(57)【要約】【課題】  乾燥空気の酸素濃度を所定範囲に維持できる乾燥空気供給方法を提供する。【解決手段】  加圧空気に含まれている水分をポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器で除湿して乾燥空気供給系統に供給する方法において、前記除湿器はポリイミド系中空糸分離膜の一次側に除湿すべき空気を供給し、得られた乾燥空気の一部をその二次側にパージ空気として供給すると共に、得られた乾燥空気に含まれる酸素濃度または前記一次側から流出する乾燥空気の流量が予め設定された範囲を下回らないように前記パージ空気の流量を調整する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧空気に含まれている水分をポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器で除湿して乾燥空気供給系統に供給する方法において、
前記除湿器はポリイミド系中空糸分離膜の一次側に除湿すべき空気を供給し、得られた乾燥空気の一部をその二次側にパージ空気として供給すると共に、得られた乾燥空気に含まれる酸素濃度または、前記一次側から流出する乾燥空気の流量が予め設定された範囲を下回らないように前記パージ空気の流量を調整することを特徴とする乾燥空気供給方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記乾燥空気の酸素濃度または前記一次側から流出する乾燥空気の流量を測定し、その測定値が予め設定された値もしくは範囲を下回らないように制御装置で前記パージ空気の流量を自動調整することを特徴とする乾燥空気供給方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記乾燥空気供給系統を放射線取扱施設に設置し、共通の乾燥空気供給系統で負荷設備への乾燥空気の供給と放射能防護マスク用乾燥空気の供給を行うことを特徴とする乾燥空気供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加圧空気に含まれている水分をポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器で除湿して乾燥空気供給系統に供給する方法に関し、特に原子力関連設備の放射線取扱施設に設置された負荷設備への乾燥空気の供給と、放射能防護マスク用乾燥空気の供給を共通の乾燥空気供給系統で行う場合に好適な乾燥空気供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場や各種プラント等に設置される空圧機器や乾燥設備等の負荷設備には乾燥した加圧空気を安定して供給する必要がある。空気圧縮機で空気を圧縮して得られる加圧空気には水分を含むことが多いのでそのまま負荷設備に供給することは好ましくない。そのため一般に空気圧縮機と負荷設備の間に除湿装置が設けられる。
【０００３】
従来から、工業用の除湿装置として中空糸分離膜式の除湿器を用いたものが採用されており、特にポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器は除湿性能がよいので注目されている。ポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器は多数のポリイミド中空糸分離膜の束を筒状容器内に収納した分離膜モジュールを１本または複数本並列に接続して構成される。
【０００４】
このような分離膜モジュールとしては、例えば宇部興産製の型式Ｃ−１０Ｖ等が知られており、その中空糸分離膜は通常ポリイミドホモポリマーで作られており、中空糸の内側（一次側）に供給した空気の水分をその膜壁に形成された多数の微細孔を通して外側（二次側）に透過させて除湿するようになっている。
【０００５】
図３はポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器を構成する分離膜モジュールの１例を示す断面図であり、図４はその分離膜モジュールを用いた除湿装置のプロセスフロー図である。図３に示すように、分離膜モジュール１は筒状の容器２と、その容器２内に多数束ねて収容された中空糸分離膜３を主要部としている。この中空糸分離膜３はその側壁に水分は浸透させるが気体は通過しない多数の微細な連通孔を有している。束状に形成された多数の中空糸分離膜３の両端部は容器２内に樹脂モールドした支持部材４，５に支持され、入口部６と出口部７にそれぞれ開口している。
【０００６】
入口部６から導入した空気は、中空糸分離膜３の一次側（内側）を通過する間に、一次側と二次側（外側）の水蒸気分圧差により、含まれている水分が膜を浸透して二次側に分離され、乾燥空気となって出口部７から外部に排出する。中空糸分離膜３の二次側にはパージ空気供給部８とパージ空気排出部９が設けられる。パージ空気供給部８から乾燥空気をパージ空気として供給し、そのパージ空気をパージ空気排出部９から排出すると二次側に分離された水分がそれに同伴して外部に排出されるので、二次側の湿度（もしくは水蒸気分圧差）を低下させることができる。従って、パージ空気の流量を増加することにより水蒸気分圧差を大きくして除湿性能を高めることができ、逆にパージ空気の流量を減少することにより水蒸気分圧差を小さくして除湿性能を低くできる。
【０００７】
