JP5442237B2 - Separation membrane module - Google Patents
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本発明は、特定成分を含有するガスを、高濃度で特定成分を含有する高濃度ガスと低濃度で特定成分を含有する低濃度ガスとに分離する分離膜を備える分離膜モジュールに関する。 The present invention relates to a separation membrane module including a separation membrane that separates a gas containing a specific component into a high concentration gas containing the specific component at a high concentration and a low concentration gas containing the specific component at a low concentration.
従来から、高分子膜に対する溶解拡散係数等の相違を利用して、気体混合物から特定成分を分離濃縮できる分離膜が各種産業分野で適用されている。例えば、空気から酸素と窒素を分離、プラットフォーミング法のオフガスからの水素の分離回収、アンモニア合成時の水素の分離回収、火力発電やゴミ焼却の排ガスからの二酸化炭素の回収及び窒素酸化物や硫黄酸化物の除去、油田のオフガスからの二酸化炭素の分離回収、メタンを主成分とする天然ガスからの硫化水素や二酸化炭素などの酸性ガスの除去やヘリウムの分離回収、精密機械用やオゾン発生機用の空気除湿、有機溶剤からの脱水、及びガソリン燃料から発生した蒸発燃料含有ガスからの蒸発燃料の分離回収など、多くの分野に適用される。分離膜の形態の1としては、特許文献1〜3のような中空糸膜がある。これらは、分離対象こそ異なるが、多孔質な中空糸状支持体の表面に、非多孔質な高分子膜からなる機能層を積層した基本構造となっている。これをモジュール化する場合、給気ポートと排気ポートとを有するガス透過性の無い中空ケース内に、中空糸膜を内設することになる。 Conventionally, separation membranes that can separate and concentrate a specific component from a gas mixture by utilizing a difference in dissolution diffusion coefficient with respect to a polymer membrane have been applied in various industrial fields. For example, separation of oxygen and nitrogen from air, separation and recovery of hydrogen from off-gas of the platform method, separation and recovery of hydrogen during ammonia synthesis, recovery of carbon dioxide from exhaust gas from thermal power generation and garbage incineration, and nitrogen oxides and sulfur Removal of oxides, separation and recovery of carbon dioxide from off-gas of oil fields, removal of acidic gases such as hydrogen sulfide and carbon dioxide from natural gas mainly composed of methane, separation and recovery of helium, precision machinery and ozone generator This is applied to many fields such as air dehumidification, dehydration from organic solvents, and separation / recovery of evaporated fuel from evaporated fuel-containing gas generated from gasoline fuel. As one of the forms of the separation membrane, there are hollow fiber membranes as described in Patent Documents 1 to 3. These differ in the object of separation, but have a basic structure in which a functional layer made of a non-porous polymer membrane is laminated on the surface of a porous hollow fiber-like support. When this is modularized, a hollow fiber membrane is provided in a hollow case having an air supply port and an exhaust port and having no gas permeability.
また、ナフサ軽質留分などの、石油由来の蒸発成分を3成分以上含有する混合ガスから、イソプレンガスなどの特定成分とその他の成分とを分離回収するに際して、膜に対する特定成分の透過係数が高い特定成分濃縮膜と、膜に対する特性成分の透過係数が低い特定成分希釈膜との、2種類の分離膜を直列に設けて多段分離するガス分離方法が、特許文献4に開示されている。
In addition, when a specific component such as isoprene gas and other components are separated and recovered from a mixed gas containing three or more petroleum-derived evaporating components such as naphtha light fraction, the permeability coefficient of the specific component to the membrane is high.
