JPS6250401B2 - - Google Patents
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- JPS6250401B2 JPS6250401B2 JP58044852A JP4485283A JPS6250401B2 JP S6250401 B2 JPS6250401 B2 JP S6250401B2 JP 58044852 A JP58044852 A JP 58044852A JP 4485283 A JP4485283 A JP 4485283A JP S6250401 B2 JPS6250401 B2 JP S6250401B2
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- pressure
- perfluorocarbon
- air
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- Gas Separation By Absorption (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
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、セラミツクスの
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
る酸素は高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
にせんとすればする程、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があ
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 is expensive, 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. 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 passed 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 a fairly large-scale device.
従つて本発明は上記高分子膜を使用せずに、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
コンプレツサー、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
離タンクおよび上記圧力タンクと噴霧ノズルの間
に圧力調節弁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 includes a pressure tank containing perfluorocarbon, 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 spraying it. An apparatus for producing oxygen-enriched air is provided, comprising a gas-liquid separation tank and a pressure regulating valve between the pressure tank and the spray nozzle.
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C6F14，C9F20，（C4F9）3N，C8F18，
C8F16およびFC70（米国ミネソタ・マイニング・
アンド・マニユフアクチユアリング・コムパニー
製商品名）がある。 Examples of perfluorocarbons that can be used in the present invention include C 6 F 14 , C 9 F 20 , (C 4 F 9 ) 3 N, C 8 F 18 ,
C 8 F 16 and FC70 (Minnesota Mining, USA)
(trade name) manufactured by &Manufacturing Company.
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パーフルオロカー
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, perfluorocarbons are being 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、特にC8F16O
およびFC70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, perfluorocarbons , especially C8F16O
Figure 1 shows the results of examining the relationship between air solubility and pressure for FC70 and FC70. 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つて増大
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
類によつ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, but of the main air constituents, nitrogen, oxygen, and hydrogen, oxygen dissolves best in perfluorocarbons, and the content of oxygen in dissolved air is the highest. It will look like 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 The content (concentration) is approximately 27% by volume, and at 10 atmospheres it is approximately 29% by volume, after which the oxygen content does not increase much even if the pressure is increased.
従つ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がで
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、パ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, if air is introduced into perfluorocarbon under pressure and the air is dissolved by utilizing the above-mentioned solubility characteristics of air and the oxygen contained therein in perfluorocarbon, up to 30% by volume of oxygen can be dissolved. When the pressurized air-dissolved perfluorocarbon is returned to atmospheric pressure (1 atmosphere), 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C8F16Oを使用した場合、このものの１
気圧での空気溶解量は約40ml／100mlであるが、
４気圧下での空気の溶解量は約190ml／100ml（何
れも大気圧に換算）である。従つてこの空気溶解
C8F16Oを大気圧に戻すとその差の約150ml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 8 F 16 O, 1 of this
The amount of air dissolved at atmospheric pressure is approximately 40ml/100ml,
The amount of air dissolved under 4 atmospheres is approximately 190ml/100ml (all converted to atmospheric pressure). Therefore this air dissolution
When C 8 F 16 O is returned to atmospheric pressure, approximately 150 ml of air is released. The content of oxygen in the air released at this time is approximately 27% by volume, and as a result, air with a higher oxygen content than that of normal air, ie, oxygen-enriched air, is obtained. The above pressure is 10
If the pressure is above atmospheric pressure, oxygen-enriched air with 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。この空間３
の容積は上記パーフルオロカーボンの突出防止お
よび加圧をなしうる任意の大きさになしうるが、
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のコンプ
レツサー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
溶解し易く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つた空気はパー
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、10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. In FIG. This pressure tank 1 is provided with a space 3 to prevent perfluorocarbon from protruding and to pressurize with air. this space 3
The volume of the perfluorocarbon can be made to any size that can prevent the perfluorocarbon from protruding and pressurize it, but
Generally, the volume may be the same as that of perfluorocarbon 2. Using a compressor 4 for pressurizing air into the perfluorocarbon 2 in the pressure tank 1, the air is dissolved in the perfluorocarbon 2 via a line 5 and an aeration pipe 6. The aeration pipe 6 is used to form fine air bubbles in order to easily dissolve air in the perfluorocarbon. At this time, the undissolved air passes through the perfluorocarbon 2 and exits into the space 3, increasing the pressure within the pressure tank 1. In addition, a pressure regulator 8 is provided in the exhaust line 7 provided at the upper part of the pressure tank 1, and the pressure inside the pressure tank 1 is adjusted to a predetermined pressure, such as 4 atm, 10 atm, etc., according to the dissolution of air at a desired oxygen enrichment rate. to maintain the set pressure.