図４において、分離膜モジュール１の入口部６には空気圧縮機からの配管１０が接続され、出口部７には負荷設備への配管１１が接続される。そして分離膜モジュール１を複数本並列に接続して除湿器を構成する場合には、配管１０と配管１１が各分離膜モジュール１にそれぞれ並列に分岐される。そして配管１１からパージ配管１２が分岐され、そのパージ配管１２に流量調整弁１３が設けられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし本発明者の実験によれば、従来のポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器は、その一次側に供給する空気流量が減少すると、得られる乾燥空気の酸素濃度も低下することが分かった。図２はポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器の一次側に供給する空気流量と乾燥空気の酸素濃度の関係を示す実験結果であり、横軸に定格流量に対するパージ流量の定格値（1. 0）からの減少割合で示し、縦軸に酸素濃度の値を示す。
【０００９】
実験に用いたポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器は、宇部興産製の型式Ｃ−１０Ｖ、定格流量５００ＮＬ／分の分離膜モジュール１本で構成し、一次側に供給する空気の圧力を０．８８ＭＰａとしてテストした。図２の一次側に供給する空気流量と乾燥空気の酸素濃度の関係は、ポリイミドの種類や大きさを変えたものを実験したが、いずれもほぼ同様な傾向を示し、供給する空気の圧力が大きくなると乾燥空気の酸素濃度は多少上方に平行移動するが、実用上それほど大きな差は生じないことが分かった。
【００１０】
例えば原子力発電所等の放射線取扱施設では、保守点検等のために基準以上の放射線量が存在する放射能領域に作業者が立ち入る場合には、周囲から人体への放射能照射を避ける防護服と、放射能に汚染された塵埃を含む空気を吸い込むことを防止する空気マスク（放射能防護マスク）を使用することが要求される。そこで放射能領域には放射能防護マスクの空気管を接続できる複数の接続口を分散配置した乾燥空気供給系統が設けられるが、その乾燥空気供給系統に流れる乾燥空気の酸素濃度は、当然ながら人体に悪影響を与えないレベル以上に維持する必要がある。
【００１１】
人体に悪影響を与えない酸素濃度の下限は１８．８％とされているので、乾燥空気供給系統の酸素濃度は安全を見て例えば１９％以上に維持することが望ましい。図２の実験例では除湿器の一次側に供給する空気流量が定格値の３０％（０．３）から２０％（０．２）の領域まで減少すると酸素濃度が１９％を下回る恐れが出てくる。そこで本発明は従来のポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器における酸素濃度低下の問題を解決することを課題とし、そのための新しい乾燥空気供給方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決する本発明は、加圧空気に含まれている水分をポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器で除湿して乾燥空気供給系統に供給する方法である。そして本方法は、前記除湿器はポリイミド系中空糸分離膜の一次側に除湿すべき空気を供給し、得られた乾燥空気の一部をその二次側にパージ空気として供給すると共に、得られた乾燥空気に含まれる酸素濃度または、前記一次側から流出する乾燥空気の流量が予め設定された範囲を下回らないように前記パージ空気の流量を調整することを特徴とする（請求項１）。
【００１３】
上記乾燥空気供給方法において、前記乾燥空気の酸素濃度または前記一次側から流出する乾燥空気の流量を測定し、その測定値が予め設定された値もしくは範囲を下回らないように制御装置で前記パージ空気の流量を自動調整することができる（請求項２）。
【００１４】
さらに上記いずれかの乾燥空気供給方法において、前記乾燥空気供給系統を放射線取扱施設に設置し、共通の乾燥空気供給系統で負荷設備への乾燥空気の供給と放射能防護マスク用乾燥空気の供給を行うことができる（請求項３）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の乾燥空気供給方法は、除湿器で得られた乾燥空気に含まれる酸素濃度また前記一次側から流出する乾燥空気の流量が予め設定された範囲を下回らないように前記パージ空気の流量を調整することを特徴とする。そのため乾燥空気供給系統に供給される乾燥空気の酸素濃度を所定範囲に維持することができ、例えば放射線取扱施設内に敷設された乾燥空気供給系統から常に人体に安全なレベルの酸素濃度の乾燥空気を放射能防護マスク等に供給することができる。
【００１６】
上記乾燥空気供給方法において、前記乾燥空気の酸素濃度または前記一次側から流出する乾燥空気の流量を測定し、その測定値が予め設定された値もしくは範囲を下回らないように制御装置で前記パージ空気の流量を自動調整することにより、正確に制御された酸素濃度の乾燥空気を常に安定して乾燥空気供給系統に供給することができる。
【００１７】
上記いずれかの乾燥空気供給方法において、前記乾燥空気供給系統を放射線取扱施設に設置し、共通の乾燥空気供給系統で負荷設備への乾燥空気の供給と放射能防護マスク用乾燥空気の供給を行うことにより、負荷設備用に敷設した乾燥空気供給系統を放射能防護マスクへの乾燥空気供給用として兼用でき、放射能防護マスク用に特別な乾燥空気供給系統を敷設する必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１は本発明の乾燥空気供給方法を実施する乾燥空気供給装置のプロセスフロー図である。ポリイミド系中空糸分離膜式の分離膜モジュール１は図３に示すものと同じものであり、その分離膜モジュール１を複数本並列に接続して除湿器１４を構成している。
