JP2016518975A - 中空糸膜モジュール - Google Patents
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Abstract
本発明は、中空糸膜モジュールに関し、前記中空糸膜モジュールは、ハウジング部、そして、前記ハウジング部に内蔵される中空糸膜束を含み、前記中空糸膜束の横断面視で最外郭に存在する中空糸膜から、前記横断面視で中央に存在する中空糸膜までの最短流体浸透距離が１０〜２００ｍｍである。前記中空糸膜モジュールは、中空糸膜の外部に流れる流体の流れの均一性を向上させて伝達効率を極大化することによって、中空糸膜モジュールの容量を増加させるための中空糸膜の追加使用を最小化して、原価を低減し、前記中空糸膜モジュールの大きさを小型化することができる。
Description
本発明は、中空糸膜モジュールに関し、より詳細には、中空糸膜の外部に流れる流体の流れの均一性を向上させて伝達効率を極大化することによって、中空糸膜モジュールの容量を増加させるための中空糸膜の追加使用を最小化して、原価を低減させ、前記中空糸膜モジュールの大きさを小型化することができる中空糸膜モジュールに関する。
前記中空糸膜モジュールは、気体分離モジュール、加湿モジュールまたは水処理モジュールなどであってもよい。
燃料電池は、水素と酸素とを結合させて電気を生産する発電型電池である。燃料電池は、乾電池、蓄電池などの一般の化学電池とは異なり、水素と酸素が供給される限り継続して電気を生産することができ、熱損失がないため、内燃機関よりも効率が約２倍高いという利点がある。また、水素と酸素との結合により発生する化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換するため、公害物質の排出が少ない。したがって、燃料電池は、環境に優しいだけでなく、エネルギー消費の増加による資源の枯渇への心配を低減できるという利点を有する。このような燃料電池は、使用される電解質の種類によって、高分子電解質型燃料電池（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ：ＰＥＭＦＣ）、リン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（ＭＣＦＣ）、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）及びアルカリ型燃料電池（ＡＦＣ）などに大別することできる。これらそれぞれの燃料電池は、根本的に同一の原理によって作動するが、使用される燃料の種類、運転温度、触媒、電解質などが互いに異なる。その中でも、高分子電解質型燃料電池は、他の燃料電池に比べて低温で動作し、出力密度が大きく小型化が可能であるため、小規模の据え置き型発電装備だけでなく輸送システムでも最も有望であると考えられている。
高分子電解質型燃料電池の性能を向上させる際に最も重要な要因の一つは、膜−電極接合体（Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ：ＭＥＡ）の高分子電解質膜（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｔｒｏｌｙｔｅ ＭｅｍｂｒａｎｅまたはＰｒｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ：ＰＥＭ）に一定量以上の水分を供給することによって含水率を維持することである。高分子電解質膜が乾燥すると、発電効率が急激に低下するためである。高分子電解質膜を加湿する方法としては、１）耐圧容器に水を充填した後、対象気体を拡散器（ｄｉｆｆｕｓｅｒ）に通過させて水分を供給するバブラー（ｂｕｂｂｌｅｒ）加湿方式、２）燃料電池の反応に必要な供給水分量を計算し、ソレノイドバルブを介してガス流動管に直接水分を供給する直接噴射（ｄｉｒｅｃｔ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）方式及び３）高分子分離膜を用いてガスの流動層に水分を供給する加湿膜方式などがある。これらの中でも、排気ガス中に含まれる水蒸気のみを選択的に透過させる膜を用いて、水蒸気を高分子電解質膜に供給されるガスに提供することによって高分子電解質膜を加湿する加湿膜方式が、加湿器を軽量化及び小型化できるという点で有利である。
