以下に、本発明に係る脱水装置、脱水シ� ��テム及び脱水方法について、その実施の形� ��を参照しながらさらに詳細に説明する。

 図1に、本発明に係る脱水装置の一実施の形 態を示す。
 図1に示す脱水装置は、主たる構成要素とし て、脱水装置1本体内に、水分離膜部10と、シ ェル部11と、加熱手段12と、真空ダクト14とを 備え、脱水装置本体には減圧装置13が接続さ� ��る。

 図1Aは本発明に係る脱水装置1の概念図で� ��り、図1Bは、図1AのA-Aにおける断面である。 水分離膜部10は、水分離膜10dから構成されて� ��り、液体の入口10aが下端に、出口10bが上端� ��あって、その内部には液体の流路10cとして� ��液体を通すための上下に延びる一以上の中� ��部が形成されている。シェル部11は、水分� �膜部10の側面の周囲に位置する。シェル部11� ��の上方であって、液体の出口10b付近には、� ��熱手段12が設けられている。いっぽう、シ� �ル部11の下方であって、液体の入口10a付近に は、真空ダクト14が設けられている。真空ダ� ��ト14は減圧装置13に接続されている。

 水分離膜部10は、液体を無水物と水とに� �離する。かかる水分離膜部10としては、様々 な形態のものが知られており、市販されてい る。本実施形態による水分離膜部としては、 一例として、モノリス型のものと、チューブ ラ型の水分離膜部を用いることができる。

 図8Aおよび図8Bにモノリス型の水分離膜部 110の例を挙げて説明する。図8Bは、図8AのC-C� �おける断面である。モノリス型の水分離膜� �は、円柱状の水分離膜110dに液体を通すため� ��上下に延びる一以上の中空部である液体の� ��路110cを複数設けたものである。通常、かか る形態の水分離膜においては、水分離膜内部 の液体の流路110cを、膜の一次側、または供� �側といい、水分離膜110dの外側を、膜の二次� ��、または透過側とよぶ。

 このような水分離膜部を用いたパーベー� ��レーション法膜分離においては、水分離膜� ��110を、好ましくは流路の方向が鉛直方向と� ��行になるように設置する。そして、水分離� ��部110の透過側を減圧しながら、鉛直方向下� ��の入口110aから液体を供給し、重力と逆の向 きに流して、鉛直方向上側の出口110bから液� �を排出する。かかる操作により、液体中の� �が、水蒸気となって、円柱状の水分離膜110d� ��側面から、透過側に引き抜かれる。その結� ��、水分離膜部出口110bから回収される液体は 、脱水されたものとなっている。

 図示したモノリス型の水分離膜部110は、� ��略的なものであるが、一例として、直径が3 0mmの円柱状の水分離膜に対して、直径が3mmの 穴を30個設けた水分離膜部を用いることがで� ��る。別の例として、直径が150~200mmの水分離� ��部に対して、直径が2mmの穴を200個設けた水� ��離膜部を用いることができる。水分離膜部� ��長さは、所望の膜性能に応じて当業者が適� ��決定することができるが、一例として、150m mから1mのものを用いることができる。

 別の例として、図9Aおよび図9Bにチューブ ラ型の水分離膜部を挙げて説明する。図9Bは� ��図9AのD-Dにおける断面である。チューブラ� �の水分離膜部210は、内部に液体の流路210cが� ��とつだけ設けられた管状の水分離膜210dであ る。チューブラ型の水分離膜部210も、その設 置態様および作用効果は、モノリス型の水分 離膜部と同様である。チューブラ型の水分離 膜部の一例としては、外径が10mm、内径が7mm� �ものを用いることができ、別の例としては� �外径が30mm、内径が22mmのものを用いることが できる。長さは、一例として、150mmから1mの� �のを用いることができる。

 水分離膜部を構成する水分離膜の材質と� ��ては、無機材でナノオーダーまたはそれよ� ��小さい孔径が精密に制御された微細孔多孔� ��を用いることができる。微細孔多孔膜は、� ��分子ガスを通し、大分子ガスを排除する分� ��ふるい効果を発現し、その透過係数は温度� ��昇とともに増加する活性化拡散の挙動を示� ��。微細孔多孔膜の例としては、炭素膜、シ� ��カ膜、ゼオライト膜が挙げられる。本実施� ��態においては、水分離膜としては、細孔径1 0オングストローム以下のシリカ系又はゼオ� �イト系の無機水分離膜が好適である。

