JPH01236921A - 気体の脱湿装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、気体の脱湿装置、特に水藁気を含有する気体
の乾燥に通用して有効な気体の脱湿装置に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕水蒸気
を含有する空気等の気体から水蒸気を選択的に除去し、
該気体を乾燥する方法に、例えば中空糸状分離膜等の分
離膜を内蔵する分離膜モジュールを用いる方法がある。

上記分離膜モジュールでは、その処理量、処理効率等の
向上を目的として、内蔵されている分離膜の長さを大き
く延長することが必要な場合がある。このように、分ｇ
！膜の長さを延長する場合であっても、装置全体として
はできるだけコンパクトにすることが求められる。

しかし、連続状態にある分離膜を直線状態で使用する場
合、その長さを２倍、３倍・・・に延長することは、必
然的にその分離膜モジュール自体の長さも２倍、３倍・
・・になるため、全体をコンパクトにするという要請に
反することになる。

そこで上記分離膜を折り曲げた構造にすることが考えら
れるが、このように分離膜を折り曲げる場合には、その
折曲部における空間が押し潰されたり、膜に歪が生じた
り、又は膜裏面が破れたりして膜本来の性能が損なわれ
る事態が生じるという問題がある。

また、上記問題を回避するために、所定長さの分離膜を
内蔵した一定の長さを有する分離膜モジュールを複数個
用念じ、該分離膜モジュールを並列に配し、且つその所
定箇所を配管で接続し、上記装置を直列に連結すること
により、結果として分離膜の長さを２倍、３倍、・・と
することが考えられるが、この場合は、上記のように分
離膜モジュールの間を配管で接続するため、装置全体と
しては横方向に広がることが避けられず、コンパクトに
できないという別な問題がある。

更に、上記分離膜モジュールを用いて気体の乾燥を行う
場合には、分離膜を透過した水草気を順次パージして該
分離膜の乾燥性能を持続させることが必要である。従っ
て、上記分離膜モジュールを用いて気体の乾燥を行うた
めには、単に複数の上記分離膜モジュールを、それらの
供給側空間及び透過側空間がそれぞれ互いに連通ずるよ
うに接続するだけではその目的が達成できないという問
題がある。

従って、本発明の目的は、分離膜の長さを任意に延ばす
ことができ、且つその際に膜の性能を損なうことがなく
、しかも装置全体として掻めてコンパクトに組み立てる
ことができる気体の脱湿装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、以下に記載する気体の脱湿装置を提供するこ
とによって上記の目的を達成したものである。

分離膜を収容している筒状容器の両端がそれぞれ第一へ
・２ド部及び第二ヘッド部で封止され、該第一ヘッド部
及び第二ヘッド部それぞれの側面には少なくとも一つの
平坦面が形成され、且つ上記第一ヘッド部の一平坦面及
び該一平坦面と異なる向きに位置する上記第二ヘッド部
の一平川面それぞれには、上記分離膜の一方の膜面が接
する供給側空間に連通ずる供給側通気口及び該分離膜の
他方の膜面が接する透過側空間に連通ずる供給側通気口
がそれぞれ設けられており且つ上記供給側通気口と上記
透過側通気口との間隔がそれぞれ同一である第一モジュ
ールと、該第一モジュールと同構成の第二モジュールと
が、第一モジュールの第二ヘッド部と第二モジュールの
第一ヘッド部とを接合し、該両ヘッド部に設けられてい
る供給側通気口同士及び透過側通気口同士をそれぞれ連
結した状態で接続されており、上記第二モジュールにお
いては、その第二ヘッド部に設けられている供給側通気
口から透過側通気口へ気体を減圧導入する圧力調整手段
が設けられていることを特徴とする気体の脱湿装置。

〔作用〕

上記気体の脱湿装置では、該気体の脱湿装置を構成する
単位モジュールである第一及び第二モジュールが、何れ
もその各ヘッド部に供給側通気口及び透過側通気口がそ
れぞれ同間隔で設けられている向きの異なる平坦面をそ
れぞれ有しているので、上記第一モジュールにおける第
二ヘッド部の上記平坦面に、第二モジュールにおける第
一ヘッド部の上記平坦面を接合することにより、該両ヘ
ッド部に設けられている上記供給側通気口及び上記透過
側通気口をそれぞれ互いに連結することができるため、
上記第一及び第二の両モジュールを、上記供給側空間同
士及び上記透過側空間同士がそれぞれ互いに連通ずる直
列状態で連結し、且つ両ヘッド部が密着した状態で接続
することができるので、分離膜の性能を損なうことなく
分離膜を２倍の長さにすることができ、且つ組立て形成
される気体の脱湿装置自体を極めてコンパクトにするこ
とができ、しかも上記第一モジュールにおける第一ヘッ
ド部の供給側通気口から原料気体を供給して製造される
乾燥気体の一部を、第二モジュールにおける第二ヘッド
部の供給側通気口から該第二ヘッド部の透過側通気口に
導入することにより分離膜を透過した水蒸気を透過側空
間から順次パージすることが可能となり、その結果気体
のＩＢｉ！ａ装置の乾燥性能をも持続させることが可能
となる。

