JP2005337640A - Gas humidifying device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主として、工業的に生産される窒素等の各種ガスを加湿すると共にその加湿度を任意の設定露点に制御，保持することができるガス加湿装置に関するものである。 The present invention mainly relates to a gas humidifier capable of humidifying various gases such as nitrogen produced industrially and controlling and maintaining the humidification at an arbitrary set dew point.
一般に、工業的に生産されるガスは、水分を全く含有しないものか、水分を含有していても、その含有量が極く僅かなものである（以下、これらのガスを「乾燥ガス」と総称する）から、ガス使用目的によっては、ユースポイントでの使用条件に適した湿度に加湿しておく必要がある場合がある。 In general, industrially produced gas does not contain water at all, or even if it contains water, its content is very small (hereinafter, these gases are referred to as “dry gas”). Therefore, depending on the purpose of gas use, it may be necessary to humidify to a humidity suitable for the use conditions at the use point.
そこで、かかる場合、従来においては、ユースポイントへのガス供給ラインにバッフル型加湿装置やパスオーバ型加湿装置を設けて、乾燥ガスを加湿した上でユースポイントに供給するようにしているのが普通である。ここに、バッフル型加湿装置は、乾燥ガスたる被加湿ガスを貯留水中にバブリングさせて、当該ガスを貯留水との接触により加湿させるものであり（例えば、特許文献１又は特許文献２参照）、パスオーバ型加湿装置は、被加湿ガスを貯留水の水面上を通過させることにより、当該ガスに水分を同伴させて蒸気圧分の加湿を行なうものである（例えば、特許文献３参照）。
しかし、かかる従来の加湿装置では、加湿ガスに乾燥ガスを混合させることにより、ユースポイントに供給されるガスの湿度を調整するようにしているが、ユースポイントへのガス供給量を一定に保持しつつ適正な加湿度を確保するためには、加湿ガス量とこれに混合させる乾燥ガス量との比率を高度に制御する必要がある。したがって、加湿度及びガス流量をユースポイントでの使用条件に応じて正確に制御することが困難であった。また、かかる制御が可能であったとしても、その制御システムが極めて複雑なものとなり、イニシャルコスト，ランニングコスト面からみても実用性に乏しい。また、バッフル型加湿装置にあっては、ガス流量が多い場合、加湿時に飛沫（液滴）が同伴して、適正な加湿ガスを得ることが困難となったり、各種センサの誤動作を招来する虞れもある。 However, in such a conventional humidifier, the humidity of the gas supplied to the use point is adjusted by mixing the dry gas with the humidified gas, but the gas supply amount to the use point is kept constant. However, in order to ensure proper humidification, it is necessary to highly control the ratio of the amount of humidified gas and the amount of dry gas to be mixed therewith. Therefore, it has been difficult to accurately control the humidification and the gas flow rate according to the use conditions at the use point. Even if such control is possible, the control system becomes extremely complicated, and is not practical from the viewpoint of initial cost and running cost. Further, in the baffle type humidifier, when the gas flow rate is large, droplets (droplets) accompany the humidification, which makes it difficult to obtain an appropriate humidified gas or may cause malfunction of various sensors. There is also.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、所望する露点（湿度）の加湿ガスを容易に得ることができるガス加湿装置を提供することを目的とするものである。 This invention is made | formed in view of such a point, and it aims at providing the gas humidification apparatus which can obtain the humidification gas of the desired dew point (humidity) easily.
本発明は、上記の目的を達成すべく、内部を、上下方向に延びる水蒸気透過膜により、ガスが流動する加湿室と加湿水を貯留する加湿源室とに区画した加湿器と、加湿室から流出するガスの湿度を検出する湿度検出器と、加湿源室の水位を調整する水位調整機構と、湿度検出器による検出湿度に基づいて該検出湿度が設定露点となるように水位調整機構を制御する露点制御器とを具備して、加湿源室の水位によって決定される水蒸気透過膜と加湿水との接触面積を当該検出湿度に基づいて調整することにより、設定露点の湿潤ガスが得られるように構成したことを特徴とするガス加湿装置を提案するものである。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a humidifier having an interior partitioned into a humidification chamber in which gas flows and a humidification source chamber in which humidified water is stored by a water vapor permeable membrane extending in the vertical direction. A humidity detector that detects the humidity of the outflowing gas, a water level adjustment mechanism that adjusts the water level in the humidification source chamber, and a water level adjustment mechanism that controls the detected humidity to the set dew point based on the humidity detected by the humidity detector A dew point controller that adjusts the contact area between the water vapor permeable membrane and the humidified water determined by the water level of the humidification source chamber based on the detected humidity so that a wet gas with a set dew point can be obtained. The present invention proposes a gas humidifier characterized by being configured as described above.
