[发明专利]富氧空气制造装置及富氧空气制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过从空气中将该空气所含有的氮的一部分除去来 制造氧浓度比所述空气提高的富氧空气的富氧空气制造装置以及富氧空 气制造方法。

背景技术

煤及石油等矿物燃料的有效利用对低碳社会和能量确保的同时实现 有效。例如，在成为比较大的CO₂排出源的制铁高炉或煤发电中的煤的 燃烧中，将氧（纯氧）或氧浓度比现状的大气（空气）提高的空气（富氧 空气）代替所述大气来吹入。由此，使煤进行高卡路里燃烧，其结果是， 热效率提高。

在专利文献1中记载有深冷分离方式作为在上述那样的矿物燃料的 高卡路里燃烧中使用的纯氧的制造方法。在该方法中，在空气被冷却而液 化后，利用氧和氮的沸点的不同，从所述空气中将氧分馏。

上述的深冷分离方式在被实用化的氧或富氧空气的制造方法中，能够 制造出制造单价最低的氧等。但是，近些年，要求更廉价的氧或富氧空气。

但是，在上述的深冷分离方式中，由于空气被冷却到极低温而液化， 因此在原理上不会超过卡诺制冷机的效率这样的理论界限。具体而言，深 冷分离方式中的能量效率在理论值上较低，为34%以下。在深冷分离方 式中，无法得到其以上的能量效率。

因此，以进一步降低制造单价的方式制造氧或富氧空气极为困难。

另外，在专利文献2中记载有从常温（300K左右）的空气来制造富 氧空气的装置。

该装置利用构成空气的成分中仅氧为顺磁性体且其他的成分为非磁 性体的情况，从空气中除去氮的一部分来制造富氧空气。

具体而言，如图14所示，该装置具备筒状的容器102和一对磁铁104、 104。容器102使空气在内部流动且由非磁性体形成。一对磁铁104、104 在容器102内形成与所述空气的流动正交的方向的磁场。在容器102内流 动的所述空气从容器102的一方的端部102a供给。另外，2张分割板106、 106配置在容器102的另一方的端部102b。这2张分割板106、106在通 过一对磁铁104、104形成的磁场内具有始端部，且以与所述磁场正交且 彼此平行的姿态的方式配置。由此，2张分割板106、106将容器102内 的所述另一方的端部侧的区域在与所述磁场正交的方向上分割成三部分。 第一通路管110与出口108b连接。该出口108b向容器102中由2张分割 板106、106夹着的中央流路108的端部开口。第二通路管114与各出口 112b分别连接。各出口112b向容器102中夹着中央流路108而位于该中 央流路108的两侧的两侧流路112、112的端部开口。

在以上的装置100中，从一方的端部102a供给的空气在容器102内 朝向另一方的端部102b流动。当该空气进入到通过一对磁铁104、104 形成的磁场中时，仅空气中的氧被磁化。由此，空气中的氧以外的成分不 受磁场的影响，而朝向另一方的端部102b在容器102内笔直地前进。另 一方面，被磁化后的氧在通过一对磁铁104、104形成的磁场的作用下行 进路线弯曲。在图14中，被磁化后的氧向右侧或左侧弯曲而向两侧流路 112、112进入。由此，较多地含有氧的空气（富氧空气）被向第二通路 管114排出。若收集该排出的空气，则得到规定量的富氧空气。

进行了利用上述的磁场的装置100从常温（300K）的空气制造富氧 空气的情况的模拟。常温的空气与从该空气制造的富氧空气的氧浓度之差 为0.1%左右。并且，在上述的装置100中，在容器102内沿空气流动的 方向必须形成100T/m那样的极其急剧的磁场梯度。因此，实现现实性且 实用性的装置化极为困难。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-218603号公报

专利文献2：日本特开2004-49998号公报

发明内容

本发明的目的在于提供能够利用磁场从空气廉价地制造富氧空气的 富氧空气制造装置及富氧空气制造方法。