(57)【要約】【課題】  小型化かつ軽量化が可能であり、かつ、時には無電源でも使用可能な気体分離装置を提供する。【解決手段】  気密容器の外部と内部とを隔離する隔壁の少なくとも一部が、気体分離膜を含めて構成してある。可動隔壁が、外力の作用により往復移動して気密容器内の一方と他方の気密室との間で内部容積を互い違いに増減可能に構成してある。各気密室が有する気体分離膜は、内部容積減少による増圧によって気体Ｇから気体Ｇに含まれていた気体ｇ１を気密容器内に分離導入させる機能を有する。分離導入された気体ｇ１は、他方の気密室の内部容積増加に伴う容積減少によって増圧され、その結果、逆止弁を介して排出される。可動隔壁の往復移動によって、各気密室に分離導入されていた気体ｇ１が逆止弁各々から互い違いに排出される。【選択図】    図１６
2007090334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁によって外部と隔離された気密室を備える気密容器と、
当該気密室内にあって、当該気密室を一方の気密室と他方の気密室とに気密分離する可動隔壁と、
当該可動隔壁を当該気密室内において往復移動させる駆動構造と、
当該一方の気密室と外部とを隔離する隔壁の少なくとも一部を構成する一方の気体分離膜と、
当該他方の気密室と外部とを隔離する隔壁の少なくとも一部を構成する他方の気体分離膜と、
当該一方の気密室内にある気体を外部に取り出すために当該隔壁に設けられた一方の逆止弁と、
当該他方の気密室内にある気体を外部に取り出すために当該隔壁に設けられた他方の逆止弁と、
当該可動隔壁が、当該駆動構造による移動によって、当該気密室内における当該一方の気密室と当該他方の気密室との容積比が気密性を保ちつつ変動可能に構成してあり、
当該一方の気体分離膜が、当該一方の気密室内部の全圧Ｐが当該可動隔壁の移動による容積増大によって全圧Ｐ１（Ｐ>Ｐ１）以下となったときに当該一方の気密室内部に気体Ｇから当該気体Ｇに含まれていた気体ｇ１を当該一方の気密室内に分離導入可能に構成してあり、
当該他方の気体分離膜が、当該他方の気密室内部の全圧Ｐ´が当該可動隔壁の移動による容積増大によって全圧Ｐ´１（Ｐ´>Ｐ´１）以下となったときに当該他方の気密室内部に気体Ｇから当該気体Ｇに含まれていた気体ｇ１を当該他方の気密室内に分離導入可能に構成してあり、
当該一方の逆止弁が、当該可動隔壁の移動による当該一方の気密室内部の容積減少により当該一方の気密室内部の全圧Ｐ１がＰ２（Ｐ２>Ｐ１）となったときに当該一方の気密室内部と外部とを連通して当該一方の気密室内部にある気体ｇ１を外部に排出可能に構成してあり、
当該他方の逆止弁が、当該可動隔壁の移動による当該他方の気密室内部の容積減少により当該他方の気密室内部の全圧Ｐ´１がＰ´２（Ｐ´２>Ｐ´１）となったときに当該他方の気密室内部と外部とを連通して当該一方の気密室内部にある気体ｇ１を外部に排出可能に構成してある
ことを特徴とする気体分離装置。
【請求項２】
前記駆動構造が、前記気密容器外部に配したジャッキ構造を含めて構成してある
ことを特徴とする請求項１記載の気体分離装置。
【請求項３】
前記一方及び他方の気体分離膜が、それぞれ通気性補強膜により補強してある
ことを特徴とする請求項１又は２記載の気体分離装置。
【請求項４】
前記駆動構造が、駆動源となるモータ又はソレノイドと、
当該モータ又はソレノイドを駆動するための電源と、を含めて構成してある
ことを特徴とする１乃至３何れか記載の気体分離装置。
【請求項５】
前記電源が、充電池と、
前記隔壁外周に設置して当該充電池と電気的に接続したソーラーパネルと、を含めて構成してある
ことを特徴とする請求項４記載の気体分離装置。
【請求項６】
前記気体Ｇが大気であり、前記気体ｇ１が酸素冨化気体である
ことを特徴とする請求項１乃至５何れか記載の気体分離装置。
【請求項７】
前記一方及び他方の逆止弁が、当該一方の逆止弁を介して取り出した気体ｇ１と、当該他方の逆止弁を介して取り出した気体ｇ１とを順次人体に供給可能とする気体供給具に接続してある
ことを特徴とする請求項６記載の気体分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体分離膜によって隔離された一方と他方との間に生じさせた圧力差により気体を分離するための気体分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気体分離膜を用いた気体分離装置として、特許文献１乃至３に開示されたものがある。特許文献１乃至３のそれぞれに開示された気体分離装置（以下、適宜「従来の気体分離装置」と総称する）は、窒素分離膜モジュールに空気圧縮機（コンプレッサー）から圧縮空気を供給して、窒素分離膜の一方側と他方側に生じさせた圧力差により酸素気体と窒素気体とを分離するように構成されている。分離によって得られた窒素気体は、何れも自動車タイヤに充填するために利用される。
【特許文献１】特開２００２−１０４５号公報（段落００１４、００１５及び図１参照）
【特許文献２】特開２００４−１７９５５号公報（段落００１０、図１参照）
【特許文献３】特開２００３−５４９１８号公報（段落００１０、００１３、００１４及び図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の気体分離装置は、何れも空気圧縮機を必要とすることから、一般的に装置全体が大型化かつ重量化してしまう。構造が複雑である点にも問題がある。従来の気体分離装置は、何れも自動車タイヤへの窒素気体充填を目的とすることから、一般的にガソリンスタンドや自動車修理工場等に設置されるものであって、それが大型化かつ重量化していても使用にさほどの問題はない。しかし、気体分離装置によって分離しようとする気体の種類、気体の濃度、分離量の多少等によって気体分離装置に与えられる使用環境は様々である。たとえば、停電のときや屋外で使用するときに、空気圧縮機を駆動させるための電源を確保できない場合もあり得る。そのように様々な使用環境に対応させるためには、空気圧縮機が邪魔となることがある。本発明は、上述した状況に対応するためになされたものであって、その解決しようとする課題は、小型化かつ軽量化が可能であり、かつ、時には無電源でも使用可能な気体分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために発明者は、気体分離膜を利用して気体分離を行わせるには、その気体分離膜を挟んだ一方側と他方側との間に圧力差が必要なところ、その圧力差を生成するために一部又は全部を気体分離膜により構成した気密容器の容積を増加又は減少させ、これにより気体分離を行わせることを案出した。本発明は、このような観点からなされたものである。その詳しい内容については、項を改めて説明する。なお、何れかの請求項記載の発明を説明するに当たって行う解釈や用語の定義等は、その性質上可能な範囲において他の請求項記載の発明にも適用されるものとする。
【０００５】
（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１記載の発明に係る気体分離装置（以下、適宜「請求項１の分離装置」という）は、隔壁によって外部と隔離された気密室を備える気密容器と、当該気密室内にあって、当該気密室を一方の気密室と他方の気密室とに気密分離する可動隔壁と、当該可動隔壁を当該気密室内において往復移動させる駆動構造と、当該一方の気密室と外部とを隔離する隔壁の少なくとも一部を構成する一方の気体分離膜と、当該他方の気密室と外部とを隔離する隔壁の少なくとも一部を構成する他方の気体分離膜と、当該一方の気密室内にある気体を外部に取り出すために当該隔壁に設けられた一方の逆止弁と、当該他方の気密室内にある気体を外部に取り出すために当該隔壁に設けられた他方の逆止弁と、当該可動隔壁が、当該駆動構造による移動によって、当該気密室内における当該一方の気密室と当該他方の気密室との容積比が気密性を保ちつつ変動可能に構成してある。隔壁は、これを、たとえば、金属や合成樹脂によって構成することができ、気密性保持のために必要に応じてパッキン（パッキング）等を用いることもできる。パッキン等は、それらが容器外部と容器内部とを隔離するものであれば、本明細書における隔壁に該当する。駆動構造は、その駆動源として人力の他、たとえば、電気エネルギーや位置エネルギー等を利用した手段を適宜採用することができる。上記構成における当該一方の気体分離膜が、当該一方の気密室内部の全圧Ｐが当該可動隔壁の移動による容積増大によって全圧Ｐ１（Ｐ>Ｐ１）以下となったときに当該一方の気密室内部に気体Ｇから当該気体Ｇに含まれていた気体ｇ１を当該一方の気密室内に分離導入可能に構成してある。また、同じく他方の気体分離膜が、当該他方の気密室内部の全圧Ｐ´が当該可動隔壁の移動による容積増大によって全圧Ｐ´１（Ｐ´>Ｐ´１）以下となったときに当該他方の気密室内部に気体Ｇから当該気体Ｇに含まれていた気体ｇ１を当該他方の気密室内に分離導入可能に構成してあり、当該一方の逆止弁が、当該可動隔壁の移動による当該一方の気密室内部の容積減少により当該一方の気密室内部の全圧Ｐ１がＰ２（Ｐ２>Ｐ１）となったときに当該一方の気密室内部と外部とを連通して当該一方の気密室内部にある気体ｇ１を外部に排出可能に構成してあり、当該他方の逆止弁が、当該可動隔壁の移動による当該他方の気密室内部の容積減少により当該他方の気密室内部の全圧Ｐ´１がＰ´２（Ｐ´２>Ｐ´１）となったときに当該他方の気密室内部と外部とを連通して当該他方の気密室内部にある気体ｇ１を外部に排出可能に構成してある。ここで、上記一方及び他方の「気体分離膜」は、気体分離機能を持った膜の総称である。気体分離膜の形態は特に限定されるものではなく、たとえば、平板型、中空糸型、スパイラル型等が挙げられ、これらを構成する各気体分離膜が、屈曲・湾曲・厚みの変化等により表面に起伏を持っているものであってもよい。気体分離膜を構成する素材には、高分子などの有機材料、シリカ・アルミナ・カーボン等の無機材料、有機材料と無機材料とを組み合わせたハイブリッド材料等があり、これらの材料に吸着剤のような添加物等を含ませたものも含まれる。気体分離膜の性状（たとえば、透過係数、膜厚、膜面積）は、分離装置の使用目���、分離によって得ようとする気体の種類、量、濃度等に合わせて適宜設定するとよい。なお、気体分離膜は、形態的に、また、素材的に同一のものを用いる必要は必ずしもなく、上記例示した形態や素材等を複数組み合わせて用いることもできること、さらに、「全圧」とは、各気体分圧の総和のことをいう。