加湿膜方式に使用される選択的透過膜は、モジュールを形成する場合、単位体積当たりの透過面積の大きい中空糸膜が好ましい。すなわち、中空糸膜を用いて加湿器を製造する場合、接触表面積の広い中空糸膜の高集積化が可能であるため、小容量でも燃料電池の加湿を十分に行うことができ、低価素材の使用が可能であり、燃料電池から高温で排出される未反応ガスに含まれた水分と熱とを回収して加湿器を介して再利用できるという利点を有する。
しかし、従来の中空糸膜が適用されるモジュールの場合、容量を増加させるために中空糸膜の本数を増やすと、中空糸膜の使用効率が急激に低下するため、不必要に製品の大きさが大きくなるという欠点がある。特に、中空糸膜が注入される断面が広くなるに伴い、中空糸膜の内部に流れる流体の入口効果による偏りが発生し、中空糸膜の外部に流れる流体は、厚くなった中空糸膜束を浸透して全体的に均一に流れることが難しくなる。
本発明の目的は、中空糸膜の外部に流れる流体の流れの均一性を向上させて伝達効率を極大化することによって、中空糸膜モジュールの容量を増加させるための中空糸膜の追加使用を最小化し、原価を低減させ、前記中空糸膜モジュールの大きさを小型化することができる中空糸膜モジュールを提供することである。
本発明の一実施例に係る中空糸膜モジュールは、ハウジング部及びこのハウジング部に収容される中空糸膜束を含み、前記中空糸膜束の横断面視で最外郭に存在する中空糸膜から、前記横断面視で中央に存在する中空糸膜までの最短流体浸透距離が１０〜２００ｍｍである。
前記中空糸膜束の長さに対する前記最短流体浸透距離の割合が５〜１００％であってもよい。
前記中空糸膜束は、長手方向に平らで、幅が広く、厚さが薄い平たい形状を有することができる。
前記中空糸膜束の厚さは２０〜４００ｍｍであってもよい。
前記中空糸膜束の幅に対する厚さの割合は１０〜１００％であってもよい。
前記中空糸膜束は、その全体積に対して前記中空糸膜を３０〜６０体積％含むことができる。
前記中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜束、及び前記複数の中空糸膜束を区画する隔壁を含むことができる。
前記隔壁は複数個含まれ、前記複数個の隔壁は、前記複数の中空糸膜束のそれぞれを取り囲むように配置されてもよい。
前記隔壁には流体流通口が形成されてもよい。
前記ハウジング部は、横断面形状が円形または角形であってもよい。
前記ハウジング部は、両端が開放され、外表面に注入口及び排出口が形成されてもよい。
前記中空糸膜モジュールは、前記中空糸膜の両端部を前記ハウジング部に固定させ、前記ハウジング部の両端部と気密可能に接するポッティング部をさらに含むことができる。
前記中空糸膜モジュールは、前記ハウジング部の各両端に結合され、流体出入口が形成されているカバーをさらに含むことができる。
前記中空糸膜モジュールは、気体分離モジュール、加湿モジュール及び水処理モジュールからなる群から選択されるいずれか１つであってもよい。
前記中空糸膜束の長さに対する前記最短流体浸透距離の割合が５〜１００％であってもよい。
前記中空糸膜束は、長手方向に平らで、幅が広く、厚さが薄い平たい形状を有することができる。
前記中空糸膜束の厚さは２０〜４００ｍｍであってもよい。
前記中空糸膜束の幅に対する厚さの割合は１０〜１００％であってもよい。
前記中空糸膜束は、その全体積に対して前記中空糸膜を３０〜６０体積％含むことができる。
前記中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜束、及び前記複数の中空糸膜束を区画する隔壁を含むことができる。
前記隔壁は複数個含まれ、前記複数個の隔壁は、前記複数の中空糸膜束のそれぞれを取り囲むように配置されてもよい。
前記隔壁には流体流通口が形成されてもよい。
前記ハウジング部は、横断面形状が円形または角形であってもよい。
前記ハウジング部は、両端が開放され、外表面に注入口及び排出口が形成されてもよい。
前記中空糸膜モジュールは、前記中空糸膜の両端部を前記ハウジング部に固定させ、前記ハウジング部の両端部と気密可能に接するポッティング部をさらに含むことができる。
前記中空糸膜モジュールは、前記ハウジング部の各両端に結合され、流体出入口が形成されているカバーをさらに含むことができる。
