置２´でＮ₂ が８７．５
％の窒素富化空気を供給する場合には、 ０．７９Ｑ₁ ＋０．８７５Ｑ₂ ＝０．８５５（Ｑ₁ ＋Ｑ
₂ ） Ｑ₁ ／Ｑ₂ ＝０．３０１ Ｑ₁ ≒０．２３Ｑ Ｑ₂ ≒０．７７Ｑ となる。従って、このような窒素富化空気を供給する場
合でも、２０％以上のバイパス空気量を確保することが
できる。

【００２９】９５％窒素を供給する場合に、戻り管９か
ら例えば５０％の低酸素空気が戻るとすれば、圧縮機１
を通過する空気の窒素濃度が８２．２５％≒８２．３％
になるので、上式は、 ０．８２３Ｑ₁ ＋０．９５Ｑ₂ ＝０．８５５（Ｑ₁ ＋Ｑ
₂ ） Ｑ₁ ／Ｑ₂ ≒３ Ｑ₁ ＝０．７５Ｑ となる。従って、この場合には、流量計１１及び１２の
流量が約１：３になるように弁５、６を調整する。８
７．５％の窒素富化空気を供給する場合には、バイパス
量Ｑ₁ を上記の２３％より多くすることができる。

【００３０】なお、トレーニングルーム使用時には炭酸
ガス濃度が上昇するが、炭酸ガス吸収装置１０で炭酸ガ
ス濃度の増加を抑制すれば、上記のような関係が成立す
る。又、ＰＳＡ法による窒素製造装置では、炭酸ガスも
ある程度除去される。そして、このように戻り管９を使
用すれば、窒素／酸素製造装置２からの窒素量を減ら
し、装置の小型化を図ることができる。

【００３１】ポリイミド中空糸透過法による装置では、
炭酸ガスが十分排出される。発明者らの実験によれば、
約８６％の窒素富化空気供給時に、炭酸ガス濃度は、人
の滞在時には０．１０〜０．１２％になり、不在時には
０．００５％〜０．０１％になるという結果が得られ
た。一方、ＰＳＡ法による装置では、約９９％の高純度
窒素を供給したときに、それぞれ上記に対応する値が
０．１２〜０．１６％及び０．０３％であった。従っ
て、ポリイミド中空糸を用いた装置では、炭酸ガス吸収
装置を設けなくても、戻り管９の使用が可能になる。

【００３２】上記のように、本発明の構成である高純度
の窒素／酸素製造装置２又はある程度以上の濃度の窒素
富化空気を発生させる窒素／酸素製造装置２´を用いれ
ば、連続的に高濃度の窒素を発生させて低酸素環境を実
現できるが、一方、バイパス管３に相当量の空気又はあ
る程度の低酸素空気（例えば上記１７．７％酸素の空
気）を流す必要がある。この場合、本発明では、同じ圧
縮機１から窒素／酸素製造装置２又は２´及びバイパス
管３に送気しているので、圧縮機１が動いて窒素／酸素
製造装置２又は２´から高濃度窒素が供給されるときに
は、必ずバイパス空気が流れ、一方、圧縮機１が故障等
で停止したときには、バイパス空気も流れないが高濃度
窒素も供給されないので、トレーニングルーム１００内
が異常高窒素になるおそれが全くなくなり、装置の安全
性が確保される。

【００３３】次に、トレーニングルーム１００内を例え
ば酸素濃度４０％の高酸素空気条件にするときには、図
２の装置では切換弁のうち３０、３１を開き２９、３２
を閉じ、図３の装置では弁３０´、３１´を開き２９
´、３２´を閉じる。これにより、図２の装置では酸素
出口管２７から弁３１及び出口管２８を経由して酸素が
取り出され、図３の装置では酸素出口２７´から弁３１
´及び出口管２８を経由して酸素が取り出され、窒素は
大気に放出される。従って、バッファータンク４には、
出口管２８から高純度の酸素だけが供給される。

【００３４】このような運転により、バイパス管路３及
び管２８からそれぞれ空気（酸素２１％、窒素７９％）
及び高純度酸素（例えば酸素９５％、窒素等５％）が送
られる。これらの混合気体を前記高酸素空気にするため
には、それぞれの流量をＱ₁、Ｑ₂ とすると、 ０．２１Ｑ₁ ＋０．９５Ｑ₂ ＝０．４（Ｑ₁ ＋Ｑ₂ ） Ｑ₁ ／Ｑ₂ ＝２．８９ Ｑ₁ ＝０．７４Ｑ となる。従って、戻り管９を使用しない場合には、流量
計１１及び１２の流量が約１：４になるように弁５、６
を調整する。