 また、特許第2808479号記載の無機水分離膜 も適用可能である。該特許第2808479号の無機� �分離膜は、無機多孔体の細孔内に、エトキ� �基又はメトキシ基を含むアルコキシシラン� �加水分解を経て得られたシリカゲルを担持� �ることによって得られる耐酸性複合分離膜� �ある。

 水分離膜部の形態、サイズ、および材質� ��、使用目的に応じて当業者が適宜選択する� ��とができる。

 シェル部11は、水分離膜部10の周囲にあっ て、水分離膜の透過側にあたり、水分離膜部 10の側面から放出される水蒸気51の流路とな� �部分である。本実施形態において、シェル� �11は、水分離膜部10の側面と、脱水装置1本体 の内壁とにより規定される空間部分である。 シェル部11は、水分離膜部10に供給する前の� �体、または水分離膜部10から回収される液体 50が流れ込むことがないように構成されてい� ��。

 シェル部11内部の上方であって、水分離� �部10の液体出口10b付近には、加熱手段12が設� ��られている。出口10b付近とは、水分離膜部1 0の出口10bを通過する液体を所望の温度に加� �することができる程度に近い場所をいう。� �熱手段は、好ましくは出口10b付近の周囲に� �置するが、一部に設置してもよい。加熱手� �12は、水分離膜部10の出口付近の液体および� ��水分離膜部10からシェル部11に放出された水 蒸気51を加熱する。加熱手段12としては、電� �ヒータやスチームなどの一般的なものを用� �ることができる。水分離膜部10を流れる液体 50を、共沸点に達しない共沸点付近にまで、� ��るいは共沸点のない酢酸などと水の混合物� ��場合は100~150℃まで加熱することができるも のであればよい。

 シェル部11の下方であって、水分離膜部10 の入口10a付近には、真空ダクト14が設けられ� ��。真空ダクト14は、減圧装置13に接続するた めの接続口となる。真空ダクト14から、シェ� ��部11に放出された水蒸気51を回収する。真空 ダクト14は、図示するように横向きに設けら� ��てもよく、鉛直方向下向きに設けられても� ��く、その向きが限定されるものではないが� ��シェル部11の最下面であって、加熱手段12か ら遠い箇所に設けられることが好ましい。シ ェル部11の一番下まで熱を対流させるためで� ��る。また、真空ダクト14は、複数ではなく� �一つだけ設けることが好ましい。加熱手段12 から真空ダクト14への一方向への、水蒸気51� �び熱の対流を形成するためである。しかし� �実質的に一方向への水蒸気51及び熱の対流を 形成することができる位置、向きであれば、 複数の真空ダクト14を設けることもできる。

 減圧装置13は、シェル部11を減圧して、水 分離膜部10から放出された水蒸気を吸引する� ��段である。圧力を、10~100torr(1333.22~13332.2Pa)� �度にまで減圧するものであればよく、通常� �減圧ポンプ等を用いることができる。

 次に、本実施の形態に係る脱水装置1によ り液体を脱水する方法の一形態を説明する。 本実施の形態に係る脱水装置1の対象とする� �体は、一般的には、水と相互溶解する液体� �、水との混合物である。具体的には、エタ� �ールと水との混合物、プロパノールと水と� �混合物、又は酢酸などの酸と水との混合物� �挙げられる。本実施形態にかかる方法によ� �ば、これらを、例えば燃料用途に好適な99.7% の無水物にまで脱水し、または半導体基板洗 浄用途の99.99%以上にまで脱水する。液体は、 原料となる混合物を、蒸留塔やアルコール選 択膜で処理して、アルコールまたは酸の濃度 を、80~95wt%としたものである。なお、処理対� ��となる液体は、加圧した液体であってもよ� ��。加圧した液体を用いることで、本実施の� ��態に係る脱水装置1に供給する液体をガス化 させることなく、液体の温度を上げることが できる。この場合、例えば、1.5atmから10atm、� ��ましくは2atmから3atmに加圧した液体を用い� �ことができる。以下、燃料として有用なエ� �ノールと水との混合物を液体の一例として� �水方法を説明する。本実施の形態に係る脱� �装置に供給する液体におけるエタノール濃� �は、好ましくは、95wt%である。

