JP3313430B2 - 膜式気体ドライヤ - Google Patents

膜式気体ドライヤ

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高分子分離膜を利用した
膜式気体ドライヤに関する。
【0002】
【従来の技術】水蒸気を選択的に分離する高分子分離膜
を使用した除湿装置には種々のタイプのものがある。高
分子分離膜による中空糸膜を使用して除湿する装置もそ
のひとつである。中空糸膜を使用する除湿装置にも種々
のタイプがあるが、図5は入送気ポートを密封容器の上
部に取り付けて、縦型にして使用するタイプの装置例を
示す。縦型の膜式気体ドライヤは入送気ポートが上部に
あることから配管が容易になり、装置がセットしやすい
といった特徴を有している。この形式の従来例は実開平
3-19532 号公報、実開平3-70723 号公報、実開平3-8361
7 号公報等に示されている。
【0003】図5に示す膜式気体ドライヤは密封容器2
の上部に入送気ポート3を取り付けるとともに、入送気
ポート3に筒状のハウジング4を密封容器2内に吊り下
げるようにして取り付け、ハウジング4内に多数本の中
空糸膜5を収容したものである。入気は入送気ポート3
に設けた導入口6からハウジング4内の中空糸膜5の上
端に送入され中空糸膜5内を下方に通過して除湿された
後、ハウジング4の外部に送出される。除湿された気体
はハウジング4の外面と密封容器2の内面との間をとお
って上部の入送気ポート3の送出口7から排出される。
なお、パージ気体はハウジング4の下部に設けたオリフ
ィス8から除湿後の気体が一部取り込まれて使用され、
中空糸膜5の外面を通流した後、パージ気体の排気口9
から排出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、中空糸膜に
よる除湿作用は中空糸膜内に除湿しようとする湿度の高
い気体を通流させ、中空糸膜の外側には乾燥した気体を
通流させることによって中空糸膜の内外で水蒸気分圧差
を生じさせることによりなされる。上記従来例では、こ
の水蒸気分圧差を設けるためパージ気体として除湿後の
気体を一部還流させて使用している。また、水蒸気分圧
差を大きくするため中空糸膜内を通流させる入気は高圧
にして通流させるのがふつうである。このため、図5に
示すようなタイプの装置では密封容器2自体を耐圧構造
にする必要があり、このため容器の製作が困難であった
り、容器が大型になったりするといった問題点が生じ
る。そこで、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、装置の構造を
簡素化することによって製作が容易にでき、装置の能力
を効果的に高めて、かつ装置をコンパクト化することが
できる膜式気体ドライヤを提供するにある。
【0005】
【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、筒状の密封容器
と、該密封容器を長手方向に貫通して設けられた入気導
入パイプと、前記密封容器の一端側に一体もしくは別体
に設けられ、前記入気導入パイプの一端側が開口する通
流室と、前記密封容器の他端側に一体もしくは別体に設
けられた収集室と、前記密封容器内に収容され、両端が
前記通流室および前記収集室にそれぞれ開口する多数本
の中空糸膜と、前記収集室を貫通して一端が前記入気導
入パイプに一体または別体に接続され、前記入気導入パ
イプに除湿前の気体を導入する導入口と、前記収集室に
設けられ、除湿後の気体を送出する送出口と、前記収集
室側の除湿後の気体の一部をパージ気体として前記密封
容器内に導入する通孔と、前記密封容器内を通流した後
のパージ気体を外部に排出する排出口とを備えたことを
特徴とする。また、前記密封容器の一端側と他端側にそ
れぞれ密封容器とは別体のドレイン受けポートと入送気
ポートとを取り付けて通流室と収集室を設け、前記ドレ
イン受けポートと入送気ポートとを入気導入パイプで連
結して前記ドレイン受けポートと前記入送気ポートを前
記密封容器に気密に取り付けたことを特徴とする。
【0006】
【作用】密封容器内に長手方向に貫通して入気導入パイ
プを設け、密封容器の両端側にそれぞれ入気の通流室と
除湿後の気体の収集室を設けるように構成したことによ
って、装置をコンパクトに形成することが可能になる。
また、高圧で入気を導入する場合も入気導入パイプを耐
圧構造にすればよく、装置の製作が容易になる。また、
入気導入パイプによってドレイン受けポートと入送気ポ
ートを連結する構造とすることによって装置の組み立て
やメンテナンスを容易にすることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の好適な実施例を添付図面に従
