JPH03242304A

JPH03242304A - 酸素富化機

Info

Publication number: JPH03242304A
Application number: JP3676990A
Authority: JP
Inventors: Kyohiko Matsumura; 松村　教彦; Hironobu Okuno; 奥野　寛宣; Yodo Nakano; 中野　容道
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1990-02-16
Filing date: 1990-02-16
Publication date: 1991-10-29

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、空気中から酸素富化分離膜を透過させること
によって酸素富化空気が得られるようにした酸素富化機
であって、酸素富化分離膜をもつ分離膜モジュールを内
装する酸素富化機に関する。

（従来の技術）大気中の酸素の濃度は、２１％であり、従来、この種の
酸素富化機を使用することにより、酸素濃度３０〜４０
％の酸素富化空気を得るようにしている。そして、この
種の酸素富化機としては、例えば特公昭Ｅ３１−１９５
Ｅ３３号公報に示されているような酸素富化機が用いら
れている。この酸素富化機は第４図に示すように、酸素
富化機の本体ケーシング（図示せず）に外気を取入れる
吸気口（Ａ）と酸素富化空気を取り出す取出口（Ｂ）と
窒素富化空気を排気する排気口（Ｃ）とが設けられてお
り、前記ケーシング内には酸素富化分離膜をもつ分離膜
モジュール（Ｄ）が内装されている。さらに、前記モジ
ュール（Ｄ）の前記吸気口（Ａ）側である一次側に送風
ファン（Ｅ）が、また、前記排気口（Ｃ）側である二次
側に酸素富化空気を吸引する真空ポンプ（Ｆ）が配設さ
れているのである。このようにして、前記吸気口（Ａ）
から前記ケーシング内に大気を取入れ、前記ファン（Ｅ
）により、酸素富化分離膜をもつ前記分離膜モジュール
（Ｄ）内へ大気を送り込み、前記分離膜モジュール（Ｄ
）内の酸素富化分離膜の酸素富化空気透過側に真空ポン
プ（Ｆ）を接続し、該真空ポンプ（Ｆ）の吸引力により
、空気中から前記酸素富化分離膜を透過する酸素富化空
気を得るようにし、この酸素富化空気を、前記吸気口（
Ａ）側に設ける熱交換器（Ｇ）に送り、該熱交換器（Ｇ
）による冷却によって酸素富化空気中の水分を凝縮させ
て、水分離器（Ｈ）により酸素富化空気と水とに分離し
て、湿度の低い酸素富化空気を供給できるようにしてい
る。さらに、前記モジュール（Ｄ）の前記二次側に送り
出される窒素富化空気は、前記真空ポンプ（Ｆ）周辺へ
送られ、該真空ポンプ（Ｆ）を冷却して、前記ケーシン
グ外へ排気するようにしている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、以上のごとき酸素富化機は、主として室内に
内装して用いるのであって、前記モジュール（Ｄ）の前
記−次側にファン（Ｅ）を配設しているため、該ファン
（Ｅ）の運転音が前記熱交換器（Ｇ）を経て、前記吸気
口（Ａ）から外部（室内）に漏れると共に、前記熱交換
器（Ｇ）を通る空気の風切音が前記吸気口（Ａ）から外
部（室内）に漏れ、騒音が大きくなる問題があった。

また一方、前記ファン（Ｅ）は、前記モジュール（Ｄ）
の−次側に配設されているから、該ファン（Ｅ）により
前記モジュール（Ｄ）内へ送られる空気は、その流速（
動圧）が大きいために、前記モジュール（Ｄ）内に設け
る前記酸素富化空気分離膜の耐久寿命が低下する問題が
あった。さらに、前記真空ポンプ（Ｆ）は、その使用に
より該ポンプ（Ｆ）の温度が上昇していくのであり、こ
の温度上昇による使用限界は通常１２０℃までといわれ
ており、前記ポンプ（Ｆ）の冷却が必要となるのであっ
て、前記真空ポンプ（Ｆ）の冷却は前記ファン（Ｅ）か
ら送られる空気（最終的には窒素富化空気）によって行
われるが、前記使用限界以下の温度を維持するためには
、第３図に示すように、前記ファン（Ｅ）からの供給風
量を、前記酸素富化分離膜を透過して得られる酸素富化
空気の前記供給風量−に対する回収率が５％となったと
きの所定風量の３〜４倍の風量を必要とするのである。

