JP2003251135A - 除湿装置 - Google Patents

除湿装置

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JP2003251135A
JP2003251135A JP2002053777A JP2002053777A JP2003251135A JP 2003251135 A JP2003251135 A JP 2003251135A JP 2002053777 A JP2002053777 A JP 2002053777A JP 2002053777 A JP2002053777 A JP 2002053777A JP 2003251135 A JP2003251135 A JP 2003251135A
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JP
Japan
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dry air
air
separation membrane
purge
dehumidifier
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JP2002053777A
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Takeshi Kagawa
猛 香川
Toshifumi Wakamatsu
敏文 若松
Hiroaki Kato
裕明 加藤
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Toshiba Plant Construction Corp
Original Assignee
Toshiba Plant Construction Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転開始から急速に規定の乾燥度を有する乾
燥空気を負荷設備に供給すると共に、運転開始時におけ
るパージ空気の消費量を大幅に抑制できる除湿装置を提
供する。 【構成】 容器5内に分離膜6を設けた分離膜モジュー
ル2を使用する除湿装置において、分離膜6の1次側に
除湿すべき空気を供給し、2次側に別系統の乾燥空気を
パージ空気として供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は空気圧縮機等から供
給される空気中の湿分を除去して負荷設備に供給するた
めに使用される除湿装置に関し、特に運転開始から速や
かに所定の乾燥度になった乾燥空気を得ることが出来る
除湿装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に空気圧縮機で圧縮された空気は、
除湿装置で湿分(気相状態にある水分)を除去し乾燥空
気として空気圧機器等の負荷設備へ供給される。除湿装
置として最近注目されているものは、分離膜としての中
空糸を多数束ねて容器内に収容してモジュール化した分
離膜モジュールを使用するものである。このような空気
の除湿に適した分離膜モジュールとしては、例えば宇部
興産から市販されている型式C10V、ドイツのBEK
O社から市販されている型式4020などが知られてい
る。そして除湿装置は一般にこの分離膜モジュールを1
本または複数本並列接続して構成される。
【0003】図3は中空糸型の分離膜を用いた分離膜モ
ジュールで構成された従来の除湿装置の説明図、図4は
その分離膜モジュールの断面図である。除湿装置1は分
離膜モジュール2とパージ空気供給路3を備え、パージ
空気供給路3には調整弁などの流量調整手段4が設けら
れる。分離膜モジュール2は容器5とその中に封入した
中空糸型の分離膜6と、容器5の端部に連結した入口キ
ャップ7および出口キャップ8を備えている。
【0004】分離膜6の1次側9(中空糸の内側)は入
口キャップ7と出口キャップ8に連通し、入口キャップ
7に連通する空気供給路11から供給される空気の湿分
は、分離膜6の水蒸気分圧差により生じる膜の浸透力に
よって1次側9から2次側10(中空糸の外側)に分離
除去される。そして湿分除去により得られた乾燥空気は
乾燥空気排出路12を経て図示しない負荷設備に供給さ
れる。なお分離膜6の側壁には微細な連通孔が多数存在
し、それらの連通孔を通って水分が1次側9から2次側
10に透過する。
