JP4832392B2

JP4832392B2 - 凝集水除去器

Info

Publication number: JP4832392B2
Application number: JP2007244357A
Authority: JP
Inventors: 孝博齋藤; 将司渡辺
Original assignee: AGC Engineering Co Ltd
Current assignee: AGC Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-09-20
Filing date: 2007-09-20
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2027-09-20
Also published as: JP2009072701A

Description

本発明は、気体および凝集水の混合流体から凝集水を除去する凝集水除去器に関する。

気体および凝集水の混合流体から凝集水を分離、除去する装置としては、筒体の内部にて混合流体の旋回流を発生させ、該旋回流による遠心分離によって混合流体に含まれる凝集水を筒体の内壁に付着させ、該凝集水を重力によって筒体の底部に設けられたオートドレンに回収し、装置外に排出する気液分離装置、いわゆるミストセパレータ（ドレンセパレータ）が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

しかし、該気液分離装置においては、オートドレンから凝集水を排出する際、装置内の気体の一部も排出される。そのため、下記の問題が生ずる。
（ｉ）凝集水を分離、除去した後の気体が製品である場合、製品の収率が低下する。
（ii）混合流体が圧縮空気ラインを流れる圧縮空気の場合、圧縮空気の損失によるエネルギー損失が生ずる。
（iii）混合流体が、引火性等を有する気体等、大気に放出できない気体を含む場合、該気液分離装置を用いることができない。
（iv）該気液分離装置をクリーンルーム内に設置した場合、凝集水によってクリーンルーム内を汚染しないように、排出された凝集水を流す配管の設置が必要である。
特開平１１−１９４６２号公報

本発明は、気体および凝集水の混合流体から、混合流体に含まれる気体を損失させることなく、凝集水を除去できる凝集水除去器を提供する。

本発明の凝集水除去器は、気体および凝集水の混合流体から凝集水を除去する凝集水除去器であり、混合流体から凝集水を分離する分離手段と、該分離手段にて分離された凝集水を排出する排出手段とを有し、該排出手段には、一次側が凝集水に接するように、かつ膜を透過した水蒸気が二次側から排出されるように、水蒸気選択透過性中空糸膜が設けられ、該中空糸膜の内側が、一次側であり、該中空糸膜の外側が、二次側であり、前記水蒸気選択透過性中空糸膜が、テトラフルオロエチレンに基づく単位と、イオン交換基を有するパーフルオロビニルエーテルに基づく単位とを有するフッ素系イオン交換樹脂からなる膜であり、前記排出手段が、前記水蒸気選択透過性中空糸膜の開口端部が前記分離手段と連通するように、前記分離手段の底部に接続し、前記分離手段が、前記混合流体に含まれる凝集水を前記分離手段の内壁に付着させ、重力によって前記分離手段の底部に接続された前記排出手段に流れ落とすものであることを特徴とする。

前記排出手段は、Ｕ字状に屈曲された１本以上の水蒸気選択透過性中空糸膜の両端部が、該端部の開口状態を保つようにポッティング材によって保持された中空糸膜モジュール、または１本以上の水蒸気選択透過性中空糸膜の一方の端部が、該端部の開口状態を保つように第１のポッティング材によって保持され、他方の端部が、該端部を閉塞するように第２のポッティング材によって保持された中空糸膜モジュールであることが好ましい。

前記分離手段は、内部にて混合流体の旋回流を発生させ、該旋回流によって混合流体に含まれる凝集水を内壁に付着させ、分離する気液分離装置であることが好ましい。
本発明の凝集水除去器は、さらに、水蒸気選択透過性中空糸膜の二次側にパージ気体を供給するパージ気体供給手段を有することが好ましい。
前記パージ気体供給手段は、送風機であることが好ましい。
前記パージ気体供給手段は、前記分離手段から排出される気体が内側に流通する水蒸気選択透過性中空糸膜と、該中空糸膜を流通した後の気体の一部をパージ気体として該中空糸膜の外側に流通させるパージ気体流通流路と、パージ気体流通流路を流通した後のパージ気体を前記排出手段の水蒸気選択透過性中空糸膜の二次側に供給するパージ気体供給流路とを有するものであってもよい。

