JPH06106019A - 乾燥ガスの製造方法 - Google Patents
乾燥ガスの製造方法Info
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- JPH06106019A JPH06106019A JP4285447A JP28544792A JPH06106019A JP H06106019 A JPH06106019 A JP H06106019A JP 4285447 A JP4285447 A JP 4285447A JP 28544792 A JP28544792 A JP 28544792A JP H06106019 A JPH06106019 A JP H06106019A
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- JP
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- water separation
- membrane
- exchange group
- separation membrane
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Abstract
(57)【要約】
【目的】空気を何らの汚染もなく−５０℃以下の露点に
まで容易に乾燥する。 【構成】陽イオン交換基を有する水分分離膜を備える除
湿装置１と、イオン交換基を有さない水分分離膜を備え
る除湿装置２と直列に接続し、湿潤ガスを除湿装置１の
一次側４、ついで除湿装置２の一次側５に送り、湿分を
低減した乾燥ガスを得るとともに、乾燥ガスの一部を除
湿装置２の二次側６、ついで除湿装置１の二次側７へ送
る。
まで容易に乾燥する。 【構成】陽イオン交換基を有する水分分離膜を備える除
湿装置１と、イオン交換基を有さない水分分離膜を備え
る除湿装置２と直列に接続し、湿潤ガスを除湿装置１の
一次側４、ついで除湿装置２の一次側５に送り、湿分を
低減した乾燥ガスを得るとともに、乾燥ガスの一部を除
湿装置２の二次側６、ついで除湿装置１の二次側７へ送
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は乾燥ガスの製造方法、特
に、膜を用いて湿潤ガスより乾燥ガスを得る方法に係
る。
に、膜を用いて湿潤ガスより乾燥ガスを得る方法に係
る。
【０００２】
【従来の技術】湿潤ガスから乾燥ガスを得る方法として
は、シリカゲルやゼオライト等の吸着剤を用いる方法、
深冷分離法、ガス分離性を有する膜を使用する膜分離法
等が従来より知られている。
は、シリカゲルやゼオライト等の吸着剤を用いる方法、
深冷分離法、ガス分離性を有する膜を使用する膜分離法
等が従来より知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、吸着剤を用い
る方法は、吸着剤が粉化してガス中に混入し、精密な装
置のバルブ等に悪影響を与えてしまう等の欠点を有す
る。深冷分離法は、液体窒素等の大型の装置を要し、操
作が煩雑である欠点を有する。
る方法は、吸着剤が粉化してガス中に混入し、精密な装
置のバルブ等に悪影響を与えてしまう等の欠点を有す
る。深冷分離法は、液体窒素等の大型の装置を要し、操
作が煩雑である欠点を有する。
【０００４】イオン交換膜を用いた膜分離法は、大量の
湿潤ガスを処理できるが、到達露点が−３０〜−４０℃
程度までしか達せず、一方イオン交換膜を有しない水分
分離膜を用いた場合は、極めて少量の湿潤ガスを通過さ
せたときに限り、低い到達露点に達するが、湿潤ガス量
がわずかに増加しただけで到達露点が直ちに上昇してし
まい、結局、膜分離法では充分には水分がとれないもの
と考えられていた。
湿潤ガスを処理できるが、到達露点が−３０〜−４０℃
程度までしか達せず、一方イオン交換膜を有しない水分
分離膜を用いた場合は、極めて少量の湿潤ガスを通過さ
せたときに限り、低い到達露点に達するが、湿潤ガス量
がわずかに増加しただけで到達露点が直ちに上昇してし