 図1に示すように、95wt%のエタノールと、5 wt%の水との混合物である液体50を熱交換器で� ��温した後、水分離膜部10の液体入口10aから� �給する。液体50の水分離膜部10への供給流速� ��、0.5~1m/secとすることが好ましい。しかし、 供給流速は、透過フラックスとの関係で、当 業者が適宜決定することができる。また、液 体50の供給時の温度は、エタノールと水との� ��沸点に近いが共沸点(約80℃)未満である70℃� ��ら80℃未満とすることが好ましい。液体50の 温度が高いほど、透過フラックスが大きくな り、膜性能が上がるいっぽうで、共沸点より 高い温度では、液体50の一部が気化し、蒸発� ��熱を奪うためである。

 水分離膜部10に50液体を供給するとき、シ ェル部11を減圧する。このとき、シェル部11� �圧力が、10~100torr(1333.22~13332.2Pa)程度となるよ うに減圧することが好ましい。水分離膜の供 給側と透過側の差圧により分離を促進するた めである。減圧は、シェル部11下方に設けた� ��空ダクト14より行う。シェル部11の上方では 、加熱手段12により水分離膜部10の出口付近� �加熱する。液体50が共沸点付近であって共沸 点未満になるまで加熱することが好ましい。 具体的には、液体が70℃から80℃未満となる� �うに加熱することが好ましい。

 液体50は、水分離膜部10の下から上へ流路 10cを流れる。このあいだに、液体50中の水が� ��分離膜10dを介してシェル部11へ水蒸気51とし て取り出される。水の気化により液体51は、� ��時気化熱を奪われるが、出口10b付近が加熱� ��れているため温度が低下することなく保た� ��る。したがって、出口10bから回収される液� ��50は、温度は供給時と同程度で、含有水濃� �が低下したものとなっている。

 シェル部11へ放出された水蒸気51は、シェ ル部11の上方から下方へと対流する。これは� ��シェル部11上方を加熱していると同時に、� �ェル部11下方から減圧吸引しているためであ る。水蒸気51は、図1Bに示すように、ダクト14 に向かって対流しながら、分離膜10dを介して 流路10c内の液体50を昇温する。そして、水蒸� ��51はシェル部11下方の真空ダクト14から回収� ��れる。回収された水蒸気51は、その後段で� �熱交換器等の冷却器で凝縮される。図1には� ��二つの加熱手段12が設けられている形態を� �したが、ダクト14からいちばん遠い位置、す なわち図1Aのシェル部11の左上に一つの加熱� �段が設置されれば、図1Aのシェル部11の右下� ��ダクト14まで、熱が対流することとなる。

 本実施形態では、説明を簡単にするため� ��一つの水分離膜部10を備える脱水装置1の形� ��を図示したが、本発明にかかる脱水装置は� ��脱水装置本体内に複数の水分離膜部を並列� ��接続して備えるものであってもよい。この� ��合、複数の水分離膜部は、脱水装置本体内� ��平行に設置する。すなわち、複数の水分離� ��部の液体入口10aが装置本体内で略同じ高さ� ��位置し、同様に、複数の水分離膜部の液体� ��口10bが略同じ高さに位置することになる。� ��して、加熱手段は、各水分離膜部の出口付� ��を、いずれも同じ温度にまで加熱昇温する� ��とができるような位置、態様で設けること� ��できる。そして、かかる形態においても、� ��ェル部11は、脱水装置本体の内壁と、複数� �水分離膜部10の外側面とで規定される一つの 連続した空間となっていて、その内部を熱お よび水蒸気が上部から下部に向けて対流する ことができる。脱水装置本体内に複数の水分 離膜部を並列に接続して設けることにより、 一つの脱水装置にて一度に処理する液体の量 を増やすことができる。