本発明の凝集水除去器は、気体および凝集水の混合流体から、混合流体に含まれる気体を損失させることなく、凝集水を除去できる。

本明細書においては、式（１）で表される繰り返し単位を単位（１）と記す。繰り返し単位は、単量体が重合することによって形成された該単量体に由来する単位を意味する。繰り返し単位は、重合反応によって直接形成された単位であってもよく、共重合体を処理することによって該単位の一部が別の構造に変換された単位であってもよい。
また、本明細書においては、式（２）で表される化合物を化合物（２）と記す。他の式で表される化合物も同様に記す。

＜凝集水除去器＞
本発明の凝集水除去器は、気体および凝集水の混合流体から凝集水を除去する凝集水除去器であり、混合流体から凝集水を分離する分離手段と、該分離手段にて分離された凝集水を排出する排出手段とを有し、該排出手段には、一次側が凝集水に接するように、かつ膜を透過した水蒸気が二次側から排出されるように、水蒸気選択透過性膜が設けられている。

本発明の凝集水除去器は、凝集水の除去効率の点から、さらに、水蒸気選択透過性膜の二次側にパージ気体を供給するパージ気体供給手段を有することが好ましい。

（水蒸気選択透過性膜）
水蒸気選択透過性膜とは、水蒸気を選択的に透過し、水蒸気を除く他の気体をほとんど透過しない膜である。
水蒸気選択透過性膜の形態としては、多孔質膜、非多孔質膜が挙げられる。
水蒸気選択透過性膜の形状としては、中空糸膜、平膜、スパイラル型、ハニカム型、プリーツ型等が挙げられ、設置体積当たりの水蒸気の透過面積を大きくしやすい点から、中空糸膜が好ましい。
中空糸膜の外径は、０．３〜２０ｍｍが好ましく、０．５５〜３ｍｍがより好ましい。
中空糸膜の内径は、０．１３〜１６ｍｍが好ましく、０．４〜２．６ｍｍがより好ましい。

水蒸気選択透過性膜の材質は、水蒸気透過性を有するものであればよい。水蒸気選択透過性膜の材質としては、フッ素系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂等が挙げられ、耐薬品性の点から、フッ素系樹脂が好ましい。

フッ素系樹脂としては、水蒸気選択透過性の点から、テトラフルオロエチレン（以下、ＴＦＥと記す。）に基づく単位と、イオン交換基を有する繰り返し単位とを有するフッ素系イオン交換樹脂が好ましい。
イオン交換基としては、スルホン酸基（−ＳＯ_３ ⁻Ｍ^＋）、カルボン酸基（−ＣＯＯ⁻Ｍ^＋）等が挙げられる。ただし、Ｍ^＋はアルカリ金属イオンまたは水素イオンである。
イオン交換基を有する繰り返し単位は、イオン交換基を有するパーフルオロビニルエーテルに基づく単位が好ましく、下式（１）で表される繰り返し単位であることがより好ましい。

ただし、Ｘはフッ素原子またはトリフルオロメチル基であり、−Ｆｎ⁻は−ＳＯ_３ ⁻または−ＣＯＯ⁻であり、Ｍ^＋はアルカリ金属イオンまたは水素イオンであり、ｍは０または１であり、ｎは１〜５の整数である

フッ素系イオン交換樹脂は、ＴＦＥ、およびイオン交換基になり得る基を有する単量体の混合物を重合して前駆体を得た後、前駆体中のイオン交換基になり得る基をイオン交換基に変換することにより得られる。イオン交換基になり得る基のイオン交換基への変換は、加水分解処理、さらに必要に応じて、酸型化処理により行われる。

イオン交換基になり得る基としては、−ＳＯ_２Ｆ、−ＣＮ、−ＣＯＦ、−ＣＯＯＲ等が挙げられる。ただし、Ｒはアルキル基である。
イオン交換基になり得る基を有する単量体としては、イオン交換基になり得る基を有するパーフルオロビニルエーテルが好ましく、化合物（２）または化合物（３）がより好ましい。
ＣＨ_２＝ＣＨ−（ＯＣＦ_２ＣＦＸ）_ｍ−Ｏ−（ＣＦ_２）_ｎ−ＳＯ_２Ｆ・・・（２）、
ＣＨ_２＝ＣＨ−（ＯＣＦ_２ＣＦＸ）_ｍ−Ｏ−（ＣＦ_２）_ｎ−ＣＯＯＲ・・・（３）。
ただし、Ｘはフッ素原子またはトリフルオロメチル基であり、Ｒはアルキル基であり、ｍは０または１であり、ｎは１〜５の整数である。

