JP2003164735A - 中空糸膜モジュール - Google Patents

中空糸膜モジュール

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JP2003164735A
JP2003164735A JP2001364517A JP2001364517A JP2003164735A JP 2003164735 A JP2003164735 A JP 2003164735A JP 2001364517 A JP2001364517 A JP 2001364517A JP 2001364517 A JP2001364517 A JP 2001364517A JP 2003164735 A JP2003164735 A JP 2003164735A
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hollow fiber
case
fiber membrane
membrane module
potting
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Yuichi Kuroki
雄一 黒木
Toshihiro Nakayama
智弘 中山
Kazuhiko Namigata
和彦 波形
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Nok Corp
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポッティング部をしっかりと位置固定する中
空糸膜モジュールを提供する。 【解決手段】 ケース2内の両端部に配置されたポッテ
ィング部4は、その位置を固定するため、ケース2の内
壁面に形成された環状の溝2aに入り込んだ状態でポッ
ティング剤が硬化している。このため、抜け荷重が上が
り、温度差・湿度差による中空糸膜3の伸縮によってポ
ッティング部4を中空糸膜3が引張っても、また中空糸
膜3への気体の圧力によっても、ポッティング部4の位
置移動は生じない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池内に加湿
気体を送り込むために、気体を加湿する中空糸膜モジュ
ールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来技術に係る中空糸膜モジュールは、
円筒状のケースと、ケース内に装填される複数の中空糸
膜と、ケースの端面に中空糸膜の中空内部のみが開放す
るように、ケース内の端部で複数の中空糸膜を封止固定
するポッティング部と、中空糸膜とケース内壁面との間
に介在するメッシュと、を備える。ここで、ポッティン
グ部は、ストレートなケース内壁面に接着されていた。
【0003】そして、このように構成された中空糸膜モ
ジュールは、例えば固体高分子型燃料電池スタック等の
燃料電池に設けられた隔壁を常に保湿しておくために利
用されていた。すなわち、気体を加湿して、この加湿気
体を燃料電池に送り込むために用いられていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように燃料電池の
加湿用として用いられる中空糸膜モジュールの場合に
は、ポッティング部がストレートなケース内壁面に接着
されていたため、温度差・湿度差による中空糸膜の伸縮
によって、ポッティング部を中空糸膜が引張り、図6
(a)に示すようにポッティング部104がケース10
2から抜けたり、図6(b)に示すようにポッティング
部104がケース102内に引き込まれたりするといっ
たポッティング部の位置移動が生じてしまっていた。
【0005】また、中空糸膜への外部からのスィープ空
気又は水素ガス等の気体の圧力により、やはり図6に示
すようなポッティング部の位置移動が生じてしまうこと
があった。この圧力に抗するためには、ポッティング部
を十分な厚さにする必要が生じていた。
【0006】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、ポッ
ティング部をしっかりと位置固定する中空糸膜モジュー
ルを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、ポッティング部をケース内で位置
固定する固定手段を備えたことを特徴とする。
【0008】したがって、固定手段によってポッティン
グ部を位置固定することができる。
【0009】固定手段は、ケースの内壁面の加工処理で
あるとよい。
【0010】これにより、ケースの内壁面に加工処理を
施せばポッティング部を位置固定することができる。
【0011】加工処理は、ケースの内壁面に対しての溝
の形成であるとよい。
【0012】これにより、溝にポッティング剤が入り込
んで硬化するので、抜け荷重が上がり、ポッティング部
を位置固定することができる。
【0013】溝は、ネジ状であるとよい。
【0014】これにより、ケースの成形後の離型時に、
ネジ状の溝の型芯棒を回転させて引き抜くことができ、
加工が成形と同時に簡易に行うことができる。
【0015】加工処理は、ケースの内壁面の荒し加工で
あるとよい。
【0016】荒し加工としては、ローレット加工、梨地
加工等が挙げられる。これにより、荒し加工されたケー
スの内壁面の粗さ部分にポッティング剤が食い込んで硬
化するので、抜け荷重が上がり、ポッティング部を位置
固定することができる。
【0017】固定手段は、ケースの内壁面に設置するカ
バーであるとよい。
【0018】これにより、ポッティング部がカバーに引
っ掛り、抜け荷重が上がり、ポッティング部を位置固定
することができる。
【0019】固定手段は、ケースの内側に突出するピン
であるとよい。
