JPH01281127A - ガスの脱湿方法 - 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、ガスの脱湿方法、詳しくはコンプレッサー等
に連結されているガス滞留槽に貯留されている加圧ガス
の乾燥に好適なガスの脱湿方法に関する。

（従来の技術） 計装やロボットの駆動等を、エアーシリンダ等の加圧ガ
スを利用する駆動手段で行うことがある。

このような駆動手段においては、通常、圧力変動中を小
さくするためにガス滞留槽（リザーバ）にコンプレッサ
ーで空気等の原料ガスを加圧導入して貯留し、その加圧
ガスを所定の圧力の下で該駆動手段へ供給することが行
われる。その際、上記原料ガスに水蒸気が含まれている
場合には、加圧ガスが該水蒸気が含まれたままで上記駆
動手段に供給されるため、該駆動手段の腐食等の原因に
なることがある。そのため、上記駆動手段に供給する加
圧ガスを事前に乾燥してお（ことが重要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記ガス滞留槽から導出される加圧ガス
を乾燥するためには、該ガス滞留槽と上記駆動手段との
間にガス乾燥用の装置を付設する必要があり、この場合
はその分だけ余分なスペースを要することになるという
問題があった。

従って、本発明の目的は、特別なスペースを要すること
なく、ガス滞留槽から導出される加圧ガスを効果的に乾
燥することができるガスの脱湿方法を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段１ 本発明は、ガス滞留槽に、分離膜モジュールを、分ｍ膜
の一方の膜面が槽内空間に接し且つ他方の膜面が低圧側
空間に接した状態で収容し、原料ガスを上記ガス滞留槽
に導入して加圧状態で貯留し、適宜該ガス滞留槽から加
圧ガスを膜面を通して低圧側に導出して該加圧ガスの乾
燥を行うガスの脱湿方法を提供することにより上記目的
を達成したものである。

〔作用〕

本発明のガスの脱湿方法では、ガス滞留槽に貯留されて
いる加圧ガスに含まれている水蒸気を、収容されている
分離膜モジエールの分ｘｐＩ！を透過させて低圧側空間
に移動させることができるため、上記加圧ガスの乾燥を
行うことが可能となり、その結果乾燥された加圧ガスを
上記ガス滞留槽から導出させることが可能となる。

以下、本発明のガスの脱湿方法の実施態様を図面を参照
しながら詳細に説明する。

第１図は本発明のガスの脱湿方法の第一の実施態様に適
用して有効なガス滞留槽の概略を示す断面図、第２図（
ａｌ及び（ｂｌは上記ガス滞留槽に収容されている分離
膜モジュールの要部を拡大して示す部分断面図であり、
また、第３図及び第４図はそれぞれ第二及び第三の実施
態様に通用して有効なガス滞留槽の概略を示す断面図で
ある。

本発明の第一の実施態様を説明するに先立って、該実施
態様に通用するガス滞留槽について説明する。

上記ガス滞留槽は、第１図に示すように、ガス導入部１
及びガス導出部２とを有する、密閉された容器３でその
基本が構成されており、該容器３の下端には、スチーム
トラップ４を備えたドレイン５が連結されているもので
ある。そして上記ガス導入部１には、コンプレッサー（
図示せず）が連結され、上記ガス滞留槽に空気（原料ガ
ス）を加圧導入可能なように構成されており、また、上
記ガス導出部２はバルブ６を介して駆動手段（図示せず
）に連結され、上記ガス滞留槽から供給される加圧空気
で該駆動手段が駆動可能なように構成されている。

また、上記ガス滞留槽では、その容器３内に分離膜モジ
エール７が収容されており、該分離膜モジュール７は、
その分離膜の一方の膜面を槽内空間に接し且つ他方の膜
面を容器３の外の大気中（低圧側空間）に接した状態に
ある。

