JP4810748B2

JP4810748B2 - 除湿システム

Info

Publication number: JP4810748B2
Application number: JP2001110212A
Authority: JP
Inventors: 哲也浦川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2001-04-09
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2021-04-09
Also published as: JP2002136830A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、省スペース化を必要とする、例えば自動販売機、事務用コピー機、各種研究用測定機器などの各種機器に用いることのできる中空糸膜を具備する除湿システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中空糸膜を利用した除湿システム（除湿装置）は、従来の吸着式や冷凍式に比べて小型かつ軽量であり、ダストやドレンの発生がなく、フロンを使用しないので地球環境にも配慮した新しい方式のシステム（装置）である。
【０００３】
このような中空糸膜を利用した除湿システムに関する技術については、例えば、特開平８−１５５２４４号公開公報，特開平８−２５２４２２号公開公報，特開平８−２９９７４３号公開公報等に開示されている。
【０００４】
以下、中空糸膜を利用した除湿システムの基本的な構成等について説明する。
【０００５】
まず、供給空気を中空糸膜の中空内部に供給すると、中空糸膜の途中で供給空気に含まれる水蒸気が選択的に膜の外側に透過することによって、中空糸膜の反対側の端部から乾燥空気が得られるのである。
【０００６】
そして、得られた乾燥空気の一部（パージ空気）を膜の外側に流すことによって、中空糸膜の外側に水蒸気が滞留することのないようにすることで、連続的に乾燥空気を得るようにしている。
【０００７】
つまり、膜式の除湿メカニズムは、中空糸膜の一次側および二次側の水蒸気分圧差が駆動力となっているのである。
【０００８】
このような中空糸膜を用いた除湿システムは、従来、産業機器や居住空間の除湿を目的としており、通常、５〜１０００ｍ²程度の有効膜面積の中空糸膜を使用していた。
【０００９】
このように、従来技術に係る中空糸膜を用いた除湿システムは、工業用をはじめ各種産業用途として、コンプレッサを用いた圧縮空気を供給することが前提となっており、この圧力が大きいほど水蒸気量はその温度の飽和状態に近づき、結果、水蒸気分圧差を大きくとることができ、製品空気としての露点の低いものが得られるのである。
【００１０】
従って、露天の低い乾燥空気を得るためには高い供給圧力が必要であり、供給圧力が０．２ＭＰａ以下のものではほとんど除湿機能を果たすことができなくなり所望の露点が得られなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１２】
上述したように、従来技術に係る中空糸膜を利用した除湿システムは、産業機器や居住空間の除湿を目的とする分野においては有効なものであった。
【００１３】
一方、各種自動販売機や事務用コピー機、各種研究用測定機器などの比較的小型の機器の分野においても、機器内の内部空間を低湿に保つ必要がある。
【００１４】
ここで、自動販売機やコピー機の場合には、通常、機内で発生する熱やファンを利用することによって低湿に維持し、また、研究用測定機器の場合にはシリカゲル，塩化カルシウムあるいはソーダライムなどの乾燥剤を設置することによって低湿に維持していた。
【００１５】
しかし、前者の場合には雨などで湿度が高い場合には除湿しにくく、後者の場合には定期的に乾燥剤を交換しなければならないなどの不具合が生じていた。
【００１６】
そこで、中空糸膜を利用した除湿システムをこれらの小型機器に導入することも考えられるが、上述したように従来技術に係る除湿システムでは供給圧が０．２ＭＰａ以上の比較的大型なコンプレッサを必要とするため、除湿すべき空間が数Ｌ〜数十Ｌ程度の小型機器内にそのようなコンプレッサを配置するのは非常に困難であり現実的ではなく、また、そのようなコンプレッサを駆動するための消費電力の点からも問題があった。
