JPS63252907A - 酸素富化装置 - Google Patents

酸素富化装置

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Publication number
JPS63252907A
JPS63252907A JP8813187A JP8813187A JPS63252907A JP S63252907 A JPS63252907 A JP S63252907A JP 8813187 A JP8813187 A JP 8813187A JP 8813187 A JP8813187 A JP 8813187A JP S63252907 A JPS63252907 A JP S63252907A
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JP
Japan
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oxygen
pressure
temperature
enriched air
heat exchanger
Prior art date
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Pending
Application number
JP8813187A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Sugimoto
賢司 杉本
Susumu Ota
進 太田
Hiroyuki Yamamura
山村 弘之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Priority to JP8813187A priority Critical patent/JPS63252907A/ja
Publication of JPS63252907A publication Critical patent/JPS63252907A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B13/00Oxygen; Ozone; Oxides or hydroxides in general
    • C01B13/02Preparation of oxygen
    • C01B13/0229Purification or separation processes
    • C01B13/0248Physical processing only
    • C01B13/0251Physical processing only by making use of membranes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0043Impurity removed
    • C01B2210/0046Nitrogen

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)

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] この発明は、酸素富化空気の流量と酸素濃度を季節を問
わず一定に製造し得る酸素富化装置に関する。
[従来の技術] 選択的膜モジュールで製造される酸素富化空気の流量お
よび酸素濃度は、膜モジュールに供給される空気温度、
圧力差などに依存し、供給空気に外気を用いると季節に
よって外気温度が変動するので酸素富化装置で製造され
る酸素富化空気の透過流量、酸素濃度も共に変動し、ユ
ーザ設備での使用は甚だ不便であった。
従来、このような温度、圧力依存性に基因する障害を除
くため、酸素富化空気の透過流量とその′a度を酸素富
化装置内で一定にすることを目的とする装置の発明が、
例えば、特開昭59−115727号公報、特開昭60
−1 ’I 8605号公報等で知られていた。
上記装置は、供給空気温度を一定にするため、膜モジュ
ール−次側に特別に設けられた加熱器で供給空気の温度
をコントロールするか、真空ポンプの断熱圧縮で上昇し
た酸素富化空気を冷却するため、その全量を該真空ポン
プ後部に配設された熱交換器で前記供給空気と熱交換さ
せることにより冷却するものでめった。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、従来装置は、その用途が前記公報で述べ
られているように、いずれも装造酸素富化空気量の少な
い、専ら医療用途に用いられる小型設備のため以下に述
べる問題点があった。
すなわち、 ■従来装置は、r!A造酸素富化空気最が少ないので、
たとえ、真空ポンプの断熱圧縮により発生した高温富化
空気の全量を供給空気の加熱に用いたとしても供給空気