って詳細に説明する。図1は本発明に係る膜式気体ドラ
イヤの一実施例の内部構造を示す説明図、図2は外観図
を示す。実施例の膜式気体ドライヤは中空糸膜を収容す
る密封容器として円筒状のハウジング10を使用し、ハ
ウジング10の上端面と下端面にそれぞれ入送気ポート
12とドレイン受けポート14を取り付けている。
【0008】入送気ポート12の外側面には図1に示す
ように除湿前のエアを導入する導入口16と除湿後のエ
アを送出する送出口17をそれぞれ反対向きに開口させ
て設け、入送気ポート12の内面側の中央位置には導入
口16に連通させて入気導入パイプ18を固定する。入
気導入パイプ18はハウジング10の下部に取り付ける
ドレイン受けポート14までハウジング10を貫通する
ように設けられる。入気導入パイプ18は入気をハウジ
ング10内に導入するとともに、入送気ポート12とド
レイン受けポート14を相互に連結して入送気ポート1
2およびドレイン受けポート14をハウジング10に気
密に取り付ける支持体として作用する。実施例では入気
導入パイプ18として金属パイプを使用した。
【0009】ドレイン受けポート14はハウジング10
の下端面が当接する受け部14aと、入気導入パイプ1
8の下端に螺合して受け部14aをハウジング10に固
定する締付けキャップ14bを有する。締付けキャップ
14bは入気導入パイプ18を連結体としてハウジング
10、入送気ポート12、受け部14aを一体に固定す
るためのものである。入気導入パイプ18の下端面は開
口するが、締付けキャップ14bを取り付けることによ
って端面が閉止される。受け部14aとハウジング10
との間、ハウジング10と入送気ポート12との間の気
密シールはOリングによる。入気導入パイプ18の下端
部の側面にはハウジング10の下端面とドレイン受けポ
ート14との間に形成する気体の通流室15内で開口す
る通気穴18aを設ける。実施例では入気導入パイプ1
8の外面に等間隔で4つの通気穴18aを設けた。
【0010】ハウジング10内にはハウジング10の長
手方向に多数本の中空糸膜20を収容する。実施例では
ハウジング10の外筒10aの内側に2重に内筒を設
け、内筒と外筒との間に中空糸膜20を収容した。22
は入気導入パイプ18の外側に配置した第1の内筒、2
4は第1の内筒22のさらに外側に配置した第2の内筒
である。入気導入パイプ18の外面と第1の内筒22と
の間、および第1の内筒22と第2の内筒24との間は
気体を通流させる流路であり、第2の内筒24と外筒1
0aとの間のスペースが中空糸膜20を収納する部分で
ある。
【0011】中空糸膜20は外筒10aと第2の内筒2
4の両端のシール部26、26で中空糸膜20の外面間
を気密にシールし、両端面をそれぞれ入送気ポート12
とドレイン受けポート14内で開口させる。これによっ
て、通流室15内で中空糸膜20の下端面が開口し通気
孔18aを介して入気と中空糸膜20の内側流路が連通
する。一方、中空糸膜20の上端面は入送気ポート12
内で開口し、送出口17に通じる出口流路28に連通す
る。中空糸膜20の上端面と入送気ポート12との間の
気体通流部分は除湿気体を収集する収集室29となる。
【0012】30はパージ気体の流量を調節する流量調
節弁で、出口流路28に連通させて設けた戻し流路32
の中途に設ける。戻し流路32は出口流路28に排出さ
れてきた除湿後のエアをパージ気体として中空糸膜20
の外側を通流させるように導くための流路で、第1の内
筒22と第2の内筒24との間に形成される外側流路3
6と連通穴34で連絡し、入気導入パイプ18と第1の
内筒22との間に形成される内側流路38とは連通穴4
0を介して連通する。戻し流路32、連通穴40等が通
孔に相当する。連通穴34はハウジング10内の上部側
に、連通穴40は下部側に設けられ、内側流路38はさ
らにハウジング10内の上部側に設けた連通穴42を介
して中空糸膜20を収容した第2の内筒24と外筒10
aとの間に連通する。44は中空糸膜20の外側を通流
した後のパージ気体を排出する排出口である。排出口4
4は外筒10aの下部位置に設けている。
【0013】図3は上記実施例装置の上面図である。入
送気ポート12の一方の外面に入気の導入口16が設け
られ、他方の外面に送出口17が設けられている。実施
例では導入口16と送出口17を一直線状に配置してい
る。また、入気導入パイプ18はハウジング10と同心
にハウジングの中央部に設け、内側流路38、外側流路
36を同じく同心に設け、中空糸膜20をさらにその外
側に収容している。
【0014】本実施例の膜式気体ドライヤは、上記のよ
うにハウジング10内に収容した中空糸膜20の作用に
よって除湿するものであるが、以下に実施例装置の作用
