JP2018199098A - Membrane separator - Google Patents

Membrane separator Download PDF

Info

Publication number
JP2018199098A
JP2018199098A JP2017104254A JP2017104254A JP2018199098A JP 2018199098 A JP2018199098 A JP 2018199098A JP 2017104254 A JP2017104254 A JP 2017104254A JP 2017104254 A JP2017104254 A JP 2017104254A JP 2018199098 A JP2018199098 A JP 2018199098A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hollow fiber
fiber membrane
membrane
case
flow path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017104254A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
祐介 竹内
Yusuke Takeuchi
祐介 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nok Corp filed Critical Nok Corp
Priority to JP2017104254A priority Critical patent/JP2018199098A/en
Publication of JP2018199098A publication Critical patent/JP2018199098A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a membrane separator that can enhance membrane separation performance without increasing a diameter of a hollow fiber membrane bundle or elongating the hollow fiber membrane.SOLUTION: A membrane separator 10 is coupled to a plurality of hollow fiber membrane modules 100 in which an outer membrane flow channel passing on an outside of a hollow fiber membrane and an inner membrane flow channel passing on an inside of the hollow fiber membrane are formed. Adjacent hollow fiber membrane modules 100 are coupled to each other so that their outer membrane flow channels are connected mutually and their inner membrane flow channels are connected mutually.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、中空糸膜モジュールを複数備える膜分離装置に関する。   The present invention relates to a membrane separation apparatus including a plurality of hollow fiber membrane modules.

親水性の材料からなる中空糸膜を用いた中空糸膜モジュールは、加湿装置や除湿装置として利用することができる。つまり、中空糸膜の膜外を通る膜外流路と中空糸膜の膜内を通る膜内流路のうちの一方に湿潤空気を流し、他方に乾燥空気を流すと、中空糸膜の膜分離作用によって、湿潤空気中の水分が乾燥空気側に移動する原理を利用することで、加湿装置等として利用することができる。従って、中空糸膜モジュールを利用した加湿装置や除湿装置は膜分離装置ということができる。例えば、固体高分子型の燃料電池においては、電解質膜を加湿させるために、中空糸膜モジュールを用いた加湿装置が設けられている。   A hollow fiber membrane module using a hollow fiber membrane made of a hydrophilic material can be used as a humidifier or a dehumidifier. In other words, when wet air is passed through one of the membrane flow path that passes through the membrane of the hollow fiber membrane and the membrane flow channel that passes through the membrane of the hollow fiber membrane, and dry air is flowed through the other, membrane separation of the hollow fiber membrane By utilizing the principle that moisture in the moist air moves to the dry air side by the action, it can be used as a humidifier or the like. Therefore, a humidifier or a dehumidifier using a hollow fiber membrane module can be called a membrane separator. For example, in a polymer electrolyte fuel cell, a humidifier using a hollow fiber membrane module is provided to humidify an electrolyte membrane.

ここで、膜分離性能(加湿性能や除湿性能に相当する)を高めたい場合、中空糸膜の本数を増やすことが考えられる。しかしながら、この場合には、中空糸膜の束が太くなり、中空糸膜束内において、膜外流路を流れる流体が全体に行き渡り難くなり、膜分離効率が低下してしまう。また、中空糸膜の長さを長くすることも考えられる。しかしながら、この場合には、中空糸膜モジュールが長細くなってしまうため、限られた設置スペースに収めることができない場合があり、設計自由度が小さいという問題がある。   Here, when it is desired to improve membrane separation performance (corresponding to humidification performance and dehumidification performance), it is conceivable to increase the number of hollow fiber membranes. However, in this case, the bundle of hollow fiber membranes becomes thick, and the fluid flowing in the flow path outside the membrane becomes difficult to spread throughout the hollow fiber membrane bundle, resulting in a decrease in membrane separation efficiency. It is also conceivable to increase the length of the hollow fiber membrane. However, in this case, since the hollow fiber membrane module becomes long and thin, it may not be possible to fit in a limited installation space, and there is a problem that the degree of freedom in design is small.

特開2007−283292号公報JP 2007-283292 A 特開2010−112613号公報JP 2010-112613 A

本発明の目的は、中空糸膜束を太くしたり、中空糸膜を長くしたりすることなく、膜分離性能を高めることが可能な膜分離装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a membrane separation apparatus capable of improving membrane separation performance without increasing the hollow fiber membrane bundle or lengthening the hollow fiber membrane.

本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。   The present invention employs the following means in order to solve the above problems.

すなわち、本発明の膜分離装置は、
中空糸膜の膜外を通る膜外流路と中空糸膜の膜内を通る膜内流路とが形成される中空糸膜モジュールが複数連結されている膜分離装置であって、
隣り合う中空糸膜モジュールは、前記膜外流路同士が繋がり、かつ前記膜内流路同士が繋がるように、それぞれ連結されていることを特徴とする。
That is, the membrane separation apparatus of the present invention is
A membrane separation apparatus in which a plurality of hollow fiber membrane modules are formed, in which an outer membrane channel passing outside the membrane of the hollow fiber membrane and an intramembrane channel passing inside the membrane of the hollow fiber membrane are formed,
Adjacent hollow fiber membrane modules are connected to each other so that the flow paths outside the membrane are connected to each other and the flow paths inside the membrane are connected to each other.

