JP3372212B2

JP3372212B2 - 膜式気体ドライヤ

Info

Publication number: JP3372212B2
Application number: JP22710198A
Authority: JP
Inventors: 正樹小林; 秀男玉井
Original assignee: Orion Machinery Co Ltd
Current assignee: Orion Machinery Co Ltd
Priority date: 1998-08-11
Filing date: 1998-08-11
Publication date: 2003-01-27
Anticipated expiration: 2018-08-11
Also published as: JP2000051639A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は膜式気体ドライヤ、
更に詳細には水蒸気透過膜から成る中空糸膜を介して水
蒸気混合気体と除湿パージ気体とを流し、水蒸気混合気
体中の水蒸気を選択的に除湿パージ気体側に分離して得
られた除湿気体を吐出する膜式気体ドライヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】水蒸気混合気体から水蒸気を除去して除
湿気体を吐出するドライヤとしては、水蒸気混合気体中
から水蒸気を選択的に除去する水蒸気透過膜を用いた膜
式気体ドライヤがある。かかる膜式気体ドライヤは、水
蒸気透過膜から成る中空糸膜の内側に水蒸気混合気体を
流すと共に、中空糸膜の外側に除湿パージ気体を流し、
両気体の水蒸気分圧差に因り水蒸気混合気体側から除湿
パージ気体側に水蒸気を移動することによって除湿す
る。この様な中空糸膜を用いた膜式気体ドライヤとし
て、例えば実開平３−８３６１７号公報には、図４に示
す膜式気体ドライヤが提案されている。かかる膜式気体
ドライヤにおいて、ケーシング本体１００の上部１０２
に、水蒸気混合気体が供給される供給口１０４、除湿さ
れた除湿気体が吐出される吐出口１０６、及び除湿パー
ジ気体の排出口１０８が設けられている。このケーシン
グ本体１００には、水蒸気透過膜から成る多数本の中空
糸膜１１０が筒体１１２に充填されて成る中空糸膜モジ
ュールＭが、その一端部が固定されて垂下されている。
この中空糸膜モジュールＭの下部には、オリフィス１１
４が設けられており、除湿気体の一部が除湿パージ気体
として、中空糸膜モジュールＭ内に取り込まれる。

【０００３】図４に示す膜式気体ドライヤでは、供給口
１０４から中空糸膜モジュールＭの一端面に供給された
水蒸気混合気体は、中空糸膜１１０の一端から他端の方
向に中空糸膜１１０内を流れつつ、中空糸膜１１０外を
流れる除湿パージ気体側に水蒸気が選択的に移動して除
湿される。除湿された除湿気体は、中空糸膜モジュール
Ｍの他端面からケーシング本体１１２の底部側に吐出さ
れる。ケーシング本体１１２の底部側に吐出された除湿
気体は、その大部分がケーシング本体１００の上部１０
２に形成された吐出口１０６から吐出され、その一部が
中空糸膜モジュールＭの下部に形成されたオリフィス１
１４から中空糸膜モジュールＭ内に取り込まれる。中空
糸膜モジュールＭ内に取り込まれた除湿気体は、中空糸
膜１１０の外側を流れる除湿パージ気体となり、ケーシ
ング本体１００の上部１０２に形成された除湿パージ気
体の排出口１０８から排出される。排出口１０８から排
出される除湿パージ気体中には、中空糸膜１１０の内側
を流れる水蒸気混合気体中から移動した水蒸気が含まれ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図４に示す膜式気体ド
ライヤを構成する中空糸膜モジュールＭは、両端部１１
６、１１６の各々が樹脂で固着されて収束された多数本
の中空糸膜１１０が筒体１１２内に充填されて形成され
ているものであり、その一端部はケーシング本体１００
に固定されて垂下されている。従って、中空糸膜モジュ
ールＭの他端部は自由端であり、周囲温度の変化に伴う
水蒸気混合気体の温度変化等に因る中空糸膜モジュール
Ｍの伸縮を無理なく吸収できる。しかし、中空糸膜モジ
ュールＭの他端部にはオリフィス１１４等も設けられて
おり、かかる中空糸膜モジュールＭを一端部で片持支持
する場合は、中空糸膜モジュールＭの一端部とケーシン
グ本体１００との強度を向上し且つ強固に固定すること
が必要である。このため、中空糸膜モジュールＭやケー
シング本体１００を形成する材料の板厚が厚くなって膜
式気体ドライヤの重量が増加する等の懸念が発生する。