なお空気をライン５を介してコンプレツサー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中でコンプレツサー４の前にフ
イルター９を設けて空気を浄化するのが好まし
い。 Note that air is passed through line 5 to compressor 4.
It is preferable to provide a filter 9 in the line 5 before the compressor 4 to purify the air before the compressor 4 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１
０によつて気液分離タンク１１に導く。気液分離
タンク１１内のライン１０の先端には上記空気溶
解パーフルオロカーボンを噴霧し、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１
０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つ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
に示してある）。 As described 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 introduced into the line 1.
0 to the gas-liquid separation tank 11. A spray nozzle 12 is provided at the tip of the line 10 in the gas-liquid separation tank 11 for spraying the air-dissolved perfluorocarbon and returning the pressure to normal pressure. Note that line 1
0 is provided with a pressure regulating valve 13, which opens when the pressure in the pressure tank 1 reaches a predetermined pressure.
Air-dissolved perfluorocarbon 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つて同タンク内を
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。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イルター１５を設けて
おくとよい。 The air-dissolved perfluorocarbon sprayed in the gas-liquid separation tank 11 becomes droplets and descends inside the tank and is stored at the bottom of the tank, while the released oxygen-enriched air flows into the top of the gas-liquid separation tank 11. It is taken out through the provided line 14. Note that it is preferable to provide a filter 15 in the line 14 to remove and collect perfluorocarbons that may be scattered.
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
一定の量になつたとき、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の後にフイルター２０を設けライン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
お上記フイルター１５および２０には活性炭の如
き吸着剤を充填すればよい。 Inside the gas-liquid separation tank 11, as described above, there is a level sensor that detects when the perfluorocarbon liquid 16 stored at the bottom reaches a certain amount, that is, when the liquid level reaches a certain height. 17 (a float in the illustrated embodiment). When the level sensor 17 detects a predetermined liquid level of perfluorocarbon, a pump 19 is provided for returning the stored perfluorocarbon 16 to the pressure tank 1 via a line 18 in response to the detection. Recycle fluorocarbons. Note that it is preferable to provide a filter 20 after the pressure regulator 8 of the line 7 to absorb perfluorocarbons that may be entrained when the line 7 needs to be exhausted. 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つ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はコンプレツサー、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、１３は圧力調節弁、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。
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 a space, 4 is a compressor, 6 is a diffuser cylinder, 8
1 is a pressure regulator, 11 is a gas-liquid separation tank, 12 is a spray nozzle, 13 is a pressure regulating valve, 16 is a storage perfluorocarbon, 17 is a level sensor, and 19 is a return pump.
Claims (1)
ク、上記圧力タンクに空気を圧入するためのコン
プレツサー、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、
および上記圧力タンクと噴霧ノズルの間に圧力調
節弁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ためのポンプを設
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範
囲第１項記載の装置。 ４ 上記気液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C6F14，C9F20，
（C4F9）3N，C8F18，C8F16O、およびFC70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。[Scope of Claims] 1. A pressure tank containing perfluorocarbon, 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 spraying it. a gas-liquid separation tank,
and an oxygen-enriched air production device, comprising a pressure control valve between the pressure tank and the spray nozzle. 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 device according to claim 1, wherein the pressure tank is provided with a pressure regulator for adjusting the pressure within the pressure tank. 4 When the level sensor detects the liquid level of perfluorocarbon in the gas-liquid separation tank and the level sensor detects that the level of perfluorocarbon in the gas-liquid separation tank has reached a predetermined value, 2. Apparatus according to claim 1, further comprising a pump for returning the perfluorocarbon in the separation tank to the pressure tank. 5 Perfluorocarbons as C 6 F 14 , C 9 F 20 ,
5. The device according to any one of claims 1 to 4, selected from the group consisting of ( C4F9 ) 3N , C8F18 , C8F16O , and FC70.
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 JPS59169903A (en) | 1984-09-26 |
| JPS6250401B2 true 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) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011153148A1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-08 | Shell Oil Company | Separation of oxygen containing gases |
| CN102985165A (en) | 2010-06-01 | 2013-03-20 | 国际壳牌研究有限公司 | Low emission power plant |
| US8858679B2 (en) | 2010-06-01 | 2014-10-14 | Shell Oil Company | Separation of industrial gases |
| EP2576007A1 (en) | 2010-06-01 | 2013-04-10 | Shell Oil Company | Separation of gases produced by combustion |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5332894A (en) * | 1976-09-07 | 1978-03-28 | Masahiro Morita | Manufacture of oxygen |
| JPS5684303A (en) * | 1979-12-04 | 1981-07-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Production of oxygen enriched air |
| JPS5717404A (en) * | 1980-07-03 | 1982-01-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Oxygen pump apparatus |
-
1983
- 1983-03-15 JP JP58044852A patent/JPS59169903A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59169903A (en) | 1984-09-26 |
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