JP4984542B2 - Hollow fiber membrane module manufacturing method and hollow fiber membrane module - Google Patents
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Description
本発明は、中空糸膜の膜分離作用を利用して、気体の加湿、除湿、分離、ならびに液体の分離等を行う中空糸膜モジュール製造方法及び中空糸膜モジュールに関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hollow fiber membrane module manufacturing method and a hollow fiber membrane module that perform gas humidification, dehumidification, separation, liquid separation, and the like by utilizing a membrane separation action of a hollow fiber membrane.
固体高分子型燃料電池は、イオン交換膜の保湿のため、反応ガス(水素等の燃料ガス、酸素等の酸化剤ガスなど)を加湿して運転する必要がある。この加湿手段としては、加湿用の中空糸膜モジュールを使用して燃料電池から排出される湿潤反応排ガスにより燃料電池に供給する反応ガスを加湿する方法がある(特許文献1参照)。 The polymer electrolyte fuel cell needs to be operated by humidifying a reaction gas (fuel gas such as hydrogen, oxidant gas such as oxygen) in order to keep the ion exchange membrane moist. As this humidifying means, there is a method of humidifying a reaction gas supplied to a fuel cell by a wet reaction exhaust gas discharged from the fuel cell using a humidifying hollow fiber membrane module (see Patent Document 1).
一般に、この種の中空糸膜モジュールは、円筒ケース内に詰めた中空糸膜の両端部をポッティング剤により封止した中空糸膜カートリッジを作成し、このカートリッジをハウジングケースに収納するか、あるいは、カートリッジの両端に流体集束用のヘッド(特許文献2参照)を取り付けて使用される。 Generally, this type of hollow fiber membrane module is a hollow fiber membrane cartridge in which both ends of a hollow fiber membrane packed in a cylindrical case are sealed with a potting agent, and this cartridge is housed in a housing case, or A fluid focusing head (see Patent Document 2) is attached to both ends of the cartridge.
この種の中空糸膜モジュールの製造工程について図11を参照して説明する。図11は、従来技術に係る中空糸膜モジュールの製造工程図である。ただし、図11では、各工程における中空糸膜モジュールの状態のみを模式的断面図で示している。 A manufacturing process of this type of hollow fiber membrane module will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a manufacturing process diagram of a hollow fiber membrane module according to the prior art. However, in FIG. 11, only the state of the hollow fiber membrane module in each step is shown in a schematic cross-sectional view.
まず始めに、図11(a)に示すように、複数の中空糸膜402をケース403内に充填する。
First, as shown in FIG. 11A, a plurality of
次に、図11(b)に示すように、エポキシ樹脂等の封止剤(ポッティング剤)を充填して封止部404を作成する。なお、図中405は封止剤が漏れないようにケース403の端部に固定した蓋である。
Next, as shown in FIG. 11B, a sealing
そして、図11(c)に示すように、封止部404の硬化後、ケース403の両端部において、封止部404の一部を含む位置で、蓋405ごと、ケース403の両端を切り落とす。
Then, as shown in FIG. 11C, after the sealing
これにより、中空糸膜402の中空内部のみが開口されるようにして、開口部406が形成される。
Thereby, the opening 406 is formed such that only the hollow interior of the
上述のように、従来の中空糸膜モジュールで使用される中空糸膜カートリッジは、中空糸膜束の両端部をケースごと切断して開口端面を形成しているため、中空糸膜カートリッジを更にハウジングに収納したり、両端にヘッドを取付けて、流体の流通口を設ける必要があった。 As described above, in the hollow fiber membrane cartridge used in the conventional hollow fiber membrane module, both ends of the hollow fiber membrane bundle are cut together with the case to form an open end surface. It was necessary to provide a fluid circulation port by storing the head in both ends.
このような中空糸膜モジュールは、開口端面の精度やヘッド部の取付精度によって、組立時の流通口の位置のズレ等が大きくなるため、モジュールの流通口と燃料電池の流通口とを直接連結させることができなかった。すなわち、中空糸膜モジュールの流通口と燃料
電池側の流通口とは、途中に設けられたガス配管等を介して連結する必要があった。
Such a hollow fiber membrane module has a large gap in the position of the distribution port at the time of assembly due to the accuracy of the opening end face and the mounting accuracy of the head, so the module distribution port and the fuel cell distribution port are directly connected. I couldn't let you. That is, the flow port of the hollow fiber membrane module and the flow port on the fuel cell side need to be connected via a gas pipe or the like provided in the middle.
一方、固体高分子型燃料電池の用途として、最近では、例えば、モバイル用途向けの小出力タイプの燃料電池が提案されている。この種の燃料電池は、発電量が総じて小さいことから、供給される反応ガス流量も少なくなる。したがって、この種の燃料電池においては、燃料電池自体の小型化が最大の課題であり、これに使用される加湿用の中空糸膜モジュールも極力小型のものが要求されている。 On the other hand, recently, as a use of a polymer electrolyte fuel cell, for example, a low output type fuel cell for mobile use has been proposed. Since this type of fuel cell generally has a small amount of power generation, the reaction gas flow rate to be supplied also decreases. Therefore, in this type of fuel cell, downsizing of the fuel cell itself is the biggest issue, and the humidifying hollow fiber membrane module used for this is required to be as small as possible.
本発明は、上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ハウジングへの収納、ヘッド等の取付が不要な中空糸膜モジュール及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module that does not require housing in a housing and attachment of a head or the like, and a method for manufacturing the same. There is.
上記目的を達成するために、本発明における中空糸膜モジュール製造方法は、
複数本の中空糸膜の端部を結束し、該端部における膜外壁間に流し込まれた弾性部材が硬化することにより形成される結束部端面で中空糸膜の中空内部が開口する中空糸膜束を形成する工程と、
前記中空内部を通る経路用の第1開口部と前記中空糸膜の膜外部を通る経路用の第2開口部とを備えるケース内に、該ケースの内部空間が、ケース内壁面と前記結束部の前記中空糸膜の中空内部が開口した端面とにより形成される空間であって前記第1開口部を介してケース外部と流通する第1の空間と、ケース内壁面と前記中空糸膜の膜外壁面と前記結束部とにより形成される空間であって前記第2開口部を介してケース外部と流通する第2の空間とに、分割されるように、前記結束部の外周面をケース内壁面に密着させて前記中空糸膜束を収容する工程と、
前記ケースの前記第2の空間内であって前記中空糸膜束の前記結束部と前記第2開口部との間に液状接着剤を注入し、該液状接着剤の硬化により前記中空糸膜束を前記ケース内に封止固定する工程と、を有し、
前記結束部が、前記液状接着剤の前記中空糸膜束の前記結束部端面側への流出を防止することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the hollow fiber membrane module manufacturing method in the present invention is:
A hollow fiber membrane in which the hollow interior of the hollow fiber membrane opens at the end surface of the bundle portion formed by binding the ends of a plurality of hollow fiber membranes and curing the elastic member poured between the outer membrane walls at the ends Forming a bundle;
In a case having a first opening for a route passing through the hollow interior and a second opening for a route passing outside the membrane of the hollow fiber membrane, the internal space of the case has an inner wall surface of the case and the binding portion A first space that is formed by an end surface of the hollow fiber membrane that is open to the inside of the hollow fiber membrane and that circulates to the outside of the case through the first opening, a case inner wall surface, and a membrane of the hollow fiber membrane The outer peripheral surface of the bundling portion is arranged in the case so as to be divided into a space formed by an outer wall surface and the bundling portion and circulated to the outside of the case through the second opening. Accommodating the hollow fiber membrane bundle in close contact with the wall surface ;
In the second space of the case , a liquid adhesive is injected between the binding portion and the second opening of the hollow fiber membrane bundle, and the hollow fiber membrane bundle is obtained by curing the liquid adhesive. And sealing and fixing in the case,
The bundling portion prevents the liquid adhesive from flowing out to the end surface side of the bundling portion of the hollow fiber membrane bundle.
