JPH10235135A

JPH10235135A - 気体除湿装置

Info

Publication number: JPH10235135A
Application number: JP9058332A
Authority: JP
Inventors: Kanji Kawano; 完司川野; Toshifumi Wakamatsu; 敏文若松; Akio Shioiri; 章夫塩入; Shunichi Haga; 俊一芳賀
Original assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp; Toshiba Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Toshiba Engineering Corp; Toshiba Corp; Toshiba Engineering and Construction Co Ltd
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 1998-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】高分子分離膜を用いた気体除湿装置におい
て、パージ用気体により高分子分離膜に損傷を与えない
ようにする。【解決手段】筒状容器２内に水分除去用の高分子分離
膜４を配置し、その高分子分離膜４と筒状容器２の内壁
の間に形成される除湿チャンバー１２にパージ用気体１
４を供給する。そしてパージ用気体１４が高分子分離膜
４に剪断力を与えることなく、その外周面における一方
の端部から他方の端部へ長手方向に沿って並行に流通す
るように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮空気などの加
圧気体に含まれる水分を除去する気体除湿装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】精密機器の制御用や洗浄用などに圧縮空
気等の加圧気体が使用される。このような加圧気体中に
は使用対象に好ましくない水分が僅かであるが含まれて
おり、そのため一般に加圧気体を除湿装置に通し、そこ
で水分を分離除去している。従来使用されている除湿装
置として、図３に示ようなす高分子分離膜を用いたもの
が知られている。そしてその高分子分離膜としては、中
空糸の束を用いたものと平膜の筒状体を用いたものとが
知られている。後者のものはその横断面が波形に形成さ
れたものやその他のものが存在する。

【０００３】この例の除湿装置１は、筒状容器２と、そ
の両側にねじ込み等により機密に固定された一対の蓋体
３と、筒状容器２の内部に配置された水分除去用の親水
性の中空糸束よりなる高分子分離膜４と、筒状容器２の
側壁の上下両端部に所定の間隔をもって設けられたパー
ジ用気体１４の流入部５と流出部６を備え、さらに蓋体
３の一方に加圧気体１３の入口部７、他方に出口部８が
設けられる。高分子分離膜４の両開口端部は接着剤で形
成された保持体９に成形保持されると共に、その保持体
９の周囲が蓋体３に密着されて、加圧気体１３の流入チ
ャンバ１０と流出チャンバ１１が形成される。なお、筒
状容器２の内壁面と高分子分離膜４の外周面には、流入
チャンバ１０と流出チャンバ１１から区画されている除
湿チャンバ１２が形成される。高分子分離膜４を構成す
る中空糸束は、膜内外間に所定の圧力差を加えたときに
水分は透過するが気体は透過しないような性質を有する
薄い高分子中空膜で形成され、数ｎｍ以下の直径の微細
孔を有するものを使用する。

【０００４】気体圧縮装置等からの加圧気体１３は、入
口部７から矢印のように流入チャンバ１０内に導入さ
れ、高分子分離膜４の一方の開口端部から各高分子分離
膜の内側に入り、そこを通過する間に水分が高分子分離
膜の微細孔を通って外側に移動し、除湿チャンバ１２内
に水蒸気として滞留する。水分を除去された加圧気体１
３は、高分子分離膜４の他方の開口端部から流出チャン
バ１１内に導かれ、その出口部８から矢印のように流出
されて供給対象に供給される。除湿チャンバ１２内に水
蒸気が多く滞留した状態になると、高分子分離膜の微細
孔を水分が通過しにくくなり除湿作用が低下する。そこ
で乾燥空気等のパージ用気体１４を流入部５から除湿チ
ャンバ１２内に導入し、その水蒸気を乾燥空気で置換し
て乾燥状態を維持し、除湿作用の低下を防いでいる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
パージ方法においては、パージ用気体１４が高分子分離
膜４に対し、矢印のように直角方向からその外周面に衝
突する構造になっている。そのため中空糸または筒状平
膜からなる高分子分離膜４には常に衝撃による剪断力が
加わることになり、中空糸等が疲労すると共に損傷を受
けやすくなり、寿命が短くなるという問題があった。ま
た高分子分離膜４の両端部付近はデッドゾーンになりや
すく、その部分の水蒸気が置換しにくくなるという問題
もある。さらに、除湿チャンバ１２内の水蒸気を迅速に
パージするためにパージ用気体１４の供給量を多くする
と、中空糸等に与えられる剪断力等も比例して大きくな
る。そこで本発明は、このような問題を解決する気体除
湿装置の提供を課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載された第
１の発明は、両端部に蓋体３を設けた筒状容器２内に水
分除去用の高分子分離膜４が配置され、各高分子分離膜
の内側に水分を含んだ加圧気体１３が流通すると共に、
高分子分離膜４と筒状容器２の内壁の間に形成される除
湿チャンバ１２内にパージ用気体１４が流通するように
なされた気体除湿装置である。そしてパージ用気体１４
が前記高分子分離膜４に剪断力を与えることなく、その
外周面を一方の端部から他方の端部へ長手方向に並行に
流通するように構成されていることを特徴とするもので
ある。