上記分離膜モジエール７について更に説明すると、該モ
ジュール７は、中空糸形状からなる中空糸状分離膜８を
略円柱状に束ねて形成した中空糸束９で構成され、その
両端には樹脂からなる管板１０及び１．１が一体的に固
着されてなるものである。そして、図中上方に位置し、
その末端が容器３の外に位置している管板１０では、そ
の概略を第２図（ａｌに示すように、固着されている中
空糸状分離膜８の末端が上記管板ｌＯの末端にて開口さ
れ、該中空糸状分離膜８の内側空間が上記容器３の外の
空間である大気中に連通されている。一方、上記容器３
の内部に位置する図中下方の管板１１では、同じくその
概略を第２図（ｂｌに示すように、固着されている中空
糸状分離膜８の末端が該管板１１の中に埋没され、該末
端が封止されている。

その結果、上記中空糸状分離膜８の外側の膜面（一方の
膜面）が容器３内の空間（槽内空間）に接し、その内側
の膜面（他方の膜面）が大気中（低圧側空間）に接して
いる。

上記中空糸状分Ａ１１ｔＮ８としては、水蒸気を選択的
に透過する性能を有するものであれば特に限定されるも
のでなく、例えばポリイミド樹脂で形成することができ
、また、上記管板１０．１１も同様に限定されるもので
なく、例えばエポキシ樹脂で形成することができる。ま
た、上記中空糸状分離膜８を芳香族系ポリイミド樹脂で
形成する場合は、その膜厚を１０〜５００μｍ、好まし
くは２０〜３００μｍに、外径を５０〜２０００μｍ、
好ましくは２００〜１０００μｍにすることを好適に挙
げることができる。尚、中空糸束９を形成するための中
空糸状分離膜８の本数及びその長さは任意に変更できる
ことはいうまでもない。

続いて、第１図に示すガス滞留槽を用いる第一の実施態
様について説明する。

原料ガスとしての空気を、矢印で示したように上記ガス
導入部１から上記ガス滞留槽の容器３に導入し、該容器
（槽）３に加圧状態で貯留する。

そして、バルブ６の開閉を調節して、上記空気を貯留し
ながら、又は貯留した後適宜、槽内の加圧空気を上記導
出部２より導出させ、該加圧空気をガス滞留槽外の駆動
手段に供給する。

上記ガス滞留槽では、上記容器３の内部に貯留されてい
る加圧ガスに含まれている水蒸気を、上記分離膜モジニ
ール７の分離膜を低圧側空間に透過させることができる
ため、該加圧空気の脱湿・乾燥を行うことができる。従
って、上記ガス導出部からは乾燥された加圧空気を導出
させることが可能となる。このように、本実施態様によ
れば、特別なスペースを要することなく、導出される加
圧空気を効果的に乾燥することができる。

次に、第２の実施態様を、通用するガス滞留槽と共に第
３図に基づいて説明する。

第３図に示す第二の実施態様に通用するガス滞留槽は、
基本的には前記第１図に示したものと同一であるが、以
下の点で異なっているものである。

即ち、収納されている分離膜モジュールが、上下それぞ
れに管板１０及び１１を有する分離膜モジュール７と、
同じく管板１０ａ及びｌｌａを有する同構造の分ｌ１ｉ
Ｉｌ膜モジュール７ａの二つの単位モジヱールで構成さ
れている。上記両単位モジュールにおいては、下方に位
置する管板１１及び１１ａは何れも、上方に位置する管
板１０及び１０ａと同様に第２図ｔａ）に示した、中空
糸仕分１１１膜８の末端が管板の端部に開口している構
造からなる。

そして、上記両管板１１及１１ａそれぞれの端部に開口
している中空糸状分離膜８は互いに連結され、上記分離
膜モジュール７及び７ａそれぞれにおける中空糸状分離
膜８の内ＩＩ中空間連通ずるように構成されている。