【0005】分離膜6で湿分の分離を続けると2次側1
0の湿分が次第に上昇するが、この湿分上昇の程度は供
給空気の湿分や温度等によっても左右される。また分離
膜6における膜の浸透力は1次側9と2次側10の水蒸
気分圧差に比例するので、分離膜6の2次側10の湿分
が上昇すると水蒸気分圧差は小さくなって膜の浸透力が
低下し、結果として分離膜モジュール2の除湿性能は低
下する。
【0006】そこで分離膜6の2次側10を乾燥空気で
パージすることにより、2次側10の湿分を下げて除湿
性能の低下を防止している。すなわち乾燥空気排出路1
2から流出する乾燥空気の一部を流量調整手段4で調整
し、パージ空気供給路3からパージ供給口13を経て分
離膜6の2次側10に供給する。この乾燥空気は2次側
10を流通する間に滞留する湿分を同伴してパージ排出
口14から外部に排出される。
【0007】このようにパージ空気は分離膜6の2次側
表面を乾燥させて1次側との水蒸気分圧差を形成すると
共に、容器5内の水蒸気の滞留を防止することにより、
分離膜モジュール2の除湿を促進する。そして入口空気
流量に対するパージ空気流量の割合が大きいほど、また
はパージ空気の乾燥度が高い(低露点)ほど、乾燥空気
排出路12に流出する空気の乾燥度が促進され、逆に入
口空気流量に対するパージ空気流量の割合が少ないほ
ど、またはパージ空気の乾燥度が低い(高露点)ほど、
乾燥空気排出路12に流出する空気の乾燥度が低くな
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来は上記のように分
離膜モジュール2で得られた乾燥空気を自己のパージ空
気として使用することにより、分離膜モジュール2にお
ける除湿性能の低下を防止しているが、この方式では次
のような問題があった。
【0009】すなわち、除湿装置1の運転開始からしば
らくの間は、出口側の乾燥空気排出路12から負荷設備
へ供給される空気の乾燥度が規定値より低くなり、且つ
そのような低い乾燥度の空気をパージ空気として使用す
ると、その状態はかなり長く継続する。しかも除湿装置
の出口側の空気乾燥度を手動調整または自動調整する際
に、運転開始時には出口側の空気乾燥度が高くならない
ため、分離膜の2次側に乾燥度の低い大量のパージ空気
を供給するように調整するので、その期間エネルギーロ
スが大きくなる。そこで本発明はかかる問題の解決を課
題とし、運転開始から高乾燥度の空気を迅速に負荷設備
に供給でき、且つパージ空気量を抑制できる除湿装置を
提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明は、容器内に分離膜を設けた分離膜モジュールを使用
する除湿装置において、前記分離膜の1次側に除湿すべ
き空気を供給し、2次側に別系統の乾燥空気をパージ空
気として供給するように構成したことを特徴とする(請
求項1)。
【0011】上記の除湿装置において、別系統の乾燥空
気は高圧ボンベに充填された乾燥空気、吸着式の除湿装
置で得られた乾燥空気、または分離膜モジュールを使用
する他の除湿装置で得られた乾燥空気とすることができ
る(請求項2,3,4)。
【0012】上記いずれかの除湿装置において、分離膜
モジュールで得られた乾燥空気が予め設定された乾燥度
以上になったとき、そのパージ空気を別系統の乾燥空気
から前記得られた乾燥空気に切り換えるように構成でき
る(請求項5)。
【0013】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
より説明する。図1は発明に係る除湿装置の実施の形態
を説明するプロセスフロー図である。除湿装置1は1本
の分離膜モジュール2または複数本の分離膜モジュール
2を並列接続して構成することができ、分離膜モジュー
ル2の構成は図4に示す従来のものを使用することがで
きる。また分離膜モジュール2における空気供給路11
および乾燥空気排出路12の基本的な接続は図3に示す
従来例と同様である。しかしパージ空気供給路3の接続
方式は異なる。
【0014】本実施の形態ではパージ空気を別系統の乾
燥空気供給源20から供給する。乾燥空気供給原20と
しては、市販の高圧窒素ガスボンベ等に使用されている
高圧ボンベ、吸着式の除湿装置または分離膜モジュール
を使用する他の除湿装置などを使用できる。そしてパー
ジ空気の流量は調整弁などの流量調整手段4により行う
ことができる。
【0015】高圧ボンベに充填された乾燥空気を使用す
