JPS63209731A

JPS63209731A - 計装用及び空気駆動装置用加圧空気の製造法

Info

Publication number: JPS63209731A
Application number: JP62044013A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 宏佐藤; Takashi Harada; 隆原田
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1987-02-26
Filing date: 1987-02-26
Publication date: 1988-08-31

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、計装用及びロボット等の空気駆動装置用加圧
空気の製造法、詳しくは、水分選択透過性の分ＮＷＡを
用い、効率良く加圧空気中の水分を除去し乾燥加圧空気
を得、該乾燥加圧空気を計装用加圧空気或いはロボット
等の空気駆動装置用加圧空気として利用する、計装用及
びロボット等の空気駆動装置用加圧空気の製造法に関す
るものである。

〔従来技術〕　。

計装用加圧空気は、プロセス制御機器（例えば、空気圧
式伝送器、空気圧式調節計、空気圧式駆動装置等）に使
用されるもので、例えば、化学プラントの流量、差圧、
圧力、液位、温度等のプロセス変数を空気圧力（０，２
〜１．０にｇ／ｃｄ−Ｇ）に変換し、受信１器に伝送す
るためのプロセス制御装置の空気圧力源として重要な役
割を果たしている。

また、空気駆動装置用加圧空気は、産業ロボット等に使
用されるもので、例えば、機械加工設備（プレス、グイ
キャスト設備）の自動化を図るために使用される空気シ
リンダ、ロークリアクチェエータ等の機器の操作用加圧
空気源として使用されている。このような操作用加圧空
気源としては、通常５Ｋｇ／ｃｍ２・Ｇ程度の加圧空気
が用いられている。

上記の計装用加圧空気及び空気駆動装置用加圧空気とし
ては、プロセス制御機器や機械加工ｄ備等を安全且つ円
滑に運転するために、ドレン、ダスト等の発生の惧れの
ない゛清浄な乾燥した空気（水分含ＦＪ　１５００ｐｐ
ｎ＋程度以下）を使用する必要がある。

また、上記のプロセス制御機器や機械加工設備等に用い
られる計装用加圧空気及び空気駆動装置用加圧空気の量
は膨大なものであり、そのため清浄な乾燥した空気を効
率良く製造できる方法が要望されている。

従来、乾燥空気を得る方法としては、冷却法や吸着法が
あり、特に吸着法は低レベル迄水分含量を減少させるこ
とか可能であるため、最も一般的に利用されており、こ
の吸着法における吸着剤としては、モレキュラーシーブ
、シリカゲル、活性アルミナ等が用いられている。

また、空気等の気体の除湿方法として、ガラスやセラミ
ック等の無機多孔質膜或いはセルロースやポリエステル
等の有機非多孔質膜を用いる膜性もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記吸着法は、気体中の水分の除去を非常に効率的に行
え、且つ除ンＨ後の水分含量を非常に低レベル、例えば
空気においては大気圧露点−５０℃程度迄除湿すること
が可能であるが、吸着容量を超えた場合には、加熱或い
は圧力変化により吸着剤の再生処理を行う必要があり、
吸着（乾燥気体の製造）−吸着剤の再生の繰り返し運転
となる。

そのため、前記吸着法は、吸着剤の再生に嬰するエネル
ギーの消費が大きく、また運転が複雑である等の問題点
を有している。

また、前記膜性は、エネルギーの消費が小さく運転は容
易であるが、加圧空気中の水分を１５０ｏ　ｐｐｍ程度
以下に除去することはかなり困難であり、前述のような
プロセス制御機器や機械加工設備等に用いられる計装用
加圧空気及び空気駆動装置用加圧空気を得るには不適当
であるため、その工業的利用については未だ検討されて
いなかった。

従って、本発明の目的は、計装用加圧空気及びロボット
等の空気駆動装置用加圧空気として用いる清浄な乾燥し
た加圧空気（水分含量１５００ｐｐ−程度以下）を、エ
ネルギーを大量に消費することナク、効率良く且つ容易
に製造できる、計装用及びロボット等の空気駆動装置用
加圧空気の製造法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段〕本発明者等は、種々検討した結果、加圧空気を、冷却器
により冷却して該加圧空気中の水分の一部を凝縮除去し
た後、分離膜モジュールにより処理することにより、前
記目的が達せられることを知見した。

