WO2013080963A1 - 除湿装置 - Google Patents

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浩二 五ノ井
宗士 井上
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株式会社明電舎
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Definitions

  • the present invention relates to a dehumidifier having a separation medium provided with a separation membrane, which selectively separates water contained in gas in various environmental spaces and dehumidifies the gas.
  • dehumidification dehumidification
  • adsorption dehumidification in which the moisture contained in the gas is adsorbed and separated by an adsorbent
  • cooling / dehumidifying method in which a gas is cooled and moisture contained in the gas is condensed to be separated.
  • adsorption / dehumidification for example, when water adsorbs to the adsorbent, heat of adsorption is generated, which may increase the temperature in the system, and the adsorbent is further regenerated (removal of adsorbed water) Needs to heat the adsorbent.
  • cooling / dehumidifying it is necessary to raise the temperature using a heating device or the like in order to return the cooled and dehumidified gas to the temperature (for example, normal temperature) in the system.
  • the inventor of the present application has focused on the following problems in the dehumidifying apparatus in accordance with the background art and the like as described above. That is, the energy saving property can be enhanced in the dehumidifying device, and the harmful effect (the harmful effect such as the labor for disposal) due to the water selectively separated by the dehumidifying can be mentioned.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-146319 which is a published patent of Japan Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 3-19530 is a Japanese published patent publication.
  • the dehumidifying device according to the present invention is a creation based on the technical idea made after the earnest research of the inventor of the present application to solve the above-mentioned problems.
  • one aspect of the dehumidifier of the present invention is a separation medium provided with a separation membrane for adsorbing the water contained in the gas, and circulating water circulating in the circulation line to form a negative electrode on the outer circumferential side of the circulation line.
  • a circulating aspirator pump having a pressure reducing portion for generating pressure, wherein the water aspirated by the separation membrane is sucked by the circulating aspirator pump and circulated to the circulation line.
  • the separation membrane may be characterized in that, for example, the outer peripheral surface of a hollow tubular porous support is coated with a zeolite membrane.
  • a dehumidifier selectively separates water contained in gases in various environmental space systems by a separation medium provided with a separation membrane, and uses the circulating aspirator pump to separate the separated water.
  • the suctioned water is circulated in the circulation line of the pump (utilized as circulation water).
  • Patent Documents 1 and 2 The technical idea (for example, Patent Documents 1 and 2) is that the water adsorbed on the separation membrane is sucked by a vacuum pump or the like (the driving force necessary for water to permeate the separation membrane is generated to suck it).
  • a vacuum pump or the like the driving force necessary for water to permeate the separation membrane is generated to suck it.
  • the vacuum pump or the like is used merely for suctioning and collecting water, and the collected water needs to be disposed, whereas in the case of the present embodiment.
  • the water collected by dehumidification can be used by the water circulation type aspirator pump, it is unnecessary to dispose, and it is possible to suppress the adverse effect of the water.
  • the dehumidifying apparatus of the present embodiment includes, for example, as shown by the code 1 in FIG. 1, a separation medium 10 capable of selectively separating the water, including a separation membrane that adsorbs the water contained in the gas in the system, and the separation medium And a circulating aspirator pump 20 capable of suctioning the moisture contained therein.
