JPH0371362B2 - - Google Patents
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- JPH0371362B2 JPH0371362B2 JP17192083A JP17192083A JPH0371362B2 JP H0371362 B2 JPH0371362 B2 JP H0371362B2 JP 17192083 A JP17192083 A JP 17192083A JP 17192083 A JP17192083 A JP 17192083A JP H0371362 B2 JPH0371362 B2 JP H0371362B2
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- JP
- Japan
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- oxygen
- oxygen concentration
- air
- deoxygenated
- valve
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は酸素を含む混合気体中の酸素濃度を制
御する方法に関するものである。
御する方法に関するものである。
生物学、化学、医学、金属学その他の研究分野
で、気相中の酸素濃度を任意に制御する必要があ
る場合が多い。しかるに従来、窒素、アルゴン、
あるいはヘリウムの如き不活性気体と酸素とを適
当に混合するという方法が採用されていたが、ボ
ンベ操作およびガスの流量調節操作は煩雑であつ
た。
で、気相中の酸素濃度を任意に制御する必要があ
る場合が多い。しかるに従来、窒素、アルゴン、
あるいはヘリウムの如き不活性気体と酸素とを適
当に混合するという方法が採用されていたが、ボ
ンベ操作およびガスの流量調節操作は煩雑であつ
た。
これに対し、本願発明者らは、特公昭57−
28907号で電気化学的手法を用いて酸素濃度を自
動的に制御する方法を提案した。
28907号で電気化学的手法を用いて酸素濃度を自
動的に制御する方法を提案した。
すなわち、酸素の電解還元に有効なガス拡散電
極を陰極とし、酸素発生電極を陽極とし、水酸化
カリウム、水酸化ナトリウムあるいは硫酸の水溶
液もしくはカチオン交換膜などを電解液あるいは
電解質としてなる電解槽において、陰極に酸素を
含む混合ガスを供給しつつ、陰・陽両極間に直流
電圧を印加すると、陰極では O2＋2H2O＋4e-→4OH-（アルカリ電解液） または、 O2＋4H+＋4e-→2H2O（酸性電解液またはカチ
オン交換膜）なる反応により、酸素が選択的に消
費され、陽極では、 4OH-→O2＋2H2O＋4e-（アルカリ電解液） または 2H2O→O2＋4H+＋4e-（酸性電解液またはカチ
オン交換膜）なる反応により、酸素が発生する。
極を陰極とし、酸素発生電極を陽極とし、水酸化
カリウム、水酸化ナトリウムあるいは硫酸の水溶
液もしくはカチオン交換膜などを電解液あるいは
電解質としてなる電解槽において、陰極に酸素を
含む混合ガスを供給しつつ、陰・陽両極間に直流
電圧を印加すると、陰極では O2＋2H2O＋4e-→4OH-（アルカリ電解液） または、 O2＋4H+＋4e-→2H2O（酸性電解液またはカチ
オン交換膜）なる反応により、酸素が選択的に消
費され、陽極では、 4OH-→O2＋2H2O＋4e-（アルカリ電解液） または 2H2O→O2＋4H+＋4e-（酸性電解液またはカチ
オン交換膜）なる反応により、酸素が発生する。
つまり、酸素を含む混合ガス中の酸素だけが陰
極側から陽極側に移行するので、かゝる電解槽は
酸素分離装置として機能する。
極側から陽極側に移行するので、かゝる電解槽は
酸素分離装置として機能する。
したがつて、かゝる酸素分離装置を２個用意
し、そのうちの１個の陰極に酸素濃度を制御しよ
うとする酸素濃度制御室の中の気体を接触させる
とともに陽極から発生してくる酸素を系外に排気
せしめる一方、他の１個の陰極に大気を供給し、
陽極から発生してくる酸素を酸素濃度制御室に供