 図1に示す本実施の形態にかかる方法によれ ば、液体を水分離膜部10の出口付近で加熱す� ��ことにより、膜性能を上げることができる� ��
 膜性能は、透過フラックスで評価すること� ��でき、透過フラックスは温度に比例するこ� ��が知られている。本実施形態において好ま� ��く用いられる水分離膜は、約40℃から約80℃ まで変化させると、透過フラックスが約3倍� �で増加する。液体を、水分離膜部10の入口10a から出口10bに至るまで70℃から80℃未満に保� �することによって、水分離膜部10の全ての箇 所で、高い透過フラックスを得ることができ 、膜性能を高めることができる。具体的には 、従来技術と比較して、透過フラックスを約 50%上げることができる。そして、液体中のエ タノール濃度が、燃料に適する99.7wt%以上と� �るまで脱水することができる。

 次に、図2に本発明に係る脱水装置の他の実 施の形態を示す。
 本実施の形態では、シェル部11の上方に不� �性ガス入口15を備え、加熱手段が設けられて いない。また、シェル部11の下方には不活性� ��ス出口となる排気ダクト14を備え、排気ダ� �トに減圧装置は接続されていない。他の構� �要素は、図1について説明した実施の形態と� ��様であり、同一番号を付した構成要素は、� ��一の構成・作用を持つ。

 本実施の形態にかかる脱水装置101を用い� ��エタノールと水との混合物の脱水方法にお� ��て、不活性ガス52を、不活性ガス入口15から 供給する。不活性ガス52としては、一例とし� ��、窒素、アルゴンなどを用いることができ� ��。供給される不活性ガス52の流速は、例え� �、5~15m/secとすることが好ましい。しかし、� �かる速度は、シェル部11の容積との関係で当 業者が適宜決定することができる。不活性ガ ス52は、脱水装置101の外部に設けられた加熱� ��段19により加熱、昇温することができる。� �給時の不活性ガス52の温度は、出口10b付近の 液体温度を70から80℃未満に昇温できる温度� �することができる。

 高温でシェル部11に供給された不活性ガ� �52は、水分離膜10dを介して出口10b付近を流れ る液体50を昇温する。そして、不活性ガス52� �シェル部11を上から下へ流れ、排気ダクト14� ��ら回収される。このとき、シェル部11にお� �て上方から下方へ向かう、不活性ガス52およ び熱の対流が形成される。分離膜10dから放出 される水蒸気51は、この対流により、不活性� ��ス52といっしょに排気ダクト14から回収され る。

 また、図2に示した本発明に係る脱水装置 の変形形態として、不活性ガス52の加熱手段� ��、脱水装置101本体の外部ではなく、脱水装� ��101本体内部のシェル部11の上方に備えるこ� �もできる。

 図2に示した本発明に係る脱水装置の別の 変形形態として、脱水装置101のシェル部11の� ��方に加熱手段をさらに備え、ダクトに減圧� ��置を接続した形態の脱水装置とすることも� ��きる。かかる脱水装置を用いた脱水方法に� ��いて、不活性ガスを不活性ガス入口15から� �ェル部に供給する。このとき、不活性ガス� �流速は、例えば、0.1~5m/secとすることが好ま� ��く、0.1~1m/secとすることがより好ましい。同 時に、減圧装置によりシェル部を減圧する。 このとき、シェル部の圧力が、10~100torr(1333.22 ~13332.2Pa)程度となるように減圧することが好� ��しい。

 図2に示した本発明に係る脱水装置および その変形形態によれば、シェル部11へ不活性� ��ス52を供給することにより、シェル部11にお いて上方から下方へ向かう、不活性ガス52及� ��水蒸気51の対流および熱の対流を形成して� �水分離膜部10の出口10b付近で液体50を昇温す� ��ことができ、図1にかかる実施の形態と同様 の効果が得られる。