本発明は、上記知見に基づきなされたもので、圧１１機
により最大５０Ｋｇ／ｃＪ−Ｇに加圧した空気を、冷却
器により冷却して該加圧空気に含まれる水分の一部を凝
縮除去した後、分離膜モジュールに供給することにより
上記加圧空気中に残存する水分を除去することを特徴と
する計装用及びロボット等の空気駆動装置用加圧空気の
製造法を提供するものである。

以下、本発明の加圧空気の製造法を、その好ましい一実
施Ｍ様の概略を示す第１図を参照し乍ら詳述する。

本発明を実施するに際しては、先ず、導入ラインＡより
系内に導入した空気を圧縮機１により常圧より高く、好
ましくは１〜５０Ｋｇ／ｃｍ２・Ｇ、より好ましくは２
〜１０Ｋｇ／ｃｍ２・Ｇ、さらに好ましくは４〜７Ｋｇ
／ｃｍ２・Ｇに加圧し、該加圧によって約１３０〜２０
０℃に昇温した加圧空気を、冷却器２により２０〜１０
０℃に冷却し、ドレンフィルター３、レザーパー４、及
びフィルター５を通して該加圧空気中に含まれる水分の
一部を凝縮除去する。尚、系内に導入する空気は、その
水分含量に制限されず、水分含量がその温度での飽和水
蒸気分圧程度のものであっても特に支障を来すことなく
除湿できる。

加圧空気の圧力が５０Ｋｇ／ｃｍ２・Ｇ超であると、空
気の圧縮に要するエネルギーコストが高（つくので好ま
しくない。

上記冷却により、加圧空気中の水分の一部が凝縮除去さ
れ、加圧空気の水分含量を５０００〜２５０００ｐｐ−
とすることができる。

次いで、前述のようにして水分の一部を凝縮除去した加
圧空気を、分離膜モジュール６の加圧空気供給側６ａに
導入ラインＢより供給する。その際、上記分離膜モジュ
ール６の透過側６ｂを減圧、好ましくは１〜５００ｍｍ
Ｈｇ、より好ましくはｌＯ〜ｌｏＯｍｍＨｇに保持して
置くか、又は透過側６ｂを減圧に保持する代わりに透過
側６ｂに別の乾燥気体、例えば加圧空気供給側６ａで得
られる乾燥空気の一部を流通させるか、又は透過側６ｂ
を減圧に保持しながら透過側６ｂに別の乾燥気体を流通
させる。この分離膜モジュール６における処理により、
加圧空気中に残存していた水分の一部が分離膜モジュー
ル６を透過する。

以上のプ漬セスにより１、分離膜モジエール６の加圧空
気供給側６ａにおける加圧空気は、水分含量が約１５０
０ｐｐ−以下の乾燥加圧空気となり、送出ラインＣより
、空気圧式伝送器、空気圧式調節計、空気圧式駆動装置
等のプロセス制御機器や、プレス、グイキャスト設備等
の機械加工設備等へ＼導入され、計装用加圧空気及び空
気駆動装置用加圧空気として用いられる。

尚、前述の第１図に示す実施態様においては、１つの分
離膜モジュールを用いた１段の膜処理について説明した
が、本発明は、２つの分離膜モジュールを用いた２段の
膜処理により、即ち分離膜パモジュール６の加圧空気供
給側６ａで得られた乾燥加圧空気を更に第２の分離膜モ
ジュールに供給することにより、水分含量が更に低レベ
ルの乾燥加圧空気を得ることができ、更に必要に応じ３
以上の分離膜モジュールを用いることもできる。

本発明で用いられる前記分離膜モジュールとしては、セ
ルロース、ポリスルホン、ポリイミド等の天然或いは合
成高分子からなる有機非多孔質分離膜モジュールや、ガ
ラス、セラミック等からなる無機多孔質分離膜モジュー
ルを用いることができる。特に、水と酸素及び窒素との
分離性能が高く、水の透過速度も高いポリイミド製分離
膜モジエールを用いるのが好ましい。

また、前記分離膜モジュールとしては、有効膜面積の大
きい中空糸の集合体が好ましいが、平膜でも良い。

分離膜モジエールとして用いられる中空糸は、その外径
が、通常５０〜２０００μ、好ましくは２００〜１００
０μである。中空糸の外径が小さ過ぎると圧力損失が大
きくなり、大き過ぎると有効膜面積が減少する。また、
上記中空糸としては、（厚み／外径）−０，１〜０．３
の条件を満たすものを用いるのが好ましい、中空糸の厚
みが小さいと耐圧性が不充分となり、また厚みが大きい
と水分選択透過性が不良となる。尚、上記厚み−（外径
−内径）／２である。また、分離膜モジュールの大きさ
は、プロセスの規模によって選定されるが、例えば、第
１図に示す実施態様の場合には、通常、有効膜面積１０
０〜３００ｄの分離膜モジュールを用いるのが好ましい
。

