JPH01264905A - 酸素富化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は食品醗酵用、医療用、保健用などに必要な酸素
富化空気を製造する酸素富化装置に関する。

（従来の技術） 酸素富化装置としては特開昭６２−２１６９０４号公報
により公知とされる押込方式によるものと、その他に真
空ポンプを用いた真空吸引方式によるものとがあるが、
従来の真空吸引方式は真空ポンプの吸引口に酸素透過膜
モジュールを接続するとともに真空ポンプ吐出口にアフ
タークーラを接続して、高温高圧の酸素富化空気をアフ
タークーラで冷却するようにしたものである。

（発明の解決しようとする課題） 従来の真空吸引方式は、真空ポンプの回転数を制御して
吸込圧力が所定値となるように制御して酸素富化空気を
所定量製造する形態のものがあって、これとは別にアフ
タークーラ通過後の温度低下した酸素富化空気の一部を
バイパス流路によって真空ポンプの吸引口側に戻しポン
プの冷却を行わせるとともに、吸込圧力を制御し所定の
酸素富化空気を得ようとするものもある。

この場合は前記透過膜モジュールからの酸素富化空気の
酸素濃度、流量を制御するためにバイパス流量を可変と
している。

それ等いずれのものも透過膜モジュールに対して真空ポ
ンプの特性を考慮にいれた制御方法とは云い難い。すな
わち、透過膜モジュールからの通過流量は、膜モジユー
ル面積が一定の場合、真空ポンプの吸引口における圧力
に比例し真空度が高くなればなる程増加するが、一方、
真空ポンプの吸引風量としては、真空度が高くなる程、
減少する方向になり、また冷却用空気もより必要となる
為真空度を高めて富化空気の流量を増加させようとして
も真空度の割には富化空気流量が増えず無駄が多くなり
、特に大容量のものを得ようとすると真空ポンプの消費
電力が増加するのと、酸素透過膜モジュールが多量必要
となるのとによって運転経済性が著しくそこなわれる問
題があった。

本発明はかかる問題点に対処して真空ポンプの冷却を効
率的に行いながらポンプ能力に対する収量を最大限にと
ることを可能とすることによって、装置の小形化ならび
に高運転経済性をはかろうとする点を目的とする。

（課題を解決するための手段） しかして本発明は添付図面に一例が示されるが、請求項
１は酸素透過膜モジュール（１）、吸込空気を断熱圧縮
し加圧空気を吐出する真空ポンプ（２）、加圧空気を冷
却するアフタークーラ（３）を直列に接続すると共に、
流量制御弁（５）を備えたバイパス流路（４）を真空ポ
ンプ（２）とアフタークーラ（３）との直列流路に並列
接続せしめる一方、前記酸素透過膜モジュール（１）か
らの酸素富化空気量とバイパス流路（４）からのバイパ
ス流量とが一定の割合になるように前記流量制御弁（５
）の開度を制御する制御手段を付設したことを特徴とす
る。

次に請求項２については前記制御手段として、酸素透過
膜モジュール（１）の出口に接続した空気流路に設けら
れた流量計（６）と、バイパス流路（４）に設けられた
流量計（７）と、両流量計（６）、　（７１により計測
した各流量の比を一定にするように流量制御弁（５）の
開度を制御する出力部とにより形成したものである。

一方、請求項３は、前記制御手段として、真空ポンプ（
２）の吸引口に接続した空気流路に設けられた圧力計（
８）と、酸素透過膜モジュール（１）の出口に接続した
空気流路に設けられた流量計（６）と、この流量計（６
）で計測した値が前記圧力計（８）で計測した吸引圧力
に対応するように流量制御弁（５）の開度を制御する出
力部とにより形成したものである。

さらに請求項４については前記制御手段としては、真空
ポンプ（２）の吸引口及び吐出口に接続した各空気流路
に設けられた各圧力計＋８１．　（８）、（９）と、酸
素透過膜モジュール（１）の出口に接続した空気流路に
設けられた流量計（６）と、この流量計（６）で計測し
た値が前記圧力計（８）、　（８）、（９）で計測した
各圧力の差の値に対応するように流量制御弁（５）の開
度を制御する出力部とにより形成したものである。

（作用） 透過膜モジュール（１）からの酸素富化空気は、透過膜
モジュール（１）からの吸引の抵抗とバイパス流路の抵
抗の比で酸素濃度、流量が決まってしまう事より真空ポ
ンプ（２）の仕事量に対して一定の割合を有する量の冷
却空気を吸込口に戻させるようにしているので、吸込量
に見合った適量の冷却空気で真空ポンプ（２）を冷却し
得ることにより真空ポンプ（２）の温度上昇を限度近く
に保持して効率の良い酸素富化空気誘引を行うことがで
き電力消費ロスが最低に抑えられる。

請求項２は酸素富化空気の吸引量と冷却のための空気の
バイパス量とを直接検出して制御を行わせる態様で直接
的な制御方式であって、高精度の制御が可能である。

請求項３，４は酸素富化空気の吸引量と真空ポンプ（２
）の能力との関係から最良の状態を求め得る制御方式で
あって高効率運転状態の把握が適正に行われる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。

各図において、（１）は酸素透過膜モジュールであって
、例えば含フツ素アクリル酸誘導体ポリマーの架橋体か
らなる気体分離膜を要素としたフィルタを形成して空気
流路中に介設せしめる。

（２）はオイルフリー型ルーツブロア等からなる真空ポ
ンプであって、その吸引口を酸素透過膜モジュール（１
）が介設された空気流路の出口に接続している。

（３）は被冷却通路と冷却通路とを熱交換的に備えたア
フタークーラであって被冷却通路の入口を真空ポンプ（
２）の吐出口に接続し、出口を酸素富化空気供給管の流
入口に接続すると共に、冷却通路を例えば冷水循環路中
に介設せしめていて、かくして前記膜モジュール（１）
、真空ポンプ（２）、アフタークーラ（３）は空気流通
方向の上流側から記載順に配置した直列関係となってい
る。