しかし、従来の酸素富化機によれば、前記ファン（Ｅ）
から送られる冷却空気は、前記モジュール（Ｄ）を通過
した空気であるので、前記所定風量の３〜４倍の風量を
供給しても、その風力が弱くなり、冷却の効果が低下し
てしまうと共ニ、前記モジュール（Ｄ）内の酸素富化分
離膜の耐久性がより一層悪くなってしまうという問題も
生じていたのである。

本発明は以上のような問題に鑑みてなしたもので、その
目的は、騒音を少なくできながら、分離膜モジュール内
の酸素富化空気分離膜が該モジュール内に送られる空気
によってその耐久性が低下することなり、シかも、酸素
富化空気を吸引する真空ポンプの冷却も効率よく行うこ
とができるようにすることにある。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するために、本発明は、酸素富化分離膜
（９ａ）をもつ分離膜モジュール（９）を、本体ケーシ
ング（１）に内装して成る酸素富化機であって、前記本
体ケーシング（１）の上部に吸気口（４）を、下部に排
気口（５）を設け、前記吸気口（４）の内方で、かつ、
該吸気口（４）に対し、上下方向に変位した位置に、熱
交換器（６）を設けて、前記吸気口（４）との間に、前
記本体ケーシング（１）の内部と画成した吸気通路（４
ａ）を設け、かつ、この熱交換器（６）の空気出口側に
、前記吸気通路（４ａ）に連通ずるダクト（７）を前記
本体ケーシング（１）の前後方向に配設すると共に、前
記分離膜モジュール（９）を内装し、上部を開放し、か
つ、下部に窒素富化空気のチャンバー（９ｃ）を設け、
該チャンバー（９ｃ）に臨む開口部を側面に設けたモジ
ュールケース（９ｂ）を、上下方向に配設して、その上
部を前記ダクト（７）の先端部に突入させる一方、前記
モジュールケース（９ｂ）の下部側方に送風ファン（１
２）を配置して、その吸込側を前記開口部を介して前記
チャンバー（９ｃ）に連通させ、吐出側を、前記ファン
（１２）の外方に配置され、前記排気口（５）に連通ず
るポンプ室（１５）に接続し、このポンプ室（１５）に
、前記モジュール（９）における酸素富化空気取出側に
接続する真空ポンプ（１４）を内装するのである。

（作用）前記送風ファン（１２）は、前記モジュールケース（９
ｂ）の下部側方に配置して、前記モジュールケース（９
ｂ）の下部に設ける前記チャンバー（９ｃ）に連通させ
ると共に、前記モジュールケース（９ｂ）の上部を前記
ダクト（７）に突入させて、該ダクト（７）内で、上部
を開口させ、しかも前記熱交換器（６）と吸気口（４）
とは、上下方向に変位させているから、前記ファン（１
２）の吸込側は前記モジュールケース（９ｂ）、ダクト
（７）、熱交換器（６）及び吸気通路（４ａ）を介して
吸気口（４）に連通ずることになり、この連通路の通路
容積は、該連通路を構成する部材に対応して変化すると
共に、前記ダクト（７）からモジュールケース（９ｂ）
及び該モジュールケース（９ｂ）のチャンバー（９ｃ）
から前記ファン（１２）の吸込口とにおいて、気流が直
角方向に変化することと相俟って、前記ファン（１２）
の運転音は、前記連通路を通過していく過程で消音され
、前記吸気口（４）から外部（室内）に漏れるのを有効
に減少でき、しかも前記熱交換器（６）を通るときの風
切音も吸気口（４）から外部（室内）に漏れるのも少な
くできるのである。

