JP2007216176A - Hollow fiber membrane module - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a hollow fiber membrane module to efficiently function even in a case that the shape of the hollow fiber membrane module is greatly restricted. <P>SOLUTION: The hollow fiber membrane bundles 7 housed in a module case 5 are constituted so that the both ends of each of the hollow fiber membranes of them are opened to the surface of end plates 9 and 11 and a gas to be humidified is supplied from the opening parts of the end plates 9 in the upper part while the humidifying gas introduced from a first gas introducing pipe 13 is supplied to the outside of the hollow fiber membranes from the first gas inflow port 5a provided to the upper end side part of the module case 5. A cylindrical member 27 for reducing the inner diameter of the module case 5 is provided to the central part in the extending direction of the hollow fiber membranes of the module case 5 and the filling density of the hollow fiber membranes in the vicinity of each of both upper and lower end parts of the hollow fiber membrane module 1 are lower than that of the central part of the hollow fiber membrane module 1. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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に関する。   The present invention relates to a hollow fiber membrane module configured by housing a hollow fiber membrane bundle composed of a plurality of hollow fiber membranes in a container.

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、樹脂からなる管板で固着し、その際各中空糸膜の両端を開口した状態とする。   Conventionally, as a hollow fiber membrane module, for example, the following Patent Document 1 describes a module applied to a humidifier for humidifying a gas supplied to a fuel cell. This hollow fiber membrane module accommodates a hollow fiber membrane bundle composed of a plurality of hollow fiber membranes in a container, and fixes both ends of each hollow fiber membrane with a tube plate made of resin. Both ends are opened.

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。   Then, the first gas is supplied to the outside of the hollow fiber membrane in the container, and the second gas is supplied to the inside of the hollow fiber membrane. At this time, each gas contacts the inner and outer surfaces of the hollow fiber membrane. Since it flows, the water vapor on the gas side having a high water vapor partial pressure is humidified by selecting and passing the hollow fiber membrane to the gas side having a low water vapor partial pressure.

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)
At this time, the hollow fiber membrane module is configured so that the effective length of the hollow fiber membrane bundle is L and the inner diameter of the container is D, so that L / D is set to 1.8 or more, particularly 2 to 6, It is trying to improve the humidification efficiency while suppressing the pressure loss.
Japanese Patent Laying-Open No. 2004-55534 (see paragraph 0018 and FIG. 3)

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。   By the way, when a fuel cell is mounted on a vehicle with many layout restrictions on various components, the required dimension setting of the hollow fiber membrane module as described above cannot be secured for a humidifier that is mounted on the vehicle together with the fuel cell. Cases occur, and hollow fiber membrane modules are generally cylindrical in shape. However, when they are rectangular, the above-mentioned dimension setting requirements may not be satisfied, and sufficient humidification efficiency is obtained. There will be no.

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。   Then, even if it is a case where there are many restrictions with respect to the shape etc. of a hollow fiber membrane module, this invention aims at making a hollow fiber membrane module function efficiently.

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、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、前記中空糸膜束は、前記中空糸膜の充填密度が異なる領域を備えていることを特徴とする。   The present invention accommodates a hollow fiber membrane bundle composed of a plurality of hollow fiber membranes in a container, distributes a first gas outside the hollow fiber membrane in the container, and places the first gas inside the hollow fiber membrane. In the hollow fiber membrane module in which two gases are circulated, the hollow fiber membrane bundle is provided with regions having different filling densities of the hollow fiber membranes.

本発明によれば、中空糸膜モジュール内で、中空糸膜束における中空糸膜の充填密度が異なる領域を設けたので、モジュール形状やガス流通条件によりモジュール内でのガス流れに不均一性が生じる場合でも、それを打ち消してモジュール内のガス流れを極力均一化することができ、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。   According to the present invention, the hollow fiber membrane module is provided with regions having different filling densities of the hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane bundle, so that the gas flow in the module is not uniform depending on the module shape and gas flow conditions. Even if it occurs, the gas flow in the module can be made uniform as much as possible, and it can function efficiently as a hollow fiber membrane module.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態を示す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。   FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2, which is a plan view of a humidifying device including a hollow fiber membrane module 1 showing the first embodiment of the present invention. This humidifier humidifies a gas supplied to a fuel cell (not shown). By humidification, a solid polymer electrolyte membrane such as perfluorocarbon sulfonic acid used in the fuel cell is kept in an appropriate wet state, thereby In addition to preventing a decrease in conductivity, poor contact between the solid polymer electrolyte membrane and the electrode is prevented to improve output.

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中で上下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。   Such a humidifier has a cylindrical shape as a whole, and houses the hollow fiber membrane module 1 described above inside a cylindrical housing 3. The hollow fiber membrane module 1 accommodates a hollow fiber membrane bundle 7 composed of a plurality of hollow fiber membranes in a module case 5 as a cylindrical container having both upper and lower ends opened in FIG.

中空糸膜束7の図1中で上下両端部は、モジュールケース5の上下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、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。   The upper and lower ends of the hollow fiber membrane bundle 7 in FIG. 1 are fixed by end plates 9 and 11 as fixing portions provided so as to close the upper and lower openings of the module case 5. The end plates 9 and 11 are constituted by a so-called potting portion in which a fixing agent made of a molten resin is solidified, and each hollow fiber membrane penetrates vertically in FIG. Openings at the upper end and the lower end of each hollow fiber membrane are exposed on the upper surface and the lower surface of the end plate 11, respectively.

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。   That is, the dry humidified gas as the second gas flows from the opening serving as the gas supply port at the upper end in FIG. 1 of each hollow fiber membrane described above and flows through the hollow fiber membrane, so that the hollow fiber After being humidified by the humidified humidified gas as the first gas supplied to the outside of the membrane, it flows out of the module through an opening serving as a gas discharge port at the lower end.

上記したモジュールケース5の上部および下部にそれぞれ対応する位置には、第1のガスがモジュールケース5内に流入する第1ガス供給部としての第1ガス流入口5aおよび第1のガスがモジュールケース5外へ流出する第1ガス流出部としての第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中で左側に位置する第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13を接続する。また、図1中で右側に位置する第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15を接続する。   The first gas inlet 5a as the first gas supply section through which the first gas flows into the module case 5 and the first gas are located at positions corresponding to the upper and lower portions of the module case 5, respectively. A plurality of first gas outlets 5b as first gas outflow portions that flow out of 5 are provided along the circumferential direction. And the 1st gas introduction pipe 13 is connected to the housing 3 of the position corresponding to the 1st gas inflow port 5a located in the left side in FIG. Further, a first gas outlet pipe 15 is connected to the housing 3 at a position corresponding to the first gas outlet 5b located on the right side in FIG.