について説明する。除湿しようとする気体はまず導入口
16から入気導入パイプ18内に導入する。気体は入気
導入パイプ18内をとおって下側の通気穴18aからド
レイン受けポート14の通流室15内に入り、中空糸膜
20内を上向きに通流して入送気ポート12の出口流路
28内に送出される。中空糸膜20の外面にはパージ気
体が常時通流しており、中空糸膜20を通過する間に水
蒸気が中空糸膜20の外部に浸出し、パージ気体によっ
て外部に排出される。
【0015】中空糸膜20を通過して除湿された気体の
一部分は流量調節弁30によって流量を調節して出口流
路28から戻し流路32に取り込まれる。ここで取り込
む気体量は除湿後の気体の10〜20% 程度である。戻し流
路32から取り込んだ気体は外側流路36を下向きに通
流した後、入気導入パイプ18の外面に接する内側流路
38を上向きに通流し、内側流路38を通流する際にパ
ージ気体と入気との間で熱交換する。パージ気体は流量
調節弁30から戻し流路32に流入する際に減圧され、
これによって若干温度が下がるが、内側流路38を通流
する際に入気と熱交換することによってパージ気体が温
められ、他方、入気はパージ気体によって冷却される。
この熱交換作用はパージ気体を温めることによってパー
ジ気体の相対湿度を下げ、入気を冷却することによって
入気の相対的湿度を上げるという作用をなす。
【0016】パージ気体は内側流路36を通流した後、
連通穴42から中空糸膜20の膜外を通流してパージ作
用をなす。前述したように除湿作用はパージ気体と入気
との水蒸気分圧差が大きいほど有効に作用するから、パ
ージ気体の相対的湿度が低く、入気の相対的湿度が高い
ほど効率的な除湿が可能になる。本実施例では内側流路
38を入気導入パイプ18のほぼ全長にわたって設けた
ことによってパージ気体と入気とが効果的に熱交換され
る。また、実施例では入気の流れ方向と内側流路38で
のパージ気体の流れ方向を反対向きにすることによって
相互間の熱交換がさらに有効になされるようにした。な
お、入気とパージ気体との熱交換により入気の水分が部
分的にドレインとして除去される。実施例では入気導入
パイプ18を鉛直向きに配置することによりドレインを
入気導入パイプ18の下方に集め、締付けキャップ14
bを随時外してドレインを除去できるようにした。
【0017】本実施例の膜式気体ドライヤは、入気導入
パイプ18をハウジング10内の中央に配置し、パージ
気体の流路等を工夫することによって装置全体をコンパ
クトに形成することができた。また、本実施例では入気
導入パイプ18から高圧で入気を導入する際の耐圧構造
としては入気導入パイプ18を耐圧構造とすればよく、
耐圧構造も容易に達成でき、従来の装置にくらべて構造
を簡素化することができた。また、実施例の装置ではパ
ージ気体が中空糸膜20でパージ作用をなす以前の段階
で入気と熱交換させることによってパージ気体に対して
は相対的湿度を下げ、入気に対しては相対的湿度を上
げ、これによって有効な除湿作用を可能にすることがで
きる。実施例装置を実際に使用した運転例として、流量
7.5Nm3/H 、圧力7.1kg/cm2、温度30℃、湿度30℃飽和
の条件でエアを流入させ、排出エアとして流量6Nm3/H
、圧力7kg/cm2 、温度30℃、湿度-17 ℃( 大気圧下の
露点として) の乾燥エアを得た。なお、パージ気体流量
は1.5Nm3/H である。
【0018】図4は膜式気体ドライヤの他の実施例とし
て上記実施例の変形例を示す。この実施例では入気導入
パイプ18内の入気の流れ方向と内側流路38内のパー
ジ気体の流れ方向が同方向である点が上記実施例と異な
り、その他の入気導入パイプ18および中空糸膜20の
配置等の基本構成は上記実施例と同様である。すなわ
ち、本実施例では流量調節弁30を介して戻し流路32
に流入したパージ気体はそのまま入気導入パイプ18の
外側部分の内側流路38に導入され、パージ気体は内側
流路38を通流した後、外側流路36を通流して中空糸
膜20部分へ流入する。
【0019】本実施例では入気導入パイプ18内に入気
を乱流化して通流させるためのリボンスクリュー羽根5
0を設置した。リボンスクリュー羽根50は入気の進行
方向に向かってスクリュー山部が左旋回するよう形成さ
れた左回りのスクリュー羽根と、スクリュー山部が右旋
回するよう形成された右回りのスクリュー羽根とが交互
に連続するよう設けられており、旋回方向を逆転する位
置にスクリュー羽根の一部を打ち抜いて開口部が設けら
れたものである。リボンスクリュー羽根50を設置する
ことによって入気が乱流化され、これによって入気とパ
ージ気体との熱交換を効率的に行えるようにしたもので
ある。本実施例の場合も、前記実施例と同様に装置が簡
素に構成され、部品を簡略化して装置の製造を容易にす
ることができる。