かかるガス加湿装置にあっては、検出湿度に基づく水位制御の応答性を向上させるために、水位調整機構を、加湿水を貯留する圧力タンクと、圧力タンクから加湿源室に導かれた給水路と、圧力タンク内の圧力を調整する圧力調整器とを具備して、給水路から加湿源室へと供給される加湿水量をタンク内圧力によって制御することにより、加湿源室の水位を調整しうるように構成すると共に、露点制御器を検出湿度に基づいて圧力調整器によるタンク内圧力を制御するものとしておくことが好ましい。なお、圧力調整器としては、例えば、電空レギュレータが使用される。 In such a gas humidifier, in order to improve the responsiveness of the water level control based on the detected humidity, the water level adjusting mechanism includes a pressure tank for storing the humidified water, and a water supply channel led from the pressure tank to the humidification source chamber. And a pressure regulator for adjusting the pressure in the pressure tank, and the water level in the humidification source chamber is adjusted by controlling the amount of humidification water supplied from the water supply channel to the humidification source chamber by the pressure in the tank. The dew point controller is preferably configured to control the pressure in the tank by the pressure regulator based on the detected humidity. As the pressure regulator, for example, an electropneumatic regulator is used.
また、かかるガス加湿装置にあっては、加湿器が、上下部に被加湿ガス導入口及び加湿ガス導出口を設けたケースと、水蒸気透過膜により囲繞形成されており、ケース内に被加湿ガス導入口及び加湿ガス導出口に連通する状態で配置された加湿室と、ケースと水蒸気透過膜との間に形成されており、被加湿ガス導入口及び加湿ガス導出口に連通しない加湿源室と、を具備するものであることが好ましい。 Further, in such a gas humidifier, the humidifier is surrounded by a case provided with a humidified gas inlet and a humidified gas outlet at the upper and lower portions and a water vapor permeable film, and the humidified gas is contained in the case. A humidifying chamber disposed in communication with the inlet and the humidified gas outlet, and a humidifying source chamber formed between the case and the water vapor permeable membrane and not connected to the humidified gas inlet and the humidified gas outlet. It is preferable that it comprises.
また、水蒸気透過膜としては、主たる化学構造が４弗化エチレンと過弗化３，６ジオキサ−４メチル−７オクタンとの共重合体であり且つ官能基としてスルホン酸基を配位させた有機高分子薄膜を使用することが好ましい。 In addition, the water vapor permeable membrane has an organic structure in which the main chemical structure is a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorinated 3,6dioxa-4methyl-7octane and a sulfonic acid group is coordinated as a functional group. It is preferable to use a polymer thin film.
本発明のガス加湿装置は、被加湿ガスを通過させる加湿室と加湿水を貯留する加湿源室とを区画する水蒸気透過膜の有効膜表面積を加湿源室の水位により変化させることにより、被加湿ガスの加湿度を制御するように構成されたものであり、且つ当該水位を加湿ガスの湿度（露点）に基づいて制御するように構成されたものであるから、冒頭で述べた如き問題を生じることなく、ユースポイントでの使用条件に適した湿度の加湿ガスを精度よく容易に得ることができる。 The gas humidifying device of the present invention changes the effective membrane surface area of the water vapor permeable membrane that partitions the humidifying chamber through which the humidified gas passes and the humidifying source chamber storing the humidified water, by changing the water level of the humidifying source chamber. Since it is configured to control the humidification of the gas and to control the water level based on the humidity (dew point) of the humidified gas, the problem described at the beginning is caused. Therefore, a humidified gas having a humidity suitable for the use conditions at the use point can be easily obtained with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be specifically described with reference to FIG.
図１は、本発明に係るガス加湿装置の一例を示す系統図であり、この図１に示されたガス加湿装置１は、加湿器２と水位調整機構３と湿度検知器４と露点制御器５とを具備してなる。 FIG. 1 is a system diagram showing an example of a gas humidifier according to the present invention. The gas humidifier 1 shown in FIG. 1 includes a humidifier 2, a water level adjusting mechanism 3, a humidity detector 4, and a dew point controller. And 5.
加湿器２は、図１に示す如く、鉛直円筒状のケース２１と、ケース２１の中心部に鉛直状に配置されたメンブレンチューブ群（以下「チューブモジュール」という）２２とを具備してなる。 As shown in FIG. 1, the humidifier 2 includes a vertical cylindrical case 21 and a membrane tube group (hereinafter referred to as “tube module”) 22 arranged vertically in the center of the case 21.