また、同様にして上記第二モジュールに、更に第三、第
四・・・モジュールを連接し、その末端に位置するモジ
ュールにおいて、その第二ヘッド部に設けられている供
給側通気口から透過側通気口へ気体を減圧導入する圧力
調整手段を設けることにより、任意の接続段数からなる
気体の脱湿装置についても上述と同様の機能を付与する
ことが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の気体の脱湿装置の好ましい実施例を図面
に基づいて説明する。

第１図は本発明の気体の脱湿装置の要部を拡大して示す
部分断面図でり、第２図は上記気体の脱湿装置を構成す
る単位モジュールの概略を示す裏面図、第３図ｔａ＋は
上記単位モジュールの要部を拡大して示す、第３図０１
）のＩＩＡ−１）Ａにおける縦断面図、第３図山）は上
記第３図ｔａ＋のＩＩＢ−［［Ｉ３における横断面図で
ある。また、第４図ｔａ）は本実施例の気体のａ湿装置
の概略を示す正面図、第４図（ｂｌはその側面図である
。

本実施例の気体の脱湿装置を説明するに先立ち、該気体
の脱湿装置を構成する単位モジュールについて説明する
。

上記単位モジュールは、円筒状容器ｌを有し、該円筒状
容器１の両端がそれぞれ、これも略円筒状の第一ヘッド
部２及び第二ヘッド部３で封止されてその外殻が構成さ
れている。第３図ｔａ＋に示すように、上記円筒状容器
１には上記第一ヘッド部２が螺合されて気密状態に取付
けられており、また該第一ヘッド部２はその本体２ａと
該本体２ａに気密状態で取付けられているキャップ２ｂ
とで構成されている。（図示はしないが第二ヘッド部３
も、後に説明する通気口が設けられている平坦面の位置
が異なるだけでそれ以外は同様の構成になっている。以
下、主に第一ヘッド部２を代表させて説明する。） 上記筒状容器１には、第３図０１）に示すように中空糸
状分離膜４が収容されている。この中空糸状分離膜４は
、その多数本を束ねた中空糸束５として収容されている
。上記中空糸束５はその両端部が樹脂からなる管板６　
（図では一端部のみを示す）で気密状態に固着され、該
管板６で上記中空糸状分離膜４を支持・固定すると同時
に、上記管板６の周囲を上記第一ヘッド部２の内周面に
気密状態に接触させ、上記中空糸束５全体をモジュール
内に支持・固定した構成になっている。

上記管板６で固着されている各中空糸状骨ｍ膜４の両末
端は開放されており、該中空糸状分離膜４の内側（本実
施例では供給側空間）は上記キャップ２ｂの内側に位置
する空間７に連通している。

また、上記中空糸状分離膜４の外側に位置する空間（本
実施例では透過側空間）８は、上述の如く上記管板６を
介して確実に上記空間７から隔絶されている。

上記第一ヘッド部２及び第二ヘッド部３それぞれの側面
には、丁度反対の位置に二つの平坦面が形成されている
。上記第一ヘッド部２の一平坦面２Ｃには供給側通気口
９及び通過側通気口１０が設けられ、上記供給側通気口
９は上記空間７を介して上記中空糸状分離膜４の内側（
供給側空間）に連通し、上記透過側通気口１０は該中空
糸状分離膜４の外側の空間＜Ｓ通例空間）に連通してい
る。

一方、第二ヘッド部３には、同しく中空糸状分離膜４の
内側に連通ずる供給側通気口１）及び透過側通気口１２
が、上記通気口９及びＩＯの間隔と同間隔で、しかも上
記第一ヘッド部２の平坦面２ｃとは反対側の平坦面に設
けられている。従って、上記単位モジュールでは、供給
側通気口９及び１）が互いに連通し、且つ透過側通気口
１０及び１２が互いに連通している。尚、各ヘッド部に
設けられた上記一対の通気口９及び１０と、上記一対の
通気口１）及び１２とは、実質的に同一のものである。

