JP2007216175A - 中空糸膜モジュールとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中空糸膜モジュールの形状などに対する制約が多い場合であっても、中空糸膜モジュールとして効率よく機能させる。
【解決手段】モジュールケース５内に収容している中空糸膜束７は、各中空糸膜の両端が端板９，１１の表面に開口しており、この開口部から被加湿ガスを供給する。一方、第１ガス導入管１７から導入する加湿ガスは、モジュールケース５の一端側部の第１ガス流入口５ａから中空糸膜の外部に供給する。中空糸膜モジュール１の両端の各端板９，１１には、中空糸膜モジュール１の中心側に向けて突出する円錐形状の凸部１３，１５を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の中空糸膜からなる中空糸膜束を容器内に収容して構成した中空糸膜モジュールおよびその製造方法に関する。

従来、中空糸膜モジュールとして、例えば下記特許文献１には、燃料電池への供給ガスを加湿するための加湿装置に適用したものが記載されている。この中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜からなる中空糸膜束を容器内に収容し、各中空糸膜の両端部を、樹脂からなる端板で固着し、その際各中空糸膜の両端を開口した状態とする。

そして、容器内の中空糸膜の外部に第１のガスを、中空糸膜の内部に第２のガスをそれぞれ供給し、この際、それぞれのガスは中空糸膜の内外の表面に接触して流れるので、水蒸気分圧の高いガス側の水蒸気が、水蒸気分圧の低いガス側へ中空糸膜を選択して通過ことによって加湿が行われる。

このとき、中空糸膜モジュールは、中空糸膜束の有効長をＬ、容器の内径をＤとすると、Ｌ／Ｄが１．８以上、特に２〜６となるように設定することで、ガスの圧力損失を抑制しながら加湿効率を高めようとしている。
特開２００４−５５５３４号公報（段落００１８，図３参照）

ところで、燃料電池を、各種部品のレイアウト制約の多い車両に搭載する場合、燃料電池とともに車両に搭載することになる加湿装置については、上記したような中空糸膜モジュールの必要な寸法設定を確保できないケースが発生し、また、中空糸膜モジュールは、通常全体の形状が円筒形であるが、矩形とする場合には、前述の寸法設定の要求を満たせない場合もあり、加湿効率が充分得られないことになる。

そこで、本発明は、中空糸膜モジュールの形状などに対する制約が多い場合であっても、中空糸膜モジュールを効率よく機能させることを目的としている。

本発明は、複数の中空糸膜からなる中空糸膜束の両端部を、前記各中空糸膜の両端を開口した状態で固着する固着部を設けて、前記中空糸膜束を容器内に収容し、この容器内の前記中空糸膜の外部に第１のガスを流通させるとともに、前記中空糸膜の内部に第２のガスを流通させる中空糸膜モジュールにおいて、前記固着部の少なくとも一方に前記中空糸膜束の他方の端部に向けて突出する凸部を設け、前記中空糸膜の端部を前記容器の内壁側に寄せることを主要な特徴とする。

本発明によれば、中空糸膜の外部を流れる第１のガスが充分行き届かない位置に凸部を設けることで、中空糸膜束の加湿に寄与しない領域を極力少なくし、中空糸膜モジュールとして効率よく機能させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係わる中空糸膜モジュール１を備える加湿装置の平面図である図２のＡ−Ａ断面図である。この加湿装置は、図示しない燃料電池に供給するガスを加湿するもので、加湿により、燃料電池に使用するパーフルオロカーボンスルホン酸のような固体高分子電解質膜を適度な湿潤状態に保ち、これによりプロトン導電性の低下を防ぐとともに、固体高分子電解質膜と電極との接触不良を防止して、出力向上を図っている。

このような加湿装置は、全体が円筒形状を呈しており、円筒形のハウジング３の内部に前記した中空糸膜モジュール１を収容している。中空糸膜モジュール１は、図１中で両端が開口する円筒形の容器としてのモジュールケース５内に、複数の中空糸膜からなる中空糸膜束７を収容している。

