JP2846554B2 - 中空糸膜を使用した除湿装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は気体分離膜によって形成
した中空糸膜を使用した除湿装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】気体の除湿装置として水蒸気を選択的に
分離する気体分離膜による中空糸膜を使用して構成した
装置がある。図３は中空糸膜を使用した除湿装置の構成
を示すための説明図である。同図で５は装置の密封容
器、６は密封容器５内に収容した中空糸膜である。中空
糸膜６はその内側に除湿しようとする気体を通流させる
ためのもので、図のように多数本を束状にそろえて収納
する。

【０００３】図でＡ側が除湿気体の入口側、Ｂ側が除湿
後の気体の出口側である。Ａ側から装置内に導入された
気体は中空糸膜６の一端側から各々の中空糸膜６の内側
を通流して他端から排出される。導入された気体は中空
糸膜６内を通過する際に除湿され、乾燥気体が他端側か
ら排出される。中空糸膜６の除湿作用は分離膜を挟んだ
両側での水蒸気分圧差によって生じるから、中空糸膜６
の内側に除湿しようとする気体を通流させると同時に中
空糸膜６の外側には水蒸気分圧の低いパージ気体を流す
ようにする。

【０００４】図３に示す除湿装置の場合は中空糸膜６を
通過して除湿された気体を流量調節弁８で流量を調節し
て戻し流路７から中空糸膜６側に取り込み、パージ気体
として使用している。パージ気体は中空糸膜６内の気体
の流れ方向とは逆向きで中空糸膜６の他端側から一端側
に向けて流れ、図のように除湿気体の入口側近くから外
部へ排出される。中空糸膜６内を通流する除湿気体は気
体分離膜を挟んだパージ気体と除湿気体との水蒸気分圧
差によって中空糸膜６内を通流している途中で除湿され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】中空糸膜を使用する気
体ドライヤは中空糸膜の気体分離膜の作用を利用するも
のであるから、その機能を十分に発揮させるためには、
各々の中空糸膜の外面に沿ってパージ気体が円滑に流通
するようにし、パージ気体が中空糸膜の外面に十分に接
触できるようにする必要がある。容器内にはきわめて多
数本の中空糸膜を収納するから中空糸膜どうしが接触し
たりするが、中空糸膜の外側のパージ気体の流路が閉塞
されるようなことが生じると中空糸膜による除湿作用が
十分に機能しなくなる。

【０００６】このように中空糸膜を使用した気体ドライ
ヤでは各々の中空糸膜に均等に気体を通流させるように
することが重要であるが、図３に示すようにパージ気体
の入口（Ｃ部分）とパージ気体の出口（Ｄ部分）で気体
の通流方向が中空糸膜６の長手方向と直交しているよう
な装置の場合は、一部の中空糸膜に流速の大きいパージ
気体が集中的にあたり、中空糸膜が片側に偏るため、均
等にパージ気体を通流させることが困難になるととも
に、中空糸膜は繰り返して曲げ及び空気流による引っ張
りの力を受け、その際に中空糸膜の端部に力が集中して
加わり、最悪の場合、端部で切れるという問題がある。

【０００７】また、中空糸膜による流路の閉塞について
の問題では、中空糸膜の性質によっては中空糸膜の水分
の含有率が高くなると中空糸膜が膨潤するため中空糸膜
どうしで接触しやすくなり流路を遮断することが起こり
がちになること、またパージ気体の流れ圧力によってパ
ージ気体の出口部分を中空糸膜が塞いでしまったり、出
口部分での流路を狭くしてパージ気体の流れ性を悪くさ
せこれによって除湿効果を低下させることがある。

【０００８】中空糸膜を使用した気体ドライヤでは除湿
気体の流れ方向とパージ気体の流れ方向を逆向きにする
のがふつうで、中空糸膜の内側では除湿気体の導入側で
水蒸気分圧が高く出口側で低くなるとともに、パージ気
体は出口側（Ｄ部分）で水蒸気分圧が高くなる。したが
って、中空糸膜はパージ気体の出口部分で膨潤しやすく
なりパージ気体の流路を狭めるといったことが生じる。
本発明はこれら問題点を解消すべくなされたものであ
り、その目的とするところは、除湿装置での気体の通流
性を改善することによって中空糸膜による除湿作用を効
率化するとともに、中空糸膜を保護し、これらによって
除湿効果が高く、かつ中空糸膜の寿命が長い除湿装置を
提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため次の構成を備える。すなわち、密封容器内に束
状に中空糸膜を収容し、中空糸膜の内側に除湿しようと
する気体を通流させ、中空糸膜の外側にパージ気体を通
流させるべく、前記パージ気体の送入口を前記中空糸膜
からの気体の排気側で束状に支持した中空糸膜の側方位
置に設けるとともに、パージ後のパージ気体の排気口を
前記中空糸膜への気体の導入側で束状に支持した中空糸
膜の側方位置に設けた中空糸膜を使用した除湿装置にお
いて、前記気体の導入側位置で前記排気口に対向する位
置に、該排気口から離間させて中空糸膜の側方にパージ
気体の通流領域を確保し、前記中空糸膜を束状に支持す
るとともに、前記排気口に面する部位を遮蔽するバッフ
ァリングを取り付けたことを特徴とする。また、前記気
体の排気側位置で前記送入口に対向する位置に、該送入
口から離間させて中空糸膜の側方にパージ気体の通流領
域を確保し、前記中空糸膜を束状に支持するとともに前
記送入口に面する部位を遮蔽するバッファリングを取り
付けたことを特徴とする。