【０００５】一方、図４に示す膜式気体ドライヤにおい
て、中空糸膜モジュールＭの両端部をケーシング本体１
００に固定することによって、中空糸膜モジュールＭを
容易に支承することができ、中空糸膜モジュールＭやケ
ーシング本体１００を形成する材料の板厚を厚くするこ
とに因る膜式気体ドライヤの重量増加等の懸念を防止で
きる。しかしながら、中空糸膜モジュールＭの両端部を
ケーシング本体１００に固定すると、周囲温度の変化に
伴う水蒸気混合気体の温度変化等に因る中空糸膜モジュ
ールＭの伸縮によって、中空糸膜モジュールＭとケーシ
ング本体１００とのシールが不完全となって除湿性能が
低下したり、中空糸膜モジュールＭに破損が生じる等の
おそれがある。また、中空糸膜モジュールＭ及びケーシ
ング本体１００の加工精度も問題となることもある。そ
こで、本発明の課題は、ケーシング本体内に中空糸膜モ
ジュールを容易に支承することができ、且つ中空糸膜モ
ジュールの伸縮を容易に吸収し得る膜式気体ドライヤを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、前記課題
を解決するには、中空糸膜モジュールの一端部をケーシ
ング本体に固定して支承し、且つ中空糸膜モジュールの
伸縮を許容し得るように、中空糸膜モジュールの他端部
近傍の側面を支承することが有効と考え検討した結果、
本発明に到達した。すなわち、本発明は、水蒸気透過膜
から成る中空糸膜を介して水蒸気混合気体と除湿パージ
気体とを流し、水蒸気混合気体中の水蒸気を選択的に除
湿パージ気体側に分離して得られた除湿気体を吐出する
膜式気体ドライヤにおいて、該中空糸膜の開口端の各々
が筒体の端面に臨むように、前記筒体内に複数本の中空
糸膜が充填されて成る中空糸膜モジュールと、前記中空
糸膜モジュールの一方の端面から水蒸気混合気体が供給
され且つ前記中空糸膜モジュールの他方の端面から除湿
気体が排出されるように、前記中空糸膜モジュールが挿
入されているケーシング本体とから成り、且つ前記ケー
シング本体に端部の一方が固定されている前記中空糸膜
モジュールの他端部近傍の側面が、前記中空糸膜モジュ
ールの長軸方向への伸縮が許容されるように、前記ケー
シング本体から延びた支承部によって支承されているこ
とを特徴とする膜式気体ドライヤにある。

【０００７】かかる本発明において、中空糸膜モジュー
ルの軸方向の位置を規制するストッパを、ケーシング本
体に設けることによって、中空糸膜モジュールの過大な
伸長による弊害、例えば水蒸気を含むパージ空気が排出
される中空糸膜モジュールの排出孔を閉塞するような事
態を防止できる。更に、水蒸気混合気体が、その流れ方
向が反転してから中空糸膜モジュールに供給されるよう
に、前記中空糸膜モジュールをケーシング本体内に挿入
していること、或いはケーシング本体の内壁面と中空糸
膜モジュールの外壁面との間に、水蒸気混合気体が流れ
る流路を設け、前記流路内に水蒸気混合気体に含まれる
水滴を分離する水滴分離手段を設けることによって、水
滴が中空糸膜モジュールに入る事態を防止できる。ま
た、除湿気体の一部を除湿パージ気体として供給する膜
式気体ドライヤであって、水蒸気混合気体の供給口、前
記除湿気体の吐出口、及び前記除湿パージ気体の供給量
を調整する調整手段の各々を、ケーシング本体の一端部
側に設けることにより、吐出口から吐出される除湿気体
の露点を容易に調整できる。

