KR20080041139A

KR20080041139A - 기체 분리 장치 및 기체 분리 방법

Info

Publication number: KR20080041139A
Application number: KR1020077010595A
Authority: KR
Inventors: 아키노리 모리
Original assignee: 요시다 에이지
Priority date: 2005-08-29
Filing date: 2006-08-28
Publication date: 2008-05-09
Also published as: EP1930066A1; WO2007026656A1; US20090078115A1; JPWO2007026656A1

Abstract

과제

소형화이며 또한 경량화가 가능하고, 또한, 때로는 무전원으로도 사용 가능한 기체 분리 장치를 제공한다.

해결 수단

기밀용기(2)의 외부와 내부를 격리하는 격벽의 적어도 일부가, 기체분리막(13)을 포함하여 구성하고 있고, 격벽이, 외력의 작용에 의해 적어도 부분적으로 이동 및/또는 변형하여 기밀용기의 내부 용적을 감소 가능하게 구성하고 있고, 기체분리막이, 기밀용기 내부의 전압(P)이 용적 감소에 의해 전압(P1)(P<P1) 이상이 되었을 때에 용기 내부에 밀봉되어 있던 기체(G)로부터 기체(G)에 포함되어 있던 기체(g1)의 적어도 일부를 기밀용기 외부로 분리 배출 가능하게 구성하고 있고, 기체 취출 밸브가, 기밀용기 내부의 나아가 용적 감소에 의해 기밀용기 내부의 전압이 P2(P2>P1)로 되었을 때에 기밀용기 내부와 외부를 연통하여 기밀용기 내부에 남은 기체(g2)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있다.

Description

기체 분리 장치 및 기체 분리 방법{GAS SEPARATOR AND GAS SEPARATING METHOD}

본 발명은, 기체분리막에 의해 격리된 한쪽과 다른쪽 사이에 생기게 한 압력차에 의해 기체를 분리하기 위한 기체 분리 장치 및 기체 분리 방법에 관한 것이다.

기체분리막을 이용한 기체 분리 장치로서, 특허문헌1 내지 특허문헌3에 개시된 것이 있다. 특허문헌1 내지 특허문헌3의 각각에 개시된 기체 분리 장치(이하, 적절히 「종래의 기체 분리 장치」라고 총칭한다)는, 질소 분리막 모듈에 공기 압축기(콤프레서)로부터 압축 공기를 공급하여, 질소 분리막의 한쪽과 다른쪽측에 생기게 한 압력차에 의해 산소 기체와 질소 기체를 분리하도록 구성되어 있다. 분리에 의해 얻어진 질소 기체는, 어느 것이나 자동차 타이어에 충전하기 위해 이용된다.

특허문헌1 : 일본 특개2002-1045호 공보(단락 0014, 0015 및 도 1 참조)

특허문헌2 : 일본 특개2004-17955호 공보(단락 0010, 도 1 참조)

특허문헌3 : 일본 특개2003-54918호 공보(단락 0010, 0013, 0014 및 도 1 참조)

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 종래의 기체 분리 장치는, 어느 것이나 공기 압축기를 필요로 하기 때문에, 일반적으로 장치 전체가 대형화이면서 중량화하여 버린다. 구조가 복잡한 점에도 문제가 있다. 종래의 기체 분리 장치는, 어느 것이나 자동차 타이어에의 질소 기체 충전을 목적으로 하는 것이므로, 일반적으로 개솔린 스탠드나 자동차 수리 공장 등에 설치되는 것으로서, 그것이 대형화이면서 중량화하고 있어도 사용에 그다지 문제는 없다. 그러나, 기체 분리 장치에 의해 분리하려고 하는 기체의 종류, 기체의 농도, 분리량의 다소 등에 의해 기체 분리 장치에 주어지는 사용 환경은 다양하다. 예를 들면, 정전인 때나 옥외에서 사용할 때에, 공기 압축기를 구동시키기 위한 전원을 확보할 수 없는 경우도 있을 수 있다. 그와 같이 다양한 사용 환경에 대응시키기 위해서는, 공기 압축기가 장애로 되는 경우가 있다. 본 발명은, 상술한 상황에 대응하기 위해 이루어진 것으로서, 그 해결하고자 하는 과제는, 소형화이면서 경량화가 가능하고, 또한, 때로는 무전원으로도 사용 가능한 기체 분리 장치 및 기체 분리 방법을 제공하는 데 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위해 발명자는, 기체분리막을 이용하여 기체 분리를 행하게 하는데는, 그 기체분리막을 끼운 한쪽과 다른쪽측 사이에 압력차가 필요한 점, 그 압력차를 생성하기 위해 일부 또는 전부를 기체분리막에 의해 구성한 기밀용기의 용적을 증가 또는 감소시키고, 이에 의해 기체 분리를 행하게 하는 것을 고안하였다. 본 발명은, 이와 같은 관점에서 이루어진 것이다. 그 상세한 내용에 관해서는, 항을 바꾸어 설명한다. 또한, 어느 하나의 청구항에 기재된 발명을 설명하는데 있어서 행하는 해석이나 용어의 정의 등은, 발명의 카테고리를 불문하고 그 성질상 가능한 범위에 있어서 다른 청구항에 기재된 발명에도 적용되는 것으로 한다.

(청구항 제 1항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 1항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 1항의 분리 장치」라고 한다)는, 격벽에 의해 외부와 격리된 내부를 구비하는 기밀용기와, 해당 격벽에 마련된 기체 취출 밸브와, 해당 격벽의 적어도 일부를 구성하는 기체분리막을 포함하여 구성하고 있다. 격벽은, 이것을, 예를 들면, 금속이나 강성 또는 연성의 합성수지에 의해 구성할 수 있고, 기밀성 유지를 위해 필요에 따라 패킹 등을 이용할 수도 있다. 패킹 등은, 그들이 용기 외부와 용기 내부를 격리하는 것이면, 본원에서의 격벽에 해당한다. 격벽의 일부가 나머지 부분에 대해 이동 가능하게 구성하거나, 격벽 자체의 유연성을 이용하여 탄성 변형 가능하게 구성하거나, 이동 가능한 구성과 탄성 변형 가능한 구성을 조합하여 구성하거나 함에 의해, 용기 내부의 용적 감소를 실현한다. 외력은, 직접이든 간접이든 불문하고, 수동에 의해 또는, 전기 에너지나 위치 에너지 등을 이용한 수단에 의해 작용시킬 수 있다. 기밀용기의 형태에 제한은 없고, 통기관 등에 의해 연통시킨 한쪽의 기밀용기와 다른쪽의 기밀용기의 총체 등도, 본원에서의 기밀용기에 해당한다. 상기 구성에서의 격벽이, 외력의 작용에 의해 적어도 부분적으로 이동 및/또는 변형하여 해당 기밀용기의 내부 용적을 감소 가능하게 구성하고 있고, 해당 기체분리막이, 해당 기밀용기 내부의 전압(全壓)(P)이 용적 감소에 의해 전압(P1)(P<P1) 이상이 되었을 때에 용기 내부에 밀봉되어 있던 기체(G)로부터 해당 기체(G)에 포함되어 있던 기체(g1)의 적어도 일부를 해당 기밀용기 외부로 분리 배출 가능하게 구성하고 있다. 기체(G)로부터 적어도 기체(g1)가 분리됨에 의해, 용기 내부에는 기체(g2)가 남겨진다. 여기서, 해당 기체 취출 밸브가, 해당 기밀용기 내부의 더한층의 용적 감소에 의해 해당 기밀용기 내부의 전압이 P2(P2>P1)로 되었을 때에 해당 기밀용기 내부와 외부를 연통하여 해당 기밀용기 내부에 남은 기체(g2)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있다. 「기체분리막」은, 기체 분리 기능을 갖은 막의 총칭이다. 기체분리막의 형태는 특히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 평판형, 중공사(中空絲)형, 스파이럴형 등을 들 수 있고, 이들을 구성하는 각 기체분리막이, 굴곡·만곡·두께의 변화 등에 의해 표면에 기복을 갖고 있어도 좋다. 상기 예에서의 중공사형의 기체분리막에서는, 각 중공사가 기밀용기를 구성하는 격벽에 해당하고, 그 내부가 용기 내부에 해당한다. 기체분리막을 구성하는 소재로는, 고분자 등의 유기재료, 실리카·알루미나·카본 등의 무기재료, 유기재료와 무기재료를 조합시킨 하이브리드 재료 등이 있고, 이들의 재료에 흡착제와 같은 첨가물 등을 포함시킨 것도 포함된다. 기체분리막의 성상(예를 들면, 투과계수, 막두께, 막 면적)은, 분리 장치의 사용 목적, 분리에 의해 얻고자 하는 기체의 종류, 양, 농도 등에 맞추어서 적절히 설정하면 좋다. 또한, 기체분리막은, 형태적으로, 또한, 소재적으로 동일한 것을 반드시 이용할 필요는 없고, 상기 예시한 형태나 소재 등을 복수 조합하여 이용할 수도 있다. 또한, 본원에 있어서 「전압」이란, 기밀용기 내부에 존재한 각 기체 분압의 총합인 것을 말한다.

청구항 제 1의 분리 장치에 의하면, 기밀용기 내부에 밀폐된 기체(G)가, 기밀용기 내부가 용적 감소에 의해 전압(P)으로부터 P1로 상승함에 의해 기체분리막을 사이에 둔 기밀용기 내외에 압력차가 생기게 되고, 이 압력차에 의해 기체(g1)의 일부 또는 전부가 기체분리막을 투과하여 기밀용기 외부로 분리 배출된다. 이 시점에서, 기체 취출 밸브는 폐쇄 상태에 있고, 용기 내부에는 기체(g2)(기체(g1)가 포함되는 경우도 있다)가 충만하고 있다. 기체(g1)가 분리 배출된 후도 기밀용기 내외에 압력차가 있기 때문에, 일단 분리 배출한 기체(g1)와 같은 종류의 기체가, 해당 기밀용기의 외적 환경에 변화가 없는 한 용기 내부로 들어오는 일은 없다. 단, 외적 환경에 변화(예를 들면, 내부보다 외부쪽이 압력 및/또는 농도가 높아졌다)한 경우에는 들어오는 일도 있을 수 있다. 전압(P1)으로 된 기밀용기 내부의 용적을 더욱 감소시킴에 의해, 전압(P1)을 그보다도 높은 전압(P2)까지 이르게 하면, 이번에는 기체 취출 밸브가 개방하여 용기 내부에 있는 기체(g2)의 적어도 일부가 용기 외부로 압출 배출된다. 배출할 때에도, 기체분리막의 내외에 압력차가 존재하기 때문에, 기체(g1)가 기체분리막을 통하여 기밀용기 외로 분리 배출되는 경우도 있다. 이 시점에서, 기체(G)가 기체분리막에 의해 기체(g1)와 기체(g2)로 분리되게 된다. 기체분리막의 종류, 형상, 크기, 두께 등, 기체 취출 밸브의 개방 압력의 설정치 등은, 예를 들면, 분리 장치의 사용 목적, 분리에 의해 얻고자 하는 기체의 종류, 양, 농도 등에 맞추어서 적절히 설정한다. 즉, 기체(G)가, 예를 들면, 대기이고 기체분리막이 산소 기체를 투과시키고 질소 기체를 투과시키지 않는 성질의 것인 경우에 있어서, 전압(P)의 대기가 (예를 들면, 용기 변형에 의해) 기밀용기 내부의 용적 감소에 수반하여 전압(P1)에 달한 때에, 기체분리막을 통하여 산소 기체(g1)가 용기 외부로 분리 배출된다. 이 분리 배출에 의해, 산소 기체(g1)와 질소 부화 기체(g2)가 분리된다. 기밀용기 내에 남은 질소 리치(질소 부화(富化) 기체)한 기체(g2)는, 더한층의 용적 감소에 의해 전압이 P2에 이른 때에 기체 취출 밸브로부터 기밀용기 외부로 배출된다(취출된다). 즉, 기체 흡인 장치와 같은 특별한 장치를 이용하는 일 없이, 기체(g2)를 기밀용기로부터 취출할 수 있다. 청구항 제 1항의 분리 장치는, 공기 압축기를 사용하는 것이 아니기 때문에, 장치 전체를 소형화이며 또한 경량화가 가능하고, 특히, 외력의 작용을 수동에 의한 것으로 한다면, 이 장치는, 무전원의 장소에서도 사용 가능하다.

(청구항 제 2항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 2항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 2항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 1항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 격벽에는, 잭 구조를 통하여 외력이 작용하도록 구성하고 있다. 「잭 구조」란, 예를 들면, 나사, 치차(齒車), 수압, 유압 등을 이용함에 의해, 예를 들면, 인력과 같은 원동력을 증대시킬 수 있는 구조인 것을 말한다.

청구항 제 2항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 1항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 잭 구조의 작용에 의해 원동력이 증대되고, 증대에 의해 격벽의 이동 및/또는 변형시키는 조작을 편안하게(또는, 작은 힘으로) 행할 수 있다. 즉, 같은 크기의 외력을 작용시키는 것이면, 잭 구조를 이용함에 의해 원동력을 보다 작은 것으로 할 수 있고, 같은 크기의 원동력을 이용하는 것이면, 보다 큰 외력을 작용시킬 수 있다.

(청구항 제 3항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 3항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 3항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 1항 또는 제 2항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 기밀용기 내부와 외부를 연통시킬 때의 전압(P2)을 가변 설정 가능하게 구성하고 있다.

청구항 제 3항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 1항 또는 제 2항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 기체 취출 밸브의 설정을 변화시킴에 의해, 기체분리막에 부담시키는 압력(설정 압력)을 다르게 할 수 있다. 즉, 설정 압력을 높게 하면 그만큼 기체분리막에 부담시키는 압력이 높아지기 때문에, 기체 분리 효율을 좋게 할(기밀용기에 남은 기체의 농도를 높인다) 수 있다. 즉, 기체 분리 장치의, 예를 들면, 사용 용도, 분리한 기체의 종류나 양, 사용 환경의 차이에 맞춘 압력 설정을 가능하게 한다.

(청구항 제 4항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 4항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 5항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 기체분리막이, 통기성 보강막에 의해 보강되어 있다.

청구항 제 4항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 통기성 보강막에 의해 기체분리막이 보강된다. 즉, 기체분리막을 투과하는 양(기체 투과량)은, 일반적으로 기체분리막의 두께에 반비례하기 때문에 기체 투과량을 늘리는 하나의 방법으로서 기체분리막을 얇게 하는 방법이 있다. 기체분리막을 구성하는 소재 자체의 강도에도 따르지만, 얇아지면 얇아질수록 기체분리막의 강도는 저하된다. 그래서, 얇게 형성한 기체분리막은, 강도적으로 보아 단독으로는 격벽을 구성 불가능이라도, 통기성 보강막에 의해 보강하면 구성 가능하게 할 수 있다.

(청구항 제 5항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 5항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 5항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 이동 및/또는 변형한 상기 격벽이, 외력의 작용을 제거함에 의해 이동위치 및/또는 변형상태로부터 복귀 가능하게 구성하고 있다. 복귀 방법은, 격벽 자체가 가지는 복귀력에 의거한 자력 복귀, 복귀 방향으로 작용하는 외력에 의거한 타력 복귀, 또한, 양자 혼재를 포함한다.

청구항 제 5항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 이동 및/또는 변형시킨 격벽을 복귀 가능하게 함에 의해, 일단 종료한 기체 분리 작업을, 재차 행하는 것이 가능해진다. 즉, 격벽이 복귀한 기밀용기는, 이것에 기체를 충전하면 재차의 기체 분리가 가능해진다. 복귀에는, 완전하게 이동 및/또는 변형 전의 상태로 되돌아오는 완전 복귀와, 이동 및/또는 변형 전의 상태까지로는 되돌아오지 않아도 재이용 가능한 상태에 이르는 부분 복귀가 있다.

(청구항 제 6항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 6항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 6항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 5항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 격벽에는, 이동 및/또는 변형한 상기 격벽이 복귀할 때에 개방하여 해당 기밀용기 외부에 있는 기체를 해당 기밀용기 내부로 도입하기 위한 역지 밸브를 마련하고 있다. 기밀용기 외부에 있는 기체는, 예를 들면, 기밀용기가 대기중에 있는 것이면 그 대기인 것을 말하고, 기밀용기가 특정한 분위기 중에 있는 것이면 그 분위기를 구성하는 기체 및/또는 증기(蒸氣)인 것을 말한다. 또한, 기밀용기 외부로부터 역지 밸브에 연결된 기체 공급원으로부터 공급되는 기체도, 상기한 기밀용기 외부에 있는 기체에 해당한다. 예를 들면, 조숙(早熟) 과일을 넣은 기밀용기(공기가 들어가고 있다) 내로부터 산소를 분리 배출함에 의해 기밀용기 내부를 질소 분위기 또는 질소 부화 분위기로 하여 과일의 열화를 막으면서, 출하 전이나 먹기 전에 에틸렌 기체(에틸렌 가스)를 역지 밸브 경유로 주입하여 과일의 숙성을 빠르게 하는 사용 방법을 할 수 있다.

청구항 제 6항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 5항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 격벽이 복귀할 때에 역지 밸브가 열려서 용기 외부에 있는 기체를 기밀용기 내부로 타동적 및/또는 자동적으로 도입한다. 타동적인 도입이란 의도적으로 기체를 도입하는 것을 말하고, 자동적인 도입이란 격벽 복귀에 수반하여 타력을 필요로 하지 않고 기체를 도입하는 것을 말한다. 자동적 도입이라고 한 경우는 기밀용기 내부로 용기 외부에 있는 기체를 충전하는 작업을 줄일 수 있다. 외기 충전의 작업을 필요로 하지 않기 때문에, 분리 장치를 반복하여 사용할 때에 특히 편리하다.

(청구항 제 7항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 7항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 7항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 5항 또는 제 6항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 격벽을 자동 복귀시키기 위한 복귀 부재를 마련하고 있다. 복귀 부재는, 이것을, 예를 들면, 코일 스프링, 판스프링, 일래스토머재 등이 해당한다. 격벽 자체가 탄성 변형 가능한 부재에 의해 구성되어 있는 경우는, 이 부재 자체가 복귀 부재의 기능을 겸하는 것으로 된다.

청구항 제 7항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 5항 또는 제 6항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 일단, 이동 및/또는 변형한 격벽이 복귀 부재의 작용에 의해 원래의 위치 및/또는 상태로 자동 복귀한다. 격벽 자체가 어느 정도의 자동 복귀 능력을 갖는 경우는, 복귀 부재에 의한 복귀 작용은 보조적으로 작용한다. 격벽이 자동 복귀함에 의해, 분리 장치를 반복하고, 특히, 연속하여 사용하는 경우에 매우 편리하다.

(청구항 제 8항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 8항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 8항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 격벽이, 중공부(中空部)를 갖는 유저(有底) 통형상(筒狀)의 고정 격벽과, 해당 고정 격벽의 중공부 내로 해당 고정 격벽 내주면(內周面)에 대해 해당 중공부 길이 방향으로 기밀상태를 유지하면서 왕복 활주 가능한 가동 격벽을 포함하여 구성하고 있다. 고정 격벽을 실린더에 비유하면, 가동 격벽은 실린더 내를 왕복하는 피스톤에 해당한다.

청구항 제 8항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 분리 장치, 즉, 격벽이 복귀 가능한 분리 장치에 있어서, 고정 격벽에 대해 가동 격벽이 왕복 활주함에 의해 기밀용기의 내부 용적의 감소와 복귀와의 반복을 가능하게 한다. 가동 격벽의 왕복 활주는, 기밀용기의 기밀상태를 해치지 않는다. 따라서, 기밀용기의 내부 용적의 감소와 복귀는, 기밀용기 내부의 증압과 감압을 발생시킨다.

(청구항 제 9항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 9항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 9항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 격벽의 적어도 일부가, 복귀 가능하게 변형하는 탄성재에 의해 구성되어 있다.

청구항 제 9항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 격벽의 일부가 변형 후에 탄성 복귀한다. 격벽의 탄성 복귀력만으로 변형 전의 상태로 복귀 가능하다면, 복귀 부재를 반드시 마련할 필요는 없지만, 예를 들면, 탄성 복귀력만으로는 복귀 불가능하거나 복귀 가능하기는 하지만 복귀 시간을 앞당기거나 하는 것을 요구하는 경우는 복귀 부재를 마련할 수 있다.

(청구항 제 10항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 10항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 10항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 5항 또는 제 6항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 격벽의 면적 방향 전부가, 통기성이 있고 복귀 가능하게 변형하는 탄성 보강막과, 해당 탄성 보강막의 내벽에 부착한 기체분리막으로 구성하고 있다.

