JPS60253719A

JPS60253719A - 燃焼用酸素富化気体供給装置

Info

Publication number: JPS60253719A
Application number: JP60056788A
Authority: JP
Inventors: Shiro Asakawa; 浅川　史朗; Yoshimasa Ito; 伊東　良将
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-03-20
Filing date: 1985-03-20
Publication date: 1985-12-14

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】本発明は燃焼用酸素富化気体供給装置に関するものであ
る。

近年エネルギーコストの上昇は著しく、エネルギー利用
機器に対して省エネルギー化が強く要請されている。特
にエネルギーを直接燃料として利用する燃焼機器、内燃
機関、外燃機関などに対してはその燃焼効率の向上に関
して種々の改良が試みられている。その１つとして酸素
富化燃焼法がある。周知のように燃焼は化学的に見れば
、燃料の酸素による酸化反応であり、この時発生する反
応熱が利用されるものである。一般的に燃焼と云えば、
古今東西を問わず、自然の大気中、すなわち２１Ｖ○Ｌ
％の酸素濃度下における燃焼であった。

この時発生した反応熱は排ガス、（たとえば、炭酸ガス
、水分および空気中の窒素ガスなど）に与えられ、回収
不可能な場合は排ガス損失となる。

あるいは、その排ガス容量によって燃焼温度が左右され
る。いずれにしても排ガス量が少ければ少い権利用しう
る熱量利得は大きくなる。排ガス中で、大きな影響をも
たらす因子は生成した水分および空気中に含有される燃
焼に無関係な不活性気体、特に窒素である。この窒素の
量を低減させることにより、燃焼速度の上昇、燃焼温度
の上昇が認められ結果的には大きな燃焼における省エネ
ルギー化が果しうる。窒素量の低減は、すなわち、酸素
富化空気を用いることであり、その効果は、例えば第１
図（ａ）に示すように数多の酸素富化によっても大きな
燃焼節減が可能となる。図中、横軸は酸素富化空気の酸
素濃度を、縦軸は燃焼の節減率を示し、各燃焼温度をパ
ラメーターにしたものである。これは、天然ガス（１３
Ａ　）を燃料とした場合の例であるが、他の燃料に対し
ても同様の傾向は見られる。図から明らかなよって、省
エネルギー（燃料節減効果）は高温利用領域になればな
る権力れており、ガラス溶解、ガラス加工、金属溶解、
セラミック篤焼成、各種鍛造炉用一般ボイラーなどの用
途に広く有効である。また、酸素富化率は、数％〜２０
％程度上昇すれば大きな効果を示し、必らずしも高濃度
酸素を必要としないことが理解される。副次的な効果と
しては、酸素富化空気を用いることによシ、燃焼時たと
えばピアノバーナーでは火炎長が短かく鋭くなり、精密
加工用として特に秀れた効果も与える。

このように酸素富化空気による燃焼は数々の長所、特に
省エネルギー効果において顕著、な特長を有するが、こ
れを実現具体化するためには低コストの酸素、もしくは
酸素富化空気の供給が強く要請されてくる。

現在燃焼用として必要となる酸素富化気体は、一般に酸
素ボンベによシ供給されているが、しかしボンベ使用に
関しての問題は、高圧ガスを使用すると云う事、あるい
はボンベ交換が必要な事、ガスもれの危険等である。さ
らにボンベ以外としては液体酸素の使用が行なわれてい
るが、これについても同様な問題が見られる。

前述した如く、現在省エネルギー化が必要な時代となっ
ている中で、より効率的に空気中の無尽蔵の酸素を取り
出す事が必要である。

すでにほとんどの高分子膜は、ピンホールの無い状態で
は窒素の透過係数に較べ酸素の透過係数が犬である事が
知られている。この事がら当然高分子膜を選択分離用と
して使用可能であるが、しかし高分子膜を用いた装置か
ら得られる酸素富化気体を燃焼用として用いる場合、以
下に示す条件を満足することが必要であり、医療用（特
開昭５１−３２９１号公報、特開昭６１−６８７６号公
報など）として必要とされる条件とはかなりの違いが見
られる。このことは使用条件がまったく異なる事による
ものである。