【０００７】また請求項２に記載された第２の発明は、
上記気体除湿装置において、各蓋体３内にそれぞれ内筒
２１が設けられ、それら内筒２１の内側に形成される加
圧気体１３の流入チャンバ１０および流出チャンバ１１
内に高分子分離膜４の開口端部が気密に保持される。そ
して、一方の内筒２１の外側にパージ用気体１４の流入
部２４、他方の内筒２１の外側にパージ用気体１４の流
出部２５が設けられていることを特徴とするものであ
る。さらに、請求項３に記載された第３の発明は、上記
内筒２１を有する気体除湿装置において、パージ用気体
１４の流入部２４に除塵フイルタ３０が設けられている
ことを特徴とするものである。

【０００８】上記第１の発明によれば、パージ用気体が
高分子分離膜に剪断力を与えることなく、その外周面を
長手方向に並行に流通するように構成されているので、
膜が疲労し損傷を受けやすくなるという問題がない。そ
のため信頼性が高く、寿命を長くすることができる。さ
らに第１の発明によれば、高分子分離膜４の両端部付近
にデッドゾーンを生じさせることがないので、その部分
の水蒸気が置換しにくくなるという問題もない。

【０００９】また、上記第２の発明によれば、第１の発
明の気体除湿装置において、両蓋体内にそれぞれ内筒を
設け、その一方の内筒の外側にパージ用気体の流入部、
他方の内筒の外側にパージ用気体の流出部を設けるよう
に構成したので、パージ用気体が高分子分離膜に剪断力
を与えることなく、高分子分離膜表面に沿って流入部か
ら安定に均一供給されて流入部より排出される。そのた
め、簡単な構造で信頼性が高く寿命の長い気体除湿装置
とすることができる。さらに、上記第３の発明によれ
ば、第２の発明の気体除湿装置において、パージ用気体
の流入部に除塵フイルタを設けているので、パージ用気
体に塵などの異物が混入されている場合であっても、該
異物は高分子分離膜に接触する前に取り除かれ、高分子
分離膜が異物による損傷を受けることはない。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、図面により本発明の実施の
形態を説明する。図１は本発明の気体除湿装置の１例を
示す縦断面図であり、図２はそのII−II断面を部分的に
示す横断面図である。これらの図において、除湿装置１
は図３の例と同様に筒状容器２と、その両側にねじ込み
により機密に固定された一対の蓋体３と、筒状容器２の
内部に配置された水分除去用の中空糸束よりなる高分子
分離膜４を備え、蓋体３の一方に加圧気体１３の入口部
７、他方に出口部８が設けられる。さらに筒状容器２の
内壁面と高分子分離膜４の外周面との間に、筒状の除湿
チャンバ１２が形成される。