る場合には、充填施設で高圧空気を充填した高圧ボンベ
を除湿装置1の設置位置に搬入し、その圧力調整弁の出
口側をパージ空気供給路3に接続する。そして除湿装置
1の運転開始に先立って、または運転開始と同時に、分
離膜モジュール2にパージ空気を供給することにより、
除湿装置1から急速に規定の乾燥度に達した乾燥空気を
負荷設備に供給することができ、さらに運転開始時にお
けるパージ空気の消費量も大幅に抑制できる。
【0016】吸着式の除湿装置は吸着塔の中にシリカゲ
ルなどの水分吸着剤を充填し、その充填層中を通過する
空気の水分を水分吸着剤で吸着して除湿するものであ
る。吸着式の除湿装置からの乾燥空気を使用する場合
は、吸着塔の乾燥空気出口配管をパージ空気供給路3に
接続する。そして除湿装置1の運転開始に先立って、ま
たは運転開始と同時に、分離膜モジュール2にパージ空
気を供給することによって、除湿装置1から急速に規定
の乾燥度に達した乾燥空気を負荷設備に供給することが
でき、さらに運転開始時におけるパージ空気の消費量も
大幅に抑制できる。
【0017】除湿モジュールを使用する他の除湿装置か
らの乾燥空気を使用する場合は、図1の除湿装置1と同
様な他の除湿装置を使用することができ、その他の除湿
装置の乾燥空気排出路からの分岐路を図1のパージ空気
供給路3に接続する。そして図1の除湿装置1の運転開
始に先立って、または運転開始と同時に、平常運転を行
っている他の除湿装置から図1の分離膜モジュール2に
パージ空気を供給することによって、除湿装置1から急
速に規定の乾燥度に達した乾燥空気を負荷設備に供給す
ることができ、さらに運転開始時におけるパージ空気の
消費量も大幅に抑制できる。
【0018】図2は本発明に係る除湿装置の他の実施の
形態を説明するプロセスフロー図である。この実施の形
態では乾燥空気排出路12を流れる乾燥空気の乾燥度
(露点)を測定してその測定値を電気信号として出力す
る相対湿度計などの乾燥度測定装置21と、乾燥度測定
装置21からの信号を受ける制御装置22と、制御装置
22により制御される三方電磁弁などの遠隔制御可能な
切換弁23を備えている。
【0019】一方、この実施の形態においても図1の例
と同様な他の乾燥空気供給源20からの乾燥空気がパー
ジ空気供給路3により分離膜モジュール2の2次側に供
給するようになっている。そして乾燥空気供給源20か
らの乾燥空気と乾燥空気排出路12からの乾燥空気が切
換弁23で切り換えられる。
【0020】次に図2の除湿装置1の作用を説明する。
先ず図2の除湿装置1が運転開始する前は、乾燥度測定
装置21で検出される乾燥度は制御装置22で設定され
た値を下回っているので、制御装置22は分離膜モジュ
ール2の2次側へ供給するパージ空気を他の乾燥空気供
給源20から供給するように切換弁23を制御する。そ
して図2の除湿装置1の運転開始に先立って、または運
転開始と同時に、平常運転を行っている他の除湿装置か
ら図2の分離膜モジュール2にパージ空気を供給するこ
とによって、除湿装置1から急速に規定の乾燥度に達し
た乾燥空気を負荷設備に供給することができ、さらに運
転開始時におけるパージ空気の消費量も大幅に抑制でき
る。
【0021】乾燥空気排出路12を流れる乾燥空気の乾
燥度が規定の乾燥度(予め設定された乾燥度の値)に達
すると、制御装置22は分離膜モジュール2の2次側へ
供給するパージ空気を他の乾燥空気供給源20から乾燥
空気排出路12に切り換えるように切換弁23を制御す
る。なお乾燥空気供給源20に接続されるパージ空気供
給路3と同様に、乾燥空気排出路12から分岐されるパ
ージ空気供給路3にも同様な流量調整手段4が設けられ
る。
【0022】図2の除湿装置1は運転開始から平常運転
に達するまで他の乾燥空気供給源20からパージ空気の
供給を受け、平常運転に達した後は自動的に自己の分離
膜モジュール2で得られた乾燥空気をパージ空気として
使用するように構成されている。そのため他の乾燥空気
供給源20を長期間パージ供給用として使用する必要が
なく、特に乾燥空気供給源として高圧ボンベを使用する
場合や吸着式の除湿装置を使用する場合にその効果が大
きい。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る分離膜モジ
ュールを使用した除湿装置は、分離膜の1次側に除湿す
べき空気を供給し、2次側に別系統の乾燥空気をパージ
空気として供給するように構成したことを特徴とする。
このようにすると、除湿装置の運転開始から急速に規定
