JPS59169903A - Equipment for making oxygen-enriched air - Google Patents
Equipment for making oxygen-enriched airInfo
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- JPS59169903A JPS59169903A JP58044852A JP4485283A JPS59169903A JP S59169903 A JPS59169903 A JP S59169903A JP 58044852 A JP58044852 A JP 58044852A JP 4485283 A JP4485283 A JP 4485283A JP S59169903 A JPS59169903 A JP S59169903A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は酸素濃度を高めた空気を製造する方法およびそ
のための装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for producing air enriched with oxygen and an apparatus therefor.
ガラスの溶解、鋼材料の鍛造、セラミックスの焼成等高
温を必要とする燃焼設備のバーナーに供給する空気の単
位容量中の酸素量が少しでも多い程一般に燃焼効率が良
好になる。このため従来は酸素ボンベまたは液体酸素か
らの酸素ガスを空気中に補給して使用されていた。しか
しながらかかる酸素は面価なためこれらを使用すること
は好ましいものではない。また近年空気中の酸素含有率
を多くするため、即ち酸素富化空気を得るための一方法
として、高分子膜を用い、空気を高分子膜を介して透過
させることにより大気中の酸素濃度（約２１容量％）を
２３〜３１容量％に濃縮することが提案され、関心がも
たれている。上記高分子膜としてはシリコーン高分子膜
が実用化され始めている。しかしながらかかる方法では
大気空気を高分子膜を介して透過させるので酸素富化空
気を一時に大量に得ることが困難であり、酸素含有率を
大にぜんとすればする程、また大量に得んとすればする
程かなり大規模な装置を必要とする欠点かある。In general, the higher the amount of oxygen per unit volume of air supplied to the burner of combustion equipment that requires high temperatures, such as melting glass, forging steel materials, and firing ceramics, the better the combustion efficiency. For this reason, in the past, oxygen gas from oxygen cylinders or liquid oxygen was supplied to the air. However, since such oxygen has a surface value, it is not preferable to use them. In addition, in recent years, in order to increase the oxygen content in the air, that is, to obtain oxygen-enriched air, a polymer membrane is used and air is permeated through the polymer membrane, which increases the oxygen concentration in the atmosphere. It has been proposed to concentrate 21% by volume to 23-31% by volume, and there is interest. As the polymer membrane mentioned above, silicone polymer membranes are beginning to be put into practical use. However, in this method, atmospheric air is permeated through a polymer membrane, so it is difficult to obtain a large amount of oxygen-enriched air at once. The disadvantage is that it requires quite large-scale equipment.
従って本ｉ明は上記高分子膜を使用せず番こ、酸素富化
空気を得るための装置を提供することにある。Therefore, the object of the present invention is to provide an apparatus for obtaining oxygen-enriched air without using the above-mentioned polymer membrane.
本発明はパーフルオロカーボンを収容した圧力タンク、
上記圧力タンクに空気を圧入するためのコンプレッサー
および上記圧力タンク内の加圧空気溶解パーフルオロカ
ーボンを上記圧力タンクから導出して噴霧するための噴
霧ノズルを有する気液分離タンクを備えた酸素富化空気
を製造する装置を提供する。The present invention provides a pressure tank containing perfluorocarbon,
Oxygen-enriched air comprising a gas-liquid separation tank having a compressor for pressurizing air into the pressure tank and a spray nozzle for extracting the pressurized air-dissolved perfluorocarbon in the pressure tank from the pressure tank and atomizing it. Provides equipment for manufacturing.
本発明で使用しうるパーフルオロカーボンとしては例え
ばＣ８Ｆ＋４ 、 ｃ、ｐ’、。＋ （０４Ｆ９）ＩＮ
、 Ｃ５Ｆ１ｓ。Examples of perfluorocarbons that can be used in the present invention include C8F+4, c, p'. + (04F9)IN
, C5F1s.
Ｃ，Ｆ１６０およびＦｅ１２（米国ミネソタ・マイニン
グ・アンド・マニュファクチュアリング・コムパニー製
商品名）がある。C, F160 and Fe12 (trade name manufactured by Minnesota Mining and Manufacturing Company, USA).