チューブモジュール２２は、水蒸気透過膜２２ｂからなる複数本のメンブレンチューブ２２ａを束ねたものである。水蒸気透過膜２２ｂは、水蒸気に対して透過性を有し且つ液状の水を透過させない水蒸気選択性を有するものであり、膜組成に親水基を有する含水ポリマーを主成分とする無孔質膜が使用することができ、例えば、セロファン、ポリマーの主鎖若しくは側鎖内に親水基を有する透過性ウレタン又はポリマーの主鎖若しくは側鎖内に塩基若しくは酸基を有するイオン交換ポリマー等を構成材とするものであって、水蒸気透過係数が１０−６〜１０−４ｃｍ３・ｃｍ／ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ程度であるものが好適する。この例では、メンブレンチューブ２２ａの構成材たる水蒸気透過膜２２ｂとして、水分子の吸着性，高速移動性や水分子以外の気体分子を透過させない選択性において優れる有機高分子薄膜、特に、イオン交換ポリマーとして主たる化学構造が４弗化エチレンと過弗化３，６ジオキサ−４メチル−７オクタンとの共重合体であり且つ官能基としてスルホン酸基を配位させた有機高分子薄膜が使用されている。また、各メンブレンチューブ２２ａとして、内径：５ｍｍ，肉厚（水蒸気透過膜２２ｂの膜厚）：０．１６ｍｍ，長さ（後述する水平仕切壁２３，２４に貫通固着された部分を除く）：５００ｍｍの直線状チューブを使用しており、１０本のメンブレンチューブ２２ａを束ねてチューブモジュール２２を構成している。 The tube module 22 is a bundle of a plurality of membrane tubes 22a made of a water vapor permeable membrane 22b. The water vapor permeable membrane 22b has a water vapor selectivity which is permeable to water vapor and does not allow liquid water to permeate, and is a nonporous membrane whose main component is a hydrous polymer having a hydrophilic group in the film composition. For example, cellophane, permeable urethane having a hydrophilic group in the main chain or side chain of the polymer, or an ion exchange polymer having a base or an acid group in the main chain or side chain of the polymer as a constituent material The water vapor transmission coefficient is preferably about 10 −6 to 10 −4 cm 3 · cm / cm 2 · sec · cmHg. In this example, as the water vapor permeable membrane 22b which is a constituent material of the membrane tube 22a, an organic polymer thin film excellent in water molecule adsorbability, high-speed mobility, and selectivity not allowing gas molecules other than water molecules to permeate, in particular, an ion exchange polymer. The main chemical structure is a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorinated 3,6dioxa-4methyl-7octane, and an organic polymer thin film in which a sulfonic acid group is coordinated as a functional group is used. Yes. Further, each membrane tube 22a has an inner diameter of 5 mm, a thickness (film thickness of the water vapor permeable membrane 22b): 0.16 mm, and a length (excluding a portion that is fixed to the horizontal partition walls 23 and 24 described later): 500 mm. The tube module 22 is configured by bundling 10 membrane tubes 22a.
ケース２１の上下部には、図１に示す如く、水平仕切壁２３，２４によりモジュール配置領域（チューブモジュール２２が配置されるケース内領域）と区画された被加湿ガス導入口（下部マニホルド）２５及び加湿ガス導出口（上部マニホルド）２６が形成されている。ケース２１の下部に設けた被加湿ガス導入口２５には、加湿すべきガスである被加湿ガス（例えば、窒素）７を加湿器２に供給する被加湿ガス供給路６が接続されており、ケース２１の上部に設けた加湿ガス導出口２５には、加湿された被加湿ガスである加湿ガス７１を所定のユースポイント（図示せず）に供給する加湿ガス供給路８が接続されている。すなわち、加湿器２は、ユースポイントへのガス供給ライン６，８の適所に配設されている。 As shown in FIG. 1, a humidified gas inlet (lower manifold) 25 partitioned by a horizontal partition wall 23, 24 and a module placement region (a case internal region where the tube module 22 is placed) is provided at the upper and lower portions of the case 21. A humidified gas outlet (upper manifold) 26 is formed. A humidified gas supply path 6 for supplying a humidified gas (for example, nitrogen) 7 that is a gas to be humidified to the humidifier 2 is connected to the humidified gas inlet 25 provided at the lower portion of the case 21. A humidified gas supply path 8 is connected to the humidified gas outlet 25 provided in the upper part of the case 21 to supply a humidified gas 71, which is a humidified humidified gas, to a predetermined use point (not shown). That is, the humidifier 2 is disposed at an appropriate position on the gas supply lines 6 and 8 to the use point.