【００１０】

【作用】気体の導入側でパージ気体の排気口に対向する
部位にバッファリングを設け、中空糸膜を支持すること
によって中空糸膜が排気口を塞ぐことを防止し、パージ
気体の流通性を良好にして有効な除湿作用を行わせるこ
とができる。気体の導入側は気体湿度が高いため中空糸
膜が膨潤することがあるが、バッファリングによって中
空糸膜を支持することで中空糸膜が側方にたれたりする
ことを防止してパージ気体の流通を確保する。気体の排
気側のパージ気体の送入口側に設けたバッファリングは
密封容器内に送入されるパージ気体をバッファリングで
拡散させ、容器内で均一に通流させる。パージ気体の送
入側及び排気側に設けたバッファリングは、中空糸膜を
支持して、パージ気体の流れによって中空糸膜端部に力
が集中的に加わるのを防止し、中空糸膜を保護する。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る中空糸膜を
使用した除湿装置の一実施例の構成を示す。図は除湿装
置で中空糸膜を設置した要部について示す。実施例の除
湿装置は中空糸膜１０を束状にまとめ、Ｕ字状に曲げて
配置することによって気体の導入部Ｅと除湿後の気体の
排気部Ｆを同じ面に配置するようにしたものである。中
空糸膜１０をＵ字状に曲げて収納する部分は蛇腹１２に
よって形成し、蛇腹１２の上端はハウジング１４に気密
に取り付ける。

【００１２】なお、蛇腹１２内に収納する中空糸膜１０
の束の外径は蛇腹１２の波形部の内径に一致するように
し、蛇腹１２内で中空糸膜１０が揺動しないようにす
る。中空糸膜１０の外側の波形部の隙間部分はパージ気
体の通流領域となるが、パージ気体が蛇腹１２内を流れ
る際にこの波形部分でパージ気体が乱流的になって、パ
ージ作用が効果的になされる。

【００１３】ハウジング１４には気体の導入部側と排気
部側の中空糸膜１０を分離して収納するための筒状部１
６、１８を設ける。筒状部１６、１８の上部は中空糸膜
１０を気密にシールして取り付ける取付部として形成
し、取付部から下方は中空糸膜１０の束径よりも若干拡
径して外側でパージ気体が通流する領域を設ける。前記
蛇腹１２はこれら筒状部１６、１８の下部に連結する。

【００１４】図２にハウジング１４の断面図を示す。前
記筒状部１６、１８の上端の開口部がハウジング１４の
上面で開口するが、筒状部１６と筒状部１８の中間にパ
ージ気体を導入する導入口２０を設ける。導入口２０か
らハウジング１４の内部にはパージ気体を筒状部１８に
導くための流路が形成され、流路の端部が筒状部１８の
内壁面で開口する。この開口部がパージ気体の送入口２
２であり、送入口２２から横方向にパージ気体が吹き出
される。

【００１５】２４は筒状部１８の内側に筒状部１８と同
心に設けたバッファリングである。バッファリング２４
は送入口２２から送入されるパージ気体がじかに中空糸
膜にあたらないようにするバッファとして設けるもの
で、パージ気体が吹き出される送入口２２から若干離間
させ送入口２２から吹き出されたパージ気体がバッファ
リング２４にあたって拡散される筒長に形成する。バッ
ファリング２４の内径サイズは束状にまとめて収納する
中空糸膜１０の束の外径と等しく設定し、中空糸膜１０
を支持するようにする。

【００１６】バッファリング２４の根元部分のフランジ
部２４ａは筒状部１８の内壁面を一周して取り付け、上
端縁部分は複数箇所でとびとびに係止する係止部２４ｂ
を介して取り付ける。係止部２４ｂはバッファリング２
４の上縁部が動かないように固定するためのものであ
る。バッファリング２４は根元部分が筒状部１８の内壁
面に固着されているから送入口２２から送入されたパー
ジ気体はバッファリング１８にあたって拡散され、バッ
ファリング２４の上縁をのりこえてパージ気体として流
入する。