청구항 제 10항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 5항 또는 제 6항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 격벽 전체가 기체분리막으로 구성된다. 즉, 격벽 전체가 기체분리막으로 구성됨에 의해, 기체분리막의 표면적이 가급적 크게 된다. 표면적이 크게 됨에 의해, 커진만큼, 기체 분리 효율을 좋게 할 수 있다. 일반적으로 기체분리막은, 그 분리 효율을 높이기 위해 얇게 만들어지고, 그 자체가 단독으로 탄성 복귀하기 위해 충분한 탄성력을 구비하고 있지 않기 때문에, 그 탄성력을 탄성 보강막에 의해 보조시키면, 얇고, 더구나, 표면적이 넓은 기체분리막을 채용할 수 있다. 얇고 표면적이 넓은 기체분리막은, 효율이 좋은 기체 분리를 실현한다.

(청구항 제 11항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 11항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 11항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 격벽이, 신축 자유롭고 통형상의 벨로스 격벽과, 해당 벨로스 격벽의 상단과 하단을 기밀 폐쇄하는 한 쌍의 대향격벽을 포함하여 구성하고 있다.

청구항 제 11항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 기밀용기의 내부 용적의 감소 및 복귀가 벨로스 격벽의 축소와 신장에 의해 실현한다. 벨로스 격벽은, 이것을 합성수지제로 하면, 그 제조를 간단하게 행할 수 있다.

(청구항 제 12항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 12항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 12항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 11항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 벨로스 격벽이, 통기성이 있고 복귀 가능하게 변형하는 탄성 보강막과, 해당 탄성 보강막의 내벽에 부착한 기체분리막을 포함하여 구성하고 있다.

청구항 제 12항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 11항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 기체의 분리 배출을, 벨로스 격벽 전체로 행할 수 있다. 벨로스 구조는 왕복 되접는 구조로 되어 있기 때문에, 장소를 차지하지 않는데 비해, 그 표면적이 크다. 따라서, 벨로스 격벽을 기체분리막(탄성 보강막)에 의해 구성하면, 기체분리막을, 얇고, 게다가, 표면적을 넓게 할 수 있다. 얇고 표면적이 넓은 기체분리막은, 효율이 좋은 기체 분리를 실현한다.

(청구항 제 13항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 13항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 13항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비한 다음, 상기 기체(G)가 대기이고, 상기 기체(g1)가 산소이다.

청구항 제 13항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 분리 장치의 작용 효과에 의해 대기로부터, 적어도 산소를 분리 배출할 수 있다. 대기에 포함되는 질소 및/또는 대기에 포함되는 그 밖의 기체도, 산소와 아울러 분리 배출되는 경우도 있을 수 있지만, 질소는 산소에 비하여 투과 속도가 느리기 때문에 기밀용기 내에는 대기보다도 질소 또는 질소 부화 기체가 남는다. 질소 또는 질소 부화 기체는, 예를 들면, 조숙 과일을 넣은 기밀용기(공기가 들어가 있다) 내로부터 산소를 분리 배출함에 의해 기밀용기 내부를 질소 분위기 또는 질소 부화 분위기로 하여 과일의 열화를 막기 위해 사용할 수 있다. 질소 또는 질소 부화 기체가, 과일의 열화 방지를 위해 유효한 것은 이미 기술하였다. 과일뿐만 아니라, 예를 들면, 음료 포트와 같은 기밀용기에 넣었던 커피나 홍차 등의 음료나, 다양한 형태의 기밀용기에 넣은 각종 액체 또는 유체(예를 들면, 약품이나 화장품) 등의 열화를 유효 방지하기 위해, 청구항 제 13항의 분리 장치에 의해 분리한 질소 또는 질소 부화 기체를 이용할 수도 있다. 이에 더하여, 예를 들면, 반지와 같은 귀금속, 사진 그 밖의 인쇄물과 같이, 대기에 접한채로 하여 두면 열화의 우려가 있는 것도, 상기와 마찬가지로 질소 또는 질소 분위기의 기밀용기 내에 보존하여 두면, 그와 같은 열화의 유효 방지를 기대할 수 있다.

(청구항 제 14항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 14항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 14항의 분리 장치」라고 한다)는, 청구항 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비한 다음, 상기 기체(G)가 대기이고, 상기 기체(g1)가 증기이다.

청구항 제 14항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 분리 장치의 작용 효과에 의해 대기로부터, 적어도 증기를 분리 배출할 수 있다. 대기에 포함되는 질소 및/또는 대기에 포함되는 그 밖의 기체도, 증기와 아울러 분리 배출되는 경우도 있을 수 있다.

(청구항 제 15항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 15항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 15항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 기밀용기에는, 상기 기밀용기가 배출하는 기체(g2)를 내부에 수납 가능한 부(副)기밀용기를 접속하고 있다. 부기밀용기는, 그 크기나 형상 등까지 기밀용기의 그것들과 반드시 같을 필요는 없다. 부기밀용기의 수는 적어도 1개 있으면 좋지만, 부기밀용기에, 또한, 1개 또는 2개 이상의 부기밀용기를 직렬 접속할 수도 있다. 부기밀용기의 구조는, 원리적·기능적으로 기밀용기와 개략 같은 구조를 구비하고 있다. 즉, 해당 부기밀용기가, 해당 부기밀용기의 내부와 외부를 격리하는 격벽과, 해당 격벽에 마련된 기체 취출 밸브와, 해당 격벽의 적어도 일부를 구성하는 기체분리막을 포함하여 구성하고 있다. 여기서, 해당 격벽이, 외력의 작용에 의해 적어도 부분적으로 이동 및/또는 변형하여 해당 기밀용기의 내부 용적을 감소 가능하게 구성하고 있고, 해당 기체분리막이, 해당 기밀용기 내부의 전압(P')이 용적 감소에 의해 전압(P'1)(P'<P'1) 이상이 되었을 때에 용기 내부에 밀봉되어 있던 기체(g2)로부터 해당 기체(G2)에 포함되어 있던 기체(g'1)의 적어도 일부를 해당 기밀용기 외부로 분리 배출 가능하게 구성하고 있다. 또한, 해당 기체 취출 밸브가, 해당 기밀용기 내부의 더한층의 용적 감소에 의해 해당 기밀용기 내부의 전압이 P'2(P'2>P'1)로 되었을 때에 해당 기밀용기 내부와 외부를 연통하여 해당 기밀용기 내부에 남은 기체(g'2)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있다.

청구항 제 15항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 기체의 단계적(파상적) 분리가 가능해진다. 기체의 단계적 분리란, 어떤 기체로부터 같은 종류의 기체를 단계적으로 분리하는 것과, 어떤 기체로부터 다른 종류의 기체를 단계적으로 분리하는 것의 쌍방인 것을 말한다. 예를 들면, 대기로부터 산소를 분리하고 남은 기체로부터 다시 산소를 분리하는 것이 같은 종류의 기체의 단계적 분리에 해당하고, 대기로부터 산소를 분리하고 남은 기체로부터 이산화탄소를 분리하는 것이 다른 종류의 기체의 단계적 분리에 해당한다. 같은 종류의 기체 분리를 단계적으로 행함에 의해, 잔여 기체중의 분리 대상이 되는 기체의 양을 가급적 적게 할 수 있다. 앞의 예로 말하면, 산소 농도가 극히 낮은 대기(기체)를 얻을 수 있다. 또한, 다른 종류의 기체 분리를 단계적으로 행함에 의해, 1회의 분리로는 가능하지 않았던 복수종의 기체 분리를 행할 수가 있다. 마찬가지로 앞의 예로 말하면, 산소와 이산화탄소가 적은 대기(기체)를 얻을 수 있다. 어느 경우도, 잔여 기체는 부기밀용기의 기체 취출 밸브를 통하여 취출할 수 있다. 즉, 기밀용기의 기체 취출 밸브로부터 배출된 기체(예를 들면, 산소가 분리되고 남은 질소 부화 기체)는, 부기밀용기 내에 충전되고, 기밀용기에서의 기체 분리 작용과 같은 작용에 의해 상기 예에서의 질소 부화 기체로부터 산소 기체가 더욱 분리되고, 부기밀용기에 의한 산소 분리 전에 비하여 더욱 농도가 높은 질소 부화 기체가 기체 취출 밸브를 통하여 취출할 수 있다. 즉, 기밀용기와 직렬로 부기밀용기(필요에 따라, 다시, 1 또는 2 이상의 다른 부기밀용기)를 접속하여 기체의 분리 배출을 행함에 의해 최종적으로 취출되는 기체 농도를, 동일 또는 다른 종류의 기체를 단계적으로 분리함에 의해 높일 수 있다. 순도가 극히 높은 기체를 필요로 할 때에, 청구항 제 15항의 분리 장치에 의하면, 그와 같은 요구에 충분히 응할 수 있다.

(청구항 제 16항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 16항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 16항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 13항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 즉, 기체 취출 밸브로부터 얻어지는 기체가 질소 부화 기체인 것을 전제로 하여, 상기 기체 취출 밸브가, 노즐을 부착 가능 또는 노즐 구조와 일체로 구성하고 있다.

청구항 제 16항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 13항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 기체의 피공급체에 기밀용기로부터 분리 배출한 기체를 노즐 또는 노즐 구조를 통하여 공급할 수 있다. 노즐 또는 노즐 구조는, 이들을, 질소 부화 기체를 필요로 하는 공급처의 공급을 받기 위한 구조에 대응시킨 구조로 구성하면, 질소 부화 기체의 원활한 공급이 가능해진다. 질소 부화 기체는, 이른바 불활성 가스로서 고체나 액체 등의 열화를 방지하는 작용이 있기 때문에, 그 용도는 매우 넓다.

(청구항 제 17항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 17항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 17항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 16항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 노즐 또는 노즐 구조가, 구기용 볼 또는 고무 타이어의 밸브에 삽입하여 기체 주입 가능하게 구성하고 있다.

청구항 제 17항의 분리 장치에 의하면, 질소 부화 기체를 구기용 볼이나 자전거 타이어에 직접 공급할 수 있다. 구기용 볼로는, 예를 들면, 테니스 볼, 사커 볼, 바스켓 볼, 발리볼 등이 있는데, 이들은, 고무로 만들어져 있기 때문에 단지 공기를 넣는 것만으로는 시간의 경과와 함께 산소 기체가 표면을 투과하여 버려서 공기압이 부족되기 쉽다. 고무를 투과하기 어려운 질소 리치 기체를 공기 대신에 충전할 수 있다면, 시간 경과에 수반하는 압력 부족을 대폭적으로 개선할 수 있다. 고무 타이어의 대표적인 것으로서, 자전거나 오토바이의 타이어나, 차량용 타이어 등이 있다. 고무 타이어에 질소 부화 액체를 주입한다면 에어 빠짐이 적은 것은, 배경 기술의 난에서 이미 기술한 바와 같다. 예를 들면, 자전거용 타이어에 사용되는 에어 펌프(공기 펌프)에, 청구항 제 17항의 분리 장치와 같은 기능을 주면, 콤프레서 등의 대형의 장치를 갖지 않고도, 업무용·일반 가정용으로서 질소 부화 기체를 간단하게 자전거용 타이어에 주입할 수 있기 때문에, 대단히 편리하다. 구기용 볼 또는 고무 타이어 이외의 것에 질소 부화 기체를 넣는 장치라도, 객관적으로 보아 구기용 볼 또는 고무 타이어에 사용 가능한 것은, 청구항 제 17항의 분리 장치에 해당한다.

(청구항 제 18항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 18항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 17항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 기밀용기 내부로부터 상기 기체분리막을 통하여 분리 배출되는 기체(g1)를 저장 가능한 분리기체용 기밀용기와, 해당 분리기체용 기밀용기에 마련된 분리기체 취출 밸브를 포함하여 구성하고 있다.

청구항 제 18항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 기밀용기로부터 분리 배출하는 기체(g1)를, 저장하여 둘 필요에 따라 분리기체 취출 밸브로부터 취출할 수 있다. 기밀용기 내에 있는 기체(g2)와 함께, 또는, 이에 대신하고, 기체(g2)의 유효 이용이 가능해진다.

(청구항 제 19항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 19항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 19항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 18항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 분리기체용 기밀용기가, 상기 기체분리막을 사이에 두고 상기 기밀용기에 병설하여 있고, 상기 기체분리막의 이동 및/또는 변형에 의한 상기 기밀용기의 내부 용적의 증가 또는 감소에 따라 해당 분리기체용 기밀용기의 내부 용적이 감소 또는 증가 가능하게 구성하고 있다.

청구항 제 19항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 18항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 기밀용기와 분리기체용 기밀용기의 사이에서 기체분리막을 이동시킴에 의해, 양자의 내부 용적이 상대적으로 증감한다. 즉, 한쪽이 증가하면 다른쪽이 감소하고, 한쪽이 감소하면 다른쪽이 증가한다. 기체분리막을 끼우고 한쪽의 전압(全壓)이 상승하고, 이에 수반하여 다른쪽측의 전압이 감소하게 되기 때문에, 기체분리막을 끼운 양측의 압력차는, 어느 한쪽의 증가 또는 감소만의 경우의 압력차에 비하여 큰 것으로 된다. 따라서, 효율이 좋은 기체 분리를 가능하게 하고, 동시에, 기체 분리 후의 잔여 기체(g2)와 분리된 기체(g1)의 양자의 이용을 가능하게 한다.

(청구항 제 20항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 20항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 20항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 19항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 구체적 구성예로서, 다음과 같이 구성하고 있다. 즉, 상기 기밀용기 및 상기 분리기체용 기밀용기가, 기밀통체(氣密筒體)의 내부에서 가동 격벽에 의해 상호 격리 가능하게 구성하고 있고, 해당 가동 격벽이, 적어도 일부를 기체분리막에 의해 구성되어 있고, 또한, 해당 기밀통체의 내주면에 대해 해당 기밀통체의 길이 방향으로 왕복 활주 가능하게 구성하고 있다.

청구항 제 20항의 분리 장치에 의하면, 가동 격벽을 없앴다고 생각하면 기밀용기 내부와 분리기체용 기밀용기 내부가 기밀통체중에 동거(同居)하고 있는 상태가 된다. 다음에, 가동 격벽을 기밀통체중으로 되돌렸다고 하여 생각하면, 기밀통체의 내부가 상호 격리되어 한쪽의 공간이 기밀용기 내부로 되고 다른쪽의 공간이 분리기체용 기밀용기 내부로 된다. 여기서, 가동 격벽을 기밀통체의 길이 방향으로 활주시키면, 한쪽의 공간(예를 들면, 기밀용기 내부)의 용적이 감소하고, 그 만큼, 다른쪽의 공간(상기 예에서 분리기체용 기밀용기 내부)의 용적이 증가한다. 가동 격벽을 역방향으로 활주시킨 경우는, 용적의 증감은 상기한 경우와 반대가 된다. 용적의 증감에 의해 가동 격벽(기체분리막)을 끼운 양측에 압력차가 생기고 기체 분리가 행하여진다.

(청구항 제 21항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 21항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 21항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 20항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 분리기체 취출 밸브가, 상기 가동 격벽의 복귀에 의한 해당 분리기체용 기밀용기 내부의 용적 감소에 의해 상기 분리기체용 기밀용기 내로 분리 배출되고 있던 기체(g1)의 전압이 소정 압력을 초과한 때에 해당 분리기체용 기밀용기 내부와 외부를 연통하여 해당 분리기체용 기밀용기 내부에 남은 기체(g1)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있다.

청구항 제 21항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 20항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 가동 격벽의 기밀용기측으로의 이동에 의해 기체(g1)를 분리한 후, 또한, 필요에 따라, 가동 격벽의 더한층의 이동에 의해 기밀용기 내에 남은 기체(g2)를 기체 취출 밸브로부터 배출시킨 후, 가동 격벽의 복귀에 의해 분리기체용 기밀용기 내에 저장된 기체(g1)를 분리기체 취출 밸브를 개방시키고, 이로써, 기체(g1)를 분리기체용 기밀용기로부터 취출할 수 있다. 즉, 가동 격벽의 왕복 이동(활주)에 의해, 기체 빨아들이는 장치와 같은 특별한 장치를 이용하는 일 없이, 기체(g1)를 분리기체용 기밀용기 내에서 취출할 수 있다.

(청구항 제 22항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 22항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 22항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 20항 또는 제 21항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 분리기체 취출 밸브가, 노즐을 부착 가능 또는 노즐 구조와 일체로 구성하고 있다.

청구항 제 22항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 20항 또는 제 21항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 기체의 피공급체에 기밀용기로부터 분리 배출한 기체를 노즐 또는 노즐 구조를 이용하여 공급할 수 있다.

(청구항 제 23항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 23항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 23항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 18항 내지 제 22항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 기체(G)가 대기이고, 상기 기체(g1)가 산소이다.

청구항 제 23항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 18항 내지 제 22항 중 어느 한 항의 분리 장치의 작용 효과에 의해 대기로부터, 적어도 산소를 분리기체 취출 밸브를 통하여 취출할 수 있다. 대기에 포함되는 질소 및/또는 대기에 포함되는 그 밖의 기체도, 산소와 아울러 취출되는 경우도 있을 수 있지만, 질소는 산소에 비하여 투과 속도가 느리기 때문에 기밀용기 내에는 대기보다도 질소 부화한 기체가 남는다.

(청구항 제 24항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 24항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 24항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 23항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 노즐 또는 노즐 구조가, 상기 기체(g1)를 인체에 공급하기 위한 기체 공급구(供給具)에 접속 가능하게 구성하고 있다. 「기체 공급구」란, 인체의 입(口) 및/또는 코에 흡인(吸引) 가능한 상태로 기체를 공급 가능한 기구인 것을 말한다. 예를 들면, 입과 코를 덮는 마스크 형상의 것이나, 입에 물 수 있는 것, 또한, 코구멍에 삽입 가능한 관(管) 형상의 것이, 기체 공급구에 해당한다.

청구항 제 24항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 23항의 분리 장치의 작용 효과에 의해 산소(기체(g1)) 또는 산소 부화 기체를, 노즐 또는 노즐 구조 경유의 기체 공급구를 통하여 인체에 공급할 수 있다. 질환이나 상해에 의해 산소 흡입을 필요로 하는 사람, 심한 운동한 직후의 사람, 높은 산의 위 등 공기가 희박한 장소에 있는 사람 등에, 산소 또는 산소 부화 기체를 공급하는 것이 가능해진다.

(청구항 제 25항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 25항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 25항의 분리 장치」라고 한다)는, 격벽에 의해 외부와 격리된 내부를 구비하는 기밀용기와, 해당 격벽에 마련된 기체 취출 밸브와, 해당 격벽의 적어도 일부를 구성하는 기체분리막을 포함하여 구성하고 있다. 상기 구성을 전제로 하여, 해당 격벽이, 외력의 작용에 의해 적어도 부분적으로 이동 및/또는 변형하여 해당 기밀용기의 내부 용적을 감소 또는 증가 가능하게 구성하고 있다. 여기서, 용적 감소에 수반하는 해당 기밀용기 내부의 증압에 의해 해당 기밀용기 내부에 있는 기체에 포함되는 소정 기체를 해당 기밀용기 외부로 투과 가능하게, 또는, 용적 증가에 수반하는 해당 기밀용기 내부의 감압에 의해 해당 기밀용기 외부에 있는 기체에 포함되는 소정 기체를 해당 기체분리막을 통하여 해당 기밀용기 내부로 투과 가능하게, 구성하고 있고, 해당 기체 취출 밸브를 통하여 해당 기밀용기 내부의 기체를 취출 가능하게 구성하고 있다.

청구항 제 25항의 분리 장치에 의하면, 기밀용기 내부의 용적 감소에 수반하는 전압의 증가에 의해 밀봉된 기체로부터 소정 기체가 기체분리막을 통하여 기밀용기 외로 분리 배출되고, 이것과는 역으로 용적 증가에 수반하는 전압의 감소에 의해 기밀용기 외에 있는 기체로부터 소정 기체가 기체분리막을 통하여 기밀용기 내로 분리 도입된다. 소정 기체가 분리 도입될 때에, 미리 기밀용기 내를 공(空)(용적 제로) 또는 공에 가까운 상태로 하여 두면, 소정 기체 또는 소정 기체를 부화한 기체를 기밀용기 내에 저장시키고, 이것을 기체 취출 밸브를 통하여 취출하는 것이 가능해진다. 기밀용기의 내부 용적의 증감은, 격벽의 이동이나 변형에 의해, 또는, 격벽의 이동 및 변형의 양자에 의해 실현한다. 청구항 제 25항의 분리 장치에 의하면, 소정 기체 또는 소정 기체를 부화한 기체를 분리 배출하는지, 또는, 분리 도입하는지를, 그 사용 용도나 사용 환경 등에 맞추어 선택할 수 있다.