続いて、本実施例の気体の脱湿装置を詳述する。

本実施例の気体のｒＩＡ湿装置は、第４図ｔａ＞に示す
ように、上記第１図に示した分離膜モジュールの二つを
接続し、該両者を直列状態に連結してなるものであり、
第４図山）はその側面図である。

上記単位モジュールでは、第一ヘッド部２及び第二ヘッ
ド部３の何れにも、第３図（ｂｌに示したように、他の
単位モジュールと接続するためのボルト用の孔１３が４
箇所設けられている。そして、図示したように、第一モ
ジュールａの第二ヘッド部３と第二モジュールｂの第一
ヘッド部２とは、それらの平坦面を互いに接合した状態
で、上記孔１３に挿通された４本のボルト１４により締
め付け・固定されている。その際、第３図ｔａｌに示し
たように、各モジュールの通気口に適切な径と長さから
なる管１５を挿通させ、且つ該管１５のモジュール側末
端にＯリング１６を介在させ、上記ポル１−１４を締め
付けることにより、上記の両単位モジュールａ及びｂに
おける供給側通気口９及び１）を、また、透過側通気口
１０及び１２を、それぞれ互いに気密状態で連結するこ
とがなされている。

本実施例の気体の脱湿装置では、更に第二モジュールｂ
における第二へノド部３に設けられている供給側通気口
１）から透過側通気口１２へ気体を減圧導入するための
圧力調整手段１７が設けられている。この圧力調整手段
１７は、第１図に拡大して示すように、ニードル弁１８
を備えており、その調整摘み１８ａを回してニードル１
８ｂの位置を調整することにより、供給側通気口１）か
ら配管１９を通してリザーバ（図示せず）等に供給され
る気体の一部を、上記透過側通気口１２へ減圧して導入
することができるように構成されている（気体の流れを
矢印で示す）。また、その際の導入圧力を圧力計２０に
より検出できるように構成されている。

上述のように、上記気体の脱湿装置では、二つの単位モ
ジュールａ及びｂの中空糸状分離膜４の内側同士及びそ
の外側の空間同士がそれぞれ互いに連通ずる直列状態に
連結されており、その結果分離膜を隔てて供給側空間か
らなる流路と透過側空間からなる流路の二つの気体の流
路が形成され、該供給側空間の末端から所望量の気体を
上記透過側空間へ導入できるように構成されている。

次に、本実施例の作用を、空気の乾燥処理を具体例とし
て説明する。

先ず、水蒸気を含有する原料空気を、第一モジュールａ
の供給側通気口９から中空糸状分離膜４の内側に加圧供
給し、該空気をこれらモジュール内を通過させると同時
に、水蒸気を中空糸状分離膜４の外側に透過させること
により、第二モジュールの供給側通気口１）から乾燥空
気を取り出し、該乾燥空気を上記配管１９を通して、例
えばリザーバに供給して貯留し、該リザーバから所望の
用途へ供給することができる（第１図及び第４図（ａｌ
に矢印で気体の流れる方向を示した）。また、同時に上
記圧力調整手段１７により、上記乾燥気体の一部を第二
モジュールの透過側通気口１２にパージ用ガスとして矢
印方向に導入することにより、該パージ用ガスを上記中
空糸状分離膜４の外側の空間に、上記原料空気の供給方
向とは反対の方向に流すことが可能となる。その結果、
中空糸状分離膜４の外側に透過した上記水蒸気を上記パ
ージ用ガスと共に第一モジュールの透過側通気口１０か
ら排出することが可能となり、その結果上記気体の脱湿
装置の継続的な乾燥性能を維持することが可能となる。

以上説明したように、上記実施例の気体の脱湿’ＪＲで
は、二つの単位モジュールａ及びｂのヘッド部を互いに
接合するだけで直列状態に連結することができるので、
容易に中空糸秋分！ｉ！ｌｌ膜４の長さを２倍にするこ
とができ、且つ分離膜の性能を損なうことなく装置全体
を橿めてコンパクトにすることができ、しかも自製した
乾燥空気の一部を利用することにより原料空気の乾燥処
理を継続して実施することができる。

以上、本発明について具体的に説明してきたが、本発明
の気体の脱湿装置は前記実施例に示したものに限るもの
でなく、種々変更できることはいうまでもない。

例えば、前記実施例では、原料空気を中空糸状分離膜４
の内側に供給する場合について説明したが、これに限る
ものでなく、図示はしないが原料空気を中空糸状分離膜
４の外側の空間に供給し、パージ用ガスをその内側に導
入する構成であってもよいことはいうまでもない。当然
のことながら、その場合圧力調整手段１７により気体を
減圧導入する方向は、前記実施例の場合とは反対になる
。

