JP2007218539A - Hollow fiber membrane module - Google Patents

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雅司 的場
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a hollow fiber membrane module efficiently function even in a case where the hollow fiber membrane module has many restrictions on shape or the like. <P>SOLUTION: In a hollow fiber membrane bundle 7 stored in a module case 5, both end of each hollow fiber membrane are opened to surfaces of end plates 9 and 11, and a gas to be humidified is supplied thereto through an opening part of the end plate 9. A humidifying gas introduced through a first gas inlet pipe 13 is supplied to the outside of the hollow fiber membranes through a first gas inflow port 5a formed in the module case 5 with inclination in a reverse direction to the flowing direction of the humidifying gas carried from one end of the hollow fiber membrane module to the other end thereof. <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、前記中空糸膜モジュールの一端の側面に前記第1のガスを前記容器内の前記中空糸膜の外部に供給するための第1ガス供給部を、前記中空糸膜モジュールの他端の側面に前記第1のガスを前記容器の外部に流出させる第1ガス流出部をそれぞれ設け、前記中空糸膜モジュールの一端から他端に向かう前記第1のガスの流れ方向とは略逆方向に第1のガスを第1ガス供給部から噴出させ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 the gas of 2 is circulated, a first gas supply unit for supplying the first gas to the outside of the hollow fiber membrane in the container on a side surface of one end of the hollow fiber membrane module, A first gas outflow portion for allowing the first gas to flow out of the container is provided on a side surface of the other end of the hollow fiber membrane module, and the first gas is directed from one end to the other end of the hollow fiber membrane module. The first gas is ejected from the first gas supply unit in a direction substantially opposite to the flow direction of the first gas.

本発明によれば、中空糸膜モジュールの一端から他端に向かう第1のガスの流れ方向とは逆方向に第1のガスを第1ガス供給部から噴出させるので、容器内にて中空糸膜の外部を流れる第1のガスの滞留時間が長くなって有効活用できる中空糸膜の面積が広くなり、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ができる。   According to the present invention, the first gas is ejected from the first gas supply unit in the direction opposite to the flow direction of the first gas from one end to the other end of the hollow fiber membrane module. Even if the residence time of the first gas flowing outside the membrane is long and the area of the hollow fiber membrane that can be effectively used is widened and there are many restrictions on the shape of the hollow fiber membrane module, the hollow fiber membrane module It can function efficiently.

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.

図1中でモジュールケース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。   In FIG. 1, 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. Are provided with a plurality of first gas outlets 5b as first gas outlets that flow out of the module case 5 along the circumferential direction.

上部に設けた第1ガス流入口5aは、モジュールケース5に設けた貫通孔であり、この貫通孔は、モジュールケース5内を第1ガス流入口5aから第1ガス流出口5bに向けて流れる曲線状の矢印Bで示す加湿ガスの主流となる流れとは逆方向の上方に向けて傾斜して開口している。   The first gas inlet 5a provided in the upper part is a through hole provided in the module case 5. The through hole flows in the module case 5 from the first gas inlet 5a toward the first gas outlet 5b. It is inclined and opened upward in the direction opposite to the main flow of the humidified gas indicated by the curved arrow B.

一方、下部に設けた第1ガス流出口5bは、モジュールケース5に設けた貫通孔であり、この貫通孔は、第1ガス流入口5aのように傾斜しておらず、モジュールケース5の直径方向に向けて貫通している。   On the other hand, the first gas outlet 5b provided in the lower part is a through hole provided in the module case 5, and this through hole is not inclined like the first gas inlet 5a, and the diameter of the module case 5 is not increased. It penetrates in the direction.

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。   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.

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.

ところで、モジュールケース内における中空糸膜の外部を流れる加湿ガスの流れは一様ではなく、図3および図4に示す中空糸膜モジュール10のように、各部位よって流速が異なるものとなっている。なお、図3は中空糸膜モジュール10の正面断面図で、図4は同平面図であり、このモジュールケース50のガス流入口50aは、下部のガス流出口50bと同様に、モジュールケース50の直径方向に貫通する貫通孔としている。   By the way, the flow of the humidified gas flowing outside the hollow fiber membrane in the module case is not uniform, and the flow velocity differs depending on each part as in the hollow fiber membrane module 10 shown in FIG. 3 and FIG. . 3 is a front sectional view of the hollow fiber membrane module 10, and FIG. 4 is a plan view thereof. The gas inlet 50a of the module case 50 is similar to the lower gas outlet 50b of the module case 50. It is a through hole penetrating in the diameter direction.