（分離手段）
分離手段は、混合流体から凝集水を分離する手段である。
分離手段は、混合流体から凝集水を分離できるものであればよい。分離手段としては、下記の手段が挙げられ、混合流体から凝集水を確実に除去できる点から、（ｉ）の気液分離装置が好ましい。
（ｉ）内部にて混合流体の旋回流を発生させ、該旋回流による遠心分離によって混合流体に含まれる凝集水を内壁に付着させ、分離する気液分離装置。
（ii）流路を流れる混合流体を一時的に滞留させ、滞留している間に重力等によって混合流体に含まれる凝集水を落下させる滞留部。

（排出手段）
排出手段は、分離手段にて分離された凝集水を排出する手段であり、水蒸気選択透過性膜が、一次側が凝集水に接するように、かつ膜を透過した水蒸気が二次側から排出されるように、設けられている。
排出手段は、水蒸気選択透過性膜の一次側と二次側とが気密に、かつ液密になるように（ただし、水蒸気選択透過性膜においては、水蒸気のみ透過可能である。）、水蒸気選択透過性膜によって２つの区画に仕切られている。

排出手段としては、設置体積当たりの水蒸気の透過面積を大きくしやすい点から、下記（ｉ）または（ii）の中空糸膜モジュールが好ましい。
（ｉ）Ｕ字状に屈曲された１本以上の水蒸気選択透過性中空糸膜の両端部が、該端部の開口状態を保つようにポッティング材によって保持された中空糸膜モジュール。
（ii）１本以上の水蒸気選択透過性中空糸膜の一方の端部が、該端部の開口状態を保つように第１のポッティング材によって保持され、他方の端部が、該端部を閉塞するように第２のポッティング材によって保持された中空糸膜モジュール。
また、排出手段は、下記の中空糸膜モジュールであってもよい。
（iii）１本以上の水蒸気選択透過性中空糸膜の一方の端部が、該端部の開口状態を保つように第１のポッティング材によって保持され、他方の端部が、開口端部にエポキシ樹脂等が充填されて目止めされ、かつ自由端（ばらけた状態）とされた中空糸膜モジュール。

ポッティング材としては、エポキシ樹脂等が挙げられる。
中空糸膜モジュールとしては、水蒸気選択透過性中空糸膜の両端部が、ポッティング材によって保持されると同時に、該中空糸膜を囲む保護ケースに、ポッティング材によって固定されているものが好ましい。
中空糸膜モジュールにおいては、水蒸気選択透過性中空糸膜を透過した水蒸気の排除のしやすさの点、パージ気体の供給しやすさの点から、水蒸気選択透過性中空糸膜の内側が一次側であり、水蒸気選択透過性中空糸膜の外側が二次側であることが好ましい。
保護ケースには、パージ気体が通過する複数の通気孔が形成されていることが好ましい。

（パージ気体供給手段）
パージ気体供給手段は、水蒸気選択透過性膜の二次側にパージ気体を供給する手段である。

パージ気体とは、水蒸気選択透過性膜の二次側から排出される水蒸気を水蒸気選択透過性膜の表面から排除することにより、水蒸気選択透過性膜の二次側からの水蒸気の排出を促進する気体である。
パージ気体としては、空気、乾燥空気、窒素ガス、後段に設けられた除湿装置（膜式ドライヤ、吸着式ドライヤ等。）から排出される使用済みのパージ気体、空圧アクチュエータ（エアシリンダ等。）から排出される空気等が挙げられる。

パージ気体供給手段としては、送風機（送風ファン等。）が好ましい。
パージ気体供給手段としては、本発明の凝集水除去器が配置される各種装置、システム等に既設の送風機から吹き出す気体の一部を、本発明の凝集水除去器に向かうように分岐させる手段であってもよい。

また、本発明の凝集水除去器の後段に下記の除湿装置（膜式ドライヤ）を配置し、該除湿装置から排出される使用済みのパージ気体を再利用する場合は、該除湿装置をパージ気体供給手段として用いてもよい。
除湿装置：
本発明の凝集水除去器の分離手段から排出される気体が内側に流通する水蒸気選択透過性中空糸膜と、
該中空糸膜を流通した後の乾燥気体の一部をパージ気体として該中空糸膜の外側に流通させるパージ気体流通流路と、
パージ気体流通流路を流通した後の使用済みのパージ気体を、本発明の凝集水除去器の排出手段の水蒸気選択透過性膜の二次側に供給するパージ気体供給流路と
を有する除湿装置。