一般に気体は加圧下圧力の上昇と共に液体中に良く溶解
する。また周知のようにパーフルオロカーボンは酸素と
の親和性が高く良く溶解する性質を有する。この性質を
利用して７Ｎ１１−フルオロカーボンが人工血液として
実用化されようとしている。Generally, gases dissolve better in liquids as the pressure increases. Furthermore, as is well known, perfluorocarbon has a high affinity for oxygen and has the property of being easily dissolved. Utilizing this property, 7N11-fluorocarbon is about to be put into practical use as artificial blood.
本発明は上述したパーフルオロカーボンの性質を利用し
て本発明を完成した。The present invention has been completed by utilizing the above-mentioned properties of perfluorocarbon.
例えばパーフルオロカーボン、特番ヒＣ，ＦＸ、Ｏおよ
びＦＣ７Ｑの空気の溶解度と圧力の関係について検討し
た結果を第１図に示す。なお第１図において縦軸の空気
溶解量は大気圧に換算した値を示す。For example, FIG. 1 shows the results of a study on the relationship between the air solubility and pressure of perfluorocarbons, special number HiC, FX, O, and FC7Q. In FIG. 1, the amount of dissolved air on the vertical axis indicates a value converted to atmospheric pressure.
一般に空気の溶解量は圧力の上昇に従って増大するが、
主たる空気構成成分たる窒素、酸素および水素のうち酸
素が最も良くパーフルオロカーボンに溶解し、溶解した
空気中の酸素成分の含有率は第２図の如くになる。例え
ば大気中に含まれる酸素含有率は約２１容量％であるが
、加圧下パーフルオロカーボン中ではパーフルオロカー
ボンの種類によって多少の差はあるが、約４気圧下では
溶解した空気中の酸素の含有率（濃度）は約２７容量％
となり、また１０気圧で約２９容量％となり、その後は
圧力を上昇させても酸素の含有率はあまり上昇しなくな
る。Generally, the amount of dissolved air increases as the pressure increases,
Among the main air constituents, nitrogen, oxygen, and hydrogen, oxygen dissolves best in perfluorocarbon, and the content of the oxygen component in the dissolved air is as shown in Figure 2. For example, the oxygen content in the atmosphere is about 21% by volume, but in perfluorocarbons under pressure there are some differences depending on the type of perfluorocarbon, but at about 4 atmospheres the oxygen content in dissolved air is (Concentration) is approximately 27% by volume
It becomes about 29% by volume at 10 atmospheres, and after that, even if the pressure is increased, the oxygen content does not increase much.
従って上述した空気およびその中に含まれる酸素のパー
フルオロカーボンに対する溶解特性を利用して、加圧状
態でパーフルオロカーボン中に空気を導入して空気を溶
解させれば、３０容量％近くまでの酸素含有率の空気を
溶解させることかでき、この加圧空気溶解パーフルオロ
カーボンを大気圧（１気圧）に戻すと、バーフルオロカ
ーボ′ン中に溶解していた空気がパーフルオロカーボン
から放出される。このとき放出された空気中の酸素成分
は溶解時１０気圧以上にすれば約２９容量％までの高含
有率となる。Therefore, by utilizing the above-mentioned solubility characteristics of air and the oxygen contained therein in perfluorocarbon, if air is introduced into perfluorocarbon under pressure and the air is dissolved, oxygen content of up to 30% by volume can be achieved. When the pressurized air-dissolved perfluorocarbon is returned to atmospheric pressure (1 atm), the air dissolved in the perfluorocarbon is released from the perfluorocarbon. The oxygen component in the air released at this time will have a high content of up to about 29% by volume if the pressure is 10 atmospheres or more during dissolution.
例えばＣ，Ｆ、、０を使用した場合、このものの１気圧
での空気溶解量は約４０ｍｅ／ １００ｍｅであるが、
４気圧下での空気の溶解量は約１９０ｍｅ／ １００
ｒｎｅ （何れも大気圧に換算）である。従ってこの空
気溶解Ｃ＠Ｆ、、０を大気圧に戻すとその差の約１５０
ｍｅの空気が放出される。このとき放出された空気中の
酸素の含有率は約２７容量％となり、結果として通常の
、大気中の酸素含有率に比し、酸素含有率の多い空気、
即ち酸素富化空気が得られる。上記圧力を１０気圧以上
にすれば約２９容量％またはそれ以上の酸素含有率の酸
素富化空気が得られる。For example, when using C, F, 0, the amount of air dissolved at 1 atm is about 40me/100me,
The amount of air dissolved under 4 atmospheres is approximately 190 me/100
rne (all converted to atmospheric pressure). Therefore, when this air dissolved C@F,,0 is returned to atmospheric pressure, the difference is about 150
me air is released. The content of oxygen in the air released at this time was approximately 27% by volume, resulting in air with a higher oxygen content than the normal oxygen content in the atmosphere.
