JP3410317B2 - Steam treatment device using a functional membrane that selectively transmits water vapor - Google Patents

Steam treatment device using a functional membrane that selectively transmits water vapor

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JP3410317B2
JP3410317B2 JP04092597A JP4092597A JP3410317B2 JP 3410317 B2 JP3410317 B2 JP 3410317B2 JP 04092597 A JP04092597 A JP 04092597A JP 4092597 A JP4092597 A JP 4092597A JP 3410317 B2 JP3410317 B2 JP 3410317B2
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、空気中の水蒸気
を選択的に通過させることができる選択的水蒸気透過膜
を利用し、空気と水蒸気との混合ガスから水蒸気を選択
的に回収して、利用可能な蒸気あるいは熱水を生成して
再利用できるようにする水蒸気を選択的に透過させる機
能膜を用いた水蒸気処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention utilizes a selective water vapor permeable membrane capable of selectively passing water vapor in air to selectively recover water vapor from a mixed gas of air and water vapor. The present invention relates to a steam treatment device using a functional membrane that selectively permeates steam that can be used for generating usable steam or hot water for reuse.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、水蒸気選択透過膜を用いて、空間
内の湿度を定められた範囲内の維持する装置として、例
えば特公平1−24981号公報に記載された恒温装置
が提案されている。図10は特公平1−24981号公
報に記載された従来の恒温装置を示す断面図である。図
において、恒温装置1は、箱型の保湿室2と、該保湿室
2に付設された小型の副室3とから構成されている。こ
の保湿室2は開閉可能な出し入れ扉4を備え、副室3は
保湿室2および外部とそれぞれ上下2箇所にて連通して
いる。保湿室2と副室3との連通口5A、5Bおよび外
部と副室3との連通口6A、6Bは、それぞれ互いに隣
接しており、かつ、流路切換扉7A、7Bを回動自在に
取り付けている。即ち、流路切換扉7A、7Bがそれぞ
れ連通口5A、5Bおよび連通口6A、6Bのうち一方
を開き、かつ、他方を閉じるようになっており、双方の
連通口の開閉を切り換えることができるようになってい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for maintaining the humidity in a space within a predetermined range by using a water vapor selective permeable membrane, for example, a thermostatic device described in Japanese Patent Publication No. 1-24981 has been proposed. . FIG. 10 is a sectional view showing a conventional thermostatic device described in Japanese Patent Publication No. 1-24981. In the figure, a thermostatic device 1 is composed of a box-shaped moisturizing chamber 2 and a small auxiliary chamber 3 attached to the moisturizing chamber 2. The moisturizing chamber 2 is provided with an openable / closable door 4, and the sub chamber 3 communicates with the moisturizing chamber 2 and the outside at two locations, respectively, at the top and bottom. The communication ports 5A, 5B between the moisturizing chamber 2 and the sub chamber 3 and the communication ports 6A, 6B between the outside and the sub chamber 3 are adjacent to each other, and the flow path switching doors 7A, 7B are rotatable. It is attached. That is, the flow path switching doors 7A and 7B open one of the communication ports 5A and 5B and the communication ports 6A and 6B, respectively, and close the other, so that opening and closing of both communication ports can be switched. It is like this.

【0003】副室3は、多数の中空糸状の水蒸気選択透
過膜10を水平に、かつ、互いに適当な間隔を設けて配
置、収容している。この水蒸気選択透過膜10は、厚さ
方向に、即ち中空糸の半径方向に連通した多数個の細孔
を有する有機多孔質膜、例えば多孔質化した硼硅酸ナト
リウムガラス膜を使用している。水蒸気選択透過膜10
の両端部と副室3の外壁8との間はそれぞれ板状のシー
ル材12A、12Bによって閉塞されており、副室3の
上下両側空間13A、13Bと左右両側空間14A、1
4Bとが隔てられるとともに、その左側空間14Aと右
側空間14Bとが水蒸気選択透過膜10の内部を介して
互いに連通している。左側空間14Aは、連絡管15に
より隔壁9内の流路切換弁16(三方弁)を経由し、さ
らに流量調節弁17A、17Bを介して保湿室2内部お
よび外部とそれぞれ連絡されている。一方、右側空間1
4Bは、減圧機構であるダイヤフラム型真空ポンプ18
と接続され、その上該ポンプ18の排気口は連絡管19
により流路切換弁20(三方弁)を介して保湿室2内部
および外部とそれぞれ連絡されている。
The sub-chamber 3 accommodates a large number of hollow fiber-shaped water vapor permselective membranes 10 horizontally and at appropriate intervals from each other. The water vapor selective permeable membrane 10 uses an organic porous membrane having a large number of pores which are communicated in the thickness direction, that is, the radial direction of the hollow fiber, for example, a porous sodium borosilicate glass membrane. . Water vapor selective permeable membrane 10
Between both ends of the sub chamber 3 and the outer wall 8 of the sub chamber 3 are closed by plate-like sealing materials 12A and 12B, respectively.
4B are separated from each other, and the left space 14A and the right space 14B communicate with each other through the inside of the water vapor selective permeable membrane 10. The left space 14A is connected to the inside and outside of the moisturizing chamber 2 via a flow passage switching valve 16 (three-way valve) in the partition wall 9 by a connecting pipe 15, and further via flow rate adjusting valves 17A and 17B. On the other hand, the right space 1
4B is a diaphragm type vacuum pump 18 which is a pressure reducing mechanism.
And the exhaust port of the pump 18 is connected to the connecting pipe 19
Is connected to the inside and the outside of the moisturizing chamber 2 via the flow path switching valve 20 (three-way valve).

【0004】従って、真空ポンプ18の作動によって、
透過膜10の内部および左右両側空間14A、14Bが
減圧され、これにより減圧された気体は切換弁20を介
して保湿室2内部または外部へ流出するようになってお
り、その上必要により保湿室2内部の気体または外気が
切換弁16を介して透過膜10の内部に導入できるよう
になっている。また、副室3の上側空間13Aには、送
風ファン21が取り付けられ、ファン21の作動によっ
て保湿室2内気体または外気を連通口5Aまたは6Aか
ら透過膜10に供給し、その後連通口5bまたは6bか
ら保湿室2内または外部へ流出させるようになってい
る。また、保湿室2の内部には、湿度センサ22および
循環用ファン23が設けられている。この湿度センサ2
2は、流路切換扉7A、7Bおよび流路切換弁16、2
0の開閉切換、真空ポンプ18の作動、流路調整弁17
A、17Bの開度調整を上述の如く制御する制御系24
と接続されている。
Therefore, by the operation of the vacuum pump 18,
The inside of the permeable membrane 10 and the left and right spaces 14A and 14B are decompressed, and the gas thus decompressed flows out to the inside or the outside of the moisturizing chamber 2 through the switching valve 20, and if necessary, the moisturizing chamber The gas inside 2 or the outside air can be introduced into the inside of the permeable membrane 10 through the switching valve 16. A blower fan 21 is attached to the upper space 13A of the sub-chamber 3, and the gas in the moisturizing chamber 2 or the outside air is supplied from the communication port 5A or 6A to the permeable membrane 10 by the operation of the fan 21, and then the communication port 5b or 6b is made to flow out into the moisturizing chamber 2 or the outside. A humidity sensor 22 and a circulation fan 23 are provided inside the moisturizing chamber 2. This humidity sensor 2
2 is a flow path switching door 7A, 7B and a flow path switching valve 16, 2
0 open / close switching, operation of vacuum pump 18, flow path adjusting valve 17
Control system 24 for controlling the opening adjustments of A and 17B as described above
Connected with.

【0005】つぎに、上記従来の恒温装置1の動作につ
いて説明する。湿度センサ22により測定された保湿室
2内の湿度が目的とする相対湿度より高い場合には、制
御系24の作用により、流路切換扉7A、7Bが連通口
6A、6Bを閉じて保湿室2と副室3とが連通されると
ともに、流路切換弁16、20が流路を切り換えられて
透過膜10の内部が外部と連絡される。そして、送風フ
ァン21の作動により、保湿室2内の気体が連絡口5A
より透過膜10に供給されて透過膜10の外面に接触す
る。一方、真空ポンプ18の作動により、透過膜10の
内部が減圧され、保湿室2内の気体より低圧の減圧気体
を透過膜10の内面に接触せしめる。すると、透過膜1
0の内外両面において、水蒸気分圧差が形成され、気体
中の水蒸気が透過膜10の外面から内面に透過する。こ
の結果、透過膜10の外側気体は水分が除去されたもの
となり、その後この除湿気体は連通口5Bより保湿室2
内に再び流入する。従って、保湿室2内部は除湿される
ことになる。なお、水分の凝縮された透過膜10内部の
気体は、真空ポンプ18の作用により、切換弁20を経
て外部に排出される。また、透過膜10内部に導入され
る希釈用外気の流量は、調節弁17Bによって調節され
る。
Next, the operation of the conventional thermostat 1 will be described. When the humidity in the moisturizing chamber 2 measured by the humidity sensor 22 is higher than the target relative humidity, the flow passage switching doors 7A, 7B close the communication ports 6A, 6B by the action of the control system 24. 2 and the sub-chamber 3 are communicated with each other, and the flow passage switching valves 16 and 20 switch the flow passages to connect the inside of the permeable membrane 10 to the outside. Then, by the operation of the blower fan 21, the gas in the moisturizing chamber 2 becomes the communication port 5A.
It is supplied to the permeable membrane 10 and contacts the outer surface of the permeable membrane 10. On the other hand, by operating the vacuum pump 18, the inside of the permeable membrane 10 is depressurized, and the depressurized gas whose pressure is lower than that of the gas in the moisturizing chamber 2 is brought into contact with the inner surface of the permeable membrane 10. Then, the permeable membrane 1
A water vapor partial pressure difference is formed on both inner and outer surfaces of 0, and water vapor in the gas permeates from the outer surface to the inner surface of the permeable membrane 10. As a result, moisture is removed from the gas outside the permeable membrane 10, and this dehumidifying body is then passed through the communication port 5B to the moisturizing chamber 2.
Flows in again. Therefore, the inside of the moisturizing chamber 2 is dehumidified. The gas inside the permeable membrane 10 with condensed water is discharged to the outside through the switching valve 20 by the action of the vacuum pump 18. The flow rate of the outside air for dilution introduced into the permeable membrane 10 is adjusted by the adjusting valve 17B.

