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JP2006006989A - 中空糸膜式エアドライヤ - Google Patents

中空糸膜式エアドライヤ Download PDF

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寛 松永
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Abstract

【課題】 真空引き式除湿手段と水蒸気パージ式除湿手段を備える中空糸膜エアドライヤにおいて、いずれかの除湿手段が不全となった場合にも、除湿作用が適切に継続されるようにする。
【解決手段】 中空糸膜３の内側へ被除湿空気を送り込む送気手段と、この被除湿空気を除湿するべく、中空糸膜３の外側における水蒸気を真空引きする真空引き式除湿手段と、中空糸膜３から出てきた乾燥空気の一部を、減圧して相対湿度を低下させる手段と、この減圧乾燥空気を、被除湿空気から分離されて中空糸膜３を透過してきた水蒸気とともに、パージ空気とともに大気中へ排出させる水蒸気パージ式除湿手段とを設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、中空糸膜の内側へ被除湿空気を送って、被除湿空気を除湿するようにした中空糸膜式エアドライヤに関する。
水蒸気は透過しやすいが、気体は透過しにくいという性質を有する高分子からなる中空糸膜をケース内へ収容し、この中空糸膜の内側へ湿った圧縮空気を供給して、水蒸気だけを外側へ透過させ、除湿された空気を送り出すようにした中空糸膜式エアドライヤは公知である。
この中空糸膜式エアドライヤは、それ自体に可動部がなくて、電気エネルギを全く使用せず、小型軽量であるとともに長寿命であり、しかもドレンが発生しない等の多くの利点の故に、各種機器に組込まれて広く利用されつつある。
このような中空糸膜式エアドライヤにおいては、除湿を連続して行うために、中空糸膜の外側を、水蒸気分圧の低い状態に保つ必要がある。
そのため、乾燥された空気の一部を減圧して、相対湿度を減少させ、中空糸膜の外側へ送って、水蒸気の圧力差を生じさせた後、パージ空気として、中空糸膜を透過してきた水蒸気とともに大気中へ排出させるようにした水蒸気パージ式除湿手段が、従来一般に採用されている。
しかし、パージ空気は、除湿され加圧されている空気の一部を利用するものであるから、折角除湿され乾燥された空気の一部は、本来の目的のために使用される前に費消され、エネルギの損失となる。
そのため、パージ空気を流さないで、中空糸膜の外側を真空に引くことにより、中空糸膜の外側の水蒸気分圧を下げて除湿する真空引き式除湿手段も提案されている。しかしこの場合にも、真空源を維持するためのエネルギが必要となる。
中空糸膜式エアドライヤにおいて、折角除湿された空気の一部がパージ用に費消されるのを防止するために、前述のようなパージ空気を生成させないで、その代わりに、真空源によって中空糸膜の外側を真空引きさせるようにした場合、万一真空源に異状が発生して、真空引きを行うことができなくなったときには、中空糸膜式エアドライヤは、その機能を失うこととなる。そのため、末端の使用個所へ、除湿されていない空気が送られることとなり、製品の品質上、また運転上その他において、不都合が生じる。
除湿された空気の一部を使用する水蒸気パージ式除湿手段においても、もしその一部に不具合が生じて、乾燥された空気の一部が適切に中空糸膜の外側へ送られないようになった場合には、同様の不都合が生じる。
従来、除湿手段に異状が発生して機能不全となった場合に、不都合なく除湿作用を継続させるようにした試みは、本発明者の知る限り存在しない。
本発明は、除湿乾燥された空気の一部を利用する水蒸気パージ式除湿手段、もしくは中空糸膜の外側における水蒸気を真空引きする真空引き式除湿手段を備える中空糸膜式エアドライヤにおいて、いずれかの除湿手段の機能が不全となった場合にも、除湿作用が適切に継続されるようにすることを目的としている。
本発明によると、上記目的は次のようにして解決される。
(１)中空糸膜の内側へ被除湿空気を送り込む送気手段と、この被除湿空気を除湿するべく、中空糸膜の外側における水蒸気を真空引きする真空引き式除湿手段と、中空糸膜から出てきた乾燥空気の一部を、減圧して相対湿度を低下させる手段と、この減圧乾燥空気を、被除湿空気から分離されて中空糸膜を透過してきた水蒸気とともに、パージ空気とともに大気中へ排出させる水蒸気パージ式除湿手段とを設ける。
(２)上記(１)項において、真空引き式除湿手段と水蒸気パージ式除湿手段のいずれか一方が正常に機能しなくなった際に、他方を作動させるようにしてある。
(３)上記(１)または(２)項において、真空引き式除湿手段が異状となった際、その旨を検知して、これを停止させるとともに、水蒸気パージ式除湿手段を作動させる検知・切換手段を設けてある。
(４)上記(１)〜(３)項のいずれかにおいて、被除湿空気を、真空引き式除湿手段とパージ式除湿手段の双方、もしくはそれらのいずれか一方へ送るようになっている切換手段を設ける。
(５)上記(１)〜(４)項のいずれかにおいて、被除湿空気を、真空引き式除湿手段とパージ式除湿手段のいずれへも送ることなく排出させるようになっている切換手段を設ける。
(６)中空糸膜の外側における水蒸気を真空引きすることにより、中空糸膜の内側へ送った空気を除湿させるようにした真空引き式除湿手段を備える中空糸膜式エアドライヤにおいて、前記真空引き式除湿手段の途中に、この真空引き除湿手段が異状となると、これを検知して、真空引き除湿手段に対する連通を遮断するとともに、中空糸膜の外側における水蒸気を排出させる検知・切換手段を設け、かつ除湿された空気の出口部に、真空引き除湿手段が異状となると、排出される乾燥空気の一部を、水蒸気パージ用として、中空糸膜へ送り返えさせるようになっている検知・切換手段を設ける。