第1ガス導入管13と第1ガス流出管15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17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中で上下両端には、環状の端部シール材19,21をそれぞれ嵌入する。   A cylindrical sealing material 17 is fitted between the housing 3 and the module case 5 between the first gas introduction pipe 13 and the first gas outflow pipe 15, while between the housing 3 and the module case 5. In FIG. 1, annular end seal materials 19 and 21 are fitted into the upper and lower ends, respectively.

これにより、シール材17と端部シール材19との間に環状の第1ガス導入空間23が形成されるとともに、シール材17と端部シール材21との間に環状の第1ガス流出空間25がそれぞれ形成される。   Thereby, an annular first gas introduction space 23 is formed between the sealing material 17 and the end sealing material 19, and an annular first gas outflow space is formed between the sealing material 17 and the end sealing material 21. 25 are formed.

すなわち、第1のガスとしての加湿ガスが、第1ガス導入管13から第1ガス導入空間23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25を経て第1ガス流出管15からモジュール外部へ流出する。   That is, the humidified gas as the first gas flows from the first gas introduction pipe 13 to the outside of the hollow fiber membrane in the module case 5 through the first gas introduction space 23 and the first gas inlet 5a. Then, after humidifying the humidified gas as the second gas supplied to the inside of the hollow fiber membrane, the module is removed from the first gas outlet pipe 15 via the first gas outlet 5b and the first gas outlet space 25. It flows out to the outside.

そして、モジュールケース5は、図1中で上下両端の第1ガス流入口5aおよび第1ガス流出口5bにそれぞれ対応する部位を除く中空糸膜の延長方向中央部位の内面に、凸部としての円筒部材27を設けている。これにより、モジュールケース5内における、中空糸膜の延長方向に直交する断面の面積を、中空糸膜の延長方向に沿って不均一としている。   The module case 5 is formed as a convex portion on the inner surface of the central portion in the extending direction of the hollow fiber membrane excluding the portions corresponding to the first gas inlet 5a and the first gas outlet 5b at the upper and lower ends in FIG. A cylindrical member 27 is provided. Thereby, the area of the cross section orthogonal to the extending direction of the hollow fiber membrane in the module case 5 is made non-uniform along the extending direction of the hollow fiber membrane.

特に、ここでは、モジュールケース5の図1中で上下方向中央部に円筒部材27を設けることで、第1ガス流入口5a近傍および第1ガス流出口5b近傍のモジュールケース5内における、中空糸膜の延長方向に直交する断面の面積を、第1ガス流入口5a近傍と第1ガス流出口5b近傍との間のモジュールケース5内における、中空糸膜の延長方向に直交する断面の面積より大きくしている。   In particular, here, the hollow fiber in the module case 5 in the vicinity of the first gas inlet 5a and in the vicinity of the first gas outlet 5b is provided by providing the cylindrical member 27 at the center in the vertical direction in FIG. 1 of the module case 5. The area of the cross section perpendicular to the extending direction of the membrane is larger than the area of the cross section orthogonal to the extending direction of the hollow fiber membrane in the module case 5 between the vicinity of the first gas inlet 5a and the vicinity of the first gas outlet 5b. It is getting bigger.

ここで、モジュールケース5内に収容している中空糸膜束7は、円筒部材27を設けている中空糸膜の延長方向中央部位と、円筒部材27を設けていない上下両端部とで、同一本数の中空糸膜が存在している。このため、両端部での中空糸膜束は、全体的に中央部位に比べて直径方向外側に広がった状態となり、モジュールケース5内での中空糸膜の充填密度としては、第1ガス流入口5a,第1ガス流出口5bを備える上下両端部に対応する領域が、円筒部材27を設けている中央部の領域に比較して低くなっている。   Here, the hollow fiber membrane bundle 7 accommodated in the module case 5 is the same at the center part in the extending direction of the hollow fiber membrane provided with the cylindrical member 27 and the upper and lower end portions where the cylindrical member 27 is not provided. There are a number of hollow fiber membranes. For this reason, the hollow fiber membrane bundle at both ends is in a state of spreading outward in the diameter direction as compared with the central portion as a whole, and the filling density of the hollow fiber membrane in the module case 5 is the first gas inlet. 5a and the area | region corresponding to the up-and-down both ends provided with the 1st gas outflow port 5b are low compared with the area | region of the center part in which the cylindrical member 27 is provided.

次に作用を説明する。図1に示すように、図1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13から第1のガスである加湿ガスを導入する。   Next, the operation will be described. As shown in FIG. 1, the humidified gas that is the second gas is supplied from the end opening of each hollow fiber membrane that opens to the surface of the end plate 9 in the upper part in FIG. A humidified gas that is a first gas is introduced from the first gas introduction pipe 13.

中空糸膜の上端開口から供給する被加湿ガスは、中空糸膜内を下方に向けて流れ、下端開口からモジュール外部に流出する。   The humidified gas supplied from the upper end opening of the hollow fiber membrane flows downward in the hollow fiber membrane and flows out of the module from the lower end opening.

一方、第1ガス導入管13から導入する加湿ガスは、環状の第1ガス導入空間23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25に流出しつつ、第1ガス流出管15からモジュール外部へ流出する。   On the other hand, after the humidified gas introduced from the first gas introduction pipe 13 flows into the annular first gas introduction space 23, each hollow in the hollow fiber bundle 7 from the first gas inlet 5 a to the outside of the hollow fiber membrane. It flows downward between the yarn membranes and flows out from the first gas outflow pipe 15 to the outside of the module while flowing out from the first gas outflow port 5b into the annular first gas outflow space 25.

このようなガス流れの過程において、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。   In such a gas flow process, water vapor in the humidified gas flowing outside the hollow fiber membrane permeates the hollow fiber membrane and humidifies the humidified gas flowing in the hollow fiber membrane.

ここで、中空糸膜の外部を流れる加湿ガスの多くは、図1中の曲線状の矢印B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。   Here, most of the humidified gas that flows outside the hollow fiber membrane is hollow, as shown by a curved arrow B in FIG. It flows in a state parallel to the flow of the humidified gas flowing in the thread membrane.

このとき、本実施形態では、第1ガス流入口5a付近の中空糸膜束7は、充填密度を低くしているため、第1ガス流入口5aから流入した加湿ガスの一部は、矢印Cのように、直径方向中心の、従来ではガスが流れにくい部位となっている内部まで入り込む。   At this time, in this embodiment, since the hollow fiber membrane bundle 7 near the first gas inlet 5a has a low packing density, a part of the humidified gas flowing in from the first gas inlet 5a is indicated by an arrow C. As described above, the inside of the center in the diametrical direction, which has conventionally been a portion where gas does not flow easily, enters.