That is, oxygen-enriched air is obtained. If the pressure is increased to 10 atmospheres or more, oxygen-enriched air having an oxygen content of about 29% by volume or more can be obtained.
次に本発明の実施例を第３図を参照して説明する。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第３図において（１）はパーフルオロカーボン（２）を
収容した圧力タンクである。この圧力タンク（１）には
パーフルオロカーボンの突出防止および空気による加圧
をするため空間（３）を設ける。こノ空間（３）の容積
は上記パーフルオロカーボン１の突出防止および加圧を
なしうる任意の大きさになしつるが、一般にはパーフル
オロカーボン（２）の容量と同じ容積にすれば良い。こ
の圧力タンク（１）内のパーフルオロカーボン（２）中
に空気を圧入するためコンプレッサー（４）を用いライ
ン（５）により散気筒（６）を介してパーフルオロカー
ボン（２）中に空気を溶解させる。散気筒（６）は空気
をパーフルオロカーボン中に溶解し易（するため微細な
空気泡とするためのものである。このとき溶解されなか
った空気はパーフルオロカーボン（２）を通過して上記
空間（３）に出て圧力タンク（１）内の圧力を上昇させ
る。また圧力タンク（１）の上部に設けた排気ライン（
７）中に圧力調節器（８）を設けておき、圧力タンク（
１）内の圧力を所定圧力、例えば４気圧３１０気圧等所
望酸素富化率の空気溶解に応じて設定した圧力を保つよ
うにする。In FIG. 3, (1) is a pressure tank containing perfluorocarbon (2). This pressure tank (1) is provided with a space (3) to prevent perfluorocarbon from protruding and to pressurize with air. The volume of this space (3) can be set to any size that can prevent the protrusion of the perfluorocarbon 1 and pressurize it, but generally it can be set to the same volume as the volume of the perfluorocarbon (2). In order to pressurize air into the perfluorocarbon (2) in this pressure tank (1), a compressor (4) is used and the air is dissolved in the perfluorocarbon (2) through the aeration pipe (6) through the line (5). . The aeration pipe (6) is used to easily dissolve air in the perfluorocarbon (thereby forming fine air bubbles).At this time, the undissolved air passes through the perfluorocarbon (2) and enters the space ( 3) to increase the pressure inside the pressure tank (1).Also, the exhaust line (
A pressure regulator (8) is installed inside the pressure tank (7).
1) The pressure inside is maintained at a predetermined pressure, such as 4 atm and 310 atm, which is set according to the dissolution of air at the desired oxygen enrichment rate.
なお空気をライン（５）を介してコンプレッサー（４）
で圧入する前に、空気中の不純物特に塵埃を除去するた
めライン（５）中でコンプレッサー（４）の前にフィル
ター（９）を設けて空気を浄化するのが好ましい。Note that the air is passed through the line (5) to the compressor (4)
It is preferable to purify the air by providing a filter (9) in the line (5) before the compressor (4) to remove impurities, especially dust, in the air before the compressor is injected.