(청구항 제 26항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 26항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 26항의 분리 장치」라고 한다)는, 격벽에 의해 외부와 격리된 내부를 구비하는 기밀용기와, 해당 격벽의 적어도 일부를 구성하는 기체분리막과, 해당 기체분리막을 외부 또는 내부로부터 기밀 피복 가능한 피복부재를 포함하여 구성하고 있다. 여기서, 해당 격벽이, 외력의 작용에 의해 적어도 부분적으로 이동 및/또는 변형하여 해당 기밀용기의 내부 용적을 감소 가능하게 구성하고 있고, 용적 감소에 수반하는 해당 기밀용기 내부의 증압에 의해 해당 기밀용기 내부에 있는 기체에 포함되는 소정 기체를 해당 기밀용기 외부로 투과 가능하게 구성하고 있다. 또한, 해당 피복부재가, 해당 기밀용기의 내부 또는 외부로부터 해당 기체분리막을 피복함에 의해 해당 기체분리막에 대신하여 기밀용기 내부와 외부를 격리 가능하게 구성하고 있다.

청구항 제 26항의 분리 장치에 의하면, 기밀용기 내부의 용적 감소에 수반하는 전압의 증가에 의해 밀봉된 기체로부터 소정 기체가 기체분리막을 통하여 기밀용기 외로 분리 배출된다. 이로써, 기밀용기 내부는 소정 기체가 제외된 분위기로 된다. 소정 기체가 제외되기 전의 분위기가 기밀용기 외부의 분위기와 같은 것을 전제로 하면, 소정 기체가 제외된 분위기는, 이것을 기밀용기 외부의 분위기에 비하면, 소정 기체를 제외된분만큼 제외되기 전의 분위기(즉, 외부의 분위기와 같다)에 비하여 소정 기체의 농도가 낮다. 즉, 어떠한 기체에 관해, 기밀용기 내부쪽이 외부보다도 농도가 높은 상태가 형성된다. 이대로의 상태를 계속하면, 내외의 농도차에 의해 외부에 포함되는 소정 기체가 기체분리막을 투과하고 기밀용기 내부로 침입할 우려가 있다. 예를 들면, 기밀용기 내외가 대기 분위기인 것으로 하고, 기체분리막의 작용에 의해 기밀용기 외로 산소를 분리 배출시키면, 기밀용기 내는 질소 부화 분위기로 된다. 즉, 질소 부화 분위기쪽이 대기 분위기보다도 질소 농도가 높다. 이대로의 상태를 계속하면, 대기중에 포함되는 질소가 기체분리막을 투과하여 기밀용기 내로 진입하여 버린다. 이 침입을 억제한 것이, 피복부재의 역할이다. 피복부재는 기체분리막을 피복함에 의해 기체분리막에 대신하여 기밀용기 내부와 외부를 격리하기 때문에, 소정 기체 분리 후에 기체분리막을 피복시키도록 하면, 분리 후에 있어서의 기체분리막을 이용한 기체의 투과를 유효 억제할 수 있다. 따라서, 기밀용기 내로의 소정 기체의 침입 투과, 또한, 기밀용기 외부의 분위기나 전압 등의 조건에도 따르지만 기밀용기 내의 잔존 기체의 배출 투과가 생길 수 있는 상태에 있고 그 배출 투과를 바라지 않는 때의 그 배출 투과를 유효 억제할 수 있다.

(청구항 제 27항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 27항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 27항의 분리 장치」라고 한다)는, 청구항 제 26항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 기밀용기가, 보존물을 수납 가능하게 구성하고 있고, 상기 격벽이, 해당 수납하는 보존물의 영향을 받지 않고 이동 및/또는 변형 가능하게 구성하고 있다. 즉, 보존물의 영향을 받지 않고 기밀용기의 내부 용적을 감소 가능하게 구성하고 있다.

청구항 제 27항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 26항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 소정 기체의 분리 배출 후의 기밀용기 내부는 소정 기체를 분리 배출한 잔여 기체 분위기로 되기 때문에, 해당 잔여 기체 분위기중에 보존물을 수납하여 둘 수가 있다. 예를 들면, 상기 잔여 기체가 질소 부화 기체라고 한다면, 액체나 고체 등의 성상에 관계없이 산화를 싫어하는 보존물, 예를 들면, 음식물, 귀금속, 사진, 인쇄물 등을 수납하여 두면, 이들 보존물의 열화를 유효하게 방지할 수 있다.

(청구항 제 28항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 28항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 28항의 분리 장치」라고 한다)는, 청구항 제 26항 또는 제 27항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 기밀용기 내부에 있는 기체가 대기이고, 상기 소정 기체가 산소인 것을 특징으로 한다.

청구항 제 28항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 26항 또는 제 27항의 분리 장치의 작용 효과에 의해 대기로부터, 적어도 산소를 분리 배출할 수 있다. 대기에 포함된 질소 및/또는 대기에 포함된 그 밖의 기체도, 증기와 아울러 분리 배출되는 경우도 있을 수 있다.

(청구항 제 29항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 29항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 29항의 분리 장치」라고 한다)는, 청구항 제 28항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 기밀용기에 수납하는 보존물이 식품(음식물)인 것을 특징으로 한다.

청구항 제 29항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 28항의 분리 장치의 작용 효과에 의해 보존물로서의 식품을 질소 부화 분위기중에서 수납하여 둘 수 있다. 식품으로는, 예를 들면, 커피나 홍차와 같은 액체, 과립상 조미료와 같은 고체, 젤리와 같은 유동체, 또한, 이들의 혼합체가 있다.

(청구항 제 30항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 30항에 기재된 발명에 관하는 기체 분리 방법(이하, 적절히 「청구항 제 30항의 분리 방법」이라고 한다)은, 적어도 일부가 기체분리막에 의해 구성된 기밀용기를 준비하는 공정과, 해당 기밀용기 내에 밀봉한 기체의 용적을 외력의 작용에 의해 감소 또는 증가시켜서 해당 기밀용기 내부를 증압 또는 감압시키는 공정과, 해당 기체분리막을 끼운 해당 기밀용기 내부와 외부의 압력차에 의해 기체분리막을 통하여 소정 기체를 분리 배출 또는 분리 흡입하는 공정과, 해당 기밀용기 내에 있는 기체를 기체 분리 밸브를 통하여 취출하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 제 30항의 분리 방법에 의하면, 기밀용기 내부의 용적 감소에 수반하는 전압의 증가에 의해 밀봉된 기체로부터 소정 기체가 기체분리막을 통하여 기밀용기 외로 분리 배출되고, 이것과는 역으로 용적 증가에 수반하는 전압의 감소에 의해 기밀용기 외에 있는 기체로부터 소정 기체가 기체분리막을 통하여 기밀용기 내로 분리 도입된다. 소정 기체가 분리 도입될 때에, 미리 기밀용기 내를 개략 공(용적략 제로) 또는 개략 공에 가까운 상태로 하여 두면, 소정 기체 또는 소정 기체를 부화한 기체를 기밀용기 내에 저장시키고, 이것을 기체 취출 밸브를 통하여 취출하는 것이 가능해진다. 청구항 제 26항의 분리 방법에 의하면, 소정 기체 또는 소정 기체를 부화한 기체를 분리 배출하는지, 또는, 분리 도입하는지를, 그 사용 용도나 사용 환경 등에 맞추어 선택할 수 있다. 청구항 제 26항의 분리 방법에 의하면, 공기 압축기를 사용하지 않기 때문에 해당 분리 방법을 실시하기 위한 장치의 소형화이고 경량화가 가능하고, 또한, 때로는 무전원으로도 사용 가능해진다.

(청구항 제 31항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 31항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 방법(이하, 적절히 「청구항 제 31항의 분리 방법」이라고 한다)에서는, 청구항 제 30항의 분리 방법에 이용하는 기체 취출 밸브가, 상기 기밀용기 내부에 밀봉한 소정 기체의 분리 배출 또는 분리 흡입 후의 기체의 용적을 더한층의 외력의 작용에 의해 감소시킴으로써 해당 기밀용기 내부의 전압이 소정 압력에 달한 때에 개방 가능하게 구성하고 있다.

청구항 제 31항의 기체 분리 방법에 의하면, 기밀용기 내에 남은 소정 기체의 분리 배출 또는 분리 흡입 후의 기체는, 더한층의 용적 감소에 의해 전압이 소정 압력에 달한 때에 기체 취출 밸브로부터 기밀용기 외부로 배출된다(취출된다). 즉, 기체 흡인 장치와 같은 특별한 장치를 이용하는 일 없이, 기체(g2)를 기밀용기로부터 취출할 수 있다.

(청구항 제 32항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 32항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 방법(이하, 적절히 「청구항 제 32항의 분리 방법」이라고 한다)에서는, 청구항 제 30항 또는 제 31항의 분리 방법의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 기밀용기 내에 밀봉한 기체가 대기이고, 상기 소정 기체가 산소인 것을 특징으로 한다.

청구항 제 32항의 분리 방법에 의하면, 청구항 제 30항 또는 제 31항의 분리 방법에 의해, 대기로부터 산소를 분리 배출 또는 분리 도입할 수 있다. 이 결과, 분리 배출한 후의 기밀용기 내에는 질소 부화 기체가, 개략 공으로 하고 있던 기밀용기 내에는 산소 또는 산소 부화 기체가, 각각 저장된다. 각 기체는, 이것을 용도에 따라 분간하여 사용하면 좋다.

(청구항 제 33항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 33항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 33항의 분리 장치」라고 한다)는, 격벽에 의해 외부와 격리된 기밀실을 구비하는 기밀용기와, 해당 기밀실 내에 있고, 해당 기밀실을 한쪽의 기밀실과 다른쪽의 기밀실로 기밀 분리하는 가동 격벽과, 해당 가동 격벽을 해당 기밀실 내에서 왕복 이동시키는 구동 구조와, 해당 한쪽의 기밀실과 외부를 격리하는 격벽의 적어도 일부를 구성하는 한쪽의 기체분리막과, 해당 다른쪽의 기밀실과 외부를 격리하는 격벽의 적어도 일부를 구성하는 다른쪽의 기체분리막과, 해당 한쪽의 기밀실 내에 있는 기체를 외부로 취출하기 위해 해당 격벽에 마련된 한쪽의 역지 밸브와, 해당 다른쪽의 기밀실 내에 있는 기체를 외부로 취출하기 위해 해당 격벽에 마련된 다른쪽의 역지 밸브와, 해당 가동 격벽이, 해당 구동 구조에 의한 이동에 의해, 해당 기밀실 내에서의 해당 한쪽의 기밀실과 해당 다른쪽의 기밀실과의 용적비가 기밀성을 유지하면서 변동 가능하게 구성하고 있다. 격벽은, 이것을, 예를 들면, 금속이나 합성수지에 의해 구성할 수 있고, 기밀성 유지를 위해 필요에 따라 패킹(패킹) 등을 이용할 수도 있다. 패킹 등은, 그것들이 용기 외부와 용기 내부를 격리하는 것이면, 본 명세서에서의 격벽에 해당한다. 구동 구조는, 그 구동원으로서 인력 외에, 예를 들면, 전기 에너지나 위치 에너지 등을 이용한 수단을 적절히 채용할 수 있다. 상기 구성에서의 해당 한쪽의 기체분리막이, 해당 한쪽의 기밀실 내부의 전압(P)이 해당 가동 격벽의 이동에 의한 용적 증대에 의해 전압(P1)(P>P1) 이하가 되었을 때에 해당 한쪽의 기밀실 내부에 기체(G)로부터 해당 기체(G)에 포함되어 있던 기체(g1)를 해당 한쪽의 기밀실 내로 분리 도입 가능하게 구성하고 있다. 또한, 마찬가지로 다른쪽의 기체분리막이, 해당 다른쪽의 기밀실 내부의 전압(P')이 해당 가동 격벽의 이동에 의한 용적 증대에 의해 전압(P'1)(P'>P'1) 이하가 되었을 때에 해당 다른쪽의 기밀실 내부로 기체(G)로부터 해당 기체(G)에 포함되어 있던 기체(g1)를 해당 다른쪽의 기밀실 내로 분리 도입 가능하게 구성하고 있고, 해당 한쪽의 역지 밸브가, 해당 가동 격벽의 이동에 의한 해당 한쪽의 기밀실 내부의 용적 감소에 의해 해당 한쪽의 기밀실 내부의 전압(P1)이 P2(P2>P1)로 되었을 때에 해당 한쪽의 기밀실 내부와 외부를 연통하여 해당 한쪽의 기밀실 내부에 있는 기체(g1)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있고, 해당 다른쪽의 역지 밸브가, 해당 가동 격벽의 이동에 의한 해당 다른쪽의 기밀실 내부의 용적 감소에 의해 해당 다른쪽의 기밀실 내부의 전압(P'1)이 P'2(P'2>P'1)로 되었을 때에 해당 다른쪽의 기밀실 내부와 외부를 연통하여 해당 다른쪽의 기밀실 내부에 있는 기체(g1)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있다. 여기서, 상기 한쪽 및 다른쪽의 「기체분리막」은, 기체 분리 기능을 갖는 막의 총칭이다. 기체분리막의 형태는 특히 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 평판형, 중공사형, 스파이럴형 등을 들 수 있고, 이들을 구성하는 각 기체분리막이, 굴곡·만곡·두께의 변화 등에 의해 표면에 기복을 갖고 있는 것이라도 좋다. 기체분리막을 구성하는 소재로는, 고분자 등의 유기재료, 실리카·알루미나·카본 등의 무기재료, 유기재료와 무기재료를 조합시킨 하이브리드 재료 등이 있고, 이들의 재료에 흡착제와 같은 첨가물 등을 포함시킨 것도 포함된다. 기체분리막의 성상(예를 들면, 투과 계수, 막두께, 막 면적)은, 분리 장치의 사용 목적, 분리에 의해 얻고자 하는 기체의 종류, 양, 농도 등에 맞추어서 적절히 설정하면 좋다. 또한, 기체분리막은, 형태적으로, 또한, 소재적으로 동일의 것을 반드시 이용할 필요는 없고, 상기에 예시한 형태나 소재 등을 복수 조합하여 이용할 수도 있고, 또한, 「전압(全壓)」이란, 각 기체 분압의 총합에 관한 것을 말하는 것은 이미 기술한 바와 같다.

청구항 제 33항의 분리 장치에 의하면, 격벽의 왕복 이동에 의해 한쪽의 기밀실과 다른쪽의 기밀실 사이에서 용적비의 변동이 반복하여 행하여진다. 한쪽의 기밀실의 용적이 감소한만큼, 다른쪽의 기밀실의 용적이 증가함과 함께, 이와는 역으로, 한쪽의 기밀실의 용적이 증가한만큼, 다른쪽의 기밀실의 용적이 감소한다. 용적 증가 방향으로의 격벽 이동에 의해 한쪽의 기밀실의 용적이 증가하면, 한쪽의 기밀실 내의 전압(P)이 P1로 감압한다. 이 감압에 의한 기밀용기 내외의 압력차가, 한쪽의 기밀실에 기체(g1)를 도입시킨다. 즉, 기체(g1)는, 기밀용기 외에 있는 기체(G)로부터 한쪽의 기체분리막에 의해 투과 분리된 기체이다. 기체 도입에 의해, 한쪽의 기밀실 내는 기체(g1)가 충만하다. 또 한편, 방금전과는 반대가 되는 용적 감소 방향으로의 격벽 이동에 의해, 한쪽의 기밀실 내의 용적이 감소하여 충만한 기체(g1)의 전압이 증가한다. 용적 증가의 결과, 전압(P1)이 P2로 증가한 때에, 한쪽의 역지 밸브가 열려 충만한 기체(g1)를 외부 방출시킨다. 이상에 의해, 한쪽의 기밀실로부터 기체(g1)의 취출이 완료한다. 다른쪽의 기밀실의 용적 증감은, 한쪽의 기밀실의 용적 증감과 반대의 타이밍에서 행하여진다. 용적 증가에 의해, 다른쪽의 기밀실 내의 전압(P')이 P'1까지 감압하고 기체(g1)를 내부로 도입하고, 용적 감소에 의해 전압(P'1)이 P'2로 상승하여 충만한 기체(g1)를 기밀용기 외부로 방출시킨다. 이 기체(g1)의 도입은 다른쪽의 기체분리막을 통하여 행하여지고, 기체(g1)의 방출은 다른쪽의 역지 밸브를 통하여 행하여진다. 이와 같이 청구항 제 33의 분리 장치에 의하면, 격벽의 왕로(往路) 이동과 복로(復路) 이동의 각각에서 기체(g1)를 취출할 수 있기 때문에, 한쪽 방향의 이동에 의해서만 취출하려고 하는 경우에 비하여, 극히 효율적으로 기체의 취출을 할 수 있다. 환언하면, 왕로 또는 복로의 쌍방의 이동에 의해 기체 취출할 수 있기 때문에, 어느 한쪽의 이동만으로부터 기체 취출할 수 있는 경우에 비하여 개략 2배의 효율로 기체를 취출할 수 있다.

(청구항 제 34항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 34항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 34항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 33항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 구동 구조가, 상기 기밀용기 외부에 배치한 잭 구조를 포함하여 구성하고 있다. 「잭 구조」란, 예를 들면, 나사, 치차, 수압, 유압 등을 이용함에 의해, 예를 들면, 인력과 같은 원동력을 증대시킬 수 있는 구조인 것을 말한다.

청구항 제 34항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 33항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 잭 구조의 작용에 의해 원동력이 증대되고, 증대에 의해 격벽의 이동 및/또는 변형시키는 조작을 편안하게(또는, 작은 힘으로) 행할 수 있다. 즉, 같은 크기의 외력을 작용시키는 것이면, 잭 구조를 이용함에 의해 원동력을 보다 작은 것으로 할 수 있고, 같은 크기의 원동력을 이용하는 것이면, 보다 큰 외력을 작용시킬 수 있다.

(청구항 제 35항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 35항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 35항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 33항 또는 제 34항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 한쪽 및 다른쪽의 기체분리막이, 각각 통기성 보강막에 의해 보강되어 있다.

청구항 제 35항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 33항 또는 제 34항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 통기성 보강막에 의해 기체분리막이 보강된다. 즉, 기체분리막을 투과하는 양(기체 투과량)은, 일반적으로 기체분리막의 두께에 반비례하기 때문에 기체 투과량을 늘리는 하나의 방법으로서 기체분리막을 얇게 하는 방법이 있다. 기체분리막을 구성하는 소재 자체의 강도에도 따르지만, 얇아지면 얇아질수록 기체분리막의 강도는 저하된다. 그래서, 얇게 형성한 기체분리막은, 강도적으로 보아 단독으로는 격벽을 구성 불가능이라도, 통기성 보강막에 의해 보강하면 구성 가능하게 할 수 있다.

(청구항 제 36항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 36항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 36항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 33항 내지 제 35항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 구동 구조가, 구동원이 되는 모터 또는 솔레노이드와, 해당 모터 또는 솔레노이드를 구동하기 위한 전원을 포함하여 구성하고 있다.

청구항 제 36항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 33항 내지 제 35항 중 어느 한 항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 기체(g1)의 취출을 모터 또는 솔레노이드의 구동에 의해 행할 수 있다. 모터 또는 솔레노이드에 의한 구동이라면, 수동 구동에 비하여 사용자의 부담을 적게 할 수 있다.

(청구항 제 37항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 37항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 37항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 36항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 전원이, 충전지와, 상기 격벽 외주에 설치하고 해당 충전지와 전기적으로 접속한 솔라 패널을 포함하여 구성하고 있다.

청구항 제 37항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 36항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 솔라 패널의 작용에 의해 충전지가 충전되기 때문에, 충전된분만큼 에너지의 절약을 도모할 수 있다. 또한, 태양광 등의 다소나 사용시간의 장단 등에 의한 차이는 있지만, 충전지가 충분히 충전되는 한에 있어서 다른 에너지의 공급을 필요로 하지 않는다. 예를 들면, 산중과 같은 무전원 지역에서 장기간 사용하는 경우에, 대단히 편리하다.

(청구항 제 38항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 38항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 38항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 33항 내지 제 37항 중 어느 한 항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 기체(G)가 대기이고, 상기 기체(g1)가 산소 부화 기체이다.

청구항 제 38항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 33항 내지 제 37항 중 어느 한 항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 어마어마한 장치를 갖지 않아도 간단히 산소 부화 기체를 얻을 수 있다. 즉, 산소 봄베나 콤프레서 등의 기구를 갖지 않아도 필요한 때에 산소 부화 기체를 얻을 수 있다. 예를 들면, 병자나 운동 후의 사람에게 산소(산소 부화 기체)를 주려고 할 때에, 산소 봄베 대용으로 사용할 수 있기 때문에, 대단히 편리하다.

