JPH08206437A - 空気除湿装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィルター及び分離膜の寿命を延長すると共
に、装置をコンパクト化する。 【構成】 空気除湿装置は、空気の流れ方向に順次配設
されたサイクロンセパレータ１と、一次フィルター２
と、二次フィルター３と、水蒸気を極めて透過し易く空
気を透過しにくい特殊高分子から成る分離膜体４と、サ
イクロンセパレータ１を形成すると共に一次及び二次フ
ィルター２、３並びに分離膜体４を収容する一体的に形
成されたケーシング５と、を有する。 【効果】 サイクロンセパレータにより油水分やゴミ等
の大サイズの異物が除去される。これにより一次フィル
ターの寿命が長くなる。フィルター及び分離膜を１つの
ケーシング内に収めることにより、装置が小型化され、
設置が容易にる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、湿り空気を除湿する空
気除湿装置に関し、例えば、船舶において制御機器用の
圧縮空気の除湿等に利用される。

【０００２】

【従来の技術】空気除湿装置には各種形式のものがある
が、例えば船舶では、従来、主として冷凍再熱式のもの
が用いられている。冷凍再熱式の空気除湿装置は、性能
が安定し運転が容易である等の長所を有する。しかし、
この装置の冷凍機の冷媒として通常用いられているフロ
ンＣＦＣ（Ｒ−１２）又はＨＣＦＣ（Ｒ−２２）は、国
際条約によって今後製造が禁止又は制限されることにな
っている。このため、冷媒の継続的な安定供給ができな
くなり、従来のような冷凍再熱式の空気除湿装置の採用
が困難になることが予想される。ところが、このような
国際的規制の対象外の冷媒及びそれを使用した冷凍機は
未だ開発途上に有り、実用化されるに至っていない。な
お、シリカゲル式や海水冷却式等の他の形式の除湿装置
も採用されることがあるが、問題点もあり普及するには
至っていない。

【０００３】一方、近年、空気中の水蒸気を分離する性
質を持つ分離膜を利用した空気除湿が注目されて来てい
る。しかしながら、例えば空気圧縮機で昇圧された圧縮
空気等の除湿される対象となる空気は、油やゴミ等の異
物を含んでいるので、これらが分離膜に入り込むと、膜
の極微細な多孔路を閉塞させて分離膜の寿命を短くする
という問題があった。特に船舶では、陸上の工場等にお
けるよりも部品供給や保守作業の困難性が大きいことか
ら、装置の寿命や信頼性に対する要請が高いため、分離
膜式空気除湿装置の採用は進展しなかった。一方、分離
膜の寿命を伸ばすために、適当なフィルターを設けるこ
とも試みられているが、フィルターの寿命が短いという
問題があった。

【０００４】更に従来では、空気除湿装置の構成体であ
る分離膜を収容した容器、フィルター、管、弁類等をそ
れぞれ別個独立のものとし、これらを空気除湿装置の設
置場所で配置、配管することにより空気除湿装置を完成
させていたが、例えば船舶用としては、作業性の悪い船
内作業が増大するという問題があった。又、船内では、
特に小型船舶においては、機械等の設置スペースが狭い
ため、このような分離膜式の空気除湿装置は広い配置ス
ペースを必要とするという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、分離膜やフィルターの寿命を伸
ばすことができる空気除湿装置を提供することを第１の
課題とし、更に、設置スペースが小さく設置作業の容易
な空気除湿装置を提供することを第２の課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、空気除湿装置が、順
次、導入された空気が通過して送り出されるように配設
された、サイクロンセパレータと、一次フィルターと、
該一次フィルターより目の細かい二次フィルターと、空
気から水蒸気を分離可能な分離膜体と、を有することを
特徴とし、請求項２の発明は、上記に加えて、前記サイ
クロンセパレータを形成すると共に前記一次フィルター
と前記二次フィルターと前記分離膜体とを収容する一体
的に形成されたケーシングを有することを特徴とし、請
求項３の発明は、請求項２の発明の特徴に加えて、前記
分離膜体は束状に形成された多数の管を備え、前記導入
された空気は前記多数の管の中を流れ、前記ケーシング
は、前記管の中を流れた空気の一部分を前記束状の管の
長さ方向の一端側の外周部の複数位置から前記管の外側
に導入して前記一端側の反対側端の外周部の複数位置か
ら排出するパージ空気供給部を有することを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】請求項１の発明によれば、空気除湿装置は、こ
れを構成する構成体として、順次導入された空気が通過
して送り出されるように配設されたサイクロンセパレー
タと一次フィルターと二次フィルターと分離膜体とを有
する。フィルター及び分離膜体は、空気が通過可能なよ
うに適当なケーシング内に装着される。ケーシングは、
それぞれの構成体ごとに別体として形成されてもよい
し、それぞれの構成体を同時に収容できるように一体的
に形成されてもよい。別体のケーシングの場合には、そ
れぞれの構成体間は配管によって結合される。