【０００６】
請求項１の分離装置によれば、隔壁の往復移動によって一方の気密室と他方の気密室との間で容積比の変動が繰り返し行われる。一方の気密室の容積が減少した分、他方の気密室の容積が増加するとともに、これとは逆に、一方の気密室の容積が増加した分、他方の気密室の容積が減少する。容積増加方向への隔壁移動によって一方の気密室の容積が増加すると、一方の気密室内の全圧ＰがＰ１に減圧する。この減圧による気密容器内外の圧力差が、一方の気密室に気体ｇ１を導入させる。すなわち、気体ｇ１は、気密容器外にあった気体Ｇから一方の気体分離膜によって透過分離された気体である。気体導入によって、一方の気密室内は気体ｇ１が充満する。他方、先ほどとは逆になる容積減少方向への隔壁移動によって、一方の気密室内の容積が減少して充満する気体ｇ１の全圧が増加する。容積増加の結果、全圧Ｐ１がＰ２に増加したときに、一方の逆止弁が開いて充満している気体ｇ１を外部放出させる。以上により、一方の気密室から気体ｇ１の取り出しが完了する。他方の気密室の容積増減は、一方の気密室の容積増減と逆のタイミングで行われる。容積増加により、他方の気密室内の全圧Ｐ´がＰ´１まで減圧し気体ｇ１を内部に導入し、容積減少により、全圧Ｐ´１がＰ´２に上昇して充満した気体ｇ１を気密容器外部に放出させる。この気体ｇ１の導入は他方の気体分離膜を介して行われ、気体ｇ１の放出は他方の逆止弁を介して行われる。このように請求項３３の分離装置によれば、隔壁の往路移動と復路移動のそれぞれにおいて気体ｇ１を取り出すことができるので、一方方向の移動によってのみ取り出そうとする場合に比べて、極めて効率よく気体の取り出しができる。換言すると、往路又は復路の双方の移動によって気体取り出しができるから、いずれか一方の移動のみから気体取り出しができる場合に比べて概略２倍の効率で気体を取り出すことができる。
【０００７】
（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係る気体分離装置（以下、適宜「請求項２の分離装置」という）では、請求項１の分離装置の基本的構成を備えさせた上で、前記駆動構造が、前記気密容器外部に配したジャッキ構造を含めて構成してある。「ジャッキ構造」とは、たとえば、ネジ、歯車、水圧、油圧等を利用することによって、たとえば、人力のような原動力を増大させることのできる構造のことをいう。
【０００８】
請求項２の分離装置によれば、請求項１の分離装置の作用効果に加え、ジャッキ構造の働きによって原動力が増大され、増大によって隔壁の移動及び／又は変形させる操作を楽に（又は、小さな力で）行うことができる。すなわち、同じ大きさの外力を作用させるのであれば、ジャッキ構造を用いることにより原動力をより小さなものとすることができるし、同じ大きさの原動力を用いるのであれば、より大きな外力を作用させることができる。
【０００９】
（請求項３記載の発明の特徴）
請求項３記載の発明に係る気体分離装置（以下、適宜「請求項３の分離装置」という）では、請求項１又は２の分離装置の基本的構成を備えさせた上で、前記一方及び他方の気体分離膜が、それぞれ通気性補強膜により補強してある。
【００１０】
請求項３の分離装置によれば、請求項１３又は２の分離装置の作用効果に加え、通気性補強膜によって気体分離膜が補強される。すなわち、気体分離膜を透過する量（気体透過量）は、一般的に気体分離膜の厚みに反比例するから気体透過量を増やす一つの方法として気体分離膜を薄くする方法がある。気体分離膜を構成する素材自体の強度にもよるが、薄くなれば薄くなるほど気体分離膜の強度は低下する。そこで、薄く形成した気体分離膜は、強度的に見て単独では隔壁を構成不能であっても、通気性補強膜によって補強すれば構成可能とすることができる。
【００１１】
（請求項４記載の発明の特徴）
請求項４記載の発明に係る気体分離装置（以下、適宜「請求項４の分離装置」という）では、請求項１乃至３何れかの分離装置の基本的構成を備えさせた上で、前記駆動構造が、駆動源となるモータ又はソレノイドと、当該モータ又はソレノイドを駆動するための電源と、を含めて構成してある。
【００１２】
請求項４の分離装置によれば、請求項１乃至３何れかの分離装置の作用効果に加え、気体ｇ１の取り出しをモータ又はソレノイドの駆動によって行うことができる。モータ又はソレノイドによる駆動であれば、手動駆動に比べて使用者の負担を少なくすることができる。
【００１３】
（請求項５記載の発明の特徴）
請求項５記載の発明に係る気体分離装置（以下、適宜「請求項５の分離装置」という）では、請求項４の分離装置の基本的構成を備えさせた上で、前記電源が、充電池と、前記隔壁外周に設置して当該充電池と電気的に接続したソーラーパネルと、を含めて構成してある。
【００１４】
請求項５の分離装置によれば、請求項４の分離装置の作用効果に加え、ソーラーパネルの働きにより充電池が充電されるので、充電された分だけエネルギーの節約が図れる。また、太陽光等の多少や使用時間の長短等による違いはあるが、充電池が十分に充電される限りにおいて他のエネルギーの供給を必要としない。たとえば、山中のような無電源地域で長期間使用する場合に、たいへん便利である。
【００１５】
（請求項６記載の発明の特徴）
請求項６記載の発明に係る気体分離装置（以下、適宜「請求項６の分離装置」という）では、請求項１乃至５何れかの分離装置の基本的構成を備えさせた上で、前記気体Ｇが大気であり、前記気体ｇ１が酸素冨化気体である。
【００１６】
請求項６の分離装置によれば、請求項１乃至５何れかの分離装置の作用効果に加え、大掛かりな装置を持たなくても手軽に酸素冨化気体を得ることができる。すなわち、酸素ボンベやコンプレッサー等の器具を持たなくても必要なときに酸素冨化気体を得ることができる。たとえば、病人や運動後の人に酸素（酸素冨化気体）を与えようとするときに、酸素ボンベの代わりに使用することができるので、たいへん便利である。
【００１７】
（請求項７記載の発明の特徴）
請求項７記載の発明に係る気体分離装置（以下、適宜「請求項７の分離装置」という）では、請求項６の分離装置の基本的構成を備えさせた上で、前記一方及び他方の逆止弁が、当該一方の逆止弁を介して取り出した気体ｇ１と、当該他方の逆止弁を介して取り出した気体ｇ１とを順次人体に供給するための気体供給具に接続してある。「気体供給具」とは、人体の口及び／又は鼻へ吸引可能な状態で気体を供給可能な器具のことをいう。たとえば、口と鼻を覆うマスク形状のものや、口に咥えることできるもの、さらに、鼻の穴に差込可能な管形状のものが、気体供給具に該当する。
【００１８】
請求項７の分離装置によれば、請求項６の分離装置の作用効果に加え、一方の逆止弁を介して取り出した酸素富化気体（気体ｇ１）と、他方の逆止弁を介して取り出した酸素富化気体（気体ｇ１）とを気体供給具を介して順次人体に供給することができる。疾患や傷害により酸素吸入を必要とする者、激しい運動した直後の者、高い山の上など空気の薄い場所にいる者等に、酸素富化気体を供給することが可能になる。請求項１の分離装置の作用効果の説明の中で述べたように、往路又は復路の双方の移動によって気体取り出しができるから、いずれか一方の移動のみから気体取り出しができる場合に比べて概略２倍の効率で気体を取り出すことができるから、効率よい人体供給が可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る気体分離装置によれば、可動隔壁の往路移動及び復路移動の双方を利用して気体取り出しができる。このため、往路又は復路の何れか一方のみの利用に比べて効率よく気体取り出しを行うことができる。さらに、コンプレッサーを必要としないので小型化かつ軽量化が可能であり、かつ、時には無電源でも使用可能である。したがって、気体分離装置の持ち運びが楽であり、また、小さなスペースがあれば設置可能であるから、分離した気体を必要とする各種器具、装置等に組み込み易い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ここで、本発明を実施するための最良の形態（以下、適宜「本実施形態」という）について説明する。本実施形態は、後述するように、第１乃至第１１の変形例を含む。特許請求の範囲に記載した発明は、第７変形例以下に係る発明を主対象としており、本実施形態及び第１乃至６変形例には、第７変形例以下に係る記載を補完する役割を持たせてある。したがって、第７変形例以下の記載について、必要に応じて上記本実施形態等を参酌しながら解釈することができる。なお、本実施形態及び付随する各変形例の説明に当たって、特記のあるなしに関わらず大気から酸素を分離することを前提としているが、大気以外の気体からそれに含まれる気体を分離する場合にも適用可能であることは言うまでもない。
【００２１】
（気体分離装置の概略構造）
図１及び２を参照する。図１は、気体分離装置の平面図であり、図２は、図１に示す気体分離装置のＡ−Ａ断面図である。気体分離装置１は、隔壁３によって容器外部２ｂと隔離された容器内部２ａを備える気密容器２と、気体取出弁として機能するリリーフ弁１１と、気密容器２の外部から内部に気体を導入するための逆止弁９と、隔壁３の一部を構成する気体分離膜１３と、から概ね構成してある。隔壁３は、図２の上下方向に対向する一対の対向隔壁５，６と、対向隔壁５と対向隔壁６との間に配した蛇腹隔壁７と、により構成してある。対向隔壁５，６は、それぞれが、たとえば、金属又は硬質合成樹脂により構成した同じ大きさの平面視円形の板、すなわち、円盤である。
【００２２】