また、前記分離膜モジュール（９）の二次側に前記送風
ファン（１２）を設けるから、該ファン（１２）の吸込
力で前記モジュール（９）内を空気を通過させることが
できるので、静圧状態で空気を通過させることができ、
さらに前記ファン（１２）の風量を多くしても静圧状態
で空気を通過させることができるので前記酸素富化分離
膜（９ａ）への影響は非常に少なく該酸素富化分離膜（
９ａ）の耐久寿命を高めることができるのであり、しか
も、前記真空ポンプ（１４）を前記本体ケーシング（１
）の内部に対し区画したポンプ室（１５）に内装するこ
とにより、前記真空ポンプ（１４）が加熱しても、前記
ファン（１２）の吹出側に真空ポンプ（１４）を配設し
て、前記モジュール（９）における窒素富化空気取出側
を前記ポンプ室（１５）に接続し、このポンプ室（１５
）を排気口（５）に連通させているから、前記ファン（
１２）から前記真空ポンプ（１４）へ直接前記窒素富化
空気を吹き付けることができ、しかも、その吹き付は量
を多くしても、前記酸素富化分離膜（９ａ）への影響は
非常に少ないのであるから、真空ポンプ（１４）の強制
冷却を効率よく行うことができるのである。

（実施例）以下、本発明による酸素富化機について、図面の実施例
に基づき説明する。

酸素富化機本体ケーシング（１）は、概略縦長な角箱状
を呈し、下部にキャスター（２）を具備して移動可能と
すると共に、上方にフィルタ（３）を備えた吸気口（４
）を設ける一方、下部に排気口（５）を設けている。し
かして、前記本体ケーシング（１）の内部で、前記吸気
口（４）に備えたフィルタ（３）の濾過面の内方で、か
つ該吸気口（４）に対し上下方向に変位した位置に、熱
交換器（６）を配設し、この熱交換器（６）の周囲に断
熱吸音材（６０）を設けて、前記吸気口（４）との間に
、前記本体ケーシング（１）の内部と画成する吸気通路
（４ａ）を設けている。そして前記熱交換器（６）の空
気出口側には、前記吸気通路（４ａ）に連通ずるダクト
（７）を前記本体ケーシング（１）の前後方向に配設し
ている。

また、大気を酸素富化空気と窒素富化空気とに分離する
シリコーン等で構成される酸素富化分離膜（９ａ）から
成る分離膜モジュール（９）を内装したモジュールケー
ス（９ｂ）を前記本体ケー’ｉ７グ（１）内に上下方向
に配設して、該モジュールケース（９ｂ）の−次側とな
る上端部（ｌＯ）を前記ダクト（７）の下面に形成した
開口部（８）から該ダクト（７）内へ潜入させると共に
、前記モジュールケース（９ｂ）の下方延接部である二
次側に窒素富化空気のチャンバー（９ｃ）を設け、前記
モジュールケース（９ｂ）の下端側面に、前記窒素富化
空気の放出口（１１）を形成し、該放出口（１１）を該
放出口（１１）に隣接させた、モータ（Ｍ１）で駆動す
る送風ファン（１２）の吸込口（１３）に連通させると
共に、前記送風ファン（１２）を、モータ（Ｍ２）で駆
動する真空ポンプ（１４）を内装するポンプ室（１５）
の天板上に固設して、前記送風ファン（１２）の吐出口
（１６）を、前記ポンプ室（１５）内に連通可能に接続
している。そして、前記ポンプ室（１５）内には、その
底板上に防振装置（１７）を介して真空ポンプ（１４）
が設置され、該ポンプ室（１５）は前記排気口（５）へ
連通している。

