JPH07108128A - 気体の湿度コントロール方法 - Google Patents

気体の湿度コントロール方法

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JPH07108128A
JPH07108128A JP5257233A JP25723393A JPH07108128A JP H07108128 A JPH07108128 A JP H07108128A JP 5257233 A JP5257233 A JP 5257233A JP 25723393 A JP25723393 A JP 25723393A JP H07108128 A JPH07108128 A JP H07108128A
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JP
Japan
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film
water
gas
porous film
humidity
Prior art date
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Pending
Application number
JP5257233A
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English (en)
Inventor
Junjiro Iwamoto
純治郎 岩元
Haruhisa Miyake
晴久 三宅
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】効率的かつ長期安定的に気体の湿度をコントロ
ールする簡便な方法を提供する。 【構成】疎水性多孔体フィルムと親水性無孔体フィルム
との複層膜を介して、疎水性多孔体フィルム側に水系調
湿液を、親水性無孔体フィルム側に調湿すべき気体をそ
れぞれ接触させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水溶液を用いて室内空気
などの各種気体の湿度を調整する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来気体の調湿等においては、塩水溶液
などの水素調湿液から気体への水分移動、また水分を含
んだ気体から調湿液への水分移動は調湿液の自由表面を
透して行われることが多かった。この方法では自由表面
であるために透過面積の体積効率に限度があったり、ま
た調湿液と気体が直接触れるため気体中に調湿液のミス
トが混入するトラブルを防止することが困難であった。
一方、疎水性多孔体フィルムを水分透過膜として用い水
分移動を行わせることが提案されている(特開昭61−
186739)。この技術を用いることにより前述の問
題点は初期的に解決できる。
【0003】しかしこの場合は、基本的に多孔体フィル
ムの疎水性を通じて調湿液の洩れを阻止しているもので
あり、長期の使用においては調湿液中の塩などがフィル
ム面に析出して膜面が徐々に親水化するため、やがてリ
ークにつながることが多かった。更に親水基を分子に持
つポリマー例えば酢酸セルロースなどからなる親水性フ
ィルムを水分透過膜として用いることも提案されている
(特開平2−293551)。
【0004】この親水性フィルムは無孔でありながら水
分透過性を有し、調湿液の移行を阻止するのに多孔体フ
ィルムと異なって疎水性に頼っていないため、長期に用
いた場合でも洩れなどが発生することはない。しかしな
がら、このような親水性フィルムは、調湿液の濃度が低
い場合には期待通りこれらのフィルムで水分を移動させ
ることができるが、調湿液の濃度が高い場合には、水分
の移動速度が極めて小さくなってしまうことが判った。
【0005】この原因は必ずしも明確ではないが、無孔