上述した如く空気を圧力タンク（１）内に導入してパー
フルオロカーボン（２）中に空気を溶解させると共に圧
力タンク（１）内の圧力が所定圧力に達したとき、空気
溶解パーフルオロカーボン（２）をライン（１０）によ
って気液分離タンク（１１）に導く。気液分離タンク（
１１）内のライン（１ｏ）の先端には上記空気溶解パー
フルオロカーボンを噴粒し、常圧に戻すための噴霧ノズ
ル（１２）を設けておく。なおライン（１ｏ）には圧力
調節弁（１３）を設け、圧力タンク（１）内の圧力が所
定の圧力になったときに開くようにし、空気溶解パーフ
ルオロカーボンを噴霧ノズル（１２）に送出するように
するとよい（第３図では上記圧力調節弁（１３）は気液
分離タンク（１１）内にあるように示しである）。As mentioned above, air is introduced into the pressure tank (1) to dissolve the air in the perfluorocarbon (2), and when the pressure in the pressure tank (1) reaches a predetermined pressure, the air-dissolved perfluorocarbon (2) is led to a gas-liquid separation tank (11) by a line (10). Gas-liquid separation tank (
A spray nozzle (12) is provided at the tip of the line (1o) in 11) for spraying the air-soluble perfluorocarbon and returning the pressure to normal pressure. Note that the line (1o) is provided with a pressure regulating valve (13), which is opened when the pressure in the pressure tank (1) reaches a predetermined pressure, and the air-dissolved perfluorocarbon is sent to the spray nozzle (12). (In FIG. 3, the pressure regulating valve (13) is shown as being inside the gas-liquid separation tank (11).)
気液分離タンク（１１）内で噴霧された空気溶解パーフ
ルオロカーボンは液滴となって同タンク内を降下してタ
ンク底部に貯留され、一方放出された酸素富化空気は気
液分離タンク（１１）の上部に設けたライン（１４）に
より取り出す。The air-dissolved perfluorocarbon sprayed in the gas-liquid separation tank (11) descends in the tank as droplets and is stored at the bottom of the tank, while the released oxygen-enriched air flows into the gas-liquid separation tank (11). ) is taken out through the line (14) provided at the top.
なおライン（１４）中には飛散して来る恐れのあるパー
フルオロカーボンを除去捕集するためのフィルター（１
５）を設けておくとよい。In addition, there is a filter (14) in the line (14) to remove and collect perfluorocarbons that may be scattered.
5) should be provided.
上記気液分離タンク（１１）内には上述した如く底部に
貯留されたパーフルオロカーボンの液（１６）が一定の
量になったとき、即ち、液面レベルがある高さに達した
ときそれを検出するレベルセンサー（１７）（図示の実
施例ではフロート）を設けておく。そして上記レベルセ
ンサー（１７）がパーフルオロカーボンの所定液面レベ
ルを検出した時に、その検出に応答して上記貯留パーフ
ルオロカーボン（１６）をライン（１８）により前記圧
力タンク（１）に返戻するためのポンプ（１９）を設け
ておき、パーフルオロカーボンを循環使用する。なおラ
イン（７）の圧力調節器（８）の後にフィルター（２０
）を設はレイン（７）により排気する必要があるとき随
伴される恐れのあるパーフルオロカーボンを吸収させる
とよい。なお上記フィルター（１５）および（２０）に
は活性炭の如き吸着剤を充填すればよい。As mentioned above, when the perfluorocarbon liquid (16) stored at the bottom of the gas-liquid separation tank (11) reaches a certain amount, that is, when the liquid level reaches a certain height, A level sensor (17) (a float in the illustrated embodiment) is provided for detection. When the level sensor (17) detects a predetermined liquid level of perfluorocarbon, a system for returning the stored perfluorocarbon (16) to the pressure tank (1) via a line (18) in response to the detection. A pump (19) is provided to circulate and use perfluorocarbon. Note that a filter (20) is installed after the pressure regulator (8) in the line (7).
) is preferably provided to absorb perfluorocarbons that may be entrained when the rain (7) needs to be evacuated. Note that the filters (15) and (20) may be filled with an adsorbent such as activated carbon.
以上説明した如く本発明はパーフルオロカーボンを用い
ることによって酸素富化空気を容易にかつ大量でしかも
連続的に得られるすぐれた効果を有する。As explained above, the present invention has the excellent effect of easily and continuously obtaining oxygen-enriched air in large quantities by using perfluorocarbon.
