JPS60257819A - 中空糸複合膜モジユ−ル及び除加湿装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、除加湿を行なうの（−有用な高透湿性を有す
る高分子薄膜をもった中空糸複合膜モジュール、そして
該中空糸複合膜モジュールに組み込んだ除加湿装置（−
関する。

従来の技術 従来、外気（被除湿空気）から水分、すなわち、湿り気
を除去するため（−いろいろな除湿方法が提案されてい
る。一般的（二は、例えばシリカゲル、生石灰、塩化カ
ルシウム等の吸湿性の固体や例えば濃硫酸、塩化リチウ
ム等の吸湿性の液体（−被除湿空気を接触させてその空
気中の水分を除去する方法がとられている。さら（二、
例えば梅雨時のように比較的（二低温で多湿の場合、空
気を一旦冷却してその飽和水蒸気圧乞低下させ、結露に
エリ水分ン除去する方法が主として採用されている○し
かしながら、前者の方法では、使用する固体液体の吸湿
性そのもの（二限界があり、ひんばん（二再生処理しな
ければならず、連続的じ除湿２行なうことが不可能であ
る。後者の方法では、空気の温度をかなり低下させてし
まうので、温度をもと（−戻すだめの加熱処理が必須で
あり、多大のエネルギーがこの温度調節（二消費さｆＬ
る０ 最近、上述のような従来技術の欠点をもたず、連続的（
：操作が可能な省エネルギープロセスとして、膜分離に
よる除湿方法が提案された（特開昭５４１５２６７９号
）。この公開特許公報に記載の方法は、水蒸気を含有す
る混合気体から水蒸気を分離する方法であって、銅アン
モニアレーヨン再生セルロール薄膜、ジアセチルセルロ
ース薄膜等の特定の透過特性をもった高分子薄膜に混合
気体を通「、て水蒸気の；Ｉ−を選択的に透過させで除
湿を行なうことｔ特徴とする。この除湿方法は、連続的
（−５しかも低コストで除湿を行ない得るという点で注
目に値するというものの、さらに除湿効率を高めかつそ
れによって装置乞小型化することが望ましい。壕だ、膜
分離による除湿方法は、一般的（二、処理風量に限界が
あジ、あ−Ｈ大風量の装置用等には用いられない等の不
都合がある。

発明が解決しようとする問題点 以上から明らかなように、従来の除湿方法では、屡々吸
湿剤を再生処理しなければならない、連続除湿を行なう
ことができない、空気の温度調節のために多大のエネル
ギーが必要である、満足し得る除湿効率を得ることが困
難である、装置の小型化を計りにくい、装置の構成も複
雑なものとなりやすい等の問題が残されている。本発明
は、これらの問題点夕解決し、また、除湿（ユ加えて加
湿も可能ならしめ工９とするものでおる０ 問題点！解決するための手段 本発明者らは、上述の問題点を解決すべく研究の結果、
特定の高分子材料は酸素又は窒素の透過速度（透過率ロ
ユ比較して著しく高められた水蒸気透過速度（透湿率）
￥有しており、これらの高分子材料の薄膜を多孔質中空
糸支持体上（二被覆して得た中空糸複合膜に被除加湿空
気を適用すると空気中の水分を選択的に分離して有効か
つ効率的な除加湿を行ない得ること２見い出し、本発明
を完成した。

本発明は、第１に、端部開口（１）及び（２）ならび（
二中央開口（３）７有１”る耐圧容器（４）と、前記耐
圧容器（４）内（−収容された、多孔質中空糸支持体（
５）と該支持体の外周上（二被覆された高められた透湿
性を有する高分子薄膜（６）とからなる中空糸複合膜（
７）の多数本を束ねた中空糸複合膜束（８）と、前記端
部開口（１）乞含む帯域（９）、前記ｉＭ部開口（２）
ヲ陰む帯域（１０）及び前記中央開口（３）を含む帯域
（１１）を形成しかつこむ、らの帯域Ｚ互いに隔離する
シール９相（１２）とを含んでなることを特徴とする中
空糸複合膜モジュール（二ある。