中空糸膜束７の図１中で両端部は、モジュールケース５の両端部の開口部を閉塞するようにして設けてある固着部としての端板９，１１によって固着してある。この端板９，１１は、後述する方法で溶融状態の樹脂からなる固着剤を固化した、いわゆるポッティング部で構成してあり、その内部を各中空糸膜が図１中で上下に貫通し、端板９の上面および端板１１の下面のそれぞれに、各中空糸膜の上端および下端の各開口部が露出している。

すなわち、上記した各中空糸膜の図１中で上端のガス供給口となる開口部から第２のガスとしての乾燥した被加湿ガスが流入し、中空糸膜内を流通することで、中空糸膜の外部に供給される第１のガスとしての湿潤状態の加湿ガスにより加湿された後、下端のガス放出口となる開口部からモジュール外部へ流出する。

また、上記した各端板９，１１の中央には、互いに対向する方向に突出する凸部１３，１５を設けている。凸部１３，１５は、いずれも先端側程断面積が徐々に小さくなるよう例えば円錐形状としている。なお、凸部１３，１５は、円錐形状に限らず、多角錐形状や球形状の一部あるいはこれらを組み合わせた形状もしくはそれらに準ずる形状でも構わない。

凸部１３，１５を各端板９，１１の中央に設けることで、中空糸膜束５の中央部分に位置する中空糸膜の両端部は、円錐形状に沿って屈曲するように、直径方向外側すなわちモジュールケース５の内壁側に寄せられた状態となる。したがって、この凸部１３，１５により、中空糸膜を配置しない領域を形成することになる。

上記したモジュールケース５の凸部１３および凸部１５にそれぞれ対応する位置には、第１ガス供給口としての第１ガス流入口５ａおよび第１ガス流出口５ｂを、円周方向に沿って複数設けている。そして、図１中で左側の第１ガス流入口５ａに対応する位置のハウジング３には、第１ガス導入管１７を接続する。また、図１中で右側の第１ガス流出口５ｂに対応する位置のハウジング３には、第１ガス流出管１９を接続する。

第１ガス導入管１７と第１ガス流出管１９との間における、ハウジング３とモジュールケース５との間には、円筒形状のシール材２１を嵌入する一方、ハウジング３とモジュールケース５との間の図１中で両端には、環状の端部シール材２３，２５をそれぞれ嵌入している。

これにより、シール材２１と端部シール材２３との間に環状の第１ガス導入空間２７が形成されるとともに、シール材２１と端部シール材２５との間に環状の第１ガス流出空間２９がそれぞれ形成される。

すなわち、第１ガス導入管１７から第１ガス導入空間２７および第１ガス流入口５ａを経て、モジュールケース５内の中空糸膜の外部に、第１のガスとしての加湿ガスが流入して流通し、中空糸膜の内部に供給される前記した第２のガスとしての被加湿ガスを加湿した後、第１ガス流出口５ｂおよび第１ガス流出空間２９を経て第１ガス流出管１９から外部へ流出する。

次に、上記した中空糸膜モジュール１の製造方法について、図３，図４を用いて説明する。図３，図４は、図１に示す中空糸膜モジュール１の両端の双方についての製造方法に対応しており、また製造する際の中空糸膜モジュール１の一部を省略している。

まず、図３（ａ）に示すように、多数の中空糸膜からなる中空糸膜束７をモジュールケース５内に収容した状態で、これら中空糸膜束７およびモジュールケース５の下端を、上部が開放している円形の固着剤収容キャップ３１内に挿入する。このとき、各中空糸膜の端部開口は、加熱したり、あるいは樹脂を接着するなどして閉塞した状態とし、また中空糸膜束７およびモジュールケース５の下端は、固着剤収容キャップ３１の底部に対して離間させる。