本発明の膜分離装置によれば、複数の中空糸膜モジュールが連結された構成が採用されており、隣り合う中空糸膜モジュールは、膜外流路同士が繋がり、かつ膜内流路同士が繋がっている。従って、膜分離装置全体においては、膜分離性能を高めることができる。そして、個々の中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜束を太くしたり、中空糸膜を長くしたりする必要もない。また、複数の中空糸膜モジュールを連結する構成が採用されているため、膜分離装置全体の構造に対する設計自由度も大きい。   According to the membrane separation apparatus of the present invention, a configuration in which a plurality of hollow fiber membrane modules are connected is adopted, and the adjacent hollow fiber membrane modules are connected to each other between the outer membrane channels and to the inner membrane channels. ing. Therefore, the membrane separation performance can be enhanced in the entire membrane separation apparatus. And in each hollow fiber membrane module, it is not necessary to make a hollow fiber membrane bundle thick or lengthen the hollow fiber membrane. Moreover, since the structure which connects a some hollow fiber membrane module is employ | adopted, the design freedom with respect to the structure of the whole membrane separator is also large.

また、複数の前記中空糸膜モジュールは、
筒状のケースと、
前記ケース内に収容される複数の中空糸膜からなる中空糸膜束と、
前記ケースの一端側と他端側で、各中空糸膜の中空内部を開放させつつ、中空糸膜間を封止固定する一対の封止固定部と、
をそれぞれ備え、
それぞれの前記ケースの側壁には、一端側と他端側の2か所にそれぞれ流体が通る開口部が設けられており、
前記膜外流路は、前記ケースの側壁に設けられている2つの前記開口部のうち一方の開口部から前記ケース内における各中空糸膜の外壁面側を通り、前記2つの開口部のうち他方の開口部に至る流路であり、
前記膜内流路は、前記一対の封止固定部のうち一方の封止固定部側から各中空糸膜内部を通り、他方の封止固定部側に至る流路であるとよい。
The plurality of hollow fiber membrane modules are:
A cylindrical case,
A hollow fiber membrane bundle comprising a plurality of hollow fiber membranes housed in the case;
A pair of sealing and fixing portions for sealing and fixing between the hollow fiber membranes while opening the hollow interior of each hollow fiber membrane on one end side and the other end side of the case;
Each with
Each side wall of the case is provided with an opening through which fluid passes in two places, one end side and the other end side,
The extra-membrane flow path passes through the outer wall surface side of each hollow fiber membrane in the case from one of the two openings provided on the side wall of the case, and the other of the two openings. The flow path leading to the opening of
The in-membrane flow path may be a flow path from one sealing and fixing part side to the other sealing and fixing part side from the one sealing and fixing part side of the pair of sealing and fixing parts.

また、隣り合う中空糸膜モジュールは、一方の中空糸膜モジュールにおける前記ケースの側壁に設けられている2つの前記開口部のうち前記膜外流路の出口となる側の開口部と、他方の中空糸膜モジュールにおける前記ケースの側壁に設けられている2つの前記開口部のうち前記膜外流路の入口となる側の開口部とが繋がるように連結されているとよい。   Further, adjacent hollow fiber membrane modules include an opening on the side of the outlet of the extramembranous channel out of the two openings provided on the side wall of the case in one hollow fiber membrane module, and the other hollow Of the two openings provided on the side wall of the case in the yarn membrane module, the openings on the side that becomes the inlet of the extra-membrane flow path may be connected to each other.

これにより、隣り合う中空糸膜モジュールについて、膜外流路同士が繋がるように連結させることができる。   Thereby, about an adjacent hollow fiber membrane module, it can be connected so that channel outside a membrane may connect.

隣り合う中空糸膜モジュールは、一方の中空糸膜モジュールにおける前記ケースの両端のうち前記膜内流路の出口となる側の端部と、他方の中空糸膜モジュールにおける前記ケースの両端のうち前記膜内流路の入口となる側の端部とが、管内部が前記膜内流路の一部となる配管によって連結されているとよい。   The adjacent hollow fiber membrane modules include an end on the side that becomes an outlet of the intra-membrane flow path among both ends of the case in one hollow fiber membrane module, and the both ends of the case in the other hollow fiber membrane module. The end portion on the side that becomes the inlet of the intramembrane flow path may be connected to the inside of the pipe by a pipe that becomes a part of the intramembrane flow path.

これにより、隣り合う中空糸膜モジュールについて、膜内流路同士が繋がるように連結させることができる。   Thereby, about the adjacent hollow fiber membrane module, it can connect so that the flow paths in a membrane may connect.

前記配管は管内部を開放する一対の開口部が同じ方向を向いており、前記配管により連結される一対の中空糸膜モジュールは、これらのケース同士が平行になるように配置されているとよい。   In the pipe, a pair of openings that open the inside of the pipe are oriented in the same direction, and the pair of hollow fiber membrane modules connected by the pipe is preferably arranged such that these cases are parallel to each other. .

これにより、膜分離装置における中空糸膜が伸びる方向の長さを短くすることが可能となる。   Thereby, it becomes possible to shorten the length of the membrane separation apparatus in the direction in which the hollow fiber membrane extends.

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。   In addition, said each structure can be employ | adopted combining as much as possible.

以上説明したように、本発明によれば、中空糸膜束を太くしたり、中空糸膜を長くしたりすることなく、膜分離性能を高めることができる。   As described above, according to the present invention, the membrane separation performance can be enhanced without increasing the hollow fiber membrane bundle or lengthening the hollow fiber membrane.

図1は本発明の実施例に係る中空糸膜モジュールの正面図である。FIG. 1 is a front view of a hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention. 図2は本発明の実施例に係る中空糸膜モジュールの側面図である。FIG. 2 is a side view of the hollow fiber membrane module according to the embodiment of the present invention. 図3は本発明の実施例に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention. 図4は本発明の実施例に係る膜分離装置の模式的断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a membrane separation apparatus according to an embodiment of the present invention. 図5は本発明の変形例に係る膜分離装置の模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a membrane separation apparatus according to a modification of the present invention.