【００１７】パージ気体の排気側である筒状部１６には
パージ気体を排出するための排気口３０をハウジング１
４の外面側で開口するように設け、その内側にバッファ
リング２６を設置する。バッファリング２６は前記バッ
ファリング２４と同形で、２６ａは筒状部１６の内壁面
に固定したフランジ部、２６ｂは上縁部を取り付ける係
止部である。バッファリング２６も中空糸膜を束状に支
持するため、中空糸膜の束径と同じ内径サイズに形成す
る。

【００１８】続いて、上記実施例の除湿装置による作用
について図１に従って説明する。なお、図１でバッファ
リング２４については断面図で示し、バッファリング２
６については外観図で示している。中空糸膜１０は束状
にして筒状部１６から蛇腹１２内を介して筒状部１８に
収納されており、除湿しようとする気体は気体の導入部
Ｅから中空糸膜１０内に導入され、排気部Ｆから除湿さ
れて排気される。中空糸膜１０の外面に通流させるパー
ジ気体はパージ気体の導入部Ｐからハウジング１４内の
流路をとおり、筒状部１８内に流入する。なお、パージ
気体は乾燥後の気体を一部還流させて使用してもよい
し、別途用意した乾燥気体を使用してもよい。

【００１９】送入口２２から筒状部１８に流入するパー
ジ気体はバッファリング２４にあたっていったん拡散さ
れ、バッファリング２４の上側から中空糸膜１０の間に
流れ込む。筒状部１８付近では中空糸膜１０内を通流す
る気体は除湿されてかなり湿度の低い気体であるが、除
湿前の新鮮なパージ気体を通流させることによってさら
に除湿を進めることができる。

【００２０】バッファリング２４は筒状部１８内で中空
糸膜１０がばらけたりしないように支持する作用と、送
入口２２から吹き出されたパージ気体がじかに中空糸膜
１０の側面にあたらないようにし、拡散させて中空糸膜
１０の全体に均等にパージ気体を送入させるという作用
がある。また、バッファリング２４の上縁をのりこえる
ようにして流入させることによってパージ気体が中空糸
膜の端部から接触できるようにし、パージ気体が接触す
る有効長を長くとることができるという作用がある。

【００２１】蛇腹１２を通過して筒状部１６まできたパ
ージ気体はバッファリング２６の上縁をのりこえて排気
口３０からハウジング１４の外部に排出される。筒状部
１６まできたパージ気体は装置内を通流する間に中空糸
膜１０との間で除湿作用をなすことによって当初の状態
にくらべてより湿度の高い状態になっており、一方、筒
状部１６では除湿しようとする気体がはじめに導入され
る部分であるから中空糸膜１０内を通流する気体の湿度
も高く、筒状部１６の中空糸膜１０はより水分を含有し
やすい状態にある。

【００２２】このため、パージ気体の排出側である筒状
部１６では中空糸膜１０は水分によって膨潤しやすく、
実際に除湿装置として作動させると時間とともに中空糸
膜１０は膨潤してくる。しかしながら、本実施例の装置
の場合にはバッファリング２６によって中空糸膜１０を
束状に支持しているから中空糸膜１０が伸びて側方にた
れたり、パージ気体の吹き出し圧力によって排気口３０
側に押しつけられるといったことを防止することがで
き、中空糸膜１０を整然と束状に支持することができ
る。

【００２３】バッファリング２６による中空糸膜１０を
支持する効果は中空糸膜１０間にパージ気体を円滑に流
通させること、およびパージ気体が排出される際の流路
を確保してパージ気体の流通を妨げないようにすること
によって中空糸膜による除湿作用を有効に作用させる上
できわめて有効である。下記の表はバッファリングを設
けた実施例の除湿装置と、実施例装置からバッファリン
グを外した比較例の装置について、実際に気体の除湿効
果を実験した結果を大気圧下露点で示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】上記の実験条件は供給空気量 ３７５ｌ／
min (30 ℃飽和圧縮空気、7Kgf/cm²G) 、乾燥空気量３
００ｌ／min 、パージ気体量７５ｌ／min であり、供給
空気を乾燥した乾燥空気から一部パージ気体として還流
して除湿する方法によっている。除湿装置は作動開始し
た後、時間経過とともに前述したように中空糸膜が膨潤
すること等の理由から露点が上昇し除湿性能が若干低下
する。上記実験結果も、初期状態にくらべて露点が上昇
し装置の除湿性能が低下したことを示すが、実施例装置
にくらべて比較例装置では除湿性能がかなり低下するこ
とを示す。