固着剤収容キャップ３１は、底部中央に円錐形状の凸部形成用突起３３を一体化して設けてあり、先端（上端）は、第１ガス流入口５ａや第１ガス流出口５ｂより僅かに上方となるように設定している。上記した凸部形成用突起３３が中空糸膜束７の中央部に入り込むことで、この中央部分の中空糸膜束７が、モジュールケース５の内壁側に寄せられた状態となる。

また、固着剤収容キャップ３１の外周縁に設けた側壁３１ａの一部には、開口３１ｂを設け、この開口３１ｂに固着剤注入口となる固着剤注入管３５を接続する。

次に、図３（ｂ）に示すように、固着剤注入管３５から、溶融状態のポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂からなるポッティング剤を、固着剤収容キャップ３１内に注入する。この際、注入した溶融樹脂は、中空糸膜相互間に入り込んで行くが、中空糸膜の端部開口は閉塞しているので、中空糸膜の内部に入り込むことはない。

このとき注入する溶融状態の樹脂は、図３（ｂ）に示すように、第１ガス流入口５ａや第１ガス流出口５ｂより下方位置でかつ、中空糸膜の下端部と凸部形成用突起３３の先端との間に相当する位置までとする。なお、溶融樹脂を注入する際には、モジュールケース５の外周面と固着剤収容キャップ３１の側壁３１ａの内周面との間は、ほぼ密着状態としており、これら両者間からの溶融樹脂の漏れを防止している。

その後、上記注入した溶融樹脂が固化することで、複数の中空糸膜を固着させるとともに、凸部形成用突起３３を固着させ、さらにモジュールケース５に対しても樹脂が固着し、これらが一体化する。

そして、これら固化した樹脂によって一体化したものを、図４（ａ）に示すように、固着剤収容キャップ３１の側壁３１ａ上端位置とほぼ同位置にて水平方向に切断することで、図４（ｂ）に示すように、モジュールケース５の端部開口を、上記した樹脂からなる端板９，１１および凸部１３，１５によって閉塞した中空糸膜モジュール１が得られる。この切断作業の際には、中空糸膜については、先端の閉塞した部分を切断することになるので、切断後の中空糸膜モジュール１は、各中空糸膜の端部が、端板９，１１の表面にて開口した状態となる。

次に作用を説明する。図５に示すように、図中で上部における、端板９の表面に開口している各中空糸膜の端部開口から、第２のガスである被加湿ガスを供給する一方、同上部における第１ガス導入管１７から第１のガスである加湿ガスを導入する。

中空糸膜の上端開口から供給する被加湿ガスは、中空糸膜内を図中で下方に向け流れ、下端開口から外部に流出する。

一方、第１ガス導入管１７から導入する加湿ガスは、環状の第１ガス導入空間２７に流入した後、第１ガス流入口５ａから中空糸膜の外部、すなわち中空糸膜束７における各中空糸膜相互間を図中で下方に向けて流れ、第１ガス流出口５ｂから環状の第１ガス流出空間２９に流出しつつ、第１ガス流出管１９から外部へ流出する。

このとき、中空糸膜の外部を流れる加湿ガス中の水蒸気が中空糸膜を透過し、中空糸膜内を流れる被加湿ガスを加湿する。

ここで、中空糸膜の外部を流れる加湿ガスは、第１ガス流入口５ａからモジュールケース５内に流入した後、図５中の曲線状の矢印で示すように、中空糸膜束におけるガスの流れやすい部位を、大きな円弧を描くように、中空糸膜内を流れる被加湿ガスの流れと並行した状態で流れる。

図６および図７は、上記した本実施形態の凸部１３，１５を設けていない中空糸膜モジュール１０での中空糸膜の外部を流れるガスの流速分布を、中空糸膜モジュールの正面断面図および平面図としてそれぞれ示している。図７の平面図では、中心部が最も遅く、その外側が中速で、さらにその外側が最も速くなっている。一方、図６の正面断面図をみると、両端の直径方向中央が最も遅く、上下方向の中央でかつ直径方向中央部が中速で、直径方向外側付近が最も速くなっている。

