JPH0328104A - インライン酸素富化膜装置 - 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、酸素富化装置、とくに酸素富化膜スパイラル
モジュールを用いたインライン酸素富化膜装置に関する
。

［従来の技術］ 酸素富化膜は、窒素に対する酸素の選択透過性を有する
膜のことで、空気を通すことにより、空気中の酸素濃度
を高めることが可能である。酸素富化膜の用途は、燃焼
用途を初めとして、バイオ、呼吸用途などを含め、広い
範囲に渡っている。酸素富化膜は、モジュールという形
態で実用化が成され、一般に、加圧空気を供給すること
や、減圧ポンプを用いることなどで、膜の表裏間に差圧
を与え、酸素富化空気を取り出している。

一般に酸素富化膜の用途は、大規模のものが多く、その
ため富化空気の経済性を考慮して、運転の方法は、一次
側空気をほぼ大気圧に近い圧力で供給し、二次側を真空
ポンプで吸引する方法をとるケースが多い。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、小容量の酸素富化空気が要求される用途
の場合など、酸素富化膜およびモジュールの形状に比べ
て、空気供給ブロアーや真空ポンプが大きくなり、装置
形状の増大につながり、取扱いづらいという問題点が生
じている。また、減圧運転の代わりに加圧運転を行なう
場合は、駆動機器としては空気供給用のコンプレッサー
のみで良いために装置のコンパクト化が期待されるが、
排出空気として、相当量の圧力空気を捨てる必要がある
ため、富化空気のコストが大きくなるという欠点があっ
た。本発明の目的は、上記従来型の酸素富化装置、とく
に小型酸素富化装置の欠点を解消し、コンパクトかつ安
価な酸素富化膜装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、複数孔を有する中心パイプのまわりに、両端
部をシールした封筒状の酸素富化膜を、スペーサーと共
に巻き付けたスパイラル型酸素富化膜エレメントを内臓
する酸素富化膜装置であって、該装置には、空気供給口
、排気口および少なくとも１つの酸素富化空気取り出し
口が設けられ、かつ該空気供給口および該排気口には、
空気輸送ラインと接続するための接続部を有することを
特徴とするインライン酸素富化膜装置に関するものであ
る。

以下、本発明の内容を図面に示す実施態様により、具体
的に説明する。

第１図は本発明のインライン酸素富化装置の心臓部であ
る酸素富化膜スパイラルエレメントの構造展開図である
。酸素富化膜スパイラルエレメントは、側面に複数孔を
有する中心パイプ４のまわりに、両端部をシールした封
筒状の酸素富化膜１を供給側スペーサ−３および透過側
スペーサ−２と共に巻き付けた構造を成している。供給
空気は加圧状態でスパイラルエレメントの片端側５より
供給され、反対側６より、排出される。酸素富化空気は
、途中で、封筒状膜の内面に透過し、透過側流路材２に
沿って中心パイプ４の方向に流れ、中心パイプの開放端
７より、取り出される。

酸素富化膜の膜素材材質としては、酸素と窒素の分離性
能を有している高分子膜であればとくに種類を問わない
が、材質的には、シリコーン系、ポリスルホン系、フッ
ソ系、ポリアミド系、ポリイミド系等の非対象膜や複合
膜があげられる。供給空気および透過空気の流路となる
各スペーサーは、メッシュ状または凹凸を有する構造が
好ましく、気体流路材として、圧力損失の小さい構造の
ものが望ましい。また、該スペーサーの材質としては、
ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン、ポリエス
テル等の高分子化合物からなるものが、好ましい。

第２図（ａ）．　　（ｂ）は本発明のインライン酸素富
化装置の構造図である。８は上記のスパイラル型エレメ
ントであり、中心パイプの片端１１は閉じられ、他端は
シール材１６を介して外部孔の酸素富化空気取り出し口
につながっている。加圧空気は、供給口１４より装置内
部に供給され、エレメント側面からエレメント内部に入
り、酸素富化空気を中心パイプ１０側に透過させ、残り
は排気口１３より排出される構造になっている。加圧空
気供給口１４および排気口１３は、ネジ、フランジ、ユ
ニオン、ワンタッチコネクター等で他の圧力空気配管等
の圧空源に接続することが可能である。酸素富化空気の
取り出し口１５は、第３図（ａ），　　（ｂ）．　　（
ｃ）に示すように、片端または両端部付近に設けられる
が、好ましくは第２図（ａ），　　（ｂ）または図３　
−　（ａ）のように実用性および取扱い易さを考慮して
、該インライン酸素富化装置の側面部に取り付けられて
いるのが良い。