特許文献1〜3の中空糸膜は、特定成分のみを透過させることで濃縮分離することを目的としており、中空糸(支持体)の表面には1種類の機能層が積層されているのみである。すなわち、1つの中空糸膜には1つの成分に対する分離機能しか有していない。したがって、複数の成分を含有する混合ガスから各成分を分離回収するには、それぞれ分離対象が異なる複数の分離膜を用意してこれらを順次透過させるしかない。特許文献4でも、複数の特定成分分離膜モジュール若しくは特定成分分離膜モジュールと特定成分分離膜モジュールとを組み合わせてこれらを連通管を介して直列に配し、蒸発燃料含有ガスないし混合ガスを順次複数の分離膜モジュールへ供給することで、複数段階で分離している。
The hollow fiber membranes of Patent Documents 1 to 3 are intended to concentrate and separate by allowing only specific components to pass through, and only one type of functional layer is laminated on the surface of the hollow fiber (support). is there. That is, one hollow fiber membrane has only a separation function for one component. Therefore, in order to separate and recover each component from a mixed gas containing a plurality of components, there is no choice but to prepare a plurality of separation membranes with different separation targets and sequentially permeate them. Also in
しかし、これでは装置が大型化する、装置の組み付け工数や部品点数が多い、装置の軽量化が困難、配管継手部分が多く当該継手部分からのガス漏れの可能性が高くなる、及びコストが嵩むなど、種々の問題を有する。 However, this increases the size of the device, increases the number of assembling steps and the number of parts of the device, makes it difficult to reduce the weight of the device, increases the number of pipe joint portions, increases the possibility of gas leakage from the joint portions, and increases the cost. Etc. have various problems.
そこで、本発明は上記課題を解決するものであって、特定成分含有ガスを複数段階で分離濃縮して特定成分を回収する場合でも、大型化することなどがない分離膜モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-described problem, and provides a separation membrane module that does not increase in size even when a specific component-containing gas is separated and concentrated in multiple stages to recover a specific component Objective.
本発明は、給気ポートと排気ポートとを有するガス透過性の無い中空ケース内に、特定成分含有ガスを高濃度で特定成分を含有する高濃度ガスと低濃度で特定成分を含有する低濃度ガスとに分離する分離膜が配設された分離膜モジュールであって、前記中空ケース内には、前記分離膜を透過することで特定成分を高濃度にする特定成分濃縮室と、前記分離膜を透過しないことで特定成分を高濃度にする特定成分希釈室とが直列に設けられており、前記特定成分濃縮室と特定成分希釈室とは、上流側(給気ポート側)の室において前記分離膜を透過したガス又は前記分離膜を透過しなかったガスのうち、いずれか一方のみが流動可能に連通されており、前記排気ポートは、前記特定成分濃縮室及び特定成分希釈室において分離精製されたガスがそれぞれ別個に排気されるように、分離精製されるガスの種類に応じた数だけ設けられていることを特徴とする。 The present invention provides a high concentration gas containing a specific component at a high concentration and a low concentration containing a specific component at a low concentration in a hollow case without gas permeability having an air supply port and an exhaust port. A separation membrane module in which a separation membrane that separates into gas is disposed, and a specific component concentration chamber that allows a specific component to have a high concentration by passing through the separation membrane in the hollow case, and the separation membrane A specific component dilution chamber that does not permeate the specific component so that the specific component has a high concentration is provided in series, and the specific component concentration chamber and the specific component dilution chamber are the upstream side (supply port side) of the chamber. Only one of the gas that has permeated through the separation membrane or the gas that has not permeated through the separation membrane is in fluid communication, and the exhaust port is separated and purified in the specific component concentration chamber and the specific component dilution chamber. Gas As it will be evacuated to respectively separate, and being provided by the number corresponding to the type of gas to be separated and purified.