上記した図６および図７を総合してみると、ガス流速が遅い部分は、図６中で両端付近における直径方向中心部であり、この部分は、本実施形態における凸部１３，１５を設けた部位に相当する。

図６，図７のように、中空糸膜の外部を流れるガスの流速が遅い部位は、ガスが行き届きにくく、中空糸膜が有効に利用されていないことになり、中空糸膜モジュール１０として効率よく機能していないことになる。

一方、本実施形態においては、図１に示すように、上記したガスの行き届きにくい両端の中央部に凸部１３，１５を、特に円錐形状として設けることで、中空糸膜の両端部がモジュールケース５の内壁に寄せられ第１のガスが多く流れる部位に中空糸膜を配置することができる。これにより、中空糸膜モジュール１を加湿装置として車両に搭載するなど、中空糸膜モジュール１の形状に対する制約が多い場合であっても、中空糸膜束の無駄になる領域を極力少なくし、中空糸膜を有効利用して加湿性能を向上させ、中空糸膜モジュール１として効率よく機能させることができる。

また、第１の実施形態では、第１のガスと第２のガスを同方向の並行流としたが、図８に示すように、第１のガスと第２のガスを逆行流としてもよい。こうすることで、中空糸膜モジュール１全域で第１のガスと第２のガスとの温度差を保つことができ、第１のガスと第２のガスとの間での水蒸気の透過性能を維持できる。従って、第１の実施形態と同じ効果に加え、同方向の並行流れの場合と比較して加湿性能を向上させることができる。

図９は、本発明の第２の実施形態に係わる中空糸膜モジュール１Ａを備える加湿装置の、前記図５に相当する断面図である。この中空糸膜モジュール１Ａは、前記図１に示した中空糸膜モジュール１における図中で下部の凸部１５を排除したものに相当する。その他の構成は、図１，図２に示した第１の実施形態における中空糸膜モジュール１と同様であり、第１の実施形態と同一部位に対しては同一符号を付してある。

第２の実施形態においても、上部に凸部１３を設けているので、第１ガス導入管１７から導入されて中空糸膜の外部を流れる加湿ガスは、第１ガス流入口５ａからモジュールケース５内に流入した後、図５とほぼ同様に、図９中の曲線状の矢印で示すように、中空糸膜束７におけるガスの流れやすい部位を、大きな円弧を描くように、中空糸膜内を流れる被加湿ガスの流れと並行して流れる。

これにより、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、加湿装置を車両に搭載するなど、中空糸膜モジュール１の形状に対する制約が多い場合であっても、中空糸膜束の無駄になる領域を極力少なくし、中空糸膜を有効利用して加湿性能を向上させ、中空糸膜モジュール１として効率よく機能させることができる。

なお、第２の実施形態では、被加湿ガスと加湿ガスとが、共に図９中上方から下方に向けて並行流として流れている。このような場合、加湿性能としては、ガス流入側が高いが、ガス流出側では低くなる。このため、第２の実施形態のように、ガス流出側には、第１の実施形態におけるような凸部１５をあえて設けずに、ガス流入側のみ凸部１３を設けることで、加湿性能を所望に維持することができる。

上記した第２の実施形態のように、前記図１における両端の凸部１３，１５のうち一方のみ設ける場合の中空糸膜モジュールを製造するに際し、図５中の凸部を有しない下部については、前記図３，図４における固着剤収容キャップ３１として、凸部形成用突起３３を削除したものを使用する。これにより、中空糸膜モジュール１Ａの図９中の下部においては、端板１１が図１のような凸部１５を有しないものとなり、中空糸膜束７の図９中で下端部の中央部分が、モジュールケース５の内壁側に寄ることなく、中央部分も含めて全体に均一に配置されることになり、各中空糸膜の下端開口は、端板１１の下部表面全域に開口することになる。