前記中空糸膜モジュールは、気体分離モジュール、加湿モジュール及び水処理モジュールからなる群から選択されるいずれか１つであってもよい。
本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜の外部に流れる流体の流れの均一性を向上させて伝達効率を極大化することによって、中空糸膜モジュールの容量を増加させるための中空糸膜の追加使用を最小化して、原価を低減し、前記中空糸膜モジュールの大きさを小型化することができる。
以下、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施例に対して詳細に説明する。しかし、本発明は、種々の異なる形態で具現可能であり、ここで説明する実施例に限定されない。
図１は、本発明の第１実施例に係る中空糸膜モジュールを一部分解した斜視図であり、図２は、本発明の第２実施例に係る中空糸膜モジュールを一部分解した斜視図である。図３は、図１の中空糸膜モジュールをＡ−Ａ’線を基準として切断した一部断面図である。前記図１〜図３に示された中空糸膜モジュールは、加湿モジュールを一実施例として示したものである。しかし、前記中空糸膜モジュールは、前記加湿モジュールに限定されず、気体分離モジュールまたは水処理モジュールなどであってもよい。
以下、図１〜図３を参照して、前記中空糸膜モジュールについて説明する。前記図１〜図３を参照すると、前記中空糸膜モジュール１０は、ハウジング部１、中空糸膜束４、ポッティング部２及びカバー５を含む。
前記ハウジング部１と前記カバー５は、前記中空糸膜モジュール１０の外形をなす部材である。前記ハウジング部１と前記カバー５は、ポリカーボネートなどの硬質プラスチック、金属から形成することができる。また、前記ハウジング部１と前記カバー５は、幅方向の断面形状が、図１に示したように角形であるか、または図２に示したように円形であってもよい。前記角形は、四角形、正方形、台形、平行四辺形、五角形、六角形などであってもよく、前記角形は、角部がラウンド状であってもよい。また、前記円形は楕円形であってもよい。
前記ハウジング部１の開放された両端はポッティング部２で埋められ、前記ポッティング部２は、前記ハウジング部１の周縁部１２によって囲まれる。前記周縁部１２には、加湿流体が供給される注入口１２１が形成されており、他端部を囲む前記周縁部１２には、前記ハウジング部１の内部を通過した加湿流体が排出される排出口１２２が形成されている。
前記ハウジング部１の内部には、水分を選択的に通過させる複数の中空糸膜４１からなる中空糸膜束４が収容される。ここで、前記中空糸膜４１の材質は、公知のものによるもので、本明細書で詳細な説明は省略する。
前記ポッティング部２は、前記中空糸膜束４の両端部で前記中空糸膜４１を結束しながら、前記中空糸膜４１間の空隙を埋める。前記ポッティング部２は、前記ハウジング部１の両端部の内側面に接して前記ハウジング部１を気密させることができる。前記ポッティング部２の材質は、公知のものによるもので、本明細書で詳細な説明は省略する。
前記ポッティング部２は、前記ハウジング部１の両端の内部のそれぞれに形成されることによって、前記中空糸膜束４は、その両端部が前記ハウジング部１に固定される。これによって、前記ハウジング部１は、両端が前記ポッティング部２によって塞がれ、その内部には加湿流体が通過する流路が形成される。
一方、前記カバー５は、前記ハウジング部１の各両端に結合される。前記各カバー５には、流体出入口５１が形成されている。前記一側のカバー５の流体出入口５１に流入した作動流体は、中空糸膜４１の内部管路を通過して加湿され、他側のカバー５の流体出入口５１に排出される。
前記図３を参照すると、前記ポッティング部２は、前記周縁部１２の先端１２ａの略中間部分から前記ハウジング部１の中心に向って上向き傾斜するように形成することができ、前記中空糸膜４１は、前記ポッティング部２を貫通して前記ポッティング部２の先端で管路を露出させることができる。前記ポッティング部２によって遮られていない前記周縁部１２の先端１２ａにはシール部材Ｓが当接され、前記カバー５がこれを加圧して前記ハウジング部１に結合させることができる。
一方、前記中空糸膜束４は、前記中空糸膜束４の横断面視で最外郭に存在する中空糸膜から、前記横断面視で中央に存在する中空糸膜までの最短流体浸透距離が１０〜２００ｍｍであってもよく、２０〜１００ｍｍであってもよい。
