JP2010223576A - 中空糸膜型熱交換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】親水性基を有するポリマーを構成成分として含み、透水性が15mL/hr/mmHg/m2以下の中空糸膜が内蔵されていることを特徴とする中空糸膜型熱交換器。
【選択図】図1
Description
(1)親水性基を有するポリマーを構成成分として含み、透水性が15mL/hr/mmHg/m2以下の中空糸膜が内蔵されていることを特徴とする中空糸膜型熱交換器。
(2)前記親水性基を有するポリマーが、水溶性ポリマーである(1)に記載の中空糸膜型熱交換器。
(3)前記中空糸膜の内表面に親水性ポリマーが存在し、その量が10wt%以上である(1)または(2)に記載の中空糸膜型熱交換器。
(4)前記中空糸膜が疎水性ポリマーを構成成分として含む(1)〜(3)のいずれかに記載の中空糸膜型熱交換器。
(5)前記中空糸膜の透水性が0.1mL/hr/mmHg/m2以上である(1)〜(4)のいずれかに記載の中空糸膜型熱交換器。
(6)前記水溶性ポリマーが、ポリビニルピロリドン、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコールおよびこれらの誘導体である(2)〜(5)のいずれかに記載の中空糸膜型熱交換器。
(7)前記中空糸膜が、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ沸化ビニリデン、ポリエステル、ポリアミドのいずれかを含んでいる(1)〜(6)のいずれかに記載の中空糸膜型熱交換器。
また、熱交換の効率の観点から、内径は1mm以下、好ましくは800μm以下、さらには500μm以下が好ましい。また、内径が小さすぎると紡糸性が悪くなることや、冷媒を流した際の圧力損失が大きくなることから、50μm以上、好ましくは100μm以上、さらには150μm以上が好ましい。
(1)透水性試験
プラスチック管に中空糸膜を通して両端を接着剤で固定した有効長10cmのプラスチック管モジュールを作製(以下、ミニモジュール)し、中空糸膜の内側に水圧1.3×104Paをかけ、外側に流出してくる単位時間あたりの濾過量を測定した。透水性能は下記の式で算出した。
ここで、QWは濾過量(mL)、Tは処理時間(hr)、Pは圧力(mmHg)、Aは中空糸膜の内表面積(m2)を意味する。
表面の親水性高分子量は、X線光電子分光法(ESCA)によって測定した。測定装置としてESCALAB220iXLを用い、サンプルを装置にセットして、X線の入射角に対する検出器の角度は90度にて測定を行った。中空糸膜を片刃で半円筒状にそぎ切り、中空糸膜の内表面を測定した。測定サンプルは、超純水でリンスした後、室温、0.5Torrにて10時間乾燥させた後、測定に供した。
(4)透過型電子顕微鏡観察
中空糸膜を四酸化ルテニウム(RuO4)で2時間染色を行った後、エポキシ樹脂で包埋した。ミクロトームにて中空糸長手方向に対して垂直方向に中空糸長手方向の厚みが70nmとなるように輪切りにスライスした。このサンプルについて、内表面側および外表面側を、透過型電子顕微鏡(日立製H−7100FA型)を用いて、加速電圧100kVで観察を行った。観察倍率は1万倍で行った。
中空糸膜を10本束にして、有効長10cmのミニモジュールを作成し、図1のように、中空糸膜内部をシリコンオイル(KF−96,信越化学工業社製)2mL/minで通液させると同時に、中空糸膜の外側について0.03MPaで、圧空を流した。中空糸膜からのオイル漏れの有無を目視で10分間観察した。
内寸で縦(中空糸長手方向)12cm、横6.4cm、奥行き1.2cm、空気を供するために直径5cmの孔が空いたケースに中空糸膜を適当な本数配置し、両端面をポッティングし固定化した(図2)。
Q:交換熱量(W)
Ti:中空糸膜入口の冷媒温度(K)
To:中空糸膜出口の冷媒温度(K)
F:冷媒の流量(mL/sec)
D:冷媒の比重(g/mL)
Hc:冷媒の比熱(J/g/K)
(実施例1)
ポリスルホン(ソルベイアドバンストポリマーズ社製 Udel−P3500)18重量部、ポリビニルピロリドン(インターナショナルスペシャルプロダクツ社;以下ISP社と略す)K30 3重量部、ポリビニルピロリドン(ISP社K90)6重量部をジメチルアセトアミド72重量部、水1重量部を加熱溶解し、製膜原液とした。
ポリエーテルスルホン(ソルベイアドバンストポリマーズ社製)19重量部、ポリビニルピロリドン(ISP社製)K90 3重量部、ジメチルアセトアミド74重量部、水4重量部を加熱溶解し、製膜原液とした。
ポリスルホン(ソルベイアドバンストポリマーズ社製 Udel−P3500)18重量部、ポリビニルピロリドン(ISP社)K30 6重量部、ポリビニルピロリドン(ISP社)K90 3重量部をジメチルアセトアミド72重量部、水1重量部を加熱溶解し、製膜原液とした。
実施例1と同様に中空糸膜を紡糸した後、40℃で24時間乾燥させた。該中空糸膜について、透水性を測定したところ、17mL/hr/mmHg/m2であった。オイル漏れ確認試験を実施したところ、圧空を流してから1分以内に中空糸膜からオイルミストが出てくることが確認された。このため、熱交換試験は実施できなかった。
溶融紡糸にて内径300μmのポリプロピレンの中空糸膜を作成した。該中空糸膜は多孔質構造を有していなかった。透水性を測定したところ、0mL/hr/mmHg/m2であった。オイル漏れ確認試験を実施したところ、圧空を流してから1分以内に中空糸膜からオイルミストが出てくることが確認された。このため、熱交換試験は実施できなかった。
ポリスルホン(アモコ社 Udel−P3500)18重量部、ジメチルアセトアミド82重量部を加熱溶解し、製膜原液とした。
2 圧空
3 シリコンオイル
4 冷媒
5 空気を供するためのケース開口部
6 空隙部分
7 ポリスルホン部分
8 ポリビニルピロリドン部分
9 中空糸膜の内表面側
Claims (7)
- 親水性基を有するポリマーを構成成分として含み、透水性が15mL/hr/mmHg/m2以下の中空糸膜が内蔵されていることを特徴とする中空糸膜型熱交換器。
- 前記親水性基を有するポリマーが、水溶性ポリマーである請求項1に記載の中空糸膜型熱交換器。
- 前記中空糸膜の内表面に親水性ポリマーが存在し、その量が10wt%以上である請求項1または2に記載の中空糸膜型熱交換器。
- 前記中空糸膜が疎水性ポリマーを構成成分として含む請求項1〜3のいずれかに記載の中空糸膜型熱交換器。
- 前記中空糸膜の透水性が0.1mL/hr/mmHg/m2以上である請求項1〜4のいずれかに記載の中空糸膜型熱交換器。
- 前記水溶性ポリマーが、ポリビニルピロリドン、ポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコールおよびこれらの誘導体である請求項2〜5のいずれかに記載の中空糸膜型熱交換器。
- 前記中空糸膜が、ポリスルホン系ポリマー、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ沸化ビニリデン、ポリエステル、ポリアミドのいずれかを含んでいる請求項1〜6のいずれかに記載の中空糸膜型熱交換器。
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- 2010-02-25 JP JP2010039755A patent/JP2010223576A/ja active Pending
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