以下、図面を用いて本発明の凝集水除去器の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の凝集水除去器の第１の実施形態を示す断面図である。凝集水除去器１は、気液分離装置１０（分離手段）と、該気液分離装置１０の底部に、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の開口端部が気液分離装置１０と連通するように接続する中空糸膜モジュール２０（排出手段）と、中空糸膜モジュール２０の側方に設けられた送風ファン３０（パージ気体供給手段）とを有する。

気液分離装置１０は、円筒状の筒体１１と、筒体１１の上部を封止する蓋体１２と、筒体１１の内部に同軸的に配置されたフィルタ１３とを有する。
蓋体１２には、混合気体を外部から筒体１１の内部へと導入する混合流体導入流路１４と、凝集水を分離した後の気体を外部に排出する気体排出流路１５とが形成されている。
混合流体導入流路１４は、導入された高圧の混合気体が筒体１１の内壁に衝突するように終端に向かうにしたがって湾曲して形成され、気体排出流路１５の始端は、フィルタ１３の出口に接続する。

中空糸膜モジュール２０は、Ｕ字状に屈曲された複数の水蒸気選択透過性中空糸膜２１と、水蒸気選択透過性中空糸膜２１を囲む円筒状の保護ケース２２と、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の両端部の開口状態を保つように保持し、かつ水蒸気選択透過性中空糸膜２１を保護ケース２２に固定するポッティング材２３とを有する。
保護ケース２２の底部は開口しており、保護ケース２２の周壁には複数の通気孔２４が形成されている。

凝集水除去器１による混合流体からの凝集水の分離、除去は、以下のように行われる。
気液分離装置１０の蓋体１２の混合流体導入流路１４から導入された、気体および凝集水を含む高圧の混合流体は、混合流体導入流路１４の終端に対向する筒体１１の内壁に衝突することにより、旋回流となって、筒体１１の内壁の曲面に沿いながら螺旋状に降下する。

該旋回流による遠心分離によって混合流体に含まれる凝集水は、筒体１１の内壁に付着する。
凝集水が分離された後の気体は、フィルタ１３を透過し、蓋体１２の気体排出流路１５を通って外部に排出される。

筒体１１の内壁に付着した凝集水は、重力によって筒体１１の底部に接続された中空糸膜モジュール２０に流れ落ち、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の開口端部から水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内側（一次側）に導入される。
水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内側が高圧高湿であり、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側（二次側）が低圧低湿であるため、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内外の水蒸気分圧差によって、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内側に導入された凝集水は、水蒸気として水蒸気選択透過性中空糸膜２１を透過し、外側に排出される。
この際、送風ファン３０から、空気（パージ気体）を水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側に吹き付けることにより、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側から排出される水蒸気が強制的に表面から排除されるため、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側からの水蒸気の排出が促進される。

（第２の実施形態）
図２は、本発明の凝集水除去器の第２の実施形態を示す断面図である。凝集水除去器２は、気液分離装置１０（分離手段）と、該気液分離装置１０の底部に、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の開口端部が気液分離装置１０と連通するように接続する中空糸膜モジュール４０（排出手段）と、中空糸膜モジュール４０の側方に設けられた送風ファン３０（パージ気体供給手段）とを有する。
なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同じ構成については、図１と同じ符号を付して説明を省略する。

中空糸膜モジュール４０は、複数の水蒸気選択透過性中空糸膜２１と、水蒸気選択透過性中空糸膜２１を囲む円筒状の保護ケース２２と、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の一方の端部の開口状態を保つように保持し、かつ水蒸気選択透過性中空糸膜２１の一方の端部を保護ケース２２に固定する第１のポッティング材４１と、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の他方の端部を閉塞するように保持し、かつ水蒸気選択透過性中空糸膜２１の他方の端部を保護ケース２２に固定する第２のポッティング材４２とを有する。

凝集水除去器２による混合流体からの凝集水の分離、除去は、第１の実施形態の凝集水除去器１の場合と同様に行われる。

（第３の実施形態）
図３は、本発明の凝集水除去器の第３の実施形態を示す断面図である。凝集水除去器３は、気液分離装置１０（分離手段）と、該気液分離装置１０の底部に、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の開口端部が気液分離装置１０と連通するように接続する中空糸膜モジュール５０（排出手段）と、中空糸膜モジュール５０の側方に設けられた送風ファン３０（パージ気体供給手段）とを有する。