蛇腹隔壁７は、薄い軟性合成樹脂フィルム又は金属箔（又は、これらを併用したもの）を内外方向互い違いに折り返して復帰可能に変形する円筒蛇腹状に形成したものであり、その折り返し部分の屈伸により軸心方向（長さ方向）に伸縮可能に構成してある。蛇腹隔壁７の一端は対向隔壁５の対向隔壁６に面する側の面（対向面）に、同じく他端は対向隔壁６の対向隔壁５に面する側の面（対向面）に、それぞれ密着させてある。蛇腹隔壁７の対向隔壁５，６への密着により、逆止弁９とリリーフ弁１１が閉鎖されたときに気密容器２の容器内部２ａが常圧時（使用していないとき）に気密状態となり容器外部２ｂから隔離される。蛇腹隔壁７の伸縮、すなわち、気密容器２の変形は、伸長又は収縮の方向に働く外力により主として行われ、本実施形態では、その外力として人力を予定している。すなわち、対向隔壁５，６の何れか一方又は双方を互いに他方の隔壁に対して近づく方向に手動押圧することにより蛇腹隔壁７が長さ方向に縮んで容器内部２ａの容積を減少させ、逆に、遠のく方向に手動牽引することにより長さ方向に伸びて容器内部２ａの容積を復帰させ得るように構成してある。気密容器２の変形のために人力を予定したのは、人力を外力とする限り、空気圧縮装置はもとより外力を得るために特別な装置を必要としないからである。つまり、気体分離装置１自体を簡素な構造とすることができること、無電源であっても使用可能に構成できること、が人力を予定した主な理由である。もっとも、気密容器２の変形のために電気エネルギーや位置エネルギー等を用いることを妨げる趣旨ではなく、気体分離装置１の用途、分離対象となる気体の種類、また、対象気体の多寡等の関係から必要であればそのようなエネルギーを用いることができる。
【００２３】
対向隔壁５には、単数又は複数（本実施形態では４個）の通気孔５ａ，・・と、１個の導気孔５ｈと、をそれぞれ厚み方向に貫通形成してある。各通気孔５ａは、何れも円形に形成してあり、図１から明らかなように、平面視したときに円周方向に等間隔となるように配してある。各通気孔５ａは、これを円形としたのは、対向隔壁５が円形であることに合わせたデザイン上の理由であって、機能的に本件発明の目的を達成し得る範囲であれば、その形状や個数、さらに、設ける位置等に何ら制限はない。各通気孔５ａの常圧時における気密閉鎖は、対向隔壁５の対向面側に貼り付けた気体分離膜１３に行わせてある。すなわち、気体分離膜１３は、気密容器２の容器外部２ｂと容器内部２ａとを隔離する隔壁３の一部を構成している。導気孔５ｈは、対向隔壁５の略中央に形成した貫通孔である。導気孔５ｈを気密閉鎖する役目は、逆止弁９が担っている。逆止弁９の構造は、後述する。リリーフ弁１１は、弁本体１１ａと弁本体１１ａの外周に回転自在に設けられた調整リング１１ｂとを備え、気密容器２内部の全圧が所定圧力を超えたときに開放して気密容器２の内部と外部とを連通する機能を有している。リリーフ弁１１は、調整リング１１ｂを回転させることにより気密容器２の内部と外部とを連通させるときの全圧Ｐ２を可変設定可能に構成してある。全圧が所定圧力を下回ると、リリーフ弁１１は閉鎖して気密容器２の内部と外部との連通を遮断する。リリーフ弁１１は、気密容器２内部への外気流入を阻止する逆止機能を兼ね備えている。対向隔壁５，６及びこれに伴う蛇腹隔壁７の形状は何れも平面視円形としたが、気体分離装置１の使用用途や気体分離装置１の設置環境等に合わせて適宜変更可能である。なお、対向隔壁５に設けた気体分離膜１３，・・は、対向隔壁５の代わりに対向隔壁６に設けてもよいし、対向隔壁６にも併せて設けてもよい。同じ大きさ同じ個数の気体分離膜１３であれば、対向隔壁５と対向隔壁６の双方に設けたほうが気体分離膜１３全体の面積を広くすることができるので、効率のよい気体分離の観点から有利である。
【００２４】
（気体分離膜の構造）
気体分離膜１３は、前述したように、対向隔壁５の各通気孔５ａを常圧時において気密閉鎖可能とするための膜（フィルム、シート）である。気体分離膜１３は、圧力を受けたときに圧力の高い側にある気体に含まれる所定気体を圧力の低い側に透過させるという気体分離機能を有している。この点も、既に述べた。気体分離膜１３を構成する素材は、分離前の気体（たとえば、大気、特定の混合気）や、その分離前の気体から分離しようとする気体の種類（たとえば、酸素、水素、二酸化炭素、蒸気）、さらには、分離しようとする気体量、これらに加え、使用目的や使用環境等を総合的に考慮した上で選択する。分離効率をよくするためには、同じ種類の気体分離膜を使用するのであれば、その気体分離膜の面積をできるだけ広く、同じく厚みをできるだけ薄くすることが必要である。ただ、広く、かつ、薄くすることにより、一般的に気体分離膜の強度を保ちづらくなる。このため、通気を妨げないような補強部材により気体分離膜を補強しておくことが望まれる。本実施形態における気体分離膜１３は、大気から酸素（酸素富化気体）を分離して窒素（窒素富化気体）を取り出すことを目的として、シリコーンゴム（ジメチルポリシロキサン加硫弾性体）によって構成してある。シリコーンゴムを採用したのは、シリコーンゴムが比較的入手しやすく安価であること、また、シリコーンゴムの耐薬品性、耐温度性、耐蒸気性、さらに、人体に対する安全性等は既に立証されており食品に対してさえも安心して使用できること、がその主たる理由である。大気から酸素を分離する目的であるなら、シリコーンゴムの代わりに、又は、シリコーンゴムとともに、ポリ；ｐｏｌｙ（１−トリメチルシリルー１−プロピン；1−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｙｌ−１−ｐｒｏｐｙｎｅ）やアモルファステフロン（商標；ＤｕＰｏｎｔ社製）等を充分に使用可能である。さらに、これら例示した素材は、大気から水素及び／又は二酸化炭素を分離する目的のためにも好適に用いることができる。また、気体分離膜１３は、いわゆる平型に形成してあるが、気密容器の形態が許すのであれば中空糸型やスパイラル型等に形成することを妨げない。
【００２５】
（逆止弁の構造）
図２に示すように、逆止弁９は、対向隔壁５略中央の導気孔５ｈを密着面を介して気密閉鎖可能な形状（図示していないが、本実施形態では円形）弁体９ａと、弁体９ａの密着面とは反対側の面（保持面）から僅かに突き出す環状支持部９ｂと、環状支持部９ｂにその一端を収納された押圧バネ９ｃと、弁体９ａと押圧バネ９ｃを収納してこれらを対向隔壁５に取り付けるための有底円筒体９ｄと、有底円筒体９ｄの底部９ｅの環状支持部９ｂ対向面から僅かに突き出す環状支持部９ｆと、から概ね構成してある。環状支持部９ｆは、押圧バネ９ｃの他端を収納可能に構成してあり、環状支持部９ｂとともに押圧バネ９ｃを支持し、押圧バネ９ｃが弁体９ａを対向隔壁５に充分な押し付け力を作用させられるように構成してある（図２（ｂ）拡大図参照）。底部９ｅには、厚み方向に複数の貫通する貫通孔９ｈ，・・を設けてある。各貫通孔９ｈは、有底円筒体９ｄの内部と気密容器２の容器内部２ａとを、ひいては、容器外部２ｂと容器内部２ａとを、連通させるためのものである。
【００２６】
逆止弁９は、気密容器２の容器内部２ａの全圧が容器外部２ｂの全圧に対して負圧になり容器外部２ｂの全圧（全圧力）が押圧バネ９ｃの押圧力に勝ったときに押圧バネ９ｃが縮み、これに伴い、弁体９ａが対向隔壁５に対して後退するようになっている。弁体９ａの後退は、導気孔５ｈを開放し容器外部２ｂにある気体が開放した導気孔５ｈから有底円筒体９ｄの貫通孔９ｈ，・・を介して容器内部２ａへの流入を許容する。外気流入は、容器外部２ｂの全圧が容器内部２ａの全圧に勝っている間継続され、内外全圧が等しくなったとき、又は、容器外部２ｂの全圧（全圧力）が押圧バネ９ｃの押圧力に負けたとき遮断される。外気の遮断は、押圧バネ９ｃが伸長して弁体９ａを対向隔壁５に押し付けて導気孔５ｈを閉鎖することにより行われる。導気孔５ｈの閉鎖により、気密容器２は元の状態に復帰する。
【００２７】
（気密容器を用いた気体分離方法）
図２に基づいて、気体分離装置１を用いて実施する気体分離方法について説明する。図２（ａ）に示すのは、気体分離方法を実施するために用意した気体分離装置１である（第１工程）。気体分離装置１の気密容器２を構成する対向隔壁５，６は、一方の手で対向隔壁５を、他方の手で対向隔壁６を、それぞれ持って両者を互いに遠のく方向に移動させる。この移動により、蛇腹隔壁７が伸長して気密容器２の容器内部２ａの容積が増加する。蛇腹隔壁７自身が、それ自身の弾性力等により自動伸長可能に構成してある場合は、その弾性力により、又は、その弾力性に補助されて容積が増加する。容積増加によって内部全圧Ｐが容器外部２ｂの全圧（すなわち、大気圧）に対して負圧（大気圧のほうが圧力が高い）になる。この内外圧力差により、逆止弁９が開放して外気、すなわち、大気が気密容器２の容器内部２ａに導入される。大気の導入により、容器内部２ａの全圧Ｐと容器外部２ｂの全圧とが均衡すると逆止弁９が閉鎖して大気導入を遮断する。この時点で、逆止弁９とともにリリーフ弁１１も閉鎖しているから、気密容器２の容器内部２ａの大気は密封状態にある。対向隔壁５，６同士の遠のく方向への移動が既に行われ容器内部２ａに大気が既に導入されている場合は、上記した移動作業は省略してよい。
【００２８】
次は、用意した気密容器２の容器内部２ａの全圧Ｐを、増圧して全圧Ｐ１の状態を形成する（第２工程）。具体的には、図２（ｂ）に示すように対向隔壁５を押圧して対向隔壁６に近づける方向に移動させ併せて蛇腹隔壁７を縮み変形させることによって、容器内部２ａの容積を減少させる。容器内部２ａは気密状態にあるから密封された大気の全圧Ｐが増圧して全圧Ｐ１になる。全圧Ｐ１は、リリーフ弁１１を開放させるには十分な圧力ではない。全圧Ｐ１になったところで容器内部２ａ内にある大気に含まれる酸素ｇ１が気体分離膜１３を透過して容器外部２ｂに分離排出される。酸素ｇ１の透過は、容器内部２ａの全圧がＰ１に達したときに突然生じるわけではなく気密容器２の内外に大きさを問わず圧力差が生じたときから始まる。すなわち、全圧Ｐ１は、常圧時の全圧Ｐよりも高い圧力であって、リリーフ弁１１を開放させる圧力Ｐ２に満たない圧力のことをいう（Ｐ<Ｐ１<Ｐ２）。容器外部２ｂへ酸素ｇ１が分離排出されることによって、気密容器２の容器内部２ａには窒素富化気体ｇ２が残る。一般的に窒素は大気の体積の略８０％を占めているので、窒素富化気体ｇ２はより高い窒素の占有率を占めることになる。なお、容器内部２ａの容積減少は、上記した対向隔壁５の押圧とともに対向隔壁６を押圧することにより、また、対向隔壁５の押圧の代わりに対向隔壁６を押圧することにより、行うようにしてもよい。この点、後述するリリーフ弁１１を開放するための押圧についても同じである。
【００２９】