本発明は、第２（−１ｙａ　ａ開口（１）及０：　（２
１ｆ（らヒ（二中央開口（３）馨有する耐圧容器（４）
と、前記耐圧容器（４）内に収容された、多孔質中空糸
支持体（５）と該支持体の外周上に被覆された一、（Ｇ
められた透湿性１有する高分子薄膜（６）とからなる中
空糸複合膜（７）の多数本を束ねた中空糸複合膜束（８
）と、前記Ｑ：ｌａ部開口】（１）を含む帯域（９）、
前記端部開口（２）′ｌＬ：含む帯域（１０）及び前記
中央開口（３）を含む帯域（Ｊｌ）を形成しがつこれら
の帯域全圧いに隔離するシール部材（１２）と６含む中
空糸複合膜七ジュール（１３）と： 前記中空糸複合膜モジュール（１３）の各中空糸複合膜
（７）の内側及び外側間に圧力差２与えるだめのもので
あって前記中央開口（３）（二接続された真空ポンプ（
１８）と； 前記中空糸複合膜モジュール（１３）に被除加湿空気を
・導入するためのものであってその端部開口（１）と被
除加湿空気取入Ｄ（１４）との中間に接読された送気手
段（Ｊｌ）と（ｌ：含んでなることを特徴とする除）Ｊ
ｌ」湿疲１谷Ｃ二ある。

本発明の実施（二おいて、多孔質中空糸支持体上（二被
覆されるべき高分子薄膜としてセルロースアセテート系
高分子材料のそれ、例えばセルロースアセテート、セル
ロースジアセテート、セルローストリアセテート又はそ
の混合物からなる高分子薄膜を有利に使用することがで
きる。それというものの、かかるセルロースアセテート
系高分子材料は約１０−’　〜１０−’ｃｃ−ｃｍ／ｃ
＃　ｓｅｅ　・ｒ：ｍＨｇのオーダーの高められた透湿
率を有しており、一方、約１０−１０偲・ｃｍ／ｃｒｔ
トｓｅｃ−ｃｍｌｌｇのオーダーの酸素又は窒素透過率
しか有していないからである。

本発明において支持体として有利に使用することのでき
る多孔質中空糸は、例えばポリプロピレン、ポリエチレ
ン、ポリアクリロニトリル、ポリ弗化ビニリデン等の常
用の高分子材料からなる。

このような中空糸は、好ましくは、約２ｏＯ／１８０〜
５００／４５０μｍの寸法（外径／内径）、約３０〜８
０％の開孔率（表面積基準）、そして約０１〜０．５μ
ｍの平均孔径を有する。このような中空糸は、常法に従
って、例えば上述のような出　□゛発嵩高分子材料オリ
フィスから押し出して中空糸を紡糸し、これをさらに延
伸法等？−よって多孔化することにより有利（二段造す
ることができる。、支持体とｉ〜ての多孔質中空糸への
高分子薄膜の被Ｕｋｌ−ｔ、ｌ＋Ｕえば、予め準備して
おいた多孔質中空糸を別（：準備したコーティング溶液
（選らばれた高分子薄膜形成材刺乞例えばメタノール、
エタノール、塩化メチレン等又はその混合物の工うな有
機溶媒（−溶解して得た約２〜３７ｆ量チの濃度の塗布
溶液）（ユ約２〜１０秒間（＝わたって浸漬し、その後
で液切り及び乾燥することによって有利に実施すること
ができる。本発明者らは、塩１メチレンとエタノールを
１０：１〜４：１の比宅で混合して得た混合有機溶媒を
用いて詩に良好なコーティング溶液を得ることができた
。必要１一応じて、多孔質中空糸と高分子薄膜の結合力
を高めかつあわせて得られる中空糸複合膜の分離性能Ｙ
高めるため、多孔質中空糸の表面部分を表面活性剤で改
質しても工い。