の加熱熱源としては不足し、供給空気の温度を一定にす
るには、冬期にあっては特別に設りられたブースタヒー
タによる追加加熱を、夏期にあっては熱交換器で予備加
熱された供給空気とこれより温度の低い外気との混合等
による供給空気の温度調節等が必要であった。
■前記ブースタヒータの電力費は、小型の医療用用途で
はロス1〜的に大きな問題とならないが、−1M3/m
in以上の大流量の酸素富化空気の製造を目的とする工
業用用途においてはエネルギーコス1〜が極めて増大す
ること。
■また、膜モジュールへの供給空気の温度を一定にする
目的で、たとえ、前記熱交換器で加熱された空気と該熱
交換器を通さない外気との混合による温度調節方法を用
いたとしても、熱交換器を通過する空気と通過しない外
気との混合比が絶えず変化するので、これに伴なって空
気送給ファンにかかる一時側圧力も変動する。このため
、せっかく膜モジュールへの供給温度を一定にしても酸
素濃度が変化する要因となるなどの問題点があった。
この発明は、上記従来装置の欠点を解消し、たとえ、酸
素富化装置への供給空気が季面によって変動しても、酸
素富化装置で製造される酸素富化空気の流量と酸素濃度
は、常に一定である酸素富化装置を提供することを目的
とする。
「問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決するための本発明の溝成は、次のとお
りである。すなわら、 大気を流通させる第1の流路と酸素富化空気を流通させ
る第2の流路とが隔壁を介して形成され、かつ、該第2
の各流路にそれぞれ導入口と排出口とが形成された熱交
換器と、該熱交換器の第1の流路の排出口側から大気を
吸引し圧送する送給手段と、該送給手段で圧送された大
気の酸素濃度を高めるための酸素富化膜モジュールと、
該モジュールから酸素富化空気を吸引し該空気を前記熱
交換器の第2の流路の導入口へ圧送する圧送手段とを設
けた酸素富化装置において、 前記圧送手段の排出側に該排出側の圧力を調節するため
の圧力調節弁を設けると共に、該圧力調節弁の排出側に
前記熱交換器の第2の流路と並列接続のバイパス路と、
該第2の流路と該バイパス路の流量比を調節するmfl
比調節弁とを設け、かつ、前記熱交換器の第1の流路と
前記送給手段との間に前記流量比調節弁の調節信号を得
るための温度検出器を設けたことを特徴とする酸素富化
装置である。
この発明で熱交換器とは、供給空気を予備加熱する熱交
換器で、該空気の送給手段の八[1もしくは出口側に設
けられた熱交換器であって、第1の流路に流れる供給空
気を、圧送手段の断熱圧縮効果で発生した高温空気を熱
源として加熱する熱交換器であり、その型式は、特に制
限がないがシェルアンドチューブ式、プレート式、フィ
ンデユープ式などが好ましく用いられる。
前記送給手段とは、前記予価加熱された供給空気を後続
の膜モジュールに送給する手段であり、その型式は、例
えば、シロッコファン、ブロワなどが好ましく用いられ
る。
酸素富化膜モジュールとは、酸素富化空気を選択的に透
過する公知の透過膜である。
また、圧送手段とは、前記酸素富化膜モジュールの二次
側に酸素富化空気を発生させるための圧送手段であり、
例えば、真空ポンプ、レシプロ圧縮機、ターボ圧縮機、
ルーツブロワなどが好ましく用いられる。通常、該圧送
手段の一次側圧力は、−〇、7〜−0.5ki/ゴ、G
、二次側圧力は、0゜05〜0 、5 kq / cl
Tf、 G圧力差は、0.55−1゜2に3/−である
のが好ましい。
次に、この発明における圧力調節弁とは、前記圧送手段
の二次側圧力を一定に調節するための調節弁で、少なく
とも弁に内蔵されたスプリングの一定設定圧力をパイロ
ット圧ツノと比較のうえ、該偏差圧力に応じて弁が開閉
する公知の機械式調節弁であれば十分であるが、前記圧
送手段の二次側に設けられた圧力検出器の検知圧力に基
づいて圧力コントローラの圧力設定機能と調節機能をも
備えた例えば、電子式、空気式、油圧式などの自動圧力
調節弁であればより好ましい。
前記圧力検出器の好ましい型式は、隔膜式、オリフィス
、ベンチュリなどの差圧式などであり、圧力調節弁の好
ましい型式は、ダイヤフラム弁、バタフライ弁などであ
るが、より好ましいのは、グローブ弁である。
また、流量比調節弁とは、前記酸素富化膜モジュールへ
の供給空気温度を一定にすることを目的とし、前記熱交
換器の二次側に設けられた送給空気の温度検出器の検出
温度に基づいて、前記熱交換器の加熱側デユープへの流
路である第2の流路と前記熱交換器のバイパス路に流れ
る高温の酸素富化空気の流量比を調節覆る流量調節弁で
ある。
該流量比調節弁は、前記圧力調節弁と同様に公知の機械
式流量調節弁であっても良く、更に温度コントローラと
一体になった電子式、空気式、油圧式などの自動流量調
節弁であればより好ましいことも同様である。該流量調
節弁の型式は、ダイヤフラム弁、バタフライ弁などが好