更に、上記分離膜モジュール７における中空糸状分離膜
８の内側空間には、ガス導出部２から導出された加圧空
気の一部が、減圧バルブ６ａを介して矢印方向に導入さ
れるように構成されており、導入された該加圧空気は上
記分Ｍｌｆｆモジュール７及び７ａそれぞれの中空糸秋
分ｍｉｓの内側空間を順次通過し、最終的には矢印で示
したように該単位モジュール７ａの上方に位置する管板
１０ａにおける開口末端から容器３の外部に排出される
ように構成されている。

従って、第二の実施態様では、二つの分離膜モジュール
７及び７ａを使用しているため、貯留されている加圧空
気との接触面積を拡大し、しかも導出部２から導出され
る乾燥された空気の一部を、上記分離膜モジエール７及
び７ａを構成している中空糸状分離膜８の内側空間を通
過させることにより、槽内空間から該内側空間に透過し
た水蒸気を順次除去することができるため、貯留されて
いる加圧空気の水幕気圧との間の分圧差を大きくするこ
とができる。その結果、分離膜モジュール７の脱湿性能
を維持向上することが可能となり、ガス導出部２から駆
動手段へ供給する加圧空気の乾燥を更に向上することが
できる。

次に、第三の実施態様を、通用するガス滞留槽と共に第
４図に基づいて説明する。

第三の実施態様に通用するガス滞留槽も、基本的には前
記第１図に示したものと同一であるが、以下の点で異な
っているものである。

即ち、ガス導入部１が、収納されている分ｌｉ１膜モジ
ュールの上方に位置する管板１０の中心部を貫通して設
けられており、また、該分離膜モジュール７が、その中
心部に上記ガス導入部１に連通ずる柱状空間１２が形成
された円筒形状の中空糸束９で構成されている。また、
上記柱状空間１２には、下方に位置する管板１１の中心
に設けられている孔を通してヒーター１３が挿入されて
いる。

第三の実施態様では、ガス導入部１から容器３内に導入
した加圧空気を、一定時間バルブ６を閉じた状態で貯留
する場合、静止状態にある該加圧空気の乾燥を行うのに
特に有効である。即ち、ヒーター１３で加圧空気を加熱
することにより該加圧空気に対して矢印で示したように
対流を起こさせることができるため、上記加圧空気が静
止している場合でも該空気を中空糸状分離膜８に効率よ
く接触させることが可能となり、静止状態にある加圧空
気の乾燥を効果的に行うことができる。

尚、以上に詳述した各実施態様においては、ガス滞留槽
（容器３）の容積には特に制限はなく、該ガス滞留槽の
通用対象により種々変更されることはいうまでもない。

また、分離膜モジュールアを構成する中空糸状分離膜８
が芳香族ポリイミド樹脂からなる場合は、その好適な有
効膜面積は、上記容器３の容積が１００１の場合を例に
説明すれば、１０〜１０００Ｍ、好ましくは２０〜６０
０Ｍ、更に好ましくは５０〜３００Ｍである。

この場合、原料空気をガス滞留槽に導入する際の加圧条
件としても特に制限はないが、１〜１０ｋｇ　／　ｃｄ
　Ｇ、好ましくは３〜８ｋｇ／ｃｊＧ、更に好ましくは
５〜７ｋｉ１０ＪＧを好適な範囲として挙げることがで
き、また、加圧空気をガス滞留槽から連続的に導出させ
る場合、該ガス滞留槽に導入する原料空気の流速として
は、中空糸秋分ｊ！ＩＮｕ８の有効膜面積１ｄ当たり、
０．１〜１ＯＮｏ？／ｈ、好ましくは０．２〜５Ｎｒｄ
／ｈ、更に好ましくは０．５〜３　Ｎ　ｍ　／　ｈを好
適な範囲として挙げることができる。

以上本発明について説明してきたが、本発明のガスの膜
層方法は前記実施態様に示したものに限るものでないこ
とはいうまでもない。

例えば、前記各実施態様においては、中空糸状分Ｎｉ膜
８の内側の膜面（一方の膜面）が接触する低圧側空間が
大気中である場合についてのみ説明したが、これに限る
ものでな（、該低圧側空間はガス滞留槽の内部より低圧
であればよく、更に中空糸秋分ｇ１膜８の膜層性能を維
持向上するために真空系に連通した空間であることが望
ましい。