次に、気密容器２の容器内部２ａに残った窒素富化気体ｇ２をリリーフ弁１１から取り出す（第３工程）。具体的には、図２（ｃ）に示すように、対向隔壁５をさらに押圧して、容器内部２ａの容積を減少させることによって全圧Ｐ１をさらに増圧して全圧Ｐ２の状態を形成する。全圧Ｐ２は、リリーフ弁１１を開放可能な圧力である。容器内部２ａにある窒素富化気体ｇ２が増圧により全圧Ｐ２に至るとリリーフ弁１１が開放して容器内部２ａと容器外部２ｂとが連通する。連通した状態におけるさらなる押圧は、窒素富化気体ｇ２を容器外部２ｂに押し出す。ここで、リリーフ弁１１に供給先となる密封容器（図示を省略）等を接続しておけば、窒素富化気体ｇ２を上記密封容器等内へ取り出すことができる。リリーフ弁１１は、対向隔壁５が押圧され続けている間、すなわち、容器内部２ａの全圧がＰ２を下回らない間は開放したままであり、下回ったときに閉鎖して容器内部２ａと容器外部２ｂとの間の連通を遮断する。対向隔壁５の押圧を一時中断したことによって全圧がＰ２を下回り、その結果閉鎖したリリーフ弁１１であっても、押圧を再開して全圧をＰ２に至らせれば再開放して窒素富化気体ｇ２の再取り出しを可能とする。
【００３０】
以上述べた３工程によって窒素富化気体ｇ２の取り出しは完了するが、取り出しを完了した気密容器２は、これを再利用可能とするために、元の状態に戻しておくことが好ましい。すなわち、窒素富化気体ｇ２の取り出しを完了したときの対向隔壁５，６は押圧によって互いに近づけられた状態にあるが、ここで、一方の手と他方の手を使って対向隔壁５，６を互いに遠のく方向に移動させる。対向隔壁５，６の移動に伴い蛇腹隔壁７も伸長して気密容器２の容器内部２ａの容積が増加する。すなわち、容器内部２ａの全圧が容器外部２ｂの全圧に対して負圧となる。この結果、図２（ｄ）に示すように逆止弁９が開放して導気孔５ｈ経由で流れこんできた外気（大気）を容器内部２ａに導入させる。逆止弁９は、容器内部２ａの全圧と容器外部２ｂの全圧との差に対して押圧バネ９ｃのバネ力が勝ったときに閉鎖する。このとき、容器内部２ａには大気が充満しており、対向隔壁５を押圧することにより、上述した手順で酸素ｇ１を分離して窒素富化気体ｇ２を取り出すことのできる状態にある。前記した窒素富化気体ｇ２を取り出すための３工程と、上記した再利用のための復帰工程と、を併せれば、気体分離装置１を繰り返して使用可能となるので極めて経済的であり、かつ、便利である。
【００３１】
（気体分離装置の第１変形例）
図３乃至５を参照しながら、第１変形例に係る気体分離装置１−１について説明する。図３は、気体分離装置１−１の平面図であり、図４及び５は、図３に示す気体分離装置１−１のＢ−Ｂ断面図である。気体分離装置１−１が、前述した気体分離装置１と異なるのは、主として後者では対向隔壁に設けた気体分離膜を前者では蛇腹隔壁に設けた点である。ここで、気体分離装置１−１を説明するにあたって、気体分離装置１と共通する部材については後者で使用した符号と同じ符号を使用するにとめ、共通する部材についての説明は省略する（後述する他の気体分離装置についても適宜同じとする）。
【００３２】
気体分離装置１−１は、隔壁３−１によって容器外部２ｂ−１と隔離された容器内部２ａ−１を備える気密容器２−１と、気体取出弁として機能するリリーフ弁１１と、気密容器２−１の外部から内部に気体を導入するための逆止弁９と、から概ね構成してある。隔壁３−１は、図２の上下方向に対向する一対の対向隔壁５−１，６−１と、対向隔壁５−１と対向隔壁６−１との間に配した蛇腹隔壁７−１と、により構成してある。対向隔壁５−１，６−１は、それぞれが、たとえば、金属又は硬質合成樹脂により構成した同じ大きさの平面視円形の板、すなわち、円盤である。符号８は、対向隔壁５−１と対向隔壁６−１とを互いに遠のかせる方向に押圧する復帰バネを示している。復帰バネ８は、対向隔壁５−１が手動押圧される（外力が作用する）と縮んで押圧が解除される（外力が取り除かれる）と伸長して対向隔壁５−１を元の位置に自動復帰させるための復帰部材として機能する。
【００３３】
蛇腹隔壁７−１は、薄いフィルム状の通気性補強膜７ａ−１と、通気性補強膜７ａ−１の容器内側に貼り付けた薄膜状の気体分離膜７ｂ−１と、により構成してある。通気性補強膜７ａ−１は、たとえば、ポリスルホン（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎ）製やポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）製の多孔質弾性樹脂フィルム（弾性補強膜）により構成してあり、シリコーンゴム製の気体分離膜７ｂ−１に対する通気性を確保しつつ気体分離膜７ｂ−１を補強する機能を担っている。蛇腹隔壁７−１は、通気性補強膜７ａ−１と気体分離膜７ｂ−１とを貼り合わせたシート状のものを内外方向互い違いに折り返して円筒蛇腹状に形成したものであり、その折り返し部分の屈伸により軸心方向（長さ方向）に伸縮可能に構成してある。蛇腹隔壁７−１の一端は対向隔壁５−１の対向隔壁６−１に面する側の面（対向面）に、同じく他端は対向隔壁６−１の対向隔壁５−１に面する側の面（対向面）に、それぞれ密着させてある。蛇腹隔壁７−１の対向隔壁５−１，６−１への密着により、逆止弁９とリリーフ弁１１が閉鎖されたときに気密容器２−１の内部が常圧時（使用していないとき）に気密状態となり外部から隔離される。対向隔壁５−１，６−１の何れか一方又は双方を互いに他方の隔壁に対して近づく方向に手動押圧することにより蛇腹隔壁７−１が長さ方向に縮んで気密容器２−１内部の容積を減少させ、手動押圧を停止することにより主として復帰バネ８のバネ力が作用して押圧された隔壁３−１を元の位置に復帰させる。隔壁３−１の復帰により気密容器２−１の容器内部２ａ−１の容積も復帰する。容器内部２ａ−１の容積減少により全圧が上昇し、これによって、容器内部２ａ−１内にある大気から含まれていた酸素ｇ１が気体分離膜７ｂ−１を透過して容器外部２ｂ−１に分離排出される。通気性補強膜７ａ−１は、その通気性により、気体分離を邪魔することがないか、あっても僅かである。蛇腹隔壁７−１の気体分離膜７ｂ−１によれば、蛇腹状に形成してあるため前述した気体分離膜１３，・・よりも広い表面積を確保することができる。したがって、気体分離装置１−１によれば、より効率のよい気体分離が実現可能である。なお、気体分離装置１に気体分離機能を持った気体分離装置１−１の蛇腹隔壁７−１を設けること、又は、後者に気体分離機能を持った前者の対向隔壁５を設けることを妨げない。なお、図示は省略するが、上記の押圧作業を、ジャッキ構造を介して行えば、押圧作業による負担を軽減することが可能である。
【００３４】
（気体分離装置の第２変形例）
図６及び７を参照しながら、第２変形例に係る気体分離装置１−２について説明する。図６及び７は、気体分離装置１−２の縦断面図である。気体分離装置１−２が、前述した気体分離装置１又は気体分離装置１−１と異なるのは、主として後二者が１個であった気密容器を前者が２個である点にある。ここでは、前述した気密容器２−１に副気密容器２−１´を直列接続した場合について説明する。
【００３５】
図６に示す気密容器２−１の構造は前述した通りであり、副気密容器２−１´は、気密容器２−１と基本的に同じ構造を有しており、異なるのは次の３点である。すなわち、副気密容器２−１´の対向隔壁５−１´に上述の連通逆止弁１７を設けた点、導気孔（逆止弁）を設けていない点、及び、復帰バネを設けていないので蛇腹隔壁７−１´が常態において縮んでいる点において副気密容器２−１´は気密容器２−１と異なっている。連通逆止弁１７は、気密容器２−１のリリーフ弁１１と連通パイプ１５を介して連通可能に、かつ、リリーフ弁１１から供給された気体ｇ２を副気密容器２−１´内に受け入れるも副気密容器２−１´内の気体の逆流を許さないように構成してある。すなわち、気密容器２−１から副気密容器２−１´への一方通行である。気密容器２−１の気体分離機能によりリリーフ弁１１から取り出された窒素富化気体ｇ２は連通パイプ１５及び連通逆止弁１７を介して副気密容器２−１´内に送られる。このとき、気密容器２−１の操作は１回（蛇腹隔壁７−１の伸縮１回）でもよいし複数回でもよい。複数回の操作を行えば、複数回分の気体ｇ２が副気密容器２−１´に送られることになる。
【００３６】
気体ｇ２が供給されると、供給された気体ｇ２の全圧によって副気密容器２−１´の蛇腹隔壁７−１´が伸長させられて副気密容器２−１´の内部容積が増加する。内部容積の増加は、窒素富化気体ｇ２の供給停止とともに停止する。ここで、副気密容器２−１´の対向隔壁５−１´を気密容器２−１の対向隔壁５−１と同様の手順で押圧すると、副気密容器２−１´内にある気体ｇ２の全圧が上昇して大気圧より高くなる。すなわち、副気密容器２−１´内外に圧力差が生じる。生じた圧力差は、副気密容器２−１´内の窒素富化気体ｇ２から気体分離膜７ｂ−１を介してさらに酸素ｇ１を分離排出し、これにより窒素濃度の高い窒素富化気体ｇ３を生成する。ここで、対向隔壁５−１´をさらに押圧すると、副気密容器２−１´内の窒素富化気体ｇ３の全圧はさらに増圧し、これが、副気密容器２−１´のリリーフ弁１１´を開放させ窒素富化気体ｇ３を取り出し可能とする。以上から理解されるように気体分離装置１−２によれば、副気密容器２−１´を直列接続したことによって気密容器２−１から取り出す窒素富化気体ｇ２よりもより濃度の高い窒素富化気体ｇ３を取り出すことができる。
【００３７】
なお、気体分離装置１−２は、直列接続した２個の気密容器を含めて構成してあるが、上記した副気密容器２−１´のリリーフ弁１１´に、１又は２以上の気密容器を別途接続することにより、さらに高濃度の窒素富化気体を得ることができる。さらに、図７に示すように、気密容器２−１の対向隔壁６−１を共通隔壁として構成することによって、副気密容器２−１´の対向隔壁５−１´及び連通パイプ１５を省略した気体分離装置１´−２することも可能である。気体分離装置１´−２は、多数の通気孔１０ｈを備え上部開口の通気容器内に収納してある。
【００３８】
（気体分離装置の第３変形例）
図８を参照しながら、第３変形例に係る気体分離装置１−３について説明する。図８は、気体分離装置１−３の縦断面図である。気体分離装置１−３は、隔壁２１により内外が隔離された気密容器２２を備えている。隔壁２１は、中空部２４を有する筒状の固定隔壁２３と、中空部２４内にあり固定隔壁２３の内周面２３ｅに対して中空部２４の長さ方向（図８の上下方向）に往復摺動可能な可動隔壁２５と、を含めて構成してある。固定隔壁２３は、金属や合成樹脂により全体構成した円形の底部２３ａと、底部２３ａの外周から起立する環状周壁２３ｂと、を備えている。底部２３ａの形状を円形に構成したのは円形であれば内周面２３ｅとの間の気密性担保が比較的簡単であると考えたからであるところ、気密容器２２内にある中空部２４の気密性が確保できるのであれば円形以外の形状でもよい。底部２３ａの形状を円形にしたことから、これに対応して環状周壁２３ｂの形状も円形としてある。なお、符号２３ｃは、環状周壁２３ｂの上端部にネジ固定可能な蓋体を示している。
