JP2011115693A - 分離膜モジュールとこれを備える蒸発燃料処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の中空ケース10内に配設された中空糸膜20同士を、連結部となる継手管15を介して直列に連結した、内圧式の分離膜モジュール1である。そのうえで、各段階では複数本の中空糸膜20が並設されており、各段階における中空糸膜20の並設本数を、分離膜モジュール1の導入ポート2側から排出ポート4側にかけて段階的に少なくする。又は、各段階における中空糸膜20の内径を段階的に小さくする。さらには、中空糸膜20の分離層22の膜厚を段階的に大きくすることもできる。また、各中空ケース10内の減圧力も、段階的に変化させることが好ましい。
【選択図】図1
Description
実施例1は、本発明の第1の形態に属する。図1に示すように、分離膜モジュール1の基本的構成は、中空ケース10内に、複数本の中空糸膜20が配設されている。詳しくは、複数個の中空ケース10が直列に連結され、各中空ケース10内に、それぞれ複数本の中空糸膜20が配設されている。分離膜モジュール1は、特定成分を含む処理対象が導入される導入ポート2と、処理対象から分離された特定成分が回収される回収ポート3と、分離されずにそのまま通過したその他の成分が排出される排出ポート4とを備え、各中空ケース10同士は連結ポート5を介して連結されている。
図2に、実施例2に係る分離膜モジュール1の模式断面図を示す。本実施例2は実施例1の変形例であって、本実施例2も本発明の第1の形態に属する。実施例1では、各段階の中空ケース10内の減圧力を一定にしたが、本実施例2では、各中空ケース10内の減圧力を段階的に小さくしている。各中空ケース10内の減圧力を段階的に減らす方法としては種々の方法があるが、本実施例2では、1つの減圧手段(図示せず)を分岐状に各中空ケース10へ連通させた上で、図2に示すように、各中空ケース10の回収ポート3の内径を段階的に小さくしている。このように、分離膜モジュール1において、上流側(導入ポート2側)から下流側(排出ポート4側)にかけて中空糸膜外の減圧力を段階的に小さくすれば、上流側において積極的に特定成分を透過さてより効率良く特定成分を回収できる。しかも、減圧手段には大きな駆動力を要しないので、減圧手段延いては装置のコンパクト化や、駆動コスト(エネルギーコスト)の削減が可能となる。その他は実施例1と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。
図3に、実施例3に係る分離膜モジュール1の模式断面図を示す。実施例3の分離膜モジュール1の基本的構成は、図3に示すように、実施例1の分離膜モジュール1と同様であるが、各段階における中空糸膜20の内径が、上流側(導入ポート2側)から下流側(排出ポート4側)にかけて段階的に小さくされており、本発明の第2の形態に属する。一方、各段階の中空ケース10における中空糸膜20の並設本数、分離層22の膜厚、及び減圧力は一定である。なお、図3には、各中空糸膜20の構成がわかり易いように、各中空ケース10内に一本の中空糸膜20を配しただけの構成として図示しているが、実際には実施例1と同様に、1つの中空ケース10内には複数本の中空糸膜20が並設される。
図4に、実施例4に係る分離膜モジュール1の模式断面図を示す。本実施例4は実施例3の変形例であって、本実施例4も本発明の第2の形態に属する。本実施例4では、実施例2と同様に、各中空ケース10内の減圧力を段階的に小さくしている。具体的には、図4に示すように、各中空ケース10の回収ポート3の内径を段階的に小さくしている。分離膜モジュール1の基本的構成及びその作用効果は実施例1や実施例3と同様であり、各中空ケース10内の減圧力を段階的に小さくしたことに基づく作用効果は実施例2と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。
図5に、実施例5に係る分離膜モジュール1の模式断面図を示す。実施例5の分離膜モジュール1の基本的構成も、図5に示すように、実施例1や実施例3の分離膜モジュール1と同様であるが、各段階における中空糸膜20の膜厚が、上流側(導入ポート2側)から下流側(排出ポート4側)にかけて段階的に大きくなっており、本発明の第3の形態に属する。一方、各段階の中空ケース10における中空糸膜20の並設本数、内径、及び減圧力は一定である。なお、図5でも、各中空糸膜20の構成がわかり易いように、各中空ケース10内に一本の中空糸膜20を配しただけの構成として図示しているが、実際には実施例1や実施例3と同様に、1つの中空ケース10内には複数本の中空糸膜20が並設される。
図6に、実施例6に係る分離膜モジュール1の模式断面図を示す。本実施例6は実施例5の変形例であって、本実施例6も本発明の第3の形態に属する。本実施例6では、実施例2,4とは逆に、各中空ケース10内の減圧力を段階的に大きくしている。具体的には、図6に示すように、各中空ケース10の回収ポート3の内径を段階的に大きくしている。これによれば、中空糸膜20の分離層22の膜厚を段階的に大きくしていることによる透過効率の低下を、減圧力を段階的に大きくすることで補える。これにより、分離膜モジュール1の導入ポート2から排出ポート4にかけて一定の分離効率を確保でき、効率良く特定成分を分離することができる。その他、分離膜モジュール1の基本的構成及びその作用効果は実施例1や実施例3と同様なので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。