 次に、図3に本発明に係る脱水装置の他の実 施の形態を示す。
 本実施の形態では、複数の水分離膜部10が� �水装置201本体内に平行に配置され、一の水� �離膜部10の出口10bと別の水分離膜部10の入口1 0aとが、管17によって直列に接続されている� �列処理型である。複数の水分離膜部10を脱水 装置201本体内に平行に設置することにより、 全ての水分離膜部10の入口10aが脱水装置201の� ��方の略同じ高さに位置し、出口10bが脱水装� ��201の上方の略同じ高さに位置する。したが� ��て、各水分離膜部10の入口10a付近のシェル� �11にダクト14が位置し、出口10b付近のシェル� ��11に加熱手段12が位置している。直列に接続 する水分離膜部10の数は、例えば、3~5とする� ��とができる。しかし、各水分離膜部10の仕� �や性能、処理対象となる液体の所望の純度� �よって、当業者が接続する数を適宜決定す� �ことができる。

 各水分離膜部10の前段の管17には、好まし くは、熱交換器19を設ける。複数の水分離膜� ��10が図示するような位置関係で設置されて� �るため、熱交換器19は、脱水装置201本体の外 側に一つだけ設け、複数の管17をいっしょに� ��熱、昇温することができる。

 本実施の形態にかかる脱水装置201を用い� ��エタノールと水の混合液体の脱水方法にお� ��て、ある水分離膜部10の出口10bから回収さ� �た液体50を、別の水分離膜部10の入口10aに供� ��し、次いでまた別の水分離膜部10の入口10a� �供給する。このとき、水分離膜部10から回収 された液体50を、好ましくは熱交換器19等で� �却防止し、又は昇温してから次の水分離膜� �10に供給する。各水分離膜部10は、図1にかか る実施の形態と同様にシェル部11の加熱手段1 2により、出口10b付近が加熱される。これに� �り、直列に接続された各水分離膜部10を流れ る液体50は、すべて、エタノールの共沸点付� ��であって、共沸点未満の温度に保持される� ��したがって、各水分離膜部10において図1に� ��かる実施の形態と同様の効果が得られる。� ��して、そのような水分離膜部10が直列に複� �接続されていることで、全体としてより高� �膜性能が得られ、液体を純度の高いエタノ� �ルにまで脱水することができる。

 次に、図4Aおよび4Bに本発明に係る脱水装置 の他の実施の形態を示す。図4Bは、図4AをB-B� �切断した断面図である。
 本実施の形態では、図4Aに示すように、図1� ��示す脱水装置のシェル部11にさらにバッフ� �板18が設けられている。バッフル板18は、熱� ��換器で用いられる通常のものを用いること� ��できる。また、その数は、脱水装置の規模� ��応じて設計的に数を変更することができる� ��

 本実施の形態にかかる脱水装置301を用い� ��脱水方法において、図4Aおよび4Bに示すよう に、水蒸気51はバッフル板により規定された� ��路を流れていく。シェル部11を流れる水蒸� �51は、バッフル板18を設けることで、流路が� ��くなり、流速が上昇することになる。これ� ��よりシェル部11の伝熱量を上げることがで� �る。そして、水蒸気51は、水分離膜部10を流� ��る液体をシェル部11から昇温しながらダク� �14から回収される。このように、伝熱量の上 昇により、液体50を効率的に昇温し、膜性能� ��高めることができる。

 次に、図10Aおよび図10Bに本発明に係る脱水� ��置の他の実施の形態を示す。図10Bは、図10A� ��E―Eにおける断面である。
 本実施の形態では、図10Aおよび図10Bに示す� ��うに、水分離膜部に一以上のヒータ20が液� �の流路10cと平行方向に設置される。各ヒー� �20は脱水装置401本体の外部に設けられたヒー タ本体21と接続される。シェル部11の上方に� �加熱手段は設けられていない。他の構成要� �は、図1について説明した実施の形態と同様� ��あり、同一番号を付した構成要素は、同一� ��構成・作用を持つ。本実施形態においては� ��ヒータ20が水分離膜部10に組み込まれている ことを特徴とする。

 ヒータ20は棒状であり、ヒータ本体21はヒ ータ20を加熱するための装置である。ヒータ2 0とヒータ本体21は加熱手段を構成する。ヒー タ本体21は、脱水装置401の外側またはシェル� ��11に設けられ、各ヒータ20と接続される。ヒ ータとしては、電熱ヒータやスチーム熱交換 器などの一般的なものを用いることができる 。ヒータの材質は、鉄、銅、ステンレス等を 用いることができるがこれらに限定されない 。ヒータ20の材質は水分離膜の材質に悪影響� ��与えないものであることが好ましい。ヒー� ��20のサイズは直径0.1mmから10mm、長さ10mmから2 mのものを用いることができる。水分離膜部10 に設置されるヒータの本数は1本から2000本と� ��ることができるが、これに限定されない。