このように、中空糸膜モジュールの製造において、中空糸膜束を予め作成しておき、これをモジュールケース内に収容して液状接着剤で固定するときに、結束部が液状接着剤の結束部端面側への流出を防止するので、従来のように、液状接着剤(ポッティング剤)が硬化した後に、中空糸膜の中空内部を開口させるために、硬化した部分を切断する必要がない。 Thus, in the manufacture of the hollow fiber membrane module, when the hollow fiber membrane bundle is prepared in advance, and this is housed in the module case and fixed with the liquid adhesive, the binding portion is the liquid adhesive binding portion. Since the outflow to the end face side is prevented, it is not necessary to cut the cured portion in order to open the hollow interior of the hollow fiber membrane after the liquid adhesive (potting agent) is cured, as in the prior art.
本発明の好ましい態様によれば、前記ケースが、前記液状接着剤の注入口及び排出口を備え、硬化した前記液状接着剤により該注入口及び該排出口が塞がれることを特徴とする。 According to a preferred aspect of the present invention, the case includes an inlet and an outlet for the liquid adhesive, and the inlet and the outlet are closed by the cured liquid adhesive.
このように、ケース自体に接着剤用の注入口が設けられるので、別途注入専用の冶具等を用いたり、液状接着剤の注入のために流体用の入口や出口を工夫して利用する必要もない。また、注入口及び排出口は、硬化した液状接着剤が塞ぐので、これらからの流体の漏れを防ぐことができ、製品としての支障は生じない。 In this way, the case itself is provided with an injection port for the adhesive, so it is necessary to use a dedicated jig for injection or to devise and use the fluid inlet and outlet for liquid adhesive injection. Absent. Moreover, since the hardened liquid adhesive plugs the injection port and the discharge port, it is possible to prevent fluid from leaking from them, and there is no problem as a product.
本発明の好ましい態様によれば、前記ケース内の前記第2の空間において、液状接着剤を充填する領域における前記ケースの内壁と前記中空糸膜束の最外周との隙間が、液状接着剤を充填する領域以外の領域における前記ケースの内壁と前記中空糸膜束の最外周との隙間よりも大きいことを特徴とする。
According to a preferred aspect of the present invention, in the second space in the case, the gap between the inner wall of the case and the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle in the region filled with the liquid adhesive is a liquid adhesive. It is characterized by being larger than the gap between the inner wall of the case in the region other than the region to be filled and the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle.
このように、液状接着剤を充填する領域のケース内壁と膜束外周との隙間が大きいので、接着剤の回り込みがスムーズに生じ、また、膜分離を行う領域のケース内壁と膜束外周との隙間が小さいので、膜分離に関与せずに流出してしまう流体量を減らすことができる。 As described above, since the gap between the case inner wall in the region filled with the liquid adhesive and the outer periphery of the membrane bundle is large, the wraparound of the adhesive occurs smoothly, and the region between the case inner wall and the membrane bundle outer periphery in the region where membrane separation is performed Since the gap is small, the amount of fluid that flows out without being involved in membrane separation can be reduced.
したがって、液状接着剤の充填不足による不具合の低減及び加湿効率の向上を図ることができる。 Therefore, it is possible to reduce defects due to insufficient filling of the liquid adhesive and improve the humidification efficiency.
前記ケースは金属材料からなるものであってもよい。 The case may be made of a metal material.
また、前記金属材料は、アルミニウム、ステンレス鋼、マグネシウム、もしくはそれらの合金であってもよい。 The metal material may be aluminum, stainless steel, magnesium, or an alloy thereof.
燃料電池の一般的な構成としては、概ね、燃料電池スタック、集電板、締結板等が挙げられる。燃料電池スタックは、セパレータを介して積層される複数の燃料電池セルから構成されており、集電板は、燃料電池スタックの積層方向の両側に重ねられ、燃料電池スタックの内部で発生した電流を捕集して外部への電力の供給を可能にする。締結板は、集電板のさらに外側に重ねられ、ボルト等によって燃焼スタックと集電板とを積層方向の両側から締め付ける。 As a general configuration of the fuel cell, a fuel cell stack, a current collector plate, a fastening plate, and the like can be generally given. The fuel cell stack is composed of a plurality of fuel cells stacked via separators, and current collectors are stacked on both sides in the stacking direction of the fuel cell stack, and current generated inside the fuel cell stack is generated. Collect and enable external power supply. The fastening plate is placed on the outer side of the current collector plate, and the combustion stack and the current collector plate are fastened from both sides in the stacking direction by bolts or the like.
そこで、中空糸膜モジュールを燃料電池スタックと一体化して燃料電池の反応ガスの加湿用に用いる場合において、ケースを金属材料からなるものとすれば、その電気伝導性により、ケースに適宜な配線を施して集電板としての機能をもたせることが可能となる。また、ケースの剛性が高められるので、締結板によらずに中空糸膜モジュールによって直接締め付けを行うことが可能となる。さらに、その熱伝導性により、発電によって発生する熱を中空糸膜モジュールを介して放熱することも可能となる。 Therefore, when the hollow fiber membrane module is integrated with the fuel cell stack and used for humidifying the reaction gas of the fuel cell, if the case is made of a metal material, appropriate wiring is provided to the case due to its electrical conductivity. It is possible to provide a function as a current collector plate. In addition, since the rigidity of the case is increased, it is possible to directly tighten the hollow fiber membrane module without using the fastening plate. Furthermore, due to its thermal conductivity, it is possible to dissipate heat generated by power generation through the hollow fiber membrane module.
したがって、集電板、締結板等が不要となり、部材点数の削減、燃料電池システムの小型化、単純化を図ることができる。 Therefore, a current collecting plate, a fastening plate and the like are not required, and the number of members can be reduced, and the fuel cell system can be reduced in size and simplified.