【0020】これにより、ポッティング部がピンによっ
て位置固定され、抜け荷重が上がり、ポッティング部を
位置固定することができる。
【0021】燃料電池内に送り込む気体を加湿すること
が好適である。
【0022】これにより、燃料電池において反応により
発生した水蒸気を有効に回収して、再び燃料電池に送り
込み、燃料電池に設けられた隔壁を常に保湿しておくこ
とができる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。
【0024】(第1の実施の形態)図1を参照して、本
発明の第1の実施の形態に係る中空糸膜モジュールにつ
いて説明する。図1は第1の実施の形態に係る中空糸膜
モジュールの模式的全体図である。図1では、上半分が
断面を示し、下半分が概観を示している。
【0025】まず、本実施の形態に係る中空糸膜モジュ
ール1の使用方法について説明する。
【0026】近年、燃料電池は、クリーンな発電システ
ムとして注目されており、活発な開発が行われている。
燃料電池においては、水素と酸素の反応により電気と水
蒸気が発生するが、この反応時に発生した電気は水分子
を伴って移動するため、隔壁(イオン交換膜)を常に保
湿しておく必要がある。
【0027】この場合、水タンク等から水分を供給する
ことも考えられるが、定置用あるいは車載用ともに屋外
での使用が前提となるため、冬場における凍結の問題が
あり、水タンク等を設けることは適切ではない。
【0028】そこで、この保湿を行うために、上述のよ
うに燃料電池において反応により発生した水蒸気を有効
に回収して、再び燃料電池に送り込もうという試みが行
われている。
【0029】そのために、ガス中に含まれる水分を分離
可能な水蒸気透過膜を利用した加湿器が必要となり、こ
の加湿器として、中空糸膜モジュール1を好適に採用す
ることができる。
【0030】中空糸膜モジュール1は、図1に示すよう
に、円筒状のケース2と、ケース2内に装填される複数
の中空糸膜3と、ケース2の端面で中空糸膜3の中空内
部のみが開放するように複数の中空糸膜3をケース2内
の端部で封止固定するポッティング部4と、ケース2内
にダストが侵入することを防止するために中空糸膜3と
ケース2の内壁面との間に介在するメッシュ5と、を備
える。
【0031】ケース2には、ケース内部に流体を導く導
入口21と、導入口21より内部に導入した流体を排出
させるための排出口22と、を円筒側面に備えている。
【0032】上記構成の中空糸膜モジュール1では、ま
ず、水蒸気を含む気体を、ケース2の一端側の開口部2
3から中空糸膜3の中空内部に送り込む。中空糸膜3の
中空内部に送り込んだ気体は、そのまま中空内部を通っ
て、ケース2の他端側の開口部24から排出させる。
【0033】一方、加湿対象気体を導入口21からケー
ス2内部に導く。ケース2内部に導かれた気体は、中空
糸膜3の束内部であって、中空糸膜3の外部を通って、
排出口22より排出され、燃料電池内へと送り込まれ
る。
【0034】このようにすることによって、水蒸気を含
む気体が中空糸膜3の中空内部を通る過程で、ガスに含
まれる水分が膜を透過し、中空糸膜3の外部へと排出さ
れる。従って、加湿対象気体は中空糸膜3の束内部を通
る過程で加湿されて、排出口22より排出され、燃料電
池内へと送り込まれる。
【0035】なお、これまでの説明では、中空糸膜の内
部側に水蒸気を含む気体を流し、中空糸膜3の外部側に
加湿対象気体を流す場合を説明したが、これとは逆に、
中空糸膜3の外部側に水蒸気を含む気体を流し、中空糸
膜3の内部側に加湿対象気体を流すようにしても、加湿
対象気体を加湿できることは言うまでもない。
【0036】次に、ポッティング部4の固定を行う本発
明の特徴部分について、更に詳しく説明する。
【0037】ケース2内の両端部の内壁面には、5本ず
つ環状の溝2aが形成されている。そして、ケース2内
の両端部に配置されたポッティング部4は、その位置を
固定するため、ケース2の内壁面に形成された環状の溝
2aに入り込んだ状態でポッティング剤が硬化してい
る。すなわち、環状の溝2aがポッティング部4を位置
固定する固定手段となっている。
【0038】以上のように、環状の溝2aにポッティン
グ剤が入り込んで硬化していると、抜け荷重が上がり、
温度差・湿度差による中空糸膜3の伸縮によってポッテ
ィング部4を中空糸膜3が引張っても、また中空糸膜3
への気体の圧力によっても、ポッティング部4の位置移
動は生じない。
【0039】なお、本実施の形態では、5本の環状の溝
2aを形成したが、ポッティング部4を位置固定できれ
ば溝の数は幾つでもよい。また、溝は、環状でなく、周
方向に分散して形成されているものでもよい。さらに、
溝とは反対に凸部が形成されてもよい。
【0040】(第2の実施の形態)図2を参照して、第
2の実施の形態に係る中空糸膜モジュールについて説明
する。図2は第2の実施の形態に係る中空糸膜モジュー
ルの端部を示す拡大図である。図2では、上半分が断面
を示し、下半分が概観を示している。なお、本実施の形
態は、上記実施の形態とは異なる点についてのみ説明す
る。
【0041】本実施の形態では、ポッティング部4の位
置を固定するため、ケース2の内壁面にネジ状の溝2b
が形成されている。
【0042】このネジ状の溝2bは、ケース2の成形後
の離型時に、ネジ状の溝2bの型芯棒を回転させて引き
抜くことができ、離型性が向上し、ネジ状の溝2bの加
工がケース2の成形と同時に簡易に行うことができる。
【0043】(第3の実施の形態)図3を参照して、第
3の実施の形態に係る中空糸膜モジュールについて説明
する。図3は第3の実施の形態に係る中空糸膜モジュー
ルの端部を拡大して示す拡大図である。図3では、上半
分が断面を示し、下半分が概観を示している。なお、本