一般に燃焼装置は種々の燃焼方法、燃焼温度。

装置の形状、大きさを有しており、個々の装置により酸
素富化気体の酸素濃度、流量が規定される。

この事から、酸素富化気体を燃焼装置に利用する場合、
これらの条件に合う酸素富化気体供給装置が必要となる
。しかるに、酸素富化気体供給装置製造に関して上記条
件を満すためには、単に酸素富化気体を得る装置であれ
ば良いと云う事ではない。つまり使用状態、使用条件、
装置の外部条件など種々の変化に対応できる供給装置で
ある事が必要であり、他に利用される様な酸素富化気体
の必要条件とはかなりの違いがある。具体的に酸素富化
供給装置として必要な条件を示すと、第１に燃焼装置が
必要とする酸素濃度を可変できることである。このこと
は酸素富化気体を気体あるいは液体燃料と混合して燃焼
させた場合その時の酸素濃度によシ燃焼温度及び燃焼速
度が著しく変化することによる。すなわち、酸素濃度が
わずか１係増加する事により約ｓｏ’ｃの温度上昇が見
られると同時に、燃焼速度の大巾な変化により火炎長が
大きく変わる。この事から酸素富化気体供給装置として
は燃焼装置が必要とする酸素濃度は可変である事が必要
である。第２の点としては第１と同様に酸素富化気体の
流量を可変とする必要がある。

つまり、燃焼装置の条件、あるいは理論燃焼に近い値で
燃焼させるだめに流量を可変とする必要がある。第３に
酸素富化供給装置の外部条件、主に温度の変化に対する
適応が可能である事である。

つまり選択気体透過膜を用いた本装置においては温度変
化により膜の気体透過量が変化し、この結果酸素富化気
体の流量が変化するので、この変化を無くする事を可能
とする事である。

第４に外部温度と同様に湿度に対しても適応する事であ
る。一般に高分子膜に対する水分の透過は酸素、窒素よ
り大きい事が知られており、事実湿度が高い状況では透
過した富化気体の中に多量の水分が含まれる。この事は
富化気体中の水蒸気により燃焼時での熱伝導の変化、酸
素濃度の変化を起すので、できるたけ一定水分とする必
要がある。第５に酸素供給装置に関する点で、本装置で
は選択透過膜の一次側と二次側に圧力差を設けるため真
空ポンプを用いているが、その結果得られた酸素富化気
体の流速が犬きく変動（脈動）し、燃焼時に炎の脈動が
生じる。よってこの脈動を防止する必要がある。

以上の諸条件を解決することにより燃焼用として使用可
能な酸素富化気体が得られる。本発明ではこれらの点を
解決し、燃焼用として使用可能な酸素富化気体を得る装
置を提供するものである。

以下さらに前述した必要条件を詳細に説明する。

一般に燃焼用ガス量、あるいはカロリーに適した理論燃
焼を行うための酸素富化気体の酸素濃度および流量の最
適量を得るだめの一つの方法として装置内の選択気体透
過膜の両面における差圧を変化させる事が考えられる。

しかし単に差圧を変化させる事により上記の目的を達成
させる事はできない。この理由は差圧と透過流量に関し
て次の関係があるからである。透過流量は次式により示
される。

ここでＦ（Ｎ２）、Ｆ（０２）は窒素及び酸素の透過量
、Ｋは膜の物理的定数、Ｐ（Ｎ２）、Ｐ（０２）はそれ
ぞれ膜材質にともなう窒素、酸素の透過係数、ΔＰ（Ｎ
２）、ΔＰ（０２）は窒素及び酸素の膜面に対する分圧
差を示すものである。っまシこの式から分かる様に膜を
透過する全流量（Ｆｔ　）はＦｔ−Ｆ（Ｎ２）＋Ｆ（０
２）であり、差圧を変化させると透過流量（Ｆｔ）は必
要量に制御されるが、一方酸素濃度（Ｆ　（０２）／Ｆ
（ｔ）　）も同時に変化する。これを実験結果から示し
たものが第１図（′ｂ）である。この図では一次側とし
て空気（２１％酸素）を用いている。

