(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
煙道の排ガスに含有される成分を分析するため排ガス中より水蒸気を除去する除湿モジュールであって、
編組状に編みこまれた編組糸が外周囲に装着され、内部を前記排ガスが流入し通過するチューブ状の中空糸を複数本備え、
前記編組糸が前記中空糸の材質よりも軟化点温度が高い材料からなることを特徴とする除湿モジュール。
【請求項２】
前記編組糸は、樹脂又は金属を材料とする繊維であり、該材料の軟化点温度が１３０℃以上である請求項１に記載の除湿モジュール。
【請求項３】
前記樹脂がポリエステル、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリプロピレン、レーヨン、アセテート、ビニロン、ポリ塩化ビニル、およびポリウレタンからなる群から選択される１種以上である請求項２に記載の除湿モジュール。
【請求項４】
前記中空糸に流入する排ガスの温度が８０〜１２０℃である請求項１〜３のいずれか一項に記載の除湿モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の除湿モジュールを前記排ガスのサンプリングラインに搭載したことを特徴とするガス分析装置。
【請求項６】
前記煙道の排ガスがボイラ又はごみ焼却炉の排ガスであることを特徴とする請求項５に記載のガス分析装置。
【請求項７】
前記排ガスが窒素酸化物及び硫黄酸化物のいずれか少なくとも一つの成分を含むことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のガス分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス分析装置に搭載される除湿モジュールに係わり、特にサンプルガス温度が８０〜１２０℃の高温下においても正常に除湿性能を維持することができる除湿モジュール及び該除湿モジュールを適用したガス分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭や重油を燃焼させるボイラやごみ焼却炉等の排ガス発生装置から排出される燃焼ガスの中には窒素酸化物（NOx）や硫黄酸化物（SOx）等の成分が含まれている。このため、その成分の濃度は常時ガス分析装置で測定され、このガス分析装置による分析結果が脱硝、脱硫の制御に役立てられている。
【０００３】
また、これらの排ガス発生装置の設置者は、所定の測定周期で排ガス中の窒素酸化物、硫黄酸化物等の濃度の測定を行う義務がある。このため、排ガス量が所定の基準以上の大規模な排ガス発生装置を設置する火力発電プラントやゴミ焼却炉等では、煙道排ガスの連続監視装置を設置し、常時煙道排ガスの濃度を監視している。
このように煙道を流れる排ガスを分析するガス分析装置の例として例えば、特許文献１がある。
【０００４】
ガス分析装置は、煙道を流れる排ガスの一部を採取してサンプリングするためのサンプリングラインを有する。このガスサンプリングラインで採取された排ガス中の目的成分はガス分析器によって定量測定される。
【０００５】
図４は、従来のサンプリングラインの構成の概要を示したものである。
サンプリングラインにはガス採取器１、ガスコンディショナー２、ガス吸引器３が連設されており、ガス吸引器３により煙道より吸引された排ガスがガス採取器１を介して取り込まれるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２１４２１６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ガス採取器１、ガスコンディショナー２、ガス吸引器３を通った排ガスは冷却器４で冷却された後、サンプルガス内の水分を除湿させる除湿モジュール５、フローチェッカー６、フィルター７を通ってガス分析器８で定量測定される。
【０００８】
ここに、除湿モジュール５がガス分析器８の前段に配置されているのは、窒素酸化物（NOx）や硫黄酸化物（SOx）などの各成分を測定する際に、ガス中に水蒸気が含まれると測定誤差を生じ、また測定センサーの故障につながるためである。
【０００９】
フッ素樹脂材料の中空糸で構成される除湿モジュール５は非多孔性であり、水蒸気のみを透過させることができ、必要とされる窒素酸化物（NOx）や硫黄酸化物（SOx）等は透過させないため、ガス分析装置には有効な手段となっている。中空糸はチューブ状であり、ガス分析が有効に機能する場合には、隣接する中空糸同士の間には水蒸気が通り抜けられるだけのわずかの隙間が存在する。
【００１０】
しかしながら、フッ素樹脂材料の中空糸は、軟化点温度が１２０℃と低い。ここに軟化点温度より温度が高くなった場合、フッ素樹脂材料の中空糸は材料の溶融まではしないものの、急激にその体積を膨張させ中空糸内部に加わったガス圧により形状を維持出来ず、変形し易い状態になっている。
【００１１】
仮に除湿モジュール５の前段で排ガスの温度を下げずにそのまま排ガスを通した場合、中空糸は８０〜１２０℃の高温のガスにさらされることになる。その結果、本来の中空糸同士の間にはわずかの隙間が存在していたものが、高温に伴う中空糸の体積膨張や変形により中空糸同士が互いにくっついてしまい、水蒸気が通れるだけの隙間が無くなり除湿機能が果たせなくなってしまうおそれがあった。