上記目的を達成するために、本発明における中空糸膜モジュールは、
複数本の中空糸膜によって形成される中空糸膜束と、該中空糸膜束を収容するケースとを備える中空糸膜モジュールであって、
ケース内壁と前記中空糸膜間との間に充填された液状接着剤が硬化することによって形成される、前記中空糸膜束を前記ケース内に封止固定する中空糸膜束固定部と、
前記複数本の中空糸膜を結束する結束部であって、該端部における膜外壁間に流し込まれた弾性部材が硬化することにより形成され、結束部端面において前記中空糸膜の中空内部を開口し、かつ、外周面がケース内壁面に密着して前記ケースの内部空間を分割するとともに前記液状接着剤が前記結束部端面側に流出するのを防止する結束部と、
前記結束部によって分割される前記ケースの内部空間の一方の空間であって、ケース内壁面と前記結束部の前記中空糸膜の中空内部が開口した端面とにより形成される第1の空間と、
前記結束部によって分割される前記ケースの内部空間の他方の空間であって、ケース内壁面と前記中空糸膜の膜外壁面と前記中空糸膜束固定部とにより形成される第2の空間と、
前記第1の空間とケース外部とを流通させるように前記ケースに設けられる、前記中空糸膜の中空内部を通る経路用の第1開口部と、
前記第2の空間とケース外部とを流通させるように前記ケースに設けられる、前記中空
糸膜の膜外部を通る経路用の第2開口部と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the hollow fiber membrane module in the present invention is:
A hollow fiber membrane module comprising a hollow fiber membrane bundle formed by a plurality of hollow fiber membranes, and a case for accommodating the hollow fiber membrane bundle,
A hollow fiber membrane bundle fixing part for sealing and fixing the hollow fiber membrane bundle in the case, which is formed by curing a liquid adhesive filled between a case inner wall and the hollow fiber membrane,
A bundling portion for bundling the plurality of hollow fiber membranes, formed by curing an elastic member poured between outer membrane walls at the end portion , and opening the hollow interior of the hollow fiber membrane at the bundling portion end surface And a bundling portion that prevents the liquid adhesive from flowing out to the bundling portion end surface side while the outer peripheral surface is in close contact with the inner wall surface of the case and divides the internal space of the case .
One space of the internal space of the case divided by the binding portion, a first space formed by an inner wall surface of the case and an end surface where the hollow interior of the hollow fiber membrane of the binding portion is opened,
A second space formed by the inner wall surface of the case, the outer wall surface of the hollow fiber membrane, and the hollow fiber membrane bundle fixing portion, which is the other space of the inner space of the case divided by the binding portion. ,
A first opening for a path passing through the hollow interior of the hollow fiber membrane, provided in the case so as to circulate between the first space and the outside of the case;
The hollow provided in the case so as to circulate between the second space and the outside of the case
A second opening for a path passing through the outside of the membrane of the thread membrane;
It is characterized by providing.
本発明の好ましい態様によれば、前記中空糸膜束と前記ケースの内壁との間に前記液状接着剤を案内する溝が、前記ケース内壁の前記液状接着剤が充填される領域に設けられていることを特徴とする。 According to a preferred aspect of the present invention, a groove for guiding the liquid adhesive is provided between the hollow fiber membrane bundle and the inner wall of the case in a region filled with the liquid adhesive on the inner wall of the case. It is characterized by being.
このように、液状接着剤が充填される領域において、例えば、ケースの内壁面上に溝を設けることにより、液状接着剤の該ケース内壁面上への回り込みがスムーズとなる。 In this way, in the region where the liquid adhesive is filled, for example, by providing a groove on the inner wall surface of the case, the liquid adhesive smoothly wraps around the inner wall surface of the case.
したがって、液状接着剤の充填不足による不具合を低減することができる。 Therefore, it is possible to reduce problems due to insufficient filling of the liquid adhesive.
本発明の好ましい態様によれば、前記ケース内の前記第2の空間において、液状接着剤を充填する領域における前記ケースの内壁と前記中空糸膜束の最外周との隙間が、液状接着剤を充填する領域以外の領域における前記ケースの内壁と前記中空糸膜束の最外周との隙間よりも大きいことを特徴とする。
According to a preferred aspect of the present invention, in the second space in the case, the gap between the inner wall of the case and the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle in the region filled with the liquid adhesive is a liquid adhesive. It is characterized by being larger than the gap between the inner wall of the case in the region other than the region to be filled and the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle.
本発明の好ましい態様によれば、前記ケースが、取付相手に対する中空糸膜モジュールの取付位置を決めるための位置決め手段と、前記第1開口部と、前記第2開口部とを一体的に備えることを特徴とする。 According to a preferred embodiment of the present invention, the case, and positioning means for determining the mounting position of the hollow fiber membrane module for mounting surfaces, said first opening, be provided integrally with said second opening It is characterized by.
このように、燃料電池等の取付相手に対する位置決め手段と、流路を形成する開口部とがケース上に一体的に設けられているので、位置決め手段に対する開口部の位置精度を高くすることができる。 Thus, since the positioning means for the attachment counterpart of the fuel cell or the like and the opening forming the flow path are integrally provided on the case, the positional accuracy of the opening with respect to the positioning means can be increased. .
また、位置決め手段と開口部との位置精度が高くなるので、取付相手の開口部とモジュールの開口部とを、従来のように途中に別途設けられたガス配管等を介することなく、直接、精度良く連結することができる。 In addition, since the positioning accuracy between the positioning means and the opening becomes high, the opening of the mounting partner and the opening of the module can be directly and accurately connected without using a gas pipe or the like separately provided in the middle as in the prior art. It can be well connected.
本発明の好ましい態様によれば、前記ケースが、厚み方向で2分割される構成であることを特徴とする。 According to a preferred aspect of the present invention, the case is configured to be divided into two in the thickness direction.
例えば、モジュールケースを厚み方向で2分割されたケース本体とケース蓋とを貼り合わせる構成とすることにより、1枚のケース蓋上に取付相手への位置決め手段と流路を形成する開口部とを形成して、位置決め手段と開口部との位置精度を高くすることができる。 For example, the module case has a configuration in which a case body divided into two in the thickness direction and a case lid are bonded to each other, so that a positioning means for an attachment partner and an opening for forming a flow path are formed on one case lid. By forming, the positional accuracy between the positioning means and the opening can be increased.
本発明の好ましい態様によれば、前記複数本の中空糸膜の両端が、まとめて結束され、前記ケースが、入口としての前記第1開口部と、出口としての前記第1開口部と、を備えており、該ケース内には、前記入口として前記第1開口部が前記中空糸膜の一端とのみ流通し、前記出口としての前記第1開口部が前記中空糸膜の他端とのみ流通するように前記第1の空間を仕切る仕切り部材が備えられていることを特徴とする。 According to a preferred aspect of the present invention, both ends of the plurality of hollow fiber membranes are bundled together, and the case includes the first opening as an inlet and the first opening as an outlet. provided and, within the casing, the first opening is viewed circulation of one end of the hollow fiber membrane as the inlet, viewed circulation of the other end of the first opening as the outlet the hollow fiber membrane Thus, a partition member for partitioning the first space is provided.
このように、仕切り部材により入口と出口とを仕切ることにより、中空糸膜の中空内部を通る流路を形成することができる。 Thus, the flow path passing through the hollow interior of the hollow fiber membrane can be formed by partitioning the inlet and the outlet by the partition member.
本発明の好ましい態様によれば、前記ケースが、前記仕切り部材と前記結束部との間に接着剤を注入するための手段を有することを特徴とする。 According to a preferred aspect of the present invention, the case includes a means for injecting an adhesive between the partition member and the binding portion.