しかして、前記真空ポンプ（１４）の吸込側（１８）を
、前記モジュール（９）の酸素富化分離膜（９ａ）の集
束部（９ｄ）に、吸引パイプ（２０）を介して連通可能
に接続する一方、前記真空ポンプ（１４）の吐出側（２
１）を吐出パイプ（２２）を介して前記熱交換器（６）
の送込口（２３）に接続し、該熱交換器（８）の送出口
（２４）を、気液分離器（２５）の入口側にパイプライ
ン（２６）で連通させ、その出口側にホース（２７）を
接続し、その先端側を前記本体ケーシング（１）の外部
へと進出させて酸素富化空気の取出口（２８）と成して
いる。

また、前記気液分離器（２５）の底部にドレン液排水孔
を設けて、該排水孔にドレン配管（２９）を接続すると
共に、該ドレン配管（２９）の開口部を前記本体（１）
の排気口（５）に設けた蒸発板（３０）の上部に開口す
るように配設している。

一方、前記ポンプ室（１５）における前記排気口（５）
と対向する側の側壁を２重構造と成して、その内側壁（
３１）の上方に通風窓（３２）を形成し、該窓（３２）
の下縁に外方へ向けて突出する抵抗片（３２ａ）を設け
ると共に、前記内側壁（３１）と離間した位置に、該内
側壁（３１）と対向状に外側壁（３３）を設け、該外側
壁（３３）の下方に通風窓（３４）を形成し、該通風窓
（３４）の上縁に内方へ向けて突出する抵抗片（３４ａ
）を設けて、前記内側壁（３１）と外側壁（３３）とで
形成する空間を気体の抵抗通路（３５）と成すのである
。

しかして、前記蒸発板（３０）は、例えば不織布にフェ
ノール樹脂などを含浸させた親水性材料を用いて形成す
るもので、その蒸発作用面に複数の通気路（３０ａ）を
設け、これら複数の通気路（３０ａ）には下向きの風向
板（３０ｂ）を設けている。また、前記蒸発板（３０）
は、排気用開口部（３８ａ）をもつ排気蓋（３６）の内
方に配設され、前記本体ケーシング（１）の排気口（５
）に対し、前記通気路（３０ａ）が連通可能となる如く
、前記本体ケーシング（１）に着脱自由に支持されてい
る。尚、前記本体ケーシング（１）の内面には、図示し
ていないが、吸音材を貼着しており、前記ファン（１２
）の運転音が前記本体ケーシング（１）からは外部に漏
れないようにしている。

以上の構成からなる酸素冨化機において、前記送風ファ
ン（１２）の駆動により前記吸気口（４）から前記フィ
ルタ（３）、吸気通路（４ａ）、熱交換器（４）及びダ
クト（７）を経て前記モジュール（９）を内装する前記
モジュールケース（９ｂ）内へと大気が送り込まれると
共に、前記酸素富化分離膜（９ａ）の酸素富化空気透過
側に接続した前記真空ポンプ（１４）の減圧動作により
前記酸素富化分離膜（９ａ）の酸素富化空気透過側と大
気側とに圧力差が形成され、前記ファン（１２）により
送り込まれる大気を前記モジュール（９）の酸素富化分
離膜（９ａ）で酸素富化空気と窒素富化空気とにそれぞ
れ分離するのであり、前記酸素富化分離膜（９ａ）を通
過することにより得られる酸素富化空気は前記吸引パイ
プ（２０）を介して真空ポンプ（１４）へと送り込まれ
、該ポンプ（１４）の吐出側（２１）から吐出パイプ（
２２）を経て、前記熱交換器（６）により前記吸気口（
４）から導入される室内空気と熱交換してほぼ常温にま
で冷却されると共に、前記熱交換器（６）の送出口（２
４）からパイプライン（２６）を介して気液分離器（２
５）へ送られ、該分離器（２５）内で凝縮水が分離され
るのであり、除湿され、常温状態となった前記酸素富化
空気は、ホース（２７）を介して取出口（２８）から前
記本体ケーシング（１）の外部へと取出されて、各用途
ごとに使用されるのである。