給するようにし、酸素濃度制御室の酸素濃度が所
定のそれより高すぎる場合には、前者の脱酸素機
能を有する酸素分離装置を作動せしめて酸素濃度
を低下させ、所定の酸素濃度より低すぎるときに
は、後者の酸素発生機能を有する酸素分離装置を
作動せしめて、酸素濃度を増大させることによ
り、酸素濃度制御室内の酸素濃度を所定のそれに
制御することができる。
し、そのうちの１個の陰極に酸素濃度を制御しよ
うとする酸素濃度制御室の中の気体を接触させる
とともに陽極から発生してくる酸素を系外に排気
せしめる一方、他の１個の陰極に大気を供給し、
陽極から発生してくる酸素を酸素濃度制御室に供
給するようにし、酸素濃度制御室の酸素濃度が所
定のそれより高すぎる場合には、前者の脱酸素機
能を有する酸素分離装置を作動せしめて酸素濃度
を低下させ、所定の酸素濃度より低すぎるときに
は、後者の酸素発生機能を有する酸素分離装置を
作動せしめて、酸素濃度を増大させることによ
り、酸素濃度制御室内の酸素濃度を所定のそれに
制御することができる。
このように、脱酸素機能を利用する酸素分離装
置と酸素発生機能を利用する酸素分離装置とをそ
れぞれ別途に用意して酸素濃度を制御する方法が
前述の特公昭57−28907号で提案した方法である。
置と酸素発生機能を利用する酸素分離装置とをそ
れぞれ別途に用意して酸素濃度を制御する方法が
前述の特公昭57−28907号で提案した方法である。
本発明は、上述の酸素濃度制御方法をさらに効
率的かつ簡便にせんとするものである。
率的かつ簡便にせんとするものである。
本発明の第一の特長はひとつの電気化学的酸素
分離装置に脱酸素機能と酸素発生機能の双方をも
たせた点である。すなわち電気化学的酸素分離装
置を脱酸素装置として作用させるときにも、酸素
発生装置として作用させるときにも、陰極に大気
中の空気を供給し、陰・陽両極間に、直流電流を
通電し、陽極から酸素を発生させ、脱酸素された
空気が必要なときには、陰極で脱酸素された残り
の空気を利用し、酸素が必要なときには陽極で発
生する酸素を利用する。かかる方法を採用すると
ひとつの電気化学的酸素分離装置ですむので効率
的である。ただこの方法の場合には、一般に陰極
で脱酸素された残りの空気中の酸素濃度は陰極へ
の空気供給量に依存し、空気の供給量を少なくす
ればするほど出てくるガスの酸素濃度が低くな
る。したがつて、脱酸素された空気を利用する場
合には、酸素を利用する場合より、相対的に少量
の空気を供給するようにする必要がある。
分離装置に脱酸素機能と酸素発生機能の双方をも
たせた点である。すなわち電気化学的酸素分離装
置を脱酸素装置として作用させるときにも、酸素
発生装置として作用させるときにも、陰極に大気
中の空気を供給し、陰・陽両極間に、直流電流を
通電し、陽極から酸素を発生させ、脱酸素された
空気が必要なときには、陰極で脱酸素された残り
の空気を利用し、酸素が必要なときには陽極で発
生する酸素を利用する。かかる方法を採用すると
ひとつの電気化学的酸素分離装置ですむので効率
的である。ただこの方法の場合には、一般に陰極
で脱酸素された残りの空気中の酸素濃度は陰極へ
の空気供給量に依存し、空気の供給量を少なくす
ればするほど出てくるガスの酸素濃度が低くな
る。したがつて、脱酸素された空気を利用する場
合には、酸素を利用する場合より、相対的に少量
の空気を供給するようにする必要がある。
本発明の第二の特長は、ガスの流れを流通式に
した点にある。すなわち、電気化学的脱酸素分離
装置と酸素濃度の対象となる酸素濃度制御室とを
往路ガス系路を介して接続し、電気化学的酸素分
離装置から出てくる脱酸素された空気もしくは酸
素を往路ガス系路を経て、酸素濃度制御室に供給
し、酸素濃度制御室から追い出されてくるガスを
酸素濃度計収納した酸素濃度検出室およびリリー
フ弁を経て系外に放出するようなガスの流れの系
路にすることにより、系が単純化される。またこ
のような系では脱酸素反応による減圧を回避する
ことができるので、減圧補償措置を講じなくても
すむという簡便さがある。
した点にある。すなわち、電気化学的脱酸素分離
装置と酸素濃度の対象となる酸素濃度制御室とを
往路ガス系路を介して接続し、電気化学的酸素分