 水分離膜部10におけるヒータ20の設置位置 は、流路10cを流れる液体の温度を所望の温度 に加熱できるものであればよい。図10Aにおい て、ヒータは水分離膜部の下端10aまで達して いないが、下端10aまで達していてもよい。ヒ ータは水分離膜部上端10bから全長の2分の1の� ��置に設置されていてもよい。好ましくは、� ��端10bから全長の3分の1から4分の1までの位置 である。ヒータの材質、サイズ、および本数 は、水分離膜部の性能および使用目的に応じ て当業者が適宜変更することができる。

 図11Aおよび図11Bに本実施形態に係るモノ� ��ス型の水分離膜部310の例を挙げて説明する� ��図11Aは平面図であり、ヒータ本体21および� �ータ20とヒータ本体21との接続手段は図示し� ��いない。図11Bは、図11AのF―Fにおける断面� �ある。同一番号を付した構成要素は、同一� �構成・作用を持つ。本実施形態に係るモノ� �ス型の水分離膜部は、図8に示す水分離膜部3 10の水分離膜310dに、ヒータ20が液体の流路310c と平行方向に設置される。これにより、流路 を流れる液体が加熱、昇温され、高い膜性能 が得られる。本実施形態に係るモノリス型の 水分離膜部の一例としては、図8で説明した� �と同様に、直径30mm、長さ150mmであり、直径3m mの穴が30個設けられており、直径が3.0mm、長� ��50mmのヒータ20が水分離膜部の上端310bから50m mまでの位置に3本設置され、200℃に加熱され� ��ものを用いることができるが、これに限定� ��れない。

 水分離膜部310の製造過程において、ヒー� ��20を水分離膜310dに設置することにより得た� ��分離膜部を適用することもできる。

 本実施形態に係るモノリス型の水分離膜� ��の別の例としては、図12Aおよび図12Bに示す� ��うに、ヒータ20は水分離膜410dに設置される� ��ではなく、液体の流路410c中に挿入されたも のを用いることもできる。図12Bは、図12AのG-G における断面である。ヒータ20が流路410c中に 設置される場合は、ヒータ20が設置された流� ��410cには液体50は流れ込まないように構成さ� ��る。ヒータ20の直径および流路410cの直径は� ��示した寸法には限定されない。本実施形態� ��よる加熱の効果が達成される限り、ヒータ2 0と流路410cの内壁との間に空隙があってもよ� ��。具体的には、ヒータ20と流路410cの内壁と� ��間の隙間は0.1mmから2.0mmあってもよい。一例 としては、図8で説明したのと同様に、直径30 mm、長さ150mmの水分離膜部に設けられた直径3m mの30個の穴のうち9個の穴に、直径0.5mm、長さ が50mmのヒータ20が水分離膜部の上端410bから50 mmまでの位置に設置され、200℃に加熱される� ��のを用いることができるが、これに限定さ� ��ない。

 別の例として、図13Aおよび図13Bに本実施� ��態に係るチューブラ型の水分離膜部510の例� ��挙げて説明する。図13Bは、図13AのH―Hにお� �る断面である。本実施形態に係るチューブ� �型の水分離膜部510は、図9Aおよび図9Bに示す� ��分離膜部210の水分離膜210dに、ヒータ20が液� ��の流路510cと平行方向に設置される。その設 置態様および作用効果は、図11のモノリス型� ��水分離膜部と同様である。本実施形態にお� ��るチューブラ型の水分離膜部510の一例とし� ��は、図9で説明したのと同様に、外形10mm、� �径7mm、長さ150mmの水分離膜部の水分離膜510d� �、直径3.0mm、長さ50mmのヒータ20を上端510bか� �50mmまでの位置に1本設置し、200℃に加熱する ものを用いることができるが、これに限定さ れない。