図7に、上記実施例1〜6のような分離膜モジュール1を、蒸発燃料処理装置30へ適用した実施例7を示す。この場合、蒸発燃料と空気成分とが混在する蒸発燃料含有ガスが処理対象であり、蒸発燃料が分離膜モジュール1によって分離回収される特定成分となる。したがって、本実施例7では、炭化水素に対して高い選択性及び透過性を有するシリコーン系ポリマーによって分離層22を成膜している。
実施例2,4,6のように、中空ケース10内の減圧力を段階的に変化させる場合は、各中空ケース10の回収ポート3の内径を段階的に変化させるのみならず、それぞれ同じ内径の各回収ポート3に、調圧弁を設けることもできる。また、装置が大型化するなどの問題が生じるが、回収ポート3(中空ケース10)と同じ数だけ減圧手段を設け、各減圧手段による減圧力(駆動力)を段階的に変化させることもできる。
2 導入ポート
3 回収ポート
4 排出ポート
5 連結ポート
10 中空ケース
11 導入口
12 排出口
15 継手管
16 固定部材
20 中空糸膜
21 中空糸
22 分離層
30 当該蒸発燃料処理装置
31 燃料タンク
32 キャニスタ
33 アスピレータ(減圧手段)
40 ベーパ通路
41 回収通路
42 大気通路
45 導入通路
46 排出通路
C 吸着材
F 燃料
Claims (7)
- 複数の成分が混在している処理対象から特定成分を分離するための分離膜モジュールであって、
複数の中空糸膜を、前記処理対象が通過可能な連結部を介して直列に連結し、各中空糸膜の中空部に前記処理対象を順次導入することで、各中空糸膜の内部から外側へ特定成分を透過分離させ、
各段階では複数本の中空糸膜が並設されており、各段階における前記中空糸膜の本数が、上流側から下流側にかけて段階的に少なくなっていることを特徴とする、分離膜モジュール。 - 複数の成分が混在している処理対象から特定成分を分離するための分離膜モジュールであって、
複数の中空糸膜を、前記処理対象が通過可能な連結部を介して直列に連結し、各中空糸膜の中空部に前記処理対象を順次導入することで、各中空糸膜の内部から外側へ特定成分を透過分離させ、
各段階における前記中空糸膜の内径が、上流側から下流側にかけて段階的に小さくなっていることを特徴とする、分離膜モジュール。 - 複数の成分が混在している処理対象から特定成分を分離するための分離膜モジュールであって、
複数の中空糸膜を、前記処理対象が通過可能な連結部を介して直列に連結し、各中空糸膜の中空部に前記処理対象を順次導入することで、各中空糸膜の内部から外側へ特定成分を透過分離させ、
各段階における前記中空糸膜の膜厚が、上流側から下流側にかけて段階的に大きくなっていることを特徴とする、分離膜モジュール。 - 請求項1または請求項2に記載の分離膜モジュールであって、
各段階において、前記中空糸膜の外側を減圧し、
各段階における前記減圧力が、上流側から下流側にかけて段階的に小さくなることを特徴とする、分離膜モジュール。 - 請求項3に記載の分離膜モジュールであって、
各段階において、前記中空糸膜の外側を減圧し、
各段階における前記減圧力が、上流側から下流側にかけて段階的に大きくなることを特徴とする、分離膜モジュール。 - 燃料タンクから発生する蒸発燃料を吸着捕集するキャニスタと、前記燃料タンクと前記キャニスタとを連通するベーパ通路と、前記キャニスタから脱離された蒸発燃料を前記燃料タンクへ回収する回収通路と、前記回収通路上に設けられ、前記キャニスタ内を減圧して前記蒸発燃料を脱離させる減圧手段と、蒸発燃料を含む蒸発燃料含有ガスから特定成分としての蒸発燃料を分離し、蒸発燃料を濃縮した状態で前記燃料タンクへ回収する分離膜モジュールと、を有する蒸発燃料処理装置において、
前記分離膜モジュールとして、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載の分離膜モジュールが設けられていることを特徴とする、蒸発燃料処理装置。 - 請求項6に記載の蒸発燃料処理装置であって、
前記燃料タンクには、前記キャニスタから蒸発燃料を脱離回収している間に該燃料タンク内で再発生した蒸発燃料を吸入する吸入ポートが設けられており、
前記分離膜モジュールは、蒸発燃料含有ガスが導入される導入ポートと、前記中空糸膜によって分離された蒸発燃料を回収する回収ポートと、前記中空糸膜を透過しなかった残余の空気成分を排出する排出ポートとを備え、
前記分離膜モジュールの導入ポートは前記吸入ポートと連通され、前記分離膜モジュールの回収ポートは前記回収通路と連通され、前記分離膜モジュールの排出ポートは前記キャニスタに連通されており、
前記減圧手段の減圧力を前記分離膜モジュールにおける各中空糸膜の外側に作用させながら、前記分離膜モジュールによって分離された蒸発燃料を前記回収通路を通して前記燃料タンクへ回収する一方、前記分離膜モジュールの排出ポートから排出された空気成分を前記キャニスタへ供給することを特徴とする、蒸発燃料処理装置。
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