【００２６】本実施例の装置は除湿性能のみで比較した
場合でも従来装置にくらべて優れた除湿性能を有してお
り、時間経過による除湿性能の低下が小さいことと合わ
せて実用上の装置としてきわめて有効であることが確か
められた。また、本実施例の装置の場合は除湿性能が向
上するから、所要の乾燥度を得る除湿装置を形成すると
した場合、従来装置よりも中空糸膜の使用本数を減らす
ことが可能であり、装置をコンパクトに形成することが
でき、装置の製造コストを下げることが可能になる。ま
た、パージ気体の送入口や排気口付近の中空糸膜にパー
ジ気体が集中的にあたらなくなるとともに、流入空気が
衝突しなくて中空糸膜が動かなくなるために中空糸膜を
保護することが可能になる。また、本実施例の装置の場
合にはパージ気体の排気口付近の流路が塞がれたりしな
いことから、気体が通流する際の騒音の発生を少なくす
ることができるという利点もある。

【００２７】なお、上記実施例では除湿しようとする気
体の導入側と排気側のそれぞれにバッファリング２４、
２６を設けたが、除湿装置の場合にはとくに中空糸膜が
膨潤しやすい気体の導入側、すなわちパージ気体の排出
側にバッファリングを設けるのが効果的である。また、
上記実施例では中空糸膜をＵ字形に曲げた形態の除湿装
置について説明したが、中空糸膜を直線的に配置する縦
型の除湿装置についても同様に適用することができる。
また、中空糸膜の配置方法やパージ気体の流路、導入気
体の配置等では種々の装置形態があるが、本発明方法は
中空糸膜を束状に支持してパージ気体を通流させて除湿
する装置については装置のデザインに合わせて同様に適
用することができ、パージ気体の通流性を改善して除湿
効果を高めるという効果を得ることが可能である、

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る中空糸膜を使用した除湿装
置によれば、上述したように、パージ気体の排気側でバ
ッファリングによって中空糸膜を支持することによっ
て、パージ気体の流通を円滑にし、除湿作用を向上させ
ることができて、より効率的な除湿を行うことができ
る。また、除湿装置を継続的に作動させ中空糸膜が膨潤
した場合でも除湿性能が低下することを効果的に抑える
ことができ実用に有効に利用することができる。また、
気体の導入側にもバッファリングを設けた場合には密封
容器内に均一にパージ気体を通流させることができ除湿
作用をさらに向上させることができる。また、パージ気
体の導入側及び排気側でバッファリングによってパージ
気体が集中的に中空糸膜にあたるのを防ぐとともに、中
空糸膜を支持して中空糸膜を保護することができる等の
著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】中空糸膜を使用した除湿装置の要部の説明図で
ある。

【図２】除湿装置に使用するハウジングの断面図であ
る。

【図３】中空糸膜を使用した除湿装置の従来例の構成を
示す説明図である。

【符号の説明】

６、１０ 中空糸膜 １２ 蛇腹 １４ ハウジング １６、１８ 筒状部 ２０ 導入口 ２２ 送入口 ２４、２６ バッファリング ２４ａ、２６ａ フランジ部 ２４ｂ、２６ｂ 係止部 ３０ 排気口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−83015（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−17922（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−85423（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 53/26 B01D 53/22 B01D 63/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密封容器内に束状に中空糸膜を収容し、
   中空糸膜の内側に除湿しようとする気体を通流させ、中
   空糸膜の外側にパージ気体を通流させるべく、前記パー
   ジ気体の送入口を前記中空糸膜からの気体の排気側で束
   状に支持した中空糸膜の側方位置に設けるとともに、パ
   ージ後のパージ気体の排気口を前記中空糸膜への気体の
   導入側で束状に支持した中空糸膜の側方位置に設けた中
   空糸膜を使用した除湿装置において、 前記気体の導入側位置で前記排気口に対向する位置に、
   該排気口から離間させて中空糸膜の側方にパージ気体の
   通流領域を確保し、前記中空糸膜を束状に支持するとと
   もに、前記排気口に面する部位を遮蔽するバッファリン
   グを取り付けたことを特徴とする中空糸膜を使用した除
   湿装置。
2. 【請求項２】 前記気体の排気側位置で前記送入口に対
   向する位置に、該送入口から離間させて中空糸膜の側方
   にパージ気体の通流領域を確保し、前記中空糸膜を束状
   に支持するとともに前記送入口に面する部位を遮蔽する
   バッファリングを取り付けたことを特徴とする請求項１
   記載の中空糸膜を使用した除湿装置。