【０００８】本発明において、一端部がケーシング本体
に固定されて支承された中空糸膜モジュールの他端部近
傍の側面は、中空糸膜モジュールの伸縮を許容するよう
に、ケーシング本体から延びた支承部によって支承され
ている。この様に、中空糸膜モジュールを両持支持する
ことによって、中空糸膜モジュールを片持支持する場合
に比較して、中空糸膜モジュール及びケーシング本体を
形成する材料の板厚等を厚くすることを要しない。しか
も、中空糸膜モジュールの他端部近傍の側面は、中空糸
膜モジュールの伸縮を許容するように、ケーシング本体
から延びた支承部によって支承されているため、周囲温
度の変化に伴う水蒸気混合気体の温度変化に因る中空糸
膜モジュールの伸縮を容易に吸収でき、中空糸膜モジュ
ールの伸縮によって発生する中空糸膜モジュール自身の
破損等を防止できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１に本発明に係る膜式気体ドラ
イヤの一例を示す。図１に示す膜式気体ドライヤは、縦
型の膜式空気ドライヤであって、ケーシング本体１０に
中空糸膜モジュール１２の一端部が固定されている。こ
の中空糸膜モジュール１２は、両端部の各々が樹脂２
４、２４で固着されて収束された多数本の中空糸膜１４
が筒体１６内に充填されて形成されているものである。
この中空糸膜１４は、その開口端の各々が筒体１６の端
面に臨むように充填されている。かかる中空糸膜モジュ
ール１２の中心部には、上端開口部から除湿パージ空気
が導入されるパイプ１８が設けられている。このパイプ
１８には、その下端開口部に栓部材２６が挿入されてい
ると共に、パイプ１８の側面を取り巻くように充填され
ている中空糸膜１４の外側に除湿パージ空気を供給する
供給孔２０が、パイプ１８の上端部近傍の側面に開口さ
れている。尚、筒体１６の下端部近傍の側面には、供給
孔２０から供給された除湿パージ空気が中空糸膜１４の
外側を流れて水蒸気を含有するパージ空気を排出する排
出孔２２が開口されている。

【００１０】この中空糸膜モジュール１２の一端部が固
定されているケーシング本体１０には、その上部２８に
水蒸気混合空気の供給口３０、除湿空気の吐出口３２、
及び除湿パージ空気の供給量を調整する調整手段として
の流量調整弁３４が設けられている。この流量調節弁３
４は、中空糸膜モジュール１２から除湿空気が吐出され
る吐出室３３に一端が開口され且つ他端がパイプ１８の
上端開口部内に挿入された除湿パージ空気供給口４８
に、その先端部が挿入されている。このため、流量調節
弁３４の先端部の除湿パージ空気供給口４８内への挿入
量によって、除湿パージ空気の供給量を調整できる。か
かる除湿パージ空気の供給量の調整は、ケーシング本体
１０の上部２８の表面に突出する突出部分を回動するこ
とによって行うことができる。また、吐出室３３の内壁
面には、吐出口３２の一端が開口されている。かかるケ
ーシング本体１０の下部側の内壁面から延出された支承
部３６には、図２に示す様に、中空糸膜モジュール１２
の下端部が挿入される貫通孔４０が形成されている。こ
の貫通孔４０の上部内壁面及び下部内壁面に形成された
溝部４２、４２には、Ｏ−リング３８、３８（図１）が
挿入されて、貫通孔４０内に挿入された中空糸膜モジュ
ール１２の下端部近傍の側面との間がシールされる。更
に、貫通孔４０の中部内壁面に形成された溝部４４は、
筒体１６の排出孔２２から排出されたパージ空気をケー
シング本体１０の下部側の側面に開口されているパージ
空気排出孔４６から排出されるパージ空気の排出通路を
形成する。