のフィルムを水分透過膜として用いた場合、膜内にも溶
質が浸入して膜内濃度が上昇するため、膜内水のモビリ
ティーが低下するものと考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来技
術が有していた前述の欠点を解消とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の問題点を
解決すべくなされたものであり、水系調湿液と気体の間
で膜を介して水分を移動せしめて気体の湿度をコントロ
ールする方法において、上記膜が疎水性多孔体フィルム
と親水性無孔体フィルムとの複層膜からなり、疎水性多
孔体フィルムを水系調湿液に面するように配置したこと
を特徴とする気体の湿度コントロール方法を提供するも
のである。
【0008】以下に本発明を更に詳しく説明する。本願
発明で調湿される気体としては、業務用又は居住用の空
気、酸素、窒素、水素、ヘリウムその他の不活性ガス等
の湿度をコントロールしたい種々の気体が対象とされ
る。更には、冷蔵室、乾燥機、冷凍機等の各種機器に使
用される気体も対象とされる。これらの気体は、本発明
により、加湿又は除湿されて目的に応じた湿度の10〜
90%の適宜のレベルに調湿される。
【0009】一方、本発明で上記気体の調湿に使用され
る水系調湿液としては、希望する湿度レベルにより異な
るが、通常は、好ましくは10〜50重量%の濃厚水溶
液が使用される。濃厚水溶液の溶質の種類としては吸水
性の大きなものが好ましく、アルカリ金属のハロゲン酸
塩、硫酸塩、硝酸塩又はカルボン酸塩など塩水溶液が例
示される。なかでも塩化リチウム、臭化リチウムなどの
使用が好適である。
【0010】本発明で使用される膜は、疎水性多孔体フ
ィルムと親水性無孔体フィルムとの複層膜からなるが、
ここで疎水性多孔体フィルムは、水阻止耐圧が好ましく
は0.01kg/cm2 以上、特には0.1kg/cm
2 以上を有し、かつ通気度が好ましくは600秒/10
0cc以下、好ましくは200秒/100cc以下を有
する。ここで、水阻止耐圧は水圧を加えた場合に水が反
対面にしみ出す圧力として定義される。また通気度は、
100cm3 の空気が1平方インチの面積を4.88イ
ンチH2 Oの圧力差で通過する時間と定義される。
【0011】疎水性多孔体フィルムは、厚みが好ましく
は5〜200μm、特には10〜100μmを有し、そ
の材質としてはフッ素化炭化水素ポリマー、炭化水素ポ
リマーが使用され、なかでもポリテトラフルオロエチレ
ン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルフォン等
の使用が好適である。
【0012】上記親水性無孔体フィルムは、無孔性の尺
度としてリーク耐圧が好ましくは0.1kg/cm2
上、特には0.5kg/cm2 以上を有し、分子内に親
水基を有するポリマーから形成される厚みが、好ましく
は0.1〜100μm特には1〜20μmのフィルムか
らなる。その例としては酢酸セルロース、透湿性ウレタ
ン、酢酸ビニルアセテート、イオン交換膜、ポリイミド
等が挙げられる。
【0013】なかでも、イオン交換膜は水分透過性が大
きいので良好である。イオン交換膜としては種々のもの
が使用できるが、25℃の純水に浸漬した場合の吸水率
が好ましくは10〜200重量%、特には20〜100
重量%、イオン交換容量が好ましくは0.6〜5.0ミ
リ当量/g乾燥樹脂、特には0.8〜3.0ミリ当量/
g乾燥樹脂、そして25℃の純水に浸漬した場合固定イ
オン濃度として好ましくは0.5〜6ミリ当量/gH2
O、特には1〜5ミリ当量/gH2 Oのものが好適であ
る。
【0014】本発明で使用されるイオン交換膜として
は、陽イオン交換膜又は陰イオン交換膜の何れも使用で
きるが、好ましくは強酸性陽イオン交換膜、強塩基性陽
イオン交換膜の使用が好適である。イオン交換膜の材質