【0006】逆に、湿度センサ22により測定された保
湿室2内の湿度が目的とする相対湿度より低い場合に
は、制御系24の作用により、流路切換扉7A、7Bが
連通口5A、5Bを閉じて外部と副室3とが連通される
とともに、流路切換弁16、20が流路を切り換えられ
て透過膜10の内部が保湿室2内部と連絡される。そし
て、送風ファン21の作動により、外気が連絡口6Aよ
り透過膜10に供給される。一方、真空ポンプ18の作
動により、透過膜10の内部が減圧される。すると、透
過膜10の内外両面において、水蒸気分圧差が形成さ
れ、気体中の水蒸気が透過膜10の外面から内面に透過
する。この結果、透過膜10の内部気体は水分が凝縮さ
れたものとなり、その後この加湿気体は真空ポンプ18
の作動により切換弁20を経て保湿室2内に流入する。
従って、保湿室2内部は加湿されることになる。また、
保湿室2から透過膜10内部に導入される気体の流量
は、調節弁17Aによって調節される。なお、水分の除
去された透過膜10の外側気体は、連通口6Bより外部
に再び流出される。
On the other hand, when the humidity inside the moisturizing chamber 2 measured by the humidity sensor 22 is lower than the target relative humidity, the flow passage switching doors 7A and 7B are operated by the control system 24 so that the flow passage switching doors 7A and 7B can communicate with each other. 5B is closed and the outside and the sub-chamber 3 are communicated with each other, and the passage switching valves 16 and 20 are switched between the passages so that the inside of the permeable membrane 10 is connected to the inside of the moisturizing chamber 2. Then, by the operation of the blower fan 21, the outside air is supplied to the permeable membrane 10 through the communication port 6A. On the other hand, the operation of the vacuum pump 18 reduces the pressure inside the permeable membrane 10. Then, a water vapor partial pressure difference is formed on both inner and outer surfaces of the permeable membrane 10, and water vapor in the gas permeates from the outer surface to the inner surface of the permeable membrane 10. As a result, the gas inside the permeable membrane 10 becomes a condensed water content, and then the humidifying body is vacuum pump 18
By the operation of, the gas flows into the moisturizing chamber 2 through the switching valve 20.
Therefore, the inside of the moisturizing chamber 2 is humidified. Also,
The flow rate of the gas introduced from the moisturizing chamber 2 into the permeable membrane 10 is adjusted by the adjusting valve 17A. The gas outside the permeable membrane 10 from which the water has been removed flows out again through the communication port 6B.

【0007】かくして、蒸気の除湿または加湿を行い、
保湿室2内の湿度が目的の相対湿度となった時に、真空
ポンプ18等の作動を止め、恒温装置1の運転を停止す
る。そして、湿度が経時的に変化する場合には、上述の
調湿方法に従って保湿室2内の湿度を一定に保つように
する。
Thus, the steam is dehumidified or humidified,
When the humidity in the moisturizing chamber 2 reaches the target relative humidity, the operation of the vacuum pump 18 and the like is stopped and the operation of the thermostatic device 1 is stopped. When the humidity changes with time, the humidity in the humidity chamber 2 is kept constant in accordance with the humidity control method described above.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来の恒温装置は以上
のように、保湿室2内の空気中の水蒸気を水蒸気選択透
過膜10を介して選択的に吸い出し外気に放出して保湿
室2内を減湿したり、外気中の水蒸気を水蒸気選択透過
膜10を介して選択的に取り込んで保湿室2内を加湿し
たりして、1つの閉空間(保湿室2)の湿度を制御する
ようにしている。そこで、従来の恒温装置は、空間の湿
度を一定の値に保つ目的に対しては有効な方法である
が、湿度制御することによって得られる乾燥空気を別の
目的に使用したり、選択的に吸い出した水蒸気を回収し
て有効利用したりすることを目的としていなかった。ま
た、湿度の低い空気を使って仕事をする工業的用途とし
ては、例えば熱風乾燥がある。これは、外部から熱を供
給して熱風を生成し、該熱風を被乾燥物と接触させて被
乾燥物が含む水分を強制的に蒸発させるとともに、水分
を吸収した空気を系外に放出することによって乾燥運転
を行っている。しかしながら、この方法においても、空
気中の水蒸気を分別して回収し再利用できる技術がない
ため、乾燥のために投入した熱エネルギによって蒸発し
た水蒸気は回収再使用されることなく、すべて系外に放
出されてしまっていた。
As described above, the conventional thermostatic device selectively sucks out the water vapor in the air in the moisturizing chamber 2 through the water vapor selective permeable membrane 10 and discharges it to the outside air so that the moisture in the moisturizing chamber 2 is released. To control the humidity of one closed space (moisture retaining chamber 2) by dehumidifying the inside of the chamber or humidifying the moisture retaining chamber 2 by selectively taking in the water vapor in the outside air through the moisture vapor permeable membrane 10. I have to. Therefore, the conventional thermostat is an effective method for the purpose of keeping the humidity of the space at a constant value, but the dry air obtained by controlling the humidity is used for another purpose or selectively. It was not intended to collect and effectively utilize the sucked water vapor. Further, as an industrial application in which air having low humidity is used for work, there is hot air drying, for example. This is to supply heat from the outside to generate hot air and to bring the hot air into contact with the material to be dried to forcibly evaporate the water contained in the material to be dried and to release the air having absorbed the water to the outside of the system. By doing so, the drying operation is performed. However, even in this method, since there is no technology that can separate and collect water vapor in the air and reuse it, the water vapor evaporated by the thermal energy input for drying is not collected and reused, and all is released to the outside of the system. It had been done.

【0009】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、空気中に含まれる水蒸気を分別
回収して、従来使用できなかった廃蒸気を有効利用でき
る蒸気に形態変更して熱エネルギの回収および有効利用
を図ることができる水蒸気を選択的に透過させる機能膜
を用いた水蒸気処理装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and it separates and recovers the water vapor contained in the air, and changes the form of the waste steam that could not be used in the past into steam that can be effectively used. It is an object of the present invention to obtain a steam treatment apparatus using a functional film that selectively permeates steam that can recover and effectively utilize heat energy.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】この発明に係る水蒸気を
選択的に透過させる機能膜を用いた水蒸気処理装置は、
筐体と、定められた圧力差の範囲内で気体中の水蒸気を
選択的に透過する機能膜で構成され、上記筐体内を第1
および第2の閉空間に画成するように配設された選択的
水蒸気透過モジュールと、気体と水とを直接接触させる
気液接触器と、上記第1の閉空間内の気体を上記気液接
触器に供給し、気体と水とを直接接触させて気体を加湿
させた後、加湿された気体を該第1の閉空間に返流させ
る強制気体循環手段と、上記第2の閉空間内の気体を吸
引して第1および第2の閉空間間の圧力差を定められた
範囲内に維持し、第1の閉空間内の気体中の水蒸気を選
択的に上記選択的水蒸気透過モジュールを介して第2の
閉空間に透過させ、第2の閉空間内の空気を吸引圧縮し
て単一成分の高温高圧蒸気を生成させる圧縮機とを備
、上記気液接触器の水を発熱体と熱的に接触させて該
発熱体の熱を吸熱させた後、上記強制気体循環手段によ
り該気液接触器内に供給された気体と直接接触させて該
気体を加湿するようにしたものである。
A steam treatment apparatus using a functional film that selectively permeates steam according to the present invention,
The casing includes a casing and a functional film that selectively transmits water vapor in a gas within a predetermined pressure difference range.
And a selective water vapor permeation module arranged so as to define a second closed space, a gas-liquid contactor for directly contacting gas and water, and a gas in the first closed space for the gas-liquid. In the second closed space, a forced gas circulation means for supplying the contactor to directly contact the gas with water to humidify the gas, and then returning the humidified gas to the first closed space. Of the gas to maintain the pressure difference between the first and second closed spaces within a predetermined range, and selectively select the water vapor in the gas in the first closed space by the selective water vapor permeation module. It is transmitted between the second closed space through the air in between the second closed space by suction compress a compressor to produce a high-temperature high-pressure steam of a single component, the heating element of water of the gas-liquid contactor In thermal contact with
After absorbing the heat of the heating element, the forced gas circulation means described above is used.
Directly contacting the gas supplied in the gas-liquid contactor
It is designed to humidify gas .

【0011】また、上記圧縮機の吐出側に凝縮器を配設
し、該圧縮機から吐出される高温高圧蒸気が有する熱を
系外に放熱させて水蒸気を凝縮液化させるようにし、か
つ、該凝縮器と上記気液接触器とを返水管で連結し、該
凝縮器で凝縮された凝縮水を該気液接触器に返水するよ
うにしたものである。
A condenser is arranged on the discharge side of the compressor.
The heat of the high temperature high pressure steam discharged from the compressor.
Dissipate heat to the outside of the system to condense and liquefy water vapor.
And connecting the condenser and the gas-liquid contactor with a return pipe,
The condensed water condensed in the condenser is returned to the gas-liquid contactor .

【0012】また、筐体と、定められた圧力差の範囲内
で気体中の水蒸気を選択的に透過する機能膜で構成さ
れ、上記筐体内を第1および第2の閉空間に画成するよ
うに配設された選択的水蒸気透過モジュールと、気体と
水とを直接接触させる気液接触器と、上記第1の閉空間
内の気体を上記気液接触器に供給し、気体と水とを直接
接触させて気体を加湿させた後、加湿された気体を該第
1の閉空間に返流させる強制気体循環手段と、上記第2
の閉空間内の気体を吸引して第1および第2の閉空間間
の圧力差を定められた範囲内に維持し、第1の閉空間内
の気体中の水蒸気を選択的に上記選択的水蒸気透過モジ
ュールを介して第2の閉空間に透過させ、第2の閉空間
内の空気を吸引圧縮して単一成分の高温高圧蒸気を生成
させる圧縮機とを備え、上記強制気体循環手段により上
記気液接触器に供給される気体と上記圧縮機で生成され
た高温高圧蒸気とを熱交換させ、該気体を加熱して該気
液接触器に供給するようにしたものである。
Further, within the range of a predetermined pressure difference from the housing.
Is composed of a functional membrane that selectively permeates water vapor in the gas.
The inside of the housing is divided into first and second closed spaces.
A selective water vapor permeation module arranged as
A gas-liquid contactor for making direct contact with water, and the first closed space
The gas inside is supplied to the gas-liquid contactor, and the gas and water are directly
After contacting and humidifying the gas, the humidified gas is
Forced gas circulation means for returning to the closed space of No. 1, and the above-mentioned second
Between the first and second closed spaces by sucking gas in the closed space of
Maintain the pressure difference of within the specified range, and within the first closed space
The vapor in the gas of
Through the second closed space to the second closed space
Generates single-component high-temperature high-pressure steam by suction-compressing the air inside
Equipped with a compressor for
The gas supplied to the gas-liquid contactor and the gas generated by the compressor
Heat exchange with high temperature high pressure steam to heat the gas
It is designed to be supplied to a liquid contactor .