図中横軸は選択気体透過膜の一次側の圧（Ａ）と二次側
の圧（Ｂ）（透過気体）との正比（Ｅ／Ａ）を示したも
ので、曲線Ｐおよび左縦軸はその時の酸素濃度（％）で
あり、曲線Ｑおよび右縦軸は透過量をＢ／Ａ＝０．５の
時１としたときの流量比を示したものである。この結果
から分かる様に差圧を減少すると、透過量（Ｆｔ　）も
減少し、かつ酸素濃度ＣＦ（０２）／Ｆ（ｔ））も減少
する事となる。

尚この値は膜の透過性能及びポンプの排気能力により絶
対値は変化するが、しかしこの傾向はどの様な状態でも
同じと云える。この様に必要とする酸素濃度と流量を得
るためには単に差圧を変化する事では解決できない。さ
らに以下に示す効果も加味する必要がある。

一般に多くの高分子膜は温度上昇により透過量も増加す
る傾向を示している。これは次式により示される。

Ｐ二ＰＯｅＸｐ−（Ｅｐ／ＫＴ）・・・・（３）上式よ
り透過量の増大は温度Ｔの上昇にょるド（透過係数）の
増加しともなうもので、さらに活性化エネルギー（Ｅｐ
）とも相関を持つものである。

第１表がそのＥＤＯ例を示したものである。又第１図Ｃ
はＥｐの小さいポリジメチルシロキサンの温度と酸素の
透過係数を示したもので、温度が１０’Ｃ増加すると約
１０％もの透過係数の増加が見られる。つまシこの事実
は酸素富化気体供給装置の設置環境の温度変化に大きく
依存している事であり温度変化に対して適応可能な装置
である必要がある。通常燃焼用装置の設置環境としては
かなりきびしい環境にある。っ捷り四季を通じ装置周辺
の温度は０°Ｃ附近から４０°Ｃ前後の間を変化する。

この様に数１０度の変化に対し、常に透過流量を制御し
なければならない。さらに第１表から酸素と窒素の活性
化エネルギー（Ｅｐ）は等しくなく、式（３）からＥｐ
及び温度Ｔによる透過係数Ｐは酸素の場合と窒素とでは
異なる事から当然温度変化に対する酸素と窒素の流量変
化も一致しないと云う事になる。

第１表外部環境について同様の事は湿度傾ついても云える。前
記したように多くのものは窒素、酸素気体よりも水の透
過係数が太きい。この事は大気中の酸素を選択的に膜に
用い分離しようとする時、当然水分を同時に透過し、結
果として透過した気体中の水の分圧は大気中のそれより
も大きくなり、外部の温度に対応し露結現象も生じる。

この現象で特に燃焼に与える効果は透過気体中の湿度増
加である。つ甘り富化気体中の湿度増加により各気体の
分圧の変化、及び水蒸気混入による燃焼時の熱伝導変化
による燃焼効率の低下である。この様に湿度の効果は特
に温度と同様装置の設置場所により異なるが、燃焼用と
して使用される場合、外部環境は温度と同様非常に悪く
室外と同程度の状況である。つまシ国内の一年間の湿度
変化は１０数％〜・９０チの範囲を変動している。この
ような状況下で燃焼用として必要な条件はいかに湿度を
減少させるかと云う事ではなく、いかに一定とするかと
云う事で、実際問題としては年間を通じて最低の湿度に
どの様に近ずけるかを工夫すればよ次いて得られた酸素
富化気体がいかに安定したものであるかと云う事が重要
である。本発明の装置においては選択気体透過膜の一次
側と二次側に圧力差を設けるため真空型のポンプを使用
しているが、問題となる点はポンプ自身の特性である。

