JPH04922B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は酸素選択透過膜により酸素富化された
空気を酸素富化空気消費装置へ供給するようにし
た酸素富化空気の供給装置に関するものである。

（従来技術） 従来より高分子膜を用いて空気より直接酸素を
濃縮する試みが検討されている。（例えば特開昭
49−10192号など）この方法は酸素濃度が23〜30
％の酸素富化空気を容易に得ることができるため
燃焼、呼吸器系疾患者の治療、汚泥曝気処理、雰
囲気調整、化学プロセスにおける酸化などの酸素
富化空気消費装置に広く利用し得るものである。
従来上記酸素富化空気消費装置に酸素富化空気を
供給する装置としては第２図及び第３図に示すよ
うに酸素選択透過膜１を収容したモジユール２の
酸素透過膜の１次側を空気に曝露させ、２次側を
気密性を保たせて真空パンプ３に接続した装置が
知られている。かかる装置では真空ポンプを作動
させるとモジユール内部に空気がとりこまれて浸
入し、膜を透過した空気が真空ポンプの吐出口よ
り酸素富化空気となつて次の酸素富化空気消費装
置４へ供給される。該装置において酸素富化空気
消費装置への富化空気供給量を該装置での富化空
気の消費量に対応させるためには第２図のように
真空ポンプの吸込側に設けられた調節弁５を調節
して膜を透過する酸素富化空気量を制御するか、
あるいは第３図のように膜を透過する酸素富化空
気量を一定に保つて循環配管６に取着した調節弁
５を制御して余剰の酸素富化空気を真空ポンプ３
の吸込側へ返送させることが行われている。しか
しながら第２図に示す装置は調節弁５を制御して
酸素選択透過膜１を透過する酸素富化空気量を減
少させると、１次側と２次側の差圧が小となり膜
を透過した酸素富化空気の酸素濃度が低下すると
いう欠点があつた。一方第２図に示す装置では余
剰の酸素富化空気を真空ポンプの吸込側に返送し
て酸素選択透過膜を透過する空気量を一定に保つ
ているため１次側と２次側の差圧が一定となり酸
素富化空気の酸素濃度を一定の値に保持すること
はできるが消費する酸素富化空気量の変動にもか
かわらず真空ポンプの消費電力が不変であるため
酸素富化空気の消費量の減少にともない単位容積
当りの製造コストが増大するという欠点があつ
た。

（発明の目的） この発明は従来装置の上記欠点を解消するため
になされたもので酸素富化空気量の変動にもかか
わらず、酸素濃度を常に一定とすることができ、
かつ単位容積当りの製造コストも一定とすること
のできる酸素富化空気の供給装置を提供とするこ
とを目的とする。

（発明の構成） 上記目的を達成するために、この発明は外部に
開放端を有するモジユール収容室内に配列された
複数の酸素富化モジユールと、各モジユールに遮
断弁を介して連結された酸素富化空気の導出配管
と、該複数の導出配管から導出された酸素富化空
気の収集配管と、該収集配管に接続された量流調
節弁と該調節弁に接続された真空ポンプと、該真
空ポンプで移送された酸素富化空気の消費量検出
手段と、該検出手段で検出された酸素富化空気の
消費量に対応させて流量調節弁の開度を調整する
とともに、各モジユールに接続された遮断弁を開
閉して膜面積を選択する制御手段を具備すること
により酸素富化空気の消費量変動に対しても常に
酸素濃度が一定の酸素富化空気を得ることができ
るとともに、単位容積当りの製造コストを一定と
することができるのである。

（実施例） 次に本発明装置の一実施例を図面にて説明す
る。第１図はターンダウン比（実使用量／定格流
量）を1/4に想定した酸素富化空気供給装置の概
略図であり、酸素選択透過膜を内蔵した４台の酸
素富化モジユール８−ａ，８−ｂ，８−ｃ，８−
ｄが外部に開放した開放端を有するモジユール収
容室１０内に配列されている。上記各モジユール
には酸素富化空気消費量の変動状態を勘案して設
定した、ターンダウン比と同じ比率で細分化され
た酸素選択透過膜が収容されている。しかしこの
酸素選択透過膜の細分化の比率は、必ずしもター
ンダウン比に限定されるものではなく、酸素富化
空気消費装置の流量変動状態、特に最多使用域に
おいて、最高の効率となる様に比率を選定すれば
良い。又、各モジユールに収容する酸素選択透過
膜は各々同一面積でなくても良い。