【００１７】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、小型の機器においても十分に除湿機能を発揮する中空糸膜を利用した除湿システムを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の除湿システムにあっては、２５℃の環境下で１ＫＰａの膜間水蒸気分圧差に対して１分間に１ｃｍ²あたり０．４ｍｇ以上（好ましくは０．４ｍｇ以上０．８ｍｇ以下）の水蒸気の透過能力を有する中空糸膜と、該中空糸膜の中空内部に除湿対象空気を供給圧力０．２ＭＰａ未満の圧力で送り込む加圧ポンプと、除湿後の空気の一部を膜外にパージするパージ空気を吸引する吸引ポンプと、を備え、前記中空糸膜の素材はポリエーテルイミド類であることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２６】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る除湿システムについて説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る除湿システムを示す模式図である。
【００２７】
本実施の形態に係る除湿システムは、図１に示すように、概略、モジュール化された中空糸膜１と、この中空糸膜１の中空内部に除湿対象空気である高湿の空気を送り込む加圧ポンプ２と、除湿後の製品空気をパージするパージ空気を吸引する吸引ポンプ（真空ポンプ）３と、パージする経路内に設けられるオリフィス４と、から構成される。
【００２８】
また、加圧ポンプ２によって高湿空気を中空糸膜１の中空内部に供給する供給経路Ｒ１と、製品空気を所定領域に送り込むために中空糸膜１のモジュール外に排出するための排出経路Ｒ２と、排出経路Ｒ２を流れる製品空気の一部をパージするために、乾燥空気をモジュール内であって中空糸膜１の外部に導くパージ上流側経路Ｒ３と、パージ空気をモジュールの外部に排出するためのパージ下流側経路Ｒ４と、を有する。
【００２９】
なお、オリフィス４はパージ上流側経路Ｒ３に設けられており、必要以上にパージ空気の量を増やさないようにして、製品空気の低減を抑制している。
【００３０】
ここで、本実施の形態における中空糸膜１の膜サイズについては、その内径が３００〜５００μｍ、好ましくは３５０〜４５０μｍのものを用いる。内径がこの範囲よりも小さくなると圧力欠損が大きくなり、この範囲よりも大きくなると除湿効率が低下する傾向が出てしまう。
【００３１】
また、その外径が５００〜７００μｍ、好ましくは５５０〜６００μｍのものを用いる。外径がこの範囲よりも大きくなると膜モジュールそのものが大きくなり、この範囲よりも小さくなると膜の内径も小さくせざるを得なくなり、圧力欠損が増大化する傾向が出てしまう。
【００３２】
そして、これらの内外径を満たしつつ、その膜厚を８０〜１２０μｍ程度とするのが好適である。
【００３３】
以上のようなサイズ条件を満たし、かつ、水蒸気透過係数が０．５ｍｇ／ｃｍ²・ｍｉｎ（ａｔ１．０ＫＰａ）以上のもの（２５℃の環境下で膜間水蒸気分圧差が１．０ＫＰａにおいて、一分間に１ｃｍ²あたり０．５ｍｇ以上の水蒸気を透過する性質を有するもの）を適用する。
【００３４】
なお、膜の素材としては、例えば、ポリエーテルイミド類、ポリビニルアルコール類、ポリビニルアセタール類、セルロース類等を用いることができるが、特に、ポリエーテルイミド類を用いると水蒸気透過性に優れたものとなり、例えば、特願平９−２５７６７２号公開公報や特願平９−２６７８１５号公開公報に開示された製法によって水蒸気透過性に優れた中空糸膜を実現できる。
【００３５】
そして、中空糸膜１をモジュール化するために、複数本の中空糸膜１を充填するための容器（以下、モジュールケースと称する）については、その内径が１０〜３０ｍｍ、長さ８０〜２００ｍｍのものを用いる。
【００３６】
更に、このモジュールケースに充填する中空糸膜１の膜内径側の有効膜面積を０．０１〜０．２ｍ²の範囲に設定する。