【０００８】空気除湿装置が上記のように構成されるの
で、これに導入される空気が、高湿であると共に油分、
水分、ゴミ等の異物を含んでいても、空気除湿装置でこ
れらが除去され、除湿された乾燥空気が送り出される。
即ち、異物のうちある程度サイズが大きく重量の重いも
のは、サイクロンセパレータで遠心分離される。一次フ
ィルターは、通常数ミクロンのサイズの網目になってい
て、サイクロンセパレータで分離されなかった微細な異
物を除去する。二次フィルターは、一次フィルターより
目の細かい例えば１／１００ミクロン程度の網目になっ
ていて、一次フィルターを通過したオイルミスト等の極
めて微細な異物をほぼ完全に除去する。

【０００９】分離膜体は空気から水蒸気を分離可能であ
る。即ち、分離膜体を構成する分離膜は、例えばポリイ
ミドのような特殊高分子体でできていて、水蒸気を極め
て透過し易く空気を透過しにくい性質を有する。従っ
て、例えば分離膜を小径の管状の集合体として形成し、
それぞれの分離膜内にほぼ完全に異物を除去された湿り
空気を送ると、湿り空気中の水蒸気は膜を通過してその
外部に排出され、膜内を通過した空気は除湿されて露点
温度の十分低い乾燥空気になる。

【００１０】このような空気除湿装置によれば、被除湿
空気の含有する異物の中で相当量を占める大サイズのも
のがサイクロンセパレータで除去されるので、一次フィ
ルターの濾過負担が大幅に軽減され、一次フィルターの
寿命が延長されると共に、その濾過性能も長期にわたっ
て良好に維持される。そして、導入された空気が二次フ
ィルターを通過すると、その中の油分やゴミ等がほぼ完
全に除去されるので、油やゴミで分離膜が目詰まりする
ことがなく、その寿命が長くなる。その結果、保守性や
信頼性が高度に要求される船舶用としても、分離膜式の
空気除湿装置が実用に供し得るものとなる。

【００１１】請求項２の発明によれば、一体的に形成さ
れたケーシングがサイクロンセパレータを形成すると共
に、一次フィルターと二次フィルターと分離膜体とを収
容するので、装置全体が一体化され、それぞれを別個独
立に形成して配管結合するよりも大幅にサイズが小形化
する。又、それぞれの構成体間を配管結合したり個々に
据え付けをする必要がなくなる。更に、それぞれの構成
体間では、一体的ケーシングによって形成された流路に
より空気が流されるので、それぞれの構成体管の距離が
最小になると共に、空気流れが円滑になり、圧力損失が
減少する。そして、このような一体的ケーシングは、鋳
物等により容易に製造できるものである。従って、空気
除湿装置の製造が容易になり、コスト低減も図られる。

【００１２】請求項３の発明によれば、分離膜体を形成
する束状の管の一端側の複数位置から管内を流れた空気
の一部分を導入し、他端側の複数位置からこれを排出す
るパージ空気供給部をケーシングに設けるので、それぞ
れの管の外面にパージ空気を均一化して流すことができ
る。その結果、パージ効率が向上しパージ空気量が低減
する。

【００１３】

【実施例】図１は実施例の空気除湿装置の全体構成を示
す。空気除湿装置は、順次、導入された空気が通過して
送り出されるように配設された、サイクロンセパレータ
１と、一次フィルター２と、二次フィルター３と、分離
膜体４と、サイクロンセパレータ１を形成すると共に、
一次及び二次フィルター２、３並びに分離膜体４を収容
する一体的に形成されたケーシング５と、を有する。そ
の他、図示しないが、フィルターの差圧を検出する圧力
計等が適宜設けられる。

【００１４】サイクロンセパレータ１は、図２の断面形
状にも示す如く、ケーシング５の一部分５ａで形成され
ている。サイクロンセパレータ１には、圧縮空気溜等の
空気源から供給された圧縮空気が、ケーシング５の空気
入口ノズル部５ｂの穴５ｃから偏心して導入される。又
本実施例では、内筒６を設け、サイクロンセパレータで
旋回している空気を内筒６に開けられた長穴６ａから導
入して上昇させ、一次フィルター２に送るようにしてい
る。内筒６は、又、一次フィルター２を支持する。サイ
クロンセパレータ１には、ある程度速い流速で圧縮空気
が流入し、その中に含まれている水滴、油滴、ダスト等
の異物を流速に基づく遠心力により分離する。これによ
り、圧縮空気中に含まれている油分やゴミ等の汚れ成分
が相当量除去される。