チューブモジュール２２の上下端部は、水平仕切壁２３，２４に貫通状に固着されていて、メンブレンチューブ２２ａ内を被加湿ガス導入口２５から加湿ガス導出口２６へとガスが流動する加湿室２７に構成すると共に、チューブモジュール２２を囲繞するケース内領域（メンブレンチューブ２２ａとケース２１との間の領域）を加湿水９が貯留される加湿源室２８に構成してある。すなわち、加湿器２の内部（ケース２１の内部）は、水蒸気透過膜２２ｂにより、上下端部が被加湿ガス導入口２５及び加湿ガス導出口２６に連通する加湿室２７と当該導出入口２５，２６に連通しない加湿源室２８とに区画されている。 The upper and lower ends of the tube module 22 are fixed to the horizontal partition walls 23 and 24 in a penetrating manner, and a humidification chamber 27 in which gas flows in the membrane tube 22a from the humidified gas inlet 25 to the humidified gas outlet 26. In addition, a region in the case surrounding the tube module 22 (region between the membrane tube 22a and the case 21) is configured in the humidification source chamber 28 in which the humidified water 9 is stored. That is, the inside of the humidifier 2 (the inside of the case 21) includes a humidifying chamber 27 whose upper and lower ends communicate with the humidified gas inlet 25 and the humidified gas outlet 26 and the outlets 25 and 26 by the water vapor permeable membrane 22b. And a humidification source chamber 28 that does not communicate with each other.
水位調整機構３は、図１に示す如く、加湿水９を貯留する圧力タンク３１と、圧力タンク３１の貯留水領域から加湿源室２８の底部（下端部）に導かれた給水路３２と、加湿源室２８の上端部を大気に開放する開口（大気開放口）３３と、圧力タンク３１内の圧力（タンク内圧力）を調整する圧力調整器３４とを具備する。 As shown in FIG. 1, the water level adjusting mechanism 3 includes a pressure tank 31 that stores the humidified water 9, a water supply path 32 that is led from the stored water area of the pressure tank 31 to the bottom (lower end) of the humidification source chamber 28, An opening (atmosphere release port) 33 that opens the upper end of the humidification source chamber 28 to the atmosphere, and a pressure regulator 34 that adjusts the pressure in the pressure tank 31 (tank pressure) are provided.
圧力タンク３１は密閉状のもので、所定量の加湿水９が貯留されている。加湿水９としては、一般に、脱イオン水（例えば、水道水をイオン交換膜により脱イオン処理（陽イオンの除去処理）したもの）が使用される。 The pressure tank 31 is hermetically sealed and stores a predetermined amount of humidified water 9. As the humidified water 9, generally, deionized water (for example, tap water that has been subjected to deionization treatment (cation removal treatment) with an ion exchange membrane) is used.
圧力調整器３４は、図１に示す如く、例えば電空レギュレータであり、窒素ガス等の加圧ガス１０を圧力タンク３１に給排させることにより、圧力タンク３１内の圧力を調整するものである。圧力タンク３１内の圧力を調整することにより、つまりタンク内圧力と加湿源室２８の圧力（大気圧）との差（ゲージ圧力）を調整することにより、圧力タンク３１から加湿源室２８への加湿水９の給排が行われ、加湿源室２８の水位ｈを任意に変更，調整することができるようになっている。圧力調整器３４によるタンク内圧力の調整幅は、加湿源室２８の高さＨにほぼ一致するように設定される。すなわち、圧力調整器３４により、加湿源室２８の水位ｈを０〜Ｈの範囲で任意に調整しうるようになっている。 As shown in FIG. 1, the pressure regulator 34 is, for example, an electropneumatic regulator, and adjusts the pressure in the pressure tank 31 by supplying and discharging the pressurized gas 10 such as nitrogen gas to and from the pressure tank 31. . By adjusting the pressure in the pressure tank 31, that is, by adjusting the difference (gauge pressure) between the pressure in the tank and the pressure (atmospheric pressure) in the humidification source chamber 28, the pressure tank 31 moves to the humidification source chamber 28. The humidifying water 9 is supplied and discharged, and the water level h in the humidifying source chamber 28 can be arbitrarily changed and adjusted. The adjustment range of the pressure in the tank by the pressure adjuster 34 is set so as to substantially coincide with the height H of the humidification source chamber 28. In other words, the water level h of the humidification source chamber 28 can be arbitrarily adjusted in the range of 0 to H by the pressure regulator 34.
湿度検知器４は、加湿ガス導出口２６に設置されており、チューブモジュール２２から流出した直後の加湿ガス７１の湿度（露点）を検出する。 The humidity detector 4 is installed in the humidified gas outlet 26 and detects the humidity (dew point) of the humidified gas 71 immediately after flowing out of the tube module 22.