図４は、従来の中空糸膜モジュールの横断面図であり、図５は、図１の中空糸膜モジュールをＢ−Ｂ’線を基準として切断した断面図であり、図６は、図２の中空糸膜モジュールをＢ−Ｂ’線を基準として切断した断面図である。以下、図４〜図６を参照して、前記中空糸膜束４の前記最短流体浸透距離について説明する。
前記中空糸膜束４の横断面は、前記中空糸膜束４の長手方向に垂直な方向に前記中空糸膜束４を切断したときに現れる面である。これによって、前記中空糸膜束４の横断面形状は、複数の中空糸膜４１が間隔を置いたり、接して集まっている形状である。
前記中空糸膜束４は、長手方向に沿って無数の横断面を有することができ、前記最短流体浸透距離を測定する横断面は、前記無数の横断面のいずれか１つであってもよく、代表的には、前記中空糸膜束４の先端、すなわち、前記ポッティング部２を貫通して前記ポッティング部２の表面に露出された前記中空糸膜束４の断面とすることができる。
また、前記中空糸膜束４の横断面視で前記最外郭に存在する中空糸膜は、前記中空糸膜束４の表面に存在する中空糸膜４１であり、前記中空糸膜束４の横断面の中央は、前記横断面形状の重心を意味する。また、前記重心に前記中空糸膜４１が存在しない場合、前記横断面視で中央に存在する中空糸膜４１は、前記重心に最も近くに位置する中空糸膜４１である。
一方、前記図４を参照すると、従来の中空糸膜束４’は、前記中空糸膜束４’の横断面視で最外郭に存在する中空糸膜４２ｏから、前記横断面視で中央に存在する中空糸膜４２ｃまでの最短流体浸透距離４２Ｔが２００ｍｍを超える。前記中空糸膜束４’の横断面が広くなるに伴い、前記中空糸膜４１の内部に流れる流体の入口効果による偏りが発生し、中空糸膜４１の外部に流れる流体は、厚くなった前記中空糸膜束４’を浸透して全体的に均一に流れることが難しい。
一方、図５及び図６を参照すると、前記中空糸膜束４は、前記中空糸膜束４の横断面視で最外郭に存在する中空糸膜４３ｏ，４４ｏから、前記横断面視で中央に存在する中空糸膜４３ｃ，４４ｃまでの最短流体浸透距離４３Ｔ，４４Ｔが５０〜２００ｍｍである。前記最短流体浸透距離４３Ｔ，４４Ｔが前記範囲内である場合、前記中空糸膜束４の内部に浸透する前記加湿流体の浸透が容易である。これによって、前記中空糸膜モジュール１０は、前記中空糸膜束４の外部に流れる前記加湿流体の流れの均一性を向上させて伝達効率を極大化することによって、前記中空糸膜モジュール１０の容量を増加させるための中空糸膜の追加使用を最小化して、原価を低減し、前記中空糸膜モジュール１０の大きさを小型化することができる。
前記中空糸膜束４の全長に対する前記最短流体浸透距離４３Ｔ，４４Ｔの割合は５〜１００％であってもよく、好ましくは１０〜６０％であってもよい。前記中空糸膜束４の全長に対する前記最短流体浸透距離４３Ｔ，４４Ｔの割合が５％未満である場合、中空糸膜束４の厚さが薄すぎるため、十分な中空糸膜４１を含むことができず、１００％を超える場合、中空糸膜束４に流体が浸透することが難しいため、中空糸膜４１の使用効率が低下し得る。
前記中空糸膜束４は、平たい形状を有することができる。前記中空糸膜束４の平たい形状は、長手方向に平らで、幅が広く、厚さが薄い形状を意味する。このとき、前記厚さよりも前記幅の長さが長い。
前記中空糸膜束４は、平たい形状を有することができる。前記中空糸膜束４の平たい形状は、長手方向に平らで、幅が広く、厚さが薄い形状を意味する。このとき、前記厚さよりも前記幅の長さが長い。
前記中空糸膜束４の厚さは２０〜４００ｍｍであってもよく、好ましくは４０〜１００ｍｍであってもよい。前記平たい形状の中空糸膜束４の厚さが前記範囲内である場合、前記中空糸膜束４の内部に浸透する前記加湿流体の浸透が容易である。これによって、前記中空糸膜モジュール１０は、前記中空糸膜束４の外部に流れる前記加湿流体の流れの均一性を向上させて伝達効率を極大化することによって、前記中空糸膜モジュール１０の容量を増加させるための中空糸膜の追加使用を最小化して、原価を低減し、前記中空糸膜モジュール１０の大きさを小型化することができる。
前記中空糸膜束４の幅に対する厚さの割合は１０〜１００％であってもよく、好ましくは２０〜６０％であってもよい。前記中空糸膜束４の幅に対する厚さの割合が１０％未満である場合、幅方向の均一な流体の流れを誘導することが難しいため、中空糸膜４１の使用効率が低下することがあり、１００％を超える場合、前記中空糸膜束４の厚さを相対的に薄くしなければならないため、十分な中空糸膜４１を含むことができなくなる。