  • the separation medium 10 various forms can be applied as long as they can adsorb and selectively separate water as described above.
  • a hollow tubular porous support (ceramics
  • the separation medium 11 in which the separation membrane 11 formed by coating the zeolite membrane 11b on the outer peripheral surface of the support 11a etc. is accommodated in the separation medium container 12 is mentioned.
  • water contained in the gas is made to the outer peripheral side of the separation membrane 11 It will adhere.
  • the circulating aspirator pump 20 may be of any of various commonly known forms, for example, a pump 22 for circulating circulating water in the circulation line 21 and a reservoir of the circulating water (for example, the storage tank 23 temporarily stored, the pressure reducing portion 24 for generating a negative pressure by the pressure reducing effect (venturi effect by water flow) on the outer peripheral side of at least a part of the circulation pipeline 21, and the pressure reducing portion 24 And a suction unit 25 connected to each other for suctioning gas, moisture, and the like.
  • a pump 22 for circulating circulating water in the circulation line 21 and a reservoir of the circulating water For example, the storage tank 23 temporarily stored, the pressure reducing portion 24 for generating a negative pressure by the pressure reducing effect (venturi effect by water flow) on the outer peripheral side of at least a part of the circulation pipeline 21, and the pressure reducing portion 24 And a suction unit 25 connected to each other for suctioning gas, moisture, and the like.
  • the moisture attached to the outer peripheral side of the separation membrane 11 is It permeates from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the separation membrane 11 (permeates by the pressure difference), is drawn into the circulation aspirator pump, and is stored in the storage tank 23 or circulated in the circulation pipeline 21.
  • Example ⁇ The separation medium and the dehumidifier were manufactured based on this embodiment, and the dehumidification performance of each was examined.
  • a plurality (15 or 31) of the same hollow tubular separation membranes were bundled and stored in the separation medium container to prepare samples S 15 and S 31 of the separation medium.
  • the relative humidity change characteristics with respect to the elapsed time was examined by supplying the gas G in the environment space system with an initial relative humidity of 95% to the samples S 15 and S 31 (supplied at 2 to 15 liters / min) .
  • the relative humidity decreases with time and converges to a desired value (about 30% convergence), and it can be confirmed that the separation membrane has a sufficiently high dehumidification performance.
  • the number of separation membranes is set variously (1 to 35) to prepare a sample SN of the separation medium, and the gas G is supplied to the sample SN at 15 liters / min.
  • the dehumidification rate change characteristics with respect to the number of separation membranes were investigated. As a result, as shown in FIG. 4, it was confirmed that the dehumidifying speed tends to increase linearly as the number of separation membranes increases. That is, since the contact area with water contained in the gas G also increases with the increase in the number of separation membranes (the membrane area increases), it can be read that the dehumidification rate has increased. As shown in FIG.
  • the rate of increase in dehumidification rate tends to drop when the number exceeds a certain number, and the number of separation membranes (about 30 in FIG. 4) at the boundary point where the rate of increase starts to decrease is It can be regarded as the optimum number of films in the sample S.
  • the dehumidifier described above uses equipment such as a pump for supplying the gas G to the separation medium to dehumidify the gas G or a circulating aspirator pump, but the temperature control or dehumidification in the system is performed. Confirmed that energy consumption for performance maintenance is unnecessary, and power consumption can be reduced (for example, reduced to about 1/4) as compared to the case where temperature control within the system is required as in conventional dehumidifiers. did it.