ましく、より好ましくは、グローブ弁である。また、前
記温度検出器は、1ノ゛−ミスタ式、抵抗式、膨張式な
ど公知のもので良い。
ここで、前記流量比調節弁の配設位置を第1図と第2図
を用いて説明すると、熱交換器のバイパス配管16中の
みであっても良いが、第2図に示すように前記バイパス
配管16の分岐点23に、例えば、自動三方電磁弁24
を設けても良い。この流量比調節弁の配設方法は、酸素
富化膜モジュールに供給される空気の温度調節を目的と
して熱交換器に供給される熱源としての酸素富化空気の
流量調節をするものでおれば如何なる配設方法も含まれ
る。しかし、最も簡易な配設方法は、第1図に示される
位置であり、通常、熱交換器2の第2の流路(チューブ
側)の圧力損失は、バイパス路側よりも遥かに高いので
、バイパス路を通過する酸素富化空気量を制御すること
により、熱交換器への供給空気量は容易に制御される。
[作用] この装置は、圧力調節弁を通過した高温の酸素富化空気
に対し、酸素富化膜モジュール−次側に設けられた温度
検出器による供給空気の温度を一定に−づべく、流量比
調節弁で熱交換器の第2の流路側に流される空気流口を
制御するので、常に酸素富化膜モジュール−次側の供給
空気温度は一定に保たれる。
更に、酸素富化膜モジュールを透過し、圧送手段で断熱
圧縮された高温の酸素富化空気は、前記流量比調節弁と
同様に圧力検出器、圧力調節弁の作用によって圧送手段
前後の圧ツノを一定にする結果、酸素富化膜モジュール
前後に加えられる圧力差をも一定にする。
よって、酸素富化膜モジュールに供給される外気温度が
季節によって変動しても、酸素富化膜モジュールの温度
、圧力依存性はなくなり、該酸素富化膜モジュールで発
生する酸素富化空気は、夏期、冬期を問わず流量、酸素
濃度共に一定のものが製造される。
[実施例] 次に、この発明の一実施例を第1図に基づいて説明する
第1図は、この発明に係る装置のフローシートで、1は
、供給空気のフィルタ、2は、シェルアンドデユープ式
の熱交換器で、シェル側配管には供給空気が流れ、チュ
ーブ側配管3には、真空ポンプ4の断熱圧縮による酸素
富化空気が供給空気の加熱熱源として流れている。5は
、吐出量が300ONm3分のシロッコファン、6は、
酸素富化膜モジュールで、−次側には、窒素富化空気の
排出管7が、二次側には、製造された酸素富化空気が流
れる導出管8が接続されている。前記真空ポンプ4の二
次側配管9中には隔膜式の圧力検出器10が、更にその
後部には、空気作動式の圧力調節弁1コが設けられ、更
に圧力コン1〜ローラ12が設けられている。
14は、熱交換器2の二次側に設けられた隔膜式の温度
検出器、15は、前記熱交換器2のバイパス配管16中
に設けられたグロー1式の流量比調節弁、17は、前記
温度検出器14の温度信号を受けて、設定温度との偏差
値を前記流量比調節弁15に伝える温度コン1〜ローラ
である。1つは、前記熱交換器2の熱源側の一次側配管
で、チューブ側配管3を経て二次側配管20に接続され
、その終端は酸素富化空気の供給配管21に通じている
。なお、22は、ドレン排出器である。
次に、このように(育成されたこの装置の作用を説明す
る。
第1図の白扱き矢印方向からシロッコファン5で吸引さ
れた外気は、熱交換器2でチューブ側配管3を流れるM
素富化空気を熱源空気として一定温度に予備加熱される
すなわち、熱交換器2の二次側温度が温度検出器14で
検知された結果、該温度検出器の温度が予め定めた設定
温度より低い場合は、流量比調節弁15が閉止されるこ
とにより、逆に高い場合は、流量比調節弁15が開くこ
とにより高温の酸素富化空気を分岐点23、バイパス配
管16を経て酸素富化空気の供給配管21側に逃すこと
により、デユープ側配管3に流れる高温の酸素富化空気
流量が調節されるので、酸素富化膜モジュール6に供給
される外気は、約35℃程度の一定温度に常に保持され
る。ついで、該空気は、酸素富化膜モジュール6の膜面
−次側にシロッコファン5で供給され、ここで約100
〜500mmAQ程度の一定圧力に昇圧された後、さら
に真空ポンプ4の吸引力により、酸素富化膜モジュール
6の二次側圧力が−0,7〜−0.5Kg/cm2.G
程度の一定圧力に減圧されることにより酸素富化膜モジ
ュール6への供給空気を窒素富化空気排出管7に流れる
窒素富化空気と、酸素富化空気導出管8に流れる酸素富
化空気とに選択的に分別される。
次に、酸素富化空気は、真空ポンプ4で断熱圧縮され、
温度が120〜150℃、圧力が0.05〜0.5ki
/cnf、G程度の高温、高圧化された酸素富化空気に
なる。ここで該空気は、圧力検出器10で真空ポンプ4
の二次側圧力を検知され、該検知信号はコントローラ1
2に送られ、該コントローラからは圧力調節弁11に設
定圧力に維持すべく制御信号が送られる結果、真空ポン
プ二次側圧力である吐出圧力は、常に前記一定値に保持
される。
