JPS60231403A - 酸素富化空気の供給装置 - 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） 本発明は酸素選択透過膜にょシ酸素富化された空気を酸
素富化空気消費装置へ供給するようにした酸素富化空気
の供給装置に関するものである。

（従来技術） 従来よシ高分子膜を用いて空気よシ直接酸素を濃縮する
試みが検討されている。（例えば特開昭４９−１０１９
２号など）この方法は酸素濃度が２３〜３０％の酸素富
化空気を容易に得ることができるため燃焼、呼吸器系疾
患者の治療、汚泥曝気処理、雰囲気調整、化学プロセス
における酸化などの酸素富化空気消費装置に広く利用し
得るものである。従来上記酸素富化空気消費装置に酸素
富化空気を供給する装置としては第２図及び第３図に示
すように酸素選択透過膜１を収容したモジューＩＶ　２
の酸素透過膜の１次側を空気に曝露させ、２次側を気密
性を保たせて真空ポンプ３に接続した装置が知られてい
る。

かかる装置では真空ポンプを作動させるとモジュール内
部に空気がとシこまれて浸入し、膜を透過した空気が真
空ポンプの吐出口よシ酸素冨化空気となって次の酸素富
化空気消費装置４へ供給される。該装置において酸素富
化空気消費装置への富化空気供給量を該装置での富化空
気の消費量に対応させるためには第３図のように真空ポ
ンプの吸込側に設けられた調節弁５を調節して膜を透過
する酸素富化空気量を制御するか、あるいは第２図のよ
うに膜を透過する酸素富化空気量を一定に保って循環配
管６に取着した調節弁５を制御して余剰の酸素富化空気
を真空ポンプ３の吸込側へ返送させることが行われてい
る。しかしながら第２図に示す装置は調節弁５を制御し
て酸素選択透過膜１を透過する酸素富化空気量を減少さ
せると、１次側と２次側の差圧が小となり膜を透過した
酸素富化空気の酸素濃度が低下するという欠点があった
。一方第２図に示す装置では余剰の酸素富化空気を真空
ポンプの吸込側に返送して酸素選択透過膜を透過する空
気量を一定に保っているため１次側と２次側の差圧が一
定となり酸素富化空気の酸素濃度を一定の値に保持する
ことはできるが消費する酸素富化空気量の変動にもかか
わらす真空ポンプの消費電力が不変であるため酸素富化
空気の消費量の減少にともない単位容積当りの製造コス
トが増大するという欠点があった。

（発明の目的） この発明は従来装置の上記欠点を解消するためになされ
たもので酸素富化空気量の変動にもかかわらず、酸素濃
度を常に一定とすることができ、かつ単位容積当シの製
造コストも一定とすることのできる酸素富化空気の供給
装置を提供とすることを目的とする。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、この発明は外部に開放端を
有するモジュール収容室内に配列された複数の酸素富化
モジュールと、各モジュールに遮断弁を介して連結され
た酸素富化空気の導出配管と、該複数の導出配管から導
出された酸素富化空気の収集配管と、該収集配管に接続
された流量調節弁と該調節弁に接続された真空ポンプと
、該真空ポンプで移送された酸素富化空気の消費量検出
手段と、該検出手段で検出された酸素富化空気の消費量
に対応させて流量調節弁の開度を調整するとともに、各
モジュールに接続された遮断弁を開閉して膜面積を選択
する制御手段を具備することによシ酸素富化空気の消費
量変動に対しても常に酸素濃度が一定の酸素富化空気を
得ることができるとともに、単位容積当９の製造コスト
を一定とすることができるのである。

（実施例） 次に本発明装置の一実施例を図面にて説明する。第１図
はターンダウン比（実使用賦／定格流量）をμに想定し
た酸素富化空気供給装置の概略図であシ、酸素選択透過
膜を内蔵した４台の酸素に化モジュール８−ａ、　８−
ｂ１８−ｃ、　８−ｄが外部に開放した開放端を有する
モジュール収容室１０内に配列されている。上記各モジ
ュールには酸素富化空気消費量の変動状態を勘案して設
定した、ターンダウン比と同じ比率で細分化された酸素
選択透過膜が収容されている。しかしこの酸素選択透過
膜の細分化の比率は、必ずしもターンダウン比に限定さ
れるものではなく、酸素富化空気消費装置の流量変動状
態、特に最多使用域において、最高の効率となる様に比
率を選定すれば良い。又、各モジュールに収容する酸素
選択透過膜は各々同一面積でなくても良い。