上記分離膜モジュールの形態として、前記特定成分濃縮室と特定成分希釈室とを区画する区画壁を前記分離膜と交差する方向に設け、前記分離膜としては、多孔質な中空糸状支持体の内面又は外面に、非多孔質な高分子膜からなる機能層を積層した中空糸膜とする。そのうえで、1本の前記支持体に対して、前記特定成分濃縮室内では膜を透過することで特定成分を高濃度にする濃縮機能層を積層し、前記特定成分希釈室内では膜を透過しないことで特定成分を高濃度にする希釈機能層を積層し、前記特定成分濃縮室と特定成分希釈室とは、前記中空糸膜の空洞を通して連通させることができる。 As a form of the separation membrane module, a partition wall that partitions the specific component concentration chamber and the specific component dilution chamber is provided in a direction intersecting the separation membrane, and the separation membrane includes an inner surface of a porous hollow fiber-like support. Or it is set as the hollow fiber membrane which laminated | stacked the functional layer which consists of a non-porous polymer membrane on the outer surface. In addition, a concentration functional layer that increases the concentration of the specific component by passing through the membrane in the specific component concentration chamber is stacked on one support, and the membrane does not pass through the specific component dilution chamber. A dilution functional layer for increasing the concentration of the specific component is laminated, and the specific component concentration chamber and the specific component dilution chamber can be communicated with each other through a cavity of the hollow fiber membrane.
本発明の分離膜モジュールによれば、1つの中空ケース内に特定成分濃縮室と特定成分希釈室とを直列に設けて、複数の分離膜が1つのモジュールに一体化されている。これによれば、特定成分含有ガスを複数段階で分離して回収する場合でも、1つの分離膜モジュールを用いればよいので、装置の小型化、装置の組み付け工数や部品点数の削減、装置の軽量化、コスト削減などが可能であり、さらに配管継手部分が少なくなるので継手部分からのガス漏れの可能性も低くなる。特定成分濃縮室と特定成分希釈室とが、上流側の室において分離膜を透過したガス又は透過しなかったガスのうちいずれか一方のみが流動可能に連通されていれば、分離後のガスが混合されることはなく、複数の分離膜を1つのモジュールに一体化しても、確実な複数段階の分離が可能である。排気ポートが、分離精製されたガスがそれぞれ別個に排気されるように、分離精製されるガスの種類に応じた数だけ設けられていれば、分離後の各ガスを所望される供給先へ確実に供給させることが出来るので、当該分離膜モジュールを備えた処理装置の設計自由度が高くなる。 According to the separation membrane module of the present invention, the specific component concentration chamber and the specific component dilution chamber are provided in series in one hollow case, and a plurality of separation membranes are integrated into one module. According to this, even when the specific component-containing gas is separated and recovered in a plurality of stages, it is sufficient to use one separation membrane module. In addition, the number of pipe joints is reduced, and the possibility of gas leakage from the joints is also reduced. If the specific component concentrating chamber and the specific component diluting chamber are in fluid communication with only one of the gas that has permeated the separation membrane or the gas that has not permeated in the upstream chamber, the gas after separation will be Even if a plurality of separation membranes are integrated into one module without being mixed, reliable multi-stage separation is possible. If the exhaust ports are provided in a number corresponding to the type of gas to be separated and purified so that the separated and purified gas is exhausted separately, it is ensured that each separated gas is supplied to a desired supply destination. Therefore, the degree of freedom in designing the processing apparatus including the separation membrane module is increased.
また、分離膜を中空糸膜として、特定成分濃縮室と特定成分希釈室とを区画する区画壁を分離膜と交差する方向に設けたうえで、特定成分濃縮室と特定成分希釈室とが、中空糸膜の空洞を通して連通される構成としても、機能の異なる複数の分離膜を、それぞれの分離膜の機能を損なうことなく1つのモジュールとして確実に一体化できる。このとき、1本の支持体(中空糸)に対して、濃縮機能層と希釈機能層とを場所に応じて積層していれば、例えば中空ケースを内外二重構造にする場合などと比べてさらに小型化が可能となる。 In addition, the separation membrane is a hollow fiber membrane, and a partition wall that partitions the specific component concentration chamber and the specific component dilution chamber is provided in a direction intersecting the separation membrane. Even in the configuration in which the hollow fiber membranes communicate with each other, a plurality of separation membranes having different functions can be reliably integrated as one module without impairing the function of each separation membrane. At this time, if the concentration functional layer and the dilution functional layer are laminated on one support (hollow fiber) depending on the location, for example, compared to the case where the hollow case has an inner / outer double structure, etc. Further downsizing is possible.