 本実施形態に係るチューブラ型の水分離� ��部510はモノリス型の水分離膜部310と同様の� ��法によって製造されたものを適用すること� ��できる。

 本実施形態に係る脱水装置401を用いたエ� ��ノールと水との混合物の脱水方法において� ��水分離膜部に設置したヒータ20は水分離膜� �内側において分離膜を介して流路10cを流れ� �液体50を昇温する。ヒータ20は液体50の温度� �70から80℃未満に昇温できる温度とすること� ��できる。膜内部から加熱することにより、� ��率的に液体を昇温し、水分離膜部後段にお� ��ても高い膜性能を得ることができる。水分� ��膜10dからシェル部へ放出される水蒸気51及� �熱は、シェル部11の下方において減圧吸引し ているため、シェル部11の上方から下方へ対� ��し、真空ダクト14から回収される。シェル� �の圧力は10~100torr(1333.22~13332.2Pa)程度となるよ うに減圧することが好ましい。本実施形態に 係る脱水装置401により効率的に液体50を昇温� ��ることができ、単位膜面積あたりの脱水量� ��増加するという利点が得られる。

 次に、図5に、本発明に係る脱水システムの 一実施の形態を示す。
 図5の脱水システムは、主たる構成要素とし て、脱水装置1と、液体中の無水物または水� �の濃度分析装置2と、流量調節装置3と、熱交 換器と、減圧装置13とを備えている。無水物� ��たは水分の濃度分析装置2は脱水装置1の後� �に設けられている。流量調節装置3は脱水装� ��1の前段に設けられている。そして、無水物 または水分の濃度分析装置2と流量調節装置3� ��が接続されている。熱交換器は、脱水装置1 の前段であって、流量調節装置3の後段に設� �られている。減圧装置13は脱水装置1に接続� �れている。

 脱水装置1は、図1から図4について説明した� ��意の実施の形態のものとすることができ、� ��一の構成・作用を持つ。なお、図5に示した 脱水装置1は模式的なものであって、液体の� �れの向きや、複数の水分離膜部の設置方向� �入口及び出口の位置を正確に示したもので� �ない。
 無水物または水分の濃度分析装置2は、脱水 装置1から回収された液体50中の、無水物また は水分の濃度を測定することにより、脱水の 効果を測定するものである。具体的には、ガ スクロマトグラフィー分析装置、密度計など を用いることができる。オンラインで測定す ることができるものが好ましい。
 流量調節装置3は、脱水装置1に供給する液� �50の量を調節する。流量調節装置3は無水物� �たは水分の濃度分析装置2からの濃度情報に� ��じて、脱水装置1に供給する液体50の量を増� ��させるように、バルブ4をコントロールする ものを使用することができる。

 次に、本実施の形態に係る脱水システムに� ��り、エタノールと水の混合物である液体を� ��水する方法の一形態を説明する。
 図5に示すように、95wt%のエタノールは、熱� ��換器を経て昇温され、脱水装置1に送られる 。脱水装置1では、液体50から水が分離され、 エタノール濃度が高くなった液体が回収され る。脱水装置1の後段の無水物または水分濃� �分析装置2であるガスクロマトグラフィーで� ��、回収された液体50中のエタノール濃度を� �定する。エタノール濃度の測定は、オンラ� �ンで随時行う。そして、ガスクロマトグラ� �ィーは、測定結果を、ガスクロマトグラフ� �ーに接続されている流量調節装置3に送信す� ��。流量調節装置3では、エタノール濃度の測 定結果に応じて、脱水装置1に供給する液体50 量を調節する。具体的には、エタノール濃度 が低いときには、脱水装置1に供給する液体50 量を低減させるようにする。かかる操作によ り、脱水装置1出口のエタノール濃度をモニ� �リングし、流量調節装置3にフィードバック� ��ることで、安定した品質のエタノールを得� ��システムを実現することが可能となる。

 図5に示す本実施形態の変形形態として、 濃度分析装置2のみを含み、流量調節装置を� �まない脱水システムとすることもできる。� �のとき、ガスクロマトグラフィーなどの濃� �分析装置は、回収されるエタノールの濃度� �単にモニタリングすることができ、場合に� �り、例えば水分離膜の取替え時期の指標を� �ることができる。