つ斗）ポンプの動作として常に減圧〜圧縮のサイクルと
云う動作で行なわれ、本質的に輸送される気体は脈動す
ると云う事である。そのため単に真空型ポンプで送られ
た酸素富化気体を燃焼用気体として用いると、炎が脈動
を打ち、最悪の時には最適燃焼状態を破壊する事となる
。よってできるだけ安定した気体を得る事が、燃焼用気
体としての必要条件である。

以上か燃焼用酸素富化装置として少くとも欠く事のでき
ない条件であシ、本発明はこれを満足する燃焼用酸素富
化供給装置を提供しようとするものである。

第２図は本装置の主要部分の１つの構成図である。この
図は空気の導入口から出口までの各部の配置構成及び非
透過気体の流れを示したものである。図において、２１
け金属ネットあるいけフィルターで、膜セルの保護をす
るだめに設けられている。外気はファン２２によりこの
金属ネノｌ−あるいはフィルター２１を通って導入され
、膜セル１を通過し、酸素及び水蒸気が選択気体透過膜
を通過して酸素及び水蒸気が選択的に除かれる。刃受セ
ル１については第４図で後述する。次いで、選択気体透
過膜を通過しない窒素富化気体（酸素および水蒸気が少
ない状態となった気体）はファン２２によりさらに後部
へ流れるか、又は直接放出される。後部へ流れる場合は
湿度除去部２３で水を蒸発１させて冷却し、真空ポンプ
２４を通り、脈動除去部２５を通って、気体の流れる方
向を制御する風向制御板２６で方向を変えられ外部へ出
る。

風向制御板２６は図では縦に複数枚並べているが、横方
向に複数枚並べてもよい。また、風向制御板２６は装置
の側面や下方に設けてもよい。２７は防音材、２８は膜
セル１の後段に設けた外気導入部で、詳細は第６図によ
り後述する。外気導入部２８は酸素濃度が一定である外
気に接する必要があるので、排出気体を出す風向制御板
２６からは離した位置にする必要がある。

なおファン２２は第２図では膜セル１の後方に設けたが
、ファン２２は単に気体を流すだめのものであるから、
空気取ｐ入れ口、あるいは空気排出口に設けてもよい。

一方膜を透過した酸素富化気体の流れを示したものが第
３図である。図において空気３ｏけ常時使用中の主膜セ
ル３１及び酸素濃度及び流量を制御するための補助膜セ
ル３２を通過し、膜を酸素が選択的に透過する。この酸
素富化気体は真空ポンプ３３に進むが、その中間に、こ
の気体の内部圧力検知部３４及び酸素濃度、流量制御の
ための外気導入部２８がある。これは第２図の外気導入
部２８に相当する。外気導入部２８は、外部の通常空気
（酸素２１ｖｏＬ係）を導入し、酸素富化気体を稀釈し
て、酸素濃度および、流量を調節するもので、複数個有
っても良く、ポンプの前後いずれにあっても有効である
。さらに真空ポンプ３３を通過した富化気体はこの気体
中の水分を除去す□　るだめの除湿室３６を通る。ここ
で得られた気体の一部はさらに濃度、流量を制御するた
めにフィーＭバンクコントロール３７にょシフイ〜トハ
ノクする。残シの気体は脈動を除去するためバッファー
３８を通り燃焼用富化気体として取り出される。３６は
温度検知器、９ｏは流量検知器、９１は圧力検知器、９
２け燃焼装置、９３は圧、流量制御用吐出口である。

以上が各部の主な配置構成と流れを全体的に示したもの
であるが、さらに各々について詳しく説明する。

燃焼用酸素富化気体供給装置の製造において、あらかじ
め一応の使用条件等を加味し、必要酸素濃度、流量を満
足するものを作る事が出来るが、前述した如く、使用条
件、使用環境によりさらに最適燃焼を行なうだめの制御
が必要である事から、まず第１に酸素濃度、流量を可変
とするだめの方法について示す。