(７)上記(６)項において、真空引き式除湿手段の途中における切換弁は三方弁であり、中空糸膜エアドライヤの出口部における切換弁は二口弁である。
(８)上記(１)〜(７)項のいずれかにおいて、真空引き式除湿手段における真空引き手段は、真空ポンプである。
(９)上記(１)〜(７)項のいずれかにおいて、真空引き式除湿手段における真空引き手段は、真空タンクである。
(10)上記(１)〜(７)項のいずれかにおいて、真空引き式除湿手段における真空引き手段は、エアエジクター式減圧手段である。
各請求項に記載の発明の効果は、次のとおりである。
請求項１記載の発明：−真空引き手段である例えばポンプが故障したり、性能が低下したり、あるいは真空タンク内の圧力が規定値以下となった場合、自動的または手動により、水蒸気パージ式除湿手段に切換えて、所要の除湿を継続させることができる。
請求項２記載の発明：−いずれか一方の除湿手段が機能不全となった場合、他方を作動させて、運転が中断されることなく、所期の目的を果たさせることができる。
請求項３記載の発明：−真空引き式除湿手段が異状となった際、自動的にパージ式除湿手段に切換えて、所期の目的を果たさせることができる。
請求項４記載の発明：−被除湿空気を、真空式除湿手段とパージ式除湿手段のいずれか一方により、または双方により除湿することができる。
請求項５記載の発明：−被除湿空気の除湿を必要としない場合には、これを直接目的の個所へ送ることができる。
請求項６記載の発明：−真空引き除湿手段が異状となると、乾燥空気の一部は、自動的に水蒸気パージ用として、中空糸膜へ送り返えされる。
請求項７記載の発明：−構成の簡単な切換弁により、所期の切換えを行わせることができる。
請求項８記載の発明：−真空引きを強固に行って、被除湿空気の除湿を効果的に行うことができる。
請求項９記載の発明：−いちいち真空ポンプを作動させることなく、真空引き式除湿手段を稼動させることができる。
請求項１０記載の発明：−真空源または真空発生手段のないところでも、圧搾空気を利用して、真空引き式除湿手段を作動させることができる。
図１において、有底筒状ボディ(１)内には、Ｕ字管状のケース(２)が固定保持され、ケース(２)内には、高分子からなり、水蒸気は透過しやすいが、空気および窒素や酸素は透過しにくいという性質を有する中空糸膜(３)が、装入保持されている。
筒状ボディ(１)の上端部左右には、隔壁(４)を介してそれぞれ、ケース(２)の上端左右の開口部と連通する流入室(５)と吐出室(６)が設けられ、各室(５)(６)の外側面には、それぞれ、被除湿空気入口孔(７)と除湿空気出口孔(８)が設けられている。
被除湿空気入口孔(７)の下方において、ボディ(１)には管接手(９)が設けられ、管接手(９)の内端は、ケース(２)の外側壁に開口している。
ケース(２)の吐出室(６)に近い個所と吐出室(６)内にわたって、二方弁(10)と、オリフィスからなる減圧手段(11)を有するバイパス管(12)が接続されている。
管接手(９)には、三方弁(13)を介して真空ポンプ(14)が接続されている。
真空ポンプ(14)は、検知・切換手段(15)を介して、前記二方弁(10)および三方弁(13)と接続され、正常作動時には、三方弁(13)は、管接手(９)と真空ポンプ(14)を連通させるとともに二方弁(10)を閉じ、真空ポンプ(14)の異状その他により、ケース(２)内の排気が不良となった場合には、検知・切換手段(15)がこれを検知して、三方弁(13)および二方弁(10)を作動させ、管接手(９)を外気と連通させるとともに、吐出室(６)内の乾燥空気の一部を、バイパスパイプ(12)を介して、ケース(２)の吐出室(６)に近い個所へ分流させるようになっている。
また、二方弁(10)と減圧手段(11)を備えるバイパス管(12)に異状が発生した場合には、検知・切換手段(15)により、二方弁(10)を閉じて、水蒸気パージ式除湿手段を非作動とするとともに、三方弁(13)を作動させて、真空引き式除湿手段を作動させるようになっている。
図２は、本発明の別の実施形態を示し、図１と同様の部分には同一の符号を付してある。従って、図１と異なる部分についてのみ説明する。
流入室(５)と吐出室(６)を、切換弁(16)をもって接続してある。
管接手(９)から三方弁(13)に至る管路(17)とバイパス管(12)並びに真空ポンプ(14)の不全を検知する検知手段(18)を設けてある。
検知手段(18)には切換手段(19)を接続し、切換手段(19)における設定手段(ａ)〜(ｄ)のいずれかを操作することにより、二方弁(10)、三方弁(13)、真空ポンプ(14)および切換弁(16)は、図３の表に示すように切換えられ、水蒸気パージ式除湿手段（パージ）と真空引き式除湿手段（真空）のいずれか一方(ａ)(ｃ)、または双方(ｂ)を作動させたり、両者を全く作動させないで、流入室(５)と吐出室(６)をバイパスして連通(ｄ)させたりしうるようにしてある。
これらの切換えは、検知手段(18)により管路(17)とバイパス管(12)の状態を検知することにより、自動的に行わせることもできる。
図１に示した第１の実施形態におけるのと同様の作用をさせうることは言うまでもない。
本発明の第１の実施形態を略示する縦断面図である。 本発明の第２の実施形態を略示する縦断面図である。 本発明の第２の実施形態における回路切換えの例を示す表である。
符号の説明
(１)筒状ボディ
(２)ケース
(３)中空糸膜
(４)隔壁
(５)流入室
(６)吐出室
(７)被除湿空気入口孔
(８)除湿空気出口孔
(９)管接手
(10)二方弁
(11)減圧手段
(12)バイパス管
(13)三方弁
(14)真空ポンプ
(15)検知・切換手段
(16)切換弁
(17)管路
(18)検知手段