まい、結局、膜分離法では充分には水分がとれないもの
と考えられていた。
【０００５】本発明は従来法が有する諸欠点を排除し、
コンパクトで充分に水分を分離でき、しかも操作が簡単
な水分分離法を提供することを目的とする。
コンパクトで充分に水分を分離でき、しかも操作が簡単
な水分分離法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、陽イオン交換
基を有する水分分離膜を備える除湿装置と、イオン交換
基を有さない水分分離膜を備える除湿装置とを使用し、
湿潤ガスを陽イオン交換基を有する水分分離膜を備える
除湿装置の一次側、次いでイオン交換基を有さない水分
分離膜を備える除湿装置の一次側へ送って湿分を低減し
た乾燥ガスを得るとともに、該乾燥ガスの一部をイオン
交換基を有さない水分分離膜を備える除湿装置の二次
側、次いで陽イオン交換基を有する水分分離膜を備える
除湿装置の二次側へ送ることを特徴とする乾燥ガスの製
造方法である。
基を有する水分分離膜を備える除湿装置と、イオン交換
基を有さない水分分離膜を備える除湿装置とを使用し、
湿潤ガスを陽イオン交換基を有する水分分離膜を備える
除湿装置の一次側、次いでイオン交換基を有さない水分
分離膜を備える除湿装置の一次側へ送って湿分を低減し
た乾燥ガスを得るとともに、該乾燥ガスの一部をイオン
交換基を有さない水分分離膜を備える除湿装置の二次
側、次いで陽イオン交換基を有する水分分離膜を備える
除湿装置の二次側へ送ることを特徴とする乾燥ガスの製
造方法である。
【０００７】本発明では、湿潤ガスを連続して異なる２
種類の水分分離膜に接触させることにより、露点で−５
０℃以下という低露点まで乾燥することが可能となる。
種類の水分分離膜に接触させることにより、露点で−５
０℃以下という低露点まで乾燥することが可能となる。
【０００８】この場合の水分分離膜の配置は、先ず陽イ
オン交換基を有する水分分離膜、次いでイオン交換基を
有さない水分分離膜とすることが必要であり、水分分離
膜の配置をこれと逆の配置にしても良い結果は得られな
い。
オン交換基を有する水分分離膜、次いでイオン交換基を
有さない水分分離膜とすることが必要であり、水分分離
膜の配置をこれと逆の配置にしても良い結果は得られな
い。
【０００９】本発明の構成により、何故に−５０℃以下
の低露点まで乾燥できるかについての理由は必ずしも明
確ではないが、陽イオン交換基を有する水分分離膜は、
特に水分とガスとの分離特性が優れ、かつ水分を透過し
やすく、また、イオン交換基を有さない水分分離膜は、
水分とガスとの分離特性は陽イオン交換基を有する水分
分離膜より優れているが、水分の透過速度が遅く、結
局、微量の水分を含んだガスにしか有効に作用せず、こ
のため、先ず陽イオン交換基を有する水分分離膜によっ
てほとんどの水分が除去され、次いで微量の水分がイオ
ン交換基を有さない水分分離膜によって有効に除去され
るものと思われる。
の低露点まで乾燥できるかについての理由は必ずしも明
確ではないが、陽イオン交換基を有する水分分離膜は、
特に水分とガスとの分離特性が優れ、かつ水分を透過し
やすく、また、イオン交換基を有さない水分分離膜は、
水分とガスとの分離特性は陽イオン交換基を有する水分
分離膜より優れているが、水分の透過速度が遅く、結
局、微量の水分を含んだガスにしか有効に作用せず、こ
のため、先ず陽イオン交換基を有する水分分離膜によっ
てほとんどの水分が除去され、次いで微量の水分がイオ
ン交換基を有さない水分分離膜によって有効に除去され
るものと思われる。
【００１０】本発明に用いる陽イオン交換基を有する水
分分離膜としては、例えばパーフルオロスルホン酸系陽
イオン交換膜、炭化水素スルホン酸系陽イオン交換膜が
使用できるが、なかでもパーフルオロスルホン酸系陽イ
オン交換膜が好ましい。
分分離膜としては、例えばパーフルオロスルホン酸系陽
イオン交換膜、炭化水素スルホン酸系陽イオン交換膜が
使用できるが、なかでもパーフルオロスルホン酸系陽イ
オン交換膜が好ましい。
【００１１】パーフルオロスルホン酸系陽イオン交換膜
は、特に固定イオン濃度（膜に含まれる水分当りのイオ