露点制御器５は、湿度検出器４による検出湿度（検出露点）に基づいて圧力調整器３４を制御する。すなわち、検出湿度に基づいて圧力調整器である電空レギュレータ３４の電圧を制御して、検出湿度が予め設定された露点（設定露点）となるように加湿源室２８の水位ｈを制御する。なお、設定露点は任意に設定することができる。 The dew point controller 5 controls the pressure regulator 34 based on the humidity detected by the humidity detector 4 (detected dew point). That is, the voltage of the electropneumatic regulator 34 which is a pressure regulator is controlled based on the detected humidity, and the water level h of the humidification source chamber 28 is controlled so that the detected humidity becomes a preset dew point (set dew point). The set dew point can be arbitrarily set.
また、被加湿ガス供給路６には、加湿器２に導入される被加湿ガス７を所定温度に加温する加温器６１が配設されている。また、図示していないが、加湿器２のケース２１にベルトヒータを巻装すると共に温度センサを取付けて、加湿源室２８内の加湿水９を所定温度に加熱保持するようになっており、また被加湿ガス供給路６における加温器６１の下流側部分及び加湿ガス供給路８に保温手段を付設して、被加湿ガス７ないし加湿ガス７１を所定温度に保温するようになっている。かかる加湿水９及びガス６，６１の温度は、設定露点に応じて設定される。例えば、露点が６０℃，７０℃である場合には、チューブモジュール２２へ導入される加湿ガス７１の温度（被加湿ガス導入口２５におけるガス温度）が約６８℃，７８℃となるように設定しておく。 The humidified gas supply path 6 is provided with a heater 61 for heating the humidified gas 7 introduced into the humidifier 2 to a predetermined temperature. Although not shown, a belt heater is wound around the case 21 of the humidifier 2 and a temperature sensor is attached to heat and hold the humidified water 9 in the humidification source chamber 28 at a predetermined temperature. Further, a heat retaining means is provided in the humidified gas supply path 6 on the downstream side of the heater 61 and the humidified gas supply path 8 so as to keep the humidified gas 7 or the humidified gas 71 at a predetermined temperature. The temperature of the humidified water 9 and the gas 6, 61 is set according to the set dew point. For example, when the dew points are 60 ° C. and 70 ° C., the temperature of the humidified gas 71 introduced into the tube module 22 (the gas temperature at the humidified gas inlet 25) is set to about 68 ° C. and 78 ° C. Keep it.
以上のように構成されたガス加湿装置１によれば、被加湿ガス（例えば、工業的に製造された乾燥ガス）７を効果的に加湿することができると共に、その加湿度（露点）を水位ｈの調整により制御することができる。 According to the gas humidifier 1 configured as described above, the humidified gas (for example, industrially produced dry gas) 7 can be effectively humidified, and the humidification (dew point) is set to the water level. It can be controlled by adjusting h.
すなわち、被加湿ガス供給路６から加湿器２の被加湿ガス導入口２５に導入された被加湿ガス７は、それが加湿室２７つまりメンブレンチューブ２２ａ内を通過する間において、メンブレンチューブ２２ａの外周面に接触する加湿水９から水分を吸収して加湿される。加湿室２７の周壁つまりメンブレンチューブ２２ａの管壁は、上記した如く、主たる化学構造が４弗化エチレンと過弗化３，６ジオキサ−４メチル−７オクタンとの共重合体であり且つ官能基としてスルホン酸基を配位させた有機高分子薄膜（水蒸気透過膜２２ｂ）で構成されているが、この薄膜における官能基たるスルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）は親水性基であることから、メンブレンチューブ２２ａの外表面は、これに接触する加湿水９を迅速に化学吸着し、スルホン酸水和物（−ＳＯ３Ｈ・［Ｈ２Ｏ］ｎ）として吸収する。そして、メンブレンチューブ２２ａの外表面に吸収された水分子は、メンブレンチューブ２２ａの内外間における水分子の蒸気分圧の差によってメンブレンチューブ２２ａの管壁たる水蒸気透過膜２２ｂを透過（移動）して、メンブレンチューブ２２ａ（加湿室２７）内を流れるガス７中に拡散し、充分に加湿されたガス（加湿ガス）７１が得られ、この加湿ガス７１は加湿ガス導出口２６から加湿ガス供給路８を経て所定の加湿ガス使用部に供給される。 In other words, the humidified gas 7 introduced from the humidified gas supply path 6 into the humidified gas inlet 25 of the humidifier 2 passes through the humidifying chamber 27, that is, the membrane tube 22a, while the outer periphery of the membrane tube 22a. Moisture is absorbed and humidified from the humidified water 9 in contact with the surface. As described above, the peripheral wall of the humidifying chamber 27, that is, the tube wall of the membrane tube 22a has a main chemical structure that is a copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorinated 3,6dioxa-4methyl-7octane and has a functional group. As the organic polymer thin film (water vapor permeable membrane 22b) coordinated with a sulfonic acid group, the functional group in this thin film (-SO 3 H) is a hydrophilic group, the outer surface of the membrane tube 22a is a humidifying water 9 in contact therewith rapidly chemisorption, is absorbed as sulfonic acid hydrate (-SO 3 H · [H 2 O] n). The water molecules absorbed on the outer surface of the membrane tube 22a permeate (move) through the water vapor permeable membrane 22b which is the tube wall of the membrane tube 22a due to the difference in the vapor partial pressure of the water molecules between the inside and outside of the membrane tube 22a. Then, the gas 7 flowing in the membrane tube 22a (humidification chamber 27) diffuses into the gas 7 to obtain a sufficiently humidified gas (humidified gas) 71. The humidified gas 71 is supplied from the humidified gas outlet 26 to the humidified gas supply path 8. Then, it is supplied to a predetermined humidified gas using part.