【００１１】筒状容器２の両端面にリング状の鍔体２０
とその孔部周縁付近から一体的に立設された内筒２１を
有する区画体２２が配置され、該区画体２２は蓋体３を
筒状容器２にねじ込むことにより、それらの間に挟まれ
て固定される。そしてその状態で内筒２１は蓋体３内に
配置された状態になり、その内筒２１の上端面に沿って
設けたリング状の条溝にＯリング２３が嵌入されて蓋体
３の端面に気密に接触される。加圧気体１３の出口部８
側における内筒２１の外側にパージ用気体１４の流入部
２４が設けられ、加圧気体１３の入口部７側における内
筒２１の外側にパージ用気体１４の流出部２５が設けら
れる。すなわち図１（および図２）に示されているよう
に、出口部８側の区画体２２における鍔体２０の全周に
沿って、複数の流入口からなる流入部２４が所定間隔で
設けられ、入口部７側における区画体２２の鍔体２０の
全周に沿って、複数の流出口からなる流出部２５が所定
間隔で設けられる。なお、これらパージ用気体１４の流
入部２４と流出部２５の位置は上記と逆にしてもよい。

【００１２】蓋体３の周壁と内筒２１および鍔体２０で
囲まれた一方の環状空間部によってパージ用気体１４の
導入チャンバ２６が形成され、その蓋体３の周壁にパー
ジ用気体１４の導入口２７が設けられている。また、蓋
体３の周壁と内筒２１および鍔体２０で囲まれた他方の
環状空間部によって、パージ用気体１４の排出チャンバ
２８が形成され、その蓋体３の周壁に排出口２９が設け
られている。パージ用気体１４の流入部２４に、すなわ
ちその導入チャンバ２６側には、リング状の除塵フイル
タ３０が設けられ、導入チャンバ２６内に導入されるパ
ージ用気体１４中に塵などの異物が混入されている場合
に、パージ用気体１４が高分子分離膜４に接触する前に
それらの異物を取り除くようになっている。除塵フイル
タ３０としては織布、不織布などの繊維製フイルタ、金
属メッシュ体のような金属製フイルタ、セラミック等の
多孔性焼結体などを使用することができる。

【００１３】高分子分離膜４の両開口端部は、接着剤で
円板状に形成された保持体９にそれぞれ均等性を保って
成形保持されている。そして各保持体９の縁部が鍔体２
０の内周部に設けた段差部と押さえリング３１の内周部
に設けた段差部で挟持され、さらに、その押さえリング
３１を鍔体２０にビス等の固定手段で固定することによ
り、各保持体９はそれぞれの区画体２２に固定される。
このようにして、高分子分離膜４の両開口端部を保持し
た保持体９を区画体２２にそれぞれ固定することによ
り、内筒２１の内側に加圧気体１３の流入チャンバ１０
と流出チャンバ１１が形成される。

【００１４】高分子分離膜４は、膜内外間に所定の圧力
差を加えたときに水分は透過するが気体は透過しないよ
うな薄い高分子中空糸束で形成されている。なお、中空
糸束の代わりに軸直角横断面の内外周が波形で筒状の平
膜からなる高分子分離膜を用いてもよい。このような高
分子中空糸束等は従来と同様なものを用いることがで
き、例えば３０°Ｃの飽和空気を相対湿度１％まで除湿
するような条件で使用する場合には、宇部興産株式会社
からＵＭ−Ｃ１０として市販されているものが使用でき
る。これは、水の透過係数がＮ₂やＯ₂の透過係数の１
０²程大きいものである。次に上記の気体除湿装置を組
み立てる方法について説明すると、先ず両開口端部を保
持体９で成形保持した高分子分離膜４を用意し、各保持
体９を押さえリング３１で区画体２２に気密に固定す
る。次に区画体２２の内筒２１の上端面の条溝にＯリン
グ２３を嵌入した状態で、各蓋体３をその上から被せて
筒状容器２にねじ込んで固定する。なお組立に際し、パ
ージ用気体１４の流入部２４における導入チャンバ２６
側に、予め除塵フイルタ３０を配置しておく。

【００１５】次に上記気体除湿装置の作用について説明
すると、気体圧縮装置等からの加圧気体１３は、図示し
ない流量調整手段によりその流量を所望の値に調整さ
れ、入口部７から流入チャンバ１０内に矢印のように導
入される。導入された加圧気体１３は高分子分離膜４の
一方の開口端部から各高分子分離膜の内側に入り、そこ
を通過する間に高分子分離膜の内外の圧力差により、加
圧気体１３中の水分が高分子分離膜の微細孔を通って外
側に移動し、除湿チャンバ１２内に水蒸気として滞留す
る。水分を除去された加圧気体１３は、高分子分離膜４
の他方の開口端部から流出チャンバ１１内に導かれ、そ
の出口部８から矢印のように流出する。