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50a付近および第1ガス流出口50b付近における直径方向中心部である。   3 and 4 described above, the portion with the slowest gas flow velocity is the diametrical center in the vicinity of the first gas inlet 50a and the first gas outlet 50b in FIG.

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.

そこで、本実施形態においては、図1に示したように、貫通孔からなる第1ガス流入口5aが、モジュールケース5内を第1ガス流入口5aから第1ガス流出口5bに向けて流れる曲線状の矢印Bで示す流れとは逆方向の上方に向けて開口するようにしている。このため、第1ガス流入口5aからモジュールケース5内に流出する加湿ガスの一部は、上方の端板9に向けて流れた後、矢印Cのように端板9に沿って中心部にまで入り込んでいく。   Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the first gas inlet 5a formed of a through hole flows in the module case 5 from the first gas inlet 5a toward the first gas outlet 5b. The flow is opened upward in the opposite direction to the flow indicated by the curved arrow B. For this reason, a part of the humidified gas flowing out from the first gas inlet 5a into the module case 5 flows toward the upper end plate 9 and then reaches the center along the end plate 9 as indicated by the arrow C. It goes into.

その後、この中心部まで入り込んだ加湿ガスは、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 central portion flows downward in the central portion and flows outwardly as indicated by an arrow D at the lower end portion, along with the main flow of the humidified gas indicated by the arrow B, the first The gas flows out from the first gas outlet pipe 15 to the outside of the module through the gas outlet 5b and the first gas outlet space 25.

このように、本実施形態では、第1ガス流入口5aが、モジュールケース5内を第1ガス流入口5aから第1ガス流出口5bに向けて流れる曲線状の矢印Bで示す流れとは逆方向の上方に向けて開口しているので、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むとともに、中空糸膜の外部を流れる加湿ガスの滞留時間が長くなり、この結果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 the present embodiment, the first gas inlet 5a is opposite to the flow indicated by the curved arrow B flowing in the module case 5 from the first gas inlet 5a toward the first gas outlet 5b. Since the opening is directed upward in the direction, the humidified gas efficiently flows into the center of the hollow fiber membrane bundle 7 and the residence time of the humidified gas flowing outside the hollow fiber membrane is increased. The hollow fiber membrane of the part can also be effectively used to improve the humidification performance, and can function efficiently as the hollow fiber membrane module 1.

また、本実施形態では、第1ガス流入口5aからモジュールケース5内に流入する加湿ガスが、上部の端板9近傍に沿って流れるが、端板9近傍の中空糸膜は、端板9によって固定されていることから、ガスが通過しても中空糸膜がよれにくく、したがって大きな抵抗を受けることなく中空糸膜束7の内部にまで加湿ガスが効率よく入り込み、中心部の中空糸膜をより有効に活用することができる。   In the present embodiment, the humidified gas flowing into the module case 5 from the first gas inlet 5a flows along the vicinity of the upper end plate 9, but the hollow fiber membrane in the vicinity of the end plate 9 Therefore, the hollow fiber membranes are not easily swayed even when gas passes through, so that the humidified gas efficiently enters the hollow fiber membrane bundle 7 without receiving a large resistance, so that the hollow fiber membranes in the center part Can be used more effectively.

このようなガスの流れを発生させる第1ガス流入口5aは、モジュールケース5に設ける際に、単に傾斜して形成するだけでよく、別途部品を追加する必要もなく、安価に加湿性能を高めることができる。   The first gas inlet 5a for generating such a gas flow may be formed simply by inclining when it is provided in the module case 5, and it is not necessary to add additional parts, and the humidification performance is improved at a low cost. be able to.

なお、上記した第1の実施形態においては、複数ある第1ガス流入口5aのすべてを、図1中で上方に向けて開口させる構成としているが、その一部のみを上方に向けて開口させるようにしてもよい。   In the above-described first embodiment, all of the plurality of first gas inlets 5a are configured to open upward in FIG. 1, but only a part thereof is opened upward. You may do it.