【0013】また、筐体と、定められた圧力差の範囲内
で気体中の水蒸気を選択的に透過する機能膜で構成さ
れ、上記筐体内を第1および第2の閉空間に画成するよ
うに配設された選択的水蒸気透過モジュールと、気体と
水とを直接接触させる気液接触器と、上記第1の閉空間
内の気体を上記気液接触器に供給し、気体と水とを直接
接触させて気体を加湿させた後、加湿された気体を該第
1の閉空間に返流させる強制気体循環手段と、上記第2
の閉空間内の気体を吸引して第1および第2の閉空間間
の圧力差を定められた範囲内に維持し、第1の閉空間内
の気体中の水蒸気を選択的に上記選択的水蒸気透過モジ
ュールを介して第2の閉空間に透過させ、第2の閉空間
内の空気を吸引圧縮して単一成分の高温高圧蒸気を生成
させる圧縮機とを備え、上記圧縮機の吸気側に、上記第
2の閉空間からの吸引気体と該圧縮機からの吐出気体と
の間で熱交換を行わせる熱交換器を配設し、該吸引気体
が加熱されて該圧縮機に吸気されるようにしたものであ
る。
Further, within the range of a predetermined pressure difference from the casing.
Is composed of a functional membrane that selectively permeates water vapor in the gas.
The inside of the housing is divided into first and second closed spaces.
A selective water vapor permeation module arranged as
A gas-liquid contactor for making direct contact with water, and the first closed space
The gas inside is supplied to the gas-liquid contactor, and the gas and water are directly
After contacting and humidifying the gas, the humidified gas is
Forced gas circulation means for returning to the closed space of No. 1, and the above-mentioned second
Between the first and second closed spaces by sucking gas in the closed space of
Maintain the pressure difference of within the specified range, and within the first closed space
The vapor in the gas of
Through the second closed space to the second closed space
Generates single-component high-temperature high-pressure steam by suction-compressing the air inside
And a compressor that allows the intake side of the compressor to
Suction gas from the closed space of No. 2 and discharge gas from the compressor
A heat exchanger for exchanging heat between the
Is heated and sucked into the compressor .

【0014】また、筐体と、定められた圧力差の範囲内
で気体中の水蒸気を選択的に透過する機能膜で構成さ
れ、上記筐体内を第1および第2の閉空間に画成するよ
うに配設された選択的水蒸気透過モジュールと、系外の
加湿気体を上記第1の閉空間に導入する気体導入手段
と、上記第2の閉空間内の気体を吸引して第1および第
2の閉空間間の圧力差を定められた範囲内に維持し、第
1の閉空間内の気体中の水蒸気を選択的に上記選択的水
蒸気透過モジュールを介して第2の閉空間に透過させ、
第2の閉空間内の空気を吸引圧縮して単一成分の高温高
圧蒸気を生成させる圧縮機とを備え、上記圧縮機の吸気
側に、上記第2の閉空間からの吸引気体と該圧縮機から
の吐出気体との間で熱交換を行わせる熱交換器を配設
し、該吸引気体が加熱されて該圧縮機に吸気されるよう
にしたものである。
Further, it is composed of a casing and a functional film which selectively permeates water vapor in the gas within a range of a predetermined pressure difference, and defines the inside of the casing into first and second closed spaces. And the gas introduction means for introducing the humidifying body outside the system into the first closed space, and the gas in the second closed space is sucked into the first and the second closed spaces. The pressure difference between the two closed spaces is maintained within a predetermined range, and the water vapor in the gas in the first closed space is selectively permeated to the second closed space through the selective water vapor permeation module. ,
A compressor for sucking and compressing the air in the second closed space to generate high-temperature high-pressure vapor of a single component, and the intake air of the compressor.
To the side from the suction gas from the second closed space and the compressor
A heat exchanger that exchanges heat with the discharged gas of
So that the sucked gas is heated and sucked into the compressor.
It is the one.

【0015】また、上記圧縮機の吐出側に凝縮器を配設
し、該圧縮機から吐出される高温高圧蒸気が有する熱を
系外に放熱させて水蒸気を凝縮液化させるようにしたも
のである。
Further, a condenser is provided on the discharge side of the compressor, and the heat of the high temperature and high pressure steam discharged from the compressor is radiated to the outside of the system to condense the water vapor. .

【0016】[0016]

【0017】また、上記選択的水蒸気透過モジュール
は、定められた圧力差の範囲内で気体中の水蒸気を選択
的に透過する機能膜を複数枚重ね合わせてなる積層体構
造に構成されているものである。
The selective water vapor permeation module is constructed in a laminated structure in which a plurality of functional films selectively permeating water vapor in a gas within a predetermined pressure difference range are stacked. Is.

【0018】また、上記選択的水蒸気透過モジュール
は、定められた圧力差の範囲内で気体中の水蒸気を選択
的に透過する機能膜と気体の通気が自在な多孔性通気部
材とを交互に複数回重ね合わせてなる積層体構造に構成
されているものである。
In the selective water vapor transmission module, a plurality of functional membranes that selectively permeate water vapor in a gas within a predetermined pressure difference range and a porous ventilation member that allows the gas to flow freely are alternately provided. It has a laminated structure formed by stacking the layers one by one.

【0019】また、上記選択的水蒸気透過モジュール
は、上記積層体がコルゲート状に成形されているもので
ある。
Further, in the selective water vapor permeation module, the laminated body is formed into a corrugated shape.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
について説明する。 実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1に係る水
蒸気選択透過膜を用いた水蒸気処理装置を水蒸発式冷却
装置に適用した場合の冷却システムを示す構成図、図2
は選択的水蒸気透過モジュールを示す構成断面図であ
る。図1において、水蒸気分離器50は筐体51とこの
筐体51の中に収納された選択的水蒸気透過モジュール
52とから構成されている。この選択的水蒸気透過モジ
ュール52は、気密構造で筐体51の内壁面に固定さ
れ、筐体51内を第1および第2の閉空間51a、51
bに分割している。また、筐体51には、第1の空間5
1aに面して流入口51cと流出口51dとが設けら
れ、第2の空間51bに面して流出口51eが設けられ
ている。気液接触器53は、密閉容器53aの内部に充
填層59が取り付けられ、頂部に散水管60が取り付け
られて構成されている。そして、該密閉容器53aの底
部と散水管60とが配管30により連結され、この配管
30の経路中に発熱体62および循環ポンプ61が配設
されている。そこで、底部に貯液されている水31は、
循環ポンプ61の作用により、汲み上げられ、発熱体6
2に通水された後、散水管60から充填層59の頂部に
散水され、充填層59中を通って底部に滴下するように
なっている。また、密閉容器53aには、充填層59を
挟んで流入口53bおよび流出口53cが設けられてい
る。なお、充填層59は、密閉容器53a内を上下に分
割するようにラシヒリングに代表される充填材を該密閉
容器53a内に充填して構成されている。凝縮器57
は、放熱フィン57bが密閉容器57aの外壁面に形成
されて構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1. 1 is a block diagram showing a cooling system in which a water vapor processing apparatus using a water vapor selective permeable membrane according to a first embodiment of the present invention is applied to a water evaporation type cooling apparatus, FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing the configuration of a selective water vapor transmission module. In FIG. 1, the water vapor separator 50 is composed of a housing 51 and a selective water vapor permeation module 52 housed in the housing 51. The selective water vapor permeation module 52 is fixed to the inner wall surface of the housing 51 with an airtight structure, and the inside of the housing 51 has first and second closed spaces 51a, 51.
It is divided into b. In addition, in the housing 51, the first space 5
An inflow port 51c and an outflow port 51d are provided facing the 1a, and an outflow port 51e is provided facing the second space 51b. The gas-liquid contactor 53 is configured such that the filling layer 59 is attached to the inside of the closed container 53a and the water sprinkling pipe 60 is attached to the top. The bottom of the closed container 53a and the sprinkler pipe 60 are connected by a pipe 30, and a heating element 62 and a circulation pump 61 are arranged in the path of the pipe 30. Therefore, the water 31 stored in the bottom is
The heating element 6 is pumped up by the action of the circulation pump 61.
After the water is passed through 2, the water is sprinkled from the water sprinkling pipe 60 to the top of the packed bed 59, and then drops through the packed bed 59 to the bottom. Further, the closed container 53a is provided with an inflow port 53b and an outflow port 53c with the packed bed 59 interposed therebetween. The filling layer 59 is configured by filling a filling material represented by Raschig rings into the closed container 53a so as to divide the inside of the closed container 53a into upper and lower parts. Condenser 57
The heat radiation fins 57b are formed on the outer wall surface of the closed container 57a.

【0021】ここで、筐体51の流入口51cが配管3
2により密閉容器53aの流出口53cに連結され、筐
体51の流出口51dが配管33aにより送風機54の
吸気側に連結され、送風機54の排気側が配管33bに
より密閉容器53aの流入口53bに連結されている。
そこで、強制気体循環手段としての送風機54の作用に
より、第1の閉空間51a内の空気は、配管33a、3
3bを通って気液接触器53の底部側に送り込まれ、充
填層59中を頂部側に送られ、流出口53cから配管3
2を通り、流入口51cから第1の空間51a内に流入
するように、強制循環される。また、筐体51の流出口
51eが配管34aにより圧縮機56の吸気側に連結さ
れ、圧縮機56の吐出側が配管34bにより凝縮器57
に連結されている。この配管34aの経路中には、熱交
換器55が配設され、配管34bが該熱交換器55中を
貫通している。さらに、気液接触器53の底部と凝縮器
57の底部とが返水管58により連結され、凝縮器57
で凝縮された水31が気液接触器53の底部に自動的に
返水されるようになっている。
Here, the inlet 51c of the casing 51 is connected to the pipe 3
2 is connected to the outlet 53c of the closed container 53a, the outlet 51d of the housing 51 is connected to the intake side of the blower 54 by the pipe 33a, and the exhaust side of the blower 54 is connected to the inlet 53b of the closed container 53a by the pipe 33b. Has been done.
Therefore, due to the action of the blower 54 as the forced gas circulation means, the air in the first closed space 51a is transferred to the pipes 33a, 3
It is sent to the bottom side of the gas-liquid contactor 53 through 3b, sent to the top side in the packed bed 59, and flows from the outlet 53c to the pipe 3
It is forcedly circulated so as to pass through 2 and flow into the first space 51a from the inflow port 51c. The outlet 51e of the casing 51 is connected to the intake side of the compressor 56 by the pipe 34a, and the discharge side of the compressor 56 is connected by the pipe 34b to the condenser 57.
Are linked to. A heat exchanger 55 is arranged in the path of the pipe 34a, and the pipe 34b penetrates through the heat exchanger 55. Furthermore, the bottom of the gas-liquid contactor 53 and the bottom of the condenser 57 are connected by a return pipe 58, and the condenser 57
The water 31 condensed in step 1 is automatically returned to the bottom of the gas-liquid contactor 53.

【0022】選択的水蒸気透過モジュール52は、図2
に示すように、機能膜としての選択的水蒸気透過膜63
と多孔性通気部材64とを交互に複数重ね合わせ、該積
層体の周辺をシール部材65によりモールドし、水蒸気
が該積層体の積層方向に透過し、周辺が気密構造に構成
されている。この選択的水蒸気透過膜63には、例えば
4弗化テトロフルオロエチレン(PTFE)のフィルム
に微細な細孔を多数形成したものを用いている。また、
多孔性通気部材64には、シート、網体、布体等気体の
通過が自在なものであればよく、モールド52の一方の
面を減圧して使用するような用途では、平面度を維持す
るために必要に応じて金網、多孔板等の機械的剛性の強
い材料を選択している。
The selective water vapor transmission module 52 is shown in FIG.
, The selective water vapor permeable membrane 63 as a functional membrane.
And a plurality of porous ventilation members 64 are alternately laminated, and the periphery of the laminated body is molded by a seal member 65, water vapor permeates in the laminating direction of the laminated body, and the periphery is configured to have an airtight structure. As the selective water vapor permeable membrane 63, for example, a film of tetrafluorotetrafluoroethylene (PTFE) having a large number of fine pores formed therein is used. Also,
The porous ventilation member 64 may be a sheet, a net body, a cloth body, or the like that allows gas to pass therethrough, and maintains flatness in applications where one surface of the mold 52 is depressurized and used. For this reason, materials with high mechanical rigidity such as wire mesh and perforated plates are selected as necessary.