としては、スチレン系樹脂、エチレン系樹脂、ポリスル
ホン系樹脂、含フッ素炭化水素系樹脂等が使用できる。
なかでも耐熱性、耐薬品性、成形加工性及び機械的性
質、特に膨潤、収縮による破損が小さいことなどの点か
ら含フッ素炭化水素系樹脂からなるスルホン酸系陽イオ
ン交換膜、特に下記化1の一般式を有する含フッ素ポリ
マーからなるイオン交換膜が好ましい。
【0015】
【化1】
【0016】上記一般式において、p、qは正の整数で
あり、q/pは2〜16、mは0又は1、nは1〜5の
整数である。
【0017】本発明で使用される上記疎水性多孔体フィ
ルムと親水性無孔体フィルムとの複層膜は、種々の手段
で製造されるが、例えばイオン交換膜を形成するポリマ
ー又はその前駆体溶液を疎水性多孔体フィルム上にキャ
スト成膜する方法、上記ポリマー又はその前駆体溶液を
一旦別の高分子ポリマーフィルム上にキャスト成膜し、
該キャスト成膜したフィルム上に接着材を塗布して疎水
性多孔体フィルムを貼り付けて接着後、上記高分子ポリ
マーフィルムを剥ぎ取るラミネート法、さらには、イオ
ン交換膜を形成するポリマーやフィルム上に成膜し、疎
水性多孔体フィルムを加熱プレスする方法が使用され
る。
【0018】上記のように製造される複層膜は、中空糸
状、管状又は平膜状の形態を有し、厚みは全厚として好
ましくは、5〜300μm、特には10〜120μmを
有する。疎水性多孔体フィルムと親水性無孔体フィルム
との厚みの比率は適宜選び得るが、前者/後者が好まし
くは1〜1000、特には10〜100である。
【0019】本発明で上記複層膜を介して、水系調湿液
を気体とを接触させて気体を調湿する場合、上記気体
は、複層膜や構成する親水性無孔体フィルム側に供給
し、水系調湿液は疎水性多孔体フィルム側に供給する。
複層膜として中空糸状又は管状膜を使用した場合には、
親水性無孔体フィルムを外側に配置し、調湿すべき気体
を中空糸状又は管状膜の外側に供給するのが気体流動の
際の圧損を小さくできるので好ましい。
【0020】水系調湿液及び気体は、併流又は向流方式
で接触させ、また供給速度として水系調湿液は好ましく
は1〜100cm/sec、気体は好ましくは0.5〜
20m/secにて供給される。かくして、水系調湿液
の濃度及び気体の湿度との関係から上記複層膜を通じて
水分が移動し、気体の調湿が行われる。
【0021】
【作用】水系調湿液よりも低い水蒸気分圧を有する低湿
度の気体と水系調湿液とを複層膜を介して存在させた場
合、水系調湿液は、多孔体の疎水性のため阻止されて無
孔フィルムまで達しないが、水溶液の多孔体側の自由表
面からは水蒸気が蒸散して無孔フィルムに達し、更にフ
ィルムを透過して気体内に拡散していく。
【0022】多孔体の親水化はやはり徐々に進行するが
多孔体の気体側は無孔フィルムがあるために孔内には当
初から空気等の気体が存在している。そのため無孔フィ
ルムが無い場合に比べて水系調湿液の多孔内への入り込
みも少なくなる。更に多孔体が局所的に親水化した場
合、多孔体単独の場合には洩れにつながってシステム全
体としてトラブルになってしまうが、無孔フィルム/多
孔体の構成の場合は水系調湿液は無孔フィルムで阻止さ
れるため洩れトラブルにはつながらない。水系調湿液が
無孔フィルムに触れた部分の水分透過性能は低下する
が、その範囲がかなりの部分を占めるまでシステムとし
て使用できるため寿命が大幅に伸びる。
【0023】
【実施例】
〔実施例1〕テトラフルオロエチレンとCF2 =CFO
CF2 CF(CF3 )OCF2 CF2 SO2 Fとを共重
合せしめてイオン交換容量1.1ミリ当量/g樹脂の共
重合体Aを得た。この共重合体Aを水酸化カリウム水溶
液で加水分解後塩酸で処理し末端を−SO3 Hに交換し
た共重合体Bを得た。共重合体Bとエタノールをオート
クレーブに入れ、加熱撹拌し、共重合体Bのエタノール
溶液を得た。
【0024】この溶液をナイロン布で補強した孔径0.