酸素富化気体中の酸素濃度、および流量を一義的に決定
するものは、トータル膜面積とポンプの能力とである。

膜面積が一定であれば、ポンプ能力に応じた圧力と空気
流量が得られ、従って自動的に酸素濃度、１５ｉ量が決
ってしまう。このだめ、酸素濃度、流量を可変とするた
めにはポンプ能力を可変とすることが考えられるが、ポ
ンプ能力を可変にすることは一般的に相当困難である。

そこで、ポンプの排出口よシ、排出された気体の一部を
ポンプ入口に戻すことが考えられる。このような、フィ
ードバックのバイパスを設けると、ポンプ能力を低下さ
せる方向ではあるが、可変にするととが出来る。この方
法によって、圧力、すなわち酸素濃度と流量を制御する
ことが可能となる。本方式は、単にポンプ入口と排出口
とをパイプでつなぎ、その間にパルプを設置するだけの
簡単な構造で良く、コスト上昇も無視しうる程度のすぐ
れた方法である。第４図により詳述すると、図に示され
ている様に膜セル１からの酸素富化気体の流れは導管４
９を通る流れを示すが、途中圧力センサー６０を通る。

これは膜の透過気体側の圧を知るものでありこれにより
透過気体の状態を膜特性温度、流量等からめようとする
ものである。また導管５１を通る経路で酸素富化気体の
状態を変化させるため、第２図および第３図の空気導入
部２８に対応する空気取り入れ口５２を設けである。こ
れは、取り入れ口６２にフィルターを使用しであるもの
で、取り入れる流量はパルプ５３により調節ｆる。この
パルプ６３は流量可変のタイプであシ、手動あ、るいは
、モーターにょシ可変する事が可能なものである。この
装置の働きは、たとえば、酸素濃度が規定より高く、一
方流量が少ない場合に使用する事ができるもので、この
制御は後述する補助膜用パルプ４７およびフィードバッ
ク用パルプ５７とによる制御方法との兼ね合いとなる。

導管５１を通ってきた気体は減圧ポンプ５５に達するが
、この導管５４とポンプ排出側導管５６とを接続するだ
めのパルプ５７が設けられている。

このパルプ５７は流量可変タイプのものであり、手動あ
るＩＡは、モーターによる制御が可苦なものである。パ
ルプ５７の役目は導管４９．５１側の圧力を減少させる
ためのバイパスであシ、これを開とする事によシ透過気
体の酸素濃度、流量を減少させ規定値に達成させるもの
である。その他の併用しうる有効な手段としては、膜セ
ル部分で可変とする事である。第５図がその膜セル部分
の構成を示しだものである。図中１は膜セル全体を示し
４５ば１つ又は複数の膜セルで構成され、通常の動作状
態で１００％可動している主膜セルである。４ｅは補助
膜セルで複数の膜セルで構成され使用条件、外部変動が
生じた時に使用するもので、全膜セルに占める割合は各
種条件により異なるが２０％前後である。又この補助膜
セル４６を制御するために、１個以上の制御バルブ４７
を持ち、このバルブ４７に対し１組以上の補助膜セル４
６を有する構成である。またこのバルブ４７は０Ｎ−Ｏ
ＦＦ制御による手動、あるいは電動式バルブである。動
作方法としては、バルブ４７を開にする事により補助膜
セル４６の酸素富化気体は導管４８を通り、主膜セル４
５の酸素富化気体が通過している導管４９と合流する事
となる。開とする補助膜セルの数を制御することにより
膜セル１より得られる酸素富化気体の流量または酸素濃
度を制御できる。補助膜セル４６を使用した時の酸素富
化気体の変化としては、圧が一定の場合には、酸素濃度
一定で、流量の増加が起る事となる。

上記の各バルブ４７　、５３．５７の制御は各バルブの
使用可否、温度、圧力、流量等のファクターと相関があ
る事は云うまでもない。以上が、燃焼用酸素富化気体と
して必要とする規定流量、規定酸素濃度を得るためと、
外部条件の変動に対し、一定値を得るだめの制御部であ
る。尚補助膜は使用条件により必要としない場合は不要
である。捷た制御バルブの操作はすべであるいは一部手
動とする事も可能である。