【００３９】
可動隔壁２５の外周には環状パッキン２６を密着固定してあり、環状パッキン２６の働きにより可動隔壁２５と内周面２３ｅとの間の密着性を担保しつつ摺動を可能としている。密着性担保によって気密容器２２の内部２３ｊの気密性が保持される。環状パッキン２６も、気密容器２２の内部２３ｊと外部２３ｋとを隔離する機能を有しており、隔壁２１の一部を構成する。可動隔壁２５には複数の通気孔２１ｈ，・・を厚み方向に貫通形成してあり、各通気孔２１ｈを気体分離膜２１ｍ，・・により閉鎖してある。すなわち、各気体分離膜２１ｍは、気密容器２２の内外を隔離する機能を有しており、隔壁２１の一部を構成する。蓋体２３ｃの中央には滑り軸受２３ｄを埋め込み固定してあり、この滑り軸受２３ｄは、符号２５ｓで示す操作棒２５ｓを蓋体２３ｃの厚み方向（可動隔壁２５の可動方向）に往復スライドさせるための部材である。操作棒２５ｓの気密容器２２内部側一端は可動隔壁２５に固定してあり、気密容器２２外部側一端には操作盤２５ｐを固定してある。操作棒２５ｓは、その往復スライドにより気密容器２２内にある可動隔壁２５を往復摺動させられるように、すなわち、可動隔壁２５によって閉鎖した中空部２４の容積を増減させられるように構成してある。なお、符号２３ｈ，２３ｈは、蓋体２３ｃの厚み方向に形成した気体抜き孔を示している。各気体抜き孔２３ｈは、蓋体２３ｃと可動隔壁２５との間の空間２３ｋ´を連通させる機能を有しており、この連通によって上記空間２３ｋ´は気密容器２２の外部２３ｋの一部となる。また、符号２７はリリーフ弁を、符号２８は外気の流入のみを許す逆止弁を、それぞれ示している。
【００４０】
ここで、気体分離装置１−３の使用方法を説明する。操作盤２５ｐを手で持ち図８（ａ）に示す矢印（１）方向に引き上げると、それに伴い操作棒２５ｓとともに可動隔壁２５が同方向に摺動する。これによって、気密容器２２の内部２３ｊの容積が増加して外部２３ｋに対して負圧になるため、逆止弁２８が開いて大気を気密容器２２の内部２３ｊに導入する。このとき、リリーフ弁２７は閉鎖したままである。次に、操作盤２５ｐを図８（ｂ）に示す矢印（２）方向に押し下げて可動隔壁２５を同方向に摺動させると気密容器２２の内部２３ｊの容積が減少してＰであった全圧がＰ１にまで増圧され、気体分離膜２１ｍを介して内部２３ｊ内の大気から酸素ｇ１（白矢印で示す）が外部２３ｋ´へ分離排出される。気密容器２２の内部２３ｊには、窒素富化気体ｇ２が残る。ここで、可動隔壁２５をさらに押し下げて窒素富化気体ｇ２の全圧をＰ２にまで増圧すると、リリーフ弁２７が開放して窒素富化気体ｇ２が押し出される。リリーフ弁２７に密封容器（図示を省略）等を接続しておけば、窒素富化気体ｇ２を取り出すことができる。上記した密封容器の代わりに自転車や自動二輪車等のゴムタイヤ５３の充填口に、リリーフ弁２７を直接的又は充填部材等（図示を省略）を介して間接的に接続しておけばゴムタイヤ５３に窒素冨化気体ｇ２を充填することができる。ここで、操作盤２５ｐを矢印（１）方向に再度引き上げることにより、可動隔壁２５が同方向に摺動し逆止弁２８を介して内部２３ｊに大気が導入され、次の気体分離作業が可能な状態となる。
【００４１】
（気体分離装置の第４変形例）
図９を参照しながら、第４変形例に係る気体分離装置１−４について説明する。図９は、気体分離装置１−４の縦断面図である。気体分離装置１−４は先に説明した気体分離装置１−３と類似した構成を備えていて、両者間で異なるのは、後者では容器外部に排出していた酸素ｇ２を取り出し可能に構成した点である。このため、両者間で共通する部材については図８に示した符号を図９に示すにとめ、それらについての説明は可能な限り省略する。
【００４２】
気体分離装置１−４は、隔壁２１により内外が隔離された気密容器２２を備えている。隔壁２１は、中空部２４を有する筒状の固定隔壁２３と、中空部２４内にあり固定隔壁２３の内周面２３ｅに対して中空部２４の長さ方向（図９の上下方向）にパッキン２６を介して往復摺動可能な可動隔壁２５と、を含めて構成してある。固定隔壁２３は、金属や合成樹脂により全体構成した円形の底部２３ａと、底部２３ａの外周から起立する環状周壁２３ｂと、を備えている。ここまでは、気体分離装置１−３の構造と異ならない。図９に示す符号２９は、環状周壁２３ｂの上端部にネジ固定可能な蓋体を示している。蓋体２９は、中空部２４を気密閉鎖可能に構成してあり、これにより、気密容器２２内には、可動隔壁２５によって仕切られた気密容器内部２３ｊと気密空間２３ｊ´が併存することになる。換言すると、固定隔壁２３、可動隔壁２５及びパッキン２６により気密筒体が構成され、さらに、換言すると、気密容器２２と、気密容器２２に密封された気体から分離した気体を密封する分離気体用気密容器とが、気体分離膜２１ｍを隔てて併設された状態にある。ここで、気密容器内部２３ｊと気密空間２３ｊ´とを合わせた容積は一定であるから、両者を仕切る可動隔壁２５（気体分離膜２１ｍ）の摺動により前者を増加させれば後者が減少し、逆に前者を減少させれば後者が増加する。なお、蓋体２９には、気密空間２３ｊ´内にある気体（酸素）ｇ１の外部への通過のみ許す分離気体取出弁（リリーフ弁３０）を設けてある。ここで、リリーフ弁３０にはノズル構造３０ａを備えさせてあり、このノズル構造３０ａを介して、たとえば、鼻に装着して酸素供給するための気体供給具５１を接続すれば人体に酸素供給をすることができる。
【００４３】
気体分離装置１−４の使用方法について説明する。操作盤２５ｐを手で持ち図９（ａ）に示す矢印（１）方向に引き上げると、それに伴い操作棒２５ｓとともに可動隔壁２５が同方向に摺動する。これによって、気密容器内部２３ｊの容積が増加して外部２３ｋ´に対して負圧になるため、逆止弁２８が開いて大気を気密容器内部２３ｊに導入する。このとき、リリーフ弁２７は閉鎖したままである。次に、操作盤２５ｐを図９（ｂ）に示す矢印（２）方向に押し下げて可動隔壁２５を同方向に摺動させると気密容器内部２３ｊの容積が減少してＰであった全圧がＰ１にまで増圧され、気体分離膜２１ｍを介して気密容器内部２３ｊ内の大気から酸素ｇ１（白矢印で示す）が気密空間２３ｊ´へ分離排出される。気密容器内部２３ｊには、窒素富化気体ｇ２が残る。ここで、可動隔壁２５を引き上げると、気密空間２３ｊ´内の酸素ｇ１の全圧が増圧してリリーフ弁３０を開放させ酸素ｇ１を取り出すことができる。酸素ｇ１の取り出しの前又は後に可動隔壁２５を最下端まで押し下げて気密容器内部２３ｊ内の窒素富化気体ｇ２の全圧をＰ２にまで増圧すると、リリーフ弁２７が開放して窒素富化気体ｇ２が押し出される。リリーフ弁２７に密封容器（図示を省略）等を接続しておけば、窒素富化気体ｇ２を取り出すことができる。ここで、操作盤２５ｐを矢印（１）方向に再度引き上げることにより、可動隔壁２５が同方向に摺動し逆止弁２８を介して気密容器内部２３ｊに大気が導入され、次の気体分離作業が可能な状態となる。
【００４４】
（気体分離装置の第５変形例）
図１０乃至１２を参照しながら、第５変形例に係る気体分離装置１−５について説明する。図１０乃至１２は、気体分離装置１−５の縦断面図である。気体分離装置１−５は、大径部と先細り部とを有する無花果形状に類似する形状の気密容器３１を備えている。気密容器３１は、隔壁３２を備え、隔壁３２は、その面積方向全部（一部でもよい）が、通気性があり復帰可能に変形する弾性補強膜３３と、弾性補強膜３３の内壁に貼り付けた気体分離膜３５と、から構成してある。弾性補強膜３３に通気性を持たせたのは、気体分離膜３５に対する通気性を確保することによって気体分離膜３５の気体分離機能を発揮可能にするためである。気密容器３１大径部に該当する隔壁３２には逆止弁３７を、同じく先細り部先端には気体取出弁（リリーフ弁３９）を、それぞれ設けてある。逆止弁３７は、気密容器３１内への気体導入のみを許容するように構成してある。リリーフ弁３９には針状のノズル３９ａを一体化してあり、ノズル３９ａは、サッカーボール等の球技用ボール４１の空気取入口に差込可能に構成してある。なお、隔壁３２はその全体を弾性補強膜３３と気体分離膜３５とにより構成してあるが、この隔壁３２の一部を上記二者の代わりに弾性材により構成することを妨げない。この場合の弾性材は気体分離機能を有しないことになるが、たとえば、気密容器３１の形態や強度等の関係から気体分離膜を用いることの出来ない部位が存するという問題がある場合に、弾性材を用いることにより当該問題を解決できる。
【００４５】
図１０乃至１２に基づいて、気体分離装置１−５の使用方法を説明する。図１１に示すように、気体分離装置１−５を握り押圧すると隔壁３２が変形して気密容器３１の内部容積が減少する。容積減少により、気密容器３１内部にある大気の全圧Ｐが増圧され全圧Ｐ１となる。ここで、大気に含まれる気体（酸素）ｇ１が気体分離膜３５を透過して外部に分離排出され、内部には窒素富化気体ｇ２が残る。気密容器３１をさらに押圧すると、内部の全圧Ｐ１が増圧して全圧Ｐ２となる。全圧がＰ２になるとリリーフ弁３９が開放して窒素富化気体ｇ２がノズル３９ａの先端から押し出される。ノズル３９ａを球技用ボール４１の空気取入口に挿し込んでおけば、窒素富化気体ｇ２を球技用ボール４１に充填することができる。押圧している手を離せば隔壁３２は、その弾性力により復帰して内部容積を復帰させる。内部容積の復帰により内部の全圧は大気圧に対して負圧となるから、逆止弁３７が開放して大気を気密容器３１内部に導入する。この押圧と押圧解除の操作は、繰り返して行うことができ、その度に所定量の窒素富化気体を充填することができる。
【００４６】
（気体分離装置の第６変形例）