【００１２】
このため、従来は除湿モジュール５の前段で排ガスの温度を６０℃にまで冷却させる必要があった。
【００１３】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、サンプルガス温度が８０〜１２０℃の高温下においても正常に除湿性能を維持することができる除湿モジュール、及び、この除湿モジュールを適用し各種ボイラ、ごみ焼却炉などの煙道排ガス中に含まれる窒素酸化物（NOx）や硫黄酸化物（SOx）などの成分を測定するガスサンプリングラインに設置されるガス分析装置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】
【００１４】
このため本発明（請求項１）は、煙道の排ガスに含有される成分を分析するため排ガス中より水蒸気を除去する除湿モジュールであって、編組状に編みこまれた編組糸が外周囲に装着され、内部を前記排ガスが流入し通過するチューブ状の中空糸を複数本備え、前記編組糸が前記中空糸の材質よりも軟化点温度が高い材料からなることを特徴とする。
【００１５】
除湿モジュールは排ガスが中空糸の内部を通過する。中空糸の外周囲には中空糸の材質よりも軟化点温度が高い材料からなる編組糸が編組状に編みこまれている。このため、中空糸が高温の排ガスにさらされてもその形状は維持される。即ち、中空糸は膨張や変形することが無いためその除湿性能は正常に維持される。
従って、排ガスが冷却されなくても変わらぬ除湿性能を得ることができる。
【００１６】
また、本発明（請求項２）は除湿モジュールの発明であって、前記編組糸は、樹脂又は金属を材料とする繊維であり、該材料の軟化点温度が１３０℃以上であることを特徴とする。
【００１７】
編組糸の材料の軟化点温度が１３０℃以上とすることで、中空糸が膨張や変形をすることを確実に防止できる。従って、その除湿性能は確実に正常に維持される。
【００１８】
更に、本発明（請求項３）は除湿モジュールの発明であって、前記樹脂がポリエステル、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリプロピレン、レーヨン、アセテート、ビニロン、ポリ塩化ビニル、およびポリウレタンからなる群から選択される１種以上であることを特徴とする。
【００１９】
更に、本発明（請求項４）は除湿モジュールの発明であって、前記中空糸に流入する排ガスの温度が８０〜１２０℃であることを特徴とする。
【００２０】
排ガスは冷却されずにそのまま除湿モジュールに８０〜１２０℃で流入したとしても変わらぬ除湿性能を得ることができる。
【００２１】
更に、本発明（請求項５）はガス分析装置の発明であって、請求項１〜４のいずれか一項に記載の除湿モジュールを前記排ガスのサンプリングラインに搭載したことを特徴とする。
【００２２】
更に、本発明（請求項６）はガス分析装置の発明であって、前記煙道の排ガスがボイラ又はごみ焼却炉の排ガスであることを特徴とする。
【００２３】
更に、本発明（請求項７）はガス分析装置の発明であって、前記排ガスが窒素酸化物及び硫黄酸化物のいずれか少なくとも一つの成分を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように本発明によれば、中空糸の外周囲には中空糸の材質よりも軟化点温度が高い材料からなる編組状に編みこまれた編組糸を備えて構成したので、中空糸が高温の排ガスにさらされてもその形状は維持される。即ち、中空糸は膨張や変形することが無いためその除湿性能は正常に維持される。従って、排ガスが冷却されなくても変わらぬ除湿性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】編組糸が外周囲に装着された中空糸の外観構成図
【図２】除湿モジュールの簡略構成図（実施例）
【図３】除湿モジュールの簡略構成図（比較例）
【図４】従来のサンプリングラインの構成の概要を示した図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態の構成図を図１及び図２に示す。
図１には中空糸の外観を示す。中空糸１１は中央をサンプリングされた排ガスが通るようにチューブ状に形成されている。そして、この中空糸１１の外周囲には、編組状に編みこんだ編組糸１３が装着されている。
【００２７】
この編組糸１３及び中空糸１１の両端部は必要な長さ分を残し切断されている。そして、編組糸１３の端部はほつれないように熱溶着されている。この熱溶着は編組糸１３の端部周囲を図示しないヒータで挟み込みつつ加熱することで行われている。
中空糸１１は非多孔質膜で形成されている。中空糸１１の材質は、フッ素系樹脂が好ましく、特にはフッ素系イオン交換樹脂が好ましい。
【００２８】
フッ素系イオン交換樹脂としては、テトラフルオロエチレン（以下、ＴＦＥという。）に基づく繰り返し単位と、イオン交換基を有する繰り返し単位とを有する共重合体が好ましく、特にはＴＦＥに基づく繰り返し単位と、スルホン酸基を有するパーフルオロビニルエーテルに基づく繰り返し単位とを有する共重合体が好ましい。
【００２９】