また、前記各実施態様に適用するガス滞留槽においては
、収容する分離膜モジュールを構成する中空糸束は、そ
の内部にまで加圧ガスが十分に入り込むように、構成す
る中空糸状分離膜８の充填率を０．１〜０．４にするこ
とが好ましい、但し、この範囲に限るものでない、また
、本発明方法に通用可能な分離膜モジュールは、中空糸
状分離膜で構成されるものに限るものでなく、膜層性能
を備えたものであれば種々の分離膜で構成することがで
きる。

また、第１図及び第２図に示した何れのガス滞留槽につ
いても、容器３の下部にヒーターを設置し、貯留されて
いる加圧ガスに対流を起こさせてもよい。また、導入さ
れる加圧ガスと中空糸状分離膜８との接触を促し、乾燥
効率を上げるためには、ガス導入部１を分離膜モジュー
ル７に近接する位置に設けることが好ましい。

更に、前記各実施態様では、ガス滞留槽がコンプレッサ
ーに連結され、且つ乾燥した後の加圧空気を駆動手段に
供給する場合を説明したが、これに限るものでない。本
発明方法は、ガス滞留槽にガスを加圧状態で貯留する機
構を備えた装置であれば任、意のものに通用できる。コ
ンプレッサー以外に、例えば加圧ボンベに連結し、該ボ
ンベ内のガスをガス滞留槽に貯留する場合であってもよ
い。

また、乾燥した加圧ガスを供給する対象も動作を伴うも
のに限るものでなく、乾燥装置、例えば、成層用の分離
膜モジュこル等の動作を伴わないものであってもよい。

このように、本発明方法を、乾燥装置に連結されている
ガス滞留槽に対して通用する場合は、該乾燥装置に供給
する加圧ガスを事前に該ガス滞留槽内で乾燥することが
できるため、上記乾燥装置における乾燥効率を更に向上
することができる利点もある。

また、本発明方法の通用が可能なガスは、前述の空気に
限るものでなく、例えば、窒素、水素、アルゴン、更に
は天然ガス等の加圧下で気体状態を維持することができ
るものであれば種々のガスに制限なく通用できる。

次に、実施例を具体的に挙げ、本発明のガスの膜層方法
の有効性を明らかにする。

〔実施例１〕 第１図に示したものと同構成のガス滞留槽について、第
一の実施態様に従って以下に示す条件で加圧空気の乾燥
を行ったところ、下記結果を得た。

使用したガス滞留槽の容器３は１００１の容積であり、
また、収容されている分離膜モジュール７は、膜厚７０
μｍ、外径５００μｍ及び長さ１００ｃｍの芳香族ポリ
イミド樹脂からなる中空糸状分離膜８を束ねて形成した
中空糸束で構成されており、その中空糸秋分１１１ｔ膜
８の有効膜面積が２２Ｍであった。

原料空気は４０℃飽和の水蒸気を含有したものであり、
該原料空気を＜７ｋｇ／ｃｊＧの加圧下、１ＯＮｒ＋？
／ｈの流速でガス滞留槽へ連続的に導入し、該ガス滞留
槽内に上記原料空気を貯留するとともに、ガス導出部か
ら加圧空気を９．１Ｎｎｆ／ｈの流速で導出させた。そ
の間、中空糸状分！１ｔＩＩ膜８の開口末端を大気中に
開放しておき、該中空糸状分離膜８の内側空間を常圧に
保持しておいた。

その結果、大気圧露点が一２℃（水分０，５１％）の乾
燥空気が連続的に得られた。

〔実施例２〕 第３図に示したものと同構成のガス滞留槽について、第
二の実施態様に従って以下に示す条件で加圧空気の乾燥
を行ったところ、下記結果を得た。

使用したガス滞留槽の容器３は１００１の容積であり、
また、収容されている分離膜モジエール７は、前記実施
例１の場合と同様の芳香族ポリイミド樹脂からなる中空
糸秋分ｍ膜８を束ねて形成した中空糸束で構成されてお
り、その中空糸状分ｉｉ！Ｉｆ膜８の有効膜面積が１２
Ｍであった。

