JP2001232137A - パージ空気流量を自動調整する膜式エアドライヤ - Google Patents
パージ空気流量を自動調整する膜式エアドライヤInfo
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Abstract
空気流量に応じて自動的且つ安定的に変化させるように
し、不必要にパージ空気を消費しない膜式エアドライヤ
を提供する。 【解決手段】 本体ケース2内に収容した多数の中空糸
膜3により空気の除湿を行う膜式エアドライヤにおい
て、除湿した空気の一部を中空糸膜の低圧側に送る流路
10に第1のオリフィス11を設けると共に、除湿した
空気の一部を中空糸膜の低圧側に送る第2のパージ空気
流路20に、除湿した空気の流路に設けた圧力降下増幅
用絞り23の下流側と入口4の高圧側との間の差圧に基
づいて動作するプロセスバルブ21及び第2のオリフィ
ス22を設ける。
Description
た膜式エアドライヤに関するものであり、更に具体的に
は、出口空気流量に応じてパージ空気流量を自動調整す
る機能を備えた膜式エアドライヤに関するものである。
収容し、これらの中空糸膜に高湿の空気を供給してその
除湿を行うと共に、除湿した空気の一部を、分離した水
分を排出するパージ空気として中空糸膜の間に流すよう
にした膜式エアドライヤでは、その除湿の原理上、乾燥
空気の一部をパージ空気として大気に放出することにな
る。通常、このパージ空気は、本体ケースの出口側に内
蔵している固定オリフィスを介して中空糸膜間に導出し
ているため、圧力に対応して一定であり、それを出口の
空気流量に対応させて所定の露点性能が得られるように
している。
流量を複数段に変更したいという要求があり、その場合
に、上述の固定オリフィスを持つものでは、例えば出口
空気を全く流していない場合でも、圧力がかかっていれ
ば常時ほぼ一定流量のパージ空気を排出することにな
る。そのため、少なくとも出口空気の流量に変動がある
場合にはパージ空気の一部が無駄になる。
ドライヤは、性能的には、出口空気流量が少なければパ
ージ空気流量を少なくしても所定の露点性能を得ること
ができ、そのため、出口空気流量が一定でなく、例えば
入口空気圧力が0.7MPaで、フル稼働時における最
大出口空気流量1000L/min(ANR)に対し
て、パージ空気流量として190L/min(ANR)
が必要とされる場合に、部分稼働時における最小出口空
気流量300L/min(ANR)に対しては、パージ
空気量として50L/min(ANR)程度を流せばよ
い。そのため、出口空気流量に応じてパージ空気流量を
複数段に切換えできるようにすることが望まれる。
複数の固定オリフィス(穴)を手動の回転式コックで選
択することによりパージ空気流量を可変にしたものが、
特開平6−238119号公報に開示されているが、手
動操作で流量を設定するものであるため、出口の空気流
量を監視してその設定を行う必要があり、パージ空気の
無駄をなくすことができても、操作に手数がかかるた
め、自動的に調整可能にすることが望まれる。
にしたものも、特開平9−57043号公報や特開平1
1−33338号公報によって提案されている。これら
は、乾燥空気の流量に応じて変位する受圧板を用い、乾
燥空気の流量に応じて変化する中空糸膜での圧力降下の
変化を利用して、空気流量を調整可能にしたものであ
る。しかしながら、中空糸膜での圧力降下は小さく、ま
た中空糸膜内径のばらつきによっても圧力降下が変化す
るので、乾燥空気の流量変化を受圧板変位量にそのまま
変換して利用すると、動作が非常に不安定になる。
は、膜式エアドライヤのパージ空気流量を、出口空気流
量に応じて自動的且つ安定的に変化させるようにし、不
必要にパージ空気を消費しないようにした膜式エアドラ
イヤを提供することにある。本発明のさらに具体的な技
術的課題は、フロースイッチなどのセンサを用いること