また、編組糸１３は、樹脂又は金属の繊維を素材としている。そして、この編組糸１３の材質は中空糸１１の材質よりも軟化点温度が高いものが望ましく、特に１３０℃以上の軟化点温度を有するものが好適である。編組糸１３の材質の軟化点温度は、１４０℃以上がより好ましく、１５０℃以上がさらに好ましく、１６０℃以上が特に好ましい。編組糸１３の材質としては、１３０℃以上の軟化点温度を有する素材が樹脂の場合、例えばポリエステル、ポリアミド、アクリル樹脂、ポリイミド、ポリアミド、ポリプロピレン、レーヨン、アセテート、ビニロン、ポリ塩化ビニル、およびポリウレタンからなる群から選択される１種以上である。
【００３０】
図２には除湿モジュール２０の簡略構成図を示す。図２において、円筒状のケーシング２１内には図１に示す編組糸１３の装着された中空糸１１が配設されている。編組糸１３の装着された中空糸１１の両端部は耐熱を有するエポキシ樹脂等２３で固定されている。ケーシング２１の内径は例えば直径３０〜５０ｍｍで長さは７００〜１３００ｍｍである。ケーシング２１の内側には編組糸１３の装着された中空糸１１が２０〜１００本配設されている。従って、肉眼で中空糸１１同士の間の隙間が見えている状態である。
【００３１】
ガス中に含まれた水蒸気を中空糸から効率良く透過させるために、乾燥させた空気をパージガス流入口２８からガスの流れと反流方向に流し、水蒸気を含んだ空気をパージガス流出口２９から排出する。このパージ方式には、ガス流出口２９からの一部をパージガス流入口２８に戻すセルフパージ方式と、外部系統から別途パージガス流入口２８に導入する外部パージ方式の２方式がある。
【００３２】
かかる構成において、除湿モジュール２０のガス流入口２５には８０〜１２０℃の高温のサンプルガスが冷却されずにそのまま流入する。仮に従来のように編組糸１３が装着されない場合、中空糸１１はこの中空糸１１の軟化点温度である１２０℃を超えたとき、溶融まではしないもののそれまで維持出来ていた形状がその形状を維持できず、急激に変形した状態になる。
【００３３】
この場合、特に、サンプリングガスが中空糸１１の内部を通過していて一定のガス圧がかかっているような状況下では、この１２０℃の軟化点温度を超えると中空糸１１はガス圧と高温度により急激に膨張、変形をし、肉眼でもその変形の程度を容易に確認ができる。
【００３４】
サンプルガスは、このガス流入口２５から導入され、中空糸１１の中央を通過しつつ除湿された後、ガス流出口２７から吐出される。ここに、本実施形態では中空糸１１の外周囲には中空糸１１の材質よりも軟化点温度が高い材料からなる編組糸１３が装着されているため、中空糸１１が８０〜１２０℃の高温にさらされてもその形状は維持される。即ち、中空糸１１は膨張や変形することが無いため、水蒸気が散逸するための隙間が中空糸１１同士の間に変わらず確保されており、その除湿性能は正常に維持される。
【００３５】
従って、従来設置していた冷却器４が存在しなくても変わらぬ除湿性能を得ることができる。あるいは、冷却器４を既に設置しているプラントであってもその冷却器４を稼働させる必要は無くなるので運転コストの低減に繋がる。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
実施例として、除湿モジュール２０の中空糸１１にはフッ素樹脂を材料とした。編組糸１３は、１５０℃以上の軟化点温度を有するポリエステルで形成した。ケーシング２１の内径は直径３０ｍｍで長さは７００ｍｍである。ケーシング２１の内側には編組糸１３の装着された中空糸１１を３５本ほぼ均等間隔に配設した。そして、除湿モジュール２０のガス流入口２５からガス温度１２０℃、露点１３℃のサンプルガスを導入した。パージガス流入口２８からは露点−１０℃の乾燥空気を外部パージ方式で導入した。その結果、ガス流出口２７からは露点−１０℃のサンプルガスが得られた。
【００３７】
（比較例１）
一方、比較例として、図３に示す除湿モジュール３０のケーシング２１内に実施例と同じく３５本のフッ素樹脂材料の中空糸３１を配列した。本比較例は、中空糸３１には編組糸１３が装着されていない点を除き図２の実施例と同じ構成である。そして、除湿モジュール３０のガス流入口２５からガス温度１２０℃、露点１３℃のサンプルガスを導入した。パージガス流入口２８からは露点−１０℃の乾燥空気を外部パージ方式で導入した。
【００３８】
このとき、中空糸３１はその形状を維持出来ず、肉眼でも明確に確認できる程膨張、変形をした。即ち、隣接する中空糸３１同士が互いにくっつき中空糸３１間に隙間の全く見えない状態である。その結果、ガス流出口２７の露点はガス流入口２５における露点１３℃のままであった。
このように、中空糸３１に編組糸１３が装着されていない状態では除湿モジュール３０の中空糸３１はその形状が変形され、除湿性能が出なかった。
【符号の説明】
【００３９】
１１ 中空糸
１３ 編組糸
２０、３０ 除湿モジュール
２１ ケーシング
２３ エポキシ樹脂等
２５ ガス流入口
２７ ガス流出口
２８ パージガス流入口
２９ パージガス流出口
【図１】
0006548562.tif 000002
【図２】
0006548562.tif 000003
【図３】
0006548562.tif 000004
【図４】
0006548562.tif 000005