Claims (10)

  1. 中空糸膜の内側へ被除湿空気を送り込む送気手段と、この被除湿空気を除湿するべく、中空糸膜の外側における水蒸気を真空引きする真空引き式除湿手段と、中空糸膜から出てきた乾燥空気の一部を、減圧して相対湿度を低下させる手段と、この減圧乾燥空気を、被除湿空気から分離されて中空糸膜を透過してきた水蒸気とともに、パージ空気とともに大気中へ排出させる水蒸気パージ式除湿手段とを備えることを特徴とする中空糸膜式エアドライヤ。
  2. 真空引き式除湿手段と水蒸気パージ式除湿手段のいずれか一方が正常に機能しなくなった際に、他方を作動させるようにしてあることを特徴とする請求項１記載の中空糸膜式エアドライヤ。
  3. 真空引き式除湿手段が異状となった際、その旨を検知して、これを停止させるとともに、水蒸気パージ式除湿手段を作動させる検知・切換手段を設けてなる請求項１または２記載の中空糸膜式エアドライヤ。
  4. 被除湿空気を、真空引き式除湿手段とパージ式除湿手段の双方、もしくはそれらのいずれか一方へ送るようになっている切換手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中空糸膜式エアドライヤ。
  5. 被除湿空気を、真空引き式除湿手段とパージ式除湿手段のいずれへも送ることなく排出させるようになっている切換手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の中空糸膜式エアドライヤ。
  6. 中空糸膜の外側における水蒸気を真空引きすることにより、中空糸膜の内側へ送った空気を除湿させるようにした真空引き式除湿手段を備える中空糸膜式エアドライヤにおいて、前記真空引き式除湿手段の途中に、この真空引き除湿手段が異状となると、これを検知して、真空引き除湿手段に対する連通を遮断するとともに、中空糸膜の外側における水蒸気を排出させる検知・切換手段を設け、かつ除湿された空気の出口部に、真空引き除湿手段が異状となると、排出される乾燥空気の一部を、水蒸気パージ用として、中空糸膜へ送り返えさせるようになっている検知・切換手段手段を設けたことを特徴とする中空糸膜式エアドライヤ。
  7. 真空引き式除湿手段の途中における切換弁は三方弁であり、中空糸膜式エアドライヤの出口部における切換弁は二口弁であることを特徴とする請求項６記載の中空糸膜式エアドライヤ。
  8. 真空引き式除湿手段における真空引き手段は、真空ポンプである請求項１〜７のいずれかに記載の中空糸膜式エアドライヤ。
  9. 真空引き式除湿手段における真空引き手段は、真空タンクである請求項１〜７のいずれかに記載の中空糸膜式エアドライヤ。
  10. 真空引き式除湿手段における真空引き手段は、エアエジクター式減圧手段である請求項１〜７のいずれかに記載の中空糸膜式エアドライヤ。
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