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。本実施例に係る膜分離装置は、固体高分子型の燃料電池において、電解質膜を加湿させるための加湿装置として好適に用いることができる。ただし、除湿装置としても利用することができる。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to those unless otherwise specified. . The membrane separation apparatus according to the present embodiment can be suitably used as a humidifier for humidifying an electrolyte membrane in a polymer electrolyte fuel cell. However, it can also be used as a dehumidifier.

(実施例)
図1〜図4を参照して、本発明の実施例に係る膜分離装置について説明する。図1は本発明の実施例に係る中空糸膜モジュールの正面図である。図2は本発明の実施例に係る中空糸膜モジュールの側面図である。なお、図2中、右側から見た図が図1に相当する。図3は本発明の実施例に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図であり、図1中のAA断面図である。図4は本発明の実施例に係る膜分離装置の模式的断面図である。なお、本実施例に係る膜分離装置は、複数の中空糸膜モジュールが連結された構成であり、各中空糸膜モジュールの構成は同一である。従って、図4においては、適宜符号を省略している。
(Example)
A membrane separation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a front view of a hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a side view of the hollow fiber membrane module according to the embodiment of the present invention. In addition, the figure seen from the right side in FIG. 2 corresponds to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a hollow fiber membrane module according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view taken along AA in FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a membrane separation apparatus according to an embodiment of the present invention. Note that the membrane separation apparatus according to the present example has a configuration in which a plurality of hollow fiber membrane modules are connected, and the configuration of each hollow fiber membrane module is the same. Therefore, in FIG. 4, the reference numerals are omitted as appropriate.

<中空糸膜モジュール>
本実施例に係る膜分離装置全体の構成の説明に先立って、中空糸膜モジュールの構成について、特に、図1〜図3を参照して説明する。中空糸膜モジュール100は、筒状のケース110と、ケース110内に収容される複数の中空糸膜からなる中空糸膜束120と、ケース110の一端側と他端側に設けられる一対の封止固定部131,132とを備えている。
<Hollow fiber membrane module>
Prior to the description of the overall configuration of the membrane separation apparatus according to the present embodiment, the configuration of the hollow fiber membrane module will be described with reference to FIGS. The hollow fiber membrane module 100 includes a cylindrical case 110, a hollow fiber membrane bundle 120 composed of a plurality of hollow fiber membranes housed in the case 110, and a pair of seals provided on one end side and the other end side of the case 110. Stop fixing portions 131 and 132 are provided.

ケース110は、樹脂や金属などの材料により構成される。本実施例においては、ケース110は円筒状の部材により構成されている。ただし、ケース110は筒状であればよく、正面から見た場合に、オーバル形状であったり、矩形であったりしてもよい。このケース110の側壁には、一端側と他端側の2か所にそれぞれ流体が通る開口部111a,112aを有する管状部111,112が設けられている。なお、本実施例では、管状部111は、中空糸膜束120を介して管状部112とは反対側の位置に設けられている。   The case 110 is made of a material such as resin or metal. In this embodiment, the case 110 is constituted by a cylindrical member. However, the case 110 may be cylindrical, and may be oval or rectangular when viewed from the front. The side wall of the case 110 is provided with tubular portions 111 and 112 having openings 111a and 112a through which fluid passes respectively at two positions, one end side and the other end side. In this embodiment, the tubular portion 111 is provided at a position opposite to the tubular portion 112 with the hollow fiber membrane bundle 120 interposed therebetween.

中空糸膜束120は、複数(数百本から数万本程度)の中空糸膜が束にされた構成である。中空糸膜の素材としては、親水性の素材が用いられる。例えば、溶解拡散により水分を透過する特性を有するナフィオンや、孔径制御による毛管凝縮機構により水分を透過する特性を有するPPSU(ポリフェニルスルホン)などを好適に用いることができる。これらの材料は、低溶出性であり、かつ強度も高いため、加湿装置や除湿装置として好適に用いることができる。   The hollow fiber membrane bundle 120 has a configuration in which a plurality (from several hundred to several tens of thousands) of hollow fiber membranes are bundled. A hydrophilic material is used as the material for the hollow fiber membrane. For example, Nafion, which has a characteristic of allowing moisture to permeate through dissolution and diffusion, or PPSU (polyphenylsulfone), which has a characteristic of allowing moisture to permeate through a capillary condensation mechanism based on pore size control, can be suitably used. Since these materials have a low elution property and high strength, they can be suitably used as a humidifier or a dehumidifier.

一対の封止固定部131,132は、ケース110の一端側と他端側で、各中空糸膜の中空内部を開放させつつ、中空糸膜間を封止固定している。また、本実施例においては、一対の封止固定部131,132は、ケース110の一端側と他端側で、各中空糸膜の中空内部を開放させた状態でケース110の両端の開口部をそれぞれ封止し、かつ中空糸膜束120をケース110に対して固定している。これらの封止固定部131,132は、エポキシ樹脂などのポッティング材料が硬化することにより構成される。   The pair of sealing fixing portions 131 and 132 seal and fix the hollow fiber membranes at one end side and the other end side of the case 110 while opening the hollow interior of each hollow fiber membrane. Further, in the present embodiment, the pair of sealing fixing portions 131 and 132 are openings at both ends of the case 110 in a state where the hollow interior of each hollow fiber membrane is opened on one end side and the other end side of the case 110. And the hollow fiber membrane bundle 120 is fixed to the case 110. These sealing fixing portions 131 and 132 are configured by curing a potting material such as an epoxy resin.