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、図6は同平面図である。この中空糸膜モジュール1Aは、図1に示した第1の実施形態における傾斜している第1ガス流入口5aに、モジュールケース5の内部にまで、前記傾斜方向に沿って延びる第1ガス案内部としてのパイプ部材27を接続している。   FIG. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1 and FIG. 6 is a plan view of a humidifier equipped with a hollow fiber membrane module 1A showing a second embodiment of the present invention. This hollow fiber membrane module 1A includes a first gas guide that extends along the inclined direction to the inclined first gas inlet 5a in the first embodiment shown in FIG. A pipe member 27 as a part is connected.

このパイプ部材27は、図6に示すように、周方向ほぼ等間隔に設けた複数の第1ガス流入口5aのすべてに設ける必要はなく、ここでは周方向に沿って一つ置きに設けるようにしている。   As shown in FIG. 6, the pipe members 27 do not need to be provided in all of the plurality of first gas inlets 5a provided at substantially equal intervals in the circumferential direction, and here, every other pipe member 27 is provided along the circumferential direction. I have to.

第2の実施形態によれば、第1ガス流入口5aに接続したパイプ部材27から、前記第1の実施形態に比較して、中空糸膜束7のより中心部に加湿ガスを供給できるので、中心部の中空糸膜をより確実に有効活用でき、加湿性能向上に寄与することができる。   According to the second embodiment, the humidified gas can be supplied from the pipe member 27 connected to the first gas inflow port 5a to the central portion of the hollow fiber membrane bundle 7 as compared with the first embodiment. The hollow fiber membrane at the center can be effectively used more reliably and can contribute to the improvement of humidification performance.

また、上記したパイプ部材27は、複数の第1ガス流入口5aのうちの一部に設けるようにしているので、モジュールケース5内に導入するすべての加湿ガスを、中空糸膜束7のより中心部に向けて流すことなく、それより外周側にも適宜流すことで、必要以上にガスの流通抵抗を悪化させることなく、中空糸膜束7の全域に加湿ガスを効率よく均一に流すことができる。   In addition, since the pipe member 27 described above is provided in a part of the plurality of first gas inlets 5 a, all the humidified gas introduced into the module case 5 is supplied from the hollow fiber membrane bundle 7. Without flowing toward the central part, it is also allowed to flow to the outer peripheral side as appropriate so that the humidified gas flows efficiently and uniformly over the entire area of the hollow fiber membrane bundle 7 without deteriorating the gas flow resistance more than necessary. Can do.

図7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8は図7のE−E断面図、図9は図7のF−F断面図である。   FIG. 7 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 1 of a humidifier equipped with a hollow fiber membrane module 1B according to the third embodiment of the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line EE of FIG. 7, and FIG. 7 is a sectional view taken along line FF in FIG.

この中空糸膜モジュール1Bは、第1ガス導入管13に対応する位置と、この位置に対向する図7中で右側位置のモジュールケース5に、その直径方向に向けて貫通する貫通孔5a1をそれぞれ設け、この各貫通孔5a1相互を、第1ガス供給部となる第1ガス供給通路としての連通パイプ29により連通し、かつこの連通パイプ29の延長方向中央部、すなわち中空糸膜束7の直径方向中心部に、端板9に向けて開口する第1ガス噴出口29aを設けている。   The hollow fiber membrane module 1B includes a through hole 5a1 penetrating in the diameter direction in a position corresponding to the first gas introduction pipe 13 and the module case 5 on the right side in FIG. The through holes 5a1 are connected to each other by a communication pipe 29 serving as a first gas supply passage serving as a first gas supply section, and the central portion in the extension direction of the communication pipe 29, that is, the diameter of the hollow fiber membrane bundle 7 is provided. A first gas outlet 29 a that opens toward the end plate 9 is provided in the center of the direction.

モジュールケース5において、貫通孔5a1と上下方向ほぼ同位置には、図8に示すように、円周方向に沿って複数の第1ガス流入口5aが下部の第1ガス流出口5bと同様に、モジュールケース5の直径方向に向けて貫通する貫通孔として設けられている。   In the module case 5, a plurality of first gas inlets 5a are provided at substantially the same position in the vertical direction as the through holes 5a1 along the circumferential direction, as in the case of the lower first gas outlet 5b, as shown in FIG. The module case 5 is provided as a through-hole penetrating in the diameter direction.