このように、仕切り部材と結束部との間に接着剤を注入することにより、中空糸膜の中空内部を通る経路の密封性を高めることができる。 Thus, by injecting an adhesive between the partition member and the binding portion, it is possible to improve the sealing performance of the path passing through the hollow interior of the hollow fiber membrane.
前記ケースは金属材料からなるものであってもよい。 The case may be made of a metal material.
また、前記金属材料は、アルミニウム、ステンレス鋼、マグネシウム、もしくはそれらの合金であってもよい。 The metal material may be aluminum, stainless steel, magnesium, or an alloy thereof.
以上説明したように、本発明の中空糸膜モジュール及び製造方法は、従来のようにポッティング部を切断する等の工程が不要であり、また、モジュールをハウジングへ更に収納したり、ヘッド等を取付ける必要がないので、部材点数の削減を図ることができ、したがって、省スペース、モジュールの小型化にも寄与することができる。 As described above, the hollow fiber membrane module and the manufacturing method of the present invention do not require a step such as cutting the potting portion as in the prior art, and further accommodate the module in the housing or attach a head or the like. Since it is not necessary, the number of members can be reduced, and therefore, space can be saved and the module can be reduced in size.
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、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。 The best mode for carrying out the present invention will be exemplarily described in detail below 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. .
まず、図1及び図2を参照して、本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールにつ
いて説明する。図1(a)は、本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールの模式的斜視図である。図1(b)は、図1(a)において矢印Aの方向から見た本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールの模式的平面図である。図1(c)は、図1(a)において矢印Bの方向から見た本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールの模式的正面図である。図2(a)は、本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールの図1(c)のC−C断面の模式図である。図2(b)は本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールの図1(b)のD−D断面の模式図である。
First, with reference to FIG.1 and FIG.2, the hollow fiber membrane module which concerns on the 1st Example of this invention is demonstrated. Fig.1 (a) is a typical perspective view of the hollow fiber membrane module which concerns on the 1st Example of this invention. FIG. 1B is a schematic plan view of the hollow fiber membrane module according to the first embodiment of the present invention viewed from the direction of arrow A in FIG. FIG.1 (c) is a typical front view of the hollow fiber membrane module which concerns on the 1st Example of this invention seen from the direction of arrow B in Fig.1 (a). Fig.2 (a) is a schematic diagram of the CC cross section of FIG.1 (c) of the hollow fiber membrane module which concerns on the 1st Example of this invention. FIG.2 (b) is the schematic diagram of the DD cross section of FIG.1 (b) of the hollow fiber membrane module which concerns on the 1st Example of this invention.
本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュール1は、中空糸膜束2と、ケース3と、を備える。
The hollow
中空糸膜束2は、複数の中空糸膜4を束ね、各中空糸膜4の両端面を開口した状態で、その両端部を例えばシリコン、ウレタン等の柔軟性のある弾性材料で結束(結束部5)している。
The hollow
略六面体形状のケース3には、流体を中空糸膜4の膜内部に流通させるための一対の第1開口部61、62と、流体を中空糸膜の膜外部に流通させるための一対の第2開口部71、72とが設けられている。
The substantially hexahedron-shaped
ケース3には中空糸膜モジュール1を燃料電池等の取付相手(図示せず)に取付けるためのピン穴8が設けられており、該ピン穴8に通したネジ等により、中空糸膜モジュール1と取付相手とを積層して一体に組付け締結することができる。
The
本実施例においては、取付相手への取付手段としてピン穴を用いているが、例えば、モジュールケースに設けた凸部と取付相手に設けた凹部とを嵌合させることにより取付ける等の、他の位置決め手段を用いることも可能である。 In this embodiment, pin holes are used as attachment means to the attachment counterpart. For example, other attachments such as fitting by fitting a convex portion provided in the module case with a concave portion provided in the attachment counterpart are possible. It is also possible to use positioning means.
さらに、開口部と取付用ピン穴とが、モジュールケース3に一体的に設けられているので、これらの位置精度を高くすることができ、また、位置精度が高いことにより中空糸膜モジュール1の開口部と取付相手側のガス導入・排出口とを、ガス配管等を介さずに直接連結することができる。したがって、部材点数の削減、ガス流路の密封性の向上を図ることができ、更には、省スペース、モジュールの小型化にも寄与する。
Furthermore, since the opening and the mounting pin hole are integrally provided in the
弾性材料からなる結束部5は、第1開口部61と第2開口部71との間、及び第1開口部62と第2開口部72との間に配置されている。
The
結束部5と第2開口部71、72との間には、例えば、エポキシ、ウレタン等の液状接着剤が充填され、液状接着剤の硬化により中空糸膜束2はケース内に封止固定される(固定部9)。
For example, a liquid adhesive such as epoxy or urethane is filled between the bundling
ケース3の内部空間は、結束部5及び固定部9により、ケース内壁面と中空糸膜の中空内部が開口した結束部5の端面とにより形成される空間と、ケース内壁面と中空糸膜4の膜外壁面と固定部9とにより形成される空間とに分割される。
The internal space of the
こうして、第1開口部61、62と、ケース内壁面及び結束部端面により形成される空間と、中空糸膜4の中空内部とにより、第1の経路が形成され、第2開口部71、72と、ケース内壁面、中空糸膜膜外壁面及び固定部9とにより形成される空間とにより、第2の経路が形成される。
Thus, a first path is formed by the
ケース3としては、一般的な材料である樹脂材製のものも採用することができるが、中
空糸膜モジュール1を燃料電池の反応ガスの加湿用として燃料電池スタックに積層して使用する場合には、ケース3として金属材料、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、マグネシウム、もしくはこれらの合金からなるものを採用することにより、中空糸膜モジュール1を燃料電池スタックの集電板および締結板としても機能させることができる。
As the
すなわち、中空糸膜モジュールのケースとして一般的な材料である樹脂材製のものを用いた場合、燃料電池スタックの内部で発生した電流を捕集して外部に供給するためには別途集電板を用いる必要があり、また樹脂製ケースの強度の関係上締結板が必要となる。そのため、燃料電池システムとして大きくなってしまうとともに、構成が複雑となってしまうおそれがある。 That is, when a resin material, which is a general material, is used as the case of the hollow fiber membrane module, a current collector plate is separately used to collect the current generated inside the fuel cell stack and supply it to the outside. In addition, a fastening plate is required because of the strength of the resin case. For this reason, the fuel cell system becomes large and the configuration may be complicated.
そこで、ケース3を金属材料からなるものとすれば、ケース3に適宜な配線を施すことで、その電気伝導性により中空糸膜モジュール1を集電板として機能させることが可能となる。
Therefore, if the
また、剛性が高められるので、複数の燃料電池セルが積層されて構成される燃料電池スタックの締め付けを、締結板によらずに中空糸膜モジュールによって直接行うことができる。締め付けは、例えば、ピン穴8にボルト等の締結用部材を通すことで行うことができる。
In addition, since the rigidity is increased, the fuel cell stack configured by stacking a plurality of fuel cells can be directly tightened by the hollow fiber membrane module without using the fastening plate. Tightening can be performed, for example, by passing a fastening member such as a bolt through the
さらに、その熱伝導性により、発電によって発生する熱の放熱を中空糸膜モジュールを介して行うことが可能となる。 Further, due to the thermal conductivity, heat generated by power generation can be released through the hollow fiber membrane module.