以上のように構成される中空糸膜モジュール100には、中空糸膜の膜外を通る膜外流路と中空糸膜の膜内を通る膜内流路とが形成される。膜外流路は、ケース110の側壁に設けられている2つの開口部111a,112aのうち一方の開口部からケース110内における各中空糸膜の外壁面側を通り、2つの開口部111a,112aのうち他方の開口部に至る流路である。膜内流路は、一対の封止固定部131,132のうち一方の封止固定部側から各中空糸膜内部を通り、他方の封止固定部側に至る流路である。   In the hollow fiber membrane module 100 configured as described above, an extra-membrane channel passing through the outside of the hollow fiber membrane and an intra-membrane channel passing through the inside of the hollow fiber membrane are formed. The outer membrane flow path passes through the outer wall surface side of each hollow fiber membrane in the case 110 from one of the two openings 111a and 112a provided on the side wall of the case 110, and the two openings 111a and 112a. It is a flow path which reaches the other opening part. The intramembrane flow path is a flow path from one sealing fixing part side of the pair of sealing fixing parts 131 and 132 to the other sealing fixing part side through each hollow fiber membrane.

<膜分離装置>
図4を参照して、本実施例に係る膜分離装置について説明する。本実施例に係る膜分離装置10は、上記の中空糸膜モジュール100が複数連結された構成である。なお、本実施例においては、複数の中空糸膜モジュール100は、いずれも同一の構成であり、寸法及び形状も同一である。そして、隣り合う中空糸膜モジュール100は、膜外流路同士が繋がり、かつ膜内流路同士が繋がるように、それぞれ連結されている。以下、より具体的に説明する。
<Membrane separator>
With reference to FIG. 4, the membrane separation apparatus according to the present embodiment will be described. The membrane separation apparatus 10 according to the present embodiment has a configuration in which a plurality of the hollow fiber membrane modules 100 are connected. In the present embodiment, all of the plurality of hollow fiber membrane modules 100 have the same configuration and the same size and shape. The adjacent hollow fiber membrane modules 100 are connected to each other so that the channels outside the membrane are connected and the channels inside the membrane are connected. More specific description will be given below.

本実施例においては、中空糸膜モジュール100が8個連結される場合を例にして説明する。また、本実施例においては、8個の中空糸膜モジュール100が一列に配置され、かつ各ケース110がそれぞれ平行になるように連結される場合を例にして説明する。説明の便宜上、一例に並んだ中空糸膜モジュール100のうち一方の端(図4中、最も上方)に配置される中空糸膜モジュールを、適宜、一端側中空糸膜モジュール100Xと称する。また、一例に並んだ中空糸膜モジュール100のうち他方の端(図4中、最も下方)に配置される中空糸膜モジュールを、適宜、他端側中空糸膜モジュール100Yと称する。また、一端側中空糸膜モジュール100Xと他端側中空糸膜モジュール100Yとの間に配置される中空糸膜モジュールを、適宜、図4中上から順に、中間中空糸膜モジュール100Z1,100Z2,100Z3,100Z4,100Z5,100Z6と称する。また、本実施例においては、ケース110の側壁に設けられている2つの開口部111a,112aのうち、開口部111aが膜外流路の入口となり、開口部112aが膜外流路の出口となる場合を例にして説明する。更に、本実施例においては、ケース110の両端のうち封止固定部132が設けられている側の端部114が膜内流路の入口側となり、封止固定部131が設けられている側の端部113が膜内流路の出口側となる場合を例にして説明する。   In this embodiment, a case where eight hollow fiber membrane modules 100 are connected will be described as an example. In the present embodiment, a case where eight hollow fiber membrane modules 100 are arranged in a line and the cases 110 are connected in parallel to each other will be described as an example. For convenience of explanation, the hollow fiber membrane module disposed at one end (uppermost in FIG. 4) of the hollow fiber membrane modules 100 arranged in an example is appropriately referred to as one end side hollow fiber membrane module 100X. Moreover, the hollow fiber membrane module arrange | positioned in the other end (lowermost in FIG. 4) among the hollow fiber membrane modules 100 arranged in an example is suitably called the other end side hollow fiber membrane module 100Y. Further, the hollow fiber membrane modules disposed between the one end side hollow fiber membrane module 100X and the other end side hollow fiber membrane module 100Y are appropriately arranged in the order from the top in FIG. 4 to the intermediate hollow fiber membrane modules 100Z1, 100Z2, 100Z3. , 100Z4, 100Z5, 100Z6. Further, in the present embodiment, of the two openings 111a and 112a provided on the side wall of the case 110, the opening 111a serves as the inlet of the extramembranous channel and the opening 112a serves as the outlet of the outer membrane channel. Will be described as an example. Further, in the present embodiment, the end portion 114 on the side where the sealing fixing portion 132 is provided on both ends of the case 110 becomes the inlet side of the intramembrane flow path, and the side on which the sealing fixing portion 131 is provided. An example in which the end 113 of the inner side becomes the outlet side of the in-membrane channel will be described.