なく、異なる出口空気流量時における除湿空気の圧力降
下の差異を利用し、簡単な手段でその圧力降下を増幅さ
せたうえで、確実な作動で除湿空気流量に応じたパージ
空気流量が得られるようにした膜式エアドライヤを提供
することにある。本発明の他の技術的課題は、異なる出
口空気流量時おける圧力降下の違いによってオン−オフ
するプロセスバルブを用い、それにより、第2のパージ
空気流路の流れをオン−オフ制御して、所要のパージ空
気流量を得るようにした膜式エアドライヤを提供するこ
とにある。
め、本発明の膜式エアドライヤは、本体ケース内に多数
の中空糸膜を束ねて収容し、これらの中空糸膜に高圧の
空気を供給してその除湿を行うと共に、上記除湿した空
気の一部を、中空糸膜で分離した水分を排出するための
パージ空気として中空糸膜の低圧側に流す膜式エアドラ
イヤにおいて、上記除湿した空気の一部を中空糸膜の低
圧側に送る第1のパージ空気流路に第1のオリフィスを
設けると共に、除湿した空気の一部を中空糸膜の低圧側
に送る第2のパージ空気流路に、除湿した空気の流路に
設けた圧力降下増幅用絞りの下流側と中空糸膜へ空気を
供給する高圧側との間の差圧に基づいて動作するプロセ
スバルブ及び第2のオリフィスを設けたことを特徴とす
るものである。
オリフィスを、最少の除湿空気流量に対応する流量のパ
ージ空気を第1のパージ空気流路に流すものとし、第2
のオリフィスを、前記第1のオリフィスを通して流すパ
ージ空気との合流により、最多の除湿空気流量に対応す
るパージ空気の流量が得られるものとするのが一般的で
あるが、諸条件に応じてパージ空気流量を増減すること
ができる。また、本発明に係る上記膜式エアドライヤ
は、本体ケースに第1及び第2のオリフィスを組込み、
圧力降下増幅用絞り及びプロセスバルブを本体ケースと
は別体に形成したものとし、或いは、本体ケースに、第
1及び第2のオリフィス、圧力降下増幅用絞り並びにプ
ロセスバルブを組込んだものとすることができる。
ては、本体ケースの入口から供給された高湿の空気が多
数の中空糸膜内を流れ、そこを流れる間に水分が膜を通
して外側の低圧側に浸透分離され、その水分が中空糸膜
間を流れるパージ空気によって外部に搬出される。一
方、除湿された圧縮空気は本体ケースの出口から所要の
流体機器に供給される。この場合に、上記パージ空気
は、本体ケースの出口の除湿空気流量に変動があったと
き、その空気流量に応じて、少なくとも所定の露点性能
を得ることができる流量に自動調整され、不必要にパー
ジ空気が消費されることはない。
は、その一部がパージ空気として、該出口から直接的に
第1のパージ空気流路における第1のオリフィスを通し
て中空糸膜の周囲の低圧側に流れるが、この第1のオリ
フィスは、最少の除湿空気流量に対応する流量のパージ
空気を流すように設定されたものである。そして、除湿
空気流量が少ない場合には、この第1パージ空気流路を
通じて送られる除湿空気のみにより、中空糸膜の低圧側
水分のパージが行われる。
のオリフィスは、それを通じてパージ空気が流れたとき
に、第1のオリフィスを通して常に流されるパージ空気
との合流により、本体ケースの除湿空気流量が最多にな
った場合に対応するパージ空気流量が得られるように設
定されたものであり、この第2のパージ空気流路は、本
体ケースの出口に設けた除湿空気流量に応じて自動的に
開閉するプロセスバルブによって通断される。
圧力降下を利用して動作させるものであるが、その圧力
降下は一般的に比較的小さくて不安定なものであるた
め、本体ケースの出口側における除湿した空気の流路に
圧力降下増幅用絞りを設け、この圧力降下増幅用絞りの
下流側と中空糸膜へ空気を供給する高圧側との間の差圧
に基づいて、プロセスバルブを安定的に動作させる。従
って、上記プロセスバルブの確実で安定的な動作に基づ
き、第2のパージ空気流路における第2のオリフィスを
通して、本体ケースの出口における除湿空気の流路に応