【００１１】この様な支承部３６の貫通孔４０内に、下
端部近傍が挿入された中空糸膜モジュール１２は、その
下端部近傍の側面が貫通孔４０の内壁面に部分的に摺接
すると共に、凹溝４２、４２に挿入されたＯ−リング３
８、３８に接触する。このため、中空糸膜モジュール１
２の下端部近傍は、その側面が支承部３６に固定される
ことなく支承されている。従って、一端部がケーシング
本体１０に固定されている中空糸膜モジュール１２が伸
縮したとき、中空糸膜モジュール１２は、その下端部近
傍の側面が支承部３６によって支承されつつ伸縮でき、
中空糸膜モジュール１２の破損等を防止できる。かかる
中空糸膜モジュール１２が伸縮しても、筒体１６に形成
された排出孔２２が貫通孔４０の中部内壁面に形成され
た溝部４４の幅内であれば、排出孔２２が貫通孔４０の
内壁面等によって閉塞されることはない。但し、中空糸
膜モジュール１２が過大に伸縮し、筒体１６の排出孔２
２が溝部４４の幅から外れる場合は、排出孔２２が貫通
孔４０の内壁面等によって閉塞されるおそれがある。

【００１２】この点、図１に示す膜式空気ドライヤは、
中空糸膜モジュール１２の下端面よりも下方のケーシン
グ本体１０の底部に、板状のストッパ５０が放射状に形
成されており、中空糸膜モジュール１２が過大に伸長す
ることによる排出孔２２の閉塞等を防止できる。更に、
供給口３０に水蒸気混合空気の供給が停止されて中空糸
膜モジューツ１２の吐出室３３の方向への圧力が低減し
たとき、吐出室３３に加えられる除湿空気の圧力によっ
て中空糸膜モジュール１２が下方に押し出される場合が
ある。この様な場合にも、ストッパ５０により、中空糸
膜モジュール１２の軸方向の位置を所定位置に規制でき
る。また、図１に示す膜式空気ドライヤには、ケーシン
グ本体１０の内壁面と中空糸膜モジュール１２の外壁面
とに間に、水蒸気混合空気が通過する流路５２が形成さ
れており、ケーシング本体１０の底面部にドレンを抜き
出すドレン抜出孔５４が設けられている。このドレン抜
出孔５４には、ドレンを貯留するドレンタンクを連結し
てもよく、ドレン抜きバルブ等を装着して人手でバルブ
を開閉してケーシング本体１０の底部に溜まっているド
レンを抜き出してもよい。

【００１３】かかる膜式空気ドライヤの供給口３０に、
空気圧縮機からアフタークーラで冷却された圧縮空気
（水蒸気混合空気）が供給されると、水蒸気混合空気は
流路５２を流下してケーシング本体１０の下部で反転し
て中空糸膜モジュール１２の下端面から中空糸膜１４内
に供給される。この様に、水蒸気混合空気の流れ方向が
反転することによって、アフタークーラで冷却等されて
発生して水蒸気混合空気中に含有されることがある水滴
を分離できる。かかる水滴が水蒸気混合空気に伴って中
空糸膜１４内に供給されると、中空糸膜１４の水蒸気透
過能が低下することがある。中空糸膜モジュール１２の
下端面から中空糸膜１４内に供給された水蒸気混合空気
は、中空糸膜モジュール１２の上端面方向に流動しつ
つ、中空糸膜１４の外側を水蒸気混合空気の流動方向に
対して向流方向に流動する除湿パージ空気に水蒸気を選
択的に移動されて除湿される。除湿された除湿空気は、
中空糸膜モジュール１２の上端面から吐出室３３に吐出
される。