(청구항 제 39항에 기재된 발명의 특징)

청구항 제 39항에 기재된 발명에 관한 기체 분리 장치(이하, 적절히 「청구항 제 39항의 분리 장치」라고 한다)에서는, 청구항 제 38항의 분리 장치의 기본적 구성을 구비시킨 다음, 상기 한쪽 및 다른쪽의 역지 밸브가, 해당 한쪽의 역지 밸브를 통하여 취출한 기체(g1)와, 해당 다른쪽의 역지 밸브를 통하여 취출한 기체(g1)를 순차로 인체에 공급하기 위한 기체 공급구에 접속되어 있다. 「기체 공급구」란, 인체의 입 및/또는 코에 흡인 가능한 상태로 기체를 공급 가능한 기구인 것을 말한다. 예를 들면, 입과 코를 덮는 마스크 형상의 것이나, 입에 물 수 있는 것, 또한, 코의 구멍에 삽입 가능한 관 형상의 것이, 기체 공급구에 해당한다.

청구항 제 39항의 분리 장치에 의하면, 청구항 제 38항의 분리 장치의 작용 효과에 더하여, 한쪽의 역지 밸브를 통하여 취출한 산소 부화 기체(기체(g1))와, 다른쪽의 역지 밸브를 통하여 취출한 산소 부화 기체(기체(g1))를 기체 공급구를 통하여 순차로 인체에 공급할 수 있다. 질환이나 상해에 의해 산소 흡입을 필요로 하는 사람, 심한 운동한 직후의 사람, 높은 산의 위 등 공기가 희박한 장소에 있는 사람 등에, 산소 부화 기체를 공급하는 것이 가능해진다. 청구항 제 33항의 분리 장치의 작용 효과의 설명중에서 기술한 바와 같이, 왕로 또는 복로의 쌍방의 이동에 의해 기체 취출을 할 수 있기 때문에, 어느 한쪽의 이동만으로 기체 취출할 수 있는 경우에 비하여 개략 2배의 효율로 기체를 취출할 수 있기 때문에, 효율 좋은 인체 공급이 가능해진다.

발명의 효과

본 발명에 관한 기체 분리 장치에 의하면, 소형화이며 또한 경량화가 가능하고, 또한, 때로는 무전원으로도 사용 가능하다. 또한, 본 발명에 관한 기체 분리 방법에 의하면, 실시를 위해 사용하는 장치를 소형화이며 또한 경량화 가능하고, 또한, 때로는 무전원으로도 사용 가능하다. 따라서, 기체 분리 장치의 운반이 편안하고, 또한, 작은 스페이스가 있으면 설치 가능하기 때문에, 분리한 기체를 필요로 하는 각종 기구, 장치 등에 조립하기 쉽다.

도 1은 본 실시 형태에 관한 기체 분리 장치의 평면도.

도 2는 도 1에 도시하는 기체 분리 장치의 A-A 단면도.

도 3은 본 실시 형태의 제 1 변형예에 관한 기체 분리 장치의 평면도.

도 4는 도 3에 도시하는 기체 분리 장치의 B-B 단면도.

도 5는 도 3에 도시하는 기체 분리 장치의 B-B 단면도.

도 6은 본 실시 형태의 제 2 변형예에 관한 기체 분리 장치의 종단면도.

도 7은 본 실시 형태의 제 2 변형예에 관한 기체 분리 장치의 종단면도.

도 8은 본 실시 형태의 제 3 변형예에 관한 기체 분리 장치의 종단면도.

도 9는 본 실시 형태의 제 4 변형예에 관한 기체 분리 장치의 종단면도.

도 10은 본 실시 형태의 제 5 변형예에 관한 기체 분리 장치의 종단면도.

도 11은 본 실시 형태의 제 5 변형예에 관한 기체 분리 장치의 종단면도.

도 12는 본 실시 형태의 제 5 변형예에 관한 기체 분리 장치의 종단면도.

도 13은 본 실시 형태의 제 6 변형예에 관한 기체 분리 장치의 평면도.

도 14는 본 실시 형태의 제 6 변형예에 관한 기체 분리 장치의 C-C 단면도.

도 15는 본 실시 형태의 제 6 변형예에 관한 기체 분리 장치의 C-C 단면도.

도 16은 본 실시 형태의 제 7 변형예에 관한 기체 분리 장치의 단면도.

도 17은 본 실시 형태의 제 8 변형예에 관한 기체 분리 장치의 사시도.

도 18은 본 실시 형태의 제 8 변형예에 관한 기체 분리 장치의 평면도.

도 19는 본 실시 형태의 제 8 변형예에 관한 기체 분리 장치의 저면도.

도 20은 본 실시 형태의 제 8 변형예에 관한 기체 분리 장치의 종단면도.

도 21은 본 실시 형태의 제 9 변형예에 관한 기체 분리 장치의 사시도.

도 22는 본 실시 형태의 제 9 변형예에 관한 기체 분리 장치의 평면도.

도 23은 본 실시 형태의 제 9 변형예에 관한 기체 분리 장치의 저면도.

도 24는 본 실시 형태의 제 9 변형예에 관한 기체 분리 장치의 종단면도.

도 25는 본 실시 형태의 제 10 변형예에 관한 기체 분리 장치의 사시도.

도 26은 본 실시 형태의 제 10 변형예에 관한 기체 분리 장치의 종단면도.

도 27은 본 실시 형태의 제 11 변형예에 관한 기체 분리 장치의 사시도.

도 28은 본 실시 형태의 제 11 변형예에 관한 천판 생략의 기체 분리 장치의 평면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 기체 분리 장치 2 : 기밀용기

2a : 용기 내부 2b : 용기 외부

2-1' : 부기밀용기 3 : 격벽

5, 6 : 대향격벽 5a : 통기구멍

5h : 도기구멍 7 : 벨로스 격벽

7a-1 : 통기성 보강막 7b-1 : 기체분리막

8 : 복귀 스프링 9 : 역지 밸브

9a : 밸브체 9b : 고리형상 지지부

9c : 가압 스프링 9d : 유저 원통체

9e : 저부 9f : 고리형상 지지부

9h : 관통구멍 10 : 통기 용기

10h : 통기구멍 11 : 릴리프 밸브

11a : 밸브 본체 11b : 조정 링

13 : 기체분리막 15 : 연통 파이프

17 : 연통 역지 밸브 21 : 격벽

21h : 통기구멍 21m : 기체분리막

22 : 기밀용기 23 : 고정 격벽

23a : 저부 23b : 고리형상 주벽

23c : 덮개체 23d : 축받이

23e : 내주면 23h : 배기구멍

23j : 내부 23j : 기밀용기 내부

23j' : 기밀 공간 23k : 외부

23k' : 공간 24 : 중공부

25 : 가동 격벽 25p : 조작반

25s : 조작봉 26 : 고리형상 패킹

27 : 릴리프 밸브 28 : 역지 밸브

29 : 덮개체 30 : 분리기체 취출 밸브(릴리프 밸브)

30a : 노즐 구조(노즐) 31 : 기밀용기

32 : 격벽 33 : 탄성 보강막

35 : 기체분리막 37 : 역지 밸브

39 : 기체 취출 밸브 릴리프 밸브 39a : 노즐

41 : 구기용 볼 44 : 격벽

45 : 기밀용기 46 : 하용기

46a : 저부 46b : 주벽

47 : 상용기 47a : 천판부

47b : 주벽 47g : 고리형상 홈

47h : 통기구멍 47m : 기체분리막

47P : 고리형상 패킹 48 : 로크 기구

49 : 덮개체(피복부재) 49a : 덮개 본체

49b : 폐쇄 돌기 51 : 기체 공급구

53 : 고무 타이어

여기서, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태(이하, 적절히 「본 실시 형태」라고 한다)에 관해 설명한다. 본 실시 형태는, 후술하는 바와 같이, 제 1 내지 제 6의 변형예를 포함하다. 또한, 본 실시 형태 및 부수되는 각 변형예의 설명에 있어서 대기로부터 산소를 분리하는 것을 전제로 하고 있지만, 대기 이외의 기체로부터 그것에 포함되는 기체를 분리하는 경우에도 적용 가능함은 말할 필요도 없다.

(기체 분리 장치의 개략 구조)

도 1 및 2를 참조한다. 도 1은 기체 분리 장치의 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시하는 기체 분리 장치의 A-A 단면도이다. 기체 분리 장치(1)는, 격벽(3)에 의해 용기 외부(2b)와 격리된 용기 내부(2a)를 구비하는 기밀용기(2)와, 기체 취출 밸브로서 기능하는 릴리프 밸브(11)와, 기밀용기(2)의 외부로부터 내부로 기체를 도입하기 위한 역지 밸브(9)와, 격벽(3)의 일부를 구성하는 기체분리막(13)으로 대강 구성하고 있다. 격벽(3)은, 도 2의 상하 방향으로 대향하는 한 쌍의 대향격벽(5, 6)과, 대향격벽(5)과 대향격벽(6) 사이에 배치한 벨로스 격벽(7)에 의해 구성되어 있다. 대향격벽(5, 6)은, 각각이, 예를 들면, 금속 또는 경질 합성수지에 의해 구성한 같은 크기의 평면으로 보아 원형의 판, 즉, 원반이다.

벨로스 격벽(7)은, 얇은 연성(軟性) 합성수지 필름 또는 금속박(또는, 이들을 병용한 것)을 내외 방향으로 엇갈리게 되접어서 복귀 가능하게 변형하는 원통 주름상자 형상으로 형성한 것이고, 그 되접은 부분의 굴신(屈伸)에 의해 축심 방향(길이 방향)으로 신축 가능하게 구성하고 있다. 벨로스 격벽(7)의 일단은 대향격벽(5)의 대향격벽(6)에 면하는 측의 면(대향면)에, 마찬가지로 타단은 대향격벽(6)의 대향격벽(5)에 면하는 측의 면(대향면)에, 각각 밀착시켜져 있다. 벨로스 격벽(7)의 대향격벽(5, 6)에의 밀착에 의해, 역지 밸브(9)와 릴리프 밸브(11)가 폐쇄 된 때에 기밀용기(2)의 용기 내부(2a)가 상압시(常壓時)(사용하지 않는 때)에 기밀상태로 되어 용기 외부(2b)로부터 격리된다. 벨로스 격벽(7)의 신축, 즉, 기밀용기(2)의 변형은, 신장 또는 수축의 방향으로 작용하는 외력에 의해 주로 행하여지고, 본 실시 형태에서는, 그 외력으로서 인력을 예정하고 있다. 즉, 대향격벽(5, 6)의 어느 한쪽 또는 쌍방을 서로 다른쪽의 격벽에 대해 접근하는 방향으로 수동 가압함에 의해 벨로스 격벽(7)이 길이 방향으로 수축하여 용기 내부(2a)의 용적을 감소시키고, 역으로, 멀어지는 방향으로 수동 견인함에 의해 길이 방향으로 신장하여 용기 내부(2a)의 용적을 복귀시킬 수 있도록 구성하고 있다. 기밀용기(2)의 변형을 위해 인력을 예정한 것은, 인력을 외력으로 하는 한, 공기 압축 장치는 물론 외력을 얻기 위해 특별한 장치를 필요로 하지 않기 때문이다. 즉, 기체 분리 장치(1) 자체를 간소한 구조로 할 수 있는 것, 무전원으로도 사용 가능하게 구성할 수 있는 것이 인력을 예정한 주된 이유이다. 다만, 기밀용기(2)의 변형을 위해 전기 에너지나 위치 에너지 등을 이용한 것을 방해하는 취지는 아니고, 기체 분리 장치(1)의 용도, 분리 대상이 되는 기체의 종류, 또한, 대상 기체의 다과(多寡) 등의 관계로부터 필요하면 그와 같은 에너지를 이용할 수 있다.

대향격벽(5)에는, 단수 또는 복수(본 실시 형태에서는 4개)의 통기(通氣)구멍(5a, ‥)과, 1개의 도기(導氣)구멍(5h)을 각각 두께 방향으로 관통 형성하고 있다. 각 통기구멍(5a)은, 어느 것이나 원형으로 형성하고 있고, 도 1에서 분명한 바와 같이, 평면으로 본 때에 원주 방향으로 동일 간격이 되도록 배치하고 있다. 각 통기구멍(5a)은, 이것을 원형으로 한 것은, 대향격벽(5)이 원형인 것에 맞춘 디자 인상의 이유이고, 기능적으로 본건 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위라면, 그 형상이나 개수, 또한, 마련하는 위치 등에 전혀 제한은 없다. 각 통기구멍(5a)의 상압시에 있어서의 기밀 폐쇄는, 대향격벽(5)의 대향면측에 부착한 기체분리막(13)으로 행하게 하고 있다. 즉, 기체분리막(13)은, 기밀용기(2)의 용기 외부(2b)와 용기 내부(2a)를 격리하는 격벽(3)의 일부를 구성하고 있다. 도기구멍(5h)은, 대향격벽(5)의 개략 중앙에 형성한 관통구멍이다. 도기구멍(5h)을 기밀 폐쇄하는 역할은, 역지 밸브(9)가 담당하고 있다. 역지 밸브(9)의 구조는, 후술한다. 릴리프 밸브(11)는, 밸브 본체(11a)와 밸브 본체(11a)의 외주에 회전 자유롭게 마련된 조정 링(11b)을 구비하고, 기밀용기(2) 내부의 전압이 소정 압력을 초과한 때에 개방하여 기밀용기(2)의 내부와 외부를 연통하는 기능을 갖고 있다. 릴리프 밸브(11)는, 조정 링(11b)을 회전시킴에 의해 기밀용기(2)의 내부와 외부를 연통시킬 때의 전압(P2)을 가변 설정 가능하게 구성하고 있다. 전압이 소정 압력을 하회(下回)하면, 릴리프 밸브(11)는 폐쇄하여 기밀용기(2)의 내부와 외부의 연통을 차단한다. 릴리프 밸브(11)는, 기밀용기(2) 내부로의 외기 유입을 저지하는 역지 기능을 겸비하고 있다. 대향격벽(5, 6) 및 이에 수반하는 벨로스 격벽(7)의 형상은 어느 것이나 평면으로 보아 원형으로 하였지만, 기체 분리 장치(1)의 사용 용도나 기체 분리 장치(1)의 설치 환경 등에 맞추어서 적절히 변경 가능하다. 또한, 대향격벽(5)에 마련한 기체분리막(13, ‥)은, 대향격벽(5) 대신에 대향격벽(6)에 마련하여도 좋고, 대향격벽(6)에도 아울러서 마련하여도 좋다. 같은 크기 같은 개수의 기체분리막(13)이면, 대향격벽(5)과 대향격벽(6)의 쌍방에 마련한 편이 기체분리막(13) 전 체의 면적을 넓게 할 수 있기 때문에, 효율이 좋은 기체 분리의 관점에서 유리하다.

(기체분리막의 구조)

기체분리막(13)은, 전술한 바와 같이, 대향격벽(5)의 각 통기구멍(5a)을 상압시에 있어서 기밀 폐쇄 가능하게 하기 위한 막(필름, 시트)이다. 기체분리막(13)은, 압력을 받은 때에 압력이 높은 측에 있는 기체에 포함되는 소정 기체를 압력이 낮은 측으로 투과시킨다는 기체 분리 기능을 갖고 있다. 이 점도, 이미 기술하였다. 기체분리막(13)을 구성하는 소재는, 분리 전의 기체(예를 들면, 대기, 특정한 혼합 기)나, 그 분리 전의 기체로부터 분리하고자 하는 기체의 종류(예를 들면, 산소, 수소, 이산화탄소, 증기), 나아가서는, 분리하고자 하는 기체 양, 이들에 더하여, 사용 목적이나 사용 환경 등을 종합적으로 고려한 다음 선택한다. 분리 효율을 좋게 하기 위해서는, 같은 종류의 기체분리막을 사용하는 것이라면, 그 기체분리막의 면적을 가능한 한 넓게, 마찬가지로 두께를 가능한 한 얇게 하는 것이 필요하다. 단, 넓게, 또한, 얇게 함에 의해, 일반적으로 기체분리막의 강도를 유지하기 어렵게 된다. 이 때문에, 통기를 방해하지 않는 보강 부재에 의해 기체분리막을 보강하여 두는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서의 기체분리막(13)은, 대기로부터 산소(산소 부화 기체)를 분리하여 질소(질소 부화 기체)를 취출하는 것을 목적으로 하여, 실리콘 고무(디메틸폴리실록산 가황(加黃) 탄성체)에 의해 구성되어 있다. 실리콘 고무를 채용한 것은, 실리콘 고무가 비교적 입수하기 쉽고 저가인 것, 또한, 실리콘 고무의 내약품성, 내온도성, 내증기성, 또한, 인체에 대한 안전성 등은 이미 입증되어 있고 식품에 대해서 조차도 안심하고 사용할 수 있는 것이 그 주된 이유이다. 대기로부터 산소를 분리하는 목적이라면, 실리콘 고무 대신에, 또는, 실리콘 고무와 함께, 폴리;poly(1-트리메틸실릴-1-프로핀;1-trimethylsilyl-1-propyne)나 어모퍼스 테플론(상표; DuPont사제) 등이 충분히 사용 가능하다. 또한, 이들 예시한 소재는, 대기로부터 수소 및/또는 이산화탄소를 분리하는 목적을 위해서도 알맞게 이용할 수 있다. 또한, 기체분리막(13)은, 이른바 평형(平型)으로 형성하고 있지만, 기밀용기의 형태가 허용하는 것이라면 중공사형이나 스파이럴형 등으로 형성하는 것을 방해하지 않는다.

(역지 밸브의 구조)

도 2에 도시하는 바와 같이, 역지 밸브(9)는, 대향격벽(5) 개략 중앙의 도기구멍(5h)을 밀착면을 통하여 기밀 폐쇄 가능한 형상(도시하지 않지만, 본 실시 형태에서는 원형) 밸브체(9a)와, 밸브체(9a)의 밀착면과는 반대측의 면(지지면)으로부터 약간 돌출하는 고리형상 지지부(9b)와, 고리형상 지지부(9b)에 그 일단이 수납된 가압 스프링(9c)과, 밸브체(9a)와 가압 스프링(9c)을 수납하여 이들을 대향격벽(5)에 부착하기 위한 유저 원통체(9d)와, 유저 원통체(9d)의 저부(9e)의 고리형상 지지부(9b) 대향면으로부터 약간 돌출한 고리형상 지지부(9f)로 대강 구성하고 있다. 고리형상 지지부(9f)는, 가압 스프링(9c)의 타단을 수납 가능하게 구성하고 있고, 고리형상 지지부(9b)와 함께 가압 스프링(9c)을 지지하고, 가압 스프링(9c)이 밸브체(9a)를 대향격벽(5)에 충분한 가압력을 작용시키도록 구성하고 있다(도 2의 (b) 확대도 참조). 저부(9e)에는, 두께 방향으로 복수의 관통하는 관통구멍(9h, ‥)을 마련하고 있다. 각 관통구멍(9h)은, 유저 원통체(9d)의 내부와 기밀용기(2)의 용기 내부(2a)를, 나아가서는, 용기 외부(2b)와 용기 내부(2a)를 연통시키기 위한 것이다.

역지 밸브(9)는, 기밀용기(2)의 용기 내부(2a)의 전압이 용기 외부(2b)의 전압에 대해 부압(負壓)이 되고 용기 외부(2b)의 전압(전압력)이 가압 스프링(9c)의 가압력을 이긴 때에 가압 스프링(9c)이 축소하고, 이에 수반하여, 밸브체(9a)가 대향격벽(5)에 대해 후퇴하도록 되어 있다. 밸브체(9a)의 후퇴는, 도기구멍(5h)을 개방하여 용기 외부(2b)에 있는 기체가 개방한 도기구멍(5h)으로부터 유저 원통체(9d)의 관통구멍(9h, ‥)을 통하여 용기 내부(2a)로의 유입을 허용한다. 외기 유입은, 용기 외부(2b)의 전압이 용기 내부(2a)의 전압에 이기고 있는 동안 계속되고, 내외 전압이 동등하게 된 때, 또는, 용기 외부(2b)의 전압(전압력)이 가압 스프링(9c)의 가압력에 진 때 차단된다. 외기의 차단은, 가압 스프링(9c)이 신장하여 밸브체(9a)를 대향격벽(5)에 꽉밀어서 도기구멍(5h)을 폐쇄함에 의해 행하여진다. 도기구멍(5h)의 폐쇄에 의해, 기밀용기(2)는 원래의 상태로 복귀한다.