実施の形態は、上記実施の形態とは異なる点についての
み説明する。
【0044】本実施の形態では、ポッティング部4の位
置を固定するため、ケース2の内壁面に1本の環状の溝
2aが形成されていると共に、荒し加工2cが施されて
いる。
【0045】本実施の形態の特徴である荒し加工2cと
しては、例えばローレット加工、梨地加工等が挙げられ
る。荒し加工2cにより、荒し加工2cされたケースの
内壁面の粗さ部分にポッティング剤が食い込んで硬化す
るので、抜け荷重が上がり、ポッティング部4を位置固
定することができる。
【0046】(第4の実施の形態)図4を参照して、第
4の実施の形態に係る中空糸膜モジュールについて説明
する。図4は第4の実施の形態に係る中空糸膜モジュー
ルの端部を拡大して示す拡大図である。図4では、上半
分が断面を示し、下半分が概観を示している。なお、本
実施の形態は、上記実施の形態とは異なる点についての
み説明する。
【0047】本実施の形態では、ポッティング部4の位
置を固定するため、ケース2の内壁面にカバー6を設置
している。
【0048】カバー6は、ケース2の内側に突出する突
出部6aを有し、この突出部6aにポッティング部4が
引っ掛り、抜け荷重が上がり、ポッティング部4を位置
固定することができる。
【0049】なお、カバー6の突出部6aは、周上に1
つ又は複数設けてもよい。
【0050】(第5の実施の形態)図5を参照して、第
5の実施の形態に係る中空糸膜モジュールについて説明
する。図5は第5の実施の形態に係る中空糸膜モジュー
ルの端部を拡大して示す拡大図である。図5では、上半
分が断面を示し、下半分が概観を示している。なお、本
実施の形態は、上記実施の形態とは異なる点についての
み説明する。
【0051】本実施の形態では、ポッティング部4の位
置を固定するため、ケース2の内側に突出するピン7を
ケース2の外側から突き刺している。
【0052】ピン7は、ケース2の内側に突出してお
り、ピン7にポッティング部4が引っ掛り、抜け荷重が
上がり、ポッティング部4を位置固定することができ
る。
【0053】なお、ピン7の数は1つ又は複数でもよ
い。
【0054】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により、ポ
ッティング部をしっかりと位置固定することが可能とな
った。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの
模式的全体図である。
【図2】第2の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの
端部を示す拡大図である。
【図3】第3の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの
端部を示す拡大図である。
【図4】第4の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの
端部を示す拡大図である。
【図5】第5の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの
端部を示す拡大図である。
【図6】従来技術に係る中空糸膜モジュールの問題点を
説明する説明図である。
【符号の説明】
1 中空糸膜モジュール 2 ケース 2a 環状の溝 2b ネジ状の溝 2c 荒し加工 21 導入口 22 排出口 23,24 開口部 3 中空糸膜 4 ポッティング部 5 メッシュ 6 カバー 6a 突出部 7 ピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 波形 和彦 神奈川県藤沢市辻堂新町4丁目3番1号 エヌオーケー株式会社内 Fターム(参考) 4D006 GA41 HA01 JA08A JA22A JA25A JB04 JB05 MB02 PB65 PC80 5H026 AA02 AA06 BB02 CV02 CX04 5H027 AA02 AA06 BA19 BC19 MM02

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】筒状のケースと、 該ケース内に装填された複数の中空糸膜と、 該中空糸膜を前記ケースの内の端部で固定するポッティ
    ング部と、 該ポッティング部を前記ケース内で位置固定する固定手
    段と、を備えたことを特徴とする中空糸膜モジュール。
  2. 【請求項2】前記固定手段は、前記ケースの内壁面の加
    工処理であることを特徴とする請求項1に記載の中空糸
    膜モジュール。
  3. 【請求項3】前記加工処理は、前記ケースの内壁面に対
    しての溝の形成であることを特徴とする請求項2に記載
    の中空糸膜モジュール。
  4. 【請求項4】前記溝は、ネジ状であることを特徴とする
    請求項3に記載の中空糸膜モジュール。
  5. 【請求項5】前記加工処理は、前記ケースの内壁面の荒
    し加工であることを特徴とする請求項2に記載の中空糸
    膜モジュール。
  6. 【請求項6】前記固定手段は、前記ケースの内壁面に設
    置するカバーであることを特徴とする請求項1に記載の
    中空糸膜モジュール。
  7. 【請求項7】前記固定手段は、前記ケースの内側に突出
    するピンであることを特徴とする請求項1に記載の中空
    糸膜モジュール。
  8. 【請求項8】燃料電池内に送り込む気体を加湿すること
    を特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の中
    空糸膜モジュール。
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