JPS60253728A - 燃焼用酸素富化気体供給装置 - 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】 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２１　ＶＯ
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相別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
数条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（１３Ａ）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相方れており、ガラ
ス溶解、ガラス加工、金属溶解。

セラミック焼成、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り、燃焼時たとえ
ばピ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。

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捷
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％増加する事により約８０℃の温度上昇が見ら
れると同時に、燃焼速度の大幅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の ある事が必要である。第２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９、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する
適応が可能である事である。

つまシ選択気体透過膜を用いた本装置においては温度変
化によシ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捷れる。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５図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（脈動ンし、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シ上記の目的を達成
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（Ｑ２）はそれ
ぞれ膜材質にともなう窒素、酸素の透過係数、ｄＰ（Ｎ
２）、ｄＰ（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。つ捷りこの式から分かる様に膜を
透過する全流量（？　）はＦｔ＝Ｆ（Ｎ２）＋Ｆ（０２
）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（５）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
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（Ｆ（ｏ２）／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＝Ｐｏ　ｅｘｐ　−（Ｅｐ／ｉｃＴ　）　−・・・・
（３）上式より透過量の増大は温度Ｔの十昇にょるＦ（
透過係数）の増加にとも彦うもので、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℃増加すると約１
０％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犬きく依
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。つまり四季を通じ装置周辺の
温度は０℃附近から４０℃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乞
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
事が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１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
の様に近づ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。つまシポンプの動
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図は本発明の主要部分の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だものである。図において、２１
は金属ネッ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。外気はファン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７７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で水を蒸発させて冷却し、真空ポンプ２４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は図では縦に複数枚釜べているが、横方
向に複数枚盤べてもよい。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傾設けてもよい。

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
素富化気体は真空ボンプ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２１ｖｏ１％）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
られだ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３７によりフィードバック
する。残りの気体は脈動を除去するためバッファー室３
８を通り燃焼用富化気体として取り出される。３５は温
度検知器、９０は流量検知器、９１は圧力検知器、９２
は燃焼装置、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例示だもので
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、捷ず第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。すなわち外部条件、変
動等に対応できる様に膜セル部分で可変とする事である
。

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２Ｑ係前
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、Ｋ対し１組以上
の補助膜セル４６を有する構成である。

捷たこのバルブ４７はＯＮ−〇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４６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、
比較的圧変化が小さく、酸素濃度の変動が小で大幅な流
量の増加を果すことができる。

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５０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。

寸だ導管５１を通る経路で酸素富化気体の状態を変化さ
せるだめ、第２図及び第３図の空気導入部２８に対応す
る空便取導入れ口５２を設けである。これは、取・す入
し口６２にフィルターを使用しであるもので、取り入れ
る流量はバルブ６３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、
だとえば、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、後述する制御方法上の兼ね合い
になる事は云う寸でもない。次に導管６１を通ってきた
気体は減圧ポンプ６５に達するが、この導管５４とポン
プ排出側導管５６とを接続するためのバルブ５７が設け
られている。このバルブ５７はバルブ５３と同様に流量
可変タイプのものであり、手動あるいは、モーターによ
る制御が可能なものである。又パルプ゛°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
あり、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。このバル
ブ５７の制御はバルブ５３と同様に種々の条件、つまり
、補助膜バルブ４７．全気取導入れバルブ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。壕だ制御バルブの操作
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６９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
らの使用、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６８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色
５を通り常圧寸だ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
し通常はスノく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゛　よ多温度や露結量が変化するという問題が生じる
。

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曽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。つまシ水が浸透しやすい材質
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、透過気体件の水蒸気が
この導通管で露結した時、この水が浸透圧あるいは内圧
で外部に取シ出され、大気中で気化するとき、さらに潜
熱によ多温度を下げる事により、より温度を下げ露結を
促逸させるものである。

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シた除湿部６２はポ
ンプ６６の直後に設置する必要がある。つ１リボンプロ
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′＝１９この除湿部６２を通さずに行なうと、ノ（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９０を通り、かつ圧力計９１を通
る。寸だこの部分の導管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か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９６．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り説明を省略する。こ
の実施例においては、空気取導入れ口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にまわシこまないようにしなけれ
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。これらを得るだめの制
御部分としては、補助膜開閉、大気導入パルプおよびバ
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（Ｊ）、酸素
濃度（０２）、温度に対する透過係数（ＰＴ）を知り、
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−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較演算し、最適流量お
よび濃度を得るだ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１１１のラ
インは第６図の圧力センサー６０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。捷たライン１１２は第６図の温度センサー
５９の出力であり室温補正された後オペアンプ１１４に
入り、セレクタ１１５を経て処理回路１１６に加え（れ
る。同様　−にライン１１３は第６図の流量センサー９
０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、ＲＯＭ　、１１７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り指定
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６３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
返すことによシ精度を上げてゆく。この時のデータ、補
正データはＲＡＭ１１ｓ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
ものであシ、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、最適化べ進
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１０ｏＶの電源１３２よりの電圧は、そ
れぞれ電源防止用プレーカー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
型の過電流防止ブレーカ−１３６，１３７を通り各電源
が供給される。１ｏＯ■の電源１４０は各コントロ渭は
υｉ’ＬＪ６６、ファン２２．指示ランプ１５４゜警報
ブザ−１５０および各ノクルブの制御コントロ　゛−ラ
ー１４４に供給される。電源１４６は１００Ｖ入ブフ電
源１３２の異常あるいは停電の時に使用するだめの、Ｃ
ＰｔＪ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な値等）が検出された時ラ
イン１４８によすＩＩＪ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−
１６０の作動およびライン１５１を介して制御コントロ
ーラー１４４の制御等を指示する。１６２゜１５３．１
６４，１５５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焼用を目的として　、いる
事から最低でも２０　ｔ／ｆｊ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
安定であり寸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だめのブロック図、第４図
は本発明に使用される膜セル部構成図、第６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
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、ｅ５５・・・・・・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　、４
６・・・・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、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 （ＱＪ 醸１濃度（ダリ 第１図 （ｂ＋ （Ｃ） （ρＣ） １／Ｔダｔｏ３ 固　セ４　が 城 第４図 本　“ １弘 第９図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ０）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
   焼装置を供給する配管系と、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
   去する手段とを備え、前記選択気体透過膜セルが主膜セ
   ルと補助膜セルとで構成され補助膜セルからの酸素富化
   気体の流量を制御して選択気体透過膜セルより得られる
   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
   制御することを特徴とする燃焼用酸素富化気体供給装置
   。 （２）補助膜セルが複数個の膜セルで構成され、各々の
   出力路が開閉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。