JPS60253721A

JPS60253721A - 燃焼用酸素富化気体供給装置

Info

Publication number: JPS60253721A
Application number: JP60056790A
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
祉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ちり、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２１
ＶＯＬ％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訃ける省エネ
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
図体）に示すように敵襲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、縦軸は燃焼の節減不を示し、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（１ｓＡ
　）を燃料とした場合の例であるが、佃の燃料に対して
も同様の傾向は見られる。図から明らかなように、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
権力れておシ、ガラス溶解、ガラス加工、金属溶解、セ
ラミック焼成、＠種鍜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ａ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り、燃焼時たとえば
ビアン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Ｂ青されてくる。

現在燃焼用として必要となる酸素富化気体は、一般に酸
素ボンベにより供給されているが、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大である事が
知られている。この事か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６１−３２９１号公報、特開昭５１−６８７６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１つたく異なる事による
もの、である。

一般に燃焼装置は種りの燃焼方法、燃焼温度。

装置の形状１．大きさを有しておし、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。つまシ使用状態、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り燃焼温′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ａ度
がわずか１係増加する事により約８０°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。

つまシ、燃焼装置の条件、あるいは理論燃焼に近い値で
燃焼させるた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応す
る適応が可能である事である〇つ１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、できるだけ一定水分とする必
要がある。第６に酸素供給装置に関する点で、本装置で
は真空ポンプを用いているが、その結果得られた酸素富
化気体の流速が大きく変動（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々酸素富化気体を得る装
置を提供するものである０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
適量を得るた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（Ｎ　）、Ｆ（０２）は窒素及び酸素の透過量
、には膜の物理的定数、Ｐ（Ｎ　）、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
　）、ΔＰ（ｏ２）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。つ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’（
０２）であり、差圧を変化させると透過流量（Ｆｊ）は
必要量に制御されるが、一方酸素濃度（Ｆ（０２）／Ｆ
ｆｔｌ　）も同時に変化する。これを実験中横軸は選択
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（Ｂ／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（％）でちゃ、曲線Ｑ
および右縦軸は透過量をＢ／Ａ−ｏ、ｓ　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（Ｆ（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シ絶
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。

丁＝Ｐｏ　ｅｘｐ−（Ｅｐ／ｋＴ）　・・・・・・・・
・・・・・・・（３）上式より透過量の増大は温度Ｔの
上昇によるｐ（透過係数）の増加にともなうもので、さ
らに活性化エネルギー（も）とも相関を持つものである
。

第１表がそのＥｐＯ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
１ｏ％もの透過係数の増加が見られる０つ捷りこの事実
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
かなシきびしい環境にある。つま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についても云える。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
過係数が大きい。この事は大気中の酸素を選択的に膜を
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７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。つ捷シ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。つまり国内の一年間の湿
度変化は１゜数％〜９０％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い。

次いで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気
体の輸送は真空型のポンプにより行なっているが、問題
となる点はポンプ自身の特性である。つまりポンプの動
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。

以上が燃焼用酸素富化装置として少くとも欠く事のでき
ない条件であり、本発明はこれを満足する燃焼用富化酸
素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０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
は金属ネｌ）ｌトあるいはフィルターで、膜セルの保護
をするために設けられている。外気は７７ン２２により
この金属ネット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。膜セ
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によシさらに後部
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で水を蒸発させて冷却し、真空ポンプ２
４を通り、脈動除去部２６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は図では絣に複数枚並べているが、横方
向に複数枚並べてもよい。甘だ、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７７ン２２は第２図では膜セル１の後方に設けたが
、７７ン２２は単に気体を流すためのものであるから、
空気取り入れ口、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は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だめの補助膜セ
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
だめの外気導入部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２１　ＶＯＬ％）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毛っても有効であ
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ための除湿室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
にフィードバックコントロール３７ＫＪ：、！７フイー
ドノくツクする。残りの気体は脈動を除去するためバッ
ファー室３８を通り燃焼用富化気体として取シ出される
。３５は温度検知器、９Ｑは流量検知器、９１は圧力検
知器、９２は燃現装置、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
とするための方法について示す。すなわち外部条件、変
動等に対応できる様に第１の方式として膜セル部分で可
変とする事である０第４図がその膜セル部分の構成を示
したものである。図中１は膜セル全体を示し４６は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。

４６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４６を有する構成である。またこのバルブ４７
は０Ｎ−ＯＦＦ制御による手動、あるいは電動式パルプ
である。動作方法としては、バルブ４７を開にする事に
よシ補助膜セル４６の酸素富化気体は導管４８を通り、
主膜セル４５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。