【0023】つぎに、この選択的水蒸気透過モジュール
52の水蒸気の選択的透過性について、図3に示される
試験装置を用いて試験した結果を図4および図5に示
す。この選択的水蒸気透過モジュール52が密閉箱66
に気密状態で固定され、第1および第2の閉空間66
a、66bが形成される。この第1の閉空間66aの内
部には湿度センサ69およびファン70が配設されてい
る。第2の閉空間66bには、通気管68aが連結さ
れ、乾燥空気を通気できるようになっている。さらに、
第2の閉空間66bには、通気管68bが連結され、真
空ポンプ71により減圧できるようになっている。そし
て、第2の閉空間66b内の圧力を測定する圧力計72
が設けられ、真空ポンプ71により排気される空気流量
を測定する流量計73が設けられている。なお、この選
択的水蒸気透過モジュール52の水蒸気透過面は70m
m×70mmに構成され、第1の閉空間66aの内容積
は20Lに構成されている。
4 and 5 show the results of testing the selective water vapor permeability of the selective water vapor permeation module 52 using the test apparatus shown in FIG. This selective water vapor permeation module 52 is a closed box 66.
Is fixed in an airtight state to the first and second closed spaces 66.
a and 66b are formed. A humidity sensor 69 and a fan 70 are arranged inside the first closed space 66a. A ventilation pipe 68a is connected to the second closed space 66b so that dry air can be ventilated. further,
A vent pipe 68b is connected to the second closed space 66b so that the vacuum pump 71 can reduce the pressure. And the pressure gauge 72 for measuring the pressure in the second closed space 66b.
Is provided, and a flow meter 73 for measuring the flow rate of air exhausted by the vacuum pump 71 is provided. The water vapor permeable surface of this selective water vapor permeable module 52 is 70 m.
The internal volume of the first closed space 66a is 20 L.

【0024】まず、乾燥空気を通気管68aから第2の
閉空間66bに通気させ、第1の閉空間66a内の湿度
の変化を湿度センサ69で測定した結果を図4に示す。
この時、ファン70を作動させて第1の閉空間66a内
の空気を撹拌し、均一な湿度となるようにしている。図
4から、第1の閉空間66a内の湿度が時間とともに低
下していくことがわかる。即ち、第1の閉空間66a内
の空気中の水蒸気が選択的水蒸気透過モジュール52を
透過して第2の閉空間66bに移動したことになる。こ
のことは、選択的水蒸気透過膜63の面間に湿度差ある
いは水蒸気分圧の差があれば、水蒸気が透過して移動す
ることを示している。
First, FIG. 4 shows the result of measuring the change in humidity in the first closed space 66a with the humidity sensor 69 by letting dry air through the ventilation pipe 68a into the second closed space 66b.
At this time, the fan 70 is operated to agitate the air in the first closed space 66a so that the humidity becomes uniform. It can be seen from FIG. 4 that the humidity in the first closed space 66a decreases with time. That is, the water vapor in the air in the first closed space 66a has passed through the selective water vapor transmission module 52 and moved to the second closed space 66b. This indicates that if there is a humidity difference or a water vapor partial pressure difference between the surfaces of the selective water vapor permeable membrane 63, the water vapor permeates and moves.

【0025】ついで、通気管68aのバルブを閉じ、真
空ポンプ71を作動させ、通気管68bを介して第2の
閉空間66b内を減圧させながら、第2の閉空間66b
内の圧力変化を圧力計72で測定し、かつ、真空ポンプ
71で排気される空気流量を流量計73で測定した結果
を図5に示す。図5から、第2の閉空間66b内の圧力
が−30cm・Hgより低くなると、真空ポンプ71で
排気される空気流量は急激に増加することがわかる。こ
のことは、選択的水蒸気透過膜63の面間の圧力差が一
定の圧力差以内であれば、空気が選択的水蒸気透過膜6
3を透過して流れることはないことを示している。
Then, the valve of the ventilation pipe 68a is closed, the vacuum pump 71 is operated, and the pressure inside the second closed space 66b is reduced via the ventilation pipe 68b, while the second closed space 66b is closed.
FIG. 5 shows the result of measuring the change in pressure inside with the pressure gauge 72 and measuring the flow rate of air exhausted by the vacuum pump 71 with the flow meter 73. From FIG. 5, it can be seen that when the pressure in the second closed space 66b becomes lower than −30 cm · Hg, the flow rate of the air exhausted by the vacuum pump 71 rapidly increases. This means that if the pressure difference between the surfaces of the selective water vapor permeable membrane 63 is within a certain pressure difference, the air is selectively water vapor permeable membrane 6
It shows that it does not flow through 3 and flow.

【0026】図4および図5の結果から、この選択的水
蒸気透過膜63を複数枚重ね合わせ、1枚の膜間に発生
する圧力差を規定圧力差以内に維持するようにして積層
体の一側を減圧していけば、真空度を上げても空気中に
含まれる空気成分は該積層体を通過せず、水蒸気のみを
選択的に透過させる選択的水蒸気透過モジュール52が
得られることがわかる。従って、この選択的水蒸気透過
モジュール52を用いて空気から水蒸気のみを抽出する
ことにより、単成分の水蒸気とともに、減湿された乾燥
空気を得ることができる。
From the results shown in FIGS. 4 and 5, a plurality of the selective water vapor permeable membranes 63 are superposed on each other so that the pressure difference generated between the membranes is maintained within the specified pressure difference. By reducing the pressure on the side, it can be seen that even if the degree of vacuum is increased, the air component contained in the air does not pass through the laminated body, and the selective water vapor permeation module 52 that selectively permeates only water vapor can be obtained. . Therefore, by extracting only water vapor from the air using this selective water vapor permeation module 52, it is possible to obtain dehumidified dry air together with the single-component water vapor.

【0027】一般に、乾燥空気と水とが直接接触した場
合には、水の温度は乾燥空気の湿球温度まで温度降下す
る。図6は空気の相対湿度と湿球温度との関係を示した
ものである。例えば、周囲温度が30℃で空気の相対湿
度が20%の場合、水温は点Qで示される17℃まで冷
却される。この原理を活用することにより、周囲温度以
下の温度を実現することができる。ここで、図1に示さ
れる冷却システムは、この原理を利用して冷水を生成
し、該冷水により発熱体を冷却しようとするものであ
る。
Generally, when the dry air and the water come into direct contact, the temperature of the water drops to the wet-bulb temperature of the dry air. FIG. 6 shows the relationship between the relative humidity of air and the wet bulb temperature. For example, when the ambient temperature is 30 ° C. and the relative humidity of air is 20%, the water temperature is cooled to 17 ° C. indicated by the point Q. By utilizing this principle, temperatures below the ambient temperature can be realized. Here, the cooling system shown in FIG. 1 uses this principle to generate cold water, and tries to cool the heating element with the cold water.

【0028】ついで、この実施の形態1の動作について
説明する。この冷却システムの運転中は、送風機54、
圧縮機56および循環ポンプ61が作動されている。圧
縮機56の作動により、第2の閉空間51b内の空気
は、流出口51eから配管34aを通って吸引され、圧
縮機56で圧縮され高温高圧となって配管34bを通っ
て凝縮器57に送り込まれる。この圧縮機56の作動に
より、第2の閉空間51b内は減圧され、第1および第
2の閉空間51a、51b間に圧力差が発生する。な
お、上述のように、選択的水蒸気透過モジュール52を
構成する各選択的水蒸気透過膜63間に発生する圧力差
が規定圧力差以内に維持されるように圧縮機56で第2
の閉空間51b内を減圧している。そこで、第1の閉空
間51a内の空気に含まれる水蒸気のみが選択的水蒸気
透過モジュール52を透過して第2の閉空間51bに移
動する。即ち、第1の閉空間51a内の空気は、減湿さ
れ、乾燥空気となる。配管34a内を流通する空気は、
熱交換器55にて配管34bを流通する高温高圧の空気
と熱交換されて加熱され、圧縮過程における空気中に含
まれる水蒸気の結露が防止される。そして、凝縮器57
に送り込まれた気体は、熱が放熱フィン57bを介して
外部に放熱されて、含まれる水蒸気が凝縮液化される。
この凝縮された水は凝縮器57の底部から返水管58を
介して気液接触器53の底部に返水される。
Next, the operation of the first embodiment will be described. During operation of this cooling system, the blower 54,
The compressor 56 and the circulation pump 61 are operated. By the operation of the compressor 56, the air in the second closed space 51b is sucked from the outlet 51e through the pipe 34a, compressed by the compressor 56 into high temperature and high pressure, and passes through the pipe 34b to the condenser 57. Sent in. Due to the operation of the compressor 56, the pressure inside the second closed space 51b is reduced, and a pressure difference is generated between the first and second closed spaces 51a and 51b. In addition, as described above, the second pressure is adjusted by the compressor 56 so that the pressure difference generated between the selective water vapor permeable membranes 63 constituting the selective water vapor transmission module 52 is maintained within the specified pressure difference.
The closed space 51b is decompressed. Therefore, only the water vapor contained in the air in the first closed space 51a permeates the selective water vapor transmission module 52 and moves to the second closed space 51b. That is, the air in the first closed space 51a is dehumidified and becomes dry air. The air flowing through the pipe 34a is
The heat exchanger 55 exchanges heat with the high-temperature and high-pressure air flowing through the pipe 34b and is heated, so that dew condensation of water vapor contained in the air during the compression process is prevented. And the condenser 57
The heat of the gas sent to is radiated to the outside through the radiation fins 57b, and the water vapor contained therein is condensed and liquefied.
The condensed water is returned from the bottom of the condenser 57 to the bottom of the gas-liquid contactor 53 via the return pipe 58.