したがって、集電板、締結板等が不要となり、部材点数の削減、燃料電池システムの小型化、単純化を図ることができる。 Therefore, a current collecting plate, a fastening plate and the like are not required, and the number of members can be reduced, and the fuel cell system can be reduced in size and simplified.
また、金属製のケース表面には金メッキ処理等を施すことにより、中空糸膜モジュールの耐食性を向上させることができる。 Further, the corrosion resistance of the hollow fiber membrane module can be improved by performing a gold plating process or the like on the surface of the metal case.
次に、以上のように構成された中空糸膜モジュールの使用方法について説明する。 Next, the usage method of the hollow fiber membrane module comprised as mentioned above is demonstrated.
まず、水蒸気を含む空気等の気体や水(以下「気体等」という)を、一方の第1開口部61からケース3内部に送り込む(矢印E)。ケース3内部に送り込まれた気体等は、中空糸膜4の中空内部を通って、他方の第1開口部62から排出される。
First, a gas such as air containing water vapor or water (hereinafter referred to as “gas or the like”) is sent into the
一方、加湿対象気体を、一方の第2開口部71からケース3内部に送り込む(矢印F)。ケース3内部に送り込まれた気体等は、中空糸膜4の膜外部を通って、他方の第2開口部72から排出され、燃料電池等の取付相手内へ送り込まれる。
On the other hand, the humidifying target gas is sent into the
このようにすることによって、水蒸気を含んだ気体等が中空糸膜4の中空内部を通過する過程で、気体等に含まれる水分が膜を透過して中空糸膜4の膜外部に排出される。従って、加湿対象気体は、中空糸膜4の膜外部を通る過程で加湿されて、取付相手内へ送り込まれることになる。
By doing so, in the process in which the gas containing water vapor passes through the hollow interior of the
なお、これまでの説明では、中空糸膜4の中空内部側に水蒸気を含む気体等を流し、中空糸膜4の外部側に加湿対象気体を流す場合を説明したが、これとは逆に、中空糸膜4の外部側に水蒸気を含む気体等を流し、中空糸膜4の中空内部側に加湿対象気体を流すようにしても、加湿対象気体を加湿できることは言うまでもない。
In addition, in the description so far, the case where a gas containing water vapor is flowed to the hollow inner side of the
また、本実施例においては、中空糸膜の膜分離作用を利用した気体の加湿を行う場合に
ついて説明したが、該膜分離作用を利用した気体の除湿、流体中の異物の除去、分離等を行うことも可能である。
In the present embodiment, the case of humidifying the gas using the membrane separation action of the hollow fiber membrane has been described. However, the dehumidification of the gas using the membrane separation action, the removal of foreign substances in the fluid, the separation, etc. It is also possible to do this.
また、燃料電池の反応ガスの加湿用に使用する場合には、上述したように、ケース3を金属材料からなるものとすることにより、燃料電池スタックで発生する電流の捕集、燃料電池スタックの締め付け、発電によって発生する熱の放熱等が可能となり、燃料電池スタックの集電板および締結板としても機能させることができる。
Further, when used for humidifying the reaction gas of the fuel cell, as described above, the
次に、本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールに使用する中空糸膜束の製造方法について図3〜図5を参照して説明する。図3は、本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールに使用する中空糸膜束の製造に使用する治具の模式図である。図4は、中空糸膜束の結束部の中空糸膜開口端面の模式的斜視図である。図5は、本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールに使用する中空糸膜束の模式的製造工程図である。 Next, the manufacturing method of the hollow fiber membrane bundle used for the hollow fiber membrane module which concerns on the 1st Example of this invention is demonstrated with reference to FIGS. FIG. 3 is a schematic view of a jig used for manufacturing a hollow fiber membrane bundle used in the hollow fiber membrane module according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a schematic perspective view of the hollow fiber membrane opening end surface of the binding portion of the hollow fiber membrane bundle. FIG. 5 is a schematic production process diagram of a hollow fiber membrane bundle used in the hollow fiber membrane module according to the first embodiment of the present invention.
図3に示すように、中空糸膜製造用冶具は、冶具本体12と冶具蓋13とからなる。当該冶具は、例えば、アクリル樹脂系の材料からなる。
As shown in FIG. 3, the hollow fiber membrane manufacturing jig includes a
冶具本体12及び冶具蓋13にフッ素系離型剤を塗布し、中空糸膜4を複数束ねて封入する(図5(a))。治具蓋13はタッピングネジ14等で治具本体12に固定する。
A fluorine-based mold release agent is applied to the
中空糸膜4を治具の端面で切断する。中空糸膜4を揃えて、その両端をエポキシ等の接着剤で封止する(封止部15)。
The
接着剤の硬化後、シリコン挿入用のノズル16を一方のポッティング箇所に固定し、治具を回転式のポッティング装置(図示せず)に固定する。
After the adhesive is cured, the
ポッティング装置を起動し、シリコンを冶具本体12と冶具蓋13との間に流し込み、シリコンの充填を行う(図5(b))。余分なシリコンは脇に流れ出る(矢印G)。
The potting device is activated, and silicon is poured between the
30分間室温で回転させた後、60℃の恒温槽内にて3時間保持する。 After rotating at room temperature for 30 minutes, it is kept in a constant temperature bath at 60 ° C. for 3 hours.
反対側も同様にシリコンポッティングを行う。 Similarly, silicon potting is performed on the opposite side.
冶具蓋13を取り外し、封止部15端面付近をカッターで切断する。短冊を冶具本体12から取り出し、ポッティング部(結束部5)が2〜3mmとなるようにカッターで切断する(図5(c))。治具はアクリル製のケースであり、また、離型剤の効果により、ポッティング部が冶具にくっつくことなく中空糸膜束2を取外すことができる。
The
このようにして製造された中空糸膜束2の結束部5の端面を図4に示す。図に示すように、中空糸膜4の膜外壁間はポッティング剤により封止されており、端面において中空糸膜4の中空内部のみが開口している。
FIG. 4 shows an end face of the
次に、本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールの製造方法について図6及び図7を参照して説明する。図6は、本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールの概略構成を説明する模式的斜視図である。図7は、本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールの模式的製造工程図である。なお、図7(a)は、中空糸膜束を収容する前のケース本体を示す模式的平面図であり、図7(b)は、ケース本体に中空糸膜束を収容した状態を示す模式的平面図であり、図7(c)は、ケース本体にケース蓋を接着した状態を示す模式的透視平面図である。 Next, the manufacturing method of the hollow fiber membrane module which concerns on 1st Example of this invention is demonstrated with reference to FIG.6 and FIG.7. FIG. 6 is a schematic perspective view illustrating a schematic configuration of the hollow fiber membrane module according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic manufacturing process diagram of the hollow fiber membrane module according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7A is a schematic plan view showing the case main body before the hollow fiber membrane bundle is accommodated, and FIG. 7B is a schematic diagram showing a state where the hollow fiber membrane bundle is accommodated in the case main body. FIG. 7C is a schematic perspective plan view showing a state in which a case lid is bonded to the case main body.
