JPS6350284B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、酸素濃度を高めた空気を作るため
の酸素富化装置に関するものである。

ガラスの溶解、鋼片の鍛造、セラミツクの焼成
などのように高温を必要とする燃焼設備のバーナ
ーに供給する空気は、いくらかでも酸素濃度が高
いと効果的である。あるいはボイラーに供給する
空気の酸素濃度が高ければ、燃焼効率が向上し、
燃料の節約になる。

しかし、酸素濃度を高めるのに、酸素ボンベや
液体酸素の酸素を使用することは、経済性に欠け
るので、近年、空気を高分子膜で過して、通常
21％の空気の酸素濃度を、23〜31％に濃縮する方
法に関心が持たれている。

この酸素富化空気でも、バーナーの燃焼効率を
少なからず高めうるので、シリコーン系高分子薄
膜が、酸素富化膜として既に実用化され始めてい
る。

高分子膜で空気を過して、酸素富化空気を多
量に得るには、かなり大がかりな装置を必要とす
る。

この発明は以上にかんがみてなされたもので、
高分子膜に頼らないで酸素富化空気が得られ、し
かも比較的簡単な構造の酸素富化装置を提供する
ことを目的とするものである。

周知のように、水中の生物は、水に溶解した空
気を摂取している。このように水中で生物が生存
できるのは、水が酸素を効率良く溶解するためで
ある。

種々検討した結果、水と酸素との親和性が良い
という性質を利用して、この発明を完成するに至
つた。

第１図に水を溶解する酸素濃度の温度依存性を
示す。水面上の圧力は１気圧である。この測定温
度範囲（5゜〜50℃）での水溶解空気の酸素濃度
は、34〜35％になつている。空気中の酸素濃度は
21％であるが、水中では10数％酸素が濃縮してい
ることになる。

すなわち、空気飽和水を真空中で、溶解空気を
取り出せば、34〜35％の酸素富化空気が得られ
る。

第２図に、水に溶解する酸素濃度（直線Ａ）と
空気の溶解量（直線Ｂ）と圧力との関係を併せて
示す。

20℃の水温における溶解空気の酸素の濃度は、
圧力に依存せずに、一定になつている。水面上の
窒素と酸素の分圧が一定である限り、溶解空気の
酸素濃度は、10気圧以上の圧力でも一定と考えら
れる。

空気の溶解量は、ほぼヘンリーの法則に従つ
て、水面上の空気圧とともに増加している。

すなわち、第２図に示す結果から、高圧で空気
を溶解させた水を１気圧にすると、その圧力差の
空気が取り出せることがわかる。例えば、10気圧
で水で１当り空気は160ml溶解する。この水を
１気圧に戻すと、１気圧の溶解量18mlとの差、約
140mlの酸素濃度の高い酸素富化空気が取り出せ
る。

従つて、この発明は先に記載した目的を達成す
るために、水を充填した圧力タンクと、この圧力
タンクに圧縮空気を送るコンプレツサと、前記圧
力タンク内の圧力を調節する調圧弁と、前記圧力
タンク内の水を噴霧するノズルと、このノズルを
収納する収納タンクとを備える酸素富化装置を提
供している。

以下、図示する実施例に関して、この発明を詳
細に説明する。

第３図に示すように、空気中のちりを除くため
のフイルタ１を接続したコンプレツサ２は圧力タ
ンク３の底部にフイルタ４を通して圧縮空気を供
給するように、圧力タンク３に連結され、圧力タ
ンク３には水５が充填されている。圧力タンク３
は水面上の空気の圧力を一定圧に保つための調圧
弁６を具えている。圧力タンク３内の水を噴霧す
るノズル８が常圧タンク７内に設けられ、常圧タ
ンク７は弁６ａ，６ｂをそれぞれ有する管で、水
回収タンク１１に連結され、弁６ｂを有する管は
常圧タンク内に延長しその上端が空気排出口１０
となつている。水回収タンクは弁６ｃを有する管
でコンプレツサ２の吐出側に接続され、弁６ｄを
有する管で圧力タンク３の下部と連絡している。
コンプレツサ２の吐出管には弁６ｅが設けられて
いる。常圧タンク７の空気取出口１３には弁１４
がある。９はフロート、１２は装置全体を収納す
るラツクである。

このような装置で、コンプレツサ２により圧力
タンク３の水中に圧縮空気を送り、水に空気を溶
解し易くするため気泡を作るフイルタ４を通して
圧力タンク３内の水中に出す。空気を溶解した圧
力タンク３内の水はノズル８によつて常圧タンク
７内に噴霧され、圧力タンク３と常圧タンク７と
の圧力差に相当する酸素富化空気が弁１４を開く
ことにより常圧タンク７の空気取出口１３から取
出せる。

弁６ａ，６ｂを開、弁６ｃ，６ｄを閉として置
けば常圧タンク７内に噴霧された水は水回収タン
ク１１に溜り、水回収タンク１１内の空気は空気
排出口１０から排出される。ある水面高さまで水
が溜ると、フロート９によつてその高さが検出さ
れ、弁６ａ，６ｂ，６ｅを閉じ、弁６ｃ，６ｄが
開かれ、これらの弁の開閉によつて、水回収タン
ク１１内の水は再び圧力タンク３に送り込まれ再
使用されうる。その後弁６ａ，６ｂ，６ｅを開き
弁６ｃ，６ｄを閉じるサイクルを繰返し、酸素富
化空気を取出すことができる。

弁６ａ〜６ｅとフロート９とを連動させるに
は、電磁弁が使用される。またドレン弁１５は圧
力タンク３からの水の排出の他に、気化したため
に減じた水の補充用として使用できる。

第４図に、圧力下で溶解させた空気溶解水を20
℃、１気圧にした時水から取出せる空気の酸素濃
度と水面上の圧力との関係を示している。この図
から見られるように、水面上の圧力が高い程取出
せる空気の酸素濃度は高くなり、１気圧の空気と
平衡する水中溶解酸素濃度35％の線Ｄに近づく。
線Ｃは大気中の酸素濃度を示す。また第２図の線
Ｂで示されるように、水面上の圧力が高い程、空
気溶解量が多くなる、すなわち取出せる酸素富化
空気が多くなるので、水面上の圧力は高い程、実
用上有利に利用できる。

この発明によれば、以上のように水を用いるこ
とによつて、高分子薄膜を使用しない簡単な装置
で、酸素富化空気が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は水に溶解した空気の酸素濃度と水の温
度との関係を示すグラフ図、第２図は水中溶解酸
素濃度及び空気溶解量と水面上の圧力との関係を
示すグラフ図、第３図はこの発明による酸素富化
装置の一実施例を示す組立配管図、第４図は圧力
下で溶解させた空気溶解水を20℃、１気圧にした
時水から取出せる空気の酸素濃度と水面上の圧力
との関係を示すグラフ図である。 １…フイルタ、２…コンプレツサ、３…圧力タ
ンク、４…フイルタ、５…水、６…調圧弁、６ａ
〜６ｅ…弁、７…常圧タンク、８…ノズル、９…
フロート、１０…空気排出口、１１…水回収タン
ク、１２…ラツク、１３…空気取出口、１４…
弁、１５…ドレン弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水を充填した圧力タンクと、この圧力タンク
   に圧縮空気を送るコンプレツサと、前記圧力タン
   ク内の圧力を調節する調圧弁と、前記圧力タンク
   内の水を噴霧するノズルと、このノズルを収納す
   る収納タンクとを備えることを特徴とする酸素富
   化装置。