その後、この内部まで入り込んだ加湿ガスは、円筒部材27を設けた中空糸膜の延長方向中央部位においても中心部を下方に向けて流れ、下端部において、矢印Dのように外側に向かう流れとなり、前記矢印Bで示した加湿ガスの主流とともに、第1ガス流出口5bおよび第1ガス流出空間25を経て第1ガス流出管15からモジュール外部へ流出する。   Thereafter, the humidified gas that has entered the interior flows downward at the central portion in the extending direction of the hollow fiber membrane provided with the cylindrical member 27 and flows outward as indicated by an arrow D at the lower end. Together with the main flow of the humidified gas indicated by the arrow B, it flows out of the module through the first gas outlet 5b and the first gas outlet space 25 to the outside of the module.

図3および図4は、上記した本実施形態の円筒部材27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10の正面断面図および平面図としてそれぞれ示している。   3 and 4 are front sectional views of the hollow fiber membrane module 10 and the flow velocity distribution of the gas flowing outside the hollow fiber membrane in the hollow fiber membrane module 10 in which the cylindrical member 27 of the present embodiment is not provided. Each is shown as a plan view.

すなわち、この中空糸膜モジュール10は、円筒部材27を設けないことで、モジュールケース5内における、中空糸膜の延長方向に直交する断面の面積が、中空糸膜の延長方向に沿って均一化しており、このためモジュールケース5内に収容している中空糸膜束7の充填密度は、その全域にわたって均一化している。   That is, the hollow fiber membrane module 10 is not provided with the cylindrical member 27, so that the cross-sectional area perpendicular to the extending direction of the hollow fiber membrane in the module case 5 is made uniform along the extending direction of the hollow fiber membrane. Therefore, the packing density of the hollow fiber membrane bundle 7 accommodated in the module case 5 is uniform over the entire area.

このような中空糸膜モジュール10において、中空糸膜の外部を流れるガスの流速は、図4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3の正面断面図をみると、上下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。   In such a hollow fiber membrane module 10, the flow velocity of the gas flowing outside the hollow fiber membrane is the slowest at the center, the medium speed at the outside, and the fastest at the outside in the plan view of FIG. 4. Yes. On the other hand, in the front sectional view of FIG. 3, the center in the diameter direction at the upper and lower ends is the slowest, the center in the vertical direction and the center in the diameter direction are medium speed, and the vicinity in the outer diameter direction is the fastest.

上記した図3および図4を総合してみると、ガス流速が最も遅い部分は、図3中で第1ガス流入口5a付近および第1ガス流出口5b付近における直径方向中心部であり、この部分は、前記図1,図2に示した本実施形態において、中空糸膜束7の充填密度を低くした領域に相当する。   3 and FIG. 4 described above, the slowest part of the gas flow velocity is the diametrical center in the vicinity of the first gas inlet 5a and the first gas outlet 5b in FIG. The portion corresponds to a region where the packing density of the hollow fiber membrane bundle 7 is lowered in the present embodiment shown in FIGS.

図3,図4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。   As shown in FIGS. 3 and 4, the portion where the flow velocity of the gas flowing outside the hollow fiber membrane is slow is difficult for the gas to reach and the hollow fiber membrane is not effectively used. Will not work well.

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上下両端の中空糸膜束7の充填密度を、中空糸膜の延長方向中央部に比較して低くすることで、第1ガス流入口5aからモジュールケース5内に流入した加湿ガスの一部が、矢印Cで示すように、中空糸膜束7の中心部にまで大きな流通抵抗を受けることなく入り込み、この中心部を下方に向けて流れていく。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the packing density of the hollow fiber membrane bundle 7 at the upper and lower ends where the gas is difficult to reach is made lower than that in the central portion in the extending direction of the hollow fiber membrane. As shown by the arrow C, a part of the humidified gas that has flowed into the module case 5 from the first gas inlet 5a enters the central portion of the hollow fiber membrane bundle 7 without receiving a large flow resistance. The part flows downward.

また、図1中の下部においても、上記中心部を下方に向けて流れた加湿ガスが、中空糸膜の充填密度の低い下部にて矢印Dに示すように、大きな流通抵抗を受けることなく外側の第1ガス流出口5bに向けて容易に流れるものとなる。   Further, in the lower part in FIG. 1, the humidified gas that has flowed downward in the central part is outside without receiving a large flow resistance as indicated by an arrow D in the lower part of the hollow fiber membrane with a low packing density. It flows easily toward the first gas outlet 5b.

このように、本実施形態では、中空糸膜束7における中空糸膜の充填密度を、第1ガス流入口5a付近および第1ガス流出口5b付近で、中空糸膜の延長方向中央部に比較して低くするようにしたので、中空糸膜束7内の中心部にまで加湿ガスが効率よく流れ込み、中心部の中空糸膜も有効活用して加湿性能を高めることができ、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。   Thus, in this embodiment, the packing density of the hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane bundle 7 is compared with the central portion in the extending direction of the hollow fiber membranes in the vicinity of the first gas inlet 5a and the first gas outlet 5b. As a result, the humidified gas efficiently flows into the central portion of the hollow fiber membrane bundle 7 and the hollow fiber membrane at the central portion can be effectively used to improve the humidification performance. 1 can function efficiently.

図5は、本発明の第2の実施形態を示す中空糸膜モジュール1Aを備える加湿装置の、前記図1に相当する断面図である。この中空糸膜モジュール1Aは、モジュールケース5Aの内径が、図5中で上下両端部から中央部に向けて徐々に小さくなるように、モジュールケース5Aの内面に凸部29を設けている。   FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1 of a humidifier equipped with a hollow fiber membrane module 1A showing a second embodiment of the present invention. In the hollow fiber membrane module 1A, a convex portion 29 is provided on the inner surface of the module case 5A so that the inner diameter of the module case 5A gradually decreases from the upper and lower ends toward the center in FIG.

すなわち、このモジュールケース5Aは、図5中で中空糸膜の延長方向中央部の内径が最も小さく、上下両端部の内径が最も大きくなっている。   That is, the module case 5A has the smallest inner diameter at the center in the extending direction of the hollow fiber membrane and the largest inner diameter at both the upper and lower ends in FIG.

これにより、第2の実施形態においては、前記図1に示した第1の実施形態と同様に、中空糸膜束7における中空糸膜の充填密度が、第1ガス流入口5aおよび第1ガス流出口5b付近で、中空糸膜の延長方向中央部に比較して低くなるので、中空糸膜束7内の中心部にまで加湿ガスが効率よく流れ込み、中心部の中空糸膜も有効活用して加湿性能を高めることができ、中空糸膜モジュール1Aとして効率よく機能させることができる。   Thereby, in the second embodiment, as in the first embodiment shown in FIG. 1, the filling density of the hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane bundle 7 is the same as that of the first gas inlet 5a and the first gas. In the vicinity of the outlet 5b, it becomes lower than the central portion in the extending direction of the hollow fiber membranes, so that the humidified gas efficiently flows into the central portion of the hollow fiber membrane bundle 7, and the hollow fiber membrane in the central portion is also effectively utilized. Thus, the humidifying performance can be improved, and the hollow fiber membrane module 1A can function efficiently.