略六面体のケース3は、ケース蓋31と、ケース本体32とからなる。ケース本体32は、中空糸膜束2を収容するための膜収容部22を有する。
The substantially
膜収容部22は、ケース蓋31との合わせ面方向に開口しており、ケース蓋31とケース本体32との接着により、中空糸膜束2を収容する空間をケース3内部に形成する。
The
上述の如く製造した中空糸膜束2をケース本体32の膜収容部22に収容し、ケース蓋31をケース本体32に接着する。
The hollow
中空糸膜束2の結束部5は、その外周面全体がケース3の内壁に密着して収容される。
The binding
ケース3には、第2開口部71,72、液状接着剤の注入口10、液状接着剤の排出口11が、中空糸膜束2の結束部5の収容箇所よりも内側に設けられており、中空糸膜4の充填領域とケース3の外部とを連通している。
In the
第2開口部71は、中空糸膜束2の一方の結束部5の側に、第2開口部72は、中空糸膜束2の他方の結束部5の側に、それぞれ設けられる。注入口10は、一方の結束部5と第2開口部71との間、及び他方の結束部5と第2開口部72との間にそれぞれ1つずつ設けられる。排出口11は、各注入口10と第2開口部71、72との間にそれぞれ一対ずつ設けられる。膜収容部22の底面には、注入口10と排出口11との間に、液状接着剤の膜収容部22上への回り込みを助けるための溝92が設けられる。
The
液状接着剤を注入口10からケース3内部に流し込む(矢印H)。流し込まれた液状接着剤は、中空糸膜4の開口端面側が結束部5により密封されているため、排出口11からオーバーフローすることになる(矢印I)。液状接着剤が排出口11からオーバーフローして排出口11が液状接着剤で満たされるまで、液状接着剤を流し込み、硬化させる。注入口10及び排出口11は硬化した接着剤により塞がれる(固定部9)。
A liquid adhesive is poured into the
このように、本実施例に係る中空糸膜モジュール1は、中空糸膜束2を予め作成しておき、これをモジュールケース3内に収容して液状接着剤で固定するときに、結束部5が液状接着剤の結束部端面側への流出を防止することにより製造されるため、従来のように、液状接着剤(ポッティング剤)が硬化した後に、中空糸膜の中空内部を開口させるために、硬化した部分を切断する必要がない。
Thus, in the hollow
従来は、中空糸膜の開口部を形成するためにポッティング部で切断する等していたため、取付相手の流入出口に適合する開口部を形成することが困難であった。そのため、取付相手の流入出口に適した開口部を備えたハウジングにモジュールを収納したり、該開口部を備えたヘッド等をモジュールの開口部に別途取付けたりする必要があった。しかし、本発明に係る中空糸膜モジュールは、取付相手の適した開口部をモジュールケース自体に予め設けることができるので、従来のように、モジュールを更にハウジングに収納したり、ヘッド等を取り付ける必要がなく、部材点数の削減、省スペース、モジュールの小型化を図ることができる。 Conventionally, in order to form the opening of the hollow fiber membrane, it has been cut by a potting portion, and it has been difficult to form an opening that fits the inlet / outlet of the mounting partner. Therefore, it is necessary to store the module in a housing having an opening suitable for the inlet / outlet of the mounting partner, or to separately attach a head or the like having the opening to the opening of the module. However, since the hollow fiber membrane module according to the present invention can be provided with an opening suitable for the mounting partner in advance in the module case itself, it is necessary to store the module in a housing or attach a head or the like as in the past. Therefore, it is possible to reduce the number of members, save space, and reduce the size of the module.
中空糸膜束2の結束部5は、その幅や高さが中空糸膜収容部22よりも小さいと、注入された液状接着剤が結束部5の端面側に漏れ出したり、逆に、収容部22よりも大き過ぎると、充填した中空糸膜4が潰れたり、収容部22に収まらない等の問題が生じる。このため、結束部5の幅や高さの寸法は、収容部22のそれよりも3〜15%、好ましくは5〜7%大きく設定される。
If the bundling
結束部5の端面とケース3の内壁とによって形成される空間24は、ケース蓋31に設
けられた第1開口部61、62を介してケース3の外部と連通している。したがって、中空糸膜4の中空内部は、空間24及び第1開口部61、62を介してケース3の外部と連通している。
A
本実施例は、厚み方向で2分割されたケース蓋31とケース本体32とを貼り合わせる構成とし、ケース蓋31上に取付相手への取付用ピン穴8と開口部61、62とを形成しているため、取付位置に対する開口部の位置精度を高くすることができる。したがって、位置決め手段と気体流通の開口部とが別々の部材で構成されている従来タイプのモジュールにおいて生じていた、組付け時のズレ等による誤差の影響を受けることがない。
In this embodiment, the
更に、図8を参照して、本発明の第2の実施例に係る中空糸膜モジュールを説明する。図8(a)は、本発明の第2の実施例に係る中空糸膜モジュールに使用するU字形中空糸膜束の模式的平面図である。図8(b)は、本発明の第2の実施例に係る中空糸膜モジュールの模式的透視平面図である。 Furthermore, with reference to FIG. 8, the hollow fiber membrane module which concerns on the 2nd Example of this invention is demonstrated. FIG. 8A is a schematic plan view of a U-shaped hollow fiber membrane bundle used in the hollow fiber membrane module according to the second embodiment of the present invention. FIG. 8B is a schematic perspective plan view of the hollow fiber membrane module according to the second embodiment of the present invention.
本発明の第2の実施例に係る中空糸膜モジュール101においては、中空糸膜束としてU字形中空糸膜束102が使用される。
In the hollow
図8(a)に示すように、U字形中空糸膜束102は、複数の中空糸膜104がU字形に束ねられ、その端部が例えばシリコン、ウレタン等の柔軟性のある弾性材料で結束(結束部105)されている。中空糸膜104の中空内部は、結束部105の端面で開口している。
As shown in FIG. 8 (a), a U-shaped hollow
図8(b)に示すように、第1開口部161、162はいずれも、モジュールケース103の、U字形中空糸膜束102の結束部105の中空糸膜開口端面側に設けられており、流体をケース103内部の中空糸膜104の中空内部が開口している側に流通させる。
As shown in FIG. 8B, the
また、一方の開口部161から流入された流体が、中空糸膜104の中空内部を流通することなく、他方の開口部162から排出されることがないように、仕切り板151がケース内部に設けられている。
Further, the
仕切り板152は、U字形中空糸膜束102の最も内側の中空糸膜と結束部105とにより囲まれる位置で、ケース103内部の空間を仕切っている。流体を中空糸膜外部に流通させる第2開口部171、172は、流体が仕切り板152を迂回して膜外部全体に流れるように(矢印J)、いずれも結束部105側に設けられている。
The
液状接着剤の注入口110及び排出口111は、結束部105と第2開口部171、172との間に、仕切り板152を挟んで、ケース103の両側に一対ずつ設けられている。
A pair of the liquid
本実施例に係る中空糸膜モジュールにおいては、液状接着剤の充填領域が結束部5と仕切り板152とによって仕切られているため、仕切り板152を挟んで一方の側に設けられた注入口110により注入された液状接着剤は、仕切り板152を挟んで一方の側に設けられた排出口111からオーバーフローし、仕切り板152を挟んで他方の側に設けられた注入口110により注入された液状接着剤は、仕切り板152を挟んで他方の側に設けられた排出口111からオーバーフローすることになる。
In the hollow fiber membrane module according to the present example, the filling area of the liquid adhesive is partitioned by the bundling
上記以外の本実施例に係る中空糸膜モジュールの製造方法、及び、その使用方法は、第1の実施例と同様なので、その説明は省略する。 Since the manufacturing method of the hollow fiber membrane module which concerns on a present Example other than the above, and its usage are the same as that of a 1st Example, the description is abbreviate | omitted.