なお、第３の実施形態において、第１の実施形態および第２の実施形態と同じ構成については、図１および図２と同じ符号を付して説明を省略する。
中空糸膜モジュール５０は、複数の水蒸気選択透過性中空糸膜２１と、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の一方の端部の開口状態を保つように保持する第１のポッティング材４１と、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の他方の端部を閉塞するように保持する第２のポッティング材４２とを有する。

凝集水除去器３による混合流体からの凝集水の分離、除去は、第１の実施形態の凝集水除去器１の場合と同様に行われる。

（第４の実施形態）
図４は、本発明の凝集水除去器の第４の実施形態を示す断面図である。凝集水除去器４は、混合流体が流れる管状の混合流体流路６０と、混合流体流路６０の側壁から下方に突出し、混合流体流路６０を流れる混合流体を一時的に滞留させる滞留部７０（分離手段）と、該滞留部７０の底部に、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の開口端部が滞留部７０と連通するように接続する中空糸膜モジュール２０（排出手段）と、中空糸膜モジュール２０の側方に設けられた送風ファン３０（パージ気体供給手段）とを有する。

なお、第４の実施形態において、第１の実施形態と同じ構成については、図１と同じ符号を付して説明を省略する。
滞留部７０の上部は、混合流体流路６０に連通し、滞留部７０の内壁は、下方に向かって縮径するテーパ面７１とされている。

凝集水除去器４による混合流体からの凝集水の分離、除去は、以下のように行われる。
混合流体流路６０を穏やかに流れる、気体および凝集水を含む混合流体は、滞留部７０に一時的に滞留する。混合流体が滞留部７０に滞留している間に、重力によって混合流体に含まれる凝集水が、滞留部７０のテーパ面７１および中空糸膜モジュール２０に落下する。

滞留部７０のテーパ面７１に付着した凝集水は、重力によって滞留部７０の底部に接続された中空糸膜モジュール２０に流れ落ちる。中空糸膜モジュール２０に到着した凝集水は、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の開口端部から水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内側（一次側）に導入される。
水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内側が高圧高湿であり、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側（二次側）が低圧低湿であるため、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内外の水蒸気分圧差によって、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内側に導入された凝集水は、水蒸気として水蒸気選択透過性中空糸膜２１を透過し、外側に排出される。
この際、送風ファン３０から、空気（パージ気体）を水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側に吹き付けることにより、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側から排出される水蒸気が強制的に表面から排除されるため、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側からの水蒸気の排出が促進される。

（第５の実施形態）
図５は、本発明の凝集水除去器の第５の実施形態を示す断面図である。凝集水除去器５は、気液分離装置１０（分離手段）と、該気液分離装置１０の底部に、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の開口端部が気液分離装置１０と連通するように接続する中空糸膜モジュール２０（排出手段）と、気液分離装置１０の後段に設けられた除湿装置８０（パージ気体供給手段）とを有する。
なお、第５の実施形態において、第１の実施形態と同じ構成については、図１と同じ符号を付して説明を省略する。

除湿装置８０は、有底角筒状のケース８１と、ケース８１内にＵ字状に屈曲した状態で収納された中空糸膜モジュール８２と、中空糸膜モジュール８２を囲むように設けられた蛇腹状のブーツ８３と、中空糸膜モジュール８２およびブーツ８３をケース８１の上部に固定する固定部材８４と、ケース８１の上部開口を封止する蓋体８５とを有する。

中空糸膜モジュール８２は、気体が内側に流通する複数の水蒸気選択透過性中空糸膜８６の一方の端部が、該端部の開口状態を保つように第１のポッティング材８７によって保持され、他方の端部が、該端部の開口状態を保つように第２のポッティング材８８によって保持されたものである。

蓋体８５には、気液分離装置１０の蓋体１２の気体排出流路１５から排出された気体を、中空糸膜モジュール８２の水蒸気選択透過性中空糸膜８６の内側へと導入する気体導入流路８９と、水蒸気選択透過性中空糸膜８６を流通した後の乾燥気体を外部に排出する乾燥気体排出流路９０とが形成されている。