また、圧力調整手段１７としては前記ニードル弁１８を
備えたものに限るものでなく、乾燥空気の一部を減圧し
て透過側空間に導入することができる手段であれば如何
なるものでも制限なく利用することができることはいう
までもない。具体的には、例えば、前記ニードル弁１８
の代わりに第５図に示すような減圧弁２１を備えたもの
を挙げることができる。この減圧弁２１は、その調整摘
み２１ａを回して調整板２１ｂを前後させることにより
矢印方向に流れる気体の流量を調整できるように構成さ
れている。尚、圧力調整手段１７としては、単位モジュ
ールのヘッド部より外側に突出した、それも大きな形状
のものを示したが、その大きさ、形状等には特に制限は
なく、小型形状で、しかもヘッド部に内蔵した構造から
なるものであってもよい。

また、図示はしないが、本発明の気体の脱湿装置は、二
つの単位モジュールを接続してなるものに限るものでな
く、前記第二モジュールの第二ヘッド部３に第三モジュ
ールの第一へノド部を、該第三モジュールの第二ヘッド
部に、更に第四モジュールの第一ヘッド部を順次同様に
接続することにより、任意の数の単位モジュールを連接
した組立体として形成してもよい、この場合は、末端に
位１する単位モジュールの第二ヘッド部に圧力調整手段
を設けることにより、前記実施例の場合と同様に気体の
脱湿装置として機能させることができる。

また、単位モジュールのヘッド部の形状は、第３図（ｂ
ｌに示したような断面からなる、略円筒状のものに限る
ものでなく、第６図（Ｉｌ＋に概略を斜視図で示すよう
な、周囲が四角柱形状のものであってもよい。このよう
に、ヘッド部の周囲が四角柱形状の場合は、通気口１）
及び１２を設けるための第二ヘッド部３の平坦面として
は、第一ヘッド部２の通気口９及び１０が設けられてい
る平坦面に対して、第６図（ａ）に示すように反対側に
位置する平坦面であっても、また、同図（ｂｌに示すよ
うに隣接する平坦面、即ち互いに直交する平坦面であっ
てもよい（図中、矢印は気体の流れ方向を示し、Ａ及び
Ｂはそれぞれ原料空気やパージ用ガス等の気体の種類を
示している）、特に第６図ｔｂ）に示した単位モジュー
ルの場合は、その複数を、一方向にではなく、平面方向
に連接することにより、直列状態の連結が可能となる。

これを、四つのモジュールを使用する場合を例にして説
明すると、各単位モジュールの隣接する二つの平坦面が
他の二つの単位モジュールの一つの平坦面と接合する状
態で、全ての単位モジュールを直列状態に連結でき、し
かもこの場合は連結状態においても四つのヘッド部全体
が一つの四角柱形状を成すように、極めてコンパクトに
することもできる。また、ヘッド部の周囲が、第６図（
Ｃ）に示すような正六角柱形状からなるものであっても
よい。この場合も単位モジュールを平面方向に連設する
ことにより該モジュールを直列状態に連結することが可
能である。更に、図示はしないが、ヘッド部の周囲を、
他の正多角柱形状で形成してもよく、また、少なくとも
一つの平坦面を有しているものであれば、その形状には
特に制限はない。尚、第７図では、気体の流れをより明
確に示すために、上記第６図（ａｌに示したモジュール
の二つを連結した場合について、その概略を断面図で示
した。ここでは、Ｂが原料空気及び製造された乾燥空気
を示し、Ａがパージ用ガスとしての乾燥空気の一部を示
している。

また、単位モジュールを連結する場合は、その各ヘッド
部に一対ずつの通気口が存在することが必要であるが、
必ずしも単位モジュールに始めから一対ずつ設けられた
ものに限るものでなく、例えば、全ての平坦面に各一対
ずつの通気口が設けられ、連結前に不要の通気口を、例
えば螺子等で塞いで使用する構成からなるものであって
もよい。

また、単位モジュールの連結の方法は、とくに制限され
るものでなく種々変更可能である０例えば、連結状部の
ヘッド部の概略を第８図に断面図で示すように、第３図
（ａｌに示したような接続用の管１５を使用せずに、単
にＯリング１６を介して通気口を接続する構造であって
も、また、単位モジュールの連結をボルトで締め付けず
に、弾性締付部材２２で外側から挟持し、内側に押圧し
て行う＋ｉｉであってもよい。