次に、夏期と冬期におけるこの装置内の各位置における
外気または酸素富化空気の流量、温度、圧力状態を第1
表に示す。
なお、この表で測定位置A−Gは、次の位置を示ず。
A:フィルタ1の入口 B:熱交換器2の二次側 C:酸素富化膜モジュール6の一次側 り:酸素富化膜モジュール6の二次側 E:真空ポンプ4の二次側 「:窒素富化空気排出管7 G:供給配管21 (以下、余白〉 第1表 上記第1表から−明らかなようにA点の供給空気口が夏
期、冬期で一定の300 ONm3/llでおることを
前提に、外気温度が、夏期、冬期とでそれぞれ、30℃
、0℃と変動しても、熱交換器2での予備加熱、真空ポ
ンプ4での圧力制御の結果、酸素富化膜モジユール6前
後の外気と酸素富化空気の流口、酸素濃度は、夏期、冬
期を問わずそれぞれ一定の100ONm3/I+ 、3
 Q%が17られた。
[発明の効果] 本発明は、上記構成とすることにより以下の効果を奏す
る。
熱交換器の第2の流路側に設けられた流量比調節弁で前
記熱交換器に流れる高温の酸素富化空気ωを調節するこ
とにより、酸素富化膜モジュールに供給される外気温度
を一定に保持し、更に、圧送手段の二次側圧力を圧力調
節弁で一定にしたので酸素富化膜モジユール前後の供給
空気の温度、圧力状態を年間を通じて常に一定に保持し
得る。
その結果、酸素富化膜モジュールを透過する供給空気の
温度、圧力依存性がなくなり、年間を通じて流量、酸M
濃度が共に一定の酸素富化空気を極めて容易に製造する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る装置のフローシート、第2図は
、本発明に用いられる流量比調節弁の配設位置の他の実
施例図である。 図面の簡単な説明 1:フィルタ 2:熱交換器 3:ヂューブ側配管 4:真空ポンプ 5:シロッコフッアン 6:酸素富化膜モジュール 7:排出管 8:導出管 9:真空ポンプの二次側配管 10:圧力検出器 11:圧力調節弁 12:圧力コントローラ 14:温度検出器 15:流量比調節弁 16:バイパス配管 17:温度コントローラ 19ニ一次側配管 20:二次側配管 21:供給配管 22:ドレン排出器 23:分岐点 24:自動三方電磁弁 特許出願人   東 し 株 式 会 社第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 大気を流通させる第1の流路と酸素富化空気を流通させ
    る第2の流路とが隔壁を介して形成され、かつ、該第2
    の各流路にそれぞれ導入口と排出口とが形成された熱交
    換器と、該熱交換器の第1の流路の排出口側から大気を
    吸引し圧送する送給手段と、該送給手段で圧送された大
    気の酸素濃度を高めるための酸素富化膜モジュールと、
    該モジュールから酸素富化空気を吸引し該空気を前記熱
    交換器の第2の流路の導入口へ圧送する圧送手段とを設
    けた酸素富化装置において、 前記圧送手段の排出側に該排出側の圧力を調節するため
    の圧力調節弁を設けると共に、該圧力調節弁の排出側に
    前記熱交換器の第2の流路と並列接続のバイパス路と、
    該第2の流路と該バイパス路の流量比を調節する流量比
    調節弁とを設け、かつ、前記熱交換器の第1の流路と前
    記送給手段との間に前記流量比調節弁の調節信号を得る
    ための温度検出器を設けたことを特徴とする酸素富化装
    置。
JP8813187A 1987-04-10 1987-04-10 酸素富化装置 Pending JPS63252907A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002026359A1 (de) * 2000-09-26 2002-04-04 Axiom Angewandte Prozesstechnik Ges.M.B.H. Vorrichtung und verfahren zur gaspermeation
JP2007507330A (ja) * 2003-10-01 2007-03-29 アトラス コプコ エアーパワー,ナームローゼ フェンノートシャップ 気体混合物から気体を分離するための改良された方法と該方法で使用するための装置
CN100334398C (zh) * 2002-10-31 2007-08-29 松下电器产业株式会社 气体富化装置和空调器
CN102502512A (zh) * 2011-11-07 2012-06-20 上海奕材环保科技有限公司 一种为炉窑富氧助燃提供稳定流量和纯度的富氧气体的方法
WO2019004281A1 (ja) * 2017-06-27 2019-01-03 Jfeエンジニアリング株式会社 水処理装置および水処理方法

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