また、第2の実施形態では、中空糸膜束7全体を、円筒形のモジュールケース5Aの中心軸線を中心として捻った状態としている。つまり、後述する中空糸膜モジュール1Aの製造方法で明らかになるが、中空糸膜束7の図5中で例えば上端部を固定した状態で、同下端部全体を、モジュールケース5Aの上下方向に延びる中心軸線を中心として所定角度回転させ、捻る作業を行う。すなわち、中空糸膜の上下両端部を、中空糸膜の延長方向に直交する断面内で周方向に互いにずらすことで、ずらさない中空糸膜に比較して全長を長く形成している。   In the second embodiment, the entire hollow fiber membrane bundle 7 is twisted around the central axis of the cylindrical module case 5A. That is, as will be apparent from the manufacturing method of the hollow fiber membrane module 1A described later, the entire lower end of the hollow fiber membrane bundle 7 in FIG. 5 is fixed in the vertical direction of the module case 5A with the upper end fixed, for example. A twisting operation is performed by rotating a predetermined angle about the extending central axis. That is, the upper and lower ends of the hollow fiber membrane are shifted from each other in the circumferential direction within a cross section perpendicular to the extending direction of the hollow fiber membrane, thereby forming a longer overall length than a hollow fiber membrane that is not shifted.

このように中空糸膜束7全体を捻った状態としても、各中空糸膜の両端は、上下の端板9,11を貫通してその表面にそれぞれ開口した状態にある。したがって、中空糸膜束7の特に外周側付近にある中空糸膜は、捻る作業によってその全長が、捻る作用を受けにくい中心部のものに比較して長くなる。その結果、中空糸膜全体の膜面積が、捻らない場合に比較して広くなり、同一形状(大きさ)のモジュールケースを使用した場合に、加湿性能をより高めることができる。   Even when the entire hollow fiber membrane bundle 7 is twisted as described above, both ends of each hollow fiber membrane pass through the upper and lower end plates 9 and 11 and are open to the surfaces thereof. Therefore, the hollow fiber membrane particularly in the vicinity of the outer peripheral side of the hollow fiber membrane bundle 7 has a total length that is longer than that of the central portion that is not easily affected by the twisting operation. As a result, the membrane area of the entire hollow fiber membrane is wider than when it is not twisted, and the humidification performance can be further improved when module modules having the same shape (size) are used.

次に、上記した中空糸膜モジュール1Aの製造方法について、図6〜図16を用いて説明する。まず、図6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内に収容するが、この際中空糸膜束7の両端部をモジュールケース5Aから上下にそれぞれ突出させた状態とする。なお、このとき中空糸膜束7の図6中で下部については、特に突出させなくても構わない。   Next, a manufacturing method of the above-described hollow fiber membrane module 1A will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 6, a hollow fiber membrane bundle 7 composed of a large number of hollow fiber membranes is accommodated in the module case 5, and at this time, both end portions of the hollow fiber membrane bundle 7 protrude vertically from the module case 5A. Let the state be At this time, the lower portion of the hollow fiber membrane bundle 7 in FIG.

そして、これら中空糸膜束7およびモジュールケース5A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。   Then, the lower ends of the hollow fiber membrane bundle 7 and the module case 5A are inserted into a circular fixing agent accommodating cap 31 whose upper portion is open. At this time, the end opening of each hollow fiber membrane is in a closed state by heating or adhering resin, and the lower ends of the hollow fiber membrane bundle 7 and the module case 5 are attached to the fixing agent containing cap 31. Separated from the bottom.

上記し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、固着剤注入口31bを設けてあり、この固着剤注入口31bから、図7に示すように、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からなるポッティング樹脂33を、固着剤収容キャップ31内に注入する。   A part of the side wall 31a provided on the outer peripheral edge of the sticking agent storage cap 31 is provided with a sticking agent injection port 31b. From the sticking agent injection port 31b, as shown in FIG. A potting resin 33 made of a thermosetting resin such as a thermoplastic resin or an epoxy resin is injected into the fixing agent accommodating cap 31.

この際、注入するポッティング樹脂33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く、また注入量は、ポッティング樹脂33の上面が、側壁31aの上端と第1ガス流入口5aとの間の適宜位置となるようにする。   At this time, the potting resin 33 to be injected enters between the hollow fiber membranes, but since the end opening of the hollow fiber membrane is closed, it does not enter the hollow fiber membrane, and the injection amount is The upper surface of the potting resin 33 is set to an appropriate position between the upper end of the side wall 31a and the first gas inflow port 5a.

なお、ポッティング樹脂33を注入する際には、モジュールケース5A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ポッティング樹脂33の漏れを防止している。   When pouring the potting resin 33, the outer peripheral surface of the module case 5A and the inner peripheral surface of the side wall 31a of the fixing agent containing cap 31 are in close contact with each other, and the potting resin 33 from both of them is in close contact. Prevents leakage.

その後、上記注入したポッティング樹脂33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、モジュールケース5Aに対してもポッティング樹脂33が固着し、これらが一体化する。   Thereafter, the injected potting resin 33 is solidified to fix a plurality of hollow fiber membranes, and the potting resin 33 is also fixed to the module case 5A, and these are integrated.

そして、これら固化したポッティング樹脂33によって一体化したものを、図8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。これにより、図9に示すように、モジュールケース5Aの図9中で下端開口は、上記したポッティング樹脂33からなる端板9によって閉塞した状態となる。この切断作業での中空糸膜については、下端開口を閉塞した部分を切断することになるので、各中空糸膜の図9中で下端部が、端板9の表面にて開口した状態となる。   And what was integrated by these solidified potting resin 33 is cut | disconnected in a horizontal direction in the substantially same position as the side wall 31a upper end position of the sticking agent accommodation cap 31, as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 9, the lower end opening of the module case 5 </ b> A in FIG. 9 is closed by the end plate 9 made of the potting resin 33 described above. With respect to the hollow fiber membrane in this cutting operation, the portion where the lower end opening is closed is cut, so that the lower end portion in FIG. 9 of each hollow fiber membrane is open on the surface of the end plate 9. .

次に、上記図9の状態のモジュールケース5Aを中空糸膜束7とともに、図10のように上下反転させ、この状態で図11に示すメッシュ部材35を、モジュールケース5Aの下端部に嵌め込む。   Next, the module case 5A in the state of FIG. 9 is turned upside down as shown in FIG. 10 together with the hollow fiber membrane bundle 7, and in this state, the mesh member 35 shown in FIG. 11 is fitted into the lower end of the module case 5A. .