ところで、メンブレンチューブ２２ａの外表面に加湿ガス（大気等）を接触させる場合においても、加湿ガスから水分子が透過してメンブレンチューブ２２ａ内の被加湿ガス７が加湿されることになる。しかし、このようなガス（被加湿ガス７）とガス（加湿ガス）との間における水蒸気透過膜２２ｂを介しての水分子透過は、両ガスの水分圧差をドライビングフォースとするものであり、膜２２ｂ中へのガス溶解度がヘンリーの法則に従って膜界面で平衡状態をとるため、どうしても透過速度（膜２２ｂ中へのガス溶解度係数と膜２２ｂ中のガス拡散係数との積で得られる）が低くなり、透過効率が頗る悪い。したがって、被加湿ガス７を充分に加湿させるためには、両ガスと膜２２ｂとの接触時間，接触面積を極めて大きく設定しておく必要があり、加湿装置１の大型化やイニシャルコスト（特に膜コスト）の高騰といった実用上の問題が生じる。しかし、上記した如く液体である加湿水９を水蒸気透過膜２２ｂに接触させておいた場合には、水分が膜２２ｂ内に瞬時に浸透，膨潤するため、膜２２ｂにおける水移行速度（透過速度）が膜界面でのガス溶解度係数に影響されず飛躍的に向上することになる。したがって、膜２２ｂとの接触時間や接触面積を必要以上に大きくせずとも、充分且つ効率の良い加湿を行うことができ、上記した問題は生じない。 By the way, even when humidified gas (atmosphere etc.) is made to contact the outer surface of the membrane tube 22a, water molecules permeate from the humidified gas and the humidified gas 7 in the membrane tube 22a is humidified. However, the permeation of water molecules between the gas (humidified gas 7) and the gas (humidified gas) through the water vapor permeable membrane 22b uses the water pressure difference between the two gases as a driving force. Since the gas solubility in 22b is in equilibrium at the membrane interface according to Henry's Law, the permeation rate (obtained by the product of the gas solubility coefficient in the membrane 22b and the gas diffusion coefficient in the membrane 22b) is inevitably low. The transmission efficiency is bad. Therefore, in order to sufficiently humidify the humidified gas 7, it is necessary to set the contact time and the contact area between the two gases and the film 22b to be extremely large, so that the humidifier 1 can be increased in size and initial cost (particularly the film). There is a practical problem such as an increase in cost. However, when the humidified water 9 which is a liquid is in contact with the water vapor permeable membrane 22b as described above, the water instantaneously permeates and swells in the membrane 22b, so that the water transfer rate (permeation rate) in the membrane 22b. However, it is drastically improved without being influenced by the gas solubility coefficient at the film interface. Therefore, sufficient and efficient humidification can be performed without increasing the contact time and contact area with the film 22b more than necessary, and the above problem does not occur.
また、水蒸気透過膜２２ｂの官能基たるスルホン酸基（−ＳＯ３Ｈ）のＨ＋が他の陽イオンとイオン交換されると、水蒸気透過性能が低下する虞れがあるが、加湿水９として脱イオン水（陽イオンを除去した水道水）を使用しているため、このような虞れはない。 Further, when H + of the sulfonic acid group (—SO 3 H), which is a functional group of the water vapor permeable membrane 22b, is ion-exchanged with another cation, the water vapor permeable performance may be deteriorated. Since deionized water (tap water from which cations have been removed) is used, there is no such concern.
而して、被加湿ガス７の加湿度は、水蒸気透過膜２２ｂにおける加湿水９との接触面積（水蒸気透過膜２２ｂとして機能しうる有効膜表面積）によって変化することになる。例えば、当該有効膜表面積が増大するに伴い、水蒸気透過膜２２ｂを介しての被加湿ガス７と加湿水９との接触時間も増大して、加湿度が高くなる。一方、当該有効膜表面積は加湿源室２８の水位ｈによって決定される。 Thus, the humidification of the humidified gas 7 varies depending on the contact area of the water vapor permeable membrane 22b with the humidified water 9 (effective membrane surface area that can function as the water vapor permeable membrane 22b). For example, as the effective membrane surface area increases, the contact time between the humidified gas 7 and the humidified water 9 through the water vapor permeable membrane 22b also increases, and the humidification increases. On the other hand, the effective membrane surface area is determined by the water level h of the humidification source chamber 28.