隣り合う中空糸膜モジュール100は、一方の中空糸膜モジュール100におけるケース110の側壁に設けられた開口部112aと、他方の中空糸膜モジュール100におけるケース110の側壁に設けられた開口部111aとが連結されている。なお、一端側中空糸膜モジュール100Xと中間中空糸膜モジュール100Z1,中間中空糸膜モジュール100Z1と中間中空糸膜モジュール100Z2,中間中空糸膜モジュール100Z2と中間中空糸膜モジュール100Z3,中間中空糸膜モジュール100Z3と中間中空糸膜モジュール100Z4,中間中空糸膜モジュール100Z4と中間中空糸膜モジュール100Z5,中間中空糸膜モジュール100Z5と中間中空糸膜モジュール100Z6,中間中空糸膜モジュール100Z6と他端側中空糸膜モジュール100Yとの間で、それぞれ、このような連結がなされている。   The adjacent hollow fiber membrane modules 100 include an opening 112a provided on the side wall of the case 110 in one hollow fiber membrane module 100, and an opening 111a provided on the side wall of the case 110 in the other hollow fiber membrane module 100. Are connected. The one end side hollow fiber membrane module 100X, the intermediate hollow fiber membrane module 100Z1, the intermediate hollow fiber membrane module 100Z1, the intermediate hollow fiber membrane module 100Z2, the intermediate hollow fiber membrane module 100Z2, the intermediate hollow fiber membrane module 100Z3, and the intermediate hollow fiber membrane module. 100Z3, intermediate hollow fiber membrane module 100Z4, intermediate hollow fiber membrane module 100Z4, intermediate hollow fiber membrane module 100Z5, intermediate hollow fiber membrane module 100Z5, intermediate hollow fiber membrane module 100Z6, intermediate hollow fiber membrane module 100Z6 and other end side hollow fiber membrane Such a connection is made with the module 100Y.

なお、本実施例においては、膜外流路の出口となる開口部112aと、膜内流路の入口となる開口部111aの連結は、開口部112aを有する管状部112と、開口部111aを有する管状部111とが連結することにより行われる。これら管状部112と管状部111の連結は、各種公知技術を採用することができる。例えば、図示のように管状部の端部にフランジを設けて、フランジ同士をボルトなどの固定具により固定したり、管状部同士をクイックファスナーで固定したりすることができる。   In this embodiment, the connection between the opening 112a serving as the outlet of the extra-membrane channel and the opening 111a serving as the inlet of the intra-membrane channel includes the tubular portion 112 having the opening 112a and the opening 111a. This is done by connecting the tubular part 111. Various known techniques can be employed for the connection between the tubular portion 112 and the tubular portion 111. For example, as shown in the figure, flanges can be provided at the ends of the tubular parts, and the flanges can be fixed with a fixing tool such as a bolt, or the tubular parts can be fixed with a quick fastener.

また、隣り合う中空糸膜モジュール100は、一方の中空糸膜モジュール100におけるケース110の端部113と、他方の中空糸膜モジュール100におけるケース110の端部114とが、管内部が膜内流路の一部となる配管200によって連結されている。なお、一端側中空糸膜モジュール100Xと中間中空糸膜モジュール100Z1,中間中空糸膜モジュール100Z1と中間中空糸膜モジュール100Z2,中間中空糸膜モジュール100Z2と中間中空糸膜モジュール100Z3,中間中空糸膜モジュール100Z
3と中間中空糸膜モジュール100Z4,中間中空糸膜モジュール100Z4と中間中空糸膜モジュール100Z5,中間中空糸膜モジュール100Z5と中間中空糸膜モジュール100Z6,中間中空糸膜モジュール100Z6と他端側中空糸膜モジュール100Yとの間で、それぞれ、このような連結がなされている。
In addition, the adjacent hollow fiber membrane modules 100 are configured such that the end portion 113 of the case 110 in one hollow fiber membrane module 100 and the end portion 114 of the case 110 in the other hollow fiber membrane module 100 flow in the membrane. They are connected by a pipe 200 that becomes a part of the path. The one end side hollow fiber membrane module 100X, the intermediate hollow fiber membrane module 100Z1, the intermediate hollow fiber membrane module 100Z1, the intermediate hollow fiber membrane module 100Z2, the intermediate hollow fiber membrane module 100Z2, the intermediate hollow fiber membrane module 100Z3, and the intermediate hollow fiber membrane module. 100Z
3, intermediate hollow fiber membrane module 100Z4, intermediate hollow fiber membrane module 100Z4, intermediate hollow fiber membrane module 100Z5, intermediate hollow fiber membrane module 100Z5, intermediate hollow fiber membrane module 100Z6, intermediate hollow fiber membrane module 100Z6 and other end side hollow fiber membrane Such a connection is made with the module 100Y.

このように、隣り合う中空糸膜モジュール100は、膜内流路の出口側となる端部113と、膜内流路の入口側となる端部114が、配管200によって連結される。そして、本実施例に係る配管200は管内部を開放する一対の開口部が同じ方向を向いている。従って、配管200により連結される一対の中空糸膜モジュール100は、これらのケース110同士が平行になるように配置される。   In this way, in the adjacent hollow fiber membrane modules 100, the end portion 113 that is the outlet side of the intra-membrane channel and the end portion 114 that is the inlet side of the intra-membrane channel are connected by the pipe 200. And as for the piping 200 which concerns on a present Example, a pair of opening part which open | releases the inside of a pipe | tube has faced the same direction. Therefore, the pair of hollow fiber membrane modules 100 connected by the pipe 200 is arranged so that these cases 110 are parallel to each other.

また、本実施例においては、一端側中空糸膜モジュール100Xにおけるケース110の端部114に環状のヘッド310が固定され、他端側中空糸膜モジュール100Yにおけるケース110の端部114に環状のヘッド320が固定されている。   In the present embodiment, the annular head 310 is fixed to the end portion 114 of the case 110 in the one end side hollow fiber membrane module 100X, and the annular head is attached to the end portion 114 of the case 110 in the other end side hollow fiber membrane module 100Y. 320 is fixed.