メッシュ部材35は、円筒部35aと、円筒部35aの図11中で下部の開口を覆うメッシュ35bとからなり、円筒部35aの内径をモジュールケース5Aの外径より僅かに大きくしている。また、メッシュ35bは、中空糸膜が1本ないしは数本が挿入可能な孔を多数設けた、例えば網状の部材である。   The mesh member 35 includes a cylindrical portion 35a and a mesh 35b covering the lower opening of the cylindrical portion 35a in FIG. 11, and the inner diameter of the cylindrical portion 35a is slightly larger than the outer diameter of the module case 5A. The mesh 35b is, for example, a net-like member provided with a number of holes into which one or several hollow fiber membranes can be inserted.

このように構成したメッシュ部材35のメッシュ35bの各孔に、モジュールケース5Aから突出している中空糸膜を適宜本数挿入しつつ、モジュールケース5Aの下部が円筒部35aの内側に入り込むように、メッシュ部材35をモジュールケース5Aの下端に嵌め込む。   The mesh member 35 is configured in such a manner that the hollow fiber membrane protruding from the module case 5A is inserted into each hole of the mesh 35b of the mesh member 35 as appropriate, and the lower part of the module case 5A enters the inside of the cylindrical portion 35a. The member 35 is fitted into the lower end of the module case 5A.

その後、図12に示すように、メッシュ部材35を、モジュールケース5Aの上下に延びる中心軸線を中心としてモジュールケース5Aに対して矢印Eのように、例えば45度〜60度程度回転させる。これにより、中空糸膜束7は、前述したように、その全体が捻られた状態となり、その結果中空糸膜束7の特に外周側付近にある中空糸膜は、モジュールケース5Aの上下方向長さの範囲において、図12中で上下鉛直方向に対しより傾斜するものとなって全長が中心部のものに比較して長くなる。   Thereafter, as shown in FIG. 12, the mesh member 35 is rotated about 45 degrees to 60 degrees, for example, as indicated by an arrow E with respect to the module case 5A about the central axis extending in the vertical direction of the module case 5A. As a result, as described above, the hollow fiber membrane bundle 7 is twisted as a whole, and as a result, the hollow fiber membrane particularly in the vicinity of the outer peripheral side of the hollow fiber membrane bundle 7 is elongated in the vertical direction of the module case 5A. In this range, it becomes more inclined with respect to the vertical direction in FIG. 12, and its overall length becomes longer than that of the central portion.

次に、図13に示すように、上記図12の状態のモジュールケース5Aの下端を、中空糸膜束7およびメッシュ部材35とともに、上部が開放している円形の固着剤収容キャップ37内に挿入する。このとき、各中空糸膜の端部開口は、前記と同様にして加熱したり、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37の底部に対して離間させる。   Next, as shown in FIG. 13, the lower end of the module case 5A in the state shown in FIG. 12 is inserted together with the hollow fiber membrane bundle 7 and the mesh member 35 into the circular fixing agent containing cap 37 whose upper part is open. To do. At this time, the opening at the end of each hollow fiber membrane is closed in the same manner as described above by heating or adhering resin, and the lower ends of the hollow fiber membrane bundle 7 and the module case 5 are fixed. The agent accommodating cap 37 is separated from the bottom.

上記した固着剤収容キャップ37の外周縁に設けた側壁37aの一部には、固着剤注入口37bを設けてあり、この固着剤注入口37bから、図14に示すように、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からなるポッティング樹脂39を、固着剤収容キャップ37内に注入する。   A part of the side wall 37a provided on the outer peripheral edge of the above-described sticking agent storage cap 37 is provided with a sticking agent injection port 37b. From this sticking agent injection port 37b, as shown in FIG. A potting resin 39 made of a thermosetting resin such as a thermoplastic resin such as epoxy resin is injected into the fixing agent storage cap 37.

この際、注入するポッティング樹脂39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く、また注入量は、ポッティング樹脂39の上面が、互いに同一面となっている側壁37aおよび円筒部35aの各上端面と、第1ガス流出口5bとの間の適宜位置となるようにする。   At this time, the potting resin 39 to be injected enters between the hollow fiber membranes, but since the end opening of the hollow fiber membrane is closed, it does not enter the hollow fiber membrane, and the injection amount is The top surface of the potting resin 39 is set to an appropriate position between the side walls 37a and the upper end surfaces of the cylindrical portion 35a, which are flush with each other, and the first gas outlet 5b.

なお、ポッティング樹脂39を注入する際には、モジュールケース5Aの外周面とメッシュ部材35の円筒部35aの内周面との間および、円筒部35aの外周面と固着剤収容キャップ37の側壁37aの内周面との間は、いずれもほぼ密着状態としており、これら各間からのポッティング樹脂39の漏れを防止している。   When the potting resin 39 is poured, the space between the outer peripheral surface of the module case 5 </ b> A and the inner peripheral surface of the cylindrical portion 35 a of the mesh member 35, and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 35 a and the side wall 37 a of the fixing agent storage cap 37. The inner peripheral surface of each of them is almost in close contact with each other, and the potting resin 39 is prevented from leaking from between these.

その後、上記注入したポッティング樹脂39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、モジュールケース5Aに対してもポッティング樹脂39が固着し、これらが一体化する。   Thereafter, the injected potting resin 39 is solidified to fix the plurality of hollow fiber membranes, and the potting resin 39 is also fixed to the module case 5A, and these are integrated.

そして、これら固化したポッティング樹脂39によって一体化したものを、図15に示すように、固着剤収容キャップ37の側壁37a上端位置とほぼ同位置にて水平方向に切断する。完成した中空糸膜モジュール1Aを図16に示す。これにより、モジュールケース5Aの図16中で下端開口は、上記したポッティング樹脂39からなる端板11によって閉塞した状態となる。この切断作業での中空糸膜については、下端開口の閉塞した部分を切断することになるので、各中空糸膜の図16中で下端部が、端板11の表面にて開口した状態となる。   And what was integrated by these solidified potting resin 39 is cut | disconnected in a horizontal direction in the substantially same position as the side wall 37a upper end position of the sticking agent accommodation cap 37, as shown in FIG. The completed hollow fiber membrane module 1A is shown in FIG. Accordingly, the lower end opening of the module case 5A in FIG. 16 is closed by the end plate 11 made of the potting resin 39 described above. About the hollow fiber membrane in this cutting operation, since the closed portion of the lower end opening is cut, the lower end portion in FIG. 16 of each hollow fiber membrane is in an open state on the surface of the end plate 11. .

図17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1に相当する断面図、図18は、前記図2に相当する平面図である。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における円筒部材27を排除した上で、中空糸膜束7における中空糸膜の充填密度を、中心部とそれより外周側のモジュールケース5の内壁側との間で互いに異ならせている。   FIG. 17 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1 and FIG. 18 is a plan view corresponding to FIG. 2 of a humidifying device including a hollow fiber membrane module 1B according to the third embodiment of the present invention. This hollow fiber membrane module 1B eliminates the cylindrical member 27 in the hollow fiber membrane module 1 shown in FIG. 1, and sets the filling density of the hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane bundle 7 to the central portion and the outer peripheral side thereof. The module case 5 is different from the inner wall side.