ン交換基容量）１〜６Ｎ、好ましくは２〜５Ｎ、吸水率
（乾燥膜重量当りの膜に含まれる水分量の百分率）２０
〜２５０重量％、好ましくは２２〜１１０重量％、膜厚
０．１〜２００μｍ、好ましくは１〜１５０μｍが適当
である。
は、特に固定イオン濃度（膜に含まれる水分当りのイオ
ン交換基容量）１〜６Ｎ、好ましくは２〜５Ｎ、吸水率
（乾燥膜重量当りの膜に含まれる水分量の百分率）２０
〜２５０重量％、好ましくは２２〜１１０重量％、膜厚
０．１〜２００μｍ、好ましくは１〜１５０μｍが適当
である。
【００１２】陽イオン交換膜は好ましくは化２に示され
る構造式を有する重合体からなるパーフルオロスルホン
酸系陽イオン交換膜が適当である。
る構造式を有する重合体からなるパーフルオロスルホン
酸系陽イオン交換膜が適当である。
【化２】 なお、式中ｐ，ｑは正の数であり、その比ｑ／ｐは２〜
１６であり、ｍは０または１であり、ｎは１〜５の整数
である。
１６であり、ｍは０または１であり、ｎは１〜５の整数
である。
【００１３】本発明に用いるイオン交換基を有さない水
分分離膜としては、例えば特開昭６２−４２７２３に記
載された芳香族ポリイミド膜、特開昭５４−１１４８
１、特開昭５４−１５２５７９、特開昭６０−１８３０
２５、特開昭６１−１９５１１７、特開昭６２−４２７
２３等に記載されたポリスルホン多孔膜、ポリプロピレ
ン多孔膜、ポリテトラフルオロエチレン多孔膜と他の膜
との複合膜等が適宜用いられる。
分分離膜としては、例えば特開昭６２−４２７２３に記
載された芳香族ポリイミド膜、特開昭５４−１１４８
１、特開昭５４−１５２５７９、特開昭６０−１８３０
２５、特開昭６１−１９５１１７、特開昭６２−４２７
２３等に記載されたポリスルホン多孔膜、ポリプロピレ
ン多孔膜、ポリテトラフルオロエチレン多孔膜と他の膜
との複合膜等が適宜用いられる。
【００１４】とりわけ芳香族ポリイミド膜は前記パーフ
ルオロスルホン酸系陽イオン交換膜との併用で大量の湿
潤ガスを−５０℃以下の露点まで有効に水分を分離し得
るので特に好ましい。
ルオロスルホン酸系陽イオン交換膜との併用で大量の湿
潤ガスを−５０℃以下の露点まで有効に水分を分離し得
るので特に好ましい。
【００１５】芳香族ポリイミド膜からなるイオン交換基
を有さない水分分離膜の物性は、膜厚が４０〜１５０μ
ｍ、好ましくは５０〜１００μｍ、２５℃における水蒸
気の透過速度が１×１０-5ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ・ｃ
ｍＨｇ以上、好ましくは１×１０-4〜５×１０-2ｃｍ3
／ｃｍ2 ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ程度が適当である。
を有さない水分分離膜の物性は、膜厚が４０〜１５０μ
ｍ、好ましくは５０〜１００μｍ、２５℃における水蒸
気の透過速度が１×１０-5ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ・ｃ
ｍＨｇ以上、好ましくは１×１０-4〜５×１０-2ｃｍ3
／ｃｍ2 ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ程度が適当である。
【００１６】本発明に用いる陽イオン交換基を有する水
分分離膜及びイオン交換基を有さない水分分離膜の形状
は、平膜、平膜を円筒状にしたスパイラル形、中空糸形
状等いかなる形状でもよい。
分分離膜及びイオン交換基を有さない水分分離膜の形状
は、平膜、平膜を円筒状にしたスパイラル形、中空糸形
状等いかなる形状でもよい。
【００１７】本発明を図面を用いて具体的に説明する。
図１は本発明方法の一例を説明するものであり、陽イオ
ン交換基を有する水分分離膜を備える除湿装置１とイオ
ン交換基を有さない水分分離膜を備える除湿装置２とが
直列に連結されている。
図１は本発明方法の一例を説明するものであり、陽イオ
ン交換基を有する水分分離膜を備える除湿装置１とイオ
ン交換基を有さない水分分離膜を備える除湿装置２とが
直列に連結されている。