【0029】送風機54の作動により、第1の閉空間5
1a内の乾燥空気は、配管33a、33bを通って流入
口53bから気液接触器53の底部側に送り込まれ、充
填層59中を通って頂部側に送られ、流出口53cから
配管32を通り、流入口51cから第1の空間51a内
に流入するように、強制循環される。一方、循環ポンプ
61の作動により、密閉容器53aの底部に貯液されて
いる水31は、汲み上げられ、発熱体62に通水された
後、散水管60から充填層59の頂部に散水され、充填
層59中を通って底部に滴下するように、循環される。
そこで、充填層59において、散水管60から散水され
た水が流入口53bから送り込まれた乾燥空気と直接接
触し、該乾燥空気の湿球温度まで温度降下する。同時
に、流入口53bから送り込まれた乾燥空気は、散水管
60から散水された水と直接接触し、加湿される。そし
て、温度降下した水は、底部から汲み上げられて発熱体
62中を通水する際に、発熱体62の熱を吸収し、温度
上昇して散水管60から散水される。また、加湿された
空気は、配管32を介して第1の閉空間51a内に送り
込まれ、第1および第2の閉空間51a、51b間の圧
力差に起因して水蒸気のみが第2の閉空間51bに抽出
され、乾燥空気となり、散水管60から散水された水の
冷却に供せられる。
By the operation of the blower 54, the first closed space 5
The dry air in 1a is sent from the inflow port 53b to the bottom side of the gas-liquid contactor 53 through the pipes 33a and 33b, is sent to the top side through the packed bed 59, and is passed from the outflow port 53c to the pipe 32. As described above, forced circulation is performed so as to flow into the first space 51a from the inflow port 51c. On the other hand, by the operation of the circulation pump 61, the water 31 stored in the bottom portion of the closed container 53a is pumped up, passed through the heating element 62, and then sprayed from the sprinkling pipe 60 to the top of the packed bed 59. It is circulated through the packed bed 59 so as to drip to the bottom.
Therefore, in the packed bed 59, the water sprinkled from the sprinkler pipe 60 comes into direct contact with the dry air sent from the inflow port 53b, and the temperature drops to the wet-bulb temperature of the dry air. At the same time, the dry air sent from the inflow port 53b comes into direct contact with the water sprinkled from the sprinkling pipe 60 and is humidified. Then, the water whose temperature has dropped is absorbed by the heat of the heating element 62 when the water is pumped up from the bottom and passes through the heating element 62, and the temperature rises and is sprayed from the water spray pipe 60. Further, the humidified air is sent into the first closed space 51a through the pipe 32, and only water vapor is closed in the second closed space 51a due to the pressure difference between the first closed space 51a and the second closed space 51b. It is extracted into the space 51b, becomes dry air, and is used for cooling the water sprayed from the water spray pipe 60.

【0030】このように、この実施の形態1によれば、
選択的水蒸気透過膜63の特性を利用し、選択的水蒸気
透過膜63の膜間に所定の圧力差を生じさせて高湿度の
空気から空気成分と水蒸気成分とを分別し、さらに該水
蒸気成分を吸引圧縮させることにより、高湿度の空気か
ら有効利用できる乾燥空気と高温高圧蒸気とを生成する
ことができる水蒸気処理装置が得られる。
As described above, according to the first embodiment,
Utilizing the characteristics of the selective water vapor permeable membrane 63, a predetermined pressure difference is generated between the films of the selective water vapor permeable membrane 63 to separate an air component and a water vapor component from high-humidity air. By suction-compressing, it is possible to obtain a steam treatment apparatus that can generate dry air and high-temperature high-pressure steam that can be effectively used from high-humidity air.

【0031】また、圧縮機56で生成した高温高圧蒸気
を凝縮器57で凝縮液化するようにしているので、水蒸
気が含有する熱エネルギを凝縮熱として取り出すことが
でき、有効活用できる。また、気液接触器53内の水3
1を発熱体62と接触させて発熱体62の熱を吸熱さ
せ、その後気液接触器53に戻して第1の閉空間51a
から送られてきた乾燥空気と気液接触させて温度降下さ
せているので、水31を冷媒としたフロンレスの冷却シ
ステムが得られる。この時、凝縮器57で凝縮された凝
縮水を返水管58を介して気液接触器53自動的に返水
するようにしているので、密閉系の冷却システムが得ら
れる。
Further, since the high temperature and high pressure steam generated in the compressor 56 is condensed and liquefied in the condenser 57, the heat energy contained in the steam can be taken out as the condensation heat and can be effectively utilized. In addition, the water 3 in the gas-liquid contactor 53
1 is brought into contact with the heating element 62 to absorb the heat of the heating element 62, and then returned to the gas-liquid contactor 53 to return to the first closed space 51a.
Since the temperature is lowered by bringing the dry air sent from the gas into contact with the dry air, a cooling system of CFC-less using water 31 as a refrigerant can be obtained. At this time, the condensed water condensed by the condenser 57 is automatically returned through the return pipe 58 to the gas-liquid contactor 53, so that a closed cooling system can be obtained.

【0032】また、選択的水蒸気透過膜63を多数枚重
ね合わせて積層体構造としているので、該積層体を介し
て水蒸気のみを透過させる第1および第2の閉空間51
a、51b間の圧力差が大きくとれ、第1の閉空間51
aに導入される高湿度の空気から低湿度の空気を効率よ
く得ることができる。また、選択的水蒸気透過膜63と
多孔性通気部材とを交互に多数枚重ね合わせて積層体構
造としているので、該積層体の耐圧が大きくなり、第1
および第2の閉空間51a、51b間の圧力差を大きく
できる。また、圧縮機56の吸気側に熱交換器55を配
設し、第2の閉空間51bからの吸引空気と圧縮機56
の吐出空気とを熱交換するようにしているので、第2の
閉空間51bからの吸引空気が加熱されて水蒸気の乾き
度を向上された後圧縮機56に吸引され、圧縮機56内
の圧縮過程での水蒸気の凝縮が防止される。
Further, since a large number of selective water vapor permeable membranes 63 are laminated to form a laminated body structure, the first and second closed spaces 51 that allow only water vapor to permeate through the laminated body.
Since the pressure difference between a and 51b is large, the first closed space 51
It is possible to efficiently obtain low-humidity air from the high-humidity air introduced into a. In addition, since a large number of the selective water vapor permeable membranes 63 and the porous ventilation members are alternately laminated to form a laminated body structure, the pressure resistance of the laminated body increases, and
The pressure difference between the second closed spaces 51a and 51b can be increased. Further, the heat exchanger 55 is arranged on the intake side of the compressor 56, and the suction air from the second closed space 51b and the compressor 56 are disposed.
Since the heat is exchanged with the discharge air of the second closed space 51b, the suction air from the second closed space 51b is heated to improve the dryness of water vapor, and then sucked by the compressor 56 to be compressed in the compressor 56. The condensation of water vapor in the process is prevented.

【0033】実施の形態2.上記実施の形態1では、選
択的水蒸気透過膜63と多孔性通気部材64とを交互に
複数重ね合わせた積層体を平板状に成形した選択的水蒸
気透過モジュール52を用いるものとしているが、この
実施の形態2では、図7に示されるように、選択的水蒸
気透過膜63と多孔性通気部材64とを交互に複数重ね
合わせた積層体を波形(コルゲート状)に成形された選
択的水蒸気透過モジュール52Aを用いるものとしてい
る。この場合、選択的水蒸気透過モジュール52Aは膜
面が立体的に形成されているので、水蒸気の分離機能が
向上され、水蒸気分離器の小型化が図られる。
Embodiment 2. In the above-described first embodiment, the selective water vapor permeable module 52 in which a laminated body in which a plurality of the selective water vapor permeable membranes 63 and the porous ventilation members 64 are alternately stacked is formed into a flat plate shape is used. In the second embodiment, as shown in FIG. 7, a selective water vapor permeation module in which a laminated body in which a plurality of selective water vapor permeation membranes 63 and porous ventilation members 64 are alternately stacked is formed into a corrugated shape. 52A is used. In this case, since the membrane surface of the selective water vapor permeation module 52A is formed three-dimensionally, the water vapor separation function is improved, and the water vapor separator is downsized.

【0034】実施の形態3.図8はこの発明の実施の形
態3に係る水蒸気選択透過膜を用いた水蒸気処理装置を
乾燥装置に適用した場合のシステムを示す構成図であ
る。図8において、筐体51の流入口51cが配管32
により乾燥機本体74の排気側に連結され、筐体51の
流出口51dが配管33aにより送風機54の吸気側に
連結され、さらに送風機54の排気側が配管33bによ
り乾燥機本体74の吸気側に連結されている。そこで、
送風機54の作用により、第1の閉空間51a内の空気
は、配管33a、33bを通って乾燥機本体74に送り
込まれ、乾燥機本体74内に収納された被乾燥体76の
水分と接触した後、配管32を通り、流入口51cから
第1の空間51a内に流入するように、強制循環され
る。また、送風機54の排気側に熱交換器75が配設さ
れ、配管33b内を流通する気体と圧縮機56から吐出
された高温高圧蒸気との間で熱交換が行われるようにな
っている。ここで、乾燥機本体74は被乾燥体76に含
まれる水と第1の閉空間51aから送り込まれた空気と
気液接触することから気液接触器として機能することに
なる。なお、他の構成は、上記実施の形態1と同様に構
成されている。
Embodiment 3. FIG. 8 is a configuration diagram showing a system when a steam treatment apparatus using a steam selective permeable membrane according to Embodiment 3 of the present invention is applied to a drying apparatus. In FIG. 8, the inlet 51c of the housing 51 is the pipe 32.
Is connected to the exhaust side of the dryer main body 74, the outlet 51d of the housing 51 is connected to the intake side of the blower 54 by the pipe 33a, and the exhaust side of the blower 54 is connected to the intake side of the dryer main body 74 by the pipe 33b. Has been done. Therefore,
By the action of the blower 54, the air in the first closed space 51a is blown into the dryer main body 74 through the pipes 33a and 33b and comes into contact with the moisture of the material to be dried 76 stored in the dryer main body 74. After that, it is forcedly circulated so as to pass through the pipe 32 and flow into the first space 51a from the inflow port 51c. Further, a heat exchanger 75 is arranged on the exhaust side of the blower 54, and heat exchange is performed between the gas flowing in the pipe 33b and the high temperature and high pressure steam discharged from the compressor 56. Here, the dryer main body 74 functions as a gas-liquid contactor because it makes gas-liquid contact with the water contained in the material to be dried 76 and the air sent from the first closed space 51a. The other structure is the same as that of the first embodiment.

【0035】つぎに、この実施の形態3による動作につ
いて説明する。送風機54の作動により、流出口51d
から配管33aを通って配管33bに送り出された第1
の閉空間51a内の乾燥空気は、熱交換器75にて、圧
縮機56から吐出された高温高圧蒸気と熱交換して加熱
され、熱風となって乾燥機本体74に送り込まれる。乾
燥機本体74に送り込まれた熱風は、被乾燥体76と接
触し、被乾燥体76に含まれる水を蒸発させ、高湿度の
空気となって、第1の閉空間51a内に流入する。第1
および第2の閉空間51a、51b間には、所定の圧力
差が形成されているので、第1の閉空間51aに流入し
た高湿度の空気は、水蒸気のみが選択的水蒸気透過モジ
ュール52を透過して第2の閉空間51bに移動し、乾
燥空気となって、被乾燥体76の乾燥に供せられる。一
方、第2の閉空間51b内の空気は、第1の閉空間51
aからの水蒸気により加湿され、熱交換器55で加熱さ
れた後、圧縮機56に吸引される。そして、圧縮機56
で圧縮されて高温高圧蒸気となる。
Next, the operation according to the third embodiment will be described. By the operation of the blower 54, the outlet 51d
From the first through the pipe 33a to the pipe 33b
The dry air in the closed space 51a is heated in the heat exchanger 75 by exchanging heat with the high-temperature high-pressure steam discharged from the compressor 56, and becomes hot air and is sent to the dryer main body 74. The hot air sent to the dryer main body 74 comes into contact with the object to be dried 76, evaporates the water contained in the object to be dried 76, and becomes high-humidity air, which flows into the first closed space 51a. First
Since a predetermined pressure difference is formed between the second closed spaces 51a and 51b, only the water vapor of the high humidity air flowing into the first closed space 51a permeates the selective water vapor permeation module 52. Then, it moves to the second closed space 51b, becomes dry air, and is used for drying the object to be dried 76. On the other hand, the air in the second closed space 51b is
It is humidified by the steam from a, heated by the heat exchanger 55, and then sucked by the compressor 56. And the compressor 56
Is compressed into high temperature high pressure steam.