すなわち、ここでは、モジュールケース5にその周方向に沿って複数の貫通孔(第1ガス流入口)5a,貫通孔5a1を設け、この複数の貫通孔5a,5a1のうちの一部に、第1ガス供給通路としての連通パイプ29を設けている。   That is, here, the module case 5 is provided with a plurality of through holes (first gas inlets) 5a and a through hole 5a1 along the circumferential direction, and a part of the plurality of through holes 5a and 5a1 has a first A communication pipe 29 is provided as one gas supply passage.

第3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内に流入した加湿ガスは、その両端から連通パイプ29内に入り込むとともに、他の複数の第1ガス流入口5aからもモジュールケース5内に入り込む。   According to the third embodiment, the humidified gas that has flowed into the first gas introduction space 23 from the first gas introduction pipe 13 enters the communication pipe 29 from both ends of the humidified gas, and other plurality of first gas inlets. It enters the module case 5 also from 5a.

図9に示すように連通パイプ29内に入り込んだ加湿ガスは、中空糸膜束7の中心部に位置する第1ガス噴出口29aから、下部の第1ガス流出口5bと反対の上部の端板9に向けて噴出する。第1ガス噴出孔29aから端板9に向けて噴出した加湿ガスは、端板9で反射した後、中空糸膜束7の中心部を下方に向けて流れ、下端部において第1ガス流出口5bに向けて流れるものとなる。   As shown in FIG. 9, the humidified gas that has entered the communication pipe 29 flows from the first gas outlet 29a located at the center of the hollow fiber membrane bundle 7 to the upper end opposite to the lower first gas outlet 5b. It spouts toward the plate 9. The humidified gas ejected from the first gas ejection holes 29a toward the end plate 9 is reflected by the end plate 9 and then flows downward in the center of the hollow fiber membrane bundle 7, and the first gas outlet at the lower end. It will flow toward 5b.

一方、他の複数の第1ガス流入口5aからモジュールケース5内に入り込んだ加湿ガスは、図7中で中空糸膜束7の上端部付近においては、中心部まで達しにくく、矢印Bで示すように、大きな円弧を描くように、下部の第1ガス流出口5bに向かう流れとなる。   On the other hand, the humidified gas that has entered the module case 5 from the other plurality of first gas inlets 5a hardly reaches the center in the vicinity of the upper end of the hollow fiber membrane bundle 7 in FIG. Thus, the flow is directed toward the lower first gas outlet 5b so as to draw a large arc.

このように、第1ガス流入口5aからモジュールケース5内に流入する加湿ガスは、図7中で中空糸膜束7の上端部付近の中心部には行き届きにくくなっているが、この部位に対しては、連通パイプ29に設けてある第1ガス噴出口29aから噴出する加湿ガスによって補うことができる。その結果、中空糸膜束7の全域に対し、加湿ガスを均一に流すことができ、加湿性能を高めることができる。   As described above, the humidified gas flowing into the module case 5 from the first gas inlet 5a is less likely to reach the center near the upper end of the hollow fiber membrane bundle 7 in FIG. On the other hand, it can be supplemented by the humidified gas ejected from the first gas ejection port 29 a provided in the communication pipe 29. As a result, the humidified gas can be made to flow uniformly over the entire area of the hollow fiber membrane bundle 7 and the humidification performance can be improved.

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 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。   Further, in each of the above-described embodiments, the hollow fiber membrane modules 1, 1A, 1B are shown to have a cylindrical shape as a whole. However, the hollow fiber membrane modules 1, 1A, 1B 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. 中空糸膜モジュール内で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 outside the hollow fiber membrane in a hollow fiber membrane module. 中空糸膜モジュール内で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 outside the hollow fiber membrane in a hollow fiber membrane module. 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. 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2に相当する平面図である。It is a top view equivalent to FIG. 2 of a humidification apparatus provided with the hollow fiber membrane module concerning the 2nd Embodiment of this invention. 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7のE−E断面図である。It is EE sectional drawing of FIG. 図7のF−F断面図である。It is FF sectional drawing of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,1A,1B 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,貫通孔)
5a1 貫通孔
5b 第1ガス流出口(第1ガス流出部)
7 中空糸膜束
27 パイプ部材(第1ガス案内部)
29 連通パイプ(第1ガス供給部,第1ガス供給通路)
29a 第1ガス噴出口
1,1A, 1B Hollow fiber membrane module 5 Module case (container)
5a 1st gas inlet (1st gas supply part, through-hole)
5a1 Through-hole 5b First gas outlet (first gas outlet)
7 Hollow fiber membrane bundle 27 Pipe member (first gas guide)
29 Communication pipe (first gas supply section, first gas supply passage)
29a First gas outlet