の乾燥度を有する乾燥空気を負荷設備に供給することが
でき、さらに運転開始時におけるパージ空気の消費量も
大幅に抑制できる。
【0024】上記の除湿装置において、別系統の乾燥空
気は高圧ボンベに充填された乾燥空気、吸着式の除湿装
置で得られた乾燥空気または分離膜モジュールを使用す
る他の除湿装置で得られた乾燥空気とすることができ
る。これらの乾燥空気供給源を使用することによりパー
ジ空気を容易に且つ安価に供給できる。
【0025】上記いずれかの除湿装置において、分離膜
モジュールで得られた乾燥空気が予め設定された乾燥度
以上になったとき、そのパージ空気を別系統の乾燥空気
から前記得られた乾燥空気に切り換えるように構成でき
る。このような切換方式によれば、他の乾燥空気供給源
を長期間パージ供給用として使用する必要がなく、特に
乾燥空気供給源として高圧ボンベを使用する場合や吸着
式の除湿装置を使用する場合にその効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】発明に係る除湿装置の実施の形態を説明するプ
ロセスフロー図。
【図2】本発明に係る除湿装置の他の実施の形態を説明
するプロセスフロー図。
【図3】中空糸型の分離膜を用いた分離膜モジュールに
より構成された従来の除湿装置の説明図。
【図4】図3の分離膜モジュールの断面図。
【符号の説明】
1 除湿装置 2 分離膜モジュール 3 パージ空気供給路 4 流量調整手段 5 容器 6 分離膜 7 入口キャップ 8 出口キャップ 9 1次側 10 2次側 11 空気供給路 12 乾燥空気排出路 13 パージ供給口 14 パージ排出口 20 他の乾燥空気供給源 21 乾燥度測定装置 22 制御装置 23 切換弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 裕明 東京都大田区蒲田五丁目37番1号 東芝プ ラント建設株式会社内 Fターム(参考) 4D006 GA41 HA02 JA14Z JA51Z JA63Z KE24Q KE30P PB17 PB65 PC72 4D052 AA05 EA02 GA03 GB03 GB08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容器5内に分離膜6を設けた分離膜モジ
    ュール2を使用する除湿装置において、前記分離膜6の
    1次側に除湿すべき空気を供給し、2次側に別系統の乾
    燥空気をパージ空気として供給するように構成したこと
    を特徴とする除湿装置。
  2. 【請求項2】 請求項1において、別系統の乾燥空気が
    高圧ボンベに充填された乾燥空気であることを特徴とす
    る除湿装置。
  3. 【請求項3】 請求項1において、別系統の乾燥空気が
    吸着式の除湿装置で得られた乾燥空気であることを特徴
    とする除湿装置。
  4. 【請求項4】 請求項1において、別系統の乾燥空気が
    分離膜モジュールを使用する他の除湿装置で得られた乾
    燥空気であることを特徴とする除湿装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
    分離膜モジュール2で得られた乾燥空気が予め設定され
    た乾燥度以上になったとき、そのパージ空気を別系統の
    乾燥空気から前記得られた乾燥空気に切り換えるように
    構成したことを特徴とする除湿装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114497640A (zh) * 2021-12-25 2022-05-13 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种燃料电池系统箱体除湿结构

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114497640A (zh) * 2021-12-25 2022-05-13 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种燃料电池系统箱体除湿结构
CN114497640B (zh) * 2021-12-25 2023-09-19 安徽明天氢能科技股份有限公司 一种燃料电池系统箱体除湿结构

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