<加湿(除湿)メカニズム>
本実施例に係る膜分離装置10における加湿(除湿)メカニズムについて説明する。本実施例に係る膜分離装置10を構成する各中空糸膜モジュール100においては、いずれも中空糸膜束120における各中空糸膜の外壁面側を通る膜外流路と、各中空糸膜の中空内部を通る膜内流路と、が形成されている。そして、各中空糸膜モジュール100の膜外流路同士、及び膜内流路同士は繋がっている。これにより、膜分離装置10においては、図中、実線で示す矢印R方向に流れる膜外流路と、点線で示す矢印S方向に流れる膜内流路とが形成される。つまり、膜外流路は、一端側中空糸膜モジュール100Xの開口部111aから各中空糸膜モジュール100における各中空糸膜の外壁面側を通り、他端側中空糸膜モジュール100Yの開口部112aに至る流路である。また、膜内流路は、ヘッド310から各中空糸膜モジュール100における各中空糸膜の中空内部を通り、ヘッド320に至る流路である。なお、このように流体を流すことにより、各中空糸膜束120内においては、膜外流路を流れる流体の流れる方向と、膜内流路を流れる流体の流れる方向が逆方向となる。
<Humidification (dehumidification) mechanism>
A humidification (dehumidification) mechanism in the membrane separation apparatus 10 according to the present embodiment will be described. In each hollow fiber membrane module 100 constituting the membrane separation apparatus 10 according to the present embodiment, all of the hollow fiber membrane bundle 120 has a membrane flow path passing through the outer wall surface side of each hollow fiber membrane and a hollow of each hollow fiber membrane. An in-membrane flow path that passes through the interior is formed. And the membrane flow paths in each hollow fiber membrane module 100 and the membrane flow paths are connected. As a result, in the membrane separation apparatus 10, an extramembranous channel that flows in the direction of arrow R indicated by a solid line and an intramembranous channel that flows in the direction of arrow S indicated by a dotted line are formed. That is, the extra-membrane flow path passes from the opening 111a of the one end side hollow fiber membrane module 100X to the outer wall surface side of each hollow fiber membrane in each hollow fiber membrane module 100 and to the opening 112a of the other end side hollow fiber membrane module 100Y. It is a flow path to reach. The intra-membrane flow path is a flow path from the head 310 to the head 320 through the hollow interior of each hollow fiber membrane in each hollow fiber membrane module 100. In addition, by flowing the fluid in this way, in each hollow fiber membrane bundle 120, the flowing direction of the fluid flowing through the extra-membrane channel and the flowing direction of the fluid flowing through the intra-membrane channel are reversed.

本実施例においては、膜外流路に湿潤空気が流れるようにし、膜内流路に乾燥空気が流れるように、膜分離装置10は用いられる。これにより、中空糸膜による膜分離作用によって、湿潤空気側の水分が乾燥空気側に供給され、乾燥空気は加湿される。湿潤空気側は水分が奪われるため、湿潤空気は乾燥される。従って、加湿装置または除湿装置として用いることが可能となる。   In the present embodiment, the membrane separation device 10 is used so that wet air flows in the extra-membrane flow path and dry air flows in the intra-membrane flow path. Thereby, the moisture on the wet air side is supplied to the dry air side by the membrane separation action by the hollow fiber membrane, and the dry air is humidified. Since the moisture is deprived of moisture, the humid air is dried. Therefore, it can be used as a humidifier or a dehumidifier.

<本実施例に係る膜分離装置の優れた点>
本実施例に係る膜分離装置10によれば、複数の中空糸膜モジュール100が連結された構成が採用されており、隣り合う中空糸膜モジュール100は、膜外流路同士が繋がり、かつ膜内流路同士が繋がっている。従って、膜分離装置10全体においては、膜分離性能を高めることができる。そして、個々の中空糸膜モジュール100において、中空糸膜の本数を増やすことで中空糸膜束120を太くしたり、中空糸膜を長くしたりする必要もない。また、複数の中空糸膜モジュール100を連結する構成が採用されているため、膜分離装置10全体の構造に対する設計自由度も大きい。例えば、ケース110に設ける管状部111,112の配置関係を上記実施例で示した配置とは変えることで、隣り合う中空糸膜モジュール100同士の配置関係を変えることができる。また、必要な加湿性能や除湿性能に応じて、中空糸膜モジュール100の個数を適宜設定することができる。更に、上記実施例では、各中空糸膜モジュール100は、いずれも同一の構成で、かつ寸法及び形状も同一の場合を示したが、膜分離装置10の設置スペースに応じて、異なる寸法や形状の中空糸膜モジュール100同士を連結させることもできる。更に、本実施例の場合
には、ある中空糸膜モジュール100の品質が低下した場合に、品質が低下した中空糸膜モジュール100のみを交換すればよいので、メンテナンスのコストも低減させることができる。
<Excellent points of membrane separation apparatus according to this embodiment>
According to the membrane separation apparatus 10 according to the present embodiment, a configuration in which a plurality of hollow fiber membrane modules 100 are connected is adopted, and the adjacent hollow fiber membrane modules 100 are connected to each other in the outer membrane flow path. The flow paths are connected. Therefore, membrane separation performance can be enhanced in the entire membrane separation apparatus 10. And in each hollow fiber membrane module 100, it is not necessary to make the hollow fiber membrane bundle 120 thick or lengthen the hollow fiber membrane by increasing the number of hollow fiber membranes. Moreover, since the structure which connects the some hollow fiber membrane module 100 is employ | adopted, the design freedom with respect to the structure of the whole membrane separator 10 is also large. For example, the arrangement relationship between the adjacent hollow fiber membrane modules 100 can be changed by changing the arrangement relationship between the tubular portions 111 and 112 provided in the case 110 from the arrangement shown in the above embodiment. Further, the number of the hollow fiber membrane modules 100 can be appropriately set according to the required humidifying performance and dehumidifying performance. Furthermore, in the said Example, although each hollow fiber membrane module 100 showed the case where all were the same structures, the dimension and shape were the same, according to the installation space of the membrane separation apparatus 10, a different dimension and shape The hollow fiber membrane modules 100 can be connected to each other. Further, in the case of this embodiment, when the quality of a certain hollow fiber membrane module 100 is lowered, it is only necessary to replace the hollow fiber membrane module 100 having a lowered quality, so that the maintenance cost can also be reduced. .