除湿装置８０においては、中空糸膜モジュール８２とブーツ８３との間隙が、水蒸気選択透過性中空糸膜８６を流通した後の乾燥気体の一部をパージ気体として水蒸気選択透過性中空糸膜８６の外側に流通させるパージ気体流通流路９１となる。
蓋体８５および固定部材８４には、水蒸気選択透過性中空糸膜８６を流通した後の乾燥気体の一部をパージ気体としてパージ気体流通流路９１に送るために、乾燥気体排出流路９０とパージ気体流通流路９１とを連通させる乾燥気体分岐流路９２が形成されている。
固定部材８４には、パージ気体流通流路９１を流通した後の使用済みのパージ気体を、ブーツ８３外のケース８１内に排出するパージ気体排出流路９３が形成されている。
ケース８１の側壁には、ケース８１内の使用済みのパージ気体を、中空糸膜モジュール２０の水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側に供給するために、ケース８１内と中空糸膜モジュール２０内を連通させるパージ気体供給流路９４が設けられている。

凝集水除去器５による混合流体からの凝集水の分離、除去は、以下のように行われる。
気液分離装置１０の蓋体１２の混合流体導入流路１４から導入された、気体および凝集水を含む高圧の混合流体は、混合流体導入流路１４の終端に対向する筒体１１の内壁に衝突することにより、旋回流となって、筒体１１の内壁の曲面に沿いながら螺旋状に降下する。

該旋回流による遠心分離によって混合流体に含まれる凝集水は、筒体１１の内壁に付着する。
凝集水が分離された後の気体は、フィルタ１３を透過し、蓋体１２の気体排出流路１５を通って除湿装置８０に送られる。

筒体１１の内壁に付着した凝集水は、重力によって筒体１１の底部に接続された中空糸膜モジュール２０に流れ落ち、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の開口端部から水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内側（一次側）に導入される。
水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内側が高圧高湿であり、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側（二次側）が低圧低湿であるため、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内外の水蒸気分圧差によって、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の内側に導入された凝集水は、水蒸気として水蒸気選択透過性中空糸膜２１を透過し、外側に排出される。

一方、除湿装置８０に送られた気体は、除湿装置８０にて除湿されて乾燥空気として除湿装置８０から排出される。また、除湿装置８０に送られた気体の一部は、使用済みパージ気体として除湿装置８０から排出される。
すなわち、水蒸気選択透過性中空糸膜８６の内側を流通する気体が高圧高湿であり、水蒸気選択透過性中空糸膜８６の外側のパージ気体流通流路９１を流通するパージ気体が低圧低湿であるため、水蒸気選択透過性中空糸膜８６の内外の水蒸気分圧差によって、水蒸気選択透過性中空糸膜８６の内側の気体から水蒸気のみが水蒸気選択透過性中空糸膜８６を透過し、パージ気体流通流路９１に排出される。

この際、除湿装置８０から排出される使用済みパージ気体を、中空糸膜モジュール２０の水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側に吹き付けることにより、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側から排出される水蒸気が強制的に表面から排除されるため、水蒸気選択透過性中空糸膜２１の外側からの水蒸気の排出が促進される。

以上説明した本発明の凝集水除去器にあっては、混合流体から凝集水を分離する分離手段と、該分離手段にて分離された凝集水を排出する排出手段とを有し、該排出手段には、一次側が凝集水に接するように、かつ膜を透過した水蒸気が二次側から排出されるように、水蒸気選択透過性膜が設けられているため、気体および凝集水の混合流体から、混合流体に含まれる気体を損失させることなく、凝集水のみを除去できる。

〔例１〕
中空糸膜モジュールの作製：
図６に示すように、非多孔質の水蒸気選択透過性中空糸膜１００（旭硝子社製、商品名：フレミオン、材質：フッ素系イオン交換樹脂、外径：１．０ｍｍ、内径：０．７８ｍｍ）を２０本束ね、両端部をそれぞれＡＢＳ製のパイプ状の継手１０１に挿入し、エポキシ樹脂にてポッティングし、中空糸膜モジュール１０２（全長：３５０ｍｍ、有効長：２７６ｍｍ）を作製した。

水分透過量の測定：
中空糸膜モジュール１０２の一方の端部をシリンジ１０３に接続し、他方の端部の開口を接着剤１０４により塞いだ。
シリンジ１０３の内部および水蒸気選択透過性中空糸膜１００の内側に純水を満たした状態で、水蒸気選択透過性中空糸膜１００の外側に送風機１０５にて空気を吹き付け、水蒸気選択透過性中空糸膜１００の外側から水蒸気を排出した。環境雰囲気は、温度２６．７℃、相対湿度４５％であった。
約４分１３秒で純水１ｍＬが水蒸気として排出されたことを確認した。