図１３乃至１５を参照しながら、第６変形例に係る気体分離装置１−６について説明する。図１３は、気体分離装置１−６の平面図であり、図１４及び１５は、図１３に示す気体分離装置１−６のＣ−Ｃ断面図である。気体分離装置１−６は、隔壁４４によって内外を隔離する気密容器４５を備え、この気密容器４５は内部に食品等の保存物を収納可能に構成してある。すなわち、隔壁４４は、上端開口の下容器４６と、下端開口の上容器４７と、蓋体４９と、から概ね構成してあり、何れの部材も合成樹脂を主素材として構成してある。下容器４６は底部４６ａと、底部４６ａの周縁から起立する周壁４６ｂと、から概ね構成してあり、容器内部には保存物を収納する空間が形成してある。他方、上容器４７は、平面視矩形の天板部４７ａと、天板部４７ａの周縁から垂下する周壁４７ｂと、により概ね構成してあり、下容器４６に被せられる形状及び大きさに形成してある。被せたときの下容器４６の周壁４６ｂは、被せられた上容器４７の周壁４７ｂの内側に位置するように構成してある。これとは逆に周壁４６ｂを周壁４７ｂの外側に位置させることも可能であるが、そのように構成すると周壁４７ｂを下容器４６内に入り込ませることになり周壁４７ｂと下容器４６内の保存物との接触が起こり得る。接触は被せ作業に悪影響を与えかねないので、上容器４７の周壁４７ｂを下容器４６の周壁４６ｂの外側に位置させるようにしたのである。下容器４６に被せた上容器４７は、両者をロックするためのロック機構４８によってロック可能に構成してある。
【００４７】
上容器４７の天板部４７ａには、通気孔４７ｈ，・・と、各通気孔４７ｈを気密閉鎖する気体分離膜４７ｍと、を設けてある。つまり、各気体分離膜４７ｍは、内外を隔離する隔壁４４の一部を構成する。周壁４７ｂの下端内側（下容器４６に面する側）には、周壁４７ｂを一回りする断面横向きＵ字状の環状溝４７ｇを形成してあり、この環状溝４７ｇには、環状パッキン４７ｐを密着固定してある。環状パッキン４７ｐは、環状溝４７ｇから幅方向僅かにはみ出すように形成してある。上容器４７を下容器４６に被せたときに、環状パッキン４７ｐのはみ出し部分が下容器４６の周壁４６ｂ外周面に密着して気密性を保持しつつ前者に対する後者の摺動を可能にするためである。蓋体４９は、上容器４７の天板部４７ａより僅かに小さな平面視矩形の蓋本体４９ａと、蓋本体４９ａの下面（嵌めたときに通気孔４７ｈに向く面）から下方に突き出す閉鎖突起４９ｂ，・・と、から概ね構成してある。閉鎖突起４９ｂの数は通気孔４７ｈの数と同数であり、各閉鎖突起４９ｂは、蓋体４９を天板部４７ａに嵌めた（被せた）ときに気体分離膜４７ｍに接触せずに通気孔４７ｈを気密閉鎖可能な形状に形成してある。蓋体４９の気密閉鎖は、気体分離膜４７ｍを気体が透過することを抑制する。すなわち、蓋体４９は気体分離膜４７ｍを気密被覆して気体分離膜４７ｍの代わりに隔壁４４の一部を構成することになる。蓋体４９は、気体分離膜４７ｍを気密容器４５の外部から被覆可能に構成してあるが、この蓋体４９の代わりに気密容器４５の内部から気体分離膜４７ｍを被覆可能な構造を採用することも可能である。
【００４８】
気体分離装置１−６の使用方法を説明する。まず、図１４（ａ）に示すように保存物を入れた下容器４６の上から上容器４７を被せる。このとき、環状パッキン４７ｐの働きによって、下容器４６と上容器４７を合体された気密容器４５が形成される。気密容器４５内部は大気雰囲気である。次に、上容器４７を押圧すると気密容器４５の内部容積が減少して内部の全圧が高まり、これによって、気密容器４５内の大気から少なくとも酸素が分離排出される（図１４（ｂ）参照）。このとき、気密容器４５の内部は窒素冨化雰囲気になっている。ロック機構４８を操作して下容器４６と上容器４７とをロックしたら、図１５に示すように、蓋体４９を天板４７ａに被せて各通気孔４７ｈを気密閉鎖する。蓋体４９の被せにより、気体分離膜４７ｍを介した気体透過はなくなるか、また、あっても無視可能な量となる。気密容器４５内の保存物は窒素雰囲気内に収納されているので、大気に曝されている場合に比べて酸化（劣化）される可能性は極めて低い。したがって、気密容器４５内に収納した保存物を、まったく、又は、ほとんど劣化なく保存物を長期保存することが可能になる。
【００４９】
食品には、たとえば、コーヒーや紅茶のような液体、顆粒状調味料のような固体、ゼリーのような流動体、さらに、これらの混合体がある。このような食品を窒素富化雰囲気の気密容器内に収納しておけばその酸化（劣化）を可及的に抑制することができ、同じ食品であっても大気中に保存する場合に比べて、それらの味や鮮度等を長時間に渡って保持することができる。また、食肉、鮮魚、野菜等の生鮮食品も食品に含まれることはいうまでもないところ、これらの食品を窒素雰囲気の気密容器内に収納しておくことは品質低下の抑制のために好ましいと考えられる。他方、まだ、研究段階ではあるが、これらの生鮮食品は呼吸をしておりある程度の酸素が必要と考えられるから、気密容器内部の酸素濃度を幾分高めに、すなわち、酸素の分離排出量を少なめに設定することが必要であろう。
【００５０】
（気体分離装置の第７変形例）
図１６を参照しながら、第７変形例に係る気体分離装置１−７について説明する。図１６は、気体分離装置１−７の断面図である。気体分離装置１−７は、隔壁２１−７により内外が隔離された気密容器２２−７を備えている。隔壁２１−７は、気密室２４−７を有する筒状の固定隔壁２３−７と、気密室２４−７内にあり固定隔壁２３−７の内周面２３ｅ−７に対して気密室２４−７の長さ方向（図１６の左右方向）に往復摺動可能な可動隔壁２５−７と、を含めて構成してある。可動隔壁２５−７の往復摺動は、駆動構造（図示を省略）によって行われる。固定隔壁２３−７は、金属や合成樹脂により全体構成した環状周壁２３ｂ−７と、環状周壁２３ｂ−７の両端を閉鎖する円形の側壁部２３ａ−７Ｒ，２３ａ−７Ｌと、から構成してある。側壁部２３ａ−７Ｒ，２３ａ−７Ｌの形状を円形に構成したのは円形であれば内周面２３ｅ−７との間の気密性担保が比較的簡単であると考えたからであるところ、気密容器２２−７内にある気密室２４−７の気密性が確保できるのであれば円形以外の形状でもよい。側壁部２３ａ−７Ｒ，２３ａ−７Ｌの形状を円形にしたことから、これに対応して環状周壁２３ｂ−７の形状は円筒状としてある。なお、図１６において符号２４−７Ｒは、気密室２４−７内における可動隔壁２５−７よりも、図に向かって右側の気密室を、同じく符号２４−７Ｌは、同じく左側の気密室を示している。図１６（ａ）及び（ｅ）は気密室２４−７Ｒの容積が略ゼロの状態（可動隔壁２５−７が側壁部２３ａ−７Ｒの近傍に位置した状態）を、図１６（ｃ）は気密室２４−７Ｌの容積が略ゼロの状態（可動隔壁２５−７が側壁部２３ａ−７Ｌ近傍に位置した状態）を、それぞれ示している。
【００５１】
可動隔壁２５−７の外周には環状パッキン２６−７を密着固定してあり、環状パッキン２６−７の働きにより可動隔壁２５−７と内周面２３ｅ−７との間の密着性（気密性）を担保しつつ摺動を可能としている。密着性担保によって気密容器２２−７の内部、すなわち、気密室２４−７（気密室２４−７Ｒ，気密室２４−７Ｌ）内の気密性が保持される。環状パッキン２６−７も、気密容器２２−７の気密室２４−７と外部とを隔離する機能を有しており、隔壁２１−７の一部を構成する。側壁部２３ａ−７Ｒ，２３ａ−７Ｌには複数の通気孔（図示を省略）を厚み方向に貫通形成してあり、各通気孔を気体分離膜２１ｍ−７Ｒ，２１ｍ−７Ｌにより閉鎖してある。すなわち、気体分離膜２１ｍ−７Ｒ，２１ｍ−７Ｌは、気密容器２２−７の内外を隔離する機能を有しており、隔壁２１−７の一部を構成する。符号２７−７Ｒ，２７−７Ｌは、リリーフ弁（逆止弁）を示している。
【００５２】
ここで、気体分離膜２１ｍ−７Ｒが、気密室２４−７Ｒ内部の全圧Ｐが可動隔壁２５−７の移動による容積増大（すなわち、減圧）によって全圧Ｐ１（Ｐ>Ｐ１）以下となったときに気密室２４−７Ｒ内部に気密容器２２−７の外部にある気体Ｇ（たとえば、大気）から気体Ｇに含まれていた気体ｇ１（たとえば、酸素冨化気体）を気密室２４−７Ｒ内に分離導入可能に構成してある。また、同じく他方の気体分離膜２１ｍ−７Ｌが、気密室２４−７Ｌ内部の全圧Ｐ´が可動隔壁２５−７の移動による容積増大によって全圧Ｐ´１（Ｐ´>Ｐ´１）以下となったときに気密室２４−７Ｌ内部に気体Ｇから気体Ｇに含まれていた気体ｇ１を気密室２４−７Ｌ内に分離導入可能に構成してある。さらに、リリーフ弁２７−７Ｒが、可動隔壁２５−７の移動による気密室２４−７Ｒ内部の容積減少により気密室２４−７Ｒ内部の全圧Ｐ１がＰ２（Ｐ２>Ｐ１）となったときに気密室２４−７Ｒの内部と外部とを連通して気密室２４−７Ｒ内部にある気体ｇ１を外部に排出可能に構成してあり、他方のリリーフ弁２７−７Ｌが、可動隔壁２５−７の移動による気密室２４−７Ｌ内部の容積減少により気密室２４−７Ｌ内部の全圧Ｐ´１がＰ´２（Ｐ´２>Ｐ´１）となったときに気密室２４−７Ｌの内部と外部とを連通して気密室２４−７Ｌ内部にある気体ｇ１を外部に排出可能に構成してある。なお、酸素冨化気体ｇ１を気密室２４−７Ｒ（気密室２４−７Ｌ）から外部排出するためには、リリーフ弁２７−７Ｒ（リリーフ弁２７−７Ｌ）を開放させるための全圧Ｐ２（Ｐ´２）が気密容器２２−７の外部圧よりも高くなくてはならない（外部圧の方が高いとリリーフ弁が開かない）。この内外圧力差は、気密室２４−７Ｒ（気密室２４−７Ｌ）内にある酸素冨化気体ｇ１を、気体分離膜２１ｍ−７Ｒ（気体分離膜２１ｍ−７Ｌ）経由で外部排出させる場合もあり得よう。しかし、そのような場合であっても、リリーフ弁２７−７Ｒ（リリーフ弁２７−７Ｌ）経由の排出と、気体分離膜２１ｍ−７Ｒ（気体分離膜２１ｍ−７Ｌ）経由の排出と、では、前者経由の酸素冨化気体ｇ１の排出量の方が遥かに多く後者経由の排出量はごく僅かである。したがって、実質的な酸素冨化気体ｇ１の排出は、リリーフ弁２７−７Ｒ（リリーフ弁２７−７Ｌ）を介して行われることになる。この点は、後述する他の変形例においても同じである。なお、気体分離膜２１ｍ−７Ｒ，気体分離膜２１ｍ−７Ｌは、加圧や減圧に耐えられるように一体化させた通気性補強膜によって補強してある。気体分離膜を通気性補強膜によって補強する点は、以下に説明する各変形例についても同じである。もっとも、気体分離膜自体が充分な強度を備えているのであれば、第７変形例を含め本明細書で紹介するいずれの気体分離膜も通気性補強膜を省略して単独使用することを妨げない。
【００５３】