具体的には、上記した中空糸膜の充填密度を、中空糸膜束7おける直径方向中心部で最も低くし、中心部から外周側に向かうに従って、徐々に高くしている。すなわち、中空糸膜の充填密度は、中心部Pで最も低く、最外周部Rで最も高く、これら相互の中間部Qで中程度とし、充填密度分布を同心円状に変化させている。   Specifically, the packing density of the hollow fiber membrane described above is lowest at the central portion in the diameter direction of the hollow fiber membrane bundle 7 and gradually increased from the central portion toward the outer peripheral side. That is, the filling density of the hollow fiber membrane is the lowest at the central portion P, the highest at the outermost peripheral portion R, and the middle at the intermediate portion Q between them, and the filling density distribution is changed concentrically.

上記図17,図18に示した第3の実施形態によれば、中空糸膜束7おける直径方向中心部の中空糸膜の充填密度を低くすることにより、中空糸膜の外部を流れる加湿ガスが到達しにくい中心部でのガス流通抵抗を小さくすることができる。これにより、第1ガス流入口5aから流入した加湿ガスがモジュール中心部まで到達しやすくなりかつ、中心部にて下方に向けてスムーズに流れるので、加湿に活用できる中空糸膜面積を大きくとることができ、加湿性能を向上させることができる。   According to the third embodiment shown in FIGS. 17 and 18, the humidified gas flowing outside the hollow fiber membrane by lowering the packing density of the hollow fiber membrane at the central portion in the diameter direction of the hollow fiber membrane bundle 7 It is possible to reduce the gas flow resistance in the center where it is difficult to reach. As a result, the humidified gas flowing in from the first gas inlet 5a can easily reach the center of the module and smoothly flows downward at the center, so that the hollow fiber membrane area that can be utilized for humidification is increased. And humidification performance can be improved.

ここで、第3の実施形態では、最外周部Rの中空糸膜の充填密度は低くせず一般的な充填密度としているので、中空糸膜束7の全域について中空糸膜の充填密度を低くしてガス流通抵抗を抑える場合に対し、中空糸膜面積を大きくとることができ、加湿性能維持に寄与することができる。   Here, in the third embodiment, the filling density of the hollow fiber membranes in the outermost peripheral portion R is set to a general filling density without lowering, so the filling density of the hollow fiber membranes is reduced in the entire area of the hollow fiber membrane bundle 7. As compared with the case where the gas flow resistance is suppressed, the area of the hollow fiber membrane can be increased, and the humidification performance can be maintained.

また、最外周部Rの中空糸膜の充填密度を高く維持したままであるので、加湿ガスがモジュールケース5内に流入する際の中空糸膜の強度を維持でき、中空糸膜の信頼性を確保することができる。   Moreover, since the filling density of the hollow fiber membrane in the outermost peripheral portion R remains high, the strength of the hollow fiber membrane when the humidified gas flows into the module case 5 can be maintained, and the reliability of the hollow fiber membrane can be improved. Can be secured.

図19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を備える加湿装置の、前記図1に相当する断面図、図20は、前記図2に相当する平面図である。この中空糸膜モジュール1Cは、前記図17,図18に示した第3の実施形態における中空糸膜モジュール1Bの同心円状に変化させた中空糸膜の充填密度分布に対し、中空糸膜の充填密度が最も低い中心部Pの領域を、図19,図20中で右側、すなわち第1ガス流出部となる第1ガス流出管15側に偏心させている。   FIG. 19 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1 and FIG. 20 is a plan view corresponding to FIG. 2 of a humidifying device including a hollow fiber membrane module 1C according to the fourth embodiment of the present invention. This hollow fiber membrane module 1C has a hollow fiber membrane filling with respect to the filling density distribution of the hollow fiber membranes changed concentrically in the hollow fiber membrane module 1B in the third embodiment shown in FIGS. The region of the central portion P having the lowest density is eccentric to the right side in FIGS. 19 and 20, that is, the first gas outflow pipe 15 side serving as the first gas outflow portion.

また、中空糸膜の充填密度が中程度の中間部Qについても、中心部Pと同方向に偏心させているが、その偏心量は、中心部Pより小さくしている。つまり、中心部Pは中間部Qに対しても同方向に偏心していることになる。   Further, the intermediate portion Q having a medium filling density of the hollow fiber membrane is also eccentric in the same direction as the central portion P, but the eccentric amount is smaller than that of the central portion P. That is, the center portion P is also eccentric in the same direction with respect to the intermediate portion Q.

したがって、この例では、中空糸膜モジュール1Cの中心軸線を境にして、第1ガス供給部となる第1ガス導入管13を備える図19,図20中で左側と、第1ガス流出管15を備える図19,図20中で右側とでは、前者の方が後者に比較して、最外周部Rおよび中間部Qの中空糸膜束7の厚さが厚く、また中心部Pについては逆に、後者の方が前者に比較して、中空糸膜束7の厚さが厚くなっている。   Therefore, in this example, the first gas outflow pipe 15 and the left side in FIGS. 19 and 20 provided with the first gas introduction pipe 13 serving as the first gas supply section with the central axis of the hollow fiber membrane module 1C as a boundary. 19 and FIG. 20 with the right side, the former is thicker in the outermost peripheral portion R and the middle portion Q of the hollow fiber membrane bundle 7 than the latter, and the central portion P is reversed. Moreover, the thickness of the hollow fiber membrane bundle 7 is thicker in the latter than in the former.

このように構成した第4の実施形態によれば、中空糸膜束7おける直径方向中心部の中空糸膜の充填密度を低くすることで、中空糸膜の外部を流れる加湿ガスの流通抵抗が小さくなって、第1ガス流入口5aから流入した加湿ガスがモジュール中心部まで到達しやすくなり、加湿に活用できる中空糸膜面積を大きくとれて加湿性能が向上するなど、前記した第3の実施形態と同様の効果を得ることができる。   According to the fourth embodiment configured as described above, the flow resistance of the humidified gas flowing outside the hollow fiber membrane is reduced by lowering the packing density of the hollow fiber membrane at the central portion in the diameter direction of the hollow fiber membrane bundle 7. The above-described third implementation is such that the humidified gas flowing in from the first gas inlet 5a easily reaches the center of the module, and the area of the hollow fiber membrane that can be utilized for humidification is increased to improve the humidification performance. The same effect as the form can be obtained.