次いで、添伺の図面を参照しながら本発明の詳細な説明
する： ２３１図に、本発明（ユよる中空糸複合膜モジュールの
好ましい一例を示し、た略示図である。図中の（４）は
耐圧容器であり、これの両喘部に被除加湿空気装入のた
めの開口（１）、除湿空気排出のための開口（２）、そ
してこれの中央部Ｃ二陰差（又は加湿）空気排出のため
の開口（３）が配置されている。耐圧容器（４）は好オ
しぐにアクリル樹脂等の樹脂から構成することができ、
そしてそのサイズは一般に約２０〜４０　ｃｍ　Ｉ内容
積約ｏ、２〜２ｚに対応）である。このサイズは、容器
内（二収容する中空糸複合膜のす・イズや本数、所望と
する分離性能等によっているいろに変（ヒするであろう
。

耐圧容器（４）内Ｃ：は多数本の中空糸複合＠（７）が
収容される。約６０００〜］、　ＯＯ００本の中空糸複
合　′膜を束ねて中空糸複合膜束（８１とし、この束乞
約２０〜３０ｃに切ジそろえてその両末端を例えばエポ
キシ）耐層のような接着剤で固着・密封し、さら；：シ
ール部材（１２）２用いて容器内に充填するのが一般的
である。この、Ｃうなシールの結果、耐圧容器（４）内
が３つの帯域に、Ｔなわち、端部開口（１）７陰む帯域
（９）、端部開口（２）を含む帯域（１ｏ）、そして中
央開口（３）を含む帯域（１１〕に区画され、また、帯
域（９）、（１０）と（１１）との相互の連通は不存在
である。

第１図において、中空糸複合膜モジュール（１３）の開
口（１）（二矢印Ａで示されるようにして被除加湿空気
を装入すると、中空糸複合膜（７）のそれぞれ（二おい
て水蒸気の分離が行なわれることの結果、開口（２）か
ら乾燥空気が（矢印Ｂ参照）、そして開口（３）から湿
潤空気が（矢印Ｃ参照）、それぞれ排出される。水蒸気
の分離なさらに説明すると、第２図（第１図の部分拡大
図）のよう（二なる。すなわち、中空糸複合膜（７）内
を矢印ａで示される如く流れる被除加湿空気は、膜（７
）の両側に圧力差を与えるための真空ポンプ（図示せず
）の働き（二よって、中空糸支持体上に被覆された高分
子薄膜を透過せる水蒸気を多量に含む空気（湿潤空気；
矢印Ｃ）と除湿された空気（乾燥空気；矢印ｂ）とに分
離される。

第３図は、第２図の線分１−１＋−そった拡大断面図で
ある０この図から、本発明において用いられる中空糸複
合膜（７）は、多孔質中空糸支持体（５）と、該支持体
の外周上に被覆された高分子薄膜（６）とからなること
が理解されるであろう。

本発明（二おいて用いられる中空糸複合膜は、例えば、
第４図（ユ略示されるような複合膜電装＃を使用して製
造することができる。先ず、すでに製造して巻き取っで
ある多孔質中空糸のロール（２４）から中空糸（２５）
を引き出し、高分子薄模形成祠料を適当な溶媒に溶解し
て得たコーティング溶液の浴（２６）内に所定の時間（
−わたって連続的に浸漬し、引き続いて浸漬後の中空糸
を浴（２６）から引き上げて液切りし、室温で風乾する
かもしくは乾燥塔（２７）で加熱乾燥し、そして最後に
得られた中空糸複合膜（２８）をローラ（２９）ｌ二巻
き取る。

この複合＠（２８）の高分子薄膜の膜厚は好ましくは約
０．３〜１．０１１ｍ′ｔ′ある。この膜厚は、所望と
する結果等に応じて上記範囲を外れることももちろん可
能である。