したがって、水位ｈを上記した水位調整機構３により制御することにより、被加湿ガス７の加湿度を任意に制御することができる。そして、水位ｈの制御を、検出湿度に基づいてそれが設定露点となるように行うことから、設定露点に保持された加湿ガス７１を確実に得ることができる。したがって、設定露点を任意に設定することが可能であることから、水位ｈを制御することにより、ユースポイントでの使用条件に適した露点の加湿ガス７１を効率良く容易に得ることができる。特に、水位調整機構３を、上記した如く圧力タンク３１及び電空レギュレータ（圧力調整器）３４を使用する構成としておくことにより、検出湿度に基づく水位制御の応答性を向上させ得て、露点制御を適正且つ効率よく行うことができる。 Therefore, by controlling the water level h by the water level adjusting mechanism 3 described above, the humidification of the humidified gas 7 can be arbitrarily controlled. Since the control of the water level h is performed based on the detected humidity so that it becomes the set dew point, the humidified gas 71 held at the set dew point can be obtained reliably. Therefore, since the set dew point can be arbitrarily set, by controlling the water level h, the humidified gas 71 having a dew point suitable for the use conditions at the use point can be obtained efficiently and easily. In particular, since the water level adjusting mechanism 3 is configured to use the pressure tank 31 and the electropneumatic regulator (pressure regulator) 34 as described above, the responsiveness of the water level control based on the detected humidity can be improved, and the dew point control is performed. Can be performed appropriately and efficiently.
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良，変更することができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately improved and changed without departing from the basic principle of the present invention.
例えば、被加湿ガス７の流量ないし圧力によっては、加湿室２７を１本のメンブレンチューブ２２ａで構成することも可能である。また、加湿室２７は、水蒸気透過膜２２ｂと加湿水９との接触面積を大きくするために、その周壁全体を水蒸気透過膜２２ｂで構成しておくこと、つまり加湿室２７を水蒸気透過膜製のメンブレンチューブ２２ａで構成しておくことが好ましいが、加湿条件等によっては、加湿室２７の周壁の一部のみを非チューブ状（例えば、平膜状）の水蒸気透過膜２２ｂで構成するようにすることも可能である。さらに、加湿室２７は、上記した如く鉛直上のガス流路を形成する構成とする他、傾斜状又は蛇行状の形態をなすものとしてもよい。要するに、加湿源室２８の水位変化により、有効膜表面積が増減変化するような形態をなすものであればよい。 For example, depending on the flow rate or pressure of the humidified gas 7, the humidification chamber 27 can be configured by a single membrane tube 22a. Further, in order to increase the contact area between the water vapor permeable membrane 22b and the humidified water 9, the humidifying chamber 27 is configured by the water vapor permeable membrane 22b in its entire peripheral wall, that is, the humidifying chamber 27 is made of a water vapor permeable membrane. It is preferable that the membrane tube 22a is used. However, depending on the humidification conditions and the like, only a part of the peripheral wall of the humidifying chamber 27 may be formed of a non-tube-like (for example, flat membrane) water vapor permeable membrane 22b. It is also possible. Further, the humidification chamber 27 may be configured to form a vertical gas flow path as described above, or may have an inclined or meandering form. In short, any form may be used as long as the effective membrane surface area is increased or decreased due to a change in the water level in the humidification source chamber 28.
また、水位調整機構３の構成も任意であり、上記した如く、電空レギュレータ等の圧力調整器３４による圧力タンク３１の圧力調整によって水位ｈを制御するものに限定されない。しかし、このような圧力制御方式によれば、水位ｈの制御応答性が高く、より正確な露点制御を行うことができる。 The configuration of the water level adjusting mechanism 3 is also arbitrary, and is not limited to the one that controls the water level h by adjusting the pressure of the pressure tank 31 by the pressure regulator 34 such as an electropneumatic regulator, as described above. However, according to such a pressure control method, the control response of the water level h is high, and more accurate dew point control can be performed.
また、本発明のガス加湿装置１は、麻酔器，人工呼吸器，酸素吸入器等において使用される麻酔ガス，人工空気，酸素ガス等の医療用ガスを人体に供給される前に加湿しておくための医療用ガス加湿器としても好適に使用することができる。 The gas humidifier 1 of the present invention humidifies medical gas such as anesthesia gas, artificial air, oxygen gas used in anesthesia machine, ventilator, oxygen inhaler and the like before being supplied to the human body. It can also be suitably used as a medical gas humidifier.