なお、上記図９の例とは逆に、前記図１における上部の凸部１３を設けずに、下部にのみ凸部１５を設けるようにしてもよく、このように上下のいずれか一方にのみ凸部を設けることで、両方に凸部を設ける場合に比較して中空糸膜モジュールとして製造が容易となる。

図１０は、本発明の第３の実施形態に係わる中空糸膜モジュール１Ｂを備える加湿装置の、前記図５に相当する断面図である。この中空糸膜モジュール１Ｂは、前記図１に示した中空糸膜モジュール１における両端の凸部１３，１５に代えて中空凸部３７，３９とし、中空凸部３７，３９の円錐面のほぼ全域にわたり連通孔３７ａ，３９ａをそれぞれ設けている。

上記した中空糸膜モジュール１Ｂの製造方法について、図１１，図１２を用いて説明する。図１１，図１２は、前記した図３，図４と同様に、図１０に示す中空糸膜モジュール１Ｂの両端の双方についての製造方法に対応しており、また製造する際の中空糸膜モジュール１１Ｂの上部を省略している。

この場合には、図３，図４における固着剤収容キャップ３１に代えて、図１３に示すような、上部が開放した円形のキャップ本体４１と、下部が開放した中空円錐形状の凸部形成用突起としての凸部形成用部材４３とかなる固着剤収容キャップ４５を使用する。固着剤収容キャップ４５は、外周縁に設けた側壁４１ａの一部に開口４１ｂを設け、この開口４１ｂに固着剤注入口となる固着剤注入管４７を接続する。また、キャップ本体４１の底部中央には、凸部形成用部材４３を設置するための環状のガイド突起４１ｃを設けている。

凸部形成用部材４３には、円錐面のほぼ全域に前記した連通孔３７ａ，３９ａを形成している。この凸部形成用部材４３を、キャップ本体４１のガイド突起４１ｃの内側に嵌め込み固定することで、図１１（ａ）に示す固着剤収容キャップ４５となる。

この固着剤収容キャップ４５に、前記した図３（ａ）と同様に、図１１（ａ）に示すように、中空糸膜束７およびモジュールケース５の一端を挿入することで、凸部形成用部材４３が中空糸膜束７の中央部に入り込み、この中央部分の中空糸膜束７がモジュールケース５の内壁側に寄せられた状態となる。なお、凸部形成用部材４３を中空糸膜束７の中央部に挿入する際には、中空糸膜が連通孔３７ａ，３９ａに入り込まないようにする必要がある。

次に、図１１（ｂ）に示すように、固着剤注入管４７から、図３（ｂ）と同様に、溶融状態のポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を、固着剤収容キャップ４５内に注入する。このとき、本実施形態では、凸部形成用部材４３に多数の連通孔３７ａ（３９ａ）を形成しているので、この連通孔３７ａ（３９ａ）から溶融状態の樹脂が凸部形成用部材４３内にも入り込む。

その後、上記注入した溶融樹脂が固化すると、第１の実施形態と同様に、複数の中空糸膜を固着させるとともに、凸部形成用部材４３もその内外から固着させ、さらにモジュールケース５に対しても樹脂が固着し、これらが一体化する。

そして、これら固化した樹脂によって一体化したものを、前記図４（ａ）と同様に、図１２（ａ）に示すように、固着剤収容キャップ４５の側壁４１ａの上端位置とほぼ同位置にて切断することで、図１２（ｂ）に示すように、モジュールケース５の端部開口を、上記した端板９，１１によって閉塞した中空糸膜モジュール１Ｂが得られる。この切断作業の際には、中空糸膜については、先端の閉塞した部分を切断することになるので、切断後の中空糸膜モジュール１Ｂは、各中空糸膜の端部が、端板９，１１の中空凸部３７，３９より外周側の表面にて開口した状態となる。