(기밀용기를 이용한 기체 분리 방법)

도 2에 의거하여, 기체 분리 장치(1)를 이용하여 실시하는 기체 분리 방법에 관해 설명한다. 도 2의 (a)에 도시하는 것은, 기체 분리 방법을 실시하기 위해 준비한 기체 분리 장치(1)이다(제 1 공정). 기체 분리 장치(1)의 기밀용기(2)를 구성하는 대향격벽(5, 6)은, 한쪽의 손으로 대향격벽(5)을, 다른쪽의 손으로 대향격벽(6)을, 각각 쥐고서 양자를 서로 멀어지는 방향으로 이동시킨다. 이 이동에 의 해, 벨로스 격벽(7)이 신장하여 기밀용기(2)의 용기 내부(2a)의 용적이 증가한다. 벨로스 격벽(7) 자신이, 그것 자신의 탄성력 등에 의해 자동 신장 가능하게 구성하고 있는 경우는, 그 탄성력에 의해, 또는, 그 탄력성에 보조되어 용적이 증가한다. 용적 증가에 의해 내부 전압(P)이 용기 외부(2b)의 전압(즉, 대기압)에 대해 부압(대기압쪽이 압력이 높다)이 된다. 이 내외 압력차에 의해, 역지 밸브(9)가 개방하여 외기, 즉, 대기가 기밀용기(2)의 용기 내부(2a)로 도입된다. 대기의 도입에 의해, 용기 내부(2a)의 전압(P)과 용기 외부(2b)의 전압이 균형되면 역지 밸브(9)가 폐쇄하여 대기 도입을 차단한다. 이 시점에서, 역지 밸브(9)와 함께 릴리프 밸브(11)도 폐쇄하고 있기 때문에, 기밀용기(2)의 용기 내부(2a)의 대기는 밀봉상태에 있다. 대향격벽(5, 6)끼리가 멀어지는 방향으로의 이동이 이미 행하여지고 용기 내부(2a)에 대기가 이미 도입되어 있는 경우는, 상기한 이동 작업은 생략하여도 좋다.

다음에는, 준비한 기밀용기(2)의 용기 내부(2a)의 전압(P)을, 증압하여 전압(P1)의 상태를 형성한다(제 2 공정). 구체적으로는, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이 대향격벽(5)을 가압하여 대향격벽(6)에 접근하는 방향으로 이동시켜 아울러서 벨로스 격벽(7)을 수축 변형시킴에 의해, 용기 내부(2a)의 용적을 감소시킨다. 용기 내부(2a)는 기밀상태에 있기 때문에 밀봉된 대기의 전압(P)이 증압하여 전압(P1)이 된다. 전압(P1)은, 릴리프 밸브(11)를 개방시키는데는 충분한 압력이 아니다. 전압(P1)으로 됨으로서 용기 내부(2a) 내에 있는 대기에 포함되는 산소(g1)가 기체분리막(13)을 투과하여 용기 외부(2b)로 분리 배출된다. 산소(g1)의 투과 는, 용기 내부(2a)의 전압이 P1에 달한 때에 돌연 생기는 것은 아니고 기밀용기(2)의 내외에 크기를 불문하고 압력차가 생긴 때부터 시작된다. 즉, 전압(P1)은, 상압시의 전압(P)보다도 높은 압력이고, 릴리프 밸브(11)를 개방시키는 압력(P2)에 못미친 압력인 것을 말한다(P<P1<P2). 용기 외부(2b)로 산소(g1)가 분리 배출됨에 의해, 기밀용기(2)의 용기 내부(2a)에는 질소 부화 기체(g2)가 남는다. 일반적으로 질소는 대기의 체적의 약 80%를 차지하고 있기 때문에, 질소 부화 기체(g2)는 보다 높은 질소의 점유률을 차지하는 것으로 된다. 또한, 용기 내부(2a)의 용적 감소는, 상기한 대향격벽(5)의 가압과 함께 대향격벽(6)을 가압함에 의해, 또한, 대향격벽(5)의 가압 대신에 대향격벽(6)을 가압함에 의해, 행하도록 하여도 좋다. 이 점, 후술하는 릴리프 밸브(11)를 개방하기 위한 가압에 대해서도 마찬가지이다.

다음에, 기밀용기(2)의 용기 내부(2a)에 남은 질소 부화 기체(g2)를 릴리프 밸브(11)로부터 취출한다(제 3 공정). 구체적으로는, 도 2의 (c)에 도시하는 바와 같이, 대향격벽(5)을 더욱 가압하여, 용기 내부(2a)의 용적을 감소시킴에 의해 전압(P1)을 더욱 증압하여 전압(P2)의 상태를 형성한다. 전압(P2)은, 릴리프 밸브(11)를 개방 가능한 압력이다. 용기 내부(2a)에 있는 질소 부화 기체(g2)가 증압에 의해 전압(P2)에 이르면 릴리프 밸브(11)가 개방하여 용기 내부(2a)와 용기 외부(2b)가 연통한다. 연통한 상태에서의 더한층의 가압은, 질소 부화 기체(g2)를 용기 외부(2b)로 압출한다. 여기서, 릴리프 밸브(11)에 공급처가 되는 밀봉 용기(도시를 생략) 등을 접속하여 두면, 질소 부화 기체(g2)를 상기 밀봉 용기 등 내로 취출할 수 있다. 릴리프 밸브(11)는, 대향격벽(5)이 계속 가압되고 있는 동안, 즉, 용기 내부(2a)의 전압이 P2를 하회하지 않는 동안은 개방한 채이고, 하회(下回)한 때에 폐쇄하여 용기 내부(2a)와 용기 외부(2b) 사이의 연통을 차단한다. 대향격벽(5)의 가압을 일시 중단함에 의해 전압이 P2를 하회하고, 그 결과 폐쇄한 릴리프 밸브(11)라 하여도, 가압을 재개하여 전압을 P2에 이르게 하면 재개방하여 질소 부화 기체(g2)의 재취출을 가능하게 한다.

이상 기술한 3공정에 의해 질소 부화 기체(g2)가 취출은 완료하지만, 취출을 완료한 기밀용기(2)는, 이것을 재이용 가능하게 하기 위해, 원래의 상태로 되돌려 두는 것이 바람직하다. 즉, 질소 부화 기체(g2)의 취출을 완료한 때의 대향격벽(5, 6)은 가압에 의해 서로 접근된 상태에 있는데, 여기서, 한쪽의 손과 다른쪽의 손을 사용하여 대향격벽(5, 6)을 서로 멀어지는 방향으로 이동시킨다. 대향격벽(5, 6)의 이동에 수반하여 벨로스 격벽(7)도 신장하고 기밀용기(2)의 용기 내부(2a)의 용적이 증가한다. 즉, 용기 내부(2a)의 전압이 용기 외부(2b)의 전압에 대해 부압으로 된다. 이 결과, 도 2의 (d)에 도시하는 바와 같이 역지 밸브(9)가 개방하여 도기구멍(5h) 경유로 유입되어 온 외기(대기)를 용기 내부(2a)로 도입시킨다. 역지 밸브(9)는, 용기 내부(2a)의 전압과 용기 외부(2b)의 전압의 차에 대해 가압 스프링(9c)의 스프링력이 이긴 때에 폐쇄한다. 이때, 용기 내부(2a)에는 대기가 충만하고 있고, 대향격벽(5)을 가압함에 의해, 상술한 순서로 산소(g1)를 분리하여 질소 부화 기체(g2)를 취출할 수 있는 상태에 있다. 상기한 질소 부화 기체(g2)를 취출하기 위한 3공정과, 상기한 재이용을 위한 복귀 공정을 합하면, 기체 분리 장치(1)를 반복하여 사용 가능하게 되기 때문에 아주 경제적이고, 또한, 편리하다.

(기체 분리 장치의 제 1 변형예)

도 3 내지 5를 참조하면서, 제 1 변형예에 관한 기체 분리 장치(1-1)에 관해 설명한다. 도 3은 기체 분리 장치(1-1)의 평면도이고, 도 4 및 5는 도 3에 도시하는 기체 분리 장치(1-1)의 B-B 단면도이다. 기체 분리 장치(1-1)가, 전술한 기체 분리 장치(1)와 다른 것은, 주로 후자에서는 대향격벽에 마련한 기체분리막을 전자에서는 벨로스 격벽에 마련한 점이다. 여기서, 기체 분리 장치(1-1)를 설명함에 있어서, 기체 분리 장치(1)와 공통되는 부재에 관해서는 후자에서 사용한 부호와 같은 부호를 사용하는 것으로 하고, 공통되는 부재에 관한 설명은 생략한다(후술하는 다른 기체 분리 장치에 대해서도 적절히 마찬가지로 한다).

기체 분리 장치(1-1)는, 격벽(3-1)에 의해 용기 외부(2b-1)와 격리된 용기 내부(2a-1)를 구비하는 기밀용기(2-1)와, 기체 취출 밸브로서 기능하는 릴리프 밸브(11)와, 기밀용기(2-1)의 외부로부터 내부로 기체를 도입하기 위한 역지 밸브(9)로 대강 구성하고 있다. 격벽(3-1)은, 도 2의 상하 방향으로 대향하는 한 쌍의 대향격벽(5-1, 6-1)과, 대향격벽(5-1)과 대향격벽(6-1) 사이에 배치한 벨로스 격벽(7-1)에 의해 구성되어 있다. 대향격벽(5-1, 6-1)은, 각각이, 예를 들면, 금속 또는 경질 합성수지에 의해 구성한 같은 크기의 평면으로 보아 원형의 판, 즉, 원반이다. 부호 8은, 대향격벽(5-1)과 대향격벽(6-1)을 서로 멀어지게 하는 방향으로 가압하는 복귀 스프링을 나타내고 있다. 복귀 스프링(8)은, 대향격벽(5-1)이 수동 가압되면(외력이 작용한다) 수축하고 가압이 해제되면(외력이 제거된다) 신장하여 대향격벽(5-1)을 원래의 위치로 자동 복귀시키기 위한 복귀 부재로서 기능한다.

벨로스 격벽(7-1)은, 얇은 필름형상의 통기성 보강막(7a-1)과, 통기성 보강막(7a-1)의 용기 내측에 부착한 박막형상의 기체분리막(7b-1)에 의해 구성되어 있다. 통기성 보강막(7a-1)은, 예를 들면, 폴리술폰(polysulfon)제나 폴리이미드(polyimide)제의 다공질 탄성 수지 필름(탄성 보강막)에 의해 구성되어 있고, 실리콘 고무제의 기체분리막(7b-1)에 대한 통기성을 확보하면서 기체분리막(7b-1)을 보강하는 기능을 담당하고 있다. 벨로스 격벽(7-1)은, 통기성 보강막(7a-1)과 기체분리막(7b-1)을 접합한 시트형상의 것을 내외 방향으로 엇갈리게 되접어서 원통 주름상자형상으로 형성한 것이고, 그 되접은 부분의 굴신에 의해 축심 방향(길이 방향)으로 신축 가능하게 구성하고 있다. 벨로스 격벽(7-1)의 일단은 대향격벽(5-1)의 대향격벽(6-1)에 면하는 측의 면(대향면)에, 마찬가지로 타단은 대향격벽(6-1)의 대향격벽(5-1)에 면하는 측의 면(대향면)에, 각각 밀착시켜져 있다. 벨로스 격벽(7-1)의 대향격벽(5-1, 6-1)에의 밀착에 의해, 역지 밸브(9)와 릴리프 밸브(11)가 폐쇄된 때에 기밀용기(2-1)의 내부가 상압시(사용하지 않는 때)에 기밀상태로 되고 외부로부터 격리된다. 대향격벽(5-1, 6-1)의 어느 한쪽 또는 쌍방을 서로 다른쪽의 격벽에 대해 접근하는 방향으로 수동 가압함에 의해 벨로스 격벽(7-1)이 길이 방향으로 수축하여 기밀용기(2-1) 내부의 용적을 감소시키고, 수동 가압을 정지함에 의해 주로 복귀 스프링(8)의 스프링력이 작용하여 가압된 격벽(3-1)을 원래의 위치로 복귀시킨다. 격벽(3-1)의 복귀에 의해 기밀용기(2-1)의 용기 내부(2a-1)의 용적도 복귀한다. 용기 내부(2a-1)의 용적 감소에 의해 전압이 상승하고, 이로써, 용기 내부(2a-1) 내에 있는 대기로부터 포함되어 있던 산소(g1)가 기체분리막(7b- 1)을 투과하여 용기 외부(2b-1)로 분리 배출된다. 통기성 보강막(7a-1)은, 그 통기성에 의해, 기체 분리를 방해한 일이 없지만, 있어도 근소하다. 벨로스 격벽(7-1)의 기체분리막(7b-1)에 의하면, 주름상자형상으로 형성하고 있기 때문에 전술한 기체분리막(13, ‥)보다도 넓은 표면적을 확보할 수 있다. 따라서, 기체 분리 장치(1-1)에 의하면, 보다 효율이 좋은 기체 분리가 실현 가능하다. 또한, 기체 분리 장치(1)에 기체 분리 기능을 갖는 기체 분리 장치(1-1)의 벨로스 격벽(7-1)을 마련하는 것, 또는, 후자에 기체 분리 기능을 갖는 전자의 대향격벽(5)을 마련하는 것을 방해하지 않는다. 또한, 도시는 생략하지만, 상기한 가압 작업을, 잭 구조를 이용하여 행하면, 가압 작업에 의한 부담을 경감하는 것이 가능하다.

(기체 분리 장치의 제 2 변형예)

도 6 및 7을 참조하면서, 제 2 변형예에 관한 기체 분리 장치(1-2)에 관해 설명한다. 도 6 및 7은 기체 분리 장치(1-2)의 종단면도이다. 기체 분리 장치(1-2)가, 전술한 기체 분리 장치(1) 또는 기체 분리 장치(1-1)와 다른 것은, 주로 후자가 1개였던 기밀용기를 전자가 2개인 점에 있다. 여기서는, 전술한 기밀용기(2-1)에 부기밀용기(2-1')를 직렬 접속한 경우에 관해 설명한다.

도 6에 도시하는 기밀용기(2-1)의 구조는 전술한 바와 같고, 부기밀용기(2-1')는, 기밀용기(2-1)와 기본적으로 같은 구조를 갖고 있고, 다른 것은 다음의 3점이다. 즉, 부기밀용기(2-1')의 대향격벽(5-1')에 상술한 연통 역지 밸브(17)를 마련한 점, 도기구멍(역지 밸브)을 마련하지 않은 점, 및 , 복귀 스프링을 마련하고 있지 않기 때문에 벨로스 격벽(7-1')이 상태(常態)에서 수축하고 있는 점에서 부기 밀용기(2-1')는 기밀용기(2-1)와 다르다. 연통 역지 밸브(17)는, 기밀용기(2-1)의 릴리프 밸브(11)와 연통 파이프(15)를 통하여 연통 가능하게, 또한, 릴리프 밸브(11)로부터 공급된 기체(g2)를 부기밀용기(2-1') 내로 받아들이지만 부기밀용기(2-1') 내의 기체의 역류를 허용하지 않도록 구성하고 있다. 즉, 기밀용기(2-1)로부터 부기밀용기(2-1')로의 일방 통행이다. 기밀용기(2-1)의 기체 분리 기능에 의해 릴리프 밸브(11)로부터 취출된 질소 부화 기체(g2)는 연통 파이프(15) 및 연통 역지 밸브(17)를 통하여 부기밀용기(2-1') 내로 보내진다. 이때, 기밀용기(2-1)의 조작은 1회라도 좋고(벨로스 격벽(7-1)의 신축 1회) 복수회라도 좋다. 복수회의 조작을 행하면, 복수회분의 기체(g2)가 부기밀용기(2-1')에 보내지게 된다.

기체(g2)가 공급되면, 공급된 기체(g2)의 전압에 의해 부기밀용기(2-1')의 벨로스 격벽(7-1')이 신장시켜져서 부기밀용기(2-1')의 내부 용적이 증가한다. 내부 용적의 증가는, 질소 부화 기체(g2)의 공급 정지와 함께 정지한다. 여기서, 부기밀용기(2-1')의 대향격벽(5-1')을 기밀용기(2-1)의 대향격벽(5-1)과 같은 순서로 가압하면, 부기밀용기(2-1') 내에 있는 기체(g2)의 전압이 상승하여 대기압보다 높아진다. 즉, 부기밀용기(2-1') 내외에 압력차가 생긴다. 생긴 압력차는, 부기밀용기(2-1') 내의 질소 부화 기체(g2)로부터 기체분리막(7b-1)을 통하여 다시 산소(g1)를 분리 배출하고, 이로 인해 질소 농도가 높은 질소 부화 기체(g3)를 생성한다. 여기서, 대향격벽(5-1')을 더욱 가압하면, 부기밀용기(2-1') 내의 질소 부화 기체(g3)의 전압은 더욱 증압하고, 이것이, 부기밀용기(2-1')의 릴리프 밸브(11')를 개방시켜서 질소 부화 기체(g3)를 취출 가능하게 한다. 이상으로부터 이해되는 바와 같이 기체 분리 장치(1-2)에 의하면, 부기밀용기(2-1')를 직렬 접속함에 의해 기밀용기(2-1)로부터 취출한 질소 부화 기체(g2)보다도 더욱 농도가 높은 질소 부화 기체(g3)를 취출할 수 있다.

또한, 기체 분리 장치(1-2)는, 직렬 접속한 2개의 기밀용기를 포함하여 구성하고 있지만, 상기한 부기밀용기(2-1')의 릴리프 밸브(11')에, 1 또는 2 이상의 기밀용기를 별도 접속함에 의해, 더욱 고농도의 질소 부화 기체를 얻을 수 있다. 또한, 도 7에 도시하는 바와 같이, 기밀용기(2-1)의 대향격벽(6-1)을 공통 격벽으로서 구성함에 의해, 부기밀용기(2-1')의 대향격벽(5-1') 및 연통 파이프(15)를 생략한 기체 분리 장치(1'-2)로 하는 것도 가능하다. 기체 분리 장치(1'-2)는, 다수의 통기구멍(10h)을 구비하고 상부 개구의 통기 용기 내에 수납하여 있다.

(기체 분리 장치의 제 3 변형예)

도 8을 참조하면서, 제 3 변형예에 관한 기체 분리 장치(1-3)에 관해 설명한다. 도 8은 기체 분리 장치(1-3)의 종단면도이다. 기체 분리 장치(1-3)는, 격벽(21)에 의해 내외가 격리된 기밀용기(22)를 구비하고 있다. 격벽(21)은, 중공부(24)를 갖는 통형상의 고정 격벽(23)과, 중공부(24) 내에 있고 고정 격벽(23)의 내주면(23e)에 대해 중공부(24)의 길이 방향(도 8의 상하 방향)으로 왕복 활주 가능한 가동 격벽(25)을 포함하여 구성하고 있다. 고정 격벽(23)은, 금속이나 합성수지에 의해 전체 구성한 원형의 저부(23a)와, 저부(23a)의 외주로부터 기립하는 고리형상 주벽(周壁)(23b)을 구비하고 있다. 저부(23a)의 형상을 원형으로 구성한 것은 원형이면 내주면(23e)과의 사이의 기밀성 담보가 비교적 간단하다고 생각하였기 때문이고, 기밀용기(22) 내에 있는 중공부(24)의 기밀성을 확보할 수 있다면 원형 이외의 형상이라도 좋다. 저부(23a)의 형상을 원형으로 하였기 때문에, 이에 대응하여 고리형상 주벽(23b)의 형상도 원형으로 하고 있다. 또한, 부호 23c는, 고리형상 주벽(23b)의 상단부에 나사 고정 가능한 덮개체를 나타내고 있다.

가동 격벽(25)의 외주에는 고리형상 패킹(26)을 밀착 고정하고 있고, 고리형상 패킹(26)의 작용에 의해 가동 격벽(25)과 내주면(23e) 사이의 밀착성을 담보하면서 활주를 가능하게 하고 있다. 밀착성 담보에 의해 기밀용기(22)의 내부(23j)의 기밀성이 유지된다. 고리형상 패킹(26)도, 기밀용기(22)의 내부(23j)와 외부(23k)를 격리하는 기능을 갖고 있고, 격벽(21)의 일부를 구성한다. 가동 격벽(25)에는 복수의 통기구멍(21h, ‥)을 두께 방향으로 관통 형성하고 있고, 각 통기구멍(21h)을 기체분리막(21m, ‥)에 의해 폐쇄하고 있다. 즉, 각 기체분리막(21m)은, 기밀용기(22)의 내외를 격리하는 기능을 갖고 있고, 격벽(21)의 일부를 구성한다. 덮개체(23c)의 중앙에는 미끄럼 축받이(23d)를 매입 고정하고 있고, 이 미끄럼 축받이(23d)는, 부호 25s로 나타내는 조작봉(25s)을 덮개체(23c)의 두께 방향(가동 격벽(25)의 가동 방향)으로 왕복 슬라이드시키기 위한 부재이다. 조작봉(25s)의 기밀용기(22) 내부측 일단은 가동 격벽(25)에 고정하고 있고, 기밀용기(22) 외부측 일단에는 조작반(25p)을 고정하고 있다. 조작봉(25s)은, 그 왕복 슬라이드에 의해 기밀용기(22) 내에 있는 가동 격벽(25)을 왕복 활주시키도록, 즉, 가동 격벽(25)에 의해 폐쇄한 중공부(24)의 용적을 증감시키도록 구성하고 있다. 또한, 부호 23h, 23h는, 덮개체(23c)의 두께 방향으로 형성한 배기구멍을 나타내고 있다. 각 배기구 멍(23h)은, 덮개체(23c)와 가동 격벽(25) 사이의 공간(23k')을 연통시키는 기능을 갖고 있고, 이 연통에 의해 상기 공간(23k')은 기밀용기(22)의 외부(23k)의 일부가 된다. 또한, 부호 27은 릴리프 밸브를, 부호 28은 외기의 유입만을 허용하는 역지 밸브를, 각각 나타내고 있다.