また、本実施例においては、管内部を開放する一対の開口部が同じ方向を向く配管によって、隣り合う中空糸膜モジュール100を連結させている。これにより、連結される一対の中空糸膜モジュール100は、これらのケース110同士が平行になるように配置される。従って、膜分離装置10における中空糸膜が伸びる方向の長さを短くすることが可能となる。   Further, in this embodiment, adjacent hollow fiber membrane modules 100 are connected by piping in which a pair of openings that open the inside of the tube face the same direction. Thereby, the pair of hollow fiber membrane modules 100 to be connected are arranged so that these cases 110 are parallel to each other. Therefore, the length in the direction in which the hollow fiber membrane extends in the membrane separation device 10 can be shortened.

(その他)
上記実施例においては、各中空糸膜束120内において、膜外流路を流れる流体の流れる方向と、膜内流路を流れる流体の流れる方向が逆方向となるように構成する場合を示した。しかしながら、これらの方向が同方向となるようにすることもできる。例えば、膜内流路に対しては、矢印Sとは反対方向に流体を流すようにすることもできる。ただし、加湿効率及び除湿効率を高めるためには、逆方向にするほうがよい。また、上記実施例においては、膜外流路に湿潤空気を流し、膜内流路に乾燥空気を流す場合を説明した。しかしながら、膜外流路に乾燥空気を流し、膜内流路に湿潤空気を流すようにしてもよい。
(Other)
In the said Example, the case where it comprised so that the flow direction of the fluid which flows through an extra-membrane flow path, and the flow direction of the fluid which flows through an intra-membrane flow path might become reverse in each hollow fiber membrane bundle 120 was shown. However, these directions may be the same. For example, the fluid can be caused to flow in the direction opposite to the arrow S with respect to the intra-membrane flow path. However, in order to increase the humidification efficiency and the dehumidification efficiency, it is better to use the opposite direction. Further, in the above-described embodiment, the case where wet air is allowed to flow through the extra-membrane flow path and dry air is allowed to flow through the intra-membrane flow path has been described. However, dry air may be allowed to flow through the extra-membrane channel and wet air may be allowed to flow through the intra-membrane channel.

また、上記実施例においては、一対の封止固定部131,132が、ケース110の一端側と他端側で、各中空糸膜の中空内部を開放させた状態でケース110の両端の開口部をそれぞれ封止し、かつ中空糸膜束120をケース110に対して固定するように構成される場合を示した。ケース110に対して、中空糸膜束120を配置させた状態で、一対の封止固定部131,132を形成させる製法を採用する場合には、一般的に、上記のような構成となる。しかしながら、中空糸膜束120の両端に一対の封止固定部131,132を形成させた後に、別途、ケース110に中空糸膜束120を収容させる製法を採用する場合には、封止固定部131,132の外周面が剥き出しになる場合がある。この場合には、図5に示す変形例のように、ヘッド310や配管200に対して、封止固定部131,132を直接的に嵌合固定させるようにすることもできる。ただし、この場合には、図5に示すように、Oリングなどのシールリング500を設けることで、封止固定部131とヘッド310との間の環状隙間や封止固定部132と配管200との間の環状隙間を封止させるのが望ましい。   Moreover, in the said Example, a pair of sealing fixing | fixed part 131,132 is the opening part of the both ends of case 110 in the state which opened the hollow inside of each hollow fiber membrane by the one end side and other end side of case 110 The case where each is sealed and the hollow fiber membrane bundle 120 is fixed to the case 110 is shown. In the case of adopting a manufacturing method in which the pair of sealing fixing portions 131 and 132 is formed in a state where the hollow fiber membrane bundle 120 is arranged with respect to the case 110, the configuration is generally as described above. However, in the case of adopting a manufacturing method in which the hollow fiber membrane bundle 120 is separately accommodated in the case 110 after the pair of sealing fixing portions 131 and 132 are formed at both ends of the hollow fiber membrane bundle 120, the sealing fixing portion The outer peripheral surfaces of 131 and 132 may be exposed. In this case, as in the modification shown in FIG. 5, the sealing fixing portions 131 and 132 can be directly fitted and fixed to the head 310 and the pipe 200. However, in this case, as shown in FIG. 5, by providing a seal ring 500 such as an O-ring, an annular gap between the seal fixing portion 131 and the head 310, or the seal fixing portion 132 and the pipe 200. It is desirable to seal the annular gap between the two.

10 膜分離装置
100 中空糸膜モジュール
100X 一端側中空糸膜モジュール
100Y 他端側中空糸膜モジュール
100Z1,100Z2,100Z3,100Z4,100Z5,100Z6 中間中空糸膜モジュール
110 ケース
111,112 管状部
111a,112a 開口部
113 端部
114 端部
120 中空糸膜束
131,132 封止固定部
200 配管
310,320 ヘッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Membrane separation apparatus 100 Hollow fiber membrane module 100X One end side hollow fiber membrane module 100Y The other end side hollow fiber membrane module 100Z1, 100Z2, 100Z3, 100Z4, 100Z5, 100Z6 Intermediate hollow fiber membrane module 110 Case 111, 112 Tubular part 111a, 112a Opening 113 End portion 114 End portion 120 Hollow fiber membrane bundle 131, 132 Sealing fixing portion 200 Piping 310, 320 Head

Claims (5)