上記した第３の実施形態においても、前記した第１の実施形態と同様に、図１０中で上部における、端板９の表面に開口している各中空糸膜の端部開口から、第２のガスである被加湿ガスを供給する一方、同上部における第１ガス導入管１７から第１のガスである加湿ガスを導入することで、中空糸膜モジュール１Ｂ内にて、被加湿ガスが加湿ガスによって加湿される。

この際第３の実施形態においては、第１ガス導入管１７から第１ガス流入口５ａを経て中空糸膜束７に流入した加湿ガスの一部は、中空凸部３７に設けてある複数の連通孔３７ａの図１０中で主に上部から中空凸部３７内に流入した後、下部の連通孔３７ａから中空凸部３７の外部に流出する。

中空凸部３７内から外部に流出するガスは、中空糸膜モジュール１Ｂの中心軸に沿った下方に向く流れとなり、下部の中空凸部３９内に、その上部にある連通孔３９ａから主として流入してから、下部の連通孔３９ａから中空凸部３９の外部に流出する。

中空凸部３９外に流出したガスは、第１ガス導入管１７から中空糸膜束７内に導入されて中空凸部３７内に流入せずに第１の実施形態と同様にして下方に向けて流れるガス（図１０中で曲線状の矢印で示す）とともに、第１ガス流出口５ｂおよび第１ガス流出管１９から外部に流出する。

このように、第３の実施形態の中空糸膜モジュール１Ｂによれば、第１ガス導入管１７から導入した加湿ガスの一部が、中空凸部３７内に入り込むことから、加湿ガスが中空糸膜束７の中心部にも効率よく流れ、中空糸膜束７をより有効に利用することができ、加湿装置としての性能がより向上する。

なお、中空凸部３７，３９についても、前記図１に示した凸部１３，１５と同様に、円錐形状に限らず、多角錐形状や球形状の一部あるいはこれらを組み合わせた形状もしくはそれらに準ずる形状でも構わない。

図１４は、本発明の第４の実施形態に係わる中空糸膜モジュール１Ｃを示す斜視図である。この中空糸膜モジュール１Ｃは、前記した各実施形態における中空糸膜モジュール１，１Ａ，１Ｂのような円筒形ではなく、直方体形状としている。

すなわち、この中空糸膜モジュール１Ｃは、モジュールケース５０が中空の直方体形状であり、このモジュールケース５０内に中空糸膜束７０を収容している。そして、図１の円錐形の凸部１３，１５に代えて、四角錐形の凸部４９，５１を中空糸膜束７０の両端部から内部に挿入している。

図１４に示す第４の実施形態のように、モジュールケース５０が直方体形状の場合には、凸部４９，５１の基端側の底面の外形形状を長方形としており、またモジュールケース５が前記第１〜第３の実施形態のように円筒形の場合には、凸部（１３，１５），（３７，３９）の基端側の底面の形状を円形としている。すなわち、凸部（１３，１５），（３７，３９）の基端側の外形形状を、その外側のモジュールケース５，５０内側の凸部（１３，１５），（３７，３９）を囲む形状に対してほぼ相似形としている。

ここで、中空糸膜モジュール内部での中空糸膜の外部を流れるガスが到達しにくい部位は、第１ガス流入口５ａ，５０ａからの距離により決まり、つまり中空糸膜モジュールの軸方向に直交する断面形状に大きく左右されることになる。そのため、上記のように凸部（１３，１５），（３７，３９），（４９，５１）の基端側の底面の形状とモジュールケース５，５０の端部の形状とを互いに相似形とすることで、中空糸膜をガスが流れやすい部位に効果的に配置することができ、加湿性能向上に寄与することができる。