【００３５】上記のように、高酸素運転では、窒素／酸
素製造装置２又は２´の負荷率が低いので、戻り管９を
使用する必要性は少ないが、戻り管９から例えば２０％
の高酸素空気を戻すとすれば、圧縮機１を通過する空気
の酸素濃度が２４．８％になるので、上式は、 ０．２４８Ｑ₁ ＋０．９５Ｑ₂ ＝０．４（Ｑ₁ ＋Ｑ₂ ） Ｑ₁ ／Ｑ₂ ＝３．６２ Ｑ₁ ＝０．７８Ｑ となる。従って、この場合には、流量計１１及び１２の
流量が約１：４になるように弁５、６を調整する。上記
のように、本発明の構成である高純度の窒素／酸素製造
装置２又は２´を用いてバイパス空気量を確保すれば、
高酸素運転においても、トレーニングルーム１００内が
異常高酸素になるおそれが全くなくなり、装置の安全性
が確保される。

【００３６】なお、以上のように低酸素運転と高酸素運
転とを切り換えて行う装置では、それぞれの運転で圧縮
機１の吐出量を変更した方がよい場合もある。その場合
には、圧縮機自体又は配管系に逃がし弁等の流量調整機
構を設ける。

【００３７】以上の高窒素運転と高酸素運転とは、切換
弁２９乃至３２又は２９´乃至３２´の開閉切換及び弁
５、６の再調整のみで切り換えられるので、同じトレー
ニングルーム１００を低酸素及び高酸素の両方の条件で
容易に切換使用できる。この場合、何れの側から切り換
えても、危険性のない空気条件の推移において切換を行
えるので、低−高酸素又は高−低酸素間で連続的な自然
な切換を行うことができる。従って、操作も容易にな
る。

【００３８】図４は、低酸素環境室及び高酸素環境室と
してトレーニングルーム１００、１００´を並設し、窒
素／酸素製造装置２で製造された酸素及び窒素の両方を
常時使用する場合の例を示す。この装置では、バッファ
ータンクも４、４´として並設し、それぞれをトレーニ
ングルーム１００、１００´に結合する。窒素／酸素製
造装置２又は２´では、それぞれの出口管２６、２７又
は２３´ａ又は２７´ａを独立にバッファータンク４、
４´に導き、図２又は図３に示す出口管２８及び弁２９
〜３２又は２９´〜３２´は廃止される。戻り管９は、
必要性の高い低酸素トレーニングルーム４側に設けられ
る。圧縮機１は、図１のものよりも容量を大きくして、
窒素／酸素製造装置２又は２´を定格容量で用いたとき
に両方のバイパス管３、３´にバイパス空気を送れるよ
うにする。このような装置によれば、窒素／酸素製造装
置２又は２´を有効活用し、１台の装置で同時に低酸素
及び高酸素のトレーニングルームを提供することができ
る。

【００３９】なお以上では、酸素／窒素製造装置２又は
２´が自動運転されるほか、手動で調整される方式の装
置について説明した。この場合には、計器や弁類を遠隔
操作にして、操作室等で操作できるようにしてもよい。
又、本発明の装置は、センサや自動弁の採用により、通
常の自動化技術を用いて、設定した低／高酸素条件にな
るように自動運転も可能な装置である。

【００４０】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、圧縮機の吐出量の一部分を導入して圧
力変動吸着法又はポリイミド中空糸透過法によって窒素
又は酸素のうちの少なくとも一方を製造して出口側から
送り出す気体製造装置を設けているので、例えば９５％
程度以上の高濃度の窒素又は８７．５％程度までのある
程度高濃度の窒素富化空気を供給することができる。そ
の結果、特殊組成の空気として例えば酸素濃度１４．５
％（窒素濃度８５．５％）の低酸素空気を供給するに当
たって、製造された窒素と外気（窒素濃度７９％）とを
混合して供給することができる。

【００４１】上記の外気を、同じ圧縮機の吐出量の他の
一部分を流すように設けられたバイパス経路に流すこと
ができる。従って、圧縮機が何らかの異常によって停止
すれば、バイパス空気も流れなくなるが、同時に気体製
造装置でも窒素が製造・供給されなくなるので、特殊環
境室に供給される空気が上記低酸素空気以下の酸素濃度
になることがなく、その中の人の安全性が確保される。
又、バイパス経路用に別の送風機等を設ける必要がない
ので、装置構成が簡素化される。気体製造装置が酸素を
製造し、特殊環境室を高酸素条件にする場合にも、同様
に一定以上の高酸素条件にはならず、安全性が確保され
る。

【００４２】又、上記において、窒素もしくは酸素とバ
イパス空気とを導入して混合する混合部を設けているの
で、特殊環境室内の空気が均一化され、何処でも目的と
する低酸素もしくは高酸素環境になり、安全性が確保さ
れると共に、トレーニング等の目的を達成することがで
きる。そして、例えば弁等の流量調整手段を設けている
ので、特殊環境室に供給する空気を、上記のような低酸
素又は高酸素の目的する特殊組成に調整することができ
る。