すでに記した如く、温度による変動を制御するために膜
セル１部分に温度センサー５９を取り個け、常時温度を
監視し温度変化が生じた時は上記したと同様に補助膜４
６の使用、外気の導入、バイパスバルブ５７の開閉の可
否を解析し規定値を達成させる。本装置では前述した如
く、温度、圧力、透過流量、酸素濃度とがそれぞれ相関
関係にありこれらの制御を手動で行う事も可能であるが
、後述する自動集中制御の方式を用いれば実時間で制御
を行うことも可能である。

この様にポンプの排気口５８から得られた酸素富化気体
中には多量の水分が含まれているためこれを除く必要が
ある。特に大気湿度が高い場合、減圧状態からポンプ５
５を通り常圧またはそれ以上に々ると、水蒸気は外部温
度との相対温度差により露結現象が起る。この事を利用
し通常はスパイラル状の管を通し、この管を常温にする
事により水蒸気を露結し取り出す。しかるに外気温度に
より湿度や露結量が変化すると云う問題が生じる。

本装置ではできるだけ透過気体中の湿度を下げるために
、次の方法により解決した。理想的には湿度を下げる方
法として０℃以下の温度の中に透過気体を通す事により
達成する事ができるが、このような方法を用いると、装
置の大型化および維持管理に伴うコスト上昇が避けられ
ない。よって本装置ではできるだけ簡便でかつ常温以下
にする事により解決した。つまり水が浸透しゃすい材質
と熱伝導のよい材質とを密着させた状態で透過気体の導
通管に接続させる。この原理は、透過気体中の水蒸気が
この導通管で露結した時、この水が浸透圧あるいは内圧
で外部に取り出され、大気中で気化するとき、さらに潜
熱により温度を下げる事により、よシ温度を下げ露結を
促進させるものである。

第６図は除湿部および脈流除去部を設けた構成を示し、
第４図と同一部分には同一符号を付して説明を省略する
。図に示されているように特に前述した除湿部６２はポ
ンプ５５の直後に設置する必要がある。っまシポンプ５
５の入口５４と出口６６とのバイパスに除湿部６２を通
す必要がある。

つ１りこの除湿部６２を通さずに行なうと、バルブ５７
の近傍で露結が生じ、流量変動と同時に、さらに水蒸気
が逆流する事となる。以上のように除湿された酸素富化
気体は向流れに脈動を生じている。このためバッファー
２５にょシこの脈動を阻止している。さらにこの気体は
流量センサー部９Ｑを通シ、かつ圧力計９１を通る。ま
たこの部分の導管９２が異常圧（燃焼バーナー系への導
管がストップされた場合等）の時又は流量が多過ぎる時
にバルブ９３により自動的に減圧又は排出されるように
設置されている。この燃焼用酸素富化気体は導管９２に
送られ導管９４がらの燃焼用ガスあるいは燃焼用液体燃
料と混合される。また本装置外の燃焼部分あるいは燃焼
用燃料部分には、流量センサー９５．圧力センサー９６
を設ける事によシキらに高品位の酸素富化気体とする事
が可能である。

第７図は装置全体の長さを短くし、小型化を図った場合
の実施例で、膜セル部１を上段に、その他の部分を下段
にし、気体の流れをコ字形としたものである。図におけ
る各符号は第２図、第４図第５図、第６図の各部と同一
であシ説明を省略する。この実施例においては、空気取
り入れ口２１と窒素富化気体排出口とが同一方向に向っ
ているため、風向制御板２６より多量の窒素富化気体を
排出する場合は風向制御板２６の向きを左右方向に広げ
るなどして、窒素富化気体が空気取り入れ口２１Ｋまわ
りこま々いようにしなければならな゛い。