前記中空糸膜束４は、その全体積に対して前記中空糸膜４１を３０〜６０体積％含むことができる。前記中空糸膜４１の含量が３０体積％未満であると、十分な中空糸膜４１を含むことができないため、前記中空糸膜モジュール１０の体積が大きくなることがあり、６０体積％を超える場合、中空糸膜４１の密集度が大きすぎるため、製造するのに困難があり、中空糸膜４１の外部に流れる流体による圧力降下が大きくなることがある。
前記中空糸膜モジュール１０は、複数の中空糸膜束４、及び前記複数の中空糸膜束を区画する隔壁９を含むことができる。前記隔壁９には流体流通口８が形成され、前記加湿流体が前記流体流通口８を介して前記隔壁９を通過して前記中空糸膜束４の外部に流れることができるようにする。
また、前記隔壁９は複数個であってもよく、前記複数個の隔壁９は、前記複数の中空糸膜束４のそれぞれを取り囲むように配置されて前記中空糸膜束４を区画することができる。
また、前記隔壁９は複数個であってもよく、前記複数個の隔壁９は、前記複数の中空糸膜束４のそれぞれを取り囲むように配置されて前記中空糸膜束４を区画することができる。
前記作動流体は、前記一側のカバー５の流体出入口５１を介して前記ハウジング部１内に供給されて、前記中空糸膜４１の内部に流れ、前記他側のカバー５の流体出入口５１を介して前記中空糸膜モジュール１０の外部に排出される。一方、前記加湿流体は、前記ハウジング部１の注入口１２１を介して前記ハウジング部１の一側の周縁部１２に供給された後、前記隔壁９の一側の流体流通口８を介して前記隔壁９を通過して前記中空糸膜４１の外部に流れ、前記隔壁９の他側の流体流通口８を介して前記ハウジング部１の他側の周縁部１２に排出された後、前記ハウジング部１の排出口１２２を介して前記ハウジング部１の外部に排出される。前記作動流体と前記加湿流体は、それぞれ、中空糸膜４１の内部と外部に流れながら水分などの物質を交換するようになる。
前記作動流体は低湿の流体であり、前記加湿流体は高湿の流体であり得る。前記では、前記作動気体が前記中空糸膜４１の内部に流れ、前記加湿流体が前記中空糸膜４１の外部に流れることを説明したが、前記作動気体が前記中空糸膜４１の外部に流れ、前記加湿流体が前記中空糸膜４１の内部に流れてもよい。
［実施例：加湿モジュールの製造］
（比較例）
ポリスルホン中空糸膜（外径９００μｍ、内径８００μｍ）１４，０００個を１つの束として角形のハウジング（横２５０ｍｍ、縦２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ）の内部に配置させた。このとき、前記中空糸膜束の最短流体浸透距離は１００ｍｍであった。
（比較例）
ポリスルホン中空糸膜（外径９００μｍ、内径８００μｍ）１４，０００個を１つの束として角形のハウジング（横２５０ｍｍ、縦２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ）の内部に配置させた。このとき、前記中空糸膜束の最短流体浸透距離は１００ｍｍであった。
前記ハウジングの両端にポッティング部形成用キャップを被せ、前記中空糸膜束の間の空間、及び前記中空糸膜束と前記ハウジングとの間の空間にポッティング用組成物を注入し、硬化させてシール（ｓｅａｌ）した。前記ポッティング部形成用キャップを除去した後、前記硬化した中空糸膜ポッティング用組成物の先端を切断し、前記中空糸膜束の先端が前記ポッティング部の切断部に露出されるようにしてポッティング部を形成し、前記ハウジングの両端部にカバーを被せて加湿モジュールを製造した。
（実施例１）
ポリスルホン中空糸膜（外径９００μｍ、内径８００μｍ）１４，０００個を平たい形状の２つの束（それぞれ７，０００個）に分割して角形のハウジング（横２５０ｍｍ、縦２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ）の内部に配置させた。このとき、前記中空糸膜束の最短流体浸透距離は６０ｍｍであった。