［実施例コ 直径１５ｍｍ，長さ２８０ｍｍの多孔性硬質塩化ビニル
樹脂性の中心パイプの回りに、内部に透過側流路材とし
ての厚さ０．８０ｍｍのポリプロピレン製ネットを有し
、かつ、両端部をエポキシ系接着剤でシールした封筒状
の酸素富化膜（ポリエステルタフタ／ポリスルホンの基
材膜の上に、シリコーン／ポリオレフィン複合膜を設け
たもの）を、厚さ１．６ｍｍのポリプロピレン製ネット
から成る供給側流路材とともに巻き付け、接着剤を硬化
させた後該シール部の両端を切断することにより、膜充
填部分の直径２７ｍｍ，長さ２００ｍｍ１パイプ両端間
の長さ２８０ｍｍのスパイラル型小型エレメントを製作
した。次に、このエレメントの片端付近の外周部に容器
とエレメントを気密にシールするためのテフロンテープ
を巻き付けた後、一方の端部に接続部（ネジ）を有する
供給空気口を、また、他方の端部に接続部（ネジ）を有
する排気口を有するＳＵＳ３１６ステンレススチール製
の容器に組み込み、第２図（ａ）に示すインライン酸素
富化装置を製作した。

次に、このインライン酸素富化装置を、第４図に示すと
おり、既設の空気圧送配管ラインの途中部に、ユニオン
継ぎ手を介して接続して、実用運転を行なった。空気配
管内に圧力４Ｋｇ／Ｃｍ２の加圧空気が流れている状態
で、酸素富化空気取り出し口２１の二一ドルバルプ２０
を開き、酸素濃度２７％、酸素富化空気量３Ｌ／分の酸
素富化空気が得られた。この時の圧力空気配管の圧力損
失は、０．１Ｋｇ／ｃｍ２　（ゲージ最小目盛り）以下
と、装置の取り付けによる圧力低下は無視できる程度で
あり、圧力空気配管の装置下流部１８の圧力は、同上流
部１７の圧力と見なせるため、圧力空気自体は、制御計
測他の本来の用役源として使用することが可能であった
。

［発明の効果］ 本発明のインライン型酸素富化膜装置によれば、装置形
状が大幅にコンパクト化されるのみならず、既設または
他用途の圧力空気配管ラインを利用することにより、必
要な時のみにバルブ開閉操作を行なうことで、酸素富化
空気を得ることができる。

酸素富化空気を必要としない時は、酸素富化空気の取り
出しバルブを閉にしておくだけで良く、装置の破損の心
配も無い。

また、酸素富化装置出の排出空気は、ほとんど同じ圧力
を保ったまま、下流側へ供給され本来の目的に使用され
るので、従来の加圧運転の問題点である圧力エネルギー
の排出という問題点は無く、酸素富化空気のランニング
コストは極めて小さくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いるスパイラル型酸素富化膜エレ
メントの巻く部分を巻きほぐした状態の斜視図である。 第２図（ａ）、（ｂ）、および第３図（ａ）、（ｂ）、
（Ｃ）は、本発明にかかるインライン酸素富化膜装置の
概略断面図である。 第４図は、本発明のインライン酸素富化膜装置と空気輸
送ラインとを接続した状態の概略図である。 図中、１は、封筒状酸素富化膜 ２は、透過側スペーサー ３ま、供給側スペーサー ４ま、中心パイプ ５は、供給空気入り口側エレメント端面６よ、排出空気
出口側エレメント端面 ７は、中心パイプ開放端 ８は、スパイラル型酸素富化膜エレメント ９は、シール部材 １０は、開放側中心パイプ端 １１は、盲側中心パイプ端 １２は、アダプター １３′！、 １４ま、 １５　よ、 １６　；！、 １７よ、 １８は、 １９　ま、 ２０よ、 ２１　′！、 ２２よ、 ２３は、 である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数孔を有する中心パイプのまわりに、両端部を
   シールした封筒状の酸素富化膜を、スペーサーと共に巻
   き付けたスパイラル型酸素富化膜エレメントを内臓する
   酸素富化膜装置であって、該装置には、空気供給口、排
   気口および少なくとも１つの酸素富化空気取り出し口が
   設けられ、かつ該空気供給口および該排気口には、空気
   輸送ラインと接続するための接続部を有することを特徴
   とするインライン酸素富化膜装置。
2. （２）酸素富化膜装置の一方の端部に空気供給口が、他
   方の端部に排気口が設けられ、かつ酸素富化空気取り出
   し口が該装置の側面部に設けられたことを特徴とする請
   求項１記載のインライン酸素富化膜装置。