【００１６】乾燥空気等のパージ用気体１４は、図示し
ない流量調整手段によりその流量を所望の値に調整さ
れ、導入口２７から導入チャンバ２６内に導入される。
導入されたパージ用気体１４は、流入部２４を経て除湿
チャンバ１２内に矢印のように入り、高分子分離膜４に
剪断力を与えることなく、その外周面の一方の端部から
他方の端部へ長手方向に並行に流通し、除湿チャンバ１
２内の水蒸気を乾燥気体に置換する。次いでその水分を
含んだパージ用気体は流出部２５から流出し、排出チャ
ンバ２８内を経て排出口２９から外部に排出される。な
お、気体除湿装置で除湿された乾燥気体の一部を流量調
整手段等により所望の流量に調整し、それをパージ用気
体として供給することもできる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように構成した第１の発明によれ
ば、パージ用気体が高分子分離膜に剪断力を与えること
なく、その外周面の一方の端部から他方の端部へ長手方
向に並行に流通するように構成されているので、膜が疲
労し損傷を受けやすくなるという問題がない。そのた
め、信頼性が高く寿命も長くすることができる。さらに
高分子分離膜４の両端部付近にデッドゾーンを生じさせ
ることがないので、その部分の水蒸気が置換しにくくな
るという問題もない。

【００１８】また、第２の発明によれば、第１の発明の
気体除湿装置において、両蓋体内にそれぞれ内筒を設
け、その一方の内筒の外側にパージ用気体の流入部、他
方の内筒の外側にパージ用気体の流出部を設けるように
構成したので、パージ用気体が高分子分離膜に剪断力を
与えることなく、高分子分離膜表面に沿って流入部から
安定に均一供給されて流出部より排出される。そのた
め、簡単な構造で信頼性が高く寿命の長い気体除湿装置
とすることができる。さらに、第３の発明によれば、第
２の発明の気体除湿装置において、パージ用気体の流入
部に除塵フイルタを設けているので、パージ用気体に塵
などの異物が混入されている場合であっても、該異物は
高分子分離膜に接触する前に取り除かれ、高分子分離膜
が異物による損傷を受けることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の気体除湿装置の１例を示す縦断面図。

【図２】図１におけるII−II断面を部分的に示す横断面
図。

【図３】従来の気体除湿装置を示す縦断面図。

【符号の説明】

１除湿装置２筒状容器３蓋体４高分子分離膜５流入部６流出部７入口部８出口部９保持体１０流入チャンバ１１流出チャンバ１２除湿チャンバ１３加圧気体１４パージ用気体２０鍔体２１内筒２２区画体２３Ｏリング２４流入部２５流出部２６導入チャンバ２７導入口２８排出チャンバ２９排出口３０除塵フイルタ３１押さえリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者若松敏文東京都港区西新橋三丁目７番１号東芝プラント建設株式会社内 (72)発明者塩入章夫神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者芳賀俊一神奈川県川崎市幸区堀川町66番２東芝エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端部に蓋体３を設けた筒状容器２内に
水分除去用の高分子分離膜４が配置され、各高分子分離
膜の内側に水分を含んだ加圧気体１３が流通すると共
に、高分子分離膜４と筒状容器２の内壁間に形成される
除湿チャンバ１２内にパージ用気体１４が流通するよう
になされた気体除湿装置において、パージ用気体１４が
前記高分子分離膜４に剪断力を与えることなく、その外
周面における一方の端部から他方の端部へ長手方向に並
行に流通するように構成されていることを特徴とする気
体除湿装置。
【請求項２】各蓋体３内にそれぞれ内筒２１が設けら
れ、それら内筒２１の内側に形成される加圧気体１３の
流入チャンバ１０および流出チャンバ１１内に高分子分
離膜４の開口端部が気密に保持され、一方の内筒２１の
外側にパージ用気体１４の流入部２４、他方の内筒２１
の外側にパージ用気体１４の流出部２５がそれぞれ設け
られている請求項１に記載の気体除湿装置。
【請求項３】パージ用気体１４の流入部２４に除塵フ
イルタ３０が設けられている請求項２に記載の気体除湿
装置。