ポリスルホン中空糸膜（外径９００μｍ、内径８００μｍ）１４，０００個を平たい形状の２つの束（それぞれ７，０００個）に分割して角形のハウジング（横２５０ｍｍ、縦２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ）の内部に配置させた。このとき、前記中空糸膜束の最短流体浸透距離は６０ｍｍであった。
前記ハウジングの両端にポッティング部形成用キャップを被せ、前記中空糸膜束の間の空間、及び前記中空糸膜束と前記ハウジングとの間の空間にポッティング用組成物を注入した後、硬化させてシールした。前記ポッティング部形成用キャップを除去し、前記硬化した中空糸膜ポッティング用組成物の先端を切断し、前記中空糸膜束の先端が前記ポッティング部の切断部に露出されるようにしてポッティング部を形成し、前記ハウジングの両端部にカバーを被せて加湿モジュールを製造した。
（実施例２）
ポリスルホン中空糸膜（外径９００μｍ、内径８００μｍ）１４，０００個を平たい形状の３つの束（それぞれ４，６６６個）に分割して角形のハウジング（横２５０ｍｍ、縦２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ）の内部に配置させた。このとき、前記中空糸膜束の最短流体浸透距離は４０ｍｍであった。
ポリスルホン中空糸膜（外径９００μｍ、内径８００μｍ）１４，０００個を平たい形状の３つの束（それぞれ４，６６６個）に分割して角形のハウジング（横２５０ｍｍ、縦２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ）の内部に配置させた。このとき、前記中空糸膜束の最短流体浸透距離は４０ｍｍであった。
前記ハウジングの両端にポッティング部形成用キャップを被せ、前記中空糸膜束の間の空間、及び前記中空糸膜束と前記ハウジングとの間の空間にポッティング用組成物を注入した後、硬化させてシールした。前記ポッティング部形成用キャップを除去し、前記硬化した中空糸膜ポッティング用組成物の先端を切断し、前記中空糸膜束の先端が前記ポッティング部の切断部に露出されるようにしてポッティング部を形成し、前記ハウジングの両端部にカバーを被せて加湿モジュールを製造した。
（実施例３）
ポリスルホン中空糸膜（外径９００μｍ、内径８００μｍ）１４，０００個を平たい形状の６個の束（それぞれ１，５５５個）に分割して角形のハウジング（横２５０ｍｍ、縦２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ）の内部に配置させた。このとき、前記中空糸膜束の最短流体浸透距離は２０ｍｍであった。
ポリスルホン中空糸膜（外径９００μｍ、内径８００μｍ）１４，０００個を平たい形状の６個の束（それぞれ１，５５５個）に分割して角形のハウジング（横２５０ｍｍ、縦２５０ｍｍ、高さ２５０ｍｍ）の内部に配置させた。このとき、前記中空糸膜束の最短流体浸透距離は２０ｍｍであった。
前記ハウジングの両端にポッティング部形成用キャップを被せ、前記中空糸膜束の間の空間、及び前記中空糸膜束と前記ハウジングとの間の空間にポッティング用組成物を注入し、硬化させてシールした。前記ポッティング部形成用キャップを除去した後、前記硬化した中空糸膜ポッティング用組成物の先端を切断し、前記中空糸膜束の先端が前記ポッティング部の切断部に露出されるようにしてポッティング部を形成し、前記ハウジングの両端部にカバーを被せて加湿モジュールを製造した。
［実験例：製造されたポッティング部の性能測定］
前記実施例及び比較例で製造された加湿モジュールの中空糸膜の内部及び外部にそれぞれ５０ｇ／ｓｅｃの乾燥空気を流入し、中空糸膜の外部は温度７０℃、湿度９０％に固定し、中空糸膜の内部は、温度４０℃、湿度１０％に固定して気体−気体加湿を行った。
加湿性能は、前記中空糸膜の内部を流れる空気が加湿されて排出される地点の温度と湿度を測定し、露点（Ｄｅｗ Ｐｏｉｎｔ）に換算して測定した。その結果を下記表１に示す。
前記表１を参照すると、前記実施例で製造された加湿モジュールは、比較例で製造された加湿モジュールに比べて加湿性能が大きく向上することがわかる。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
前記実施例及び比較例で製造された加湿モジュールの中空糸膜の内部及び外部にそれぞれ５０ｇ／ｓｅｃの乾燥空気を流入し、中空糸膜の外部は温度７０℃、湿度９０％に固定し、中空糸膜の内部は、温度４０℃、湿度１０％に固定して気体−気体加湿を行った。
