JPH0773653B2 - 分離膜調湿装置および分離膜調湿法 - Google Patents

分離膜調湿装置および分離膜調湿法

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JPH0773653B2
JPH0773653B2 JP63188123A JP18812388A JPH0773653B2 JP H0773653 B2 JPH0773653 B2 JP H0773653B2 JP 63188123 A JP63188123 A JP 63188123A JP 18812388 A JP18812388 A JP 18812388A JP H0773653 B2 JPH0773653 B2 JP H0773653B2
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政行 木内
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明の分離膜調湿装置は、多孔質中空糸から形成さ
れた糸束エレメントを内蔵する特定の分離膜モジュール
と、水分含有気体の供給および取出しの手段と、水分吸
収液の供給および排出の手段とを有している調湿装置で
あり、例えば、居室、倉庫などの空間の高湿度の空気か
らなる水分含有気体を、前記分離膜調湿装置の分離膜モ
ジュール内の各多孔質中空糸の内部へ供給して、前記各
多孔質糸の外部に同時に供給された水分吸収液によっ
て、前記中空糸の多孔質壁を介して、該気体の水分を除
去して、供給された気体の脱湿を行い、脱湿気体を生成
し、その脱湿気体を再び元の室内へ排出することによっ
て、その結果、居室、倉庫などの空間の調湿等を行うこ
とができるものである。
〔従来技術の説明〕
従来、水分を多く含有する気体の除湿方法としては、冷
却法、吸着法、吸収法などが知られている。
しかし、冷却法は、水分含有気体の除湿のために、前記
気体を一度過冷却状態にまで冷却し、次いで、加温する
という操作が必要であり、エネルギーの消費が大きいと
共に、室内の気体の湿度を安定な状態に継続して調節す
ることが極めて困難であった。
また、従来公知の吸着法は、特殊な吸着剤を使用するこ
とが多く、水分の吸着量に限度があり、そして、前記吸
着剤を再生することが容易でないという問題があった。
さらに、吸収法は、固体吸収剤を使用する方法と、液体
吸収剤を使用する方法とがある。そのうち、固体吸収剤
はその再生が困難であり、一方、液体吸収剤はその取扱
いが容易であるので連続的な除湿操作に適しているが、
吸収剤と気体との接触を十分に行わせるために攪拌など
の手段が必要であり、一般に装置が大型となり設備費用
が過大になるという欠点があった。
〔本発明の解決すべき問題点〕
この発明の目的は、従来公知の水分含有気体の除湿方法
が有していた種々の欠点がなく、小型の装置であって、
多大なエネルギーを消費することがなく、そして、連続
的に安定して水分含有気体の脱湿を行うことができ、そ
の結果、効果的な調湿をすることができる新規な装置お
よび調湿方法を提供することである。
〔問題点を解決する手段〕
この発明は、多数本の孔径0.05〜0.5μmで中空糸膜壁
部分における空隙率が60〜85%である疎水性の多孔質中
空糸からなる糸束とその両端部において糸束を固着し結
束している硬化樹脂壁とからなり、しかも、前記糸束の
各中空糸が前記両端部の外面において開口している糸束
エレメントが、水分含有気体供給口、脱湿気体取出口、
水分吸収液供給口および水分吸収液排出口を有する容器
内に内蔵されていて、 前記水分吸収液供給口と容器内の各中空糸の外部空間と
水分吸収液排出口とは水分吸収液が流れるように連通し
ていて、一方、水分含有気体供給口と各中空糸の内部と
脱湿気体取出口とは該気体が流れるように連通している