ここで、気体分離装置１−７の使用方法を説明する。可動隔壁２５−７の往復移動によって一方の気密室２４−７Ｒと他方の気密室２４−７Ｌとの間で容積比の変動が繰り返し行われる。気密室２４−７Ｒの容積が減少した分、気密室２４−７Ｌの容積が増加するとともに、これとは逆に、一方の気密室２４−７Ｒの容積が増加した分、気密室２４−７Ｌの容積が減少する。容積増加方向への可動隔壁２５−７の移動によって気密室２４−７Ｒの容積が増加すると、気密室２４−７Ｒ内の全圧ＰがＰ１（<Ｐ）に減圧する。この減圧による気密容器２２−７内外の圧力差が、気密室２４−７Ｒに気体ｇ１を導入させる（図１６（ｂ））。すなわち、気体ｇ１は、気密容器２２−７外にあった気体Ｇから一方の気体分離膜２１ｍ−７Ｒによって透過分離された気体である。気体導入によって、気密室２４−７Ｒ内には気体ｇ１が充満する。他方、上記とは逆となる容積減少方向への可動隔壁２５−７の移動によって、気密室２４−７Ｒ内の容積が減少して充満する気体ｇ１の全圧が増圧する。容積増加の結果、全圧がＰ１からＰ２に達したときに、リリーフ弁２７−７Ｒが開いて充満している気体ｇ１を外部放出させる（図１６（ｄ））。以上により、一方の気密室２４−７Ｒから気体ｇ１の取り出しが完了する。他方の気密室２４−７Ｌの容積増減は、一方の気密室２４−７Ｒの容積増減と逆のタイミングで行われる。容積増加により、他方の気密室２４−７Ｌ内の全圧Ｐ´がＰ´１まで減圧し気体ｇ１を内部に導入し（図１６（ｄ））、容積減少により、気密室２４−７Ｌ内の全圧Ｐ´１がＰ´２にまで増圧して充満した気体ｇ１を気密容器２２−７外部に放出させる（図１６（ｂ））。この気体ｇ１の導入は他方の気体分離膜２１ｍ−７Ｌを介して行われ、気体ｇ１の放出は他方のリリーフ弁２７−７Ｌを介して行われる。このように気体分離装置１−７によれば、可動隔壁２５−７の往路移動と復路移動のそれぞれにおいて気体ｇ１を取り出すことができるので、たとえば、一方方向の移動によってのみ取り出そうとする場合に比べて、略２倍の効率で気体の取り出しができる。もっとも、上記使用方法は、可動隔壁２５−７の空往復移動を数回程度行って気密室２４−７Ｒ（気密室２４−７Ｌ）内に既存していた気体（大気）を気体ｇ１に置換してから行うことが好ましい。使用開始直後の排出気体は、気体ｇ１と既存気体との混合気体である可能性が高いから、そのような混合気体を空往復により前もって排出することにより純度の高い気体ｇ１を得られるようにするためである。この点は、後述する他の変形例においても同じである。
【００５４】
（気体分離装置の第８変形例）
図１７乃至２０を参照しながら、第８変形例に係る気体分離装置１−８について説明する。図１７は、気体分離装置１−８の斜視図である。図１８は、気体分離装置１−８の平面図である。図１９は、気体分離装置１−８の底面図である。図２０は、気体分離装置１−８の縦断面図である。気体分離装置１−８は、気体分離装置１−７と基本構造を共通にする。構造的には分離対象とする気体等の種類を問わないこと、大気Ｇから酸素冨化気体ｇ１を分離することを前提とすることは、前述したとおりである。ここで紹介する気体分離装置１−８もその例外ではないが、その説明に当たりより理解し易くするために、気体ｇ１の代わりに酸素冨化気体ｇ１と記載する。
【００５５】
気体分離装置１−８は、隔壁２１−８により内外が隔離された気密容器２２−８を備えている。隔壁２１−８は、気密室（中空部）２４−８を有する筒状の固定隔壁２３−８と、気密室２４−８内にあり固定隔壁２３−８の内周面２３ｅ−８に対して気密室２４−８の長さ方向（図２０の上下方向）に往復摺動可能な可動隔壁２５−８と、を含めて構成してある。つまり、気密室２４−８は、可動隔壁２５−８によって、気密室２４−８ａと気密室２４−８ｂに分割されている。固定隔壁２３−８の両端は、後述する蓋体２３ａ−８と、円形の底部２３ｂ−８と、によって常態において気密保持可能に構成してある。つまり、蓋体２３ａ−８及び底部２３ｂ−８も固定隔壁としての機能を有している。底部２３ｂ−８の形状を円形に構成したのは円形であれば内周面２３ｅ−８との間の気密性担保が比較的簡単であると考えたからであるところ、気密容器２２−８内にある気密室２４−８の気密性が確保できるのであれば円形以外の形状でもよい。底部２３ｂ−８の形状を円形にしたことから、これに対応して固定隔壁２３−８の形状は円筒状に形成してある。なお、蓋体２３ａ−８は、固定隔壁２３−８の上端部にネジ固定可能に構成してある。ネジ固定可能としたのは、蓋体２３ａ−８を固定隔壁２３−８に対して容易に取り付け取り外しできるようにするためであり、取り外し可能としたのは、たとえば、気密容器２２−８内部に可動隔壁２５−８を組み入れたり、必要に応じて内部保守を可能にしたりするためである。
【００５６】
可動隔壁２５−８の外周には環状パッキン２６−８を密着固定してあり、環状パッキン２６−８の働きにより可動隔壁２５−８と内周面２３ｅ−８との間の密着性を担保しつつ摺動を可能としている。密着性担保によって気密室２４−８の気密性が保持される。環状パッキン２６−８も、隔壁２１−８の一部を構成する。蓋体２３ａ−８には複数の通気孔２３ａ−８ｈ，・・が、底部２３ｂ−８には複数の通気孔２３ｂ−８ｈ，・・が、それぞれ厚み方向に貫通形成してある。通気孔２３ａ−８ｈ，・・は気体分離膜２３ａ−８ｍ，・・により、通気孔２３ｂ−８ｈ，・・は気体分離膜２３ｂ−８ｍ，・・により、それぞれ気密閉鎖してある。すなわち、各気体分離膜２３ａ−８ｍ及び各気体分離膜２３ｂ−８ｍは、いずれも気密容器２２−８の内外を隔離する機能を有しており、隔壁２１−８の一部を構成する。蓋体２３ａ−８の中央には滑り軸受２３ｄ−８を埋め込み固定してあり、この滑り軸受２３ｄ−８は、符号２５ｓ−８で示す操作棒を蓋体２３ａ−８の厚み方向（可動隔壁２５−８の可動方向）に外力を加えて往復スライドさせるための部材である。操作棒２５ｓ−８の気密容器２２−８の内部側一端は可動隔壁２５−８に固定してあり、気密容器２２−８外部側一端には操作盤２５ｐ−８を固定してある。操作棒２５ｓ−８は、その往復スライドにより気密容器２２−８内にある可動隔壁２５−８を往復摺動させられるように、すなわち、可動隔壁２５−８によって閉鎖した気密室２４−８の容積に変化はないが、可動隔壁２５−８を往復摺動させることによって気密室２４−８ａと気密室２４−８ｂとの間で、一方が増加した分他方が減少するというように容積を相対的に変化させられるように構成してある。なお、符号２７−８ａは気密室２４−８ａと外部とを連通可能にするリリーフ弁を、符号２７−８ｂは気密室２４−８ｂと外部とを連通可能にするリリーフ弁を、それぞれ示している。さらに、符号２３ｂ−８ｇは、底部２３ｂ−８の下端面中央から垂下させたグリップ（握り部）を示している。グリップ２３ｂ−８ｇは、使用者に片手（図２０に２点鎖線で表示）で握らせ、これによって、気密容器２２−８を起立保持させられるようにするためのものである。片手で保持できれば、空いた他の片手で操作棒２５ｓ−８（操作盤２５ｐ−８）を操作できるので、気体分離装置１−８の使い勝手を向上させることができる。また、手動操作によるものであって無電源で使用可能である気体分離装置１−８は、たとえば、山頂や災害地のような電源を得づらい状況下で使用するのに適している。
【００５７】
ここで、気体分離装置１−８の使用方法を説明する。操作盤２５ｐ−８を手で持ち図２０の下方向に押し下げると、それに伴い操作棒２５ｓ−８とともに可動隔壁２５−８が同方向に摺動する。これによって、気密室２４−８ａの容積が増加して内部の全圧がＰからＰ１まで減圧される。減圧の結果、外部（大気圧）に対して負圧となり、この圧力差が、気体分離膜２３ａ−８ｍを介して大気Ｇから酸素冨化気体ｇ１を気密室２４−８ａ内に分離導入させる。このとき、リリーフ弁２７−８ａは閉鎖したままである。次に、操作盤２５ｐ−８を図２０の上方向に引き上げて可動隔壁２５−８を同方向に摺動させると気密室２４−８ａの容積が減少してＰ１であった酸素冨化気体ｇ１の全圧がＰ２にまで増圧してリリーフ弁２７−８ａを開放させ、この結果、酸素冨化気体ｇ１が外部に排出される。他方、上記操作盤２５ｐ−８の押し下げは、気密室２４−８ｂ内の全圧Ｐ´１をＰ´２にまで増圧させてリリーフ弁２７−８ｂを開放させる。この結果、気密室２４−８ｂ内にある酸素冨化気体ｇ１が外部に排出される。上記操作盤２５ｐ−８の引き上げは、気密室２４−８ｂ内の容積増加に伴い全圧Ｐ´をＰ´１に減圧させる。減圧による内外圧力差が、気体分離膜２３ｂ−８ｍを介して大気Ｇから酸素冨化気体ｇ１を気密室２４−８ｂ内に分離導入させる。以上述べた操作盤２５ｐ−８の押し下げと引き上げは、これらを繰り返すことによって、リリーフ弁２７−８ａとリリーフ弁２７−８ｂとから交互に酸素冨化気体ｇ１を取り出すことができる。押し下げ又は引き上げのいずれか一方の動作のときだけの取り出しに比べて、双方向動作によって酸素冨化気体ｇ１取り出すことができるためたいへん効率がよい。リリーフ弁２７−８ａとリリーフ弁２７−８ｂとを、たとえば、図２０に示すような気体供給具（酸素マスク）５１−８等に管連結しておけば、人体に対して連続的かつ効率的に酸素冨化気体の供給を行うことができる。
【００５８】
（気体分離装置の第９変形例）
図２１乃至２４を参照しながら、第９変形例に係る気体分離装置１−９について説明する。図２１は、気体分離装置１−９の斜視図である。図２２は、気体分離装置１−９の平面図である。図２３は、気体分離装置１−９の底面図である。図２４は、気体分離装置１−９の縦断面図である。気体分離装置１−９は、上記した気体分離装置１−８に改良を加えたものである。気体分離装置１−９が気体分離装置１−８と異なるのは、可動隔壁の駆動構造のみである。このため、以下においては、気体分離装置１−９の特徴についてだけ説明し、気体分離装置１−８と共通する部材・構造については図１７乃至２０で使用した符号等を図２１乃至２４においても使用するに止め、それらの説明は省略する。
【００５９】
すなわち、気体分離装置１−９に係る可動隔壁２５−９の駆動構造は、可動隔壁２５−９の中央を貫通するネジ孔２５−９ｎと、ネジ孔２５−９ｎと螺合可能なスクリューシャフト２５−９ｓと、スクリューシャフト２５−９ｓの天板部２３ａ−９側（図２４の上側）一端を軸支する軸受２３ｄ−９ａと、スクリューシャフト２５−９ｓの蓋体２３ｂ−９側（図２４の下側）一端を軸支する軸受２３ｄ−９ｂと、スクリューシャフト２５−９ｓを可逆回転させるためのモータ２５−９ｍと、モータ駆動のための電池２５−９ｂと、から概ね構成してある。モータ２５−９ｍの駆動軸は、図２４では見えないが軸受２３ｄ−９ｂに軸支されたスクリューシャフト２５−９ｓに接続して一体回転可能に構成してある。モータ２５−９ｍと電池２５−９ｂは、蓋体２３ｂ−９中央から垂下するグリップ２３ｂ−９ｇの中に収納してある。電池２５−９ｓは、充電可能電池でも充電不能電池でもかまわない。図示は省略するが、モータ２５−９ｍの駆動スイッチや回転方向の切替スイッチも取り付けてある。このように、グリップ２３ｂ−９ｇは、握り部としての機能とモータ等の収納部としての機能とを兼ね備えている。モータ２５−９ｍを駆動してスクリューシャフト２５−９ｓを回転させると、それに螺合するネジ孔２５−９ｎ（可動隔壁２５−９）との間にネジ作用が働きその回転方向に合わせて可動隔壁２５−９を往復移動（図２４において上下動）させる。上述したネジ孔２５−９ｎと、スクリューシャフト２５−９ｓと、軸受２３ｄ−９ａと、軸受２３ｄ−９ｂと、は、モータ２５−９ｍの原動力を増大させるジャッキ構造として機能するように構成してある。可動隔壁２５−９の上下動による酸素冨化気体ｇ１の排出作用は、前述した可動隔壁２５−８の排出作用と異ならない。モータ２５−９ｍによる駆動を行う気体分離装置１−９は、手動による駆動を行う気体分離装置１−８に比べて労力が小さくて済む、という利点を備えている。