更に、図9を参照して、本発明の第3の実施例に係る中空糸膜モジュールを説明する。図9(a)は、本発明の第3の実施例に係る中空糸膜モジュールのケース蓋の模式的平面図である。図9(b)は、本発明の第3の実施例に係る中空糸膜モジュールの模式的透視平面図である。図9(c)及び図9(d)は、本発明の第3の実施例に係る中空糸膜モジュールの接着剤注入用孔近傍の模式的一部拡大透視平面図である。 Furthermore, with reference to FIG. 9, the hollow fiber membrane module which concerns on the 3rd Example of this invention is demonstrated. FIG. 9A is a schematic plan view of a case lid of the hollow fiber membrane module according to the third embodiment of the present invention. FIG. 9B is a schematic perspective plan view of the hollow fiber membrane module according to the third embodiment of the present invention. FIGS. 9C and 9D are schematic partially enlarged perspective plan views of the vicinity of the adhesive injection hole of the hollow fiber membrane module according to the third embodiment of the present invention.
図9(c)に示すように、例えば、結束部205の製造時の誤差等により、仕切り板251と結束部205との間に隙間が生じた場合、一方の開口部261から流入した流体の一部が、中空糸膜の中空内部を通過することなく、該隙間から他方の開口部262側へ流出してしまうことがある(図9(c)中の矢印)。そうすると、一部の流体は膜処理がなされないまま排出されることとなり、モジュールの膜処理効率の低下をもたらす。
As shown in FIG. 9C, for example, when a gap is generated between the
本発明の第3の実施例に係る中空糸膜モジュール201は、図9(a)に示すように、ケース蓋231に接着剤注入用孔291が設けられている。
As shown in FIG. 9A, the hollow
接着剤注入用孔291は、図9(b)に示すように、中空糸膜束の結束部205と仕切り板251とが隣接する箇所をケース外部に開放する位置及び形状で設けられている。なお、本実施例のその他の構成については、上記第2の実施例と同様なので、その説明を省略する。
As shown in FIG. 9B, the
本実施例に係る中空糸膜モジュールは、まず、第2の実施例と同様に中空糸膜束を液状接着剤によりケース内に封止固定する。この際、液状接着剤が接着剤注入用孔291から流出しないようにするために、孔291は結束部205の一部のみを開放するものとし、孔291と中空糸膜固定部との間は結束部205により封止された状態とする。
In the hollow fiber membrane module according to this example, first, similarly to the second example, the hollow fiber membrane bundle is sealed and fixed in the case with a liquid adhesive. At this time, in order to prevent the liquid adhesive from flowing out from the
その後、接着剤注入用孔291から結束部205と仕切り板251との間の隙間に接着剤を注入して、該隙間を塞ぐ(299)。
Thereafter, the adhesive is injected from the
このように、仕切り板251と結束部205との間の隙間を塞ぐことにより、流入された流体が中空糸膜の中空内部を通過せずに排出されるのを防ぐことができる。したがって、モジュールの膜処理効率の低下を防ぐことができる。
In this way, by closing the gap between the
更に、図10を参照して、本発明の第4の実施例に係る中空糸膜モジュールを説明する。図10(a)は、比較例としての、本発明の第1の実施例に係る中空糸膜モジュールの模式的透視平面図である。図10(b)は、本発明の第4の実施例に係る中空糸膜モジュールの模式的透視平面図である。 Furthermore, with reference to FIG. 10, the hollow fiber membrane module which concerns on the 4th Example of this invention is demonstrated. FIG. 10A is a schematic perspective plan view of a hollow fiber membrane module according to a first example of the present invention as a comparative example. FIG. 10B is a schematic perspective plan view of the hollow fiber membrane module according to the fourth embodiment of the present invention.
膜充填容量の少ない小型加湿膜モジュールの設計は、一層のコンパクト化の要請から、モジュールケースの内壁の幅寸法と中空糸膜束の幅寸法との差を小さくする様に行うのが一般的である。 The design of a small humidification membrane module with a small membrane filling capacity is generally carried out so as to reduce the difference between the width of the inner wall of the module case and the width of the hollow fiber membrane bundle in order to further reduce the size. is there.
しかしながら、例えば、モジュールケース3の内壁の幅寸法と中空糸膜束2の幅寸法との差が小さい場合(モジュールケース3の内壁と中空糸膜束2の最外周との隙間が小さい場合)には、液状接着剤を充填する際、ケース内で接着剤がスムーズに回り込まず、例えば注入口10側の接着剤排出口11aからの接着剤のオーバーフローが主となり、注入口と反対側の充填領域(隙間K)で接着剤の充填不足による不具合が起こり易い問題がある。
However, for example, when the difference between the width dimension of the inner wall of the
一方、モジュールケース3内の幅寸法と中空糸膜束2の幅寸法との差が大きい場合(モジュールケース3の内壁と中空糸膜束2の最外周との隙間が大きい場合)には、接着剤の回り込みはスムーズに生じるものの、中空糸膜束2の最外周とケース内壁との隙間(隙間L)を流体が流れ易くなる(バイパス作用)。すなわち、この隙間Lを流れる流体は中空糸膜による水蒸気の透過に関与しないので、膜束内を流れる流体流量の減少による加湿量の低減(モジュール全体の加湿効率の低下)をもたらす。
On the other hand, when the difference between the width dimension in the
すなわち、中空糸膜モジュールの寸法形状において、接着剤を充填する領域に適した寸法形状と、膜分離を行う領域に適した寸法形状とは、相反すると言える。 That is, in the dimension and shape of the hollow fiber membrane module, it can be said that the dimension and shape suitable for the region where the adhesive is filled and the dimension and shape suitable for the region where membrane separation is performed are contradictory.
そこで、本発明の第3の実施例に係る中空糸膜モジュール301においては、ケース内の幅寸法について、接着剤の充填領域では幅を大きく(ケース内壁と中空糸膜束外周との隙間Mを大きく)し、この領域より内側の膜分離を行う領域では幅を小さく(ケース内壁と中空糸膜束外周との隙間Nを小さく)設定している。
Therefore, in the hollow
したがって、接着剤充填領域においては、隙間Mが広いので接着剤の回り込みがスムーズとなり、接着剤充填不良が低減され、膜分離を行う領域においては、隙間Nが狭いので流体が中空糸膜間に入り込みやすくなり、水蒸気透過に関与しないバイパス流体量が低減され、水蒸気の加湿効率が向上される。 Accordingly, in the adhesive filling region, the gap M is wide, so that the adhesive wraps around smoothly, poor adhesive filling is reduced, and in the region where membrane separation is performed, the gap N is narrow so that the fluid flows between the hollow fiber membranes. It becomes easy to enter, the amount of bypass fluid not involved in water vapor permeation is reduced, and the humidification efficiency of water vapor is improved.