여기서, 기체 분리 장치(1-3)의 사용 방법을 설명한다. 조작반(25p)을 손으로 쥐고 도 8의 (a)에 도시하는 화살표(1) 방향으로 끌어올리면, 그것에 수반하여 조작봉(25s)과 함께 가동 격벽(25)이 같은 방향으로 활주한다. 이로써, 기밀용기(22) 내부(23j)의 용적이 증가하여 외부(23k)에 대해 부압이 되기 때문에, 역지 밸브(28)가 열려서 대기를 기밀용기(22)의 내부(23j)로 도입한다. 이때, 릴리프 밸브(27)는 폐쇄한 채이다. 다음에, 조작반(25p)을 도 8의 (b)에 도시하는 화살표(2) 방향으로 밀어내려 가동 격벽(25)을 같은 방향으로 활주시키면 기밀용기(22)의 내부(23j)의 용적이 감소하여 P였던 전압이 P1까지 증압되고, 기체분리막(21m)을 통하여 내부(23j) 내의 대기로부터 산소(g1)(횐 화살표로 도시)가 외부(23k')로 분리 배출된다. 기밀용기(22)의 내부(23j)에는, 질소 부화 기체(g2)가 남는다. 여기서, 가동 격벽(25)을 더욱 밀어내려 질소 부화 기체(g2)의 전압을 P2까지 증압하면, 릴리프 밸브(27)가 개방하여 질소 부화 기체(g2)가 압출된다. 릴리프 밸브(27)에 밀봉 용기(도시를 생략) 등을 접속해 두면, 질소 부화 기체(g2)를 취출할 수 있다. 상기한 밀봉 용기 대신에 자전거나 자동이륜차 등의 고무 타이어(53)의 충전구(充塡口)에, 릴리프 밸브(27)를 직접적 또는 충전부재 등(도시를 생략)을 통하여 간접적으로 접속하여 두면 고무 타이어(53)에 질소 부화 기체(g2)를 충전할 수 있다. 여기서, 조작반(25p)을 화살표(1) 방향으로 재차 끌어올림에 의해, 가동 격벽(25)이 같은 방향으로 활주하고 역지 밸브(28)를 통하여 내부(23j)로 대기가 도입되고, 다음의 기체 분리 작업이 가능한 상태로 된다.

(기체 분리 장치의 제 4 변형예)

도 9를 참조하면서, 제 4 변형예에 관한 기체 분리 장치(1-4)에 관해 설명한다. 도 9는 기체 분리 장치(1-4)의 종단면도이다. 기체 분리 장치(1-4)는 앞서 설명한 기체 분리 장치(1-3)와 유사한 구성을 구비하고 있고, 양자 사이에서 다른 것은, 후자에서는 용기 외부로 배출하고 있던 산소(g2)를 취출 가능하게 구성한 점이다. 이 때문에, 양자 사이에서 공통되는 부재에 관해서는 도 8에 도시한 부호를 도 9에 도시함과 함께, 그들에 관한 설명은 가능한 한 생략한다.

기체 분리 장치(1-4)는, 격벽(21)에 의해 내외가 격리된 기밀용기(22)를 구비하고 있다. 격벽(21)은, 중공부(24)를 갖는 통형상의 고정 격벽(23)과, 중공부(24) 내에 있고 고정 격벽(23)의 내주면(23e)에 대해 중공부(24)의 길이 방향(도 9의 상하 방향)으로 패킹(26)을 통하여 왕복 활주 가능한 가동 격벽(25)을 포함하여 구성하고 있다. 고정 격벽(23)은, 금속이나 합성수지에 의해 전체 구성한 원형의 저부(23a)와, 저부(23a)의 외주로부터 기립한 고리형상 주벽(23b)을 구비하고 있다. 여기까지는, 기체 분리 장치(1-3)의 구조와 다르지 않다. 도 9에 도시하는 부호 29는, 고리형상 주벽(23b)의 상단부에 나사 고정 가능한 덮개체를 나타내고 있다. 덮개체(29)는, 중공부(24)를 기밀 폐쇄 가능하게 구성하고 있고, 이로써, 기밀용기(22) 내에는, 가동 격벽(25)에 의해 구획된 기밀용기 내부(23j)와 기밀 공 간(23j')이 병존하게 된다. 환언하면, 고정 격벽(23), 가동 격벽(25) 및 패킹(26)에 의해 기밀통체가 구성되고, 또한, 환언하면, 기밀용기(22)와, 기밀용기(22)에 밀봉된 기체로부터 분리한 기체를 밀봉하는 분리기체용 기밀용기가, 기체분리막(21m)을 사이에 두고 병설된 상태에 있다. 여기서, 기밀용기 내부(23j)와 기밀 공간(23j')을 합한 용적은 일정하기 때문에, 양자를 구획하는 가동 격벽(25)(기체분리막(21m))의 활주에 의해 전자를 증가시키면 후자가 감소하고, 역으로 전자를 감소시키면 후자가 증가한다. 또한, 덮개체(29)에는, 기밀 공간(23j') 내에 있는 기체(산소)(g1)의 외부로의 통과만 허용하는 분리기체 취출 밸브(릴리프 밸브(30))를 마련하고 있다. 여기서, 릴리프 밸브(30)에는 노즐 구조(30a)를 구비시키고 있고, 이 노즐 구조(30a)를 통하여, 예를 들면, 코에 장착하여 산소 공급하기 위한 기체 공급구(51)를 접속하면 인체에 산소 공급을 할 수 있다.

기체 분리 장치(1-4)의 사용 방법에 관해 설명한다. 조작반(25p)을 손으로 쥐고 도 9의 (a)에 도시하는 화살표(1) 방향으로 끌어올리면, 그것에 수반하여 조작봉(25s)과 함께 가동 격벽(25)이 같은 방향으로 활주한다. 이로써, 기밀용기 내부(23j)의 용적이 증가하여 외부(23k')에 대해 부압이 되기 때문에, 역지 밸브(28)가 열려서 대기를 기밀용기 내부(23j)로 도입한다. 이때, 릴리프 밸브(27)는 폐쇄한 채이다. 다음에, 조작반(25p)을 도 9의 (b)에 도시하는 화살표(2) 방향으로 밀어내려 가동 격벽(25)을 같은 방향으로 활주시키면 기밀용기 내부(23j)의 용적이 감소하여 P였던 전압이 P1까지 증압되고, 기체분리막(21m)을 통하여 기밀용기 내부(23j) 내의 대기로부터 산소(g1)(흰 화살표로 도시)가 기밀 공간(23j')으로 분리 배출된다. 기밀용기 내부(23j)에는, 질소 부화 기체(g2)가 남는다. 여기서, 가동 격벽(25)을 끌어올리면, 기밀 공간(23j') 내의 산소(g1)의 전압이 증압하여 릴리프 밸브(30)를 개방시켜서 산소(g1)를 취출할 수 있다. 산소(g1)의 취출 전 또는 후에 가동 격벽(25)을 최하단까지 밀어내려 기밀용기 내부(23j) 내의 질소 부화 기체(g2)의 전압을 P2까지 증압하면, 릴리프 밸브(27)가 개방하여 질소 부화 기체(g2)가 압출된다. 릴리프 밸브(27)에 밀봉 용기(도시를 생략) 등을 접속하여 두면, 질소 부화 기체(g2)를 취출할 수 있다. 여기서, 조작반(25p)을 화살표(1) 방향으로 재차 끌어올림에 의해, 가동 격벽(25)이 같은 방향으로 활주하고 역지 밸브(28)를 통하여 기밀용기 내부(23j)로 대기가 도입되고, 다음의 기체 분리 작업이 가능한 상태로 된다.

(기체 분리 장치의 제 5 변형예)

도 10 내지 12를 참조하면서, 제 5 변형예에 관한 기체 분리 장치(1-5)에 관해 설명한다. 도 10 내지 12는 기체 분리 장치(1-5)의 종단면도이다. 기체 분리 장치(1-5)는, 대경부(大徑部)와 선세부(先細部)를 갖는 무화과(無花果) 형상에 유사한 형상의 기밀용기(31)를 구비하고 있다. 기밀용기(31)는, 격벽(32)을 구비하고, 격벽(32)은, 그 면적 방향 전부(일부라도 좋다)가, 통기성이 있고 복귀 가능하게 변형하는 탄성 보강막(33)과, 탄성 보강막(33)의 내벽에 부착한 기체분리막(35)으로 구성하고 있다. 탄성 보강막(33)에 통기성을 갖게 한 것은, 기체분리막(35)에 대한 통기성을 확보함에 의해 기체분리막(35)의 기체 분리 기능을 발휘 가능하게 하기 위해서다. 기밀용기(31) 대경부에 해당한 격벽(32)에는 역지 밸브(37)를, 마 찬가지로 선세부 선단에는 기체 취출 밸브(릴리프 밸브(39))를 각각 마련하고 있다. 역지 밸브(37)는, 기밀용기(31) 내로의 기체 도입만을 허용하도록 구성하고 있다. 릴리프 밸브(39)에는 침상(針狀)의 노즐(39a)을 일체화하고 있고, 노즐(39a)은, 사커 볼 등의 구기용 볼(41)의 공기 도입구에 삽입 가능하게 구성하고 있다. 또한, 격벽(32)은 그 전체를 탄성 보강막(33)과 기체분리막(35)에 의해 구성하고 있지만, 이 격벽(32)의 일부를 상기 양자 대신에 탄성재에 의해 구성하는 것을 방해하지 않는다. 이 경우의 탄성재는 기체 분리 기능을 갖지 않게 되지만, 예를 들면, 기밀용기(31)의 형태나 강도 등의 관계로부터 기체분리막을 이용할 수 없는 부위가 존재한다는 문제가 있는 경우에, 탄성재를 이용함에 의해 해당 문제를 해결할 수 있다.

도 10 내지 12에 의거하여, 기체 분리 장치(1-5)의 사용 방법을 설명한다. 도 11에 도시하는 바와 같이, 기체 분리 장치(1-5)를 쥐고 가압하면 격벽(32)이 변형하여 기밀용기(31)의 내부 용적이 감소한다. 용적 감소에 의해, 기밀용기(31) 내부에 있는 대기의 전압(P)이 증압되어 전압(P1)으로 된다. 여기서, 대기에 포함되는 기체(산소)(g1)가 기체분리막(35)을 투과하여 외부로 분리 배출되고, 내부에는 질소 부화 기체(g2)가 남는다. 기밀용기(31)를 더욱 가압하면, 내부의 전압(P1)이 증압하여 전압(P2)으로 된다. 전압이 P2가 되면 릴리프 밸브(39)가 개방하여 질소 부화 기체(g2)가 노즐(39a)의 선단으로부터 압출된다. 노즐(39a)을 구기용 볼(41)의 공기 도입구에 삽입하여 두면, 질소 부화 기체(g2)를 구기용 볼(41)에 충전할 수 있다. 가압하고 있는 손을 떼면 격벽(32)은, 그 탄성력에 의해 복귀하여 내부 용적을 복귀시킨다. 내부 용적의 복귀에 의해 내부의 전압은 대기압에 대해 부압으로 되기 때문에, 역지 밸브(37)가 개방하여 대기를 기밀용기(31) 내부로 도입한다. 이 가압과 가압 해제의 조작은, 반복하여 행할 수 있고, 그때마다 소정량의 질소 부화 기체를 충전할 수 있다.

(기체 분리 장치의 제 6 변형예)

도 13 내지 15를 참조하면서, 제 6 변형예에 관한 기체 분리 장치(1-6)에 관해 설명한다. 도 13은 기체 분리 장치(1-6)의 평면도이고, 도 14 및 15는 도 13에 도시하는 기체 분리 장치(1-6)의 C-C 단면도이다. 기체 분리 장치(1-6)는, 격벽(44)에 의해 내외를 격리하는 기밀용기(45)를 구비하고, 이 기밀용기(45)는 내부에 식품 등의 보존물을 수납 가능하게 구성하고 있다. 즉, 격벽(44)은, 상단 개구의 하(下)용기(46)와, 하단 개구의 상(上)용기(47)와, 덮개체(49)로 대강 구성하고 있고, 어느 부재도 합성수지를 주(主)소재로 하여 구성하고 있다. 하용기(46)는 저부(46a)와, 저부(46a)의 주연(周緣)으로부터 기립하는 주벽(46b)으로 대강 구성하고 있고, 용기 내부에는 보존물을 수납하는 공간을 형성하고 있다. 또 한편, 상용기(47)는, 평면으로 보아 사각형의 천판부(47a)와, 천판부(47a)의 주연으로부터 늘어내리는(垂下) 주벽(47b)에 의해 대강 구성하고 있고, 하용기(46)에 씌워지는 형상 및 크기로 형성하고 있다. 씌운 때의 하용기(46)의 주벽(46b)은, 씌워진 상용기(47)의 주벽(47b)의 내측에 위치하도록 구성하고 있다. 이와는 역으로 주벽(46b)을 주벽(47b)의 외측에 위치시키는 것도 가능하지만, 그와 같이 구성하면 주벽(47b)을 하용기(46) 내로 집어넣게 되어 주벽(47b)과 하용기(46) 내의 보존물과 의 접촉이 일어날 수 있다. 접촉은 씌우는 작업에 악영향을 줄지 모르기 때문에, 상용기(47)의 주벽(47b)을 하용기(46)의 주벽(46b)의 외측에 위치시키도록 한 것이다. 하용기(46)에 씌운 상용기(47)는, 양자를 로크하기 위한 로크 기구(48)에 의해 로크 가능하게 구성하고 있다.

상용기(47)의 천판부(47a)에는, 통기구멍(47h, ‥)과, 각 통기구멍(47h)을 기밀 폐쇄하는 기체분리막(47m)을 마련하고 있다. 즉, 각 기체분리막(47m)은, 내외를 격리하는 격벽(44)의 일부를 구성한다. 주벽(47b)의 하단 내측(하용기(46)에 면하는 측)에는, 주벽(47b)을 한바퀴 도는 단면(斷面) 가로를 향한 U자형상의 고리형상 홈(47g)을 형성하고 있고, 이 고리형상 홈(47g)에는, 고리형상 패킹(47p)을 밀착 고정하고 있다. 고리형상 패킹(47p)은, 고리형상 홈(47g)으로부터 폭방향으로 약간 삐져나오도록 형성하고 있다. 상용기(47)를 하용기(46)에 씌운 때에, 고리형상 패킹(47p)의 비져나온 부분이 하용기(46)의 주벽(46b) 외주면에 밀착하여 기밀성을 유지하면서 전자에 대한 후자의 활주를 가능하게 하기 위해서이다. 덮개체(49)는, 상용기(47)의 천판부(47a)보다 약간 작은 평면으로 보아 사각형의 덮개 본체(49a)와, 덮개 본체(49a)의 하면(끼운 때에 통기구멍(47h)을 향하는 면)으로부터 하방으로 돌출하는 폐쇄 돌기(49b, ‥)로 대강 구성하고 있다. 폐쇄 돌기(49b)의 수는 통기구멍(47h)의 수와 동수이고, 각 폐쇄 돌기(49b)는, 덮개체(49)를 천판부(47a)에 끼운(씌운) 때에 기체분리막(47m)에 접촉하지 않고 통기구멍(47h)을 기밀 폐쇄 가능한 형상으로 형성하고 있다. 덮개체(49)의 기밀 폐쇄는, 기체분리막(47m)을 기체가 투과하는 것을 억제한다. 즉, 덮개체(49)는 기체분리막(47m)을 기밀 피복하여 기체분리막(47m) 대신에 격벽(44)의 일부를 구성하게 된다. 덮개체(49)는, 기체분리막(47m)을 기밀용기(45)의 외부로부터 피복 가능하게 구성하고 있지만, 이 덮개체(49) 대신에 기밀용기(45)의 내부로부터 기체분리막(47m)을 피복 가능한 구조를 채용하는 것도 가능하다.

기체 분리 장치(1-6)의 사용 방법을 설명한다. 우선, 도 14의 (a)에 도시하는 바와 같이 보존물을 넣은 하용기(46)의 위로부터 상용기(47)를 씌운다. 이때, 고리형상 패킹(47p)의 작용에 의해, 하용기(46)와 상용기(47)가 합체된 기밀용기(45)가 형성된다. 기밀용기(45) 내부는 대기 분위기이다. 다음에, 상용기(47)를 가압하면 기밀용기(45)의 내부 용적이 감소하여 내부의 전압이 높아지고, 이로써, 기밀용기(45) 내의 대기로부터 적어도 산소가 분리 배출된다(도 14의 (b) 참조). 이때, 기밀용기(45)의 내부는 질소 부화 분위기로 되어 있다. 로크 기구(48)를 조작하여 하용기(46)와 상용기(47)를 로크하면, 도 15에 도시하는 바와 같이, 덮개체(49)를 천판(47a)에 씌워서 각 통기구멍(47h)을 기밀 폐쇄한다. 덮개체(49)의 씌움에 의해, 기체분리막(47m)을 통한 기체 투과는 없어지거나, 또한, 있어도 무시 가능한 양으로 된다. 기밀용기(45) 내의 보존물은 질소 분위기 내에 수납되어 있기 때문에, 대기에 노출되어 있는 경우에 비하여 산화(열화)될 가능성은 극히 낮다. 따라서, 기밀용기(45) 내에 수납하는 보존물을, 완전히, 또는, 거의 열화 없이 보존물을 장기 보존하는 것이 가능해진다.

식품으로는, 예를 들면, 커피나 홍차와 같은 액체, 과립상 조미료와 같은 고체, 젤리와 같은 유동체, 또한, 이들의 혼합체가 있다. 이와 같은 식품을 질소 부 화 분위기의 기밀용기 내에 수납해 두면 그 산화(열화)를 가급적으로 억제할 수 있고, 같은 식품이라도 대기중에 보존하는 경우에 비하여, 그들의 맛이나 신선도 등을 장시간에 걸쳐서 유지할 수 있다. 또한, 식육, 선어(鮮魚), 야채 등의 신선한 식품도 식품에 포함되는 것은 말할 것도 없고, 이들의 식품을 질소 분위기의 기밀용기 내에 수납하여 두는 것은 품질 저하의 억제를 위해 바람직하다고 생각된다. 또 한편, 아직, 연구 단계이지만, 이들의 신선 식품은 호흡을 하고 있고 어느정도의 산소가 필요하다고 생각되기 때문에, 기밀용기 내부의 산소 농도를 일부분 조금 높게, 즉, 산소의 분리 배출량을 적은 듯하게 설정하는 것이 필요할 것이다.

(기체 분리 장치의 제 7 변형예)

도 16을 참조하면서, 제 7 변형예에 관한 기체 분리 장치(1-7)에 관해 설명한다. 도 16은 기체 분리 장치(1-7)의 단면도이다. 기체 분리 장치(1-7)는, 격벽(21-7)에 의해 내외가 격리된 기밀용기(22-7)를 구비하고 있다. 격벽(21-7)은, 기밀실(24-7)을 갖는 통형상의 고정 격벽(23-7)과, 기밀실(24-7) 내에 있고 고정 격벽(23-7)의 내주면(23e-7)에 대해 기밀실(24-7)의 길이 방향(도 16의 좌우 방향)으로 왕복 활주 가능한 가동 격벽(25-7)을 포함하여 구성하고 있다. 가동 격벽(25-7)의 왕복 활주는, 구동 구조(도시를 생략)에 의해 행하여진다. 고정 격벽(23-7)은, 금속이나 합성수지에 의해 전체 구성한 고리형상 주벽(23b-7)과, 고리형상 주벽(23b-7)의 양단을 폐쇄하는 원형의 측벽부(23a-7R, 23a-7L)로 구성하고 있다. 측벽부(23a-7R, 23a-7L)의 형상을 원형으로 구성한 것은 원형이면 내주면(23e-7)과의 사이의 기밀성 담보가 비교적 간단하다고 생각하였기 때문이고, 기밀용기(22-7) 내 에 있는 기밀실(24-7)의 기밀성을 확보할 수 있는 것이면 원형 이외의 형상이라도 좋다. 측벽부(23a-7R, 23a-7L)의 형상을 원형으로 하였기 때문에, 이에 대응하여 고리형상 주벽(23b-7)의 형상은 원통형상으로 하고 있다. 또한, 도 16에서 부호 24-7R은, 기밀실(24-7) 내에서의 가동 격벽(25-7)보다, 도면을 향하여 우측의 기밀실을, 마찬가지로 부호 24-7L은, 마찬가지로 좌측의 기밀실을 나타내고 있다. 도 16의 (a) 및 (e)는 기밀실(24-7R)의 용적이 개략 제로인 상태(가동 격벽(25-7)이 측벽부(23a-7R)의 부근에 위치한 상태)를, 도 16의 (c)는 기밀실(24-7L)의 용적이 개략 제로인 상태(가동 격벽(25-7)이 측벽부(23a-7L) 부근에 위치한 상태)를, 각각 도시하고 있다.