離装置から出てくる脱酸素された空気もしくは酸
素を往路ガス系路を経て、酸素濃度制御室に供給
し、酸素濃度制御室から追い出されてくるガスを
酸素濃度計収納した酸素濃度検出室およびリリー
フ弁を経て系外に放出するようなガスの流れの系
路にすることにより、系が単純化される。またこ
のような系では脱酸素反応による減圧を回避する
ことができるので、減圧補償措置を講じなくても
すむという簡便さがある。
電気化学的酸素分離装置と酸素濃度制御室とは
一体に接続してもよいし、着脱自在の流体継手を
介して接続し、酸素濃度制御室内の酸素濃度が所
望値になつたのちに、電気化学的酸素分離装置と
酸素濃度制御室とを切り離すようにしてもよい。
一体に接続してもよいし、着脱自在の流体継手を
介して接続し、酸素濃度制御室内の酸素濃度が所
望値になつたのちに、電気化学的酸素分離装置と
酸素濃度制御室とを切り離すようにしてもよい。
以下、本発明の実施例について詳述する。
実施例
第１図は、酸素濃度の制御システム系統図を示
す。
す。
酸素濃度の制御システムは、主として電気化学
的酸素分離装置１、往路ガス系路２、酸素制御室
３、酸素濃度検出室４、リリーフ弁５、および制
御部６から構成される。
的酸素分離装置１、往路ガス系路２、酸素制御室
３、酸素濃度検出室４、リリーフ弁５、および制
御部６から構成される。
電気化学的酸素分離装置１は、酸素の電解還元
に有効なガス拡散電極からなる陰極７、酸素発生
電極としての陽極８、硫酸の水溶液からなる電解
液９、陰極ガス室１０およびセルフレーム１１か
ら構成される。
に有効なガス拡散電極からなる陰極７、酸素発生
電極としての陽極８、硫酸の水溶液からなる電解
液９、陰極ガス室１０およびセルフレーム１１か
ら構成される。
電気化学的酸素分離装置１には、空気導入ポン
プ１２、空気流量調節弁１３及び空気流量計１４
が付設されている。
プ１２、空気流量調節弁１３及び空気流量計１４
が付設されている。
往路ガス系路２は、脱酸素空気供給系路１５お
よび酸素供給系路１６から構成され、脱酸素空気
供給系路１５には脱酸素空気供給弁１７および脱
酸素残余空気放出弁１８が設けられ、酸素供給系
路１６には酸素供給弁１９および酸素放出弁２０
が設けられている。
よび酸素供給系路１６から構成され、脱酸素空気
供給系路１５には脱酸素空気供給弁１７および脱
酸素残余空気放出弁１８が設けられ、酸素供給系
路１６には酸素供給弁１９および酸素放出弁２０
が設けられている。
酸素濃度の制御方法は次のようにしておこなわ
れる。
れる。
まず、酸素濃度検出室４の中に収納されている
酸素濃度計２１によつて検知される酸素濃度制御
室３内の酸素濃度が所定値よりも高すぎる場合に
は脱酸素空気供給弁１７、酸素放出弁２０および
リリーフ弁５を開き、酸素供給弁１９および脱酸
素残余空気放出弁１８を閉じ、空気導入ポンプ１
２を駆動させ、空気流量計１４をみながら空気流
量調節弁１３で空気流量を調節して、空気を陰極
ガス室１０に供給するとともに、制御部６に組込
まれている電源から、陰極７と陽極８との間に直
流の定電圧を印加すると、陰極７で脱酸素反応が
起り、脱酸素空気が、脱酸素空気供給弁１７を経
て酸素濃度制御室３に供給され、そのために酸素
濃度制御室３から追い出されてくるガスは酸素濃
度検出室４を経て、リリーフ弁５から系外に放出
される。一方、陽極８から発生する酸素は、酸素
放出弁２０から系外に放出される。かくして、酸
素濃度制御室３内の酸素濃度は徐々に低下し、所
定値に達したとき、制御部６からの通電が止めら
れ、空気導入ポンプ１２の駆動が止められ、脱酸
素空気供給弁１７およびリリーフ弁５が閉じられ
る。
酸素濃度計２１によつて検知される酸素濃度制御
室３内の酸素濃度が所定値よりも高すぎる場合に
は脱酸素空気供給弁１７、酸素放出弁２０および
リリーフ弁５を開き、酸素供給弁１９および脱酸
素残余空気放出弁１８を閉じ、空気導入ポンプ１
２を駆動させ、空気流量計１４をみながら空気流
量調節弁１３で空気流量を調節して、空気を陰極
ガス室１０に供給するとともに、制御部６に組込
まれている電源から、陰極７と陽極８との間に直
流の定電圧を印加すると、陰極７で脱酸素反応が