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明するが、これに限られず本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の分離膜モジュールは、空気から酸素と窒素を分離、プラットフォーミング法のオフガスからの水素の分離回収、アンモニア合成時の水素の分離回収、火力発電やゴミ焼却の排ガスからの二酸化炭素の回収及び窒素酸化物や硫黄酸化物の除去、油田のオフガスからの二酸化炭素の分離回収、メタンを主成分とする天然ガスからの硫化水素や二酸化炭素などの酸性ガスの除去やヘリウムの分離回収、精密機械用やオゾン発生機用の空気除湿、有機溶剤からの脱水、及びガソリン燃料から発生した蒸発燃料含有ガスからの蒸発燃料の分離回収などのガス処理装置に適用できる。以下には、蒸発燃料含有ガスから蒸発燃料を分離回収する蒸発燃料処理装置へ適用した場合を例に挙げて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. However, the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. The separation membrane module of the present invention separates oxygen and nitrogen from air, separates and recovers hydrogen from off-gas of the platform method, separates and recovers hydrogen during ammonia synthesis, and recovers carbon dioxide from exhaust gas from thermal power generation and garbage incineration. And removal of nitrogen oxides and sulfur oxides, separation and recovery of carbon dioxide from off-gas of oil fields, removal of acidic gases such as hydrogen sulfide and carbon dioxide from natural gas mainly composed of methane, and separation and recovery of helium, precision The present invention can be applied to gas processing devices such as air dehumidification for machines and ozone generators, dehydration from organic solvents, and separation and recovery of evaporated fuel from evaporated fuel-containing gas generated from gasoline fuel. Hereinafter, a case where the present invention is applied to an evaporative fuel processing apparatus that separates and recovers evaporative fuel from an evaporative fuel containing gas will be described as an example.
当該蒸発燃料処理装置は、キャニスタに吸着された蒸発燃料(ベーパ)を、エンジン駆動時の吸気管負圧を利用して脱離(パージ)させる方法とは異なり、ポンプによってパージさせて分離膜に加圧供給し、当該分離膜によって分離された蒸発燃料を高濃度で回収するパージレスエバポシステムとして構成されており、アイドリング停止システム、ハイブリッドシステム、又は直噴式エンジンなどを採用した車両に搭載される。 Unlike the method in which the evaporated fuel (vapor) adsorbed by the canister is desorbed (purged) using the negative pressure of the intake pipe when the engine is driven, the evaporated fuel processing device is purged by a pump to form a separation membrane. It is configured as a purgeless evaporation system that supplies pressurized fuel and collects the evaporated fuel separated by the separation membrane at a high concentration, and is installed in vehicles that employ an idling stop system, a hybrid system, or a direct injection engine. .
図1に、本発明の実施例1に係る分離膜モジュールを有する蒸発燃料処理装置の概略構成図を示す。蒸発燃料処理装置は、燃料タンク1から発生する蒸発燃料を吸着捕集するキャニスタ2と、キャニスタ2から脱離された蒸発燃料を含む蒸発燃料含有ガスを、蒸発燃料を高濃度で含む高濃度ガスと蒸発燃料を低濃度で含む低濃度ガスとに分離する分離膜を備える分離膜モジュールと、キャニスタ2から分離膜モジュールへ蒸発燃料含有ガスを圧送するポンプ3とを有する。キャニスタ2内には、当該キャニスタ2の内部空間を2つに区画する区画壁2aが一体形成されている。