6μm、多孔率85%、厚さ20μmのポリテトラフル
オロエチレン(PTFE)製多孔体(商品名ミクロテッ
クス、日東電工社製)上に塗工して10μm厚みのフィ
ルムを形成し、PTFE製疎水性多孔体フィルムとイオ
ン交換膜の無孔水分透過フィルム(吸水率23重量%、
固定イオン濃度4.8モル/kgH2 O)との複合膜を
作製した。
【0025】得られた複合膜を2室セルを構成し、室温
にて多孔体側に40重量%LiCl水溶液を満たし、無
孔性多孔体フィルム側に1m/秒の流速で種々の濃度の
調湿空気を導入しながらセルから出てくる空気の湿度を
測定して水分の透過の状況を測定したところ、表1の結
果が得られた。
【0026】
【表1】
【0027】〔比較例1〕テトラフルオロエチレンとC
2 =CFOCF2 CF(CF3 )OCF2 CF2 SO
2 Fとを共重合せしめてイオン交換容量1.1ミリ当量
/g樹脂の共重合体Aを得た。この共重合体Aを水酸化
カリウム水溶液で加水分解後塩酸で処理し末端を−SO
3 Hに交換した共重合体Bを得た。
【0028】共重合体Bとエタノールをオートクレーブ
に入れ、加熱撹拌し、共重合体Bのエタノール溶液を得
た。この溶液をPTEFフィルム上に塗工した後、60
℃の恒温槽内で溶媒を蒸散させた後PTFEフィルムよ
り剥して40( μm) 厚のイオン交換膜を得た。
【0029】得られたイオン交換膜を実施例1と同じセ
ルに挟み、室温にて多孔体側に40重量%LiCl水溶
液を満たし、無孔フィルム側に1m/秒の流速で種々の
湿度の調湿空気を導入しながらセルから出てくる空気の
湿度を測定して水分の透過の状況を測定したところ、表
2の結果が得られた。
【0030】
【表2】
【0031】〔比較例2〕ナイロン布で補強した孔径
0.6μm、多孔率85%、厚さ20μm、のPTFE
製多孔体フィルム(商品名ミクロテックス、日東電工社
製)をセルに挟み、室温にて一方の側に40%LiCl
水溶液を満たし、他方の側に1m/秒の流速で種々の湿
度の調湿空気を導入しながらセルから出てくる空気の湿
度を測定して水分の透過の状況を測定したところ表3の
結果が得られた。
【0032】
【表3】
【0033】
【発明の効果】本発明では、複層膜を使用することによ
り水分移動速度が大きくかつ長期にわたって安定してい
るので、気体の調湿が効率的に行うことができる。ま
た、水系調湿液の濃度及び塩の種類を変えることによ
り、上記水分移動速度をコントロールできるので、種々
の気体の調湿に適用可能である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】気体と水系調湿液との間で膜を介して水分
    を移動せしめて気体の湿度をコントロールする方法にお
    いて、上記膜が疎水性多孔体フィルムと親水性無孔体フ
    ィルムとの複層膜からなり、疎水性多孔体フィルムを水
    系調湿液に面するように配置したことを特徴とする気体
    の湿度コントロール方法。
  2. 【請求項2】疎水性多孔体フィルムの水阻止耐圧が0.
    01kg/cm2 以上であり、かつ通気度が600秒/
    100cc以下である請求項1の湿度コントロール方
    法。
  3. 【請求項3】親水性無孔体フィルムが、吸水率10〜2
    00重量%、固定イオン濃度0.5〜6ミリ当量/gH
    2 O、イオン交換容量が0.6〜5.0ミリ当量/g乾
    燥樹脂のイオン交換膜である請求項1又は2の湿度コン
    トロール方法。
  4. 【請求項4】水系調湿液が、濃度10重量%以上のLi
    Cl水溶液である請求項1、2又は3の湿度コントロー
    ル方法。
JP5257233A 1993-10-14 1993-10-14 気体の湿度コントロール方法 Pending JPH07108128A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009000974A (ja) * 2007-06-25 2009-01-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 透湿体及びこれを備えた加湿器
JP2009136851A (ja) * 2007-12-11 2009-06-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 除水装置及びこれを利用する燃料電池発電システム
JP2011058766A (ja) * 2009-09-14 2011-03-24 Panasonic Corp 加湿装置
JP2012232297A (ja) * 2012-06-15 2012-11-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 除水装置及びこれを利用する燃料電池発電システム

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