JPH0412002A - 水中閉鎖空間への酸素供給装置 - 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〕 本発明は水中閉鎖空間への酸素供給装置に関する。

〔従来の技術〕

大気中のＣＯ２濃度は約３５０ｐｐｍであるか、潜水船
では、搭乗員の呼吸等により、その濃度は約１１０００
０ｐｐに達するのでＣＯ２成分を除去してキャビン内空
気を浄化するために空気浄化装置か搭載されている。す
なわち、第３図系統図に示すように、基本機器は吸着剤
０１を充填した反応塔０２であるか、これを使用する空
気浄化工程は吸着工程、脱着再生工程に大別される。

吸着工程はキャヒン内の汚染空気を送出機０３を通して
反応塔０２に導き、こ＼で吸着剤０１によってＣＯ□を
吸着除去し、ＣＯ２か除かれた浄化空気はガス排出管０
４を通して再びキャビンに戻り、脱着再生工程は反応に
よって吸着されたＣＯ２を脱着し吸着剤を再生する工程
で、加熱蒸気を蒸気導入管０５を通して反応塔内に送り
熱によってＣＯ２を吸着剤から分離し、脱着された高濃
度の００２ガスはそのま＼浮上時に排出するか又は潜水
時に圧縮機０７によって加圧して船外海中に排出する。

こ＼で、吸着剤によるＣＯ２の吸着及び脱着反応は一般
的に次のような変化を利用するのである。

２（Ｒ４Ｈ２）（アミン吸着剤）＋ＣＯ□＋ＨｚＯ、、
：＄４（Ｒ−Ｎｔｌｘ）ｚｃＯ３（ＣＯ□か吸着された
アミン）また、陸に近い水中居住空間への酸素供給手段
として、第４図側面図に示すような構造も知られている
。すなわち、同図に示すように、酸素ボンベ０１０によ
る酸素と、陸から空気管０１１を経て酸素（空気）の供
給を受は室内汚染空気は汚染空気管０１２を経て水面か
ら大気に排出するようにする。

一方、居住空間で発生するＣＯ２は炭酸ガス処理装置０
１３で除去し、浄化した空気を居住空間へ再循環し、Ｃ
Ｏ２は水中又は大気中に排出し、炭酸ガス処理装置０１
３には、エタノールアミン等の固体アミンを主とする吸
着剤にてＣｏ２を選択的に吸着したのち、水蒸気又は熱
により脱着再生するのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような装置では、搭乗員かキャビン
内で排出するＣＯ７による汚染空気を連続的操作で浄化
することができない。これは、反応塔を２基あるいは３
基配置し、一つの反応塔で吸着している間に他の吸着塔
（ＣＯ２か飽和吸着したもの〕を再生する回分式あるい
は半連続式方法であることによる。

吸着脱着操作を切換えながら使用することは、従来、技
術的には可能ではあるもの＼、装置か複雑となり、さら
に再生時には蒸気を用いて加熱再生しなければならない
ので大きな熱源を要するから実際的ではない。

本発明はこのような事情に鑑みて提案されたもので、比
較的簡里かつコンパクトな装置で、汚染空気を安定的か
つ連続的に処理することかできる実際的な水中閉鎖空間
への酸素供給装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

そのために、本発明は、複数の疎水性薄膜を介して仕切
られた容器の一側に外部海水を導入し上記薄膜を透過す
る海水中の溶存酸素を他側に分離する酸素分離装置と、
外部海水をポンプを介して上記酸素分離装置の一側を経
て外部に排出する海水循環流路と、潜水船キャビンの空
気をポンプを介して上記酸素分離装置の他側を経てこれ
を同キャヒンへ戻す空気循環流路とを具えたことを特徴
とする。

〔作用〕

このような構成によれば、キャビンの汚染空気は炭酸ガ
ス処理装置に入り、こ−で汚染空気中のＣＯ２は除去さ
れ、清浄空気がキャビンへ戻る。

一方、外部海水は酸素分離装置に導入され、こ＼で海水
中の０□が分離されたのち、ポンプで船外へ排出される
。

２００μｍ、内径約１８０μｍの中空糸を束状にした膜
分離モジュールよりなり、中空糸の外周に外部海水を流
すと＼もに、その中空孔内部を真空引きすることで、海
水中の溶解酸素を分離し、分離された０２はキャビンへ
導入される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を図面について説明すると、第１図は
その系統図、第２図は第１図の酸素分離装置の原理説明
図である。

まず、第１図において、本発明装置では、海水を海水ポ
ンプ１で取り入れ、中空糸膜３を充填した酸素骨Ｍ装買
２（シェル＆チューブ型）の中空糸膜内部８に流入し、
酸素分離装置を出る海水は再び取水口と離れた場所に放
流する。