また、本発明の気体の脱湿装置の用途は、前述の空気の
乾燥に限るものでなく、窒素、酸素、アルゴン等の通常
気体を始めとして、天然ガス又は合成ガス等の気体の乾
燥にも通用できる。従って、単位モジュールに内蔵する
分離膜としても中空糸状分離膜に限らず種々使用可能で
あり、また、その形成材料としても用途に応して適切な
材料を選択することができることはいうまでもない。

また、分離膜モジュールの外殻を構成する筒状容器やヘ
ッド部の形成材料としてもプラスチック、金属等の通常
用いられる材料を特に制限なく利用できることはいうま
でもないが、第２図等に示したヘッド部の周囲が略円柱
形状の分離膜モジュールは、切削加工で形成することが
容易であるためアルミニウム等の金属て形成することが
加工上好ましく、第６図等に示したヘッド部が多角柱形
状のモジュールは、射出成形でも容易に形成できるため
塩化ビニル樹脂等のプラスチックで形成することが好ま
しく、また、この場合は量産が容易であるという利点も
ある。

（発明の効果〕 本発明の気体の脱湿装置は、複数の単位モジュールを接
続することにより分ｇｔｔ膜の長さを任意に延ばすこと
ができ、且つその際に分離膜を折り曲げる必要がないの
で該模の性能を損なうことがなく、更に装置全体として
極めてコンパクトに組み立てることができ、しかも気体
の乾燥を＄１′ｆｆｔシて行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の気体の脱湿装置の要部を拡大して示
す部分断面図、第２図は本発明の分離膜モジュールの概
略を示す裏面図、第３図（ａｌは上記単位モジュールの
要部を拡大して示す、第３図ｔｂｌの■Ａ−１）Ａにお
ける縦断面図、第３図中）は上記第３図（１））のＦＩ
Ｂ−１）Ｂにおける横断面図、第４図（ａｌは本発明の
気体の脱湿装置の一実施例の概略を示す正面図、第４図
（ｂｌはその側面図、第５図は他の実施例の気体の脱湿
装置の要部を拡大して示す８Ｂ　５？　Ｉｆ＋　面ＩＱ
、１ｌＱ（８１、第６　Ｅ　（ｂｌ　ｈ　ヒ第６５　ｔ
ｅｌ　ハ、それぞれ他の例の単位モジュールの概略を示
す斜視図、第７図は気体の脱湿装置における気体の流れ
を示す概略断面図、第８図は単位モジュールの他の接続
方法を示す要部の概略断面図である。 ａ、ｂ・・・単位モジュール ト・・筒状容器 ２・・・第一ヘッド部、３　・・第二ヘッド部４　・・
中空糸状分離膜 ９．１）・・・供給側通気口 １０．１２・・・透過側通気口 １７・・・圧力調整手段 １８・・・ニードル弁 ２１・・・減圧弁 特許出願人　　　　　　宇部興産株式会社第６図 第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）分離膜を収容している筒状容器の両端がそれぞれ
   第一ヘッド部及び第二ヘッド部で封止され、該第一ヘッ
   ド部及び第二ヘッド部それぞれの側面には少なくとも一
   つの平坦面が形成され、且つ上記第一ヘッド部の一平坦
   面及び該一平坦面と異なる向きに位置する上記第二ヘッ
   ド部の一平坦面それぞれには、上記分離膜の一方の膜面
   が接する供給側空間に連通する供給側通気口及び該分離
   膜の他方の膜面が接する透過側空間に連通する供給側通
   気口がそれぞれ設けられており且つ上記供給側通気口と
   上記透過側通気口との間隔がそれぞれ同一である第一モ
   ジュールと、該第一モジュールと同構成の第二モジュー
   ルとが、第一モジュールの第二ヘッド部と第二モジュー
   ルの第一ヘッド部とを接合し、該両ヘッド部に設けられ
   ている供給側通気口同士及び透過側通気口同士をそれぞ
   れ連結した状態で接続されており、上記第二モジュール
   においては、その第二ヘッド部に設けられている供給側
   通気口から透過側通気口へ気体を減圧導入する圧力調整
   手段が設けられていることを特徴とする気体の脱湿装置
   。
2. （２）上記第一モジュールに、該第一モジュールと同構
   成のモジュールの二以上が同様に接続されており、その
   末端に位置するモジュールにおいては、その第二ヘッド
   部に設けられている供給側通気口から透過側通気口へ気
   体を減圧導入する圧力調整手段が設けられている請求項
   （１）記載の気体の脱湿装置。