起り、脱酸素空気が、脱酸素空気供給弁１７を経
て酸素濃度制御室３に供給され、そのために酸素
濃度制御室３から追い出されてくるガスは酸素濃
度検出室４を経て、リリーフ弁５から系外に放出
される。一方、陽極８から発生する酸素は、酸素
放出弁２０から系外に放出される。かくして、酸
素濃度制御室３内の酸素濃度は徐々に低下し、所
定値に達したとき、制御部６からの通電が止めら
れ、空気導入ポンプ１２の駆動が止められ、脱酸
素空気供給弁１７およびリリーフ弁５が閉じられ
る。
他方、酸素濃度制御室３内の酸素濃度が所定値
より低すぎる場合には、酸素供給弁１９、脱酸素
残余空気放出弁１８およびリリーフ弁５を開け、
脱酸素空気供給弁１７および酸素放出弁２０を閉
じ、空気導入ポンプ１２を駆動させて空気を陰極
ガス室１０に供給すると共に、陰極７と陽極８と
の間に直流の定電流を通電すると、陰極８で発生
する酸素が、酸素供給弁１９を経て、酸素濃度制
御室３に供給され、そのために酸素濃度制御室３
から追い出されるガスは、酸素濃度検出室４を経
て、リリーフ弁５から系外に放出される。一方、
陰極７で脱酸素された残余空気は、脱酸素残余空
気放出弁１８から系外に放出される。
より低すぎる場合には、酸素供給弁１９、脱酸素
残余空気放出弁１８およびリリーフ弁５を開け、
脱酸素空気供給弁１７および酸素放出弁２０を閉
じ、空気導入ポンプ１２を駆動させて空気を陰極
ガス室１０に供給すると共に、陰極７と陽極８と
の間に直流の定電流を通電すると、陰極８で発生
する酸素が、酸素供給弁１９を経て、酸素濃度制
御室３に供給され、そのために酸素濃度制御室３
から追い出されるガスは、酸素濃度検出室４を経
て、リリーフ弁５から系外に放出される。一方、
陰極７で脱酸素された残余空気は、脱酸素残余空
気放出弁１８から系外に放出される。
かくして、酸素濃度制御室３内の酸素濃度は
徐々に上昇し、ついには所定値に達する。
徐々に上昇し、ついには所定値に達する。
上述の操作は制御部６に組み込まれている、比
較器、シーケンス回路によつて自動的におこなわ
れる。
較器、シーケンス回路によつて自動的におこなわ
れる。
以上詳述せる如く、本発明は効率的かつ簡便な
酸素濃度の制御方法を提供するもので、その工業
的価値極めて大である。
酸素濃度の制御方法を提供するもので、その工業
的価値極めて大である。
なお、上述の実施例において、脱酸素残余空気
放出弁１８は、脱酸素空気供給系路１５の一部に
設置されているが、陰極ガス室１０に直結しても
よい。
放出弁１８は、脱酸素空気供給系路１５の一部に
設置されているが、陰極ガス室１０に直結しても
よい。
第１図は、本発明の一実施例にかかる酸素濃度
の制御システム系統図を示す。 １……電気化学的酸素分離装置、２……往路ガ
ス系路、３……酸素濃度制御室、４……酸素濃度
検出室、５……リリーフ弁、６……制御部、７…
…陰極、８……陽極、９……電解液、１０……陰
極ガス室、１１……セルフレーム、１２……空気
導入ポンプ、１３……空気流量調節弁、１４……
空気流量計、１５……脱酸素空気供給系路、１６
……酸素供給系路、１７……脱酸素空気供給弁、
１８……脱酸素残余空気放出弁、１９……酸素供
給弁、２０……酸素放出弁、２１……酸素濃度
計。
の制御システム系統図を示す。 １……電気化学的酸素分離装置、２……往路ガ
ス系路、３……酸素濃度制御室、４……酸素濃度
検出室、５……リリーフ弁、６……制御部、７…
…陰極、８……陽極、９……電解液、１０……陰
極ガス室、１１……セルフレーム、１２……空気
導入ポンプ、１３……空気流量調節弁、１４……
空気流量計、１５……脱酸素空気供給系路、１６
……酸素供給系路、１７……脱酸素空気供給弁、
１８……脱酸素残余空気放出弁、１９……酸素供
給弁、２０……酸素放出弁、２１……酸素濃度
計。
Claims (1)
- １ 酸素の電解還元に有効なガス拡散電極からな
る陰極と酸素発生電極からなる陽極と電解質と陰
極ガス室とから構成され、脱酸素機能と酸素発生
機能の双方を有する電気化学的酸素分離装置と酸
素濃度制御室とを脱酸素空気供給弁と脱酸素残余
空気放出弁とをそなえる脱酸素空気供給系路と、
酸素供給弁と酸素放出弁とをそなえる酸素供給系