【００４３】更に、ＰＳＡ法又はポリイミド中空糸透過
法によって高濃度の窒素又酸素を製造することにより、
特殊環境室内を真空又は高圧にして空気の比重量の大小
従って酸素濃度の高低条件を作り出す必要がないので、
特殊環境室を大気圧条件にすることができる。その結
果、その構造を簡素化し、低コストで使用に便利な形状
にすることができる。又、ＰＳＡ法もしくはポリイミド
中空糸透過法によれば窒素を連続的に製造できるので、
特殊環境室を連続して目的とする環境に維持することが
できる。

【００４４】又、上記に加えて、気体製造装置を窒素及
び酸素の両方を製造できるものにすると共に、選択手段
を設け、混合部に窒素又は酸素のうちの何れか一方を選
択して送れるようにするので、特殊環境室を低酸素環境
にしたり高酸素環境にしたり切換使用することができ
る。その結果、例えば、昼間には、運動機能障害を持つ
人を含み高齢者が高酸素の快適な環境の中で積極的に運
動やトレーニングに取り組めるように高酸素環境を提供
し、夜間には、スポーツ選手や一般競技者の体力や持久
力の向上又は中高年を中心とした一般の人々の健康増進
を図れるように低酸素環境を提供する等、特殊環境室を
切り換え使用してその有効活用を図ることができる。

【００４５】請求項２の発明においては、特殊環境室を
低酸素環境室と高酸素環境室とを有する場合に、気体製
造装置を窒素及び酸素を製造できるものにし、混合部を
窒素用混合部と酸素用混合部とで構成し、窒素用混合部
を低酸素環境室に結合し酸素用混合部を高酸素環境室に
結合するので、請求項１の発明の効果に加えて、同じ気
体製造装置で同時に２つの特殊環境室を実現し、気体製
造装置を有効活用することができる。

【００４６】請求項３の発明においては、請求項１及び
２の発明の加えて、特殊環境室と圧縮機の吸入側とを接
続するリターン経路を設けるので、請求項１及び２の発
明の効果に加えて、気体製造装置の負荷を軽減しその容
量を低減することができる。この場合、ポリイミド中空
糸透過法によれば、この透過膜に炭酸ガスを良く透過さ
せる性質があるので、炭酸ガス吸収装置を省略すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特殊組成空気供給装置の全体構成例を
示す系統図である。

【図２】上記装置の窒素／酸素製造装置部分の一例を示
す系統図である。

【図３】上記装置の窒素／酸素製造装置部分の他の例を
示す系統図である。

【図４】本発明の特殊組成空気供給装置の全体構成の他
の例を示す系統図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２、２´ 窒素／酸素製造装置（気体製造装
置） ３、３´ バイパス管（バイパス経路） ４、４´ バッファータンク（混合部） ５、６、６´ 弁（流量調整手段） ９ 戻り管（リターン経路） ２８ 出口管（出口側） ２９〜３２ 切換弁（選択手段） ２９´〜３２´ 切換弁（選択手段） １００、１００´ トレーニングルーム（特殊環境室）

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特殊環境室に特殊組成の空気を供給する
   特殊組成空気供給装置において、 所定の吐出量及び吐出圧力を持つ圧縮機と、その吐出量
   の一部分を導入して圧力変動吸着法又はポリイミド中空
   糸透過法のうちの何れかの方法によって窒素及び酸素を
   製造して出口側から送り出す気体製造装置と、前記吐出
   量の他の一部分が流されるバイパス経路と、一方側に前
   記出口側及び前記バイパス経路が接続されると共に他方
   側が前記特殊環境室に接続され流入した気体を混合する
   混合部と、前記特殊環境室の空気が目的する所定の特殊
   組成になるように前記一部分と前記残部との流量調整を
   可能にする流量調整手段と、前記混合部に送る前記窒素
   又は前記酸素のうちの何れか一方の選択を可能にする選
   択手段と、を有することを特徴とする特殊組成空気供給
   装置。
2. 【請求項２】 特殊環境室に特殊組成の空気を供給する
   特殊組成空気供給装置において、前記特殊環境室は低酸素環境室と高酸素環境室とを有
   し、 所定の吐出量及び吐出圧力を持つ圧縮機と、その吐
   出量の一部分を導入して圧力変動吸着法又はポリイミド
   中空糸透過法のうちの何れかの方法によって窒素及び酸
   素を製造して出口側から送り出す気体製造装置と、前記
   吐出量の他の一部分が流されるバイパス経路と、一方側
   に前記出口側及び前記バイパス経路が接続されると共に
   他方側が前記特殊環境室に接続され流入した気体を混合
   する混合部であって前記窒素を導入する窒素用混合部と
   前記酸素を導入する酸素用混合部とを有し前記窒素用混
   合部が前記低酸素環境室に結合され前記酸素用混合部が
   前記高酸素環境室に結合される混合部と、前記特殊環境
   室の空気が目的する所定の特殊組成になるように前記一
   部分と前記残部との流量調整を可能にする流量調整手段
   と、を有することを特徴とする特殊組成空気供給装置。
3. 【請求項３】 前記特殊環境室と前記圧縮機の吸入側と
   を接続するリターン経路を有することを特徴とする請求
   項１又は２に記載の特殊組成空気供給装置。