【００１８】湿潤ガスは送風機３を介して陽イオン交換
基を有する水分分離膜を備える除湿装置１の一次側４へ
送られ、次いでイオン交換基を有さない水分分離膜を備
える除湿装置２の一次側５へ送られる。そして、これを
出たガスの一部を、イオン交換基を有さない水分分離膜
を備える除湿装置２の二次側６へ送り、次いで陽イオン
交換基を有する水分分離膜を備える除湿装置１の二次側
７へ送られる。なお、８は露点計である。
基を有する水分分離膜を備える除湿装置１の一次側４へ
送られ、次いでイオン交換基を有さない水分分離膜を備
える除湿装置２の一次側５へ送られる。そして、これを
出たガスの一部を、イオン交換基を有さない水分分離膜
を備える除湿装置２の二次側６へ送り、次いで陽イオン
交換基を有する水分分離膜を備える除湿装置１の二次側
７へ送られる。なお、８は露点計である。
【００１９】本発明において、どちらの水分分離膜を備
えた除湿装置に対しても湿分を低減しようとする湿潤ガ
スは、除湿装置の一次側、例えば水分分離膜が中空糸状
である場合、好ましくは中空糸の内側へ送られる。そし
て、この除湿装置を出たガスの一部は、湿潤ガスから湿
分を低減するために、これら除湿装置の二次側、例えば
中空糸の外側へ送られる。
えた除湿装置に対しても湿分を低減しようとする湿潤ガ
スは、除湿装置の一次側、例えば水分分離膜が中空糸状
である場合、好ましくは中空糸の内側へ送られる。そし
て、この除湿装置を出たガスの一部は、湿潤ガスから湿
分を低減するために、これら除湿装置の二次側、例えば
中空糸の外側へ送られる。
【００２０】本発明において、湿潤ガスは送ガスのため
送風機により加圧されていて、ガスの圧力がかかるた
め、特に水分分離膜を中空糸で構成する場合には、中空
糸の内側へ送るのが好ましいが、場合により中空糸の外
側へ送ってもよい。この場合、除湿装置を出たガスの一
部は、中空糸の内側へ送られることになる。
送風機により加圧されていて、ガスの圧力がかかるた
め、特に水分分離膜を中空糸で構成する場合には、中空
糸の内側へ送るのが好ましいが、場合により中空糸の外
側へ送ってもよい。この場合、除湿装置を出たガスの一
部は、中空糸の内側へ送られることになる。
【００２１】除湿装置２の一次側を出たガスはその一部
が湿潤ガスから湿分を低減するために用いられるが、そ
の使用量は、除湿装置２の一次側５を出たガスの１５〜
２５容量％（標準状態換算）とするのが適当である。使
用量が１５容量％未満の場合には、除湿装置での除湿が
充分に行われず目的とする低露点まで到達せず、逆に２
５容量％超の場合には最早それ以上の除湿を期待でき
ず、むしろ単に乾燥ガスの浪費となるだけなので好まし
くない。
が湿潤ガスから湿分を低減するために用いられるが、そ
の使用量は、除湿装置２の一次側５を出たガスの１５〜
２５容量％（標準状態換算）とするのが適当である。使
用量が１５容量％未満の場合には、除湿装置での除湿が
充分に行われず目的とする低露点まで到達せず、逆に２
５容量％超の場合には最早それ以上の除湿を期待でき
ず、むしろ単に乾燥ガスの浪費となるだけなので好まし
くない。
【００２２】本発明において適用される湿潤ガスとして
は、種々のものが挙げられるが、本発明は、特に湿潤空
気から乾燥空気を得るのに最適である。
は、種々のものが挙げられるが、本発明は、特に湿潤空
気から乾燥空気を得るのに最適である。
【００２３】
【実施例】送風機に直結したパーフルオロスルホン酸系
陽イオン交換基を有する中空糸膜（固定イオン濃度３．
４Ｎ、吸水率５２％、膜厚１５０μｍ。この膜は化２で
示される構造式を有する重合体からなり、比ｑ／ｐは
４．５であり、ｍは１であり、ｎは２である。）からな
る水分分離膜（有効膜面積０．３ｍ2 ）を備える除湿装
置１と、この除湿装置１の後に特開昭６２−４２７２３
の実施例１に示された芳香族ポリイミド中空糸膜（膜厚
８０μｍ、２５℃における水蒸気の透過速度６．５×１
０-4ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ）からなる水分
分離膜（有効膜面積約０．８ｍ2 ）を備える除湿装置２