In FIG. 1, the schematic block diagram of the evaporative fuel processing apparatus which has a separation membrane module which concerns on Example 1 of this invention is shown. The evaporative fuel processing apparatus includes a canister 2 that adsorbs and collects evaporative fuel generated from the fuel tank 1, and an evaporative fuel-containing gas that includes the evaporative fuel desorbed from the canister 2, and a high-concentration gas that includes the evaporative fuel in a high concentration. And a separation membrane module that includes a separation membrane that separates the fuel into a low-concentration gas containing a low concentration of vaporized fuel, and a pump 3 that pumps the vaporized fuel-containing gas from the canister 2 to the separation membrane module. In the canister 2, a
燃料タンク1とキャニスタ2とは、エバポライン10を介して連通されている。パージライン11上に、ポンプ3が配されている。キャニスタ2には、その先端が大気に連通する大気ライン16も連接されている。
The fuel tank 1 and the canister 2 are communicated with each other via an
キャニスタ2内には、燃料タンク1内で発生した蒸発燃料が吸着捕集され、燃料成分より分子径の小さい空気は吸着されずに透過する多孔体からなる吸着材が内蔵されている。吸着材として活性炭を使用できる。キャニスタ2内には、当該キャニスタ2内を加熱する,ピエゾ素子などの加熱素子デバイスにより構成されたヒータを設けておくことも好ましい。ポンプ3は電動式であり、キャニスタ2内に吸着された蒸発燃料を脱離させ、当該脱離された蒸発燃料と空気とを含む蒸発燃料含有ガスを、分離膜モジュール側へ圧送する。なお、ポンプ3は、図示していない電子制御装置(ECU)によって制御されている。ECUは、中央処理装置(CPU)、読み出し専用メモリ(ROM)、ランダムアクセスメモリ(RAM)などを有する。ROMに所定の制御プログラムが予め記憶されており、CPUが、制御プログラムに基づいてポンプ3などを所定のタイミングで制御操作する。 In the canister 2, an adsorbent made of a porous body that contains the vaporized fuel generated in the fuel tank 1 is adsorbed and collected and air that has a molecular diameter smaller than that of the fuel component is permeated without being adsorbed. Activated carbon can be used as the adsorbent. It is also preferable to provide a heater constituted by a heating element device such as a piezo element that heats the inside of the canister 2. The pump 3 is electrically driven and desorbs the evaporated fuel adsorbed in the canister 2 and pumps the evaporated fuel-containing gas containing the desorbed evaporated fuel and air to the separation membrane module side. The pump 3 is controlled by an electronic control unit (ECU) (not shown). The ECU includes a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and the like. A predetermined control program is stored in advance in the ROM, and the CPU controls the pump 3 and the like at a predetermined timing based on the control program.
燃料タンク1から蒸発燃料が発生すると、当該蒸発燃料はエバポライン10を通してキャニスタ2内に吸着捕集され、余分な空気成分はキャニスタ2を通って大気ライン16から排出される。そして、イグニッションスイッチ(IGスイッチ)やスタータなどの内燃機関始動用のスイッチを入れると、ポンプ3が駆動されて、キャニスタ2から分離膜モジュール側へ至る気流が発生する。すると、大気ライン16から空気(外気)が導入されることでキャニスタ2内に吸着された蒸発燃料が脱離(パージ)される。キャニスタ2からパージされた蒸発燃料は、大気ライン16から吸入された空気成分と共に蒸発燃料含有ガスとして、ポンプ3によってパージライン11を通して分離膜モジュールへ圧送供給される。すると、蒸発燃料含有ガス中から燃料成分が優先的に透過分離されて、蒸発燃料を高濃度で含有する濃縮ガスが精製される。濃縮ガスは、回収ライン12を通して燃料タンク1へ回収される。