じたパージ空気を中空糸膜の低圧側に送ることが可能に
なる。
流量を自動調整可能にした膜式エアドライヤの全体的な
構成(回路構成)を概念的に示している。この膜式エア
ドライヤは、本体ケース2内に多数の中空糸膜3(図2
及び図4参照)を束ねて収容したドライヤ本体部1を備
え、その中空糸膜3内に本体ケース2の圧縮空気入口4
から高圧で高湿の空気(圧力PA 、流量Q1 )を供給
し、多数の中空糸膜3内を流れる間に膜を通して水分を
外側の低圧側に浸透分離してその除湿を行い、除湿した
空気(圧力PB 、流量Q0 )をドライヤ本体部1の出口
5を通して所要の流体機器に供給するように接続される
ものである。
中空糸膜3によって分離された水分を外部に排出するた
め、除湿された空気の一部を、出口5の除湿空気流量に
応じた流量で、中空糸膜3の周囲(低圧側)にパージ空
気として流すように構成している。その構成の概要は、
上記出口5における除湿した空気の一部を中空糸膜3の
周囲(低圧側)に送る第1のパージ空気流路10に、第
1のオリフィス11を設けると共に、除湿した空気の一
部を上記出口5から中空糸膜3側に送る第2のパージ空
気流路20の導入部20aに、エアオペレート型のプロ
セスバルブ21を、更に、該バルブ21から中空糸膜3
に至る第2のパージ空気流路20の連通部20bに、第
2のオリフィス22を設けたものであり、上記プロセス
バルブ21は、除湿した空気の流路に設けた圧力降下増
幅用絞り23の下流側から連通路25を通して導入され
る圧力PB と、中空糸膜3へ空気を供給する入口4の高
圧側から連通路24を通して導入される圧力PA との間
の差圧に基づいて、動作させるようにしたものである。
流量がQ1 、出口空気流量がQ0 であって、その出口空
気流量Q0 が最少である場合には、第1のオリフィス1
1を通過するパージ空気(流量Q2 )のみが中空糸膜3
の水分のパージに供され、空気流量の関係は、Q1 =Q
0 +Q2 (Q4 =Q2 )となる。一方、出口空気流量Q
0 が最多の場合には、プロセスバルブ21が開くため、
第1のオリフィス11を通過するパージ空気(流量
Q2 )及び第2のオリフィス22を通過するパージ空気
(流量Q3 )が中空糸膜3の水分のパージに供され、空
気流量の関係は、Q1 =Q0 +Q2 +Q3 (Q4 =Q2
+Q3 )となる。
ース2の入口4における高圧空気の圧力PA が一定であ
るとした場合、出口空気流量の最多及び最少の場合にお
ける圧力降下の違いがわずかであるため、前記圧力降下
増幅用絞り23を設けることにより圧力降下の違いを増
幅させるが、それによりプロセスバルブ21に導入され
る入口空気圧力PA と出口空気圧力PB の差が増幅され
るので、該バルブ21のオン−オフが安定的に切換えら
れ、それが開位置にあるときに前記パージ空気流量Q3
が流される。なお、図1において、符号6は圧力空気
源、7は圧力降下増幅用絞り23による圧力降下を補償
する圧力調整弁である。
体ケース2に上記第1及び第2のオリフィス11,22
を組込み、圧力降下増幅用絞り23及びプロセスバルブ
21を本体ケース3とは別体に形成して本体ケース上に
搭載した第1実施例の具体的構成を示し、また、図4及
び図5は、本体ケース2に、第1及び第2のオリフィス
11,22、圧力降下増幅用絞り23並びにプロセスバ
ルブ21を組込んだ第2実施例の具体的構成を示してい
る。以下にこれらの実施例の構成及び作用について説明
する。
て、本体ケース2は、除湿すべき高圧空気の入口4及び
除湿した空気の出口5を設けたキャップ31と、それに
一体的に連結した筒状ケース32とを備え、上記入口4
は、キャップ31内の中央の嵌着壁33内の空間に連通
させ、上記出口5は嵌着壁33の外側の空間に連通させ
ている。そして、上記本体ケース2内には、高分子浸透
膜からなる多数本の中空糸膜3を筒状に束ねて収容し、
これらの中空糸膜3の両端においては、束ねた中空糸膜