本発明に用いる分離膜モジエールとして特に有利に用い
ることのできるポリイミド製分離膜モジエールは、芳香
族テトラカルボン酸骨格と芳香族ジアミン骨格とを含む
もので公知の方法により製造することができる。

上記芳香族テトラカルボン酸骨格としては、３゜３°、
４．４’　−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、２．３
．３°、４゛　−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、ピ
ロメリット酸、３．３’　、４゜４°゛−ビフェニルテ
トラカルボン酸、及び２．３゜３°、４°　−ビフェニ
ルテトラカルボン酸、そしてこれらの芳香族テトラカル
ボン酸の酸二無水物、エステル、塩等から誘導されるカ
ルボン酸骨格を挙げることができる。これらのうち３．
３°、４゜４゛−ビフェニルテトラカルボン酸の酸二無
水物と２．３．３°、４°　−ビフェニルテトラカルボ
ン酸の酸二無水物等により代表されるビフェニルテトラ
カルボン酸二無水物から誘導された酸骨格を土酸骨格と
する芳香族ポリイミド製分離膜モジエールを使用した場
合に本発明は特に有用である。

また、上記芳香族ジアミン骨格としては、ｐ−フェニレ
ンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、２．４−ジアミ
ノトルエン、４．４゛　−ジアミノジフェニルエーテル
、４．４’　　−ジアミノジフェニルメタン、ｏ−トリ
ジン、ｌ、４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン
、０−トリジンスルホン、ビス（アミノフェノキシ−フ
ェニル）メタン、及びビス（アミノフェノキシ−フェニ
ル）スルホン等を挙げることができる。

芳香族ポリイミド製分離膜モジエールの製造方法として
は、例えば、上記芳香族ジアミン（他の芳香族ジアミン
を含存していてもよい）からなる芳香族ジアミン成分と
上記ビフェニルテトラカルボン酸成分とを略等モル、フ
ェノール系化合物の有機溶媒中約１４０℃以上の温度で
一段階で重合及びイミド化して芳香族ポリイミドを生成
し、その芳香族ポリイミド溶液（／ｓ度；約３〜３０重
量％）をドープ液として使用して約３０〜１５０℃の温
度の基材上に塗布又は流延或いは中空糸膜状に押出して
ドープ液の薄膜（平膜又は中空糸）を形成し、次いでそ
の薄膜を凝固液に浸漬して凝固膜を形成し、その凝固膜
から溶媒、凝固液等を洗浄除去し、最後に熱処理して芳
香族ポリイミド製の非対称性分離膜モジュールを形成す
る製膜方法を挙げることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明
する。

実施例１第１図に示すフローシートに従い、次のようにして計装
用加圧空気及び空気駆動装置用加圧空気を得た。

先ず、導入ラインＡより系内に導入した空気を圧縮機ｌ
により加圧し、圧カフ　Ｋｇ／ｃＪ　ＨＧの空気１００
０　Ｎｍ’　／ｈｒを得た。この時、空気は１８０℃迄
昇温した。この加圧空気を冷却器２により４０℃に冷却
し、ドレンフィルター３、レザーバー４、及びフィルタ
ー５を通して上記加圧空気中に含まれる水分の一部を凝
縮除去し、４０°Ｃの水蒸気分圧５５．３４ｍｍＨｇ（
水分含量約９４００ｐｐｍ　）及び圧カフＫｇ／ｃｓＡ
−Ｇの加圧空気を得た。

上記加圧空気をポリイミド製中空糸分離膜モジュール６
　（膜面積１１０ｎ（）の加圧空気供給側６ａに供給し
、且つその際、該分離膜モジュール６の透過側６ｂの圧
力を６０ｍｍＨｇの減圧に保持しながら、分離膜モジュ
ール６の加圧空気供給側６ａの乾燥空気の送出ラインＣ
より乾燥空気の一部９．９　Ｎ　ｍ’　／ｈｒを透過側
６ｂに流通させた。この分離膜モジュール６における処
理により、上記加圧空気中に残存していた水分の一部が
分離膜モジュール６を透過した。分離膜モジュール６を
透過したこの水分は排出ラインからポンプにより糸外に
排出した。