Claims (8)

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、前記中空糸膜モジュールの一端の側面に前記第1のガスを前記容器内の前記中空糸膜の外部に供給するための第1ガス供給部を、前記中空糸膜モジュールの他端の側面に前記第1のガスを前記容器の外部に流出させる第1ガス流出部をそれぞれ設け、前記中空糸膜モジュールの一端から他端に向かう前記第1のガスの流れ方向とは略逆方向に第1のガスを第1ガス供給部から噴出させ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, a first gas supply unit for supplying the first gas to the outside of the hollow fiber membrane in the container is provided on a side surface of one end of the hollow fiber membrane module. A first gas outflow portion for allowing the first gas to flow out of the container is provided on a side surface of the other end of the module, and the flow direction of the first gas from one end to the other end of the hollow fiber membrane module; Is a hollow fiber membrane module characterized in that the first gas is ejected from the first gas supply section in a substantially reverse direction. 前記第1ガス供給部は、前記容器に設けた貫通孔で構成され、この貫通孔は、前記中空糸膜モジュールの一端から他端に向かう前記第1のガスの流れ方向とは略逆方向に向けて開口するよう形成され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。   The first gas supply unit includes a through hole provided in the container, and the through hole is in a direction substantially opposite to a flow direction of the first gas from one end of the hollow fiber membrane module toward the other end. The hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the hollow fiber membrane module is formed so as to open. 前記第1ガス供給部に、前記容器の内部にまで延びる第1ガス案内部を設けたことを特徴とする請求項1または2に記載の中空糸膜モジュール。   The hollow fiber membrane module according to claim 1 or 2, wherein the first gas supply part is provided with a first gas guide part extending to the inside of the container. 前記第1ガス供給部を前記容器の周方向に沿って複数設け、この複数の第1ガス供給部のうちの一部に、前記第1ガス案内部を設けたことを特徴とする請求項3に記載の中空糸膜モジュール。   The first gas supply unit is provided in a plurality along the circumferential direction of the container, and the first gas guide unit is provided in a part of the plurality of first gas supply units. The hollow fiber membrane module described in 1. 前記第1ガス供給部を、前記中空糸膜束の内部にまで延びる第1ガス供給通路で構成し、この第1ガス供給通路に、前記中空糸膜モジュールの一端から他端に向かう前記第1ガスの流れ方向とは略逆方向に第1ガスを噴出させる第1ガス噴出口を設け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。   The first gas supply unit is configured by a first gas supply passage that extends to the inside of the hollow fiber membrane bundle, and the first gas supply passage has the first gas heading from one end to the other end of the hollow fiber membrane module. The hollow fiber membrane module according to claim 1, further comprising a first gas ejection port that ejects the first gas in a direction substantially opposite to a gas flow direction. 前記第1ガス供給通路は、前記中空糸膜束内の各中空糸膜相互間を貫通して前記容器の両側部に開口し、この両側部の各開口から前記第1のガスを噴出させることを特徴とする請求項5に記載の中空糸膜モジュール。   The first gas supply passage penetrates between the hollow fiber membranes in the hollow fiber membrane bundle and opens on both sides of the container, and the first gas is ejected from the openings on both sides. The hollow fiber membrane module according to claim 5. 前記容器にその周方向に沿って複数の貫通孔を設け、この複数の貫通孔のうちの一部に、前記第1ガス供給通路を設けたことを特徴とする請求項5または6に記載の中空糸膜モジュール。   7. The container according to claim 5, wherein a plurality of through holes are provided along the circumferential direction of the container, and the first gas supply passage is provided in a part of the plurality of through holes. Hollow fiber membrane module. 前記第1ガス噴出口を前記中空糸膜束の直径方向中心部に設けたことを特徴とする請求項5ないし7のいずれか1項に記載の中空糸膜モジュール。   The hollow fiber membrane module according to any one of claims 5 to 7, wherein the first gas ejection port is provided at a diametrical center portion of the hollow fiber membrane bundle.
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