【００１９】
図示しない空気圧縮機から供給される加圧空気は、配管１０に設けた固形分フィルタ１５で塵埃等の固形分を除去し、さらにミストフィルタ１６で空気中に浮遊するオイルミストを除去してから各分離膜モジュール１の入口部６に供給される。各分離膜モジュール１の出口部７より流出する乾燥空気は配管１１を経て空気貯留槽１７に供給され、空気貯留槽１７には負荷設備に乾燥空気を供給する配管１８が連通する。そしてこれら空気貯留槽１７と配管１８は本発明における乾燥空気供給系統１９の一部を構成する。
【００２０】
配管１１からパージ配管１２が分岐されて各分離膜モジュール１のパージ空気供給部８に接続され、そのパージ配管１２の共通部分に遠隔操作可能な電動駆動式、空気圧もしくは油圧駆動式の流量調整弁１３が設けられる。なおパージ空気供給部８に供給されたパージ用の乾燥空気はポリイミド系中空糸分離膜の二次側を通過し、そこに存在する水分を同伴してパージ空気排出部９から外部に排出する。
【００２１】
除湿器１４から配管１１に流出する乾燥空気の酸素濃度は酸素濃度測定器２０で測定され、その測定信号は制御装置２１に伝送される。酸素濃度測定器２０は従来から各種プラントで使用されている工業用の測定器、例えば東レエンジニアリング株式会社から市販されている型式ＬＣ−７５０Ｌを使用することができる。制御装置２１は例えばプロセス用のＰＩＤ制御（比例積分・微分制御）等を行う工業計器、または小型のコンピュータ装置で構成することができる。いずれの場合も、所望の酸素濃度（例えば１９％）を設定する手段と、その設定値と酸素濃度測定器２０からの測定信号を比較する比較手段と、測定信号が設定値を下回らないように流量調整弁１３に制御信号を出力する制御手段を備えている。
【００２２】
例えば乾燥空気供給系統１９における乾燥空気の消費量（負荷量）が減少すると、除湿器１４を構成する各分離膜モジュール１に供給される空気流量も減少する。すると各分離膜モジュール１で得られる乾燥空気の酸素濃度は図２のように低下するが、その酸素濃度の測定値が設定値を下回ったときは、制御装置２１から流量調整弁１３の開度を大きくする制御信号が出力される。流量調整弁１３の開度が大きくなると配管１１からパージ空気配管１２に分岐する乾燥空気の流量（パージ空気の流量）が増加し、それによって各分離膜モジュール１に供給される空気流量は大きくなる。
【００２３】
上記操作により各分離膜モジュール１に供給される空気流量が見かけ上回復するので、得られる乾燥空気の酸素濃度も上昇してくる。このようにして乾燥空気の酸素濃度を常に設定された値に維持することができる。なお酸素濃度の設定に上下限の幅を持たせ、下限を下回ったときにパージ空気を所定量増加し、上限を上まったときにパージ空気を所定量減少するような制御形式を採用することもできる。さらに制御装置２１に自動−手動切換手段を設け、上記制御を手動で行うこともできる。
【００２４】
制御装置２１には更に警報手段２２が接続され、酸素濃度が設定値より大幅に低下したときに制御装置２１から警報手段２２に警報信号が出力される。例えば除湿器１４が何らかのトラブルで酸素濃度の調整が不可能になった場合などには、制御装置２１から警報手段２２に酸素濃度の異常低下の警報信号が出力され、その警報により例えば使用中の除湿器１４から予備用の除湿器１４（図示せず）に除湿処理系統を切り換えることができる。
【００２５】
酸素濃度測定値の代わりに除湿器１４から配管１１に流出する乾燥空気の流量を測定し、その流量測定値でパージ空気の流量を調整することもできる。その場合には配管１１の空気流量を測定する流量測定器２３を設けると共に、制御装置２１の設定手段には所定の空気流量値（例えば図２の実験結果に基づき、酸素濃度が１９％になる空気流量値）を設定する。そして流量測定器２３の流量測定値が設定値を下回らないように制御装置２１から流量調整弁１３に制御信号が出力される。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の乾燥空気供給方法は、原子力関連設備等の放射線取扱施設に設置された負荷設備への乾燥空気の供給と、放射能防護マスク用乾燥空気の供給を共通の乾燥空気供給系統で行う場合などに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の乾燥空気供給方法を実施するための乾燥空気供給装置のプロセスフロー図。
【図２】ポリイミド系中空糸分離膜へ供給する空気量と得られた乾燥空気の酸素濃度との関係を示す図。
【図３】ポリイミド系中空糸分離膜式の除湿器を構成する分離膜モジュールの１例を示す断面図。
【図４】図３の分離膜モジュールを用いた除湿器のプロセスフロー図。
【符号の説明】
【００２８】
１  分離膜モジュール
２  容器
３  中空糸分離膜
４，５  支持部材
６  入口部
７  出口部
８  パージ空気供給部
９  パージ空気排出部
１０，１１  配管
１２  パージ配管
【００２９】
１３  流量調整弁
１４  除湿器
１５  固形分フィルタ
１６  ミストフィルタ
１７  空気貯留槽
１８  配管
１９  乾燥空気供給系統
２０  酸素濃度測定器
２１  制御装置
２２  警報手段
２３  流量測定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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