【0020】上記各実施例の装置では円筒状に形成した
ハウジング10の両端部に別体で形成した入送気ポート
12とドレイン受けポート14を取り付ける構造として
おり、入送気ポート12とドレイン受けポート14とは
入気導入パイプ18を連結体として締付けキャップ14
bによって締付けるだけて組み立てることができる。し
たがって、装置の組立て、メンテナンス等がきわめて簡
単にでき、実際の取扱い上で大きな利点となる。なお、
上記実施例の装置はいずれもハウジング10を立てて使
用する縦型のセットとして説明したが、本発明は縦型の
装置に限定されるものではなく、横置き式の場合にも同
様に適用できるものである。
【0021】なお、上記各実施例装置は空気の除湿につ
いてはもちろんのこと、空気以外の各種気体の除湿にも
好適に利用できるものである。たとえば、窒素ガス、フ
レオンガス等の除湿にも好適に利用できる。除湿対象の
ガスが高価なガスであったり、外部にそのまま排出する
ことが適当でないようなガスの場合には、入気をパージ
気体として還流させず、除湿後に単に排出口から排出す
るようにし、パージ気体としてはたとえば除湿装置によ
って得た乾燥空気を通流させるようにすればよい。
【0022】
【発明の効果】本発明に係る膜式気体ドライヤによれ
ば、上述したような構成を採用したことによって装置を
コンパクトに形成することが可能になり、構造的にも簡
素化を図ることが可能になった。また、容器の耐圧構造
も入気導入パイプを耐圧構造とすることでなされ、コン
パクトでかつ効率のよい除湿装置として得ることが可能
である。また、密封容器に入気導入パイプを介してドレ
イン受けポートおよび入送気ポートを組つける構造とす
ることによって組み立ておよびメンテナンス等が容易に
できる取扱いやすい装置として提供できる等の著効を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】膜式気体ドライヤの実施例の内部構造を示す説
明図である。
【図2】膜式気体ドライヤの実施例の外面図である。
【図3】膜式気体ドライヤの実施例の上面図である。
【図4】膜式気体ドライヤの他の実施例の内部構造を示
す説明図である。
【図5】膜式気体ドライヤの従来例の構成を示す説明図
である。
【符号の説明】
2 密封容器 3 入送気ポート 5 中空糸膜 10 ハウジング 10a 外筒 12 入送気ポート 14 ドレイン受けポート 14b 締付けキャップ 18 入気導入パイプ 18a 通気穴 20 中空糸膜 22 第1の内筒 24 第2の内筒 26 シール部 28 出口流路 30 流量調節弁 34、40、42 連通穴 36 外側流路 38 内側流路 44 排出口 50 リボンスクリュー羽根
フロントページの続き (72)発明者 小林 正樹 長野県須坂市大字幸高246番地 オリオ ン機械株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−110(JP,A) 実開 平3−70723(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/26,53/22 B01D 63/02

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状の密封容器と、 該密封容器を長手方向に貫通して設けられた入気導入パ
    イプと、 前記密封容器の一端側に一体もしくは別体に設けられ、
    前記入気導入パイプの一端側が開口する通流室と、 前記密封容器の他端側に一体もしくは別体に設けられた
    収集室と、 前記密封容器内に収容され、両端が前記通流室および前
    記収集室にそれぞれ開口する多数本の中空糸膜と、 前記収集室を貫通して一端が前記入気導入パイプに一体
    または別体に接続され、前記入気導入パイプに除湿前の
    気体を導入する導入口と、 前記収集室に設けられ、除湿後の気体を送出する送出口
    と、 前記収集室側の除湿後の気体の一部をパージ気体として
    前記密封容器内に導入する通孔と、 前記密封容器内を通流した後のパージ気体を外部に排出
    する排出口とを備えたことを特徴とする膜式気体ドライ
    ヤ。
  2. 【請求項2】 密封容器の一端側と他端側にそれぞれ密
    封容器とは別体のドレイン受けポートと入送気ポートと
    を取り付けて通流室と収集室を設け、 前記ドレイン受けポートと入送気ポートとを入気導入パ
    イプで連結して前記ドレイン受けポートと前記入送気ポ
    ートを前記密封容器に気密に取り付けたことを特徴とす
    る請求項1記載の膜式気体ドライヤ。
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