加湿性能は、前記中空糸膜の内部を流れる空気が加湿されて排出される地点の温度と湿度を測定し、露点（Ｄｅｗ Ｐｏｉｎｔ）に換算して測定した。その結果を下記表１に示す。
以上、本発明の好ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、後述する特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。
１０ 中空糸膜モジュール
１ ハウジング部
１２ 周縁部
１２１ 注入口
１２２ 排出口
１２ａ 周縁部の先端
２ ポッティング部
４ 中空糸膜束
４’ 従来の中空糸膜束
４１ 中空糸膜
４２Ｔ，４３Ｔ，４４Ｔ 最短流体浸透距離
４２ｃ，４３ｃ，４４ｃ 中央に存在する中空糸膜
４２ｏ，４３ｏ，４４ｏ 最外郭に存在する中空糸膜
５ カバー
５１ 流体出入口
８ 流体流通口
９ 隔壁
１ ハウジング部
１２ 周縁部
１２１ 注入口
１２２ 排出口
１２ａ 周縁部の先端
２ ポッティング部
４ 中空糸膜束
４’ 従来の中空糸膜束
４１ 中空糸膜
４２Ｔ，４３Ｔ，４４Ｔ 最短流体浸透距離
４２ｃ，４３ｃ，４４ｃ 中央に存在する中空糸膜
４２ｏ，４３ｏ，４４ｏ 最外郭に存在する中空糸膜
５ カバー
５１ 流体出入口
８ 流体流通口
９ 隔壁
Claims (14)
- ハウジング部と、
前記ハウジング部に収容される中空糸膜束とを含み、
前記中空糸膜束の横断面視で最外郭に存在する中空糸膜から、前記横断面視で中央に存在する中空糸膜までの最短流体浸透距離が１０〜２００ｍｍである中空糸膜モジュール。 - 前記中空糸膜束の長さに対する前記最短流体浸透距離の割合が５〜１００％である請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜束は、長手方向に平らで、幅が広く、厚さが薄い平たい形状を有する請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜束の厚さは２０〜４００ｍｍである請求項３に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜束の幅に対する厚さの割合は１０〜１００％である請求項３に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜束は、その全体積に対して前記中空糸膜を３０〜６０体積％含む請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜束及び前記複数の中空糸膜束を区画する隔壁を含む請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記隔壁は複数個含まれ、
前記複数個の隔壁は、前記複数の中空糸膜束のそれぞれを取り囲むように配置される請求項７に記載の中空糸膜モジュール。 - 前記隔壁には流体流通口が形成された請求項７又は８に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記ハウジング部は、横断面形状が円形または角形である請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記ハウジング部は、両端が開放され、外表面に注入口及び排出口が形成された請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜モジュールは、前記中空糸膜の両端部を前記ハウジング部に固定させ、前記ハウジング部の両端部と気密可能に接するポッティング部をさらに含む、請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜モジュールは、前記ハウジング部の各両端に結合され、流体出入口が形成されているカバーをさらに含む請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜モジュールは、気体分離モジュール、加湿モジュール及び水処理モジュールからなる群から選択されるいずれか１つである請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
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