（４）は管路の途中に流量制御弁（５）を介設して有す
るバイパス流路であって、真空ポンプ（２）とアフター
クーラ（３）との直列流路に並列接続せしめてなり、ア
フタークーラ（３）通過後の空気の一部量を真空ポンプ
（２）の吸引口に戻させるように機能するものである。

以上述べた構成の装置において、第１図は請求項２に係
る例であって、酸素透過膜モジュール（１）の出口に接
続した空気流路に流量計（６）を配設し、バイパス流路
（４）の途中に流量計（７）を配設して、それぞれの通
過空気量を検出し電気信号を発信するようになっている
。

上記両流量計（６１，（７）の電気信号は出力部に対し
てインプットされるが、該出力部は両電気信号の間に一
定の比例関係が成立してこれが保持されるように流量制
御弁（５）の開度を増減させる出力を発せしめるよう形
成している。

一方、第２図は請求項３に係る例であって、前記流量計
（６）を配設してなることは前記例と同じであるが、前
記流量計（７）に替えて、真空ポンプ（２）の吸引口に
接続した空気流路に吸引圧力を検出するための圧力計（
８）を配設してなり、酸素透過膜モジュール（１）を通
過する風量及び吸引圧力に対応する各電気信号を発信す
るようになっている。

そしてそれ等両信号は出力部に対してインプットされる
が、該出力部は真空ポンプ（２）において高効率運転条
件として既知の吸込風量と吸引圧力との関係が両電気信
号の間に保持されるように流量制御弁（５）の開度を増
減させる出力を発せしめるよう形成している。

次に、第３図は請求項４に係る例であって、前記流量計
（６）及び前記圧力計（８）に加えて真空ポンプ（２）
の吐出口に接続した空気流路に吐出圧力を検出するため
の圧力針（９）を配設してなり、前記酸素透過膜モジュ
ール（１）を通過する風量及び吸引圧力ならびに吐出圧
力に対応する各電気信号を発信するようにしている。

そしてそれ等各信号は出力部に対してインプットされる
が、該出力部は吸込風量と、吐出圧力と吸引圧力との圧
力差とを比較して、真空ポンプ（２）において高効率運
転条件として既知の吸込風量と圧力差との関係が前記比
較値の間に保持される如く流量制御弁（５）の開度を増
減させる出力を発せしめるよう形成している。

それ等３例は真空ポンプ（２）の運転条件をチエツクす
るための検出対象が異なるが、酸素透過膜モジュール（
１）を通過する酸素富化空気の量とバイパス流路（４）
からのバイパス空気の量とが一定の割合となるように制
御する点では同じであり、真空ポンプ（２）を冷却する
のに必要かつ十分な冷却空気を確保しながら運転効率の
高い酸素富化のための誘引運転を持続することが可能で
ある。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように、真空ポンプ（２）を有効
に冷却しながら収量を最大限にとり得る抽気運転が可能
であって、真空ポンプ（２）を高効率下で運転し得るの
で消費電力を少なくして運転経済性を向上することが可
能であり、また、真空ポンプ（２）、酸素透過膜モジュ
ール（１）を能力に見合った最少限の容量にすることが
可能で装置コストを低減し得る効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の各実施例に係る略示装置回
路図である。 （１）・・・酸素透過膜モジュール、 （２）・・・真空ポンプ、 （３）・・・アフタークーラ、 （４）・・・バイパス流路、 （５）・・・流量制御弁、 ＋６１．　（７１・・・流量計、 （８１，（９）・・・圧力計。 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸素透過膜モジュール（１）、吸込空気を断熱圧縮
   し加圧空気を吐出する真空ポンプ（２）、加圧空気を冷
   却するアフタークーラ（３）を直列に接続すると共に、
   流量制御弁（５）を備えたバイパス流路（４）を真空ポ
   ンプ（２）とアフタークーラ（３）との直列流路に並列
   接続せしめる一方、前記酸素透過膜モジュール（１）か
   らの酸素富化空気量とバイパス流路（４）からのバイパ
   ス流量とが一定の割合になるように前記流量制御弁（５
   ）の開度を制御する制御手段を付設したことを特徴とす
   る酸素富化装置。 ２、前記制御手段が、酸素透過膜モジュール（１）の出
   口に接続した空気流路に設けられた流量計（６）と、バ
   イパス流路（４）に設けられた流量計（７）と、両流量
   計（６）、（７）により計測した各流量の比を一定にす
   るように流量制御弁（５）の開度を制御する出力部とか
   らなる請求項１記載の酸素富化装置。 ３、前記制御手段が、真空ポンプ（２）の吸引口に接続
   した空気流路に設けられた圧力計（８）と、酸素透過膜
   モジュール（１）の出口に接続した空気流路に設けられ
   た流量計（６）と、この流量計（６）で計測した値が前
   記圧力計（８）で計測した吸引圧力に対応するように流
   量制御弁（５）の開度を制御する出力部とからなる請求
   項１記載の酸素富化装置。 ４、前記制御手段が、真空ポンプ（２）の吸引口及び吐
   出口に接続した各空気流路に設けられた各圧力計（８）
   、（９）と、酸素透過膜モジュール（１）の出口に接続
   した空気流路に設けられた流量計（６）と、この流量計
   （６）で計測した値が前記圧力計（８）、（９）で計測
   した各圧力の差の値に対応するように流量制御弁（５）
   の開度を制御する出力部とからなる請求項１記載の酸素
   富化装置。