第１図はパーフルオロカーボンの圧力と空気溶解量との
関係を示す図であり、第２図は圧力とパーフルオロカー
ボンに溶解した空気中の酸素含有率との関係を示す図で
あり、第３図は本発明の装置および操作を示すための説
明図である。
（１）は圧力タンク、（２）はパーフルオロカーボン、
（３）は空間、（４）はコンプレッサー、（６）は散気
筒、（８）は圧力調節器、（１１）は気液分離タンク、
（１２）は噴霧ノズル、（１６）は貯留パーフルオロカ
ーボン、（１７）はレベルセンサー、（１９）は返戻ポ
ンプ。
代理人 弁理士 葛 野 信 −第１図
液面上の絶対圧力 （気圧）Figure 1 is a diagram showing the relationship between the pressure of perfluorocarbon and the amount of dissolved air, Figure 2 is a diagram showing the relationship between pressure and the oxygen content in the air dissolved in perfluorocarbon, and Figure 3 is a diagram showing the relationship between pressure and the amount of oxygen dissolved in perfluorocarbon. FIG. 1 is an explanatory diagram showing the apparatus and operation of the present invention. (1) is a pressure tank, (2) is a perfluorocarbon,
(3) is the space, (4) is the compressor, (6) is the aeration cylinder, (8) is the pressure regulator, (11) is the gas-liquid separation tank,
(12) is a spray nozzle, (16) is a storage perfluorocarbon, (17) is a level sensor, and (19) is a return pump. Agent: Patent Attorney Shin Kuzuno - Figure 1: Absolute pressure above the liquid level (atmospheric pressure)
Claims (1)
記圧力タンクに空気を圧入するためのコンプレッサー、
および上記圧力タンク内の加圧空気溶解パーフルオロカ
ーボンを上記圧力タンクから導出して噴霧する噴霧ノズ
ルを有する気液分離タンクを備えたことを特徴とする酸
素富化空気製造装置。 ２ 上記気液分離タンク内のパーフルオロカーボンを上
記圧力タンクに返戻するだめのポンプを設けた特許請求
の範囲第１項記載の装置。 ３ 上記圧力タンク内の圧力を調節するための圧力調節
器を上記圧力タンクに設けた特許請求のｉｉ＋ｉ２囲第
１項囲域１項記載 ４ 上記気散分離タンク内のパーフルオロカーボンの液
面レベルを検出するレベルセンサーおよび上記レベルセ
ンサーが上記気液分離タンク内のパーフルオロカーボン
のレベルが所定値に達したことを検出したときに上記気
散分離タンク内のパーフルオロカーボンを上記圧力タン
クに返戻するポンプを設けた特許請求の範囲第１項記載
の装置。 ５、 パーフルオロカーボンをＣａＦ’ｘｔ 、 Ｃ８
Ｆ１８ 。 （Ｃ４Ｆｌｌ）ＩＮ 、 ＝、ＣＩＦｌｌｌ 、 ｃ、
Ｆ、６ｏ 、およびＦＣ７Ｑからなる群から選択する特
許請求の範囲第１項〜第４項の何れか一つに記載の装置
。[Claims] 1. A pressure tank containing perfluorocarbon, a compressor for pressurizing air into the pressure tank,
and a gas-liquid separation tank having a spray nozzle that extracts and sprays the pressurized air-dissolved perfluorocarbon in the pressure tank from the pressure tank. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising a pump for returning perfluorocarbon in the gas-liquid separation tank to the pressure tank. 3. The pressure tank is provided with a pressure regulator for adjusting the pressure in the pressure tank.Claim ii+i2, Enclosure 1, Enclosure 1, Item 4. a level sensor to detect and a pump that returns perfluorocarbon in the vaporization separation tank to the pressure tank when the level sensor detects that the level of perfluorocarbon in the gas-liquid separation tank has reached a predetermined value; Apparatus according to claim 1 provided. 5. Perfluorocarbon as CaF'xt, C8
F18. (C4Fll)IN, =, CIFll, c,
5. A device according to any one of claims 1 to 4 selected from the group consisting of F, 6o, and FC7Q.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58044852A JPS59169903A (en) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | Equipment for making oxygen-enriched air |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58044852A JPS59169903A (en) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | Equipment for making oxygen-enriched air |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59169903A true JPS59169903A (en) | 1984-09-26 |
| JPS6250401B2 JPS6250401B2 (en) | 1987-10-24 |
Family
ID=12703007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58044852A Granted JPS59169903A (en) | 1983-03-15 | 1983-03-15 | Equipment for making oxygen-enriched air |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59169903A (en) |
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Also Published As
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|---|---|
| JPS6250401B2 (en) | 1987-10-24 |
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