とを直列に連結し、除湿装置２の後に露点計８を設け
た。
陽イオン交換基を有する中空糸膜（固定イオン濃度３．
４Ｎ、吸水率５２％、膜厚１５０μｍ。この膜は化２で
示される構造式を有する重合体からなり、比ｑ／ｐは
４．５であり、ｍは１であり、ｎは２である。）からな
る水分分離膜（有効膜面積０．３ｍ2 ）を備える除湿装
置１と、この除湿装置１の後に特開昭６２−４２７２３
の実施例１に示された芳香族ポリイミド中空糸膜（膜厚
８０μｍ、２５℃における水蒸気の透過速度６．５×１
０-4ｃｍ3 ／ｃｍ2 ・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ）からなる水分
分離膜（有効膜面積約０．８ｍ2 ）を備える除湿装置２
とを直列に連結し、除湿装置２の後に露点計８を設け
た。
【００２４】送風機３から圧力７ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ、温度
２０℃、相対湿度１００％の空気２００リットル／分
（標準状態換算）をこの除湿装置１の中空糸の内側へ、
次いで除湿装置２の中空糸の内側へ送った。
２０℃、相対湿度１００％の空気２００リットル／分
（標準状態換算）をこの除湿装置１の中空糸の内側へ、
次いで除湿装置２の中空糸の内側へ送った。
【００２５】なお、除湿装置２の中空糸の内側から出た
湿分が低減されたガスの一部である４０リットル／分
（標準状態換算）は、先ず除湿装置２の中空糸の外側へ
送り、次いで除湿装置１の中空糸の外側へ送った。
湿分が低減されたガスの一部である４０リットル／分
（標準状態換算）は、先ず除湿装置２の中空糸の外側へ
送り、次いで除湿装置１の中空糸の外側へ送った。
【００２６】かくして、湿分の低減された空気が１６０
リットル／分（標準状態換算）で得られ、このとき露点
計は−６０℃を示していた。この操作を５時間連続して
行ったが安定して乾燥空気の取り出しができた。
リットル／分（標準状態換算）で得られ、このとき露点
計は−６０℃を示していた。この操作を５時間連続して
行ったが安定して乾燥空気の取り出しができた。
【００２７】
【発明の効果】本発明によると空気中から−５０℃以下
の露点まで水分を分離できるので、真に乾燥した空気を
得ることができ、このような空気は他に粉体等の何らの
不純物も混入しないので特にＮＭＲのキャリアーガスの
ごとき、低温ガスを使用するような場合に氷が生ずるお
それがなく好都合である。
の露点まで水分を分離できるので、真に乾燥した空気を
得ることができ、このような空気は他に粉体等の何らの
不純物も混入しないので特にＮＭＲのキャリアーガスの
ごとき、低温ガスを使用するような場合に氷が生ずるお
それがなく好都合である。
【図１】本発明方法の一例を説明する説明図
１：陽イオン交換基を有する水分分離膜を備えた除湿装
置 ２：イオン交換基を有さない水分分離膜を備えた除湿装
置 ３：送風機 ４，５：除湿装置の一次側 ６，７：除湿装置の二次側 ８：露点計
置 ２：イオン交換基を有さない水分分離膜を備えた除湿装
置 ３：送風機 ４，５：除湿装置の一次側 ６，７：除湿装置の二次側 ８：露点計
Claims (4)
- 【請求項１】陽イオン交換基を有する水分分離膜を備え
る除湿装置と、イオン交換基を有さない水分分離膜を備
える除湿装置とを使用し、湿潤ガスを陽イオン交換基を
有する水分分離膜を備える除湿装置の一次側、次いでイ
オン交換基を有さない水分分離膜を備える除湿装置の一
次側へ送って湿分を低減した乾燥ガスを得るとともに、
該乾燥ガスの一部をイオン交換基を有さない水分分離膜
を備える除湿装置の二次側、次いで陽イオン交換基を有
する水分分離膜を備える除湿装置の二次側へ送ることを
特徴とする乾燥ガスの製造方法。 - 【請求項２】陽イオン交換基を有する水分分離膜がパー
フルオロスルホン酸系陽イオン交換膜である請求項１の
乾燥ガスの製造方法。 - 【請求項３】パーフルオロスルホン酸系陽イオン交換膜
が化１で示される構造式を有する重合体からなる請求項
２の乾燥ガスの製造方法。 【化１】 ただし、ｐ，ｑは正の数であり、その比ｑ／ｐは２〜１