【００６０】
（気体分離装置の第１０変形例）
図２５及び２６を参照しながら、第１０変形例に係る気体分離装置１−１０について説明する。図２５は、気体分離装置１−１０の斜視図である。図２６は、気体分離装置１−１０の縦断面図である。気体分離装置１−１０は、先に述べた気体分離装置１−９に改良を施したものである。改良点は、気体分離装置１−９が有しなかったソーラーパネルを気体分離装置１−１０に設けた点である。したがって、以下の説明はソーラーパネルと、その関連部材についてのみ行う。なお、気体分離装置１−９と気体分離装置１−１０との間で共通する部材については、図２１乃至２４で使用した符号と同じ符号を図２５及び２６に記すに止め、それらの部材についての説明は省略する。
【００６１】
すなわち、気体分離装置１−１０が備える電池２５−１０ｂは、充電可能な電池により構成してあり、その充電は、気密容器２２−１０の隔壁２１−８の外周に設けたソーラーパネル２２−１０ｐによって行われるように構成してある。気体分離装置１−１０によれば、グリップ２３ｂ−９ｇを握りソーラーパネル２２−１０ｐに光を当てれば発電された電気が電池２５−１０ｂに充電されるので、電池の入れ替えが不要となる。山頂や災害地等の電源を得づらい場所においても、長時間に渡る使用が可能になる。
【００６２】
（気体分離装置の第１１変形例）
図２７及び２８を参照しながら、第１１変形例に係る気体分離装置１−１１について説明する。図２７は、気体分離装置１−１１の斜視図である。図２８は、天板を省略した気体分離装置１−１１の平面図である。気体分離装置１−１１は、平面視扇型の気密容器２２−１１と、気密容器２２−１１の扇型中心部に配した駆動構造２２ａ−１１と、電源部２２ｂ−１１と、から外観構成してある。
【００６３】
気密容器２２−１１は、扇型の天板部２２−１１ａ、同じく扇型の底板部２２−１１ｂと、天板部２２−１１ａの円弧辺と底板部２２−１１ｂの円弧辺とを連結する円弧側壁部２２−１１ｃと、天板部２２−１１ａの直線辺と底板部２２−１１ｂの直線辺とを連結する側壁部２２−１１ｄ，２２−１１ｄと、から構成してあり、上記各部材は固定隔壁として機能する。各側壁部２２−１１ｄは、略全体を占める気体分離膜２３ａ−１１ｍと、気体分離膜２３ａ−１１ｍを保持するための枠体２３ａ−１１ｆと、から概ね構成してある。上記各部材全体が気密容器２２−１１の隔壁を、気密容器２２−１１内部が気密室２４−１１を、それぞれ構成する。気密容器２２−１１内には、気密室２４−１１（２４−１１ａ，２４−１１ｂ）を気密分断可能な可動隔壁２５−１１を配してある。可動隔壁２５−１１は、平面視一端を駆動構造２２ａ−１１に回動可能に支持させ、同他端は横向きＵ字パッキン２６−１１を介して円弧側壁部２２−１１ｃ内壁に摺動可能に当接させてある。パッキン２６−１１は、天板部２２−１１ａ及び底板部２２−１１ｂと可動隔壁２５−１１との間を摺動可能に気密閉鎖する機能を兼ね備えている。各枠体２３ａ−１１ｆには、リリーフ弁２７−１１ａを取り付けてあり、それぞれが気密室２４−１１ａ，２４−１１ｂと外部とを連通可能に構成してある。可動隔壁２５−１１は、上述した天板部２２−１１ａ等により構成される固定隔壁とともに、第１１変形例における隔壁を構成する。
【００６４】
駆動構造２２ａ−１１は、基部に配したロータリーソレノイド２２ｓ―１１を主要部材として構成してあり、電源部２２ｂ−１１から電気の供給を受けたロータリーソレノイド２２ｓ−１１が機構部２２ｋ−１１を介して可動隔壁２５−１１を円弧辺に沿って往復回動させる機能を有している。駆動構造２２ａ−１１を中心とした可動隔壁２５−１１の回動は、先端部を円弧側壁部２２−１１ｃに沿って往復移動させる。この往復移動が、気密室２４−１１ａと気密室２４−１１ｂとの間の相対容積を増減させる。相対容積の増減は、気体分離装置１−７の動作原理と同じ原理により気体分離膜２３ａ−１１ｍ，２３ａ−１１ｍを介して分離導入した酸素冨化気体ｇ１をリリーフ弁２７−１１ａ，２７−１１ａから外部排出する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係る気体分離装置の平面図である。
【図２】図１に示す気体分離装置のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本実施形態の第１変形例に係る気体分離装置の平面図である。
【図４】図３に示す気体分離装置のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図３に示す気体分離装置のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】本実施形態の第２変形例に係る気体分離装置の縦断面図である。
【図７】本実施形態の第２変形例に係る気体分離装置の縦断面図である。
【図８】本実施形態の第３変形例に係る気体分離装置の縦断面図である。
【図９】本実施形態の第４変形例に係る気体分離装置の縦断面図である。
【図１０】本実施形態の第５変形例に係る気体分離装置の縦断面図である。
【図１１】本実施形態の第５変形例に係る気体分離装置の縦断面図である。
【図１２】本実施形態の第５変形例に係る気体分離装置の縦断面図である。
【図１３】本実施形態の第６変形例に係る気体分離装置の平面図である。
【図１４】本実施形態の第６変形例に係る気体分離装置のＣ−Ｃ断面図である。
【図１５】本実施形態の第６変形例に係る気体分離装置のＣ−Ｃ断面図である。
【図１６】本実施形態の第７変形例に係る気体分離装置の断面図である。
【図１７】本実施形態の第８変形例に係る気体分離装置の斜視図である。
【図１８】本実施形態の第８変形例に係る気体分離装置の平面図である。
【図１９】本実施形態の第８変形例に係る気体分離装置の底面図である。
【図２０】本実施形態の第８変形例に係る気体分離装置の縦断面図である。
【図２１】本実施形態の第９変形例に係る気体分離装置の斜視図である。
【図２２】本実施形態の第９変形例に係る気体分離装置の平面図である。
【図２３】本実施形態の第９変形例に係る気体分離装置の底面図である。
【図２４】本実施形態の第９変形例に係る気体分離装置の縦断面図である。
【図２５】本実施形態の第１０変形例に係る気体分離装置の斜視図である。
【図２６】本実施形態の第１０変形例に係る気体分離装置の縦断面図である。
【図２７】本実施形態の第１１変形例に係る気体分離装置の斜視図である。
【図２８】本実施形態の第１１変形例に係る天板省略の気体分離装置の平面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１        気体分離装置
２        気密容器
２ａ      容器内部
２ｂ      容器外部
２−１´  副気密容器
３        隔壁
５，６    対向隔壁
５ａ      通気孔
５ｈ      導気孔
７        蛇腹隔壁
７ａ−１  通気性補強膜
７ｂ−１  気体分離膜
８        復帰バネ
９        逆止弁
９ａ      弁体
９ｂ      環状支持部
９ｃ      押圧バネ
９ｄ      有底円筒体
９ｅ      底部
９ｆ      環状支持部
９ｈ      貫通孔
１０        通気容器
１０ｈ      通気孔
１１        リリーフ弁
１１ａ      弁本体
１１ｂ      調整リング
１３        気体分離膜
１５        連通パイプ
１７        連通逆止弁
２１        隔壁
２１ｈ      通気孔
２１ｍ      気体分離膜
２２        気密容器
２３        固定隔壁
２３ａ      底部
２３ｂ      環状周壁
２３ｃ      蓋体
２３ｄ      軸受
２３ｅ      内周面
２３ｈ      気体抜き孔
２３ｊ      内部
２３ｊ      気密容器内部
２３ｊ´    気密空間
２３ｋ      外部
２３ｋ´    空間
２４        中空部
２５        可動隔壁
２５ｐ      操作盤
２５ｓ      操作棒
２６        環状パッキン
２７        リリーフ弁
２８        逆止弁
２９        蓋体
３０        分離気体取出弁（リリーフ弁）
３０ａ      ノズル構造（ノズル）
３１        気密容器
３２        隔壁
３３        弾性補強膜
３５        気体分離膜
３７        逆止弁
３９        気体取出弁リリーフ弁
３９ａ      ノズル
４１        球技用ボール
４４        隔壁
４５        気密容器
４６        下容器
４６ａ      底部
４６ｂ      周壁
４７        上容器
４７ａ      天板部
４７ｂ      周壁
４７ｇ      環状溝
４７ｈ      通気孔
４７ｍ      気体分離膜
４７ｐ      環状パッキン
４８        ロック機構
４９        蓋体（被覆部材）
４９ａ      蓋本体
４９ｂ      閉鎖突起
５１        気体供給具
５３        ゴムタイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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