なお、上記図１４の例においても、凸部４９，５１の形状は、四角錐形状に限らず、円錐形状や球形状の一部あるいはこれらを組み合わせた形状もしくはそれらに準ずる形状でもよく、また図１０の凸部３７，３９のように中空としてもよい。

上記した本発明の各実施形態によれば、凸部（１３，１５），（３７，３９）,（４９，５１）の先端側が基端側に比較して断面積が小さくなるよう形成しているので、加湿ガスが第１ガス流入口５ａから第１ガス流出口５ｂに向かう際の流れに沿って中空糸膜を配置することができ、中空糸膜としての有効膜面積を大きく取れ、加湿性能を高めることができる。

ここで、第１ガス流入口５ａ，５０ａから流入するガスおよび、第１ガス流出口５ｂ，５０ｂから流出するガスは、中空糸膜モジュール端部付近では、外周寄りに流れるが、中空糸膜束７，７０の中央付近では比較的断面内で一様な流れを形成しており、その流れを妨げないようにする必要がある。そのため、凸部（１３，１５），（３７，３９）,（４９，５１）は、中空糸膜モジュール１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃの中央に向かって徐々に断面積が小さくなる仕様が好ましい。このような形状とすることにより、中空糸膜の被設置領域を極力低減した状態で中空糸膜とガスとを効率よく接触させることができ、中空糸膜の有効膜面積を大きく採ることができる。

また、凸部（１３，１５），（３７，３９）,（４９，５１）を、中空糸膜束７，７０の端部の中央に設けることで、中空糸膜を、その外部を流れる加湿ガスの導入側である外周寄りに配置することができ、加湿性能の向上に寄与すると同時に、第１〜第３の実施形態のように、中空糸膜モジュール１，１Ａ，１Ｂを特に円筒形状とした場合には、凸部（１３，１５），（３７，３９）,（４９，５１）の加工が容易となる。

なお、上記した各実施形態では、中空糸膜の内部に被加湿ガスを、同外部に加湿ガスを流す例を示したが、これとは逆に中空糸膜の内部に加湿ガスを、同外部に被加湿ガスを流すようにしてもよい。また、中空糸膜モジュール１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃを、加湿装置としてだけでなく、濾過器として利用することもできる。

図２のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１の実施形態に係わる中空糸膜モジュールを備える加湿装置の平面図である。 図１，２の中空糸膜モジュールの製造工程図で、（ａ）は中空糸膜束およびモジュールケースの下端を固着剤収容キャップに挿入した状態を示し、（ｂ）は溶融状態の樹脂を固着剤収容キャップ内に注入した状態を示す。 図１，２の中空糸膜モジュールの製造工程図で、（ａ）は樹脂が固化した状態で不要部位を切断する状態を示し、（ｂ）は切断後の完成した状態を示す。 第１の実施形態における加湿装置でのガスの流れを示す作用説明図である。 第１の実施形態における凸部を設けない場合の中空糸膜の外部を流れるガスの流速分布を示す中空糸膜モジュールの正面断面図である。 第１の実施形態における凸部を設けない場合の中空糸膜の外部を流れるガスの流速分布を示す中空糸膜モジュールの平面図である。 第１の実施形態の変形例における加湿装置でのガスの流れを示す作用説明図である。 本発明の第２の実施形態に係わる中空糸膜モジュールを備える加湿装置の、図５に相当する断面図である。 本発明の第３の実施形態に係わる中空糸膜モジュールを備える加湿装置の、図５に相当する断面図である。 図１０の中空糸膜モジュールの製造工程図で、（ａ）は中空糸膜束およびモジュールケースの下端を固着剤収容キャップに挿入した状態を示し、（ｂ）は溶融状態の樹脂を固着剤収容キャップ内に注入した状態を示す。 図１０の中空糸膜モジュールの製造工程図で、（ａ）は樹脂が固化した状態で不要部位を切断する状態を示し、（ｂ）は切断後の完成した状態を示す。 図１０の中空糸膜モジュールに使用する固着剤収容キャップの分解斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係わる中空糸膜モジュールを示す斜視図である。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 中空糸膜モジュール
５，５０ モジュールケース（容器）
５ａ，５０ａ 第１ガス流入口（第１ガス供給口）
７，７０ 中空糸膜束
９，１１ 端板（固着部）
１３，１５，４９，５１ 凸部
３１，４５ 固着剤収容キャップ
３３ 凸部形成用突起
３７，３９ 中空凸部
３７ａ，３９ａ 中空凸部の連通孔
４３ 凸部形成用部材（凸部形成用突起）