가동 격벽(25-7)의 외주에는 고리형상 패킹(26-7)을 밀착 고정하고 있고, 고리형상 패킹(26-7)의 작용에 의해 가동 격벽(25-7)과 내주면(23e-7) 사이의 밀착성(기밀성)을 담보하면서 활주를 가능하게 하고 있다. 밀착성 담보에 의해 기밀용기(22-7)의 내부, 즉, 기밀실(24-7)(기밀실(24-7R), 기밀실(24-7L)) 내의 기밀성이 유지된다. 고리형상 패킹(26-7)도, 기밀용기(22-7)의 기밀실(24-7)과 외부를 격리하는 기능을 갖고 있고, 격벽(21-7)의 일부를 구성한다. 측벽부(23a-7R, 23a-7L)에는 복수의 통기구멍(도시를 생략)을 두께 방향으로 관통 형성하고 있고, 각 통기구멍을 기체분리막(21m-7R, 21m-7L)에 의해 폐쇄하고 있다. 즉, 기체분리막(21m-7R, 21m-7L)은, 기밀용기(22-7)의 내외를 격리하는 기능을 갖고 있고, 격벽(21-7)의 일부를 구성한다. 부호 27-7R, 27-7L은, 릴리프 밸브(역지 밸브)를 나타내고 있다.

여기서, 기체분리막(21m-7R)이, 기밀실(24-7R) 내부의 전압(P)이 가동 격 벽(25-7)의 이동에 의한 용적 증대(즉, 감압)에 의해 전압(P1)(P>P1) 이하가 되었을 때에 기밀실(24-7R) 내부로 기밀용기(22-7)의 외부에 있는 기체(G)(예를 들면, 대기)로부터 기체(G)에 포함되어 있던 기체(g1)(예를 들면, 산소 부화 기체)를 기밀실(24-7R) 내로 분리 도입 가능하게 구성하고 있다. 또한, 마찬가지로 다른쪽의 기체분리막(21m-7L)이, 기밀실(24-7L) 내부의 전압(P')이 가동 격벽(25-7)의 이동에 의한 용적 증대에 의해 전압(P'1)(P'>P'1) 이하가 되었을 때에 기밀실(24-7L) 내부로 기체(G)로부터 기체(G)에 포함되어 있던 기체(g1)를 기밀실(24-7L) 내로 분리 도입 가능하게 구성하고 있다. 또한, 릴리프 밸브(27-7R)가, 가동 격벽(25-7)의 이동에 의한 기밀실(24-7R) 내부의 용적 감소에 의해 기밀실(24-7R) 내부의 전압(P1)이 P2(P2>P1)로 되었을 때에 기밀실(24-7R)의 내부와 외부를 연통하여 기밀실(24-7R) 내부에 있는 기체(g1)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있고, 다른쪽의 릴리프 밸브(27-7L)가, 가동 격벽(25-7)의 이동에 의한 기밀실(24-7L) 내부의 용적 감소에 의해 기밀실(24-7L) 내부의 전압(P'1)이 P'2(P'2>P'1)로 되었을 때에 기밀실(24-7L)의 내부와 외부를 연통하여 기밀실(24-7L) 내부에 있는 기체(g1)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있다. 또한, 산소 부화 기체(g1)를 기밀실(24-7R)(기밀실(24-7L))로부터 외부 배출하기 위해서는, 릴리프 밸브(27-7R)(릴리프 밸브(27-7L))를 개방시키기 위한 전압(P2)(P'2)이 기밀용기(22-7)의 외부압보다도 높아야 한다(외부압의 쪽이 높으면 릴리프 밸브가 열리지 않는다). 이 내외 압력차는, 기밀실(24-7R)(기밀실(24-7L)) 내에 있는 산소 부화 기체(g1)를, 기체분리막(21m-7R)(기체분리막(21m-7L)) 경유로 외부 배출시키는 경우도 있을 수 있다. 그러나, 그러한 경우라도, 릴리프 밸브(27-7R)(릴리프 밸브(27-7L)) 경유의 배출과, 기체분리막(21m-7R)(기체분리막(21m-7L)) 경유의 배출에서는, 전자 경유의 산소 부화 기체(g1)의 배출량의 쪽이 훨씬 많고 후자 경유의 배출량은 매우 근소하다. 따라서, 실질적인 산소 부화 기체(g1)의 배출은, 릴리프 밸브(27-7R)(릴리프 밸브(27-7L))를 통하여 행하여지게 된다. 이 점은, 후술하는 다른 변형예에서도 마찬가지이다. 또한, 기체분리막(21m-7R), 기체분리막(21m-7L)은, 가압이나 감압에 견딜수 있도록 일체화시킨 통기성 보강막에 의해 보강되어 있다. 기체분리막을 통기성 보강막에 의해 보강하는 점은, 이하에 설명하는 각 변형예에 대해서도 마찬가지이다. 다만, 기체분리막 자체가 충분한 강도를 구비하고 있는 것이면, 제 7 변형예를 포함하여 본 명세서에서 소개하는 어느 기체분리막도 통기성 보강막을 생략하여 단독 사용하는 것을 방해하지 않는다.

여기서, 기체 분리 장치(1-7)의 사용 방법을 설명한다. 가동 격벽(25-7)의 왕복 이동에 의해 한쪽의 기밀실(24-7R)과 다른쪽의 기밀실(24-7L) 사이에서 용적비의 변동이 반복하여 행하여진다. 기밀실(24-7R)의 용적이 감소한 분만큼, 기밀실(24-7L)의 용적이 증가함과 함께, 이와는 역으로, 한쪽의 기밀실(24-7R)의 용적이 증가한 분만큼, 기밀실(24-7L)의 용적이 감소한다. 용적 증가 방향으로의 가동 격벽(25-7)의 이동에 의해 기밀실(24-7R)의 용적이 증가하면, 기밀실(24-7R) 내의 전압(P)이 P1(<P)로 감압한다. 이 감압에 의한 기밀용기(22-7) 내외의 압력차가, 기밀실(24-7R)로 기체(g1)를 도입시킨다(도 16의 (b)). 즉, 기체(g1)는, 기밀용기(22-7) 밖에 있던 기체(G)로부터 한쪽의 기체분리막(21m-7R)에 의해 투과 분리된 기체이다. 기체 도입에 의해, 기밀실(24-7R) 내에는 기체(g1)가 충만하다. 또 한편, 상기와는 반대가 되는 용적 감소 방향으로의 가동 격벽(25-7)의 이동에 의해, 기밀실(24-7R) 내의 용적이 감소하여 충만하는 기체(g1)의 전압이 증압한다. 용적 증가의 결과, 전압이 P1로부터 P2에 이르렀을 때에, 릴리프 밸브(27-7R)가 열려서 충만하여 있는 기체(g1)를 외부 방출시킨다(도 16의 (d)). 이상에 의해, 한쪽의 기밀실(24-7R)로부터 기체(g1)의 취출이 완료한다. 다른쪽의 기밀실(24-7L)의 용적 증감은, 한쪽의 기밀실(24-7R)의 용적 증감과 반대의 타이밍에서 행하여진다. 용적 증가에 의해, 다른쪽의 기밀실(24-7L) 내의 전압(P')이 P'1까지 감압하여 기체(g1)를 내부로 도입하고(도 16의 (d)), 용적 감소에 의해, 기밀실(24-7L) 내의 전압(P'1)이 P'2까지 증압하여 충만한 기체(g1)를 기밀용기(22-7) 외부로 방출시킨다(도 16의 (b)). 이 기체(g1)의 도입은 다른쪽의 기체분리막(21m-7L)을 통하여 행하여지고, 기체(g1)의 방출은 다른쪽의 릴리프 밸브(27-7L)를 통하여 행하여진다. 이와 같이 기체 분리 장치(1-7)에 의하면, 가동 격벽(25-7)의 왕로 이동과 복로 이동의 각각에서 기체(g1)를 취출할 수 있기 때문에, 예를 들면, 한쪽 방향의 이동에 의해서만 취출하려고 하는 경우에 비하여, 약 2배의 효율로 기체를 취출할 수 있다. 다만, 상기 사용 방법은, 가동 격벽(25-7)의 공(空)왕복 이동을 몇회정도 행하여 기밀실(24-7R)(기밀실(24-7L)) 내에 기존하고 있던 기체(대기)를 기체(g1)로 치환하고 나서 행하는 것이 바람직하다. 사용 시작 직후의 배출 기체는, 기체(g1)와 기존 기체의 혼합 기체일 가능성이 높기 때문에, 그와 같은 혼합 기체를 공왕복에 의해 사전에 배출함에 의해 순도가 높은 기체(g1)를 얻어지도록 하기 위해서이다. 이 점은, 후술하는 다른 변형예에서도 마찬가지이다.

(기체 분리 장치의 제 8 변형예)

도 17 내지 20을 참조하면서, 제 8 변형예에 관한 기체 분리 장치(1-8)에 관해 설명한다. 도 17은 기체 분리 장치(1-8)의 사시도이다. 도 18은 기체 분리 장치(1-8)의 평면도이다. 도 19는 기체 분리 장치(1-8)의 저면도이다. 도 20은 기체 분리 장치(1-8)의 종단면도이다. 기체 분리 장치(1-8)는, 기체 분리 장치(1-7)와 기본 구조를 공통으로 한다. 구조적으로는 분리 대상으로 하는 기체 등의 종류를 불문하고, 여기서 소개하는 기체 분리 장치(1-8)는, 대기(G)로부터 산소 부화 기체(g1)를 분리하는 것을 전제로 한다.

기체 분리 장치(1-8)는, 격벽(21-8)에 의해 내외가 격리된 기밀용기(22-8)를 구비하고 있다. 격벽(21-8)은, 기밀실(중공부)(24-8)을 갖는 통형상의 고정 격벽(23-8)과, 기밀실(24-8) 내에 있고 고정 격벽(23-8)의 내주면(23e-8)에 대해 기밀실(24-8)의 길이 방향(도 20의 상하 방향)으로 왕복 활주 가능한 가동 격벽(25-8)을 포함하여 구성하고 있다. 즉, 기밀실(24-8)은, 가동 격벽(25-8)에 의해, 기밀실(24-8a)과 기밀실(24-8b)로 분할되어 있다. 고정 격벽(23-8)의 양단은, 후술하는 덮개체(23a-8)와 원형의 저부(23b-8)에 의해서 상태(常態)에 있어서 기밀 유지 가능하게 구성하고 있다. 즉, 덮개체(23a-8) 및 저부(23b-8)도 고정 격벽으로서의 기능을 갖고 있다. 저부(23b-8)의 형상을 원형으로 구성한 것은 원형이라면 내주면(23e-8)과의 사이의 기밀성 담보가 비교적 간단하다고 생각되기 때문에, 기밀용기(22-8) 내에 있는 기밀실(24-8)의 기밀성이 확보할 수 있는 것이라면 원형 이외 의 형상이라도 좋다. 저부(23b-8)의 형상을 원형으로 하였기 때문에, 이에 대응하여 고정 격벽(23-8)의 형상은 원통형상으로 형성하고 있다. 또한, 덮개체(23a-8)는, 고정 격벽(23-8)의 상단부에 나사 고정 가능하게 구성하고 있다. 나사 고정 가능하게 한 것은, 덮개체(23a-8)를 고정 격벽(23-8)에 대해 용이하게 부착 분리할 수 있도록 하기 위해서이고, 분리 가능하게 한 것은, 예를 들면, 기밀용기(22-8) 내부에 가동 격벽(25-8)을 조립하거나, 필요에 따라 내부 보수를 가능하게 하기 위해서이다.

가동 격벽(25-8)의 외주에는 고리형상 패킹(26-8)을 밀착 고정하고 있고, 고리형상 패킹(26-8)의 작용에 의해 가동 격벽(25-8)과 내주면(23e-8) 사이의 밀착성을 담보하면서 활주를 가능하게 하고 있다. 밀착성 담보에 의해 기밀실(24-8)의 기밀성이 유지된다. 고리형상 패킹(26-8)도, 격벽(21-8)의 일부를 구성한다. 덮개체(23a-8)에는 복수의 통기구멍(23a-8h, ‥)이, 저부(23b-8)에는 복수의 통기구멍(23b-8h, ‥)이, 각각 두께 방향으로 관통 형성하고 있다. 통기구멍(23a-8h, ‥)은 기체분리막(23a-8m, ‥)에 의해, 통기구멍(23b-8h, ‥)은 기체분리막(23b-8m, ‥)에 의해, 각각 기밀 폐쇄하여 있다. 즉, 각 기체분리막(23a-8m) 및 각 기체분리막(23b-8m)은, 모두 기밀용기(22-8)의 내외를 격리하는 기능을 갖고 있고, 격벽(21-8)의 일부를 구성한다. 덮개체(23a-8)의 중앙에는 미끄럼 축받이(23d-8)를 매입 고정하고 있고, 이 미끄럼 축받이(23d-8)는, 부호 25s-8로 나타내는 조작봉을 덮개체(23a-8)의 두께 방향(가동 격벽(25-8)의 가동 방향)으로 외력을 가하여 왕복 슬라이드시키기 위한 부재이다. 조작봉(25s-8)의 기밀용기(22-8)의 내부측 일단은 가동 격벽(25-8)에 고정하고 있고, 기밀용기(22-8) 외부측 일단에는 조작반(25p-8)을 고정하고 있다. 조작봉(25s-8)은, 그 왕복 슬라이드에 의해 기밀용기(22-8) 내에 있는 가동 격벽(25-8)을 왕복 활주시키도록, 즉, 가동 격벽(25-8)에 의해 폐쇄한 기밀실(24-8)의 용적에 변화는 없지만, 가동 격벽(25-8)을 왕복 활주시킴에 의해 기밀실(24-8a)과 기밀실(24-8b) 사이에서, 한쪽이 증가한 만큼 다른쪽이 감소한다는 용적을 상대적으로 변화시키도록 구성하고 있다. 또한, 부호 27-8a는 기밀실(24-8a)과 외부를 연통 가능하게 하는 릴리프 밸브를, 부호 27-8b는 기밀실(24-8b)과 외부를 연통 가능하게 하는 릴리프 밸브를, 각각 나타내고 있다. 또한, 부호 23b-8g는, 저부(23b-8)의 하단면(下端面) 중앙으로부터 늘어내리는 그립(손잡이부)을 나타내고 있다. 그립(23b-8g)은, 사용자에게 한손(도 20에 2점 쇄선으로 표시)으로 쥐게 하고, 이로써, 기밀용기(22-8)를 기립 지지시키도록 하기 위한 것이다. 한손으로 지지할 수 있다면, 비어있은 다른 한손으로 조작봉(25s-8)(조작반(25p-8))을 조작할 수 있기 때문에, 기체 분리 장치(1-8)의 사용감을 향상시킬 수 있다. 또한, 수동 조작에 의한 것으로서 무전원으로 사용 가능한 기체 분리 장치(1-8)는, 예를 들면, 산꼭때기나 재해지와 같은 전원을 얻기 어려운 상황하에서 사용하는데 적합하다.

여기서, 기체 분리 장치(1-8)의 사용 방법을 설명한다. 조작반(25p-8)을 손으로 쥐고 도 20의 아래방향으로 밀어내리면, 그에 수반하여 조작봉(25s-8)과 함께 가동 격벽(25-8)이 같은 방향으로 활주한다. 이로써, 기밀실(24-8a)의 용적이 증가하여 내부의 전압이 P로부터 P1까지 감압된다. 감압의 결과, 외부(대기압)에 대해 부압으로 되고, 이 압력차가, 기체분리막(23a-8m)을 통하여 대기(G)로부터 산소 부화 기체(g1)를 기밀실(24-8a) 내로 분리 도입시킨다. 이때, 릴리프 밸브(27-8a)는 폐쇄한 채이다. 다음에, 조작반(25p-8)을 도 20의 윗방향으로 끌어올리고 가동 격벽(25-8)을 같은 방향으로 활주시키면 기밀실(24-8a)의 용적이 감소하여 P1이였던 산소 부화 기체(g1)의 전압이 P2까지 증압하여 릴리프 밸브(27-8a)를 개방시키고, 이 결과, 산소 부화 기체(g1)가 외부로 배출된다. 또 한편, 상기 조작반(25p-8)의 밀어내림은, 기밀실(24-8b) 내의 전압(P'1)을 P'2까지 증압시켜서 릴리프 밸브(27-8b)를 개방시킨다. 이 결과, 기밀실(24-8b) 내에 있는 산소 부화 기체(g1)가 외부로 배출된다. 상기 조작반(25p-8)의 끌어올림은, 기밀실(24-8b) 내의 용적 증가로 수반되며 전압(P')을 P'1로 감압시킨다. 감압에 의한 내외 압력차가, 기체분리막(23b-8m)을 통하여 대기(G)로부터 산소 부화 기체(g1)를 기밀실(24-8b) 내로 분리 도입시킨다. 이상 기술한 조작반(25p-8)의 밀어내림과 끌어올림은, 이들을 반복함에 의해, 릴리프 밸브(27-8a)와 릴리프 밸브(27-8b)로부터 교대로 산소 부화 기체(g1)를 취출할 수 있다. 밀어내림 또는 끌어올림의 어느 한쪽의 동작일 때만의 취출에 비하여, 쌍방향 동작에 의해 산소 부화 기체(g1)를 취출할 수 있기 때문에 효율이 대단히 좋다. 릴리프 밸브(27-8a)와 릴리프 밸브(27-8b)를, 예를 들면, 도 20에 도시하는 바와 같은 기체 공급구(산소 마스크)(51-8) 등에 관(管) 연결하여 두면, 인체에 대해 연속적이면서 효율적으로 산소 부화 기체의 공급을 할 수 있다.

(기체 분리 장치의 제 9 변형예)

도 21 내지 24를 참조하면서, 제 9 변형예에 관한 기체 분리 장치(1-9)에 관 해 설명한다. 도 21은 기체 분리 장치(1-9)의 사시도이다. 도 22는 기체 분리 장치(1-9)의 평면도이다. 도 23은 기체 분리 장치(1-9)의 저면도이다. 도 24는 기체 분리 장치(1-9)의 종단면도이다. 기체 분리 장치(1-9)는, 상기한 기체 분리 장치(1-8)에 개량을 가한 것이다. 기체 분리 장치(1-9)가 기체 분리 장치(1-8)와 다른 것은, 가동 격벽의 구동 구조뿐이다. 이 때문에, 이하에서는, 기체 분리 장치(1-9)의 특징에 관해서만 설명하고, 기체 분리 장치(1-8)와 공통되는 부재·구조에 관해서는 도 17 내지 20에서 사용한 부호 등을 도 21 내지 24에서도 사용하는 것을 하고, 그들의 설명은 생략한다.

즉, 기체 분리 장치(1-9)에 관한 가동 격벽(25-9)의 구동 구조는, 가동 격벽(25-9)의 중앙을 관통하는 나사 구멍(25-9n)과, 나사 구멍(25-9n)과 나사결합 가능한 스크류 샤프트(25-9s)와, 스크류 샤프트(25-9s)의 천판부(23a-9)측(도 24의 상측) 일단을 축지(軸支)하는 축받이(23d-9a)와, 스크류 샤프트(25-9s)의 덮개체(23b-9)측(도 24의 하측) 일단을 축지하는 축받이(23d-9b)와, 스크류 샤프트(25-9s)를 가역(可逆)회전시키기 위한 모터(25-9m)와, 모터 구동을 위한 전지(25-9b)로 대강 구성하고 있다. 모터(25-9m)의 구동축은, 도 24에서는 보이지 않지만 축받이(23d-9b)에 축지된 스크류 샤프트(25-9s)에 접속하여 일체 회전 가능하게 구성하고 있다. 모터(25-9m)와 전지(25-9b)는, 덮개체(23b-9) 중앙으로부터 늘어내리는 그립(23b-9g)중에 수납하고 있다. 전지(25-9s)는, 충전 가능 전지라도 충전 불가능 전지라도 상관없다. 도시는 생략하지만, 모터(25-9m)의 구동 스위치나 회전 방향의 전환 스위치도 부착하고 있다. 이와 같이, 그립(23b-9g)은, 손잡이부로서의 기능과 모터 등의 수납부로서의 기능을 겸비하고 있다. 모터(25-9m)를 구동하여 스크류 샤프트(25-9s)를 회전시키면, 그것에 나사결합한 나사 구멍(25-9n)(가동 격벽(25-9))과의 사이에 나사 작용이 작용하여 그 회전 방향에 맞추어서 가동 격벽(25-9)을 왕복 이동(도 24에서 상하동)시킨다. 상술한 나사 구멍(25-9n)과, 스크류 샤프트(25-9s)와, 축받이(23d-9a)와, 축받이(23d-9b)는, 모터(25-9m)의 원동력을 증대시키는 잭 구조로서 기능하도록 구성하고 있다. 가동 격벽(25-9)의 상하이동에 의한 산소 부화 기체(g1)의 배출 작용은, 전술한 가동 격벽(25-8)의 배출 작용과 다르지 않다. 모터(25-9m)에 의한 구동을 행하는 기체 분리 장치(1-9)는, 수동에 의한 구동을 행하는 기체 분리 장치(1-8)에 비하여 노력이 작아도 된다는 이점을 구비하고 있다.