本実施例に係る中空糸膜モジュールの製造方法及び使用方法は、第1の実施例と同様なので、その説明は省略する。 Since the manufacturing method and usage method of the hollow fiber membrane module according to this embodiment are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.
1 中空糸膜モジュール
2 中空糸膜束
3 ケース
31 ケース蓋
32 ケース本体
4 中空糸膜
5 結束部
61、62 第1開口部
71、72 第2開口部
8 ピン穴
9 固定部
10 注入口
11 排出口
11a、b 排出口
12 冶具蓋
13 冶具本体
14 タッピングネジ
15 封止部
16 ノズル
92 溝
22 膜収容部
24 空間
101 中空糸膜モジュール
102 U字形中空糸膜束
103 ケース
105 結束部
110 注入口
111 排出口
151、152 仕切り板
161、162 第1開口部
171、172 第2開口部
201 中空糸膜モジュール
205 結束部
231 ケース蓋
251 仕切り板
261、262 第1開口部
291 接着剤注入用孔
299 接着剤
301 中空糸膜モジュール
402 中空糸膜
403 ケース
404 封止部
405 蓋
406 開口部
DESCRIPTION OF
Claims (14)
前記中空内部を通る経路用の第1開口部と前記中空糸膜の膜外部を通る経路用の第2開口部とを備えるケース内に、該ケースの内部空間が、ケース内壁面と前記結束部の前記中空糸膜の中空内部が開口した端面とにより形成される空間であって前記第1開口部を介してケース外部と流通する第1の空間と、ケース内壁面と前記中空糸膜の膜外壁面と前記結束部とにより形成される空間であって前記第2開口部を介してケース外部と流通する第2の空間とに、分割されるように、前記結束部の外周面をケース内壁面に密着させて前記中空糸膜束を収容する工程と、
前記ケースの前記第2の空間内であって前記中空糸膜束の前記結束部と前記第2開口部との間に液状接着剤を注入し、該液状接着剤の硬化により前記中空糸膜束を前記ケース内に封止固定する工程と、を有し、
前記結束部が、前記液状接着剤の前記中空糸膜束の前記結束部端面側への流出を防止することを特徴とする中空糸膜モジュール製造方法。 A hollow fiber membrane in which the hollow interior of the hollow fiber membrane opens at the end surface of the bundle portion formed by binding the ends of a plurality of hollow fiber membranes and curing the elastic member poured between the outer membrane walls at the ends Forming a bundle;
In a case having a first opening for a route passing through the hollow interior and a second opening for a route passing outside the membrane of the hollow fiber membrane, the internal space of the case has an inner wall surface of the case and the binding portion A first space that is formed by an end surface of the hollow fiber membrane that is open to the inside of the hollow fiber membrane and that circulates to the outside of the case through the first opening, a case inner wall surface, and a membrane of the hollow fiber membrane The outer peripheral surface of the bundling portion is arranged in the case so as to be divided into a space formed by an outer wall surface and the bundling portion and circulated to the outside of the case through the second opening. Accommodating the hollow fiber membrane bundle in close contact with the wall surface;
In the second space of the case, a liquid adhesive is injected between the binding portion and the second opening of the hollow fiber membrane bundle, and the hollow fiber membrane bundle is obtained by curing the liquid adhesive. And sealing and fixing in the case,
The method for producing a hollow fiber membrane module, wherein the binding portion prevents the liquid adhesive from flowing out of the hollow fiber membrane bundle to the end surface side of the binding portion.
ケース内壁と前記中空糸膜間との間に充填された液状接着剤が硬化することによって形成される、前記中空糸膜束を前記ケース内に封止固定する中空糸膜束固定部と、
前記複数本の中空糸膜を結束する結束部であって、該端部における膜外壁間に流し込まれた弾性部材が硬化することにより形成され、結束部端面において前記中空糸膜の中空内部を開口し、かつ、外周面がケース内壁面に密着して前記ケースの内部空間を分割するとともに前記液状接着剤が前記結束部端面側に流出するのを防止する結束部と、
前記結束部によって分割される前記ケースの内部空間の一方の空間であって、ケース内壁面と前記結束部の前記中空糸膜の中空内部が開口した端面とにより形成される第1の空間と、
前記結束部によって分割される前記ケースの内部空間の他方の空間であって、ケース内壁面と前記中空糸膜の膜外壁面と前記中空糸膜束固定部とにより形成される第2の空間と、
前記第1の空間とケース外部とを流通させるように前記ケースに設けられる、前記中空糸膜の中空内部を通る経路用の第1開口部と、
前記第2の空間とケース外部とを流通させるように前記ケースに設けられる、前記中空糸膜の膜外部を通る経路用の第2開口部と、
を備えることを特徴とする中空糸膜モジュール。 A hollow fiber membrane module comprising a hollow fiber membrane bundle formed by a plurality of hollow fiber membranes, and a case for accommodating the hollow fiber membrane bundle,
A hollow fiber membrane bundle fixing part for sealing and fixing the hollow fiber membrane bundle in the case, which is formed by curing a liquid adhesive filled between a case inner wall and the hollow fiber membrane,
A bundling portion for bundling the plurality of hollow fiber membranes, formed by curing an elastic member poured between outer membrane walls at the end portion, and opening the hollow interior of the hollow fiber membrane at the bundling portion end surface And a bundling portion that prevents the liquid adhesive from flowing out to the bundling portion end surface side while the outer peripheral surface is in close contact with the inner wall surface of the case and divides the internal space of the case.
One space of the internal space of the case divided by the binding portion, a first space formed by an inner wall surface of the case and an end surface where the hollow interior of the hollow fiber membrane of the binding portion is opened,
A second space formed by the inner wall surface of the case, the outer wall surface of the hollow fiber membrane, and the hollow fiber membrane bundle fixing portion, which is the other space of the inner space of the case divided by the binding portion. ,
A first opening for a path passing through the hollow interior of the hollow fiber membrane, provided in the case so as to circulate between the first space and the outside of the case;
A second opening for a path passing through the outside of the hollow fiber membrane provided in the case so as to circulate between the second space and the outside of the case;
A hollow fiber membrane module comprising:
前記ケースが、入口としての前記第1開口部と、出口としての前記第1開口部と、を備えており、
該ケース内には、前記入口として前記第1開口部が前記中空糸膜の一端とのみ流通し、前記出口としての前記第1開口部が前記中空糸膜の他端とのみ流通するように前記第1の空間を仕切る仕切り部材が備えられていることを特徴とする請求項6〜10のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。 Both ends of the plurality of hollow fiber membranes are bundled together,
The case includes the first opening as an inlet and the first opening as an outlet ;
Within the casing, the first opening is viewed circulation of one end of the hollow fiber membrane as the inlet, the so said first opening as the outlet is observed distribution and the other end of the hollow fiber membrane The hollow fiber membrane module according to claim 6, further comprising a partition member that partitions the first space .
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