次に前述した規定流量および酸素濃度を安定に供給する
ための制御方法について述べる。これらを得るための制
御部分としては、バイパスパルプの操作補助膜開閉、お
よび大気導入パルプの３点でありこの操作はどれを取っ
ても、流量、酸素濃度との関数となっている。一方これ
らの操作に関し、流量および酸素濃度を知る手段は股付
近の温度、透過気体の圧、最終取り出し口の流量あるい
は圧力の数点である。これらの関係は一見複雑な操作で
あるが、自動制御可能々ものである。すなわち、使用す
る膜特性は膜材料特有のものである。

したがって膜自身の差圧（ΔＰ）、透過量（■）、酸素
濃度（０２）、温度に対する透過係数（ＰＴ）を知シ、
単なる演算処理を行なう事により可能である。

具体的にはマイクロコンピューターヲ使用し、センサー
部分の複数ケ所を測定し、その結果から指定値よシの変
動を観察し、これを膜それ自身の特性と比較演算し、最
適流量および濃度を得るために数ケ所の制御パルプのど
れを変化させるのが最適であるかを予測し決定する。具
体的には第８図の構成で制御する。図中１１１．１１２
，１１３は各センサーからの入力である。たとえば１１
１のラインは第５図の圧力センサー５ｏからの入力であ
シこれをオペアンプ１１４で正規化した後、セレクター
１１５を通り処理回路１１６でＡ／Ｄ変換され演算その
他の処理を行なう。またライン１１２は第５図の温度セ
ンサー６９の出力であシ室温補正された後オペアンプ１
１４に入り、セレクタ１１５を経て処理回路１１６に加
えられる。同様にライン１１３は第６図の流量センサー
９０の出力であり、オペアンプ１１４．セレクター１１
６を経て処理回路１１６に加えられる。処理回路１１６
で演算、処理されて得られたデータは、ＲＯＭ１１７に
記憶されている膜特性、たとえば第１図すに示された特
性と比較される。このデータは、使用する膜の基本的デ
ータである。

一方、燃焼条件の初期値設定はキーボード６３よ導入力
させる。６４はキーボード６３の表示装置である。キー
ボード６３より入力させた値と膜特性の比較によシ指定
される条件を決定し、次いで制御方法を決定し表示する
。同時にパルプ駆動用モータコントローラ１２０に指示
を与え、バルブ６３を駆動する。同様にバルブ６７はパ
ルプ駆動用コントローラ１２１で、バルブ４７はパルプ
駆動用コントローラ１２２で制御する。この動作をくシ
返すことによシ精度を上げてゆく。この時のデータ、補
正データはＲＡＭ１１８に蓄えられる。以上の方法によ
り制御を行う。なお、図中６６はＣＰＵの一例を示した
ものであわ、ＣＰＵの種類によシ異なるが、要するに、
各種データを膜特性と比較演算し制御方法の最適条件を
決定するものである。なお本方法ではさらに外部条件の
複雑な変化に対し、膜特性をさらに補正し、最適化へ進
める事が可能である。以上の方法をソフトウェアから見
たものが第９図である。

次に第１ｏ図により本装置の電気回路、安全装置回路に
ついて説明する。図中、実線は電源回路、破線はコント
ロール回路である。まず、真空ポンプ駆動用三相電源１
３１および単相１ｏＯｖの電源１３２よシの電圧は、そ
れぞれ電源防止用ブレーカ−１３３，１３４を通り、開
閉コントロールボックス１３５に入る。さらにサーマル
型の過電流防止フレーカ−１３６，１３７を通り各電源
が供給される。１００Ｖの電源１４０は各コントローラ
において必要に応じＤＣ変換される。この電源はＣＰＵ
６ｅ、ファン２２．指示ランプ１５４゜警報ブザ−１５
０および各バルブの制御コントローラー１４４に供給さ
れる。電源１４５は１００■入力電源１３２の異常ある
いは停電の時に使用するための、ＣＰＵバックアップ電
源および警報ブザ−１４６用電源である。次にコントロ
ール回路であるが、ライン１４７よりデータ入力されそ
の値が異常値（規定値からの大きなズレ、あるいは制御
不可能々値等）が検出された時ライン１４８によシ開閉
コントロールボックス１３５を駆動して電源遮断、ライ
ン１４９を介して警報ブザ−１５０の作動およびライン
１５１を介して制御コントローラ１４４の制御等を指示
する。１５２゜１５３．１５４．ｉ５５は各種の動作状
態を表示するためのランプあるいはＬＥＤ表示装置であ
る。