分離膜モジュール、 及び、前記分離膜モジュールに水分吸収液を供給しそし
て排出するための手段、および水分含有気体を供給し脱
湿気体を取出すための手段を有することを特徴とする分
離膜調湿装置の第1の発明、並びに、 前記分離膜モジュールを備えた分離膜調湿装置を使用
し、 水分含有気体を前記分離膜モジュールの水分含有気体供
給口から供給すると共に、水分吸収液を該モジュールの
水分吸収液供給口から供給し、 前記分離膜モジュール内の孔径0.05〜0.5μmで中空糸
膜壁部における空隙率が60〜85%である疎水性の多孔質
中空糸からなる糸束部分において、各多孔質中空糸の内
部を流通する水分含有気体から各多孔質中空糸の外部を
流通する水分吸収液に向かって、各多孔質中空糸の多孔
質壁を通して水分を移動させて該吸収液に水分を吸収せ
しめて、該気体の脱湿を行なわせ、 水分含有割合の減少した該気体を分離膜モジュールの脱
湿気体取出口から取出すと共に、水分含有割合の増加し
た水分吸収液を該モジュールの水分吸収液排出口から排
出することを特徴とする分離膜調湿法の第2の発明に関
する。
以下、この発明について、図面も参考にしてさらに詳し
く説明する。
第1図は、この発明の分離膜調湿装置の一例を概略示す
断面図であり、第2図は、前記分離膜モジュールに内蔵
される糸束エレメントの一例を示す断面図である。
この発明の分離膜調湿装置は、第1図に示すように、例
えば、 (A)糸束エレメント1が、水分含有気体供給口6、脱
湿気体取出口7、水分吸収液供給口8及び水分吸収液排
出口9を有する密封された容器10の内部に内蔵されてい
る分離膜モジュール5、 (B)前記分離膜モジュール5に水分吸収液を供給し、
そして、その水分吸収液を分離膜モジュール5から排出
するための手段(水分吸収液の供給ポンプ11、供給導管
16、排出導管17など)、 (C)前記分離膜モジュール5に水分含有気体を供給
し、そして、除湿された脱湿気体を分離膜モジュール5
から取出すための手段(水分含有気体の取入れ口14、供
給ブロワー12、供給導管18、並びに、脱湿気体の取出し
導管19、放出口15など)を有するものである。
前記の分離膜モジュール5において、前記水分吸収液供
給口8と容器10の内部の各中空糸の外部空間と水分吸収
液排出口9とは水分吸収液が流れるように連通してい
て、一方、前記水分含有気体供給口6と各多孔質中空糸
2の内部と脱湿気体排出口7とは該水分含有気体が流れ
るように連通しており、好ましくは、両者の連通してい
る流路を通過する流体が、該モジュール内で直接に混合
されず、別々に流れるように、密封剤、O−リングなど
の適当なシールが、糸束エレメント樹脂板と容器との接
触部分にされているのである。
この発明の分離膜脱水装置において、水分吸収液を多孔
質中空糸の内部を流すと、流通抵抗(圧損)が大きくな
り、その水分吸収液の流通のために要するポンプなどの
動力エネルギーが大きくなるので適当ではない。
前記の容器10、糸束エレメント1などは、それらの横断
面の形状が、水分吸収液の偏流の少ないこと、分離膜モ
ジュールの製造が容易であることなどから、円形または
その類似の形状であることが好ましい。
前記の糸束エレメントは、第2図に示すように、多数本
の多孔質中空糸2からなる糸束と、その両端部において
糸束を固着し結束している硬化樹脂壁3および4とから
なり、しかも、前記糸束の各多孔質中空糸2が前記両端
部の硬化樹脂壁3および4の外面においてそれぞれ開口
している糸束エレメントであればよい。
前記の糸束エレメントを形成している多孔質中空糸は、
孔径が0.05〜0.5μmのものを用いる。前記の中空糸の
孔径が小さ過ぎると、水分含有気体と水分吸収液との接
触効率が低下するので適当でなく、また、前記の中空糸
の孔径が大き過ぎると、水分吸収液が漏出する事がある
ので好ましくない。