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Abstract

 系内の気体に含まれる水分を吸着する分離膜を備え当該水分を選択的に分離可能な分離媒体と、その分離された水分を吸引可能な循環型アスピレーターポンプと、を用いる。分離媒体には、中空管状の多孔質支持体の外周面にゼオライト膜を被覆して成る分離膜を、分離媒体容器内に収納したものを適用する。アスピレーターポンプには、循環管路内で循環水を循環させるためのポンプと、その循環水を貯留する貯留タンクと、循環管路の少なくとも一部の外周側に対し減圧効果により負圧を生じさせる減圧部と、その減圧部に接続され気体や水分等を吸引する吸引部と、を有するものを適用する。

Description

除湿装置
 本発明は、分離膜を備えた分離媒体を有する除湿装置に関するものであって、種々の環境空間における気体に含まれる水分を選択分離して当該気体を除湿するものである。
 種々の環境空間系内の気体に含まれた水分を選択的に分離する一般的な除湿(脱湿)技術としては、例えば気体に含まれた水分を吸着剤により吸着して分離する吸着除湿式や、気体を冷却し当該気体に含まれた水分を結露させて分離する冷却除湿式などが挙げられる。
 吸着除湿式の場合、例えば吸着剤に水分が吸着すると吸着熱が発生し、系内の温度が上昇してしまうことがあり、さらに吸着剤を再生(吸着された水分を脱離)するためには当該吸着剤を加熱する必要がある。一方、冷却除湿式の場合には、冷却して除湿された気体を系内の温度(例えば常温)に戻すために、加熱機器等を利用して温度を上昇させる必要がある。
 前記のように各除湿技術においては、除湿の際に系内の温度調整が必要であったり、除湿性能を維持するために大きなエネルギーを要することがあり、省エネルギー性が低くいものと言える。また、気体に含まれた水分を、分離膜を備えた分離媒体により選択的に分離する技術(例えば、特許文献1,2)もあるが、分離された水分については、例えば真空ポンプ等を介して捕集し、除湿装置のドレイン口等から環境空間系外(屋外等)に排出したり、タンク等に貯留してから作業員等による定期的な排水作業など、何らかの処分が必要であった。
 本願発明者は、前記のような背景技術等に伴って、除湿装置においては以下に示す課題があることに着目した。すなわち、除湿装置において省エネルギー性を高め、また除湿により選択的に分離された水分による弊害(処分するための手間等の弊害)を抑制することが挙げられる。
日本国の公開特許公報である特開昭61-146319号公報 日本国の公開特許公報である実開平3-19530号公報。
 この発明に係る除湿装置は、前記の課題を解決すべく本願発明者の鋭意研究の末になされた技術的思想による創作である。
 具体的に、この発明の除湿装置の一態様は、気体に含まれる水分を吸着する分離膜を備えた分離媒体と、循環管路に循環水を循環させて当該循環管路の外周側に負圧を発生させる減圧部を備えた循環型アスピレーターポンプと、を有し、循環型アスピレーターポンプにより、分離膜に吸着した水分を吸引し循環管路に循環させることを特徴とする。前記分離膜は、例えば、中空管状の多孔質支持体の外周面にゼオライト膜を被覆して成ることを特徴とするものでも良い。
本実施形態の除湿装置の概略説明図。 本実施形態のゼオライト膜の概略説明図。 実施例による時間経過に対する相対湿度変化特性図。 実施例によるゼオライト膜本数に対する除湿速度変化特性図。 実施例による気体G供給量に対する除湿速度変化特性図。 実施例による経過時間に対する相対湿度変化および温度変化特性図。
 本発明の実施形態に係る除湿装置は、種々の環境空間系内の気体に含まれる水分を、分離膜を備えた分離媒体によって選択的に分離し、その分離された水分を循環型アスピレーターポンプで吸引するものであり、その吸引された水分はポンプの循環管路内を循環(循環水として利用)する。
 分離膜に吸着した水分を真空ポンプ等で吸引(水分が分離膜を透過するのに必要なドライビングフォースを発生させて吸引)して捕集するという技術的思想(例えば特許文献1,2)は従来から存在するものの、本実施形態のように真空ポンプの替わりに循環型アスピレーターポンプを適用し、吸引した水分を単に処分するのではなく有効利用するという技術的思想は、全く無かった。
 すなわち、従来技術では、真空ポンプ等を単に水分を吸引して捕集するためだけに利用されるものであり、その捕集された水分は処分が必要であるのに対し、本実施形態の場合、除湿によって捕集された水分は、水循環型アスピレーターポンプで利用できる限り処分不要であって、当該水分による弊害を抑制できることとなる。
 〔除湿装置の一例〕
 本実施形態の除湿装置は、例えば図1の符号1に示すように、系内の気体に含まれる水分を吸着する分離膜を備え当該水分を選択的に分離可能な分離媒体10と、その分離された水分を吸引可能な循環型アスピレーターポンプ20と、を有する構成によって実現することができる。
 分離媒体10は、前記のように水分を吸着して選択分離できるものであれば種々の形態のものを適用可能であるが、例えば図2に示すように、中空管状の多孔質支持体(セラミックス支持体等)11aの外周面にゼオライト膜11bを被覆して成る分離膜11を、分離媒体容器12内に収納したものが挙げられる。このような分離媒体10に対して系内の気体を接触(必要に応じてブロワ,送風ポンプ等を用いて供給して接触)させることにより、気体に含まれる水分が分離膜11の外周側に付着することとなる。