When evaporated fuel is generated from the fuel tank 1, the evaporated fuel is adsorbed and collected in the canister 2 through the
(実施例1)
図1に、本発明の実施例1に係る分離膜モジュール60を有する蒸発燃料処理装置の概略構成図を示す。実施例1の分離膜モジュール60では、1つの中空ケース61しか使用しておらず、1つの中空糸膜23が濃縮機能と希釈機能の双方を有する点に特徴を有する。キャニスタ2からの蒸発燃料含有ガスG0は、直接本発明の分離膜モジュール60へ供給されるようになっている。
Example 1
In FIG. 1, the schematic block diagram of the evaporative fuel processing apparatus which has the
図1に示されるように、分離膜モジュール60は、ガス透過性を有しない中空ケース61の内部に、複数本の中空糸膜23が、中空ケース61の左右両端近傍に亘って配されている。各中空糸膜23は、ガス透過性を有しない仕切板62〜65に挿通された状態で支持されている。これにより、中空ケース61内は、仕切板62〜65によって中空糸膜23の長手方向に沿って複数の部屋に区画されており、各部屋は中空糸膜23の空洞を通して連通されていることになる。仕切板62〜65が、本発明の区画壁に相当し、区画壁62〜65は各中空糸膜23と交差するように設けられている。各中空糸膜23は、1本の中空糸状多孔質支持体23aに対して、膜を透過することで蒸発燃料を高濃度にする濃縮機能層23bと、膜を透過しないことで蒸発燃料を高濃度にする希釈機能層23cとが、仕切板64を挟んで長手方向に区分けされた状態で、それぞれ支持体23aの外面に積層されている。これにより、上流側(給気ポート70側)から仕切板62と仕切板63との間が一次濃縮室66となり、仕切板63と仕切板64との間が二次濃縮室67となり、仕切板64と仕切板65との間が希釈室68となる。
As shown in FIG. 1, in the
給気ポート70は、各中空糸膜23の始端に臨むように中空ケース61の一端壁に設けられている。第1の排気ポート71は、第1の濃縮室66に望む中空ケース61の周壁に設けられている。分離膜モジュール60の給気ポートにパージライン11が連接され、第1の排気ポート71に回収ライン12が連接されている。第2の排気ポート72は、第2の濃縮室67に望む中空ケース61の周壁に設けられており、当該第2の排気ポート72に第1の循環ライン14が連接されている。第3の排気ポート73は、希釈室68に望む中空ケース61の周壁に設けられており、当該第3の排気ポート73に第2の循環ライン14が連接されている。第4の排気ポート74は、各中空糸膜23の終端に臨むように、中空ケース61の他端壁に設けられており、当該第4の排気ポート74に返流ライン15が連接されている。
The
次に、蒸発燃料処理装置の作用について説明する。ポンプ3によってキャニスタ2から脱離された蒸発燃料を含む供給される蒸発燃料含有ガスG0は、直接分離膜モジュール60へ供給される。実施例1の分離膜モジュール60は内圧分離方式であり、給気ポート70から給気された蒸発燃料含有ガスG0は、各中空糸膜23の空洞内へ流入していく。すると、分離膜モジュール60の内部における最上流にある第1の濃縮室66においては、中空糸膜23の濃縮機能層23bによって蒸発燃料含有ガスG0中から燃料成分P1が優先的に透過分離され、第1の濃縮室66内には供給された蒸発燃料含有ガスG0よりも蒸発燃料濃度が高められた一次濃縮ガスが精製される。当該一次濃縮ガスは、第1の排気ポート71から回収ライン12を通して燃料タンク1内へ回収される。一方、中空糸膜23の空洞内部には、中空糸膜23の濃縮機能層23bで分離されなかった空気と、濃縮機能層23bで分離されずに残った蒸発燃料とが混在する中濃度ガスG1が残存し、そのまま中空糸膜23の空洞を通って第2の濃縮室67方向へ流動していく。すると、第1の濃縮室66と同様に、第2の濃縮室67においても、中空糸膜23の濃縮機能層23bによって中濃度ガスG1中から燃料成分P1が優先的に透過分離され、第2の濃縮室67内には供給された中濃度ガスG1よりも蒸発燃料濃度が高められた二次濃縮ガスが精製される。当該二次濃縮ガスは、第2の排気ポート72から循環ライン14を通してポンプ3の上流に還流される。一方、中空糸膜23の空洞内部には、中空糸膜23の濃縮機能層23bで分離されなかった空気と、濃縮機能層23bで分離されずに残った僅かな蒸発燃料とが混在する低濃度ガスG3が残存し、そのまま中空糸膜23の空洞を通って希釈室68方向へ流動していく。すると、希釈室68においては、中空糸膜23の希釈機能層23cによって低濃度ガスG3中から空気成分P2が優先的に透過分離され、希釈室68内には供給された低濃度ガスG3よりもさらに蒸発燃料濃度が下げられた(空気濃度が高められた)希釈ガスが精製される。当該希釈ガスは、第3の排気ポート73から返流ライン15を通してキャニスタ2へ返流される。一方、中空糸膜23の空洞内部には、中空糸膜23の希釈機能層23cで分離されなかった蒸発燃料を含む三次濃縮ガスG4が残存し、そのまま中空糸膜23の他端へ抜けて第4の排気ポート74から第2の循環ライン14を通ってポンプ3の上流に還流される。なお、ガス分離膜による分離効率(透過ガス中の特定成分濃度)は、供給されるガス中の特定成分濃度が高いほど高くなる傾向を有する。したがって、本実施例1では、第1の濃縮室66において分離精製された一次濃縮ガスの蒸発燃料濃度は、第2の濃縮室67において分離精製された二次濃縮ガスの蒸発燃料濃度よりも高い。
Next, the operation of the evaporated fuel processing apparatus will be described. The supplied evaporated fuel-containing gas G 0 including the evaporated fuel desorbed from the canister 2 by the pump 3 is directly supplied to the
(その他の変形例) (Other variations)