６であり、ｍは０または１であり、ｎは１〜５の整数で
ある。 - 【請求項４】イオン交換基を有さない水分分離膜が芳香
族ポリイミド膜である請求項１の乾燥ガスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28544792A JP3297095B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 乾燥ガスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28544792A JP3297095B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 乾燥ガスの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06106019A true JPH06106019A (ja) | 1994-04-19 |
| JP3297095B2 JP3297095B2 (ja) | 2002-07-02 |
Family
ID=17691639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28544792A Expired - Lifetime JP3297095B2 (ja) | 1992-09-30 | 1992-09-30 | 乾燥ガスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3297095B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008508055A (ja) * | 2004-07-30 | 2008-03-21 | カーツマン システムズ インコーポレイテッド | 気体又は液体から水を添加又は除去する薄型膜を含む水の輸送方法及びアセンブリ |
| WO2013157414A1 (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-24 | 株式会社 アマダ | ファイバレーザ発振器、ファイバレーザ加工装置、及びファイバレーザ発振器の除湿方法 |
| JP2018094528A (ja) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | 株式会社東芝 | 水回収装置、水再利用システム及び水回収方法 |
-
1992
- 1992-09-30 JP JP28544792A patent/JP3297095B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008508055A (ja) * | 2004-07-30 | 2008-03-21 | カーツマン システムズ インコーポレイテッド | 気体又は液体から水を添加又は除去する薄型膜を含む水の輸送方法及びアセンブリ |
| WO2013157414A1 (ja) * | 2012-04-16 | 2013-10-24 | 株式会社 アマダ | ファイバレーザ発振器、ファイバレーザ加工装置、及びファイバレーザ発振器の除湿方法 |
| US9548583B2 (en) | 2012-04-16 | 2017-01-17 | Amada Company, Limited | Fiber laser oscillator, fiber laser processing device, and fiber laser oscillator dehumidification method |
| JP2018094528A (ja) * | 2016-12-16 | 2018-06-21 | 株式会社東芝 | 水回収装置、水再利用システム及び水回収方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3297095B2 (ja) | 2002-07-02 |
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