 循環型アスピレーターポンプ20は、一般的に知られている種々の形態のものを適用可能であるが、例えば循環管路21内で循環水を循環させるためのポンプ22と、その循環水を貯留(例えば一時的に貯留)する貯留タンク23と、前記の循環管路21の少なくとも一部の外周側に対し減圧効果(水流によるベンチュリ効果)により負圧を生じさせる減圧部24と、その減圧部24に接続され気体や水分等を吸引する吸引部25と、を有するものが挙げられる。
 前記のような循環型アスピレーターポンプ20の減圧部24と分離媒体10とを接続し、分離膜11の内周側を負圧に保持することにより、分離膜11の外周側に付着した水分が、当該分離膜11の外周側から内周側へ透過(圧力差によって透過)して循環型アスピレーターポンプ内に吸引され、貯留タンク23に貯留または循環管路21内を循環することとなる。
 〔実施例〕
 本実施形態に基づいて分離媒体,除湿装置を作製し、それぞれの除湿性能を調べた。まず、それぞれ同一の中空管状の分離膜を複数個(15個または31個)束ねて分離媒体容器内に収納して分離媒体の試料S15,S31を作製した。そして、初期相対湿度95%の環境空間系内における気体Gを、それぞれ試料S15,S31に供給(2~15リットル/分で供給)することにより、経過時間に対する相対湿度変化特性を調べた。その結果、図3に示すように、時間経過と共に相対湿度が低下して所望の値に収束(約30%台に収束)し、分離膜が十分高い除湿性能を有することを確認できた。
 次に、前記の分離膜の個数を種々設定(1~35個)して分離媒体の試料SNを作製し、その試料SNに対して気体Gを15リットル/分で供給することにより、分離膜個数に対する除湿速度変化特性を調べた。その結果、図4に示すように、分離膜の個数が増加するに連れて除湿速度が直線的に上昇していく傾向を有することが確認できた。すなわち、分離膜の個数の増加(膜面積が増加)に伴って気体Gに含まれる水分との接触面積も増加することから、除湿速度が上昇したものと読み取れる。なお、図4に示すとおり、ある一定の個数を超えると除湿速度の上昇率が降下する傾向があり、その上昇率が下がり始める境界点における分離膜の個数(図4では約30個)は、試料Sにおける最適膜個数とみなすことができる。
 次に、試料S31に対して気体Gを2~15リットル/分で供給することにより、その供給量に対する除湿速度変化特性を調べた。その結果、図5に示すように、気体Gの供給量の増加に連れて除湿速度も増加する傾向があることを確認できた。
 そこで、試料S31に対し循環型アスピレーターポンプを図1に示すように接続して除湿装置を作製し、試料S31に対して気体Gを2~15リットル/分で供給することにより、気体Gに含まれる水分を試料S31の分離膜に吸着させ、その吸着された水分を循環型アスピレーターポンプで吸引しながら、経過時間に対する系内の温度・湿度の変化特性と、系外の湿度の変化特性を調べた。その結果、図6に示すように、系内においては時間経過と共に湿度が低下し一定の値に収束しているのに対し、その系内の温度は略一定のままであることを確認できた。これは、前記の除湿装置によって気体Gを除湿しても系内に対する温度変化の影響が無いことが読み取れる。また、前記の除湿装置は、気体Gを除湿するために、当該気体Gを分離媒体に供給するためのポンプ等や循環型アスピレーターポンプ等の機器を用いているが、系内の温度調整や除湿性能維持のためのエネルギーは不要であり、従来の除湿装置のように系内の温度調整等が必要な場合と比較して、電力消費量を抑制(例えば約1/4に抑制)できることを確認できた。
 以上、本発明においては、省エネルギー性を高め、また除湿により選択的に分離された水分による弊害(処分するための手間等の弊害)を抑制することが可能となるものである。また、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変更等が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変更等が特許請求の範囲に属することは当然のことである。例えば、気体に水分以外が混入されている場合、その混入物による影響を受けない分離媒体,循環型アスピレーターポンプを適用したり、フィルター等を介して混入物を予め除去することが考えられる。
 1…除湿装置
 10…分離媒体
 11…分離膜
 11a…多孔質支持体
 11b…ゼオライト膜
 12…分離媒体容器
 20…循環型アスピレーターポンプ
 21…循環管路
 22…ポンプ
 23…貯留タンク
 24…減圧部
 25…吸引部

Claims (2)

  1.  気体に含まれる水分を吸着する分離膜を備えた分離媒体と、循環管路に循環水を循環させて当該循環管路の外周側に負圧を発生させる減圧部を備えた循環型アスピレーターポンプと、を有し、
     循環型アスピレーターポンプにより、分離膜に吸着した水分を吸引し循環管路に循環させることを特徴とする除湿装置。
  2.  前記分離膜は、中空管状の多孔質支持体の外周面にゼオライト膜を被覆して成ることを特徴とする請求項1記載の除湿装置。
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