モジユール収容室１０の開放端に設けられた換
気フアン１１を作動させると外部の空気はフイル
タ１２を通つて塵埃が除かれモジユール収容室１
０に供給される。真空ポンプ３を作動させるとモ
ジユール収容室内の空気はモジユール内部に収容
した酸素選択透過膜を通つて吸引され、各モジユ
ールの２次側に接続された導出配管１３−ａ，１
３−ｂ，１３−ｃ，１３−ｄを通つて収集配管１
５に集められた後、酸素富化空気消費装置４へ供
給される。一方モジユール収容室の残余の酸素貧
化空気は換気フアンにより強制的に排出されるた
め該収容室内には常に新鮮な空気が供給される。
７−ａ，７−ｂ，７−ｃ、は導出配管に取着され
た遮断弁である。第１図において酸素富化モジユ
ール８−ｄに連結された導出配管１３−ｄには遮
断弁を取り付けていない。これは該モジユール８
−ｄをベースロードとして用いることと、設備費
を低減させるためである。一方各モジユールに連
結された導出配管の全てに遮断弁を取り付けてそ
れらを順次切替使用することもできる。

本発明には単段ターボ、多段ターボ、湿式多翼
形などの真空ポンプ３が用いられる。また酸素富
化空気消費装置４での酸素富化空気の使用量の検
出手段は、例えば該富化空気消費装置への富化空
気供給配管に設けた流量計で直接富化空気の消費
量を検出したり、あるいは従来より装置内へ供給
する燃焼空気と燃料の供給量の調整に用いられて
いる装置内の燃焼温度の検出器をそのまま富化空
気の消費量検出手段として用いることもできる。

上記検出手段で検出された信号は制御手段９へ
入力される。該制御手段では富化空気の消費量と
富化空気消費装置４へ富化空気を供給する真空ポ
ンプ３の吐出量が略同一となるように流量調節弁
１４の開度調整信号を発信すると同時に酸素富化
空気の消費量に対応した最適の膜面積を選択する
よう予め設定されたモジユール選択プログラムに
従つて各導出配管に接続された遮断弁を適宜開閉
する信号を発信する。

このような構成において、酸素富化空気消費装
置４での富化空気の消費量が変動すると、この変
動量を富化空気検出手段で検出し、その信号によ
り真空ポンプの吐出量が富化空気の消費量と略同
一となるようにその流量調節弁１４の開度を調整
するとともに、各導出配管に接続された遮断弁が
開閉して富化空気の消費量に対応した最適のモジ
ユールが選択される。そのため膜の１次側と２次
側の差圧は常時略一定に保たれて富化空気の消費
量の変動に無関係に酸素濃度を一定に保持するこ
とができる。又、異常操作により、酸素選択透過
膜の下流側圧力が異常に低下した場合の機器破損
事故を防止するため、真空ポンプの吸引側に真空
破壊弁を取付けるのが好ましい。

（発明の効果） 以上説明したように本発明装置は酸素富化空気
の消費量に対応させて流量調節弁の開度を調整す
るとともに遮断弁を開閉して最適の膜面積に設定
するため酸素富化空気の消費量の変動にもかかわ
らず酸素濃度を常に一定とすることができ、かつ
単位容積当りの製造コストも一定とすることがで
きる極めて実用的な装置である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の系統図であり第２図及び
第３図は従来装置の系統図である。 ３……真空ポンプ、４……酸素富化空気消費装
置、７……遮断弁、８……酸素富化モジユール、
９……制御手段、１０……モジユール収容室、１
３……導出配管、１４……流量調節弁、１５……
収集配管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 外部に開放端を有するモジユール収容室内に
   配列された複数の酸素富化モジユールと、各モジ
   ユールに遮断弁を介して連結された酸素富化空気
   の導出配管と、該複数の導出配管から導出された
   酸素富化空気の収集配管と、該収集配管に接続さ
   れた流量調節弁と、該調節弁に接続された真空ポ
   ンプと、該真空ポンプで移送された酸素富化空気
   の消費量検出手段と、該検出手段で検出された酸
   素富化空気の消費量に対応させて流量調節弁の開
   度を調整するとともに、各モジユールに接続され
   た遮断弁を開閉して膜面積を選択する制御手段を
   具備してなる酸素富化空気の供給装置。