一方、前記酸素富化分離膜（９ａ）を透過しなかった前
記窒素富化空気は、該窒素富化空気の前記チャンバー（
９ｃ）内から前記送風ファン（１２）により前記真空ポ
ンプ（１４）のポンプ室（１５）内へと送出されて、該
ポンプ室（１５）内の真空ポンプ（１４）を冷却し、前
記排気口（５）から前記本体ケーシング（１）外へ排気
されるのである。

以上のような本発明の酸素富化機によれば、前記吸気口
（４）から取入れられた室内空気は、前記フィルタ（３
）を通過した後、該吸気口（４）より上方に位置した前
記熱交換器（６）を通過するために上方に進み、該熱交
換器（６）を通過して前記ダクト（７）内へ送られると
、該ダクトの下面に形成された前記開口部（８）から下
方に向かって前記モジュールケース（９ｂ）内へと送ら
れ、さらに、該モジュールケース（９ｂ）内を下方へと
送られて、このモジュールケース（９ｂ）の下部側面に
設けた放出口（１１）から前記ファン（１２）へと吸込
まれていくのであり、前記室内空気の流路は、前記吸気
口（４）から前記ファン（１２）に至るまで、各部材に
より閉鎖吠に形成される。

しかも、前記ファン（１２）の吸込側は前記モジュール
ケース（９ｂ）、ダクト（７）、熱交換器（６）及び吸
気通路（４ａ）を介して吸気口（４）に連通ずることに
なり、この連通路の通路容積は、該連通路を構成する部
材に対応して変化すると共に、前記ダクト（７）からモ
ジュールケース（９ｂ）及び該モジュールケース（９ｂ
）のチャンバー（９ｃ）から前記ファン（１２）の吸込
口とにおいて、気流が直角方向に変化することと相俟っ
て、前記ファン（１２）の運転音は、前記連通路を通過
していく過程で消音され、前記吸気口（４）から外部（
室内）に漏れるのを有効に減少でき、しかも前記熱交換
器（６）を通るときの風切音も、前記熱交換器（θ）と
吸気口（４）との位置が上下方向に変位しているので吸
気口（４）から外部（室内）に漏れるのも少なくできる
のである。

また、前記分離膜モジュール（９）の二次側に前記送風
ファン（１２）を設けるから、該ファン（１２）の吸込
力で前記モジュール（９）内を空気を通過させることが
できるので、静圧状態で空気を通過させることができ、
さらに前記ファン（１２）の風量を多くしても静圧状態
で空気を通過させることができるので前記酸素富化分離
膜（９ａ）への影響は非常に少なく前記酸素富化分離膜
（９ａ）の耐久寿命を高めることができるのであり、し
かも、前記真空ポンプ（１４）を前記本体ケーシング（
１）の内部に対し区画した区画室（１５）に内装するこ
とにより、前記真空ポンプ（１４）が加熱しても、前記
ファン（１２）の吹田側に真空ポンプ（１４）を配設し
て、前記モジュール（９）における窒素富化空気取出側
を前記ポンプ室（１５）に接続し、このポンプ室（１５
）を排気口（５）に連通させているから、前記ファン（
１２）から前記真空ポンプ（１４）へ直接前記窒素富化
空気を吹き付けることができ、しかも、その吹き付は量
を多くしても、前記酸素富化分離膜（９ａ）への影響は
非常に少ないのであるから、真空ポンプ（１４）の強制
冷却を効率よく行うことができるのである。

（発明の効果）以上説明したように、本発明にかかる酸素富化機では、
前記ファン（１２）の吸込側が前記モジュールケース（
９ｂ）、ダクト（７）、熱交換器（６）及び吸気通路（
４ａ）を介して吸気口（４）に連通ずることになり、こ
の連通路の通路容積が、該連通路を構成する部材に対応
して変化すると共に、前記ダクト（７）からモジュール
ケース（９ｂ）及び該モジュールケース（９ｂ）のチャ
ンバー（９ｃ）から前記ファン（１２）の吸込口とにお
いて、気流が直角方向に変化することと相俟って、前記
ファン（１２）の運転音は、前記連通路を通過していく
過程で消音され、前記吸気口（４）から外部（室内）に
漏れるのを有効に減少でき、しかも前記熱交換器（６）
を通るときの風切音も、前記熱交換器（６）と吸気口（
４）との位置が上下方向に変位しているので吸気口（４
）から外部（室内）に漏れるのも少なくできるのである
。