次に第５図について説明する。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４９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６１を通る経路では酸素富化気体の状態を変化
させるため、第２図及び第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５２にフィルターを使用しであるもので、取り入れ
る流量はバルブ５３により調節する。

このバルブ５３は流量可変のタイプであり、手動あるい
は、モーターにより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
の制御は前述した補助膜用パルプ４７と、後述する制御
方法との兼ね合いになる事は云うまでもない。次に導管
６１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６６とを接続するだめの
バルブ６７が設けられている。このバルブ５７はバルブ
６３と同様に流量可変タイプのものであり、手動あるい
け、モーターによる制御が可能なモノである。又バルブ
６７の役目は導管４９゜５１側の圧力を減少させるだめ
のバイパスであり、これを開とする事により透過気体の
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。このパルプ５７の制御はパルプ５３と同様に種々の
条件、つまり、補助膜パルプ４７．空気取り入れパルプ
５３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。捷た制御パルプ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。

すでに記した如り、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を取り付け、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、バイパスパルプ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を通り常圧寸たはそれ以上になると、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°Ｃ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
がと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、より温度を下げ露結
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５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６５の直後に設置する必要がある。つまシボンプ５
６の入口５４と出口５６とのバイパスに吸湿部６２を通
す必要がある。

つまりこの除湿部６２を通さずに行なうと、パルプ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により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９ｏを通り、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
にパルプ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
を設ける事によりさ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シ、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り説明を省略する。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２
６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２１にまわりこまないようにしなけれ
ばならない０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
だめの制御方法について述べる。これらを得るだめの制
御部分としては、補助膜開閉、大気導入バルブおよびバ
イパスバルブの操作の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膜付
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、自動制御可能なものである。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）を知り、
単々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−を使用し、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りの変
動を観察し、これを膜それ自身の特性と比蝦演算し、最
適流量および濃度を得るために数ケ所の制御バルブのど
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５０からの入力であ
りこれをオペアンプ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。まこライン１１２は第５図の温度セ
ンサー６９の出力であり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９゜の出力
であり、オペアンプ１１４．セレクタ１１５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より入力
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り指定
される条件を決定し、次いで側脚方法を決定し表示する
。同時にバルブ駆動用モータコントローラ１２０に指示
を与え、バルブ５３を駆動する。同様にバルブ５７はバ
ルブ駆動用コントローラ１２１で、バルブ４７はバルブ
駆動用コントローラ１２２で制御する。この動作をくり
返すことにより精度を上げてゆく。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
ものであり、ＣＰＵの種類により異なるが、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。なお木方法ではさらに外部条件の
複雑な変ｆヒに対し、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１０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１００Ｖの電源１３２よりの電圧は、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
型の過電流防止プレーカー１３６　、１３７を通り各電
源が供給される。１００．Ｖ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Ｃ
ＰＵ６６　、ファン２２．指示ランプ１５４゜警報ブザ
−１５０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だめの、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１４γ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
は制御不可能な値等）が検出された時ライン１４８′に
より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１６１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　、１５５は
各種の動作状態を表示するだ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現用を目的とじている事か
ら最低でも２０１／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、
捷だ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％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、捷だ規定
の濃度、流量が温度等の外部条件により変動せず、かつ
湿度に対してもより安定であり寸だ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
は本発明に使用される膜セル部構成図、第５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
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、９０・・・・
・・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０代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１毛筋　
１　図（α）隷素壇／Ｌ　（幻官　１　図（Ｉ））（Ｃ）（′Ｃ）１／Ｔズ／６３唇　颯区域第４図　ｆ滅　城ト　攪岱　噴　・、第９図

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手
段と、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流
量および酸素濃度の少なくとも一方を制御する手段と、
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を備え、前記酸
素富化気体の流量および酸素濃度の少なくとも一方を制
御する手段が、主膜セルと補助膜セルとで構成された選
択気体透過膜セルにおける補助膜セルの稼動数を制御す
る手段、前記配管系に１ケ所以上設けられた外気取り入
れ口およびその流量を制御するパルプから成る手段、前
記圧力差を設ける手段としてのポンプの入口および排出
口とを接続するフィードバックバイパス径路ならびにそ
の流量調整バルブから成る手段、前記燃焼装置近傍の配
管系に配された気体吐出口およびその流量調整パルプか
ら成る手段のいずれか、またはそれらのいくつかもしく
はすべての組合せにより構成されたことを特徴とする燃
焼用酸素富化気体装置。