また、前記中空糸の円環状の膜壁部分に対する空孔の占
有率を示す空隙率は大きい程接触効率が向上するため
に、中空糸の膜壁部分における空隙率は60〜85%にす
る。
この発明では、孔径が0.05〜0.5μmであって、しか
も、空隙率が60〜85%である疎水性の多孔質中空糸が、
前記接触効率などの点において、最も好適である。
前記多孔質中空糸は、水溶液からなる水分吸収液を使用
する場合には、その多孔部分の表面などは疎水性である
ことが好ましい。
また、多孔質中空糸としては、例えば、ポリエチレン、
ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂、フルオロ
カーボン系樹脂、ポリアミド系樹脂、エチレンビニルア
ルコール(EVA)系樹脂、ポリエステル系樹脂などで形
成されているものが、疎水性などの点において好まし
い。
前記の糸束エレメントの両端部に設けられた硬化樹脂板
は、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂などの
硬化性樹脂を使用して、糸束エレメントの遠心成型法な
どで硬化されて形成されていることが好ましい。
この発明において分離膜モジュールへ供給される水分吸
収液としては、例えば、塩化リチウム、塩化カルシウ
ム、臭化リチウムなどのアルカリ金属塩の水溶液、濃硫
酸、トリエチレングリコール、グリセリンなどの水溶液
を挙げることができ、特に、塩化リチウム水溶液が最も
好ましい。
前記の水分吸収液は、その濃度が、10〜70重量%、特に
20〜60重量%であるアルカリ金属塩水溶液などであるこ
と、さらに、25℃の水蒸気圧が12mmHg以下、特に1〜10
mmHg以下であることが好ましく、特に、前記濃度の塩化
リチウムの水溶液が、蒸気圧が低いこと、人体にほどん
ど害がないこと、粘度が小さいこと、熱伝導性がよいこ
と、再生が容易であることなどの点において、好適であ
る。
この発明の分離膜調湿法は、例えば、第1図に示すよう
な分離膜モジュール5を備えた分離膜調湿装置を使用し
て、 ブロワーなどの水分含有気体の供給機12で、居室、倉庫
などの『湿気の高い空気等の水分含有気体』を、分離膜
モジュール5の該気体の取入れ口14から吸入し、分離膜
モジュール5の水分含有気体の供給口6から供給すると
共に、水分吸収液の供給ポンプ11によって水分吸収液排
を該モジュール5の水分吸収液の供給口8から供給し、 分離膜モジュール5の内部の多孔質中空糸2からなる糸
束1の部分において、各多孔質中空糸2の内部を流通す
る水分含有気体から各多孔質中空糸2の外部を流通する
水分吸収液に向かって、各多孔質中空糸2の多孔質壁を
通して水分を移動させて、該吸収液に水分を吸収せしめ
て、該気体の脱湿を行わせ、 水分含有割合の減少した該気体を分離膜モジュール5の
脱湿気体の取出口7から取出して、前記の居室、倉庫な
どへ放出すると共に、水分含有割合の増加した水分吸収
液を該モジュール5の水分吸収液の排出口9から排出導
管17を経て排出することによって行われる。
前記の水分が増加した水分吸収液は、再生する必要があ
るので、前述の排出導管17から排出された後、再生器13
で水蒸気を発生させ水蒸気排出導管20を経て外気中へ放
出することによって行い、一方、水分が減少して再生さ
れた水分吸収液は、その供給ポンプ11へ供給し、再び、
膜分離モジュール5へ供給することが好ましい。
前記のアルカリ塩水溶液からなる水分吸収液の再生は、
水分が増加して希釈された水分吸収液を、70〜100℃の
温度、常圧又は減圧下に、加熱して、前記吸収液から水
分を蒸発させることによって容易に行うことができる。
特に、前記の水分吸収液の再生は、前述の分離膜モジュ
ールと同様の中空糸膜の糸束を内蔵した分離膜モジュー
ルを使用して、『前述の温度範囲に加熱された水分が増
加した水分吸収液』を前記各中空糸の外側に供給し、各