3の相互間をシール部材35,36の充填によって気密
に固結し、中空糸膜3の束及び上記シール部材35,3
6の中心部分に遮蔽円筒37を挿入すると共に、周囲に
も導気円筒38を嵌着し、それらの遮蔽円筒37及び導
気円筒38の両端をシール部材35,36に気密に取付
けている。
ール部材35側端を上記嵌着壁33に気密に外嵌させる
と共に、導気円筒38をキャップ31内に気密に嵌入
し、また、導気円筒38の下部シール部材36側端を筒
状ケース32の内周に気密に嵌着することによって、本
体ケース2内に固定したもので、筒状ケース32の下端
は、シール部材36との間に空間39を介在させて、端
蓋40により閉鎖している。従って、キャップ31の空
気入口4を通して供給される多湿の空気は、上記遮蔽円
筒37内を通して中空糸膜3の他端の空間39に導びか
れ、そこから中空糸膜3内を通して嵌着壁33の周囲に
至り、その間に水分を浸透分離させて除湿され、出口5
から所要の流体機器に送られる。
8の外側に開口するパージ空気の流通路45を設けてい
る。また、上記導気円筒38と筒状ケース32との間の
中間部分には、両者間の空間を遮断するシール部材46
を介装すると共に、導気円筒38における該シール部材
46の流通路45側とその反対側に、それぞれ複数の通
気孔38a,38bを開設し、更に、筒状ケース32の
下部にも外部に通じる通気孔32aを開設している。従
って、キャップ31の流通路45から筒状ケース32と
導気円筒38との間に流入したパージ空気は、導気円筒
38の通気孔38aから、該導気円筒38と遮蔽円筒3
7との間における中空糸膜3間に流入し、浸透分離され
た水分を保持して導気円筒38の通気孔38bから筒状
ケース32内に流入し、該筒状ケース32の通気孔32
aから外部に排出される。
プ31には、第1のオリフィス11及び第2のオリフィ
ス22を組み込んだオリフィス組立体47を装着してい
る。上記第1のオリフィス11は、嵌着壁33の外側の
空間から流通路45を経て中空糸膜3の周囲に至る第1
のパージ空気流路10に配設され、上記第2のオリフィ
ス22は、プロセスバルブ21の出力口から流通路45
に至るパージ空気通路20の連通部20bに配設される
ものである。また、嵌着壁33の外側の空間を出口5に
連通させる流路に圧力降下増幅用絞り23を設けてい
る。
内にバネ51で閉弁方向に付勢されたピストン52と軸
により一体化されている弁体50を備え、ピストン52
におけるバネ51を収容した側の圧力室に連通路25を
通して出口5側の除湿空気圧力PB を、ピストン52の
反対側の圧力室に連通路24を通して入口4側の空気圧
力PA を導入するように配管している。また、弁体50
によって開閉される弁座54を備えた弁室の入力口には
パージ空気流路20の導入部20aを、同出力口には前
記オリフィス組立体47に通じるパージ空気流路20の
連通部20bを連結している。
降下増幅用絞り23の下流側から連通路25を通して導
入される圧力PB とバネ51の付勢力が、入口4側から
連通路24を通して導入される圧力PA による付勢力よ
りも大きくなったときに開弁し、第2のオリフィス22
を通してパージ空気が流通路45に導入される。具体的
には、出口空気流量が最少の場合、中空糸膜3及び圧力
降下増幅用絞り23による圧力降下が小さくなり、圧力
PB が大きな値になるので、その圧力とバネ51の付勢
力で弁体50が閉じ、逆に、出口空気流量が最多の場合
には、上記圧力降下が大きくなるために圧力PB は小さ
な値になり、圧力PA による付勢力で弁体50が開くこ
とになる。
の除湿空気の一部で、該出口5における最少の除湿空気
流量に対応する流量のパージ空気が第1のオリフィス1
1を通して中空糸膜3の周囲の低圧側に流れ、そして上
記除湿空気流量が少ない場合には、この第1パージ空気
流路10を通じて送られる除湿空気のみにより、中空糸