本装置で使用している膜は燃焼用を目的としている事か
ら最低でも２０２／分以上の流量を得るために透過能の
良いポリジメチルシロキサンを含む膜材が好適であり、
また本装置として最終的に燃焼用として用いられる酸素
濃度は燃焼に適した３９係以下のものである。

以上の方式により燃焼用として主に必要とされる条件で
ある酸素濃度および流量の可変が可能であり・また規定
の濃度、流量が温度等の外部条件によシ変動せず、かつ
湿度に対してもより安定であり捷た得られた富化気体が
脈動のないものであり、燃焼用として十分実用可能な酸
素富化気体が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は酸素濃度と燃焼節約率との関係を示す図
、第１図（ｂ）は選択気体透過膜の両側の差圧と酸素濃
度および流量の関係を示す図、第１図（Ｃ）は選択気体
透過膜の温度と透過係数との関係を示す、図、第２図は
本発明による燃焼用酸素富化気体供給装置の原理構成図
、第３図は本発明による燃焼用酸素富化気体供給装置の
構成および動作原理を説明するためのブロック図、第４
図は本発明装置における酸素富化気体系の説明図、第６
図は本発明に使用される膜セル部構成図、第６図は本発
明装置の全体構成を示す図、第７図は本発明装置の実施
例を示す構成図、第８図は本発明装置の制御系の説明図
、第９図は本発明装置の制御系動作を説明するフローチ
ャート、第１０図は本発明装置における電気回路系説明
図である。１゛・°・選択気体透過膜セル、２１・・・・・・フィ
ルター、２２・・・・・ファン、２３・・・・・湿度除
去部、２４゜３３．５５・・・・・真空ポンプ、２５・
・・・・・脈動除去部、２６・・・風向制御板、２７・
・・・・防音材、２８・・・・外気導入部、３１．４５
・・・・・・主膜セル、３２．４６・・・・・・補助膜
セル、３４．５０・・・・・内部圧力検知部、３５・・
・・・温度検知部、３６・・・・・除湿室、３７・・・
・フィードバックコントロール、３８・・・・・バッフ
ァー室、５４・　・ポンプ入口、５６・・・・ポンプ排
出口、５７・・・・バイパスバルブ、９ｏ・・・・流量
検知器、９１・・・・圧力検知器、９２・・・燃焼装置
、９３・・・・圧、流量制御用吐出口。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図（０，） υ　３θ　循酉灸」（Ａ（渡　（′／＝９第１図（ｂ）ノ五　卜し、＜Ｂ／Ａ）（ＣＩ（’（’） ’／Ｔ　Ｘ　１ｏ３（２）　ポ第３図第５図、　Ｉ区（−一ゾーー）聾　へｊピ　珈♂ 〜　ト　）ｈ　噂　′Ｎ第９図 −卦

Claims

【特許請求の範囲】

（１）選択気体透過膜セルに空気を供給する手段と、選
択気体透過膜の一次側と二次側間に圧力差を設けるだめ
のポンプと、前記選択気体透過膜セルを透過した酸素富
化気体を燃焼装置に供給する配管系と、前記酸素富化気
体の湿度を一定値に制御する手段と、前記酸素富化気体
の脈動を除去する手段と、前記ポンプの入口と排出口と
を接続するフィードバック用バイパス径路とを備えたこ
とを特徴とする燃焼用酸素富化気体供給装置。
（２）　フィードバンク用バイパス径路を流れる気体流
量が調節可能である特許請求の範囲第１項記載の燃焼用
酸素富化気体供給装置。