【００１４】吐出室３３に吐出された除湿空気は、その
一部が流量調節弁３４によって供給量が調整されて除湿
パージ空気供給口４８からパイプ１８内に供給される。
パイプ１８内に供給された除湿パージ空気は、パイプ１
８の上端部に形成された供給孔２０から中空糸膜１４の
外側に供給される。この除湿パージ空気は、中空糸膜１
４の外側を中空糸膜１４の下端側方向に移動しつつ、中
空糸膜１４内を流動する水蒸気混合空気中の水蒸気を含
有するパージ空気となる。パージ空気は筒体１６の排出
孔２２からケーシング本体１６に形成されたパージ空気
排出孔４６から系外に排出される。一方、吐出室３３に
吐出された除湿空気の大部分は、吐出口３２から吐出さ
れて各種ユーザに供給される。ここで、除湿空気の露点
が所定温度ではない場合、例えば除湿空気の露点が所定
温度よりも高いときは、除湿パージ空気量を増加する方
向に流量調節弁３４を調整し、除湿空気の露点が所定温
度よりも低いときは、除湿パージ空気量を絞る方向に流
量調節弁３４を調整する。

【００１５】図１に示す膜式空気ドライヤにおいては、
空気圧縮機からアフタークーラで冷却された水蒸気混合
空気の温度は、季節変動等の影響を受けて変化する。か
かる水蒸気混合空気の温度変化に伴い、水蒸気混合空気
が供給される中空糸膜モジュール１２は伸縮する。この
中空糸膜モジュール１２の伸縮は、支承部３６で側面が
支承されている中空糸膜モジュール１２の下端部が伸縮
して吸収できる。このため、中空糸膜モジュール１２自
身に又は中空糸膜モジュール１２をシールしているシー
ル部材に無理な力が作用することがなく、シール部材の
破損等に因るシール不良に因る除湿性能の低下や、中空
糸膜モジュール１２に破損が生じる事態を防止できる。

【００１６】図１及び図２で説明した膜式空気ドライヤ
では、ケーシング本体１０の内壁面と中空糸膜モジュー
ル１２の外壁面とに間に形成された流路５２を流下する
水蒸気混合空気をケーシング本体１０の下部で反転して
中空糸膜モジュール１２の下端面から中空糸膜１４内に
供給することによって、水蒸気混合空気中に含まれる水
滴を分離しているが、水蒸気混合空気中に含まれる水滴
を更に一層分離せんとする場合は、図３に示す様に、流
路５２内に水蒸気混合気体に含まれる水滴を分離する水
滴分離手段を設けることが好ましい。かかる水滴分離手
段としては、中空糸膜モジュール１２の筒体１６の外周
に、螺旋状羽根５５を設けることによって、流路５２内
を流下する水蒸気混合気体を旋回させて水滴を分離でき
る。更に、流路５２の下部に、ステンレス繊維等の金属
繊維、無機繊維、或いは無機粉末焼結体等で形成した多
孔質又は編目構造体から成るデミスタ５６を収納するこ
とにより、螺旋状羽根５５によって分離できなかった微
細水滴も分離可能である。また、かかるデミスタ５６を
流路５２の下部に設置することによって、ケーシング本
体１０の下部に溜まるドレンの巻き上げを防止できる効
果も奏する。尚、図３においては、流路５２内に螺旋状
羽根５５とデミスタ５６とを直列に設置しているが、螺
旋状羽根５５とデミスタ５６との一方であってもよい。

【００１７】以上、説明してきた図１〜図３において
は、縦型の膜式空気ドライヤについて説明してきたが、
横型の膜式空気ドライヤであってもよい。また、除湿気
体として、空気のみならず他の気体、例えば窒素ガスや
酸素ガス等の除湿にも本発明に係る膜式気体ドライヤを
使用できる。但し、窒素ガスや酸素ガス等の空気以外の
気体の除湿に本発明に係る膜式気体ドライヤを使用する
場合には、安全性及び経済性の観点からパージ気体排出
孔４６から排出されるパージ気体を回収して再使用する
ことが好ましい。