実施例1において、本願発明の区画壁に相当する仕切板の枚数を変更することで、濃縮回数(複数回分離の数)を設計できる。この場合、濃縮機能層と希釈機能層とは2つに区分けする以外にも、濃縮機能層の間に希釈機能層を設けたり、複数の濃縮機能層及び希釈機能層を交互に区分けした状態で設けたりしてもよい。中空ケースは円筒形に限られない。 Oite to Example 1, by changing the number of the partition plate that corresponds to the partition wall of the present invention can be designed to count concentrated (the number of multiple separation). In this case, in addition to dividing the concentration functional layer and the dilution functional layer into two, a dilution functional layer is provided between the concentration functional layers, or a plurality of concentration functional layers and dilution functional layers are alternately divided. It may be provided. The hollow case is not limited to a cylindrical shape.
これらの各変形例においても、排気ポートは、濃縮室及び希釈室において分離精製されたガスがそれぞれ別個に排気されるように、分離精製されるガスの種類に応じた数だけ適所に設けておく。このとき、各排気ポートには、分離されるガスの種類に応じて循環ラインや返流ラインを適宜連接すればよい。また、第1の分離膜によって分離された中濃度ガスが給気される構成とすることもできる。 Also in each of these modified examples, the exhaust ports are provided at appropriate positions corresponding to the types of gases to be separated and purified so that the gases separated and purified in the concentration chamber and the dilution chamber are separately exhausted. . At this time, a circulation line or a return line may be appropriately connected to each exhaust port according to the type of gas to be separated. In addition, the medium concentration gas separated by the first separation membrane may be supplied.
本発明の分離膜モジュールは、蒸発燃料含有ガス中から蒸発燃料を分離回収する場合の他、先述の各種混合ガスから特性成分を分離回収する場合にも使用可能である。この場合、機能層の材料を、例えば特許文献1ないし特許文献3に記載の機能層材料のように、適宜特定成分に対する透過係数の高い材料に変更するだけでよい。 The separation membrane module of the present invention can be used not only when the evaporated fuel is separated and recovered from the evaporated fuel-containing gas, but also when the characteristic components are separated and recovered from the various mixed gases described above. In this case, it is only necessary to change the material of the functional layer to a material having a high transmission coefficient for a specific component as appropriate, such as the functional layer material described in Patent Documents 1 to 3.
実施例1では、ポンプ3を各分離膜モジュールより上流のパージライン11上に設けて、キャにスタ2から分離膜へ蒸発燃料含有ガスを加圧供給させているが、他にも、例えばポンプ3を返流ライン15上に設けるなどして、各分離膜モジュールより下流に設けたポンプ3によってキャニスタ2から分離膜へ蒸発燃料含有ガスを減圧供給させることもできる。
In actual Example 1, the pump 3 is provided on the
蒸発燃料処理装置の作動は、IGスイッチやスタータなどの内燃機関の始動用スイッチを入れるとポンプの駆動により作動することとしたが、IGスイッチオフの内燃機関の停止中に作動させてもよい。 The evaporative fuel processing device is operated by driving the pump when an internal combustion engine starting switch such as an IG switch or a starter is turned on. However, the evaporative fuel processing device may be operated while the internal combustion engine is stopped.