本発明の凝集水除去器は、気体および凝集水の混合流体から凝集水を分離、除去する装置として有用であり、凝集水が発生しているガスライン、常圧でも凝集水を含むガスライン、引火性等を有する気体等、大気に放出できない気体を含むガスライン、製品ガスの収率に厳しいガスライン、医療、半導体、分析、研究分野におけるクリーンガスラインへの設置に有用である。

本発明の凝集水除去器の第１の実施形態を示す断面図である。本発明の凝集水除去器の第２の実施形態を示す断面図である。本発明の凝集水除去器の第３の実施形態を示す断面図である。本発明の凝集水除去器の第４の実施形態を示す断面図である。本発明の凝集水除去器の第５の実施形態を示す断面図である。例１で用いた試験用の凝集水除去器を示す図である。

符号の説明

１凝集水除去器
２凝集水除去器
３凝集水除去器
４凝集水除去器
５凝集水除去器
１０気液分離装置（分離手段）
２０中空糸膜モジュール（排出手段）
２１水蒸気選択透過性中空糸膜（水蒸気選択透過性膜）
３０送風ファン（パージ気体供給手段）
４０中空糸膜モジュール（排出手段）
５０中空糸膜モジュール（排出手段）
７０滞留部（分離手段）
８０除湿装置（パージ気体供給手段）
８６水蒸気選択透過性中空糸膜
９１パージ気体流通流路
９４パージ気体供給流路
１００水蒸気選択透過性中空糸膜（水蒸気選択透過性膜）
１０２中空糸膜モジュール（排出手段）
１０５送風機（パージ気体供給手段）

Claims

気体および凝集水の混合流体から凝集水を除去する凝集水除去器であり、
混合流体から凝集水を分離する分離手段と、
該分離手段にて分離された凝集水を排出する排出手段とを有し、
該排出手段には、一次側が凝集水に接するように、かつ膜を透過した水蒸気が二次側から排出されるように、水蒸気選択透過性中空糸膜が設けられ、
該中空糸膜の内側が、一次側であり、
該中空糸膜の外側が、二次側であり、
前記水蒸気選択透過性中空糸膜が、テトラフルオロエチレンに基づく単位と、イオン交換基を有するパーフルオロビニルエーテルに基づく単位とを有するフッ素系イオン交換樹脂からなる膜であり、
前記排出手段が、前記水蒸気選択透過性中空糸膜の開口端部が前記分離手段と連通するように、前記分離手段の底部に接続し、
前記分離手段が、前記混合流体に含まれる凝集水を前記分離手段の内壁に付着させ、重力によって前記分離手段の底部に接続された前記排出手段に流れ落とすものである、凝集水除去器。
前記排出手段が、Ｕ字状に屈曲された１本以上の水蒸気選択透過性中空糸膜の両端部が、該端部の開口状態を保つようにポッティング材によって保持された中空糸膜モジュール、または１本以上の水蒸気選択透過性中空糸膜の一方の端部が、該端部の開口状態を保つように第１のポッティング材によって保持され、他方の端部が、該端部を閉塞するように第２のポッティング材によって保持された中空糸膜モジュールである、請求項１に記載の凝集水除去器。
前記分離手段が、内部にて混合流体の旋回流を発生させ、該旋回流によって混合流体に含まれる凝集水を内壁に付着させ、分離する気液分離装置である、請求項１または２に記載の凝集水除去器。
さらに、水蒸気選択透過性中空糸膜の二次側にパージ気体を供給するパージ気体供給手段を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の凝集水除去器。
前記パージ気体供給手段が、送風機である、請求項４に記載の凝集水除去器。
前記パージ気体供給手段が、
前記分離手段から排出される気体が内側に流通する水蒸気選択透過性中空糸膜と、
該中空糸膜を流通した後の気体の一部をパージ気体として該中空糸膜の外側に流通させるパージ気体流通流路と、
パージ気体流通流路を流通した後のパージ気体を前記排出手段の水蒸気選択透過性中空糸膜の二次側に供給するパージ気体供給流路と
を有する、請求項４に記載の凝集水除去器。