第５図は、本発明（−よる除加湿装置、の好ましい一例
を示した略示図である。この除加湿装置（２２）にはす
で（二第１図Ｃ−おいて詳しく述べた中空糸複合膜モジ
ュール（１３）が組み込まれており、その開口（１）と
被除加湿空気取入口（１４）との中間には送気手段（１
７）が接続されている。送気手段（１７）は、好ましく
は、プロワ、コンプレッサ又は真空ポンプである。モジ
ュール（１３）の乾燥空気排出開口（２）には流量調節
弁（２０）及び流量計（２１）が順次取り付けられてお
り、乾燥空気取出口（１５）に至っている。モジュール
（１３）の湿潤空気排出開口（３）には真空ポンプ（１
８）が接続されており、被除加湿空気を分離して湿潤空
気のみがこちら側に導ひかれるよう（二できている。図
中の（１９）はドレイン溜めであり、これかさら（−湿
潤空気取出口（１６）に至っている○この装置を作動さ
せ、欧入口（１４）から被除加湿空気を装入すると、取
出口（１５）から乾燥空気を、そして取出口（１６）か
ら湿潤空気を、それぞれ得ることができる。

実施例 次いで、実施例により本発明をさら（二詳しく説明する
。

例１： 市販のポリプロピレン多孔質中空糸（外径／内径＝２８
０／２４０μｍ：開孔率＝４０％；平均孔径＝０．０８
μｍ）をセルロースアセテートの２重量％アセトン溶液
ζ二連続的に浸漬した。約　秒間の浸漬の後、中空糸を
引き上げて液切りし、室温で風乾した。得られた中空糸
複合膜（複合膜膜厚１，０μｒｒＬ）の透湿率Ｆ１２　
Ｘ　１００−６ｃｃ−／ｆｆｌ・Ｓｅｃ　−ｃｙｎ　Ｈ
ｇであジ、本発明の目的に許容し得るものであった。

前記ポリプロピレン多孔質中空糸に代えてポリエチレン
多孔質中空糸を使用し、また、溶媒としてのアセトン（
ユ代えて溶媒混合物：塩化メチレン／アセトン（混合比
＝１０／１）’＆使用して前記例１０手法を繰り返した
ところ、いずれの場合（−も上記と同様な中空糸複合膜
が得られた。

例２： 前記例ｊ（二おいて製造したボリグロピレン中空糸複合
膜を用いて本発明の中空糸複合膜モジュール（第１図）
を製造した。

６０００本の中空糸複合膜を束ねて１つ（二し、その長
さＹ２５ｃｍに切りそろえ、そしてその末端をエポキシ
接着剤で固着した。この中空糸複合膜束を内容量１３．
２　／のアクリル製耐圧容器）二収容し、シール材で完
全（二密封゛シた。

？！１３： 前Ｒ１２例２において製造した中空糸複合膜モジュ・−
ルを用いて本発明の除加湿装置（第５図）を製造した。

図示される通９、外気取入口と中空糸複合膜モジュール
の人口開口の中間にき風月のブロワ（消費電力２０Ｗ）
を接続し、モジュールの出［−Ｉ開口には順次流量調節
弁、流量計及び乾燥空気取出口￥接続し２、そしてモジ
ュールの中央開口（二はモジュール内圧力差形成用の真
空ポンプ（消費電力９０　Ｗ　）Ｙ接続し、このポンプ
の下流側（二さう１−ドレイン溜め及び湿潤空気取出ｎ
７順次接続しまたＯこの除７Ｊｌ］湿装置の」法ＢＷ　
４０　ＣｆｎＸ　Ｈ２０ｃｌｎＸＤ；う７唐であった。

例４　： 前記例３（二おいて製造（７た除加湿装置全使用して実
際（−除湿を行なった。

外気取入口から相対湿度８０％（２５℃で）の空気７ａ
１′導入して装置を作動させたところ、乾燥空気取出口
から相対湿度５％の空気ｋ　５０１Ｊ　／分の割合で取
り出すことができた。湿潤空気取出口からは相対湿度１
００％の空気がｉ−／　／分の割合で取り出された。

一方、外気取入口（二相対湿度４０憾の空気を５０１／
分の流量で流し込んだところ、湿潤空気取出口（＝おい
て相対湿度９０％の空気’ＩｐＯ，５Ｊ？／分の流量で
取９出丁ことができた。乾燥空気取出［」で扛相対湿度
５％の空気が流液５０１／分で得られた。