Claims (11)

1. 複数の中空糸膜からなる中空糸膜束の両端部を、前記各中空糸膜の両端を開口した状態で固着する固着部を設けて、前記中空糸膜束を容器内に収容し、この容器内の前記中空糸膜の外部に第１のガスを流通させるとともに、前記中空糸膜の内部に第２のガスを流通させる中空糸膜モジュールにおいて、前記固着部の少なくとも一方に前記中空糸膜束の他方の端部に向けて突出する凸部を設け、前記中空糸膜の端部を前記容器の内壁側に寄せることを特徴とする中空糸膜モジュール。
2. 前記凸部は、前記中空糸膜モジュールの端部から中央部に向かい断面積が徐々に小さくなるよう形成した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. 前記凸部は、円錐形状、多角錐形状、球形状の一部、またはこれらの組合せ形状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. 前記凸部の基端側の外形形状を、その外側の前記容器内側の前記凸部を囲む形状に対してほぼ相似形としたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。
5. 前記凸部は、前記中空糸膜束の端部の中央に設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。
6. 前記凸部を前記中空糸膜束の一方の端部にのみ設け、前記第１のガスを前記容器内の中空糸膜の外部に供給する第１ガス供給口を、前記凸部側の端部付近に設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。
7. 前記第１のガスは、加湿ガスとこの加湿ガスによって加湿される被加湿ガスとのいずれか一方で、前記第２のガスは、前記加湿ガスと被加湿ガスとのいずれか他方であり、前記第２のガスのガス供給口を、前記凸部側の端部に設け、前記第１のガスと前記第２のガスとを互い並行して同方向に流れる並行流とすることを特徴とする請求項６に記載の中空糸膜モジュール。
8. 前記凸部の内部を中空とし、かつこの中空内部と中空外部とを連通する連通孔を設けたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。
9. 複数の中空糸膜からなる中空糸膜束の両端部を、前記各中空糸膜の両端を開口した状態で固着する固着部を設けて、前記中空糸膜束を容器内に収容し、この容器内の前記中空糸膜の外部に第１のガスを流通させるとともに、前記中空糸膜の内部に第２のガスを流通させる中空糸膜モジュールの製造方法において、前記中空糸膜束を前記容器内に収容した状態で、これら中空糸膜束および容器の一端を上方に向けた凸部形成用突起を底部に設けた固着剤収容キャップ内に挿入し、前記中空糸膜の端部を前記容器の内壁側に寄せ、前記中空糸膜の下端部と前記凸部形成用突起の上端との間に相当する位置まで固着剤を流し込み、この固着剤が固化して前記固着部を形成した後に、前記各中空糸膜の下端開口を閉塞している閉塞部を除去し、かつ、前記凸部形成用突起が、前記中空糸膜束内に残るように、前記中空糸膜および前記凸部形成用突起の一部を切断することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
10. 前記凸部形成用突起の内部を中空として前記凸部形成用突起の内部と外部とを連通する連通孔を設け、前記固着剤を前記固着剤収容キャップ内に流し込む際に、前記連通孔を通して前記凸部形成用突起の内部にも流し込むことを特徴とする請求項９に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
11. 前記固着剤収容キャップは、前記凸部形成用突起が前記底部に対して別体となっていることを特徴とする請求項１０に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。

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