膜の低圧側水分のパージが行われる。一方、第2のオリ
フィス22は、プロセスバルブ21を通じてパージ空気
が流れたときに、第1のオリフィス11を通して常に流
される上記パージ空気との合流により、除湿空気流量が
最多になった場合に対応するパージ空気流量を流すもの
であり、この第2のオリフィス22を通じて流れるパー
ジ空気は、上記プロセスバルブ21により本体ケースの
出口5の除湿空気流量によって自動的に制御される。
を本体ケース2のキャップ31上に搭載し、プロセスバ
ルブ21と本体ケース2との間を必要な配管によって接
続しているが、図5及び図6に示す第2実施例では、本
体ケース2内に、第1及び第2のオリフィス11,2
2、圧力降下増幅用絞り23並びにプロセスバルブ21
を組込んでいる。従って、プロセスバルブ21と各部と
を配管によって接続する必要はなく、本体ケース2内に
その配管に対応する通孔を穿設し、また、その通行を設
ける関係で第2のオリフィス22をプロセスバルブ21
の出力口に設けているが、その他の構成及び作用は、上
記第1実施例の場合と実質的に変わるところがない。従
って、図中の第1実施例と同一または相当部分に同一の
符号を付して、その詳細な説明は省略する。
ヤによれば、パージ空気流量を、出口空気流量に応じて
自動的且つ安定的に変化させるようにし、不必要なパー
ジ空気の消費を抑制することができ、特に、フロースイ
ッチなどのセンサを用いることなく、異なる出口空気流
量時における除湿空気の圧力降下の差異を利用し、簡単
な手段でその圧力降下を増幅させて、確実な作動で除湿
空気流量に応じたパージ空気流量を得ることができる。
整可能にした膜式エアドライヤの全体的な構成(回路構
成)を概念的に示している。
ある。
ある。
ある。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】本体ケース内に多数の中空糸膜を束ねて収
容し、これらの中空糸膜に高圧の空気を供給してその除
湿を行うと共に、除湿した空気の一部を、中空糸膜で分
離した水分を排出するためのパージ空気として中空糸膜
の低圧側に流す膜式エアドライヤにおいて、 上記除湿した空気の一部を中空糸膜の低圧側に送る第1
のパージ空気流路に第1のオリフィスを設けると共に、 上記除湿した空気の一部を中空糸膜の低圧側に送る第2
のパージ空気流路に、除湿した空気の流路に設けた圧力
降下増幅用絞りの下流側と中空糸膜へ空気を供給する高
圧側との間の差圧に基づいて動作するプロセスバルブ及
び第2のオリフィスを設けた、ことを特徴とするパージ
空気流量を自動調整する膜式エアドライヤ。 - 【請求項2】第1のオリフィスを、最少の除湿空気流量
に対応する流量のパージ空気を第1のパージ空気流路に
流すものとし、 第2のオリフィスを、前記第1のオリフィスを通して流
すパージ空気との合流により、最多の除湿空気流量に対
応するパージ空気の流量が得られるものとした、ことを
特徴とする請求項1に記載のパージ空気流量を自動調整
する膜式エアドライヤ。 - 【請求項3】本体ケースに第1及び第2のオリフィスを
組込み、圧力降下増幅用絞り及びプロセスバルブを本体
ケースとは別体に形成した、ことを特徴とする請求項1
または2に記載のパージ空気流量を自動調整する膜式エ
アドライヤ。 - 【請求項4】本体ケースに、第1及び第2のオリフィ
ス、圧力降下増幅用絞り並びにプロセスバルブを組込ん
だ、ことを特徴とする請求項1または2に記載のパージ
空気流量を自動調整する膜式エアドライヤ。
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- 2000-02-23 JP JP2000046449A patent/JP3756370B2/ja not_active Expired - Fee Related
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