また、前記分離膜モジュール（９）の二次側に前記送風
ファン（１２）を設けるから、該ファン（１２）の吸込
力で前記モジュール（９）内を空気を通過させることが
できるので、静圧状態で空気を通過させることができ、
さらに前記ファン（１２）の風量を多くしても静圧状態
で空気を通過させることができるので前記酸素富化分離
膜（９ａ）への影響は非常に少なく前記酸素富化分離Ｍ
（９ａ）の耐久寿命を高めることができるのであり、し
かも、前記真空ポンプ（１４）を前記本体ケーシング（
１）の内部に対し区画した区画室（１５）に内装するこ
とにより、前記真空ポンプ（１４）が加熱しても、前記
ファン（１２）の吹出側に真空ポンプ（１４）を配設し
て、前記モジュール（９）における窒素富化空気取出側
を前記ポンプ室（１５）に接続し、このポンプ室（１５
）を排気口（５）に連通させているから、前記ファン（
１２）から前記真空ポンプ（１４）へ直接前記窒素富化
空気を吹き付けることができ、しかも、その吹き付は量
を多くしても、前記酸素富化分離膜（９ａ）への影響は
非常に少ないのであるから、真空ポンプ（１４）の強制
冷却を効率よく行うことができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる酸素富化機の縦断面図、第２図
は酸素富化機の配管概略図、第３図は供給風量と真空ポ
ンプの加熱状態との関係を示すグラフ、第４図は従来例
である。（１）・・・・本体ケーシング（４）・・・・吸気口（４ａ）・・・・吸気通路（５）・・・・排気口（６）・・・・熱交換器（７）・・・・ダクト（９）・・・・分離膜モジュール（９ａ）・・・・酸素富化分離膜（９ｂ）・・・・モジュールケース（９ｃ）・・・・チャンバー（１２）・・・・送風ファン（１４）・・・・真空ポンプ（１５）・・・・ポンプ室第３図調命５％

Claims

【特許請求の範囲】

１）酸素富化分離膜（９ａ）をもつ分離膜モジュール（
９）を、本体ケーシング（１）に内装して成る酸素富化
機であって、前記本体ケーシング（１）の上部に吸気口
（４）を、下部に排気口（５）を設け、前記吸気口（４
）の内方で、かつ、該吸気口（４）に対し、上下方向に
変位した位置に、熱交換器（６）を設けて、前記吸気口
（４）との間に、前記本体ケーシング（１）の内部と画
成した吸気通路（４ａ）を設け、かつ、この熱交換器（
６）の空気出口側に、前記吸気通路（４ａ）に連通する
ダクト（７）を前記本体ケーシング（１）の前後方向に
配設すると共に、前記分離膜モジュール（９）を内装し
、上部を開放し、かつ、下部に窒素富化空気のチャンバ
ー（９ｃ）を設け、該チャンバー（９ｃ）に臨む開口部
を側面に設けたモジュールケース（９ｂ）を、上下方向
に配設して、その上部を前記ダクト（７）の先端部に突
入させる一方、前記モジュールケース（９ｂ）の下部側
方に送風ファン（１２）を配置して、その吸込側を前記
開口部を介して前記チャンバー（９ｃ）に連通させ、吐
出側を、前記ファン（１２）の外方に配置され、前記排
気口（５）に連通するポンプ室（１５）に接続し、この
ポンプ室（１５）に、前記モジュール（９）における酸
素富化空気取出側に接続する真空ポンプ（１４）を内装
していることを特徴とする酸素富化機。