路とから構成される往路ガス系路を介して接続す
るとともに、空気を空気導入ポンプ、流量調節弁
を経て、陰極ガス室に導入するようにし、さら
に、酸素濃度制御室から追い出されるガスを酸素
濃度計を収納せる酸素濃度検出室およびリリーフ
弁を経て系外に放出するような系を構成し、酸素
濃度検出室内の酸素濃度が所定の濃度より高すぎ
る際には、脱酸素空気供給弁および酸素放出弁を
開け、酸素供給弁および脱酸素残余空気放出弁を
閉じ、空気導入ポンプを駆動させ、電気化学的酸
素分離装置の陰極と陽極との間に直流電流を通電
することによつて陰極で脱酸素された空気を往路
ガス系路を経て、酸素濃度制御室に供給し、陽極
から発生する酸素を酸素放出弁から系外に放出す
るとともに、酸素濃度制御室から追い出されてく
るガスを酸素濃度検出室を経て、リリーフ弁から
系外に放出し、反対に酸素濃度検出室内の酸素濃
度が所定の濃度より低すぎる際には、酸素供給弁
および脱酸素残余空気放出弁を開け、脱酸素空気
供給弁および酸素放出弁を閉じ、空気導入ポンプ
を駆動させ、電気化学的酸素分離装置の陰極と陽
極との間に直流電流を通電することによつて、陽
極から発生する酸素を往路ガス系路を経て、酸素
濃度制御室に供給し、陰極で脱酸素された空気を
脱酸素残余空気放出弁から系外に放出するととも
に酸素濃度制御室から追い出されてくるガスを酸
素濃度検出室を経て、リリーフ弁から系外に放出
することを特徴とする酸素濃度の制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17192083A JPS6065704A (ja) | 1983-09-17 | 1983-09-17 | 酸素濃度の制御方法 |
| US06/612,945 US4539086A (en) | 1983-08-31 | 1984-05-23 | Oxygen concentration controlling method and system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17192083A JPS6065704A (ja) | 1983-09-17 | 1983-09-17 | 酸素濃度の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6065704A JPS6065704A (ja) | 1985-04-15 |
| JPH0371362B2 true JPH0371362B2 (ja) | 1991-11-13 |
Family
ID=15932292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17192083A Granted JPS6065704A (ja) | 1983-08-31 | 1983-09-17 | 酸素濃度の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6065704A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4260417B2 (ja) * | 2001-05-23 | 2009-04-30 | ノバルティス アクチエンゲゼルシャフト | 溶液を輸送し脱酸素するためのシステム及び方法 |
| JP6289940B2 (ja) * | 2014-03-04 | 2018-03-07 | 東芝ライフスタイル株式会社 | 減酸素装置及び冷蔵庫 |
| CN104535628A (zh) * | 2014-12-18 | 2015-04-22 | 深圳市元征科技股份有限公司 | 一种气体浓度的获取方法及装置 |
-
1983
- 1983-09-17 JP JP17192083A patent/JPS6065704A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6065704A (ja) | 1985-04-15 |
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