【００１５】一次フィルター２は、３μのコットンペー
パーでできていて、小サイズの油滴、水分、ゴミ等を除
去する。この場合、サイクロンセパレータ１によって大
サイズの異物が除去されているので、一次フィルター２
の濾過負荷や汚れが大幅に低減する。その結果、一次フ
ィルター２の寿命は従来より長くなり、少なくとも２年
程度になることが予想される。又、一次フィルター２は
サイクロンセパレータ１の上部に形成され、両方で二次
フィルター３と同程度の高さになり、これらが全体的に
コンパクトにまとめられている。そして、サイクロンセ
パレータ１を通った圧縮空気を一次フィルター２の内側
に導入し、一次フィルターを通過させて外側に排出する
ようにしているので、空気の流れが円滑になり、圧力損
失は０．５ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の小さい値になってい
る。一次フィルター２は、サイクロンセパレータ１の底
部に設けられた蓋５ｄを取り外すことにより着脱され
る。蓋５ｄには、サイクロンセパレータ１及び一次フィ
ルター２で除去した油分等を排出するためのドレン抜き
７が設けられている。

【００１６】二次フィルター３は、０．０１μのグラス
ファイバーでできていて、一次フィルター２で除去でき
なかったオイルミスト等の微細な異物を捕捉する。この
場合、サイクロンセパレータ及び一次フィルターで十分
異物が除去されていて、二次フィルターの負担が少ない
ため、６年程度という長い寿命を有する。捕捉されたオ
イルミスト等は、まとまって大粒化し、ケーシング５の
底部に設けられた図示しないドレン抜きから排出され
る。二次フィルター３は、上部の蓋５ｅを取り外すこと
により着脱される。

【００１７】分離膜体４は、ケーシング５及びこれと結
合されケーシングの一部分をなす筒体５ｆに入れられた
アルミケース４１、部分的に図示されているような束状
を成す多数のメンブレンチューブ４２、これらを接着し
支持する入口及び出口支持体４３、４４等で形成されて
いる。メンブレンチューブ４２は、直径（内径）０．３
ｍｍ、長さ６００ｍｍ程度のポリイミド膜から成る細管
であり、これらが千本程度の束を成している。ポリイミ
ド膜は、空気から水蒸気を分離可能な材料の一例であ
り、圧力のある湿り空気を透過するが、その中の水蒸気
の透過速度が乾き空気（窒素及び酸素）の透過速度の数
百倍になるという性質を有する。その結果、湿り空気を
適当な流速で流すと、空気はチューブ内を進行するが、
水蒸気はチューブ外に押し出されることになる。

【００１８】筒体５ｆの上端部には、メンブレンチュー
ブ４２の管外の上部位置に導通する空気通路８が穿孔さ
れている。又、ケーシング５におけるメンブレンチュー
ブ４２の管外の下部に対応する位置には、空気通路９及
び排出管９ａが接続されている。符号１０は、空気通路
８の通過断面積を調整するためのニードル弁である。
又、アルミケース４１には、空気通路８、９と導通する
孔４１ａが開けられている。孔４１ａは、図示のように
対向する位置に少なくとも２箇所設けられる。４箇所又
はそれ以上設けられてもよい。空気通路８、９等はパー
ジ空気供給部を構成する。

【００１９】このような構成により、入口支持体４３の
一端側に開口したそれぞれのメンブレンチューブ４２内
に圧縮空気が入ってくると、内圧によって空気中の水蒸
気だけが膜を通過してチューブ外に押し出され、空気は
チューブ内を流れ、水蒸気分を取り除かれて乾燥し、出
口支持体４４の部分を通過して出口ノズル部５ｇから排
出される。

【００２０】一方、乾燥空気の一部分はパージ空気とし
て空気通路８に導入され、アルミケース４１に開けられ
た上部の孔４１ａを介して分離膜体４のそれぞれのメン
ブレンチューブ４２の外側を空気とは反対の方向に流
れ、膜外に透過した水蒸気を吸収し、下部の孔４１ａ及
び空気通路９を介して排出管９ａから排出される。その
結果、メンブレンチューブ４２では連続的に水分除去が
可能になる。図１では、圧縮空気及びパージ空気の流れ
をそれぞれ長短の矢印で示している。

【００２１】このように、パージ空気を分離膜体４の上
下部の外周の複数位置から送気／排気しているので、再
生空気がメンブレンチューブ４２の全体に均一に接触す
るようになり、チューブを透過した水蒸気を十分捕捉す
る。その結果、再生効率が極めて良くなっている。な
お、図示のように空気通路８と空気通路９及び排出管９
ａとを互いに反対方向に配置すれば、パージ空気の流れ
を一層均一化することができる。