発明の効果 本発明（二よれば、除加湿性能にすぐれた中空糸複合膜
モジュールを得ることができ、また、この　゛ｔモジー
ールを使用して小型で高効率の除加湿装置を製造するこ
とができる。本発明による除加湿装Ｕは小型であるので
、コンビ。−り作動環境あるいは湿度の管理を必要とす
る作業空間等（二おいでも治利に使用することができる
。本発ツ」（二よる装置、では、使用途中に吸湿剤を再
生処理し、なけれはならない、冷却し過ぎた空気をもと
の室温（−戻さなけれはならない、等の不都合が存在し
ない０

【図面の簡単な説明】

４４１図は、本発明（−よる中空糸複合膜モジュールの
好捷しい一例乞示した略示図、 第２図は、第１図（二示］−７たモジ、−ルの部分拡大
図、 第３図は、第２図の部分ｍ　−１を二そった拡大断面図
、 第４商は、本発明（二おいて用いられる中空糸複合膜の
好棟しい１製造９１ＩＹ示した略示図、そして第５図録
、本発明Ｃ二よる除加湿装置の好ましい一例乞示した略
示図である。 図中、４は耐圧容器、５は多孔質中空糸支持体、６は高
分子薄膜、７は中空糸複合膜、１３は中空糸複ｆ３−膜
モジュール、１８は真空ポンプ、１７は送風手段、そし
、て２２は除加湿装置である。 特許出願人 日本電装株式会社 特許出願代理人 弁理士　青　木　朗 弁理士　西　舘　和　之 弁理士　内　１）幸　男 弁理士　山　口　昭　之 弁理士　西　山　雅　也 ＶＣ 第２図 第３図 第４図 第５図 ？２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　端部開口（１）及び（２）ならび（二中央開口（
   ３）７有する耐圧容器（４）と、 前記耐圧容器（４）内に収容された、多孔質中空糸支持
   体（５）と該支持体の外周」二に被覆された高められた
   透湿性を有する高分子薄膜（６）とからなる中空糸複合
   膜（７）の多数本を束ねた中空糸複合膜束（８）と、前
   記端ｍ開口（１）を含む帯域（９）、前記端部開口（２
   ）を含む帯域（１０）及び前記中央開口（３）を含む帯
   域（１１）を形成しかつこれらの帯域を互いに隔離する
   シール部材（１２）とを含んでなることを特徴とする中
   空糸複合膜モジュール。 ２、前記高分子薄膜（６）がセルロースアセテート、セ
   ルロースジアセテート、セルローストリアセテート又は
   その混合物からなる、特許請求の範囲第１項（一記載の
   中空糸複合膜モジュール。 ３、端部開口（１）及び（２）ならび（ユ中央開口（３
   ）乞有する耐圧容器（４）と、 前記耐圧容器（４）内（二収容さ第１．た、多孔質中空
   糸支持体（５）と該支持体の外周上（二被覆された高め
   られた透湿性を有する高分子薄膜（６）とからなる中空
   糸複合膜（７）の多数本を束ねた中空糸複合膜束（８）
   と、前記端部開口（１）を含む帯域（９）、前記端部開
   口（２）を含む帯域（１０）及び前記中央開口（３）ヲ
   含む帯域（］１）を形成しかつこれらの帯域を互い（二
   隔離するシール部材（１２）とを含む中空糸複合膜モジ
   −。 −ル（１３）と： 前記中空糸複合膜モジーーール（１３）の各中空糸複合
   膜（７）の内側及び外側間に圧力差り与えるためのもの
   であって前記中央間［旧３）に接続された真空ポンプ（
   １８）と； 前記中空糸複合膜モジーールｆ１３）［二被除加湿空気
   を導入するためのものであってその端部開口（１）と被
   除加湿空気取入口（１４）との中間（二接続された送気
   手段（１７）とを含んでなること乞特徴とする除加湿装
   置。 ４、前記送気手段（１７）がブロワ又はコンブレッサ又
   に、真空ボングである、特許請求の範囲第３項（′一記
   載の除加湿装置。 ５、前記中空糸複合膜モジュール（１３）の高分子薄膜
   （６１がセルＴコースアセテート、セルロースジアセデ
   ート、セルローストリアセデート又はその混合物からな
   る、特許請求の範囲第３項又は第４項に記載の除加湿装
   置−