【００３７】
以上のように構成することによって、モジュール化された中空糸膜１の透過能力を、０．４ｍｇ（好ましくは０．４〜０．８ｍｇ）／ｃｍ²・ｍｉｎ（ａｔ１．０ＫＰａ）以上、すなわち、２５℃の環境下で膜間水蒸気分圧差が１．０ＫＰａにおいて、一分間に１ｃｍ²あたり０．４ｍｇ以上（好ましくは、０．４ｍｇ〜０．８ｍｇ）の水蒸気を透過することが可能となる。
【００３８】
また、加圧ポンプ２は、その定格圧力が０．２ＭＰａ以下であり、突出空気流量が２０Ｌ／分以下であり、消費電力が２５Ｗ以下であり、かつ、重量が２ｋｇ以下のものを用いる。
【００３９】
吸引ポンプ（真空ポンプ）３は、到達真空度が６６５０Ｐａ以下であり、吸気量が２０Ｌ／分以下であり、かつ、重量が５ｋｇ以下のものを用いる。
【００４０】
以上のようなものを用いてシステムを構成することによって、モジュール化された中空糸膜１，加圧ポンプ２，吸引ポンプ３，オリフィス４、その他、流量調整バルブやこれらを接続する配管等を含めてシステム全体の総重量を１０ｋｇ以下で構成することができた。
【００４１】
そして、以上のように構成された除湿システムによって、室温２５℃にて飽和水蒸気を含む空気を供給した場合に、相対湿度で３０％以下の乾燥空気が得られた。
【００４２】
このように本実施の形態に係る除湿システムを用いれば、小型かつ軽量の装置で除湿機能を発揮できるため、従来、利用されていなかった各種自動販売機や事務用コピー機、各種研究用測定機器などの比較的小型の機器の分野においても、その装置の大型化を招くことなく、地球環境にも配慮した中空糸膜を具備した除湿システムを好適に用いることが可能となる。
【００４３】
（実施例）
以下、上記本発明の実施の形態に基づいて、より具体化した実施例について説明する。
【００４４】
中空糸膜１については、その外径が６００μｍで内径が３７０μｍで、素材としてはポリエーテルイミドを用い、外径３２ｍｍ，内径２７ｍｍ，長さ１８０ｍｍのモジュールケース内に１０００本充填して、中空糸膜１の両端部を封止剤にて封止してモジュール化した。
【００４５】
そして、加圧ポンプ２にはＴｈｏｍａｓ社製７００６００５０（重量０．６ｋｇ）を用い、吸引ポンプ３にはＡＬＶＡＣ社製ＤＡＬ−５０（重量１．６ｋｇ）の真空ポンプを用いた。
【００４６】
そして、加圧ポンプ２によって２５℃で湿度１００％の空気を圧力０．０５ＭＰａで送り込み、入り空気量を３．６Ｌ／分とし、モジュールの二次側より排出されるパージ空気を上記真空ポンプに導き減圧した。
【００４７】
これにより、二次側の絶対圧力は約２．４×１０⁴Ｐａで、相対湿度を１５．１％にすることができた。
【００４８】
なお、除湿システムの総重量を約４．１ｋｇにすることができた。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、２５℃の環境下で１ＫＰａの膜間水蒸気分圧差に対して１分間に１ｃｍ²あたり０．４ｍｇ以上の水蒸気の透過能力を有する中空糸膜を用いることで、供給圧力が０．２ＭＰａ程度の比較的供給圧力の低い加圧ポンプを利用することができ、このような供給圧力０．２ＭＰａ未満の加圧ポンプを利用すれば小型のポンプを用いることができ、このような小型のポンプを用いても十分に除湿能力を発揮することができ、小型の機器にも好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る除湿システムを示す模式図である。
【符号の説明】
１中空糸膜
２加圧ポンプ
３吸引ポンプ
４オリフィス
Ｒ１供給経路
Ｒ２排出経路
Ｒ３パージ上流側経路
Ｒ４パージ下流側経路

Claims

２５℃の環境下で１ＫＰａの膜間水蒸気分圧差に対して１分間に１ｃｍ²あたり０．４ｍｇ以上の水蒸気の透過能力を有する中空糸膜と、
該中空糸膜の中空内部に除湿対象空気を供給圧力０．２ＭＰａ未満の圧力で送り込む加圧ポンプと、
除湿後の空気の一部を膜外にパージするパージ空気を吸引する吸引ポンプと、を備え、
前記中空糸膜の素材はポリエーテルイミド類であることを特徴とする除湿システム。
前記中空糸膜の内径側有効膜面積が０．０１〜０．２ｍ²であることを特徴とする請求項１に記載の除湿システム。