１ ガス加湿装置
２ 加湿器
３ 水位調整機構
４ 湿度検出器
５ 露点制御器
７ 被加湿ガス
９ 加湿水（脱イオン水）
２１ ケース
２２ チューブモジュール
２２ａ メンブレンチューブ
２２ｂ 水蒸気透過膜
２５ 被加湿ガス導入口
２６ 加湿ガス導出口
２７ 加湿室
２８ 加湿源室
３１ 圧力タンク
３２ 給水路
３３ 大気開放口
３４ 電空レギュレータ（圧力調整器）
７１ 加湿ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas humidifier 2 Humidifier 3 Water level adjustment mechanism 4 Humidity detector 5 Dew point controller 7 Humidified gas 9 Humidified water (deionized water)
21 Case 22 Tube module 22a Membrane tube 22b Water vapor permeable membrane 25 Humidified gas inlet 26 Humidified gas outlet 27 Humidification chamber 28 Humidification source chamber 31 Pressure tank 32 Water supply path 33 Atmospheric release port 34 Electropneumatic regulator (pressure regulator)
71 Humidification gas
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006170481A (en) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Fukuda Denshi Co Ltd | Gas humidifier and oxygen concentrator using the same |
| JP2008185328A (en) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Asml Netherlands Bv | Humidifier, lithographic device and humidifying method |
| JPWO2012026472A1 (en) * | 2010-08-24 | 2013-10-28 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Method and apparatus for reducing nitrogen oxides in internal combustion engines |
| JP2014001898A (en) * | 2012-06-19 | 2014-01-09 | Kitz Microfilter Corp | Wet gas generation method and humidity control device for low flow rate |
| JP2014035244A (en) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Minute amount moisture generation device and minute amount moisture generation method |
| WO2020059238A1 (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 住友精密工業株式会社 | Gas conditioner |
| CN113285095A (en) * | 2021-07-21 | 2021-08-20 | 潍柴巴拉德氢能科技有限公司 | Hydrogen humidifying device |
-
2004
- 2004-05-28 JP JP2004159801A patent/JP2005337640A/en active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4647988B2 (en) * | 2004-12-13 | 2011-03-09 | フクダ電子株式会社 | Gas humidifier and oxygen concentrator using the same |
| JP2006170481A (en) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Fukuda Denshi Co Ltd | Gas humidifier and oxygen concentrator using the same |
| US9004459B2 (en) | 2007-01-26 | 2015-04-14 | Asml Netherlands B.V. | Humidifying apparatus, lithographic apparatus and humidifying method |
| JP2011199305A (en) * | 2007-01-26 | 2011-10-06 | Asml Netherlands Bv | Lithographic apparatus |
| US7866637B2 (en) | 2007-01-26 | 2011-01-11 | Asml Netherlands B.V. | Humidifying apparatus, lithographic apparatus and humidifying method |
| JP2008185328A (en) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Asml Netherlands Bv | Humidifier, lithographic device and humidifying method |
| JP5778679B2 (en) * | 2010-08-24 | 2015-09-16 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Method and apparatus for reducing nitrogen oxides in internal combustion engines |
| JPWO2012026472A1 (en) * | 2010-08-24 | 2013-10-28 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Method and apparatus for reducing nitrogen oxides in internal combustion engines |
| JP2017115890A (en) * | 2010-08-24 | 2017-06-29 | 旭化成株式会社 | Reduction method for nitrogen oxide in internal combustion engine and device thereof |
| JP2015158207A (en) * | 2010-08-24 | 2015-09-03 | 旭化成ケミカルズ株式会社 | Method and device for reducing nitrogen oxide internal combustion engine |
| JP2014001898A (en) * | 2012-06-19 | 2014-01-09 | Kitz Microfilter Corp | Wet gas generation method and humidity control device for low flow rate |
| JP2014035244A (en) * | 2012-08-08 | 2014-02-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Minute amount moisture generation device and minute amount moisture generation method |
| WO2020059238A1 (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 住友精密工業株式会社 | Gas conditioner |
| JP2020044514A (en) * | 2018-09-20 | 2020-03-26 | 住友精密工業株式会社 | Gas conditioner |
| JP7133415B2 (en) | 2018-09-20 | 2022-09-08 | 住友精密工業株式会社 | gas conditioner |
| US11649972B2 (en) | 2018-09-20 | 2023-05-16 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | Gas conditioner |
| CN113285095A (en) * | 2021-07-21 | 2021-08-20 | 潍柴巴拉德氢能科技有限公司 | Hydrogen humidifying device |
| CN113285095B (en) * | 2021-07-21 | 2021-11-19 | 潍柴巴拉德氢能科技有限公司 | Hydrogen humidifying device |
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