【0036】このように、この実施の形態3によれば、
圧縮機56の圧縮により生成された高温高圧蒸気を熱源
として、第1の閉空間51aから送り出された乾燥空気
を加熱し、得られた熱風で被乾燥体76を乾燥するよう
にしているので、被乾燥体76に含まれる水分を蒸発さ
せるために必要な熱が、被乾燥体76から蒸発された水
分を含む混合気体から該水分が分別され、高温高圧蒸気
に生成されて、被乾燥体76に含まれる水分を蒸発させ
るために必要な熱エネルギとして回収再利用でき、効率
的な熱風乾燥システムが得られる。
As described above, according to the third embodiment,
Since the high temperature and high pressure steam generated by the compression of the compressor 56 is used as a heat source to heat the dry air sent from the first closed space 51a, and the hot air thus obtained is used to dry the object to be dried 76, The heat required to evaporate the water contained in the material to be dried 76 is separated from the mixed gas containing the water evaporated from the material to be dried 76 and generated into high-temperature high-pressure steam, and the material to be dried 76 The heat energy necessary for evaporating the water contained in can be recovered and reused, and an efficient hot air drying system can be obtained.

【0037】実施の形態4.図9はこの発明の実施の形
態4に係る水蒸気選択透過膜を用いた水蒸気処理装置を
高温高湿気体から熱エネルギを回収する熱エネルギ回収
装置に適用した場合のシステムを示す構成図である。図
9において、筐体51の流入口51cは、配管40aを
介して送風機54の排気側に連結され、流出口51dに
は配管41が連結されている。そして、他の系統で発生
する空気と水蒸気の混合気体、即ち高温高湿度の空気を
供給するための配管40bが送風機54の吸気側に連結
されている。なお、他の構成は、上記実施の形態1と同
様に構成されている。
Fourth Embodiment FIG. 9 is a configuration diagram showing a system in the case where a steam treatment device using a steam selective permeable membrane according to Embodiment 4 of the present invention is applied to a heat energy recovery device for recovering heat energy from a high temperature and high humidity body. In FIG. 9, the inflow port 51c of the housing 51 is connected to the exhaust side of the blower 54 via the pipe 40a, and the outflow port 51d is connected to the pipe 41. A pipe 40b for supplying a mixed gas of air and water vapor generated in another system, that is, air of high temperature and high humidity is connected to the intake side of the blower 54. The other structure is the same as that of the first embodiment.

【0038】つぎに、この実施の形態4による動作につ
いて説明する。気体導入手段としての送風機54の作動
により、他の系統で発生した高温高湿度の空気が第1の
閉空間51a内に送り込まれる。そして、第1および第
2の閉空間51a、51b間には、所定の圧力差が形成
されているので、第1の閉空間51aに流入した高温高
湿度の空気は、水蒸気のみが選択的水蒸気透過モジュー
ル52を透過して第2の閉空間51bに移動し、乾燥空
気となって、配管41から流出される。一方、第2の閉
空間51b内の空気は、第1の閉空間51aからの水蒸
気により加湿され、熱交換器55で加熱された後、圧縮
機56に吸引される。そして、圧縮機56で圧縮されて
高温高圧蒸気となる。
Next, the operation according to the fourth embodiment will be described. By the operation of the blower 54 as the gas introduction means, the high temperature and high humidity air generated in the other system is sent into the first closed space 51a. Since a predetermined pressure difference is formed between the first and second closed spaces 51a and 51b, the high-temperature and high-humidity air that has flowed into the first closed space 51a has only selective steam. After passing through the permeation module 52, it moves to the second closed space 51b, becomes dry air, and is discharged from the pipe 41. On the other hand, the air in the second closed space 51b is humidified by the steam from the first closed space 51a, heated by the heat exchanger 55, and then sucked into the compressor 56. Then, it is compressed by the compressor 56 and becomes high-temperature high-pressure steam.

【0039】このように、この実施の形態4によれば、
他の系統で生成された高温高湿度の気体から水蒸気成分
のみを分別回収し、利用可能な高温高圧蒸気を生成でき
るので、排熱エネルギの回収再利用を可能とすることが
できる。
As described above, according to the fourth embodiment,
Since only the water vapor component can be separated and recovered from the high temperature and high humidity gas generated in another system to generate usable high temperature and high pressure steam, it is possible to recover and reuse the exhaust heat energy.

【0040】[0040]

【発明の効果】この発明は、以上のように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
Since the present invention is constituted as described above, it has the following effects.

【0041】この発明によれば、筐体と、定められた圧
力差の範囲内で気体中の水蒸気を選択的に透過する機能
膜で構成され、上記筐体内を第1および第2の閉空間に
画成するように配設された選択的水蒸気透過モジュール
と、気体と水とを直接接触させる気液接触器と、上記第
1の閉空間内の気体を上記気液接触器に供給し、気体と
水とを直接接触させて気体を加湿させた後、加湿された
気体を該第1の閉空間に返流させる強制気体循環手段
と、上記第2の閉空間内の気体を吸引して第1および第
2の閉空間間の圧力差を定められた範囲内に維持し、第
1の閉空間内の気体中の水蒸気を選択的に上記選択的水
蒸気透過モジュールを介して第2の閉空間に透過させ、
第2の閉空間内の空気を吸引圧縮して単一成分の高温高
圧蒸気を生成させる圧縮機とを備え、上記気液接触器の
水を発熱体と熱的に接触させて該発熱体の熱を吸熱させ
た後、上記強制気体循環手段により該気液接触器内に供
給された気体と直接接触させて該気体を加湿するように
たので、水蒸気の持つ熱エネルギを利用できる形態で
回収し、熱エネルギの有効利用を可能にするとともに、
フロンレスの無公害の冷却システムを実現できる水蒸気
を選択的に透過させる機能膜を用いた水蒸気処理装置が
得られる。
According to the present invention, the casing and the functional film which selectively permeates the water vapor in the gas within the range of the predetermined pressure difference are provided, and the first and second closed spaces are formed in the casing. A selective water vapor permeation module disposed so as to define a gas-liquid contactor for directly contacting gas and water; and supplying gas in the first closed space to the gas-liquid contactor, After the gas and water are brought into direct contact with each other to humidify the gas, a forced gas circulation means for returning the humidified gas to the first closed space, and sucking the gas in the second closed space. The pressure difference between the first and second closed spaces is maintained within a predetermined range, and water vapor in the gas in the first closed space is selectively closed through the selective water vapor permeation module to the second closed space. Permeate into space,
A compressor for sucking and compressing the air in the second closed space to generate high-temperature high-pressure vapor of a single component .
Water is brought into thermal contact with the heating element to absorb the heat of the heating element
After that, it is supplied into the gas-liquid contactor by the forced gas circulation means.
To contact the supplied gas directly to humidify the gas
As a result, the heat energy of water vapor can be recovered in a form that can be used to enable effective use of the heat energy .
It is possible to obtain a steam treatment device using a functional membrane that selectively allows water vapor to pass through, which can realize a CFC-less, pollution-free cooling system .

【0042】また、上記圧縮機の吐出側に凝縮器を配設
し、該圧縮機から吐出される高温高圧蒸気が有する熱を
系外に放熱させて水蒸気を凝縮液化させるようにし、か
つ、該凝縮器と上記気液接触器とを返水管で連結し、該
凝縮器で凝縮された凝縮水を該気液接触器に返水するよ
うにしたので、密閉系の冷却システムが得られる。
A condenser is provided on the discharge side of the compressor.
The heat of the high temperature high pressure steam discharged from the compressor.
Dissipate heat to the outside of the system to condense and liquefy water vapor.
And connecting the condenser and the gas-liquid contactor with a return pipe,
Since the condensed water condensed in the condenser is returned to the gas-liquid contactor , a closed cooling system can be obtained.

【0043】また、筐体と、定められた圧力差の範囲内
で気体中の水蒸気を選択的に透過する機能膜で構成さ
れ、上記筐体内を第1および第2の閉空間に画成するよ
うに配設された選択的水蒸気透過モジュールと、気体と
水とを直接接触させる気液接触器と、上記第1の閉空間
内の気体を上記気液接触器に供給し、気体と水とを直接
接触させて気体を加湿させた後、加湿された気体を該第
1の閉空間に返流させる強制気体循環手段と、上記第2
の閉空間内の気体を吸引して第1および第2の閉空間間
の圧力差を定められた範囲内に維持し、第1の閉空間内
の気体中の水蒸気を選択的に上記選択的水蒸気透過モジ
ュールを介して第2の閉空間に透過させ、第2の閉空間
内の空気を吸引圧縮して単一成分の高温高圧蒸気を生成
させる圧縮機とを備え、上記強制気体循環手段により上
記気液接触器に供給される気体と上記圧縮機で生成され
た高温高圧蒸気とを熱交換させ、該気体を加熱して該気
液接触器に供給するようにしたので、水蒸気の持つ熱エ
ネルギを利用できる形態で回収し、熱エネルギの有効利
用を可能にするとともに、第1の閉空間内の気体の水蒸
気のみを分別して生成される高温高圧蒸気を気液接触器
に供給される気体の熱源として再利用でき、効率的な熱
風乾燥システムを実現できる水蒸気を選択的に透過させ
る機能膜を用いた水蒸気処理装置が得られる。
Further, within the range of a predetermined pressure difference from the casing.
Is composed of a functional membrane that selectively permeates water vapor in the gas.
The inside of the housing is divided into first and second closed spaces.
A selective water vapor permeation module arranged as
A gas-liquid contactor for making direct contact with water, and the first closed space
The gas inside is supplied to the gas-liquid contactor, and the gas and water are directly
After contacting and humidifying the gas, the humidified gas is
Forced gas circulation means for returning to the closed space of No. 1, and the above-mentioned second
Between the first and second closed spaces by sucking gas in the closed space of
Maintain the pressure difference of within the specified range, and within the first closed space
The vapor in the gas of
Through the second closed space to the second closed space
Generates single-component high-temperature high-pressure steam by suction-compressing the air inside
Equipped with a compressor for
The gas supplied to the gas-liquid contactor and the gas generated by the compressor
Heat exchange with high temperature high pressure steam to heat the gas
Since it is designed to be supplied to the liquid contactor, the heat
Recover energy in a form that can be used, and make effective use of heat energy.
And the vaporization of the gas in the first closed space.
Gas-liquid contactor for high-temperature high-pressure steam generated by separating only gas
Can be reused as a heat source for the gas supplied to
Selective permeation of water vapor that can realize a wind drying system
A steam treatment apparatus using a functional film can be obtained.