モジュール収容室ｌＯの開放端に設けられた換気ファン
１１を作動させると外部の空気はフィルタ１２を通って
塵挟が除かれモジュール収容室１０に供給される。真空
ポンプ３を作動させるとモジュール収容室内の空気はモ
ジュール内部に収容した酸素選択透過膜を通って吸引さ
れ、各モジュールの２次側に接続された導出配管１３−
ａ、　１３−ｂ、　１３−ｃ、　１３−ｄを通って収集
配管１５に集められた後、酸素富化空気消費装置４へ供
給される。一方モジュール収容室の残余の酸素貧化空気
は換気ファンにより強制的に排出されるため該収容室内
には常に新鮮な空気が供給される。７　ｍ、７　ｂｑ７
　６ｓは導出配管に取着された遮断弁である。第３図に
おいて酸素富化モジュール８−ｄに連結された導出配管
１３−ｄには遮断弁を取シ付けていない。これは該モジ
ュール８−ｄをベースロードとして用いることと、設備
費を低減させるためである。

一方各モジュールに連結された導出配管の全てに遮断弁
を取シ付けてそれらを順次切替使用することもできる。

本発明には単段ターボ、多段ターボ、湿式多異形などの
真空ポンプ３が用いられる。また酸素富化空気消費装置
４での酸素富化空気の使用量の検出手段は、例えば該富
化空気消費装置への富化空気供給配管に設けた流量計で
直接富化空気の消費量を検出したシ、あるいは第３図に
示すように従来よシ装置内へ供給する燃焼空気と燃料の
供給量の調整に用いられている装置内の燃焼温度の検出
器をそのまま富化空気の消費量検出手段として用いるこ
ともできる。

上記検出手段で検出された信号は制御手段９へ人力され
る。該制御手段では富化空気の消費量と富化空気消費装
置４へ富化空気を供給する真空ポンプ３の吐出量が略同
−となるように流量調節弁１４の開度調整信号を発信す
ると同時に酸素富化空気の消費量に対応した最適の膜面
積を選択するよう予め設定されたモジュール選択プログ
ラムに従って各導出配管に接続された遮断弁を適宜開閉
する信号を発信する。

このような構成において、酸素富化空気消費装置４での
富化空気の消費量が変動すると、この変動量を富化空気
検出手段で検出し、その信号によシ真空ポンプの吐出量
が富化空気の消費量と略同−となるようにその流量調節
弁１４の開度を調整するとともに、各導出配管に接続さ
れた遮断弁が開閉して富化空気の消費量に対応した最適
のモジュールが選択される。そのため膜の１次側と２次
側の差圧は常時略一定に保たれて富化空気の消費量の変
動に無関係に酸素濃度を一定に保持することができる。

又、異常操作によシ、酸素選択透過膜の下流側圧力が異
常に低下した場合の機器破損事故を防止するため、真空
ポンプの吸引側に真空破壊弁を取付けるのが好ましいう （発明の効果） 以上説明したように本発明装置は酸素富化空気の消費量
に対応させて流量調節弁の開度を調整するとともに遮断
弁を開閉して最適の膜面積に設定するだめ酸素富化空気
の消費量の変動にもかかわらず酸素濃度を常に一定とす
ることができ、かつ単位容積当りの製造コストも一定と
することができる極めて実用的な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の系統図であシ第２図及び第３図は
従来装置の系統図である。 ３・・・・・・真空ポンプ　４　・・・・・酸素富化空
気消費装置７・・・・遮断弁　８・・・　・酸素富化モ
ジュール９・　・制御手段　１０　・・・　モジュール
収容室１３　・・・・導出配管　１４　・・・・・流量
調節弁１５　・・収集配管 特許出願人　株式会社　り　ラ　し 代理人　弁理士本身　竪 第１図 ［ りａ −

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 外部に開放端を有するモジュール収容室内に配列された
   複数の酸素富化モジュールと、各モジュールに遮断弁を
   介して連結された酸素富化空気の導出配管と、該複数の
   導出配管から導出された酸素富化空気の収集配管と、該
   収集配管に接続された流量調節弁と、該調節弁に接続さ
   れた真空ポンプと、該真空ポンプで移送された酸素富化
   空気の消費量検出手段と、該検出手段で検出された酸素
   富化空気の消費量に対応させて流量調節弁の開度を調整
   するとともに、各モジュールに接続された遮断弁を開閉
   して膜面積を選択する制御手段を具備してなる酸素富化
   空気の供給装置。