中空糸の内部に乾燥された気体を供給して中空糸内部を
パージしたり、あるいは各中空糸の内部を減圧にしたり
して、水分を蒸発して除去することによって再生するこ
とが好適である。
〔実施例〕
容積25m3である部屋における『30℃での水分の湿度が70
%である空気』を、第1図に示すような分離膜調湿装置
によって、次のような操作条件で連続的に脱湿して、部
屋の空気の湿度の調節を行った。
すなわち、ブロワー12によって、『30℃での湿度が70%
である空気』を、50m3/Hrの供給速度で、分離膜モジュ
ール5の前記空気の供給口6から該モジュール5の多孔
質中空糸2の内部へ供給し、脱湿気体を取出口7から排
出し、 一方、ポンプ11によって、『温度30℃での濃度40重量%
である塩化リチウム水溶液』からなる水分吸収液を、分
離膜モジュール5の前記水溶液の供給口8から該モジュ
ール5の多孔質中空糸2の外側へ供給し、該吸収液の排
出口9から排出することによって、前記モジュール内の
糸束エレメント1の部分で水分含有気体の脱湿を行い、
部屋の調湿を連続的に行った。
前記の多孔質中空糸は、外径が400μmであり、中空糸
の多孔質壁の厚さが50μmであって、さらに、平均孔径
が約0.2μmであり空隙率が70%である微細孔を多数有
する疎水性のポリプロピレン製の多孔質中空糸(宇部興
産株式会社製、商品名;レクタン)を使用した。
また、前記の糸束エレメントは、前記のポリプロピレン
製の多孔質中空糸の多数本を集束した糸束を使用して、
その糸束の両端をエポキシ製の硬化樹脂壁3及び4で固
着し結束し、その後、その樹脂壁部分を切断して各中空
糸の両端が開口されているものであり、糸束エレメント
の径が100mmであって、その糸束エレメントの長さが500
mmであり、その糸束エレメントの中空糸の総膜面積が10
m2であった。
前述の調湿法を行った結果、前述の部屋の湿度は、30分
間で30%となった。
なお、濃度の低下した水分吸収液(塩化リチウム水溶
液、濃度;35重量%)は、90℃に加熱した状態で、第1
図に示す分離膜モジュールと同様のモジュールの中空糸
の外側へ供給し、中空糸の内部を減圧することによっ
て、水分を蒸発させて除去することによって、約30分間
で、塩化リチウムの濃度が40重量%である水分吸収液に
再生された。
〔本発明の作用効果〕
この発明の気体調湿装置は、小型の装置であって、多大
なエネルギーを消費することがなく、そして、連続的に
安定して水分含有気体の脱湿を行うことができ、その結
果、効果的な調湿をすることができる新規な装置、およ
び調湿方法である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明の分離膜調湿装置の一例を概略示す
断面図であり、第2図は、前記分離膜モジュールに内蔵
される糸束エレメントの一例を示す断面図である。 1;糸束エレメント1、2;多孔質中空糸、3および4;硬化
樹脂壁、5;分離膜モジュール、6;水分含有気体の供給
口、7;脱湿気体の取出口、8;水分吸収液供給口、9;水分
吸収液排出口、10;容器、11;水分吸収液の供給ポンプ、
12;水分含有気体の供給ブロワー、13;再生器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多数本の孔径0.05〜0.5μmで中空糸膜壁
    部分における空隙率が60〜85%である疎水性の多孔質中
    空糸からなる糸束とその両端部において糸束を固着して
    結束している硬化樹脂壁とからなり、しかも、前記糸束
    の各中空糸が前記両端部の外面において開口している糸
    束エレメントが、水分含有気体供給口、脱湿気体取出
    口、水分吸収液供給口および水分吸収液排出口を有する
    容器内に内蔵されていて、 前記水分吸収液供給口