また、第4の実施形態によれば、第1ガス導入管13から第1ガス導入空間23に流入した加湿ガスは、中空糸膜モジュール1Cの全周に設けてある第1ガス供給口5aのうち、第1ガス導入管13近傍でガス流速が比較的大きいので、第1ガス導入管13を設けてある側について、中空糸膜の充填密度の高い領域を多くすることで、加湿ガスが流入する際の中空糸膜の強度をより確実に維持でき、中空糸膜の信頼性確保が充分なものとなる。   In addition, according to the fourth embodiment, the humidified gas that has flowed into the first gas introduction space 23 from the first gas introduction pipe 13 passes through the entire circumference of the hollow fiber membrane module 1C through the first gas supply port 5a. Among them, since the gas flow velocity is relatively large in the vicinity of the first gas introduction pipe 13, the humidified gas flows in by increasing the area where the filling density of the hollow fiber membrane is high on the side where the first gas introduction pipe 13 is provided. Thus, the strength of the hollow fiber membrane can be maintained more reliably, and the reliability of the hollow fiber membrane can be ensured sufficiently.

さらに、第4の実施形態では、第1ガス導入管13を図19,図20中で左側に、第1ガス流出管15を同右側に、それぞれ設定位置することで、中空糸膜の外部を流れる加湿ガスの流れの中心部が、図19に示すように、中空糸膜モジュール1Cの中心軸線に対し、第1ガス流出管15を設定してある図19中で右側に寄っており、これに対応して中空糸膜の充填密度が低い中心部Pを、同右側に偏心させている。   Further, in the fourth embodiment, the first gas introduction pipe 13 is set on the left side in FIGS. 19 and 20 and the first gas outflow pipe 15 is set on the right side so that the outside of the hollow fiber membrane can be disposed. As shown in FIG. 19, the central portion of the flow of the humidified gas that is flowing is closer to the right side in FIG. 19 where the first gas outflow pipe 15 is set with respect to the central axis of the hollow fiber membrane module 1C. Correspondingly, the center portion P having a low filling density of the hollow fiber membrane is eccentric to the right side.

これにより、中空糸膜束7内における加湿ガスの流れが、中空糸膜の充填密度分布に対応したものとなり、加湿ガスの流通抵抗が小さくなって、各第1ガス流入口5aから流入した加湿ガスがモジュール中心部まで効率よく到達するものとなり、加湿に活用できる中空糸膜面積を大きくとれて加湿性能が向上する。   As a result, the flow of the humidified gas in the hollow fiber membrane bundle 7 corresponds to the packing density distribution of the hollow fiber membrane, the flow resistance of the humidified gas is reduced, and the humidified gas flowing in from each first gas inlet 5a The gas efficiently reaches the center of the module, and the area of the hollow fiber membrane that can be used for humidification can be increased to improve the humidification performance.

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。   In each of the above-described embodiments, an example in which a humidified gas is allowed to flow inside the hollow fiber membrane and a humidified gas is allowed to flow outside the hollow fiber membrane is shown. A humidified gas may be allowed to flow. Further, the hollow fiber membrane modules 1, 1A, 1B, and 1C can be used not only as a humidifier but also as a filter.

また、上記した各実施形態においては、中空糸膜モジュール1,1A,1B,1Cとして、全体が円筒形状を呈したものを示したが、円筒形状に限らず、角柱形状であっても構わない。   In the above-described embodiments, the hollow fiber membrane modules 1, 1A, 1B, and 1C are shown to have a cylindrical shape as a whole. However, the hollow fiber membrane modules 1, 1A, 1B, and 1C are not limited to a cylindrical shape, and may have a prismatic shape. .

図2のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 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。It is a top view of a humidification device provided with the hollow fiber membrane module concerning a 1st embodiment of the present invention. 第1の実施形態における円筒部材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。It is front sectional drawing of the hollow fiber membrane module which shows the flow velocity distribution of the gas which flows the exterior of a hollow fiber membrane when not providing the cylindrical member in 1st Embodiment. 第1の実施形態における円筒部材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。It is a top view of the hollow fiber membrane module which shows the flow velocity distribution of the gas which flows the exterior of a hollow fiber membrane when not providing the cylindrical member in 1st Embodiment. 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1に相当する断面図である。It is sectional drawing equivalent to FIG. 1 of a humidification apparatus provided with the hollow fiber membrane module concerning the 2nd Embodiment of this invention. 図5の中空糸膜モジュールの製造工程図で、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す。It is a manufacturing-process figure of the hollow fiber membrane module of FIG. 5, and shows the state which inserted the hollow fiber membrane bundle and the lower end of the module case in the fixing agent accommodation cap. 図5の中空糸膜モジュールの製造工程図で、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。It is a manufacturing process figure of the hollow fiber membrane module of FIG. 5, and shows the state which inject | poured resin of the molten state in the fixing agent accommodation cap. 図5の中空糸膜モジュールの製造工程図で、樹脂が固化した状態で不要部位を切断する状態を示す。It is a manufacturing-process figure of the hollow fiber membrane module of FIG. 5, and the state which cut | disconnects an unnecessary part in the state which resin solidified is shown. 図5の中空糸膜モジュールの製造工程図で、固化した樹脂の不要部位を切断した後の状態を示す。It is a manufacturing process figure of the hollow fiber membrane module of FIG. 5, and shows the state after cut | disconnecting the unnecessary site | part of the solidified resin. 図5の中空糸膜モジュールの製造工程図で、図9の状態のモジュールケースを中空糸膜束とともに上下反転させて、メッシュ部材をモジュールケースの下端部に嵌め込んだ状態を示す。FIG. 10 is a manufacturing process diagram of the hollow fiber membrane module of FIG. 5, showing a state where the module case in the state of FIG. 9 is turned upside down together with the hollow fiber membrane bundle and the mesh member is fitted into the lower end portion of the module case. メッシュ部材の斜視図である。It is a perspective view of a mesh member. 図5の中空糸膜モジュールの製造工程図で、メッシュ部材をモジュールケースに対して回転させて中空糸膜束を捻る状態を示す。It is a manufacturing-process figure of the hollow fiber membrane module of FIG. 5, and shows the state which rotates a mesh member with respect to a module case, and twists a hollow fiber membrane bundle. 図5の中空糸膜モジュールの製造工程図で、図12のモジュールケースの下端を、中空糸膜束およびメッシュ部材とともに固着剤収容キャップに挿入した状態を示す。FIG. 6 is a manufacturing process diagram of the hollow fiber membrane module of FIG. 5 and shows a state where the lower end of the module case of FIG. 12 is inserted into the fixing agent accommodating cap together with the hollow fiber membrane bundle and the mesh member. 図5の中空糸膜モジュールの製造工程図で、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。It is a manufacturing process figure of the hollow fiber membrane module of FIG. 5, and shows the state which inject | poured resin of the molten state in the fixing agent accommodation cap. 図5の中空糸膜モジュールの製造工程図で、樹脂が固化した状態で不要部位を切断する状態を示す。It is a manufacturing-process figure of the hollow fiber membrane module of FIG. 5, and the state which cut | disconnects an unnecessary part in the state which resin solidified is shown. 図5の中空糸膜モジュールの製造工程図で、切断後の完成した状態を示す。It is a manufacturing process figure of the hollow fiber membrane module of FIG. 5, and shows the completed state after cutting. 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1に相当する断面図である。It is sectional drawing equivalent to FIG. 1 of a humidification apparatus provided with the hollow fiber membrane module concerning the 3rd Embodiment of this invention. 図17の中空糸膜モジュールの平面図である。It is a top view of the hollow fiber membrane module of FIG. 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備える加湿装置の、図1に相当する断面図である。It is sectional drawing equivalent to FIG. 1 of a humidification apparatus provided with the hollow fiber membrane module concerning the 4th Embodiment of this invention. 図19の中空糸膜モジュールの平面図である。It is a top view of the hollow fiber membrane module of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A,1B,1C 中空糸膜モジュール
5 モジュールケース(容器)
5a 第1ガス流入口(第1ガス供給部)
5b 第1ガス流出口(第1ガス流出部)
7 中空糸膜束
13 第1ガス導入管(第1ガス供給部)
15 第1ガス流出管(第1ガス流出部)
27 円筒部材(凸部)
29 凸部
1, 1A, 1B, 1C Hollow fiber membrane module 5 Module case (container)
5a 1st gas inflow port (1st gas supply part)
5b First gas outlet (first gas outlet)
7 Hollow fiber membrane bundle 13 1st gas introduction pipe (1st gas supply part)
15 1st gas outflow pipe (1st gas outflow part)
27 Cylindrical member (convex part)
29 Convex