【0044】また、筐体と、定められた圧力差の範囲内
で気体中の水蒸気を選択的に透過する機能膜で構成さ
れ、上記筐体内を第1および第2の閉空間に画成するよ
うに配設された選択的水蒸気透過モジュールと、気体と
水とを直接接触させる気液接触器と、上記第1の閉空間
内の気体を上記気液接触器に供給し、気体と水とを直接
接触させて気体を加湿させた後、加湿された気体を該第
1の閉空間に返流させる強制気体循環手段と、上記第2
の閉空間内の気体を吸引して第1および第2の閉空間間
の圧力差を定められた範囲内に維持し、第1の閉空間内
の気体中の水蒸気を選択的に上記選択的水蒸気透過モジ
ュールを介して第2の閉空間に透過させ、第2の閉空間
内の空気を吸引圧縮して単一成分の高温高圧蒸気を生成
させる圧縮機とを備え、上記圧縮機の吸気側に、上記第
2の閉空間からの吸引気体と該圧縮機からの吐出気体と
の間で熱交換を行わせる熱交換器を配設し、該吸引気体
が加熱されて該圧縮機に吸気されるようにしたので、
蒸気の持つ熱エネルギを利用できる形態で回収し、熱エ
ネルギの有効利用を可能にするとともに、圧縮機の圧縮
過程での水蒸気の凝縮が防止される水蒸気を選択的に透
過させる機能膜を用いた水蒸気処理装置が得られる。
Further, within the range of the pressure difference defined between the housing and the housing.
Is composed of a functional membrane that selectively permeates water vapor in the gas.
The inside of the housing is divided into first and second closed spaces.
A selective water vapor permeation module arranged as
A gas-liquid contactor for making direct contact with water, and the first closed space
The gas inside is supplied to the gas-liquid contactor, and the gas and water are directly
After contacting and humidifying the gas, the humidified gas is
Forced gas circulation means for returning to the closed space of No. 1, and the above-mentioned second
Between the first and second closed spaces by sucking gas in the closed space of
Maintain the pressure difference of within the specified range, and within the first closed space
The vapor in the gas of
Through the second closed space to the second closed space
Generates single-component high-temperature high-pressure steam by suction-compressing the air inside
And a compressor that allows the intake side of the compressor to
Suction gas from the closed space of No. 2 and discharge gas from the compressor
A heat exchanger for exchanging heat between the
There is heated since to be sucked into the compressor, water
Recover the heat energy of steam in a form that can be used to generate heat energy.
Enables effective use of energy and compresses the compressor
Selective permeation of water vapor that prevents condensation of water vapor in the process
A steam treatment apparatus using a functional film to be passed is obtained.

【0045】また、筐体と、定められた圧力差の範囲内
で気体中の水蒸気を選択的に透過する機能膜で構成さ
れ、上記筐体内を第1および第2の閉空間に画成するよ
うに配設された選択的水蒸気透過モジュールと、加湿気
体を上記第1の閉空間に導入する気体導入手段と、上記
第2の閉空間内の気体を吸引して第1および第2の閉空
間間の圧力差を定められた範囲内に維持し、第1の閉空
間内の気体中の水蒸気を選択的に上記選択的水蒸気透過
モジュールを介して第2の閉空間に透過させ、第2の閉
空間内の空気を吸引圧縮して単一成分の高温高圧蒸気を
生成させる圧縮機とを備え、上記圧縮機の吸気側に、上
記第2の閉空間からの吸引気体と該圧縮機からの吐出気
体との間で熱交換を行わせる熱交換器を配設し、該吸引
気体が加熱されて該圧縮機に吸気されるようにしたの
で、排熱エネルギの回収再利用が可能となり、圧縮機の
圧縮過程での水蒸気の凝縮が防止される水蒸気を選択的
に透過させる機能膜を用いた水蒸気処理装置が得られ
る。
Also, within the range of the pressure difference that is defined between the housing and
Is composed of a functional membrane that selectively permeates water vapor in the gas.
The inside of the housing is divided into first and second closed spaces.
Selective Water Vapor Permeation Module Arranged As
A gas introducing means for introducing a body into the first closed space;
The gas in the second closed space is sucked into the first and second closed spaces.
Keeps the pressure difference between the
Selective permeation of water vapor in the gas in the space
Permeate the second closed space through the module and
The air in the space is suction-compressed to generate single-component high-temperature high-pressure steam.
Equipped with a compressor to generate, On the intake side of the compressor, above
Suction gas from the second closed space and discharge gas from the compressor
A heat exchanger that exchanges heat with the body is installed and the suction
So that the gas is heated and drawn into the compressorTano
This makes it possible to recover and reuse exhaust heat energy.Of the compressor
Selective steam that prevents condensation of steam during compression
To obtain a steam treatment device using a functional membrane that allows water to pass through
It

【0046】また、上記圧縮機の吐出側に凝縮器を配設
し、該圧縮機から吐出される高温高圧蒸気が有する熱を
系外に放熱させて水蒸気を凝縮液化させるようにしたの
で、水蒸気が含有する熱エネルギを凝縮熱として取り出
せ、有効活用が図られる。
Further, a condenser is arranged on the discharge side of the compressor, and the heat of the high-temperature high-pressure steam discharged from the compressor is radiated to the outside of the system so that the steam is condensed and liquefied. The heat energy contained in can be taken out as condensation heat and can be effectively utilized.

【0047】[0047]

【0048】また、上記選択的水蒸気透過モジュール
は、定められた圧力差の範囲内で気体中の水蒸気を選択
的に透過する機能膜を複数枚重ね合わせてなる積層体構
造に構成されているので、高い真空度まで第2の閉空間
を減圧でき、低湿度の空気を得ることができる。
Further, since the above-mentioned selective water vapor permeation module has a laminated structure in which a plurality of functional membranes selectively permeating the water vapor in the gas within a predetermined pressure difference range are laminated. The second closed space can be decompressed to a high degree of vacuum, and air with low humidity can be obtained.

【0049】また、上記選択的水蒸気透過モジュール
は、定められた圧力差の範囲内で気体中の水蒸気を選択
的に透過する機能膜と気体の通気が自在な多孔性通気部
材とを交互に複数回重ね合わせてなる積層体構造に構成
されているので、積層体構造の耐圧が大きくなり、高い
真空度まで第2の閉空間を減圧でき、低湿度の空気を得
ることができる。
In the selective water vapor transmission module, a plurality of functional membranes for selectively permeating the water vapor in the gas within a predetermined pressure difference range and a plurality of porous ventilation members capable of freely venting the gas are alternately provided. Since the laminated body structure is formed by stacking the layers one by one, the withstand pressure of the laminated body structure is increased, the second closed space can be decompressed to a high degree of vacuum, and air with low humidity can be obtained.

【0050】また、上記選択的水蒸気透過モジュール
は、上記積層体がコルゲート状に成形されているので、
小さな空間に大きな水蒸気透過面を形成でき、装置の小
型化が図られる。
In the selective water vapor permeation module, the laminated body is formed into a corrugated shape,
A large water vapor permeable surface can be formed in a small space, and the device can be downsized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1に係る水蒸気選択透
過膜を用いた水蒸気処理装置を水蒸発式冷却装置に適用
した場合の冷却システムを示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a cooling system in a case where a water vapor treatment apparatus using a water vapor selective permeable membrane according to Embodiment 1 of the present invention is applied to a water evaporation type cooling apparatus.

【図2】 この発明の実施の形態1に係る水蒸気選択透
過膜を用いた水蒸気処理装置に適用される選択的水蒸気
透過モジュールを示す構成断面図である。
FIG. 2 is a structural cross-sectional view showing a selective water vapor permeation module applied to the water vapor treatment apparatus using the water vapor selective permeation membrane according to the first embodiment of the present invention.

【図3】 この発明に係る水蒸気選択透過膜の特性試験
装置を示す構成図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a characteristic test device for a water vapor selective permeable membrane according to the present invention.

【図4】 この発明に係る水蒸気選択透過膜の水蒸気透
過試験結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing the results of a water vapor permeation test of a water vapor selective permeable membrane according to the present invention.

【図5】 この発明に係る水蒸気選択透過膜の水蒸気透
過試験結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the results of a water vapor permeation test of a water vapor selective permeable membrane according to the present invention.

【図6】 この発明に係る水蒸発式冷却方法の原理を説
明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of a water evaporation type cooling method according to the present invention.

【図7】 この発明の実施の形態2に係る水蒸気選択透
過膜を用いた水蒸気処理装置に適用される選択的水蒸気
透過モジュールを示す構成断面図である。
FIG. 7 is a structural cross-sectional view showing a selective water vapor permeation module applied to a water vapor treatment apparatus using a water vapor selective permeation membrane according to Embodiment 2 of the present invention.

【図8】 この発明の実施の形態3に係る水蒸気選択透
過膜を用いた水蒸気処理装置を乾燥装置に適用した場合
のシステムを示す構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram showing a system in which a steam treatment apparatus using a steam selective permeable membrane according to Embodiment 3 of the present invention is applied to a drying apparatus.

【図9】 この発明の実施の形態4に係る水蒸気選択透
過膜を用いた水蒸気処理装置を高温高湿気体から熱エネ
ルギを回収する熱エネルギ回収装置に適用した場合のシ
ステムを示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a system when a steam treatment device using a steam selective permeable membrane according to a fourth embodiment of the present invention is applied to a heat energy recovery device for recovering heat energy from a high temperature and high humidity body. .