【００１８】

【発明の効果】本発明に係る膜式気体ドライヤでは、一
端部がケーシング本体に固定されて支承された中空糸膜
モジュールの他端部近傍の側面は、中空糸膜モジュール
の伸縮を許容するように、ケーシング本体から延びた支
承部によって支承されている。このため、本発明に係る
膜式気体ドライヤは、中空糸膜モジュールを片持支持す
る場合に比較して、中空糸膜モジュール及びケーシング
本体を形成する材料の板厚等を厚くすることを要せず、
軽量化を図ることができる。しかも、周囲温度の変化に
伴う水蒸気混合気体の温度変化に因る中空糸膜モジュー
ルの伸縮を容易に吸収でき、中空糸膜モジュールの伸縮
によって発生する中空糸膜モジュール自身の破損や内部
シールの不完全化等を防止でき、膜式気体ドライヤに対
する信頼性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る膜式気体ドライヤの一例を示す縦
断面図である。

【図２】図１に示す膜式気体ドライヤの中空糸膜モジュ
ールを使用する支承部の構造を示す部分縦断面図であ
る。

【図３】本発明に係る膜式気体ドライヤの他の例を示す
縦断面図である。

【図４】従来の膜式気体ドライヤを示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ケーシング本体１２中空糸膜モジュール１４中空糸膜１６筒体３０供給口３２吐出口３４流量調整弁３６支承部５０ストッパ５２流路５５螺旋状羽根５６デミスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 53/26,53/22,63/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水蒸気透過膜から成る中空糸膜を介して
水蒸気混合気体と除湿パージ気体とを流し、水蒸気混合
気体中の水蒸気を選択的に除湿パージ気体側に分離して
得られた除湿気体を吐出する膜式気体ドライヤにおい
て、該中空糸膜の開口端の各々が筒体の端面に臨むように、
前記筒体内に複数本の中空糸膜が充填されて成る中空糸
膜モジュールと、前記中空糸膜モジュールの一端面から水蒸気混合気体が
供給され且つ前記中空糸膜モジュールの他端面から除湿
気体が排出されるように、前記中空糸膜モジュールが挿
入されているケーシング本体とから成り、且つ前記ケーシング本体に一端部が固定されている前記
中空糸膜モジュールの他端部近傍の側面が、前記中空糸
膜モジュールの長軸方向への伸縮が許容されるように、
前記ケーシング本体から延びた支承部によって支承され
ていることを特徴とする膜式気体ドライヤ。
【請求項２】中空糸膜モジュールの軸方向への位置を
規制するストッパが、ケーシング本体に設けられている
請求項１記載の膜式気体ドライヤ。
【請求項３】水蒸気混合気体が、その流れ方向が反転
してから中空糸膜モジュールに供給されるように、前記
中空糸膜モジュールがケーシング本体内に挿入されてい
る請求項１又は請求項２記載の膜式気体ドライヤ。
【請求項４】除湿気体の一部を除湿パージ気体として
供給する膜式気体ドライヤであって、水蒸気混合気体の
供給口、前記除湿気体の吐出口、及び前記除湿パージ気
体の供給量を調整する調整手段の各々が、ケーシング本
体の一端部側に設けられている請求項１〜３のいずれか
一項記載の膜式気体ドライヤ。
【請求項５】ケーシング本体の内壁面と中空糸膜モジ
ュールの外壁面との間に、水蒸気混合気体が流れる流路
が設けられ、前記流路内に水蒸気混合気体に含まれる水
滴を分離する水滴分離手段が設けられている請求項１〜
４のいずれか一項記載の膜式気体ドライヤ。