中空糸膜の膜外を通る膜外流路と中空糸膜の膜内を通る膜内流路とが形成される中空糸膜モジュールが複数連結されている膜分離装置であって、
隣り合う中空糸膜モジュールは、前記膜外流路同士が繋がり、かつ前記膜内流路同士が繋がるように、それぞれ連結されていることを特徴とする膜分離装置。
A membrane separation apparatus in which a plurality of hollow fiber membrane modules are formed, in which an outer membrane channel passing outside the membrane of the hollow fiber membrane and an intramembrane channel passing inside the membrane of the hollow fiber membrane are formed,
Adjacent hollow fiber membrane modules are connected to each other so that the flow paths outside the membrane are connected to each other and the flow paths inside the membrane are connected to each other.
複数の前記中空糸膜モジュールは、
筒状のケースと、
前記ケース内に収容される複数の中空糸膜からなる中空糸膜束と、
前記ケースの一端側と他端側で、各中空糸膜の中空内部を開放させつつ、中空糸膜間を封止固定する一対の封止固定部と、
をそれぞれ備え、
それぞれの前記ケースの側壁には、一端側と他端側の2か所にそれぞれ流体が通る開口部が設けられており、
前記膜外流路は、前記ケースの側壁に設けられている2つの前記開口部のうち一方の開口部から前記ケース内における各中空糸膜の外壁面側を通り、前記2つの開口部のうち他方の開口部に至る流路であり、
前記膜内流路は、前記一対の封止固定部のうち一方の封止固定部側から各中空糸膜内部を通り、他方の封止固定部側に至る流路であることを特徴とする請求項1に記載の膜分離装置。
The plurality of hollow fiber membrane modules are:
A cylindrical case,
A hollow fiber membrane bundle comprising a plurality of hollow fiber membranes housed in the case;
A pair of sealing and fixing portions for sealing and fixing between the hollow fiber membranes while opening the hollow interior of each hollow fiber membrane on one end side and the other end side of the case;
Each with
Each side wall of the case is provided with an opening through which fluid passes in two places, one end side and the other end side,
The extra-membrane flow path passes through the outer wall surface side of each hollow fiber membrane in the case from one of the two openings provided on the side wall of the case, and the other of the two openings. The flow path leading to the opening of
The in-membrane flow path is a flow path from one sealing fixing part side to the other sealing fixing part side from one sealing fixing part side of the pair of sealing fixing parts. The membrane separator according to claim 1.
隣り合う中空糸膜モジュールは、一方の中空糸膜モジュールにおける前記ケースの側壁に設けられている2つの前記開口部のうち前記膜外流路の出口となる側の開口部と、他方の中空糸膜モジュールにおける前記ケースの側壁に設けられている2つの前記開口部のうち前記膜外流路の入口となる側の開口部とが繋がるように連結されていることを特徴とする請求項2に記載の膜分離装置。   Adjacent hollow fiber membrane modules include an opening on the side of the outlet of the extramembranous channel out of the two openings provided on the side wall of the case in one hollow fiber membrane module, and the other hollow fiber membrane The two openings provided on the side wall of the case in the module are connected so as to be connected to the opening on the side serving as the inlet of the extra-membrane flow path. Membrane separator. 隣り合う中空糸膜モジュールは、一方の中空糸膜モジュールにおける前記ケースの両端のうち前記膜内流路の出口となる側の端部と、他方の中空糸膜モジュールにおける前記ケースの両端のうち前記膜内流路の入口となる側の端部とが、管内部が前記膜内流路の一部となる配管によって連結されていることを特徴とする請求項2または3に記載の膜分離装置。   The adjacent hollow fiber membrane modules include an end on the side that becomes an outlet of the intra-membrane flow path among both ends of the case in one hollow fiber membrane module, and the both ends of the case in the other hollow fiber membrane module. The membrane separation apparatus according to claim 2 or 3, wherein an end portion on an inlet side of the intramembrane flow path is connected to the inside of the pipe by a pipe that is a part of the intramembrane flow path. . 前記配管は管内部を開放する一対の開口部が同じ方向を向いており、前記配管により連結される一対の中空糸膜モジュールは、これらのケース同士が平行になるように配置されていることを特徴とする請求項4に記載の膜分離装置。   The pipe has a pair of openings that open the inside of the pipe facing the same direction, and the pair of hollow fiber membrane modules connected by the pipe are arranged so that these cases are parallel to each other. The membrane separation apparatus according to claim 4, wherein the apparatus is a membrane separation apparatus.
JP2017104254A 2017-05-26 2017-05-26 Membrane separator Pending JP2018199098A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017104254A JP2018199098A (en) 2017-05-26 2017-05-26 Membrane separator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017104254A JP2018199098A (en) 2017-05-26 2017-05-26 Membrane separator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018199098A true JP2018199098A (en) 2018-12-20

Family

ID=64666845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017104254A Pending JP2018199098A (en) 2017-05-26 2017-05-26 Membrane separator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018199098A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4610715B2 (en) Humidifier
US8181943B2 (en) Humidifier
JP2018199098A (en) Membrane separator
JP5151853B2 (en) Humidifier
JP6918097B2 (en) Hollow fiber membrane module
US11351504B2 (en) Hollow fiber membrane module
JP2010127582A (en) Humidifying device
WO2022255088A1 (en) Hollow fiber membrane module and dehumidification and humidification device
WO2022255085A1 (en) Hollow fiber membrane module and dehumidification/humidification device
WO2022255086A1 (en) Hollow fiber membrane module
WO2022255039A1 (en) Hollow fiber membrane module and dehumidifier/humidifier
WO2022255047A1 (en) Hollow fiber membrane module
JP2019058896A (en) Hollow fiber membrane module
WO2023276414A1 (en) Hollow fiber membrane module
WO2022255046A1 (en) Hollow fiber membrane module
WO2023058284A1 (en) Hollow fiber membrane module
JP2005046689A (en) Hollow fiber membrane module