一方、中空糸膜の外側に直結した酸素分離管５を通して
真空ポンプ４で減圧し、こ＼で酸素を分離してそれを居
住空間へ供給する。

こ−で、酸素針Ｍ装置の原理を説明すると、第２図モデ
ル図に示すように、ポリプロピレン。

ポリエチレン、四弗化エチレン、シリコンゴム等の透過
性薄膜７の一側に海水を流し、その酸素分圧をＰｌ、真
空引きを行う他側の分圧をＰ２とすると、Ｐ１〜Ｐ２の
分圧を推進力として海水中の溶存酸素０２がどんどん真
空中に抽出されてゆく。

これは、上記透過性薄膜は孔径０．０１〜０．１μｍの
疎水性多孔宵の高分子膜であり、分子状ガスは透過膜を
透過するが、水は透過しない特性を有するので、０２を
選択的に分離することができる。

溶解する０、量をＱとするとＱ＝に−Ａ（Ｐ〜Ｐ２）で
表わされ、こ＼でＫは０２の透過係数、Ａは膜の面積を
示し、膜分離装置全体としてはＡは膜の総面積、Ｐ［〜
Ｐ２は膜の入口、出口の平均分圧差となる。

本実施例では、透過膜として外径約２００μｍ。

内径約１８０μｍの中空糸を束状にしたモジュールを採
用し、中空糸の内側を真空引きすると＼もに外側に海水
を流すことで、モジュールの他側から０□が得られる。

炭酸ガス処理装置６も第３〜４図に示した構造のもの＼
ほか、酸素分離装置ｆｆｆ２と同様の構造で疎水性透過
性薄膜を使用したモジュールよりなるものが使用でき、
中空糸膜の内部に汚染空気を流すと＼もに外部に外部海
水を流し、空気側のＣＯ２分圧をＰｌ、海水側ＣＯ２分
圧をＰｌとすると、Ｐ、は大気圧と平衡するＣＯ２の溶
解分圧で小さいので、海水を大量に流せば海水中の００
２分圧は高くならずＰ、−Ｐｌの分圧を推進力として空
気中のＣＯ２かどんどん海水に溶解する。

〔発明の効果〕

このような装置によれば、酸素分離装置、炭酸ガス処理
装置は疎水性透過性薄膜を利用した構造により０２　、
　　Ｃ０２’ｊｃそれぞれ選択的に分離でき、海水を多
量に利用することで０２　、　ＣＯ２をそれぞれ分離す
る膜分離機能を十分に発揮できる。

また、このような装置によれば、従来の酸素ボンベによ
る重量、スペース及び酸素ボンベの交換等の制約をなく
することができ、装置の複雑さと熱源の必要性及び連続
運転上の諸問題がすべて解決できる。

要するに本発明によれば、複数の疎水性ｍｍを介して仕
切られた容器の一側に外部海水を導入し上記薄膜を透過
する海水中の溶存酸素を他側に分離する酸素供給装置と
、外部海水をポンプを介して上記酸素供給装置の一側を
経て外部に排圧する海水循環流路と、潜水船キャビンの
空気をポンプを介して上記酸素分離装置の他側を経てこ
れを同キャビン−・戻す空気循環流路とを具えたことに
より、比較的簡単かつコンパクトな装置で、汚染空気を
安定的かつ連続的に処理することができる実際的な水中
閉鎖空間への酸素供給装置を得るから、本発明は産業上
極めて有益なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図、第２図は
第１図の酸素分離装置の原理説明図である。 第３図は公知の潜水船用空気浄化装置を示す系統図、第
４図は公知の海底居住空間の酸素供給装置を示す系統図
である。 １・・・海水ポンプ、２・・酸素分離装置、３・・・中
空糸膜、４・・真空ポンプ、５・・酸素分離管、６・・
炭酸カス処理装置、７・・透過性薄膜、８０．、中空糸
膜内部、９・・・放散膜面、 代理人　弁理士　塚　本　正　文 第 ！ 図 第 図 湛水胤勧 美？暖収 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数の疎水性薄膜を介して仕切られた容器の一側に外
   部海水を導入し上記薄膜を透過する海水中の溶存酸素を
   他側に分離する酸素分離装置と、外部海水をポンプを介
   して上記酸素分離装置の一側を経て外部に排出する海水
   循環流路と、潜水船キャビンの空気をポンプを介して上
   記酸素分離装置の他側を経てこれを同キャビンへ戻す空
   気循環流路とを具えたことを特徴とする水中閉鎖空間へ
   の酸素供給装置。