【００２２】出口空気の乾燥度は、メンブレンチューブ
４２内の空気圧力とパージ空気量とによってほぼ定まる
が、上記の如く再生効率が良いため、例えば圧力９ｋｇ
ｆ／ｃｍ² Ｇで４０°Ｃの飽和湿り空気を処理するとす
れば、パージ空気量を導入空気量の１０％程度にする
と、出口空気の露点温度が−２０°Ｃ程度になるまで除
湿することができる。

【００２３】分離膜体４に導入される空気が、サイクロ
ンセパレータと一次及び二次フィルターとによって十分
前処理され、油分等の異物がほぼ完全に除去されている
ため、メンブレンチューブ４２は長い寿命を有すること
になり、例えば船舶用としても十分使用に耐えるものと
なる。

【００２４】空気除湿装置の各構成体であるサイクロン
セパレータ１と一次及び二次フィルター２、３と分離膜
体４とは、全て一体的ケーシング５内に配設されてい
る。このようにすれば、装置全体が小型化されコンパク
トにまとまること、ケーシングの一部分をそのままサイ
クロンセパレータに利用できること、空気除湿装置の設
置場所における各構成体毎の据付けやそれらの間の配管
工事が不要になること、各構成体間の空気流れを円滑且
つ最短にして圧力損失を低減し性能向上を図れること、
空気除湿装置全体を１製造所で完成させることができ装
置の性能保証や部品供給等の管理面が容易になること、
等の多くの効果が生ずる。そして、空気除湿装置を船舶
に搭載する場合等には、船内の配置スペースが狭いこ
と、船内作業が非能率的であること、国内外の港間を航
海するため部品供給等の保守の容易性が重要視されるこ
となどを考慮すれば、一体ケーシング型の空気除湿装置
は、船舶用として極めて好都合な装置である。但し、図
示しないが、各構成体を別個独立に又は部分的に一体化
したものとし、これらの間を配管結合することにより形
成した空気除湿装置であってもよい。この場合、製造工
場において各構成体をパネル又は共通台板上に予めユニ
ット化するようにしてもよい。何れの場合にも、本発明
の適用により、フィルター及び分離膜体の寿命が延長さ
れているので、例えば船舶用としても採用し得る装置と
なる。なお本発明は、船舶用の空気除湿装置に限らず、
陸上用等他のあらゆる分野の空気除湿装置に適用できる
ことは勿論である。

【００２５】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、サイクロンセパレータと一次及び二次
フィルターと分離膜体とを設けることにより、それぞれ
フィルター及び分離膜の寿命を延長することができる。
その結果、空気除湿装置が船舶用としても使用できるよ
うになる。

【００２６】請求項２の発明においては、上記の各構成
体を一体的ケーシング内に配設するので、装置を小型コ
ンパクト化し、これによりコストを低減し、据付けを容
易にし、性能を向上させ、又メンテナンスを容易にする
ことができる。その結果、空気除湿装置が船舶用として
極めて実用性の高いものとなり、冷凍再熱式の空気除湿
装置を代替又は補完し得る装置となる。請求項３の発明
によれば、パージ空気供給部を設け、パージ空気を束状
の分離膜体の複数位置から供給し複数位置から排出する
ので、分離膜体の再生効率を向上すると共にパージ空気
量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の空気除湿装置の全体構成を示し、
（ａ）は平面図で（ｂ）は断面図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は、上記空気除湿装置のサイ
クロンセパレータ部分を示す断面図である。

【符号の説明】

１ サイクロンセパレータ ２ 一次フィルター ３ 二次フィルター ４ 分離膜体 ５ ケーシング ８、９ 空気通路（空気供給部）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 順次、導入された空気が通過して送り出
   されるように配設された、サイクロンセパレータと、一
   次フィルターと、該一次フィルターより目の細かい二次
   フィルターと、空気から水蒸気を分離可能な分離膜体
   と、を有することを特徴とする空気除湿装置。
2. 【請求項２】 前記サイクロンセパレータを形成すると
   共に前記一次フィルターと前記二次フィルターと前記分
   離膜体とを収容する一体的に形成されたケーシングを有
   することを特徴とする請求項１に記載の空気除湿装置。
3. 【請求項３】 前記分離膜体は束状に形成された多数の
   管を備え、前記導入された空気は前記多数の管の中を流
   れ、前記ケーシングは、前記管の中を流れた空気の一部
   分を前記束状の管の長さ方向の一端側の外周部の複数位
   置から前記管の外側に導入して前記一端側の反対側端の
   外周部の複数位置から排出するパージ空気供給部を有す
   ることを特徴とする請求項２に記載の空気除湿装置。