(기체 분리 장치의 제 10 변형예)

도 25 및 26을 참조하면서, 제 10 변형예에 관한 기체 분리 장치(1-10)에 관해 설명한다. 도 25는 기체 분리 장치(1-10)의 사시도이다. 도 26은 기체 분리 장치(1-10)의 종단면도이다. 기체 분리 장치(1-10)는, 앞서 기술한 기체 분리 장치(1-9)에 개량을 행한 것이다. 개량점은, 기체 분리 장치(1-9)가 가지지 않았던 솔라 패널을 기체 분리 장치(1-10)에 마련한 점이다. 따라서, 이하의 설명은 솔라 패널과, 그 관련 부재에 관해서만 행한다. 또한, 기체 분리 장치(1-9)와 기체 분리 장치(1-10) 사이에서 공통되는 부재에 관해서는, 도 21 내지 24에서 사용한 부호와 같은 부호를 도 25 및 26에 기재하는 것으로 하고, 그들의 부재에 관한 설명은 생략한다.

즉, 기체 분리 장치(1-10)가 구비하는 전지(25-10b)는, 충전 가능한 전지에 의해 구성되어 있고, 그 충전은, 기밀용기(22-10)의 격벽(21-8)의 외주에 설치한 솔라 패널(22-10P)에 의해 행하여지도록 구성하고 있다. 기체 분리 장치(1-10)에 의하면, 그립(23b-9g)을 쥐고 솔라 패널(22-10P)에 광을 쬐면 발전된 전기가 전지(25-10b)에 충전되기 때문에, 전지의 교체가 불필요하게 된다. 산꼭때기나 재해지 등의 전원을 얻기 어려운 장소에서도, 장시간에 걸치는 사용이 가능해진다.

(기체 분리 장치의 제 11 변형예)

도 27 및 28을 참조하면서, 제 11 변형예에 관한 기체 분리 장치(1-11)에 관해 설명한다. 도 27은 기체 분리 장치(1-11)의 사시도이다. 도 28은 천판을 생략한 기체 분리 장치(1-11)의 평면도이다. 기체 분리 장치(1-11)는, 평면으로 보아 부채형의 기밀용기(22-11)와, 기밀용기(22-11)의 부채형 중심부에 배치한 구동 구조(22a-11)와, 전원부(22b-11)로 외관 구성하고 있다.

기밀용기(22-11)는, 부채형의 천판부(22-11a), 마찬가지로 부채형의 저판부(22-11b)와, 천판부(22-11a)의 원호변(圓弧邊)과 저판부(22-11b)의 원호변을 연결하는 원호 측벽부(22-11c)와, 천판부(22-11a)의 직선변과 저판부(22-11b)의 직선변을 연결하는 측벽부(22-11d, 22-11d)로 구성하고 있고, 상기 각 부재는 고정 격벽으로서 기능한다. 각 측벽부(22-11d)는, 거의 전체를 차지하는 기체분리막(23a-11m)과, 기체분리막(23a-11m)을 지지하기 위한 테두리체(23a-11f)로 대강 구성하고 있다. 상기 각 부재 전체가 기밀용기(22-11)의 격벽을, 기밀용기(22-11) 내부가 기밀실(24-11)을, 각각 구성한다. 기밀용기(22-11) 내에는, 기밀실(24-11)(24-11a, 24-11b)을 기밀 분단 가능한 가동 격벽(25-11)을 배치하고 있다. 가동 격벽(25-11)은, 평면으로 일단을 구동 구조(22a-11)에 회동 가능하게 지지시키고, 동 타단은 가로를 향한 U자 패킹(26-11)을 통하여 원호 측벽부(22-11c) 내벽에 활주 가능하게 맞대어져 있다. 패킹(26-11)은, 천판부(22-11a) 및 저판부(22-11b)와 가동 격벽(25-11) 사이를 활주 가능하게 기밀 폐쇄하는 기능을 겸비하고 있다. 각 테두리체(23a-11f)에는, 릴리프 밸브(27-11a)를 마련하고 있고, 각각이 기밀실(24-11a, 24-11b)과 외부를 연통 가능하게 구성하고 있다. 가동 격벽(25-11)은, 상술한 천판부(22-11a) 등에 의해 구성되는 고정 격벽과 함께, 제 11 변형예에서의 격벽을 구성한다.

구동 구조(22a-11)는, 기부(基部)에 배치한 로터리 솔레노이드(22s―11)를 주요부재로 하여 구성하고 있고, 전원부(22b-11)로부터 전기의 공급을 받은 로터리 솔레노이드(22s-11)가 기구부(22k-11)를 통하여 가동 격벽(25-11)을 원호변에 따라 왕복 회동시키는 기능을 갖고 있다. 구동 구조(22a-11)를 중심으로 한 가동 격벽(25-11)의 회동은, 선단부를 원호 측벽부(22-11c)에 따라 왕복 이동시킨다. 이 왕복 이동이, 기밀실(24-11a)과 기밀실(24-11b) 사이의 상대 용적을 증감시킨다. 상대 용적의 증감은, 기체 분리 장치(1-7)의 동작 원리와 같은 원리에 의해 기체분리막(23a-11m, 23a-11m)을 통하여 분리 도입한 산소 부화 기체(g1)를 릴리프 밸브(27-11a, 27-11a)로부터 외부 배출한다.

Claims

격벽에 의해 외부와 격리된 내부를 구비하는 기밀용기와,

해당 격벽에 마련된 기체 취출 밸브와,

해당 격벽의 적어도 일부를 구성하는 기체분리막을 포함하여 구성하고 있고,

해당 격벽이, 외력의 작용에 의해 적어도 부분적으로 이동 및/또는 변형하여 해당 기밀용기의 내부 용적을 감소 가능하게 구성하고 있고,

해당 기체분리막이, 해당 기밀용기 내부의 전압(P)이 용적 감소에 의해 전압(P1)(P<P1) 이상이 되었을 때에 용기 내부에 밀봉되어 있던 기체(G)로부터 해당 기체(G)에 포함되어 있던 기체(g1)의 적어도 일부를 해당 기밀용기 외부로 분리 배출 가능하게 구성하고 있고,

해당 기체 취출 밸브가, 해당 기밀용기 내부의 더한층의 용적 감소에 의해 해당 기밀용기 내부의 전압이 P2(P2>P1)로 되었을 때에 해당 기밀용기 내부와 외부를 연통하여 해당 기밀용기 내부에 남은 기체(g2)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 1항에 있어서,

상기 격벽에는, 잭 구조를 통하여 외력이 작용하도록 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 기체 취출 밸브가, 상기 기밀용기 내부와 외부를 연통시킬 때의 전압(P2)을 가변 설정 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기체분리막이, 통기성 보강막에 의해 보강되어 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

이동 및/또는 변형한 상기 격벽이, 외력의 작용을 제거함에 의해 이동위치 및/또는 변형상태로부터 복귀 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 5항에 있어서,

상기 격벽에는, 이동 및/또는 변형한 상기 격벽이 복귀할 때에 개방하여 해당 기밀용기 외부에 있는 기체를 해당 기밀용기 내부로 도입하기 위한 역지 밸브를 마련하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 5항 또는 제 6항에 있어서,

상기 격벽을 자동 복귀시키기 위한 복귀 부재를 마련하고 있는 것을 특징으 로 하는 기체 분리 장치.
제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 격벽이, 중공부를 갖는 유저 통형상의 고정 격벽과, 해당 고정 격벽의 중공부 내에서 해당 고정 격벽 내주면에 대해 해당 중공부 길이 방향으로 기밀상태를 유지하면서 왕복 활주 가능한 가동 격벽을 포함하여 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 격벽의 적어도 일부가, 복귀 가능하게 변형하는 탄성재에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 5항 또는 제 6항에 있어서,

상기 격벽 전체가, 통기성이 있고 복귀 가능하게 변형하는 탄성 보강막과, 해당 탄성 보강막의 내벽에 부착한 기체분리막으로 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 5항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 격벽이, 신축 자유롭고 통형상의 벨로스 격벽과, 해당 벨로스 격벽의 상단과 하단을 기밀 폐쇄하는 한 쌍의 대향격벽을 포함하여 구성하고 있는 것을 특 징으로 하는 기체 분리 장치.
제 11항에 있어서,

상기 벨로스 격벽이, 통기성이 있고 복귀 가능하게 변형하는 탄성 보강막과, 해당 탄성 보강막의 내면에 부착한 기체분리막을 포함하여 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기체(G)가 대기이고, 상기 기체(g1)가 산소인 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기체(G)가 대기이고, 상기 기체(g1)가 증기인 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기밀용기에는, 상기 기밀용기가 배출하는 기체(g2)를 내부에 수납 가능한 부기밀용기를 접속하고 있고,

해당 부기밀용기가, 해당 부기밀용기의 내부와 외부를 격리하는 격벽과,

해당 격벽에 마련된 기체 취출 밸브와,

해당 격벽의 적어도 일부를 구성하는 기체분리막을 포함하여 구성하고 있고,

해당 격벽이, 외력의 작용에 의해 적어도 부분적으로 이동 및/또는 변형하여 해당 기밀용기의 내부 용적을 감소 가능하게 구성하고 있고,

해당 기체분리막이, 해당 기밀용기 내부의 전압(P')이 용적 감소에 의해 전압(P'1)(P'<P'1) 이상이 되었을 때에 용기 내부에 밀봉되어 있던 기체(g2)로부터 해당 기체(g2)에 포함되어 있던 기체(g'1)의 적어도 일부를 해당 기밀용기 외부로 분리 배출 가능하게 구성하고 있고,

해당 기체 취출 밸브가, 해당 기밀용기 내부의 더한층의 용적 감소에 의해 해당 기밀용기 내부의 전압이 P'2(P'2>P'1)로 되었을 때에 해당 기밀용기 내부와 외부를 연통하여 해당 기밀용기 내부에 남은 기체(g'2)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 13항에 있어서,

상기 기체 취출 밸브가, 노즐을 부착 가능 또는 노즐 구조와 일체로 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 16항에 있어서,

상기 노즐 또는 노즐 구조가, 구기용 볼 또는 고무 타이어의 밸브에 삽입하여 기체 주입 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기밀용기 내부로부터 상기 기체분리막을 통하여 분리 배출되는 기체(g1)를 저장 가능한 분리기체용 기밀용기와,

해당 분리기체용 기밀용기에 마련된 분리기체 취출 밸브를 포함하여 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 18항에 있어서,

상기 분리기체용 기밀용기가, 상기 기체분리막을 사이에 두고 상기 기밀용기에 병설하여 있고,

상기 기체분리막의 이동 및/또는 변형에 의한 상기 기밀용기의 내부 용적의 증가 또는 감소에 따라 해당 분리기체용 기밀용기의 내부 용적이 감소 또는 증가 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 19항에 있어서,

상기 기밀용기 및 상기 분리기체용 기밀용기가, 기밀통체의 내부에서 가동 격벽에 의해 상호 격리 가능하게 구성하고 있고,

해당 가동 격벽이, 적어도 일부를 기체분리막에 의해 구성되어 있고, 또한, 해당 기밀통체의 내주면에 대해 해당 기밀통체의 길이 방향으로 왕복 활주 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 20항에 있어서,

상기 분리기체 취출 밸브가, 상기 가동 격벽의 복귀에 의한 해당 분리기체용 기밀용기 내부의 용적 감소에 의해 상기 분리기체용 기밀용기 내로 분리 배출되고 있던 기체(g1)의 전압이 소정 압력을 초과한 때에 해당 분리기체용 기밀용기 내부와 외부를 연통하여 해당 분리기체용 기밀용기 내부에 남은 기체(g1)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 20항 또는 제 21항에 있어서,

상기 분리기체 취출 밸브가, 노즐을 부착 가능 또는 노즐 구조와 일체로 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 18항 내지 제 22항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기체(G)가 대기이고, 상기 기체(g1)가 산소인 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 23항에 있어서,

상기 노즐 또는 노즐 구조가, 상기 기체(g1)를 인체에 공급하기 위한 기체 공급구에 접속 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
격벽에 의해 외부와 격리된 내부를 구비하는 기밀용기와,

해당 격벽에 마련된 기체 취출 밸브와,

해당 격벽의 적어도 일부를 구성하는 기체분리막을 포함하여 구성하고 있고,

해당 격벽이, 외력의 작용에 의해 적어도 부분적으로 이동 및/또는 변형하여 해당 기밀용기의 내부 용적을 감소 또는 증가 가능하게 구성하고 있고,

용적 감소에 수반하는 해당 기밀용기 내부의 증압에 의해 해당 기밀용기 내부에 있는 기체에 포함되는 소정 기체를 해당 기밀용기 외부로 투과 가능하게, 또는, 용적 증가에 수반하는 해당 기밀용기 내부의 감압에 의해 해당 기밀용기 외부에 있는 기체에 포함되는 소정 기체를 해당 기체분리막을 통하여 해당 기밀용기 내부로 투과 가능하게, 구성하고 있고,

해당 기체 취출 밸브를 통하여 해당 기밀용기 내부의 기체를 취출 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
격벽에 의해 외부와 격리된 내부를 구비하는 기밀용기와,

해당 격벽의 적어도 일부를 구성하는 기체분리막과, 해당 기체분리막을 외부 또는 내부로부터 기밀 피복 가능한 피복부재를 포함하여 구성하고 있고,

해당 격벽이, 외력의 작용에 의해 적어도 부분적으로 이동 및/또는 변형하여 해당 기밀용기의 내부 용적을 감소 가능하게 구성하고 있고,

용적 감소에 수반하는 해당 기밀용기 내부의 증압에 의해 해당 기밀용기 내부에 있는 기체에 포함되는 소정 기체를 해당 기밀용기 외부로 투과 가능하게 구성하고 있고,

해당 피복부재가, 해당 기밀용기의 내부 또는 외부로부터 해당 기체분리막을 피복함에 의해 해당 기체분리막에 대신하여 기밀용기 내부와 외부를 격리 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 26항에 있어서,

상기 기밀용기가, 보존물을 수납 가능하게 구성하고 있고,

상기 격벽이, 해당 수납하는 보존물의 영향을 받지 않고 이동 및/또는 변형 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 26항 또는 제 27항에 있어서,

상기 기밀용기 내부에 있는 기체가 대기이고, 상기 소정 기체가 산소인 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 28항에 있어서,

상기 기밀용기에 수납하는 보존물이 식품인 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
외부와 내부를 격리하는 격벽의 적어도 일부가 기체분리막에 의해 구성되고, 또한, 해당 격벽에 기체 취출 밸브가 마련된 기밀용기를 준비하는 공정과,

해당 기밀용기 내에 밀봉한 기체의 용적을 외력의 작용에 의해 감소 또는 증 가시켜서 해당 기밀용기 내부를 증압 또는 감압시키는 공정과,

해당 기체분리막을 끼운 해당 기밀용기 내부와 외부의 압력차에 의해 기체분리막을 통하여 소정 기체를 분리 배출 또는 분리 흡입하는 공정과,

해당 기밀용기 내에 있는 기체를 해당 기체 취출 밸브를 통하여 취출하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기체 분리 방법.
제 30항에 있어서,

상기 기체 취출 밸브가, 상기 기밀용기 내부에 밀봉한 소정 기체의 분리 배출 또는 분리 흡입 후의 기체의 용적을 더한층의 외력의 작용에 의해 감소시킴에 의해 해당 기밀용기 내부의 전압이 소정 압력에 달한 때에 개방 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 방법.
제 30항 또는 제 31항에 있어서,

상기 기밀용기 내에 밀봉한 기체가 대기이고, 상기 소정 기체가 산소인 것을 특징으로 하는 기체 분리 방법.
격벽에 의해 외부와 격리된 기밀실을 구비하는 기밀용기와,

해당 기밀실 내에 있고, 해당 기밀실을 한쪽의 기밀실과 다른쪽의 기밀실로 기밀 분리하는 가동 격벽과,

해당 가동 격벽을 해당 기밀실 내에서 왕복 이동시키는 구동 구조와,

해당 한쪽의 기밀실과 외부를 격리하는 격벽의 적어도 일부를 구성하는 한쪽의 기체분리막과,

해당 다른쪽의 기밀실과 외부를 격리하는 격벽의 적어도 일부를 구성하는 다른쪽의 기체분리막과,

해당 한쪽의 기밀실 내에 있는 기체를 외부로 취출하기 위해 해당 격벽에 마련된 한쪽의 역지 밸브와,

해당 다른쪽의 기밀실 내에 있는 기체를 외부로 취출하기 위해 해당 격벽에 마련된 다른쪽의 역지 밸브와,

해당 가동 격벽이, 해당 구동 구조에 의한 이동에 의해, 해당 기밀실 내에서의 해당 한쪽의 기밀실과 해당 다른쪽의 기밀실과의 용적비가 기밀성을 유지하면서 변동 가능하게 구성하고 있고,

해당 한쪽의 기체분리막이, 해당 한쪽의 기밀실 내부의 전압(P)이 해당 가동 격벽의 이동에 의한 용적 증대에 의해 전압(P1)(P>P1) 이하가 되었을 때에 해당 한쪽의 기밀실 내부에 기체(G)로부터 해당 기체(G)에 포함되어 있던 기체(g1)를 해당 한쪽의 기밀실 내로 분리 도입 가능하게 구성하고 있고,

해당 다른쪽의 기체분리막이, 해당 다른쪽의 기밀실 내부의 전압(P')이 해당 가동 격벽의 이동에 의한 용적 증대에 의해 전압(P'1)(P'>P'1) 이하가 되었을 때에 해당 다른쪽의 기밀실 내부에 기체(G)로부터 해당 기체(G)에 포함되어 있던 기체(g1)를 해당 다른쪽의 기밀실 내로 분리 도입 가능하게 구성하고 있고,

해당 한쪽의 역지 밸브가, 해당 가동 격벽의 이동에 의한 해당 한쪽의 기밀 실 내부의 용적 감소에 의해 해당 한쪽의 기밀실 내부의 전압(P1)이 P2(P2>P1)로 되었을 때에 해당 한쪽의 기밀실 내부와 외부를 연통하여 해당 한쪽의 기밀실 내부에 있는 기체(g1)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있고,

해당 다른쪽의 역지 밸브가, 해당 가동 격벽의 이동에 의한 해당 다른쪽의 기밀실 내부의 용적 감소에 의해 해당 다른쪽의 기밀실 내부의 전압(P'1)이 P'2(P'2>P'1)로 되었을 때에 해당 다른쪽의 기밀실 내부와 외부를 연통하여 해당 한쪽의 기밀실 내부에 있는 기체(g1)를 외부로 배출 가능하게 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 33항에 있어서,

상기 구동 구조가, 상기 기밀용기 외부에 배치한 잭 구조를 포함하여 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 34항 또는 제 35항에 있어서,

상기 한쪽 및 다른쪽의 기체분리막이, 각각 통기성 보강막에 의해 보강되어 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 33항 내지 제 35항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구동 구조가, 구동원이 되는 모터 또는 솔레노이드와,

해당 모터 또는 솔레노이드를 구동하기 위한 전원을 포함하여 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 36항에 있어서,

상기 전원이, 충전지와,

상기 격벽 외주에 설치하고 해당 충전지와 전기적으로 접속한 솔라 패널을 포함하여 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 33항 내지 제 37항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기체(G)가 대기이고, 상기 기체(g1)가 산소 부화 기체인 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.
제 38항에 있어서,

상기 한쪽 및 다른쪽의 역지 밸브가, 해당 한쪽의 역지 밸브를 통하여 취출한 기체(g1)와, 해당 다른쪽의 역지 밸브를 통하여 취출한 기체(g1)를 순차로 인체에 공급 가능하게 하는 기체 공급구에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 기체 분리 장치.