原料空気は３０℃飽和の水蒸気を含有したものであり、
該原料空気を、７ｋｇ／ｃ＋！Ｇの加圧下、１０　Ｎ　
ａｔ　／　ｈの流速でガス滞留槽へ連続的に導入し、該
ガス滞留槽内に上記原料空気を貯留すると同時に、ガス
導出部２に移動した加圧空気のうちの一部をＩＮｎ（／
ｈの流速で中空糸の内側の空間に導入し、透過した水蒸
気を除去すると同時に該ガス導出部から加圧空気を８．
６　Ｎ　ｍ　／　ｈの流速で導出させた。その間、中空
糸状分離膜８の開口末端を大気中に開放しておき、該中
空糸状分離膜８の内側空間を常圧に保持しておいた。

その結果、大気圧露点が一５℃（水分０．４０％）の乾
燥空気が連続的に得られた。

〔実施例３〕 第４図に示したものと同構成のガス滞留槽について、第
三の実施態様に従って以下に示す条件で加圧空気の乾燥
を行ったところ、下記結果を得た。

使用したガス滞留槽の容器３は１００１の容積であり、
また、収容されている分離膜モジエール７は、前記実施
例１の場合と同様の芳香族ポリイミドＩＨ脂からなる中
空糸状分離Ｍｌ！８を束ねて形成した中空糸束で構成さ
れており、その中空糸秋分Ｍ膜８の有効膜面積がＩｏｎ
？であった。

原料空気は３０℃飽和の水蒸気を含有したものであり、
該原料空気をガス滞留槽に導入し、バルブ６を閉じ、７
ｋｇ／（ＪＩＧの加圧下で該ガス滞留槽に貯留した。バ
ルブ６を閉じた状態で上記ガス滞留槽内に上記原料空気
を貯留したまま、５０ワツトのヒーターを発熱させ、閉
鎖された空間に貯留されている上記加圧空気を加熱して
対流を起こさせ、この状態を２０分間持続させた。その
間、中空糸状分離膜８の開口末端を大気中に開放してお
き、該中空糸秋分Ｍ膜８の内側空間を常正に保持してお
いた。２０分経過した時点における上記ガス滞留槽内の
空気の圧力は５．７ｋｇ／ｃｄＧであった。

２０分経過した後、バルブ６を開けてガス導出部２から
加圧空気を導出させた。

その結果、大気圧露点が一１６℃（水分０．１５５％）
の乾燥空気が得られた。

以上説明した実施例から、本発明のガスの脱湿方法が極
めて有効であることが明らかである。

〔発明の効果〕

本発明のガスの脱湿方法によれば、特別なスペースを要
することなく、ガス滞留槽から導出される加圧ガスを効
果的に乾燥することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスの脱湿方法の一実施態様に適用し
て有効なガス滞留槽の概略を示す断面図、第２図（ａｌ
及び（ｂｌは上記ガス滞留槽に収容されている分離膜モ
ジュールの要部を拡大して示す部分断面図、第３図及び
第４図はそれぞれ他の一実施態様に通用してを効なガス
滞留槽の概略を示す断面図である。 ３・・・容器 ７・・・分離膜モジエール ８・・・中空糸状分！１ｉＩｌ膜 第２図 （ａ）　　　　　　　（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガス滞留槽に、分離膜モジュールを、分離膜の一方の
   膜面が槽内空間に接し且つ他方の膜面が低圧側空間に接
   した状態で収容し、原料ガスを上記ガス滞留槽に導入し
   て加圧状態で貯留し、適宜該ガス滞留槽から加圧ガスを
   膜面を通して低圧側に導出して該加圧ガスの乾燥を行う
   ガスの脱湿方法。