このようにして得られた、分離膜モジュール６の加圧空
気供給側６ａにおける加圧気体は、大気圧露点−２０℃
の水蒸気分圧０．９４ｍｍＨｇ（水分含量約１３００ｐ
ｐｍ）及び圧カフ　Ｋｇ／　ｃｄ　・Ｇの乾燥加圧空気
であった。この乾燥加圧空気は９７８Ｎｍ３／ｈｒの割
合で得られた。この乾燥加圧空気を、送出ラインＣより
、空気圧式伝送器、空気圧式調節計、空気圧式駆動装置
等のプロセス制御Ｊ１１２’ｓや、プレス、グイキャス
ト設備等の機械加工設備へ導入し、計装用加圧空気及び
空気駆動装置用加圧空気として使用した。

実施例２本実施例は、第１図に示すフローシートに従って得られ
た乾燥加圧空気を更に第２の分離膜モジュールで処理す
ることにより計装用加圧空気及び空気駆動装置用加圧空
気を製造した例である。

先ず、導入ライン八より系内に導入した空気を圧縮機１
により加圧し、圧カフＫｇ／ｃＩＩＩ−Ｇの空気１００
０　Ｎｒｒ、３／ｈｒを得た。この時、空気は１８０℃
迄昇温したいこの加圧空気を冷却器２により４０℃に冷
却し、ドレンフィルター３、レザーノ＼−４、及びフィ
ルター５を通して上記加圧空気中に含まれる水分の一部
を凝縮除去し、４０℃の水蒸気分圧５５．３４ｍｍＨｇ
（水分含量約９４００ｐｐｍ　）及び圧カフ　Ｋｇ／ｃ
！Ａ−Ｇの加圧空気を得た。

上記加圧空気をポリイミド製中空糸分離膜モジュール６
　（膜面積１００ｎ？）の加圧空気供給側６ａに供給し
、且つその際、該分離膜モジュール６の透過側６ｂの圧
力を３ＱｍｍＨｇの減圧に保持した。この分離膜モジュ
ール６における処理により、上記加圧空気中に残存して
いた水分の一部が分離膜モジュール６を透過した０分離
膜モジュール６を透過したこの水分は排出ラインからポ
ンプにより糸外に排出した。

次いで、分離膜モジュール６の加圧空気供給側６ａにお
ける加圧空気を、更に第２のポリイミド製中空糸分離膜
モジュール（膜面積５０＋ｙｒ）の加圧空気供給側に供
給し、且つその際、該第２の分離膜モジュールの透過側
の圧力を１０ｍｍＨｇに゛　　保持した。この第２の分
離膜モジュールにおける処理により、上記加圧空気中に
残存していた水分が第２の分離膜モジュールを透過した
。第２の分離膜モジュールを透過したこの水分は排出ラ
インからポンプにより糸外に排出した。

このようにして得られた、第２の分離膜モジュールの加
圧空気供給側における加圧気体は、大気圧露点−２０℃
の水蒸気分圧０．９４ｍｍＨｇ（水分含量約１３００ｐ
ｐｍ）及び圧カフＫｇ／ｃｍ２・Ｇの乾燥加圧空気であ
った。この乾燥加圧空気は９８６　Ｎ　ｍ　３／　ｈｒ
の割合で得られた。この乾燥加圧空気を、空気圧式伝送
器、空気圧式調節計、空気圧式駆動装置等のプロセス制
御機器や、プレス、グイキャスト設備等の機械加工設備
へ導入し、計装用加圧空気及び空気駆動装置用加圧空気
として使用した。

〔発明の効果〕

本発明の加圧空気の製造法によれば、計装用加°に空気
及びロボット等の空気駆動装置用加圧空気として用いる
清浄な乾燥した加圧空気（水分含量１５００ｐｐ−程度
以下）を、エネルギーを大量に消費することな（（本発
明法のエネルギーの消費量は従来の吸着法の６割程度で
ある）、効率良く且つ容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の加圧空気の製造法の好ましい一実施
態様の概略を示すフローシートである。ｌ・・圧縮機、２・・冷却器、６・・分離膜モジュール

Claims

【特許請求の範囲】

（１）圧縮機により最大５０Ｋｇ／ｃｍ＾２・Ｇに加圧
した空気を、冷却器により冷却して該加圧空気に含まれ
る水分の一部を凝縮除去した後、分離膜モジュールに供
給することにより上記加圧空気中に残存する水分を除去
することを特徴とする計装用及びロボット等の空気駆動
装置用加圧空気の製造法。
（２）分離膜モジュールがポリイミド製分離膜モジュー
ルである特許請求の範囲第（１）項記載の加圧空気の製
造法。