Claims (11)

複数の中空糸膜からなる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、前記中空糸膜束は、前記中空糸膜の充填密度が異なる領域を備えていることを特徴とする中空糸膜モジュール。   A hollow fiber membrane bundle composed of a plurality of hollow fiber membranes is accommodated in a container, a first gas is circulated outside the hollow fiber membrane in the container, and a second gas is introduced into the hollow fiber membrane. In the hollow fiber membrane module to be circulated, the hollow fiber membrane bundle is provided with regions having different filling densities of the hollow fiber membranes. 前記第1のガスを前記中空糸膜の外部に供給する第1ガス供給部を、前記中空糸膜束の一方の端部近傍に設けるとともに、前記第1のガスを前記容器の外部に流出させる第1ガス流出部を、前記中空糸膜束の他方の端部近傍に設け、前記第1ガス供給部近傍および第1ガス流出部近傍の前記中空糸膜の充填密度と、前記第1ガス供給部近傍と第1ガス流出部近傍との間の前記中空糸膜の充填密度とを、互いに異ならせ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。   A first gas supply part for supplying the first gas to the outside of the hollow fiber membrane is provided near one end of the hollow fiber membrane bundle, and the first gas is caused to flow out of the container. A first gas outflow portion is provided in the vicinity of the other end of the hollow fiber membrane bundle, and the packing density of the hollow fiber membrane in the vicinity of the first gas supply portion and in the vicinity of the first gas outflow portion, and the first gas supply 2. The hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the packing density of the hollow fiber membrane between the vicinity of the portion and the vicinity of the first gas outflow portion is different from each other. 前記第1ガス供給部近傍および第1ガス流出部近傍の前記中空糸膜の充填密度を、前記第1ガス供給部近傍と第1ガス流出部近傍との間の前記中空糸膜の充填密度より低くした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。   The filling density of the hollow fiber membranes in the vicinity of the first gas supply part and in the vicinity of the first gas outflow part is determined from the packing density of the hollow fiber membrane between the vicinity of the first gas supply part and the vicinity of the first gas outflow part. The hollow fiber membrane module according to claim 2, wherein the hollow fiber membrane module is lowered. 前記容器内における前記中空糸膜の延長方向に直交する断面の面積を、前記中空糸膜の延長方向に沿って不均一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。   The area of the cross section orthogonal to the extending direction of the hollow fiber membrane in the container is non-uniform along the extending direction of the hollow fiber membrane. Hollow fiber membrane module. 前記容器の内面に凸部を設けることで、前記断面の面積を、前記中空糸膜の延長方向に沿って不均一としたことを特徴とする請求項4に記載の中空糸膜モジュール。   The hollow fiber membrane module according to claim 4, wherein an area of the cross section is made non-uniform along an extending direction of the hollow fiber membrane by providing a convex portion on the inner surface of the container. 前記第1ガス供給部近傍および第1ガス流出部近傍の前記断面の面積を、前記第1ガス供給部近傍と第1ガス流出部近傍との間の前記断面の面積より大きくしたことを特徴とする請求項4または5に記載の中空糸膜モジュール。   The area of the cross section in the vicinity of the first gas supply section and in the vicinity of the first gas outflow section is larger than the area of the cross section between the vicinity of the first gas supply section and the vicinity of the first gas outflow section. The hollow fiber membrane module according to claim 4 or 5. 前記中空糸膜は、両端部を、前記中空糸膜の延長方向に直交する断面内で周方向に互いにずらすことで、ずらさない前記中空糸膜に比較して全長を長く形成したことを特徴とする請求項3または6に記載の中空糸膜モジュール。   The hollow fiber membrane is characterized in that both ends thereof are shifted from each other in the circumferential direction within a cross section perpendicular to the extending direction of the hollow fiber membrane, thereby forming a longer overall length than the hollow fiber membrane that is not shifted. The hollow fiber membrane module according to claim 3 or 6. 前記中空糸膜束は、中心部とそれより外周側の前記容器内壁側とで、前記中空糸膜の充填密度が互いに異なってい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。   2. The hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the hollow fiber membrane bundle has different filling densities of the hollow fiber membranes in a central portion and the container inner wall side on the outer peripheral side thereof. 前記中空糸膜束は、中心部における前記中空糸膜の充填密度を、それより外周側の前記容器内壁側における前記中空糸膜の充填密度より低くしていることを特徴とする請求項8に記載の中空糸膜モジュール。   9. The hollow fiber membrane bundle according to claim 8, wherein a filling density of the hollow fiber membrane in a central part is lower than a filling density of the hollow fiber membrane on the container inner wall side on the outer peripheral side. The hollow fiber membrane module described. 前記中空糸膜の充填密度が低い領域の中心を、前記中空糸膜束の中心に対して偏心させた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。   The hollow fiber membrane module according to claim 9, wherein the center of the region where the packing density of the hollow fiber membrane is low is eccentric with respect to the center of the hollow fiber membrane bundle. 前記第1ガス供給部と、前記第1ガス流出部とを、前記中空糸膜束を間に挟んで互いに反対方向に設け、前記中空糸膜の充填密度が低い領域の中心を、前記第1ガス流出部側に偏心させた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。   The first gas supply unit and the first gas outflow unit are provided in opposite directions with the hollow fiber membrane bundle in between, and the center of the region where the packing density of the hollow fiber membrane is low is the first The hollow fiber membrane module according to claim 10, wherein the hollow fiber membrane module is eccentric to the gas outflow portion side.
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