【図10】 従来の恒温装置を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a conventional thermostatic device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

31 水、51 筐体、51a 第1の閉空間、51b
第2の閉空間、52、52A 選択的水蒸気透過モジ
ュール、53 気液接触器、54 送風機(強制気体循
環手段、気体導入手段)、55、75 熱交換器、56
圧縮機、57凝縮器、58 返水管、62 発熱体、
63 選択的水蒸気透過膜(機能膜)、64 多孔性通
気部材、74 乾燥機本体(気液接触器)。
31 water, 51 housing, 51a first closed space, 51b
Second closed space, 52, 52A selective water vapor permeation module, 53 gas-liquid contactor, 54 blower (forced gas circulation means, gas introduction means), 55, 75 heat exchanger, 56
Compressor, 57 condenser, 58 water return pipe, 62 heating element,
63 selective water vapor permeable membrane (functional membrane), 64 porous ventilation member, 74 dryer body (gas liquid contactor).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 53/26 F24F 3/14 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B01D 53/26 F24F 3/14

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 筐体と、定められた圧力差の範囲内で気
体中の水蒸気を選択的に透過する機能膜で構成され、上
記筐体内を第1および第2の閉空間に画成するように配
設された選択的水蒸気透過モジュールと、気体と水とを
直接接触させる気液接触器と、上記第1の閉空間内の気
体を上記気液接触器に供給し、気体と水とを直接接触さ
せて気体を加湿させた後、加湿された気体を該第1の閉
空間に返流させる強制気体循環手段と、上記第2の閉空
間内の気体を吸引して第1および第2の閉空間間の圧力
差を定められた範囲内に維持し、第1の閉空間内の気体
中の水蒸気を選択的に上記選択的水蒸気透過モジュール
を介して第2の閉空間に透過させ、第2の閉空間内の空
気を吸引圧縮して単一成分の高温高圧蒸気を生成させる
圧縮機とを備え、上記気液接触器の水を発熱体と熱的に
接触させて該発熱体の熱を吸熱させた後、上記強制気体
循環手段により該気液接触器内に供給された気体と直接
接触させて該気体を加湿するようにしたことを特徴とす
る水蒸気を選択的に透過させる機能膜を用いた水蒸気処
理装置。
1. A casing and a functional film that selectively permeates water vapor in a gas within a predetermined pressure difference range, and defines the inside of the casing into first and second closed spaces. And a gas-liquid contactor for directly contacting gas and water, and the gas in the first closed space is supplied to the gas-liquid contactor to supply gas and water. To bring the humidified gas back into the first closed space, and to suck the gas in the second closed space to suck the gas in the first and the second closed spaces. The pressure difference between the two closed spaces is maintained within a predetermined range, and the water vapor in the gas in the first closed space is selectively permeated to the second closed space through the selective water vapor permeation module. , A compressor for suction-compressing the air in the second closed space to generate high-temperature high-pressure vapor of a single component , and The water in the gas-liquid contactor is thermally transferred to the heating element.
After bringing them into contact with each other to absorb the heat of the heating element, the forced gas
Directly with the gas supplied into the gas-liquid contactor by circulation means
A steam treatment apparatus using a functional film that selectively permeates steam, wherein the steam is humidified by contacting the gas .
【請求項2】 上記圧縮機の吐出側に凝縮器を配設し、
該圧縮機から吐出される高温高圧蒸気が有する熱を系外
に放熱させて水蒸気を凝縮液化させるようにし、かつ、
該凝縮器と上記気液接触器とを返水管で連結し、該凝縮
器で凝縮された凝縮水を該気液接触器に返水するように
したことを特徴とする請求項1記載の水蒸気を選択的に
透過させる機能膜を用いた水蒸気処理装置。
2. A condenser is disposed on the discharge side of the compressor,
The heat of the high-temperature high-pressure steam discharged from the compressor is radiated to the outside of the system to condense the water vapor, and
2. The steam according to claim 1 , wherein the condenser and the gas-liquid contactor are connected by a return pipe so that the condensed water condensed by the condenser is returned to the gas-liquid contactor. Steam treatment device that uses a functional membrane that selectively permeates water.
【請求項3】 筐体と、定められた圧力差の範囲内で気
体中の水蒸気を選択的に透過する機能膜で構成され、上
記筐体内を第1および第2の閉空間に画成するように配
設された選択的水蒸気透過モジュールと、気体と水とを
直接接触させる気液接触器と、上記第1の閉空間内の気
体を上記気液接触器に供給し、気体と水とを直接接触さ
せて気体を加湿させた後、加湿された気体を該第1の閉
空間に返流させる強制気体循環手段と、上記第2の閉空
間内の気体を吸引して第1および第2の閉空間間の圧力
差を定められた範囲内に維持し、第1の閉空間内の気体
中の水蒸気を選択的に上記選択的水蒸気透過モジュール
を介して第2の閉空間に透過させ、第2の閉空間内の空
気を吸引圧縮して単一成分の高温高圧蒸気を生成させる
圧縮機とを備え、上記強制気体循環手段により上記気液
接触器に供給される気体と上記圧縮機で生成された高温
高圧蒸気とを熱交換させ、該気体を加熱して該気液接触
器に供給するようにしたことを特徴とする水蒸気を選択
的に透過させる機能膜を用いた水蒸気処理装置。
3. A housing and an air pressure within a predetermined pressure difference range.
It consists of a functional membrane that selectively permeates water vapor in the body.
The interior of the housing is divided into first and second closed spaces.
Installed selective water vapor transmission module and gas and water
A gas-liquid contactor for direct contact with the gas in the first closed space.
The body is supplied to the gas-liquid contactor, and the gas and water are brought into direct contact.
To humidify the gas, and then to close the humidified gas to the first
Forced gas circulation means for returning to the space, and the second closed air
The pressure between the first and second closed spaces by sucking the gas in the space
Maintaining the difference within a defined range, gas in the first closed space
Selective water vapor in the module
Through the second closed space through the
Suction and compression of air to produce single component high temperature high pressure steam
And a compressor, and a high-temperature high-pressure steam generated in the gas and the compressor to be supplied to the gas-liquid contactor is heat exchanged by the forced gas circulation means, gas-liquid contactor by heating the said gas the steamer using a functional film which selectively transmits water vapor you characterized in that so as to supply the.
【請求項4】 筐体と、定められた圧力差の範囲内で気
体中の水蒸気を選択的に透過する機能膜で構成され、上
記筐体内を第1および第2の閉空間に画成するように配
設された選択的水蒸気透過モジュールと、気体と水とを
直接接触させる気液接触器と、上記第1の閉空間内の気
体を上記気液接触器に供給し、気体と水とを直接接触さ
せて気体を加湿させた後、加湿された気体を該第1の閉
空間に返流させる強制気体循環手段と、上記第2の閉空
間内の気体を吸引して第1および第2の閉空間間の圧力
差を定められた範囲内に維持し、第1の閉空間内の気体
中の水蒸気を選択的に上記選択的水蒸気透過モジュール
を介して第2の閉空間に透過させ、第2の閉空間内の空
気を吸引圧縮して単一成分の高温高圧蒸気を生成させる
圧縮機とを備え、上記圧縮機の吸気側に、上記第2の閉
空間からの吸引気体と該圧縮機からの吐出気体との間で
熱交換を行わせる熱交換器を配設し、該吸引気体が加熱
されて該圧縮機に吸気されるようにしたことを特徴とす
る水蒸気を選択的に透過させる機能膜を用いた水蒸気処
理装置。
4. An air pressure within a range of a predetermined pressure difference between the housing and the housing.
It consists of a functional membrane that selectively permeates water vapor in the body.
The interior of the housing is divided into first and second closed spaces.
Installed selective water vapor transmission module and gas and water
A gas-liquid contactor for direct contact with the gas in the first closed space.
The body is supplied to the gas-liquid contactor, and the gas and water are brought into direct contact.
To humidify the gas, and then to close the humidified gas to the first
Forced gas circulation means for returning to the space, and the second closed air
The pressure between the first and second closed spaces by sucking the gas in the space
Maintaining the difference within a defined range, gas in the first closed space
Selective water vapor in the module
Through the second closed space through the
Suction and compression of air to produce single component high temperature high pressure steam
And a compressor, the second side of which is closed on the intake side of the compressor.
Between the suction gas from the space and the discharge gas from the compressor
A heat exchanger for heat exchange is installed to heat the sucked gas.
It is characterized in that the air is sucked into the compressor.
Water vapor treatment using a functional membrane that selectively permeates water vapor
Processing equipment.
【請求項5】 筐体と、定められた圧力差の範囲内で気
体中の水蒸気を選択的に透過する機能膜で構成され、上
記筐体内を第1および第2の閉空間に画成するように配
設された選択的水蒸気透過モジュールと、系外の加湿気
体を上記第1の閉空間に導入する気体導入手段と、上記
第2の閉空間内の気体を吸引して第1および第2の閉空
間間の圧力差を定められた範囲内に維持し、第1の閉空
間内の気体中の水蒸気を選択的に上記選択的水蒸気透過
モジュールを介して第2の閉空間に透過させ、第2の閉
空間内の空気を吸引圧縮して単一成分の高温高圧蒸気を
生成させる圧縮機とを備え、上記圧縮機の吸気側に、上
記第2の閉空間からの吸引気体と該圧縮機からの吐出気
体との間で熱交換を行わせる熱交換器を配設し、該吸引
気体が加熱されて該圧縮機に吸気されるようにしたこと
を特徴とする水蒸気を選択的に透過させる機能膜を用い
た水蒸気処理装置。
5. A casing and a functional film that selectively permeates water vapor in a gas within a predetermined pressure difference range, and defines the inside of the casing into first and second closed spaces. And the gas introduction means for introducing the humidifying body outside the system into the first closed space, and the gas in the second closed space is sucked into the first and the second closed spaces. The pressure difference between the two closed spaces is maintained within a predetermined range, and the water vapor in the gas in the first closed space is selectively permeated to the second closed space through the selective water vapor permeation module. , A compressor for suction-compressing the air in the second closed space to generate high-temperature high-pressure vapor of a single component, and to the intake side of the compressor,
Suction gas from the second closed space and discharge gas from the compressor
A heat exchanger that exchanges heat with the body is installed and the suction
A steam treatment apparatus using a functional film that selectively permeates steam, characterized in that gas is heated and sucked into the compressor .
【請求項6】 上記圧縮機の吐出側に凝縮器を配設し、
該圧縮機から吐出される高温高圧蒸気が有する熱を系外
に放熱させて水蒸気を凝縮液化させるようにしたことを
特徴とする請求項1または請求項5記載の水蒸気を選択
的に透過させる機能膜を用いた水蒸気処理装置。
6. A condenser is disposed on the discharge side of the compressor,
The function of selectively permeating steam according to claim 1 or 5, characterized in that the heat of the high-temperature and high-pressure steam discharged from the compressor is radiated to the outside of the system to condense and liquefy the steam. Steam treatment device using a membrane.
【請求項7】 上記選択的水蒸気透過モジュールは、定
められた圧力差の範囲内で気体中の水蒸気を選択的に透
過する機能膜を複数枚重ね合わせてなる積層体構造に構
成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6
いずれかに記載の水蒸気を選択的に透過させる機能膜を
用いた水蒸気処理装置。
7. The selective water vapor permeation module is configured to have a laminated structure in which a plurality of functional membranes that selectively permeate water vapor in a gas within a predetermined pressure difference range are stacked. 7. A steam treatment apparatus using the functional film according to claim 1 , wherein the functional film selectively transmits water vapor.
【請求項8】 上記選択的水蒸気透過モジュールは、定
められた圧力差の範囲内で気体中の水蒸気を選択的に透
過する機能膜と気体の通気が自在な多孔性通気部材とを
交互に複数回重ね合わせてなる積層体構造に構成されて
いることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか
に記載の水蒸気を選択的に透過させる機能膜を用いた水
蒸気処理装置。
8. The selective water vapor permeation module comprises a plurality of functional membranes that selectively permeate water vapor in a gas within a range of a predetermined pressure difference and a plurality of porous ventilation members that allow the gas to flow freely. 7. A steam treatment apparatus using a functional film that selectively allows water vapor to permeate according to any one of claims 1 to 6 , wherein the steam treatment apparatus is configured to have a laminated structure formed by stacking the steam.
【請求項9】 上記選択的水蒸気透過モジュールは、上
記積層体がコルゲート状に成形されていることを特徴と
する請求項7または請求項8記載の水蒸気を選択的に透
過させる機能膜を用いた水蒸気処理装置。
9. The selective water vapor permeation module uses the functional film for selectively permeating water vapor according to claim 7 or 8 , wherein the laminated body is formed in a corrugated shape. Steam treatment equipment.
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