 図5に係る実施の形態およびその変形形態 によれば、濃度分析装置2を備えることによ� �、脱水装置1出口でのエタノールなどの無水� ��の濃度または水分の濃度を検出することが� ��きるため、安定した脱水システムとするこ� ��ができる。

 次に、図6に、本発明に係る脱水システムの 別の実施の形態を示す。
 図6の脱水システムは、主たる構成要素とし て、第一の脱水装置1と、第二の脱水装置1と� ��混合機5とを備えている。隣り合う二つの脱 水装置1は、管で直列に接続されている。そ� �て、混合機5は、第一の脱水装置の後段であ� ��て、第二の脱水装置の前段に設けられる。

 脱水装置1は、図1から図4について説明した� ��意の実施の形態のものとすることができ、� ��一の構成・作用を持つ。特に、図6の脱水シ ステムにおいては、第一の脱水装置1が、装� �本体内に複数の水分離膜部10を並列に備るも のである。
 混合機5は、第一の脱水装置1から回収され� �、脱水された液体を混合するものである。� �合機5としては、たとえば、管中に設けられ� ��羽根状のものを用いることができる。

 次に、本実施の形態に係る脱水システムに� ��り、エタノールと水の混合物を脱水する方� ��の一形態を説明する。
 図6に示すように、95wt%のエタノールを含む� ��体50は、熱交換器を経て昇温された後、第� �の脱水装置1に送られる。第一の脱水装置1で は、各水分離膜部で液体50から水が水蒸気51� �して分離され、エタノール濃度が高くなっ� �液体50が回収される。液体50は、各水分離膜� ��の個体差によりエタノール濃度が異なる場� ��がある。これらの液体50は、次いで、一つ� �管に集められて混合機5に供給される。そし� ��、混合機5で十分に混合され、均一の濃度に なって、第二の脱水装置1に供給される。第� �の脱水装置1では、液体50からさらなる水が� �蒸気51として分離され、さらに純度の高い無 水エタノールが回収される。

 本実施形態の変形形態として、三以上の� ��水装置1が管で直列に接続されているもので あってもよい。この場合も、同様に二段目以 降の各脱水装置の前段に混合機が設けられる 。また、本実施の形態に係る脱水システムで は、濃度測定装置2及び流量調節装置3を含ま� ��いものであってもよい。また、脱水装置1が 減圧装置に接続される代わりに、図2に示す� �うな不活性ガスを流す形態のものであって� �よい。

 図6にかかる実施の形態およびその変形形 態によれば、混合機5を備えることにより、� �数の水分離膜部を備える脱水装置1において� ��じうる、各水分離膜部から回収される液体5 0の無水物濃度のばらつきをなくし、均一化� �たうえで、次の脱水装置1に送ることができ� ��。かかる操作をしないと、第一の脱水装置� ��の脱水が無駄になってしまう場合がある。� ��えば、ある水分離膜部では、回収されたあ� ��の液体の無水物濃度が目的濃度以上の99.9%� �まで脱水されており、別の水分離膜部では� �的濃度に達しない97.0%にまでしか脱水されな かった場合、混合機5がないと、それらは、� �のままの濃度で第二の脱水装置に供給する� �とになる。このとき、無水物濃度が99.9%の液 体を二段目の水分離膜部に供給し、脱水して も、大きな脱水効果が得られることはなく、 かかる処理が無駄になってしまう一方、無水 物濃度が97.0%の液体を二段目の水分離膜部に� ��給し、脱水しても、目的濃度に達すること� ��できず、最終的に得られる無水物濃度が全� ��として目的濃度に達しない場合がある。こ� ��に対し、混合機5で液体50中の無水物濃度を� ��一化し、第二の脱水装置1に供給した場合、 少なくとも無駄な工程は生じず、第一の脱水 装置1での脱水効果が次の脱水装置1で生かさ� ��ることになる。このように、混合機5を備え ることで、一つの脱水装置1での脱水効果を� �実に次の装置に反映させ、総合的な脱水シ� �テムとしての安定化を図ることができる。