1 燃料タンク
2 キャニスタ
3 ポンプ
10 エバポライン
11 パージライン
12 回収ライン
13・14 循環ライン
15 返流ライン
23 中空糸膜
23b 濃縮機能層
23c 希釈機能層
60 分離膜モジュール
61 中空ケース
62〜65 仕切板
66 濃縮室
67 濃縮室
70 給気ポート
71〜74 排気ポート
G0 蒸発燃料含有ガス
G1 中濃度ガス
G3 低濃度ガス
G4 三次濃縮ガス
P1 燃料成分
P2 空気成分
1 Fuel tank 2 Canister 3
2 3
6 0 separation membrane module 6 1 hollow casing 62-6 5 partition plate 6 6 concentration chamber 6 7 concentrating chamber 7 0 supply port 71-7 fourth exhaust port G 0 evaporative fuel-containing gas G 1 concentration gas
G 3 low concentration gas G 4 tertiary concentrated gas
P 1 Fuel component P 2 Air component
Claims (1)
前記中空ケース内には、前記分離膜を透過することで特定成分を高濃度にする特定成分濃縮室と、前記分離膜を透過しないことで特定成分を高濃度にする特定成分希釈室とが直列に設けられており、
前記特定成分濃縮室と特定成分希釈室とは、上流側の室において前記分離膜を透過したガス又は前記分離膜を透過しなかったガスのうち、いずれか一方のみが流動可能に連通されており、
前記排気ポートは、前記特定成分濃縮室及び特定成分希釈室において分離精製されたガスがそれぞれ別個に排気されるように、分離精製されるガスの種類に応じた数だけ設けられており、
前記特定成分濃縮室と特定成分希釈室とを区画する区画壁が、前記分離膜と交差する方向に設けられており、
前記分離膜は、多孔質な中空糸状支持体の内面又は外面に、非多孔質な高分子膜からなる機能層を積層した中空糸膜であり、
1本の前記支持体に対して、前記特定成分濃縮室内では膜を透過することで特定成分を高濃度にする濃縮機能層を積層し、前記特定成分希釈室内では膜を透過しないことで特定成分を高濃度にする希釈機能層を積層しており、
前記特定成分濃縮室と特定成分希釈室とは、前記中空糸膜の空洞を通して連通されていることを特徴とする分離膜モジュール。
The gas containing a specific component is separated into a high-concentration gas containing a specific component at a high concentration and a low-concentration gas containing a specific component at a low concentration in a non-gas permeable hollow case having an air supply port and an exhaust port. A separation membrane module in which a separation membrane is disposed,
In the hollow case, a specific component concentration chamber that increases the concentration of the specific component by passing through the separation membrane and a specific component dilution chamber that increases the concentration of the specific component by not passing through the separation membrane are connected in series. It is provided in
The specific component concentration chamber and the specific component dilution chamber are in fluid communication with only one of the gas that has permeated the separation membrane or the gas that has not permeated the separation membrane in the upstream chamber. ,
The exhaust ports are provided in a number corresponding to the types of gases to be separated and purified so that the gases separated and purified in the specific component concentration chamber and the specific component dilution chamber are separately exhausted.
A partition wall that partitions the specific component concentration chamber and the specific component dilution chamber is provided in a direction intersecting the separation membrane,
The separation membrane is a hollow fiber membrane in which a functional layer made of a non-porous polymer membrane is laminated on the inner surface or outer surface of a porous hollow fiber support.
Concentrated functional layers that make the specific component highly concentrated by permeating the membrane in the specific component concentration chamber are stacked on one support, and the specific component is not transmitted through the membrane in the specific component dilution chamber. Is layered with a dilution function layer that increases the concentration of
The separation membrane module, wherein the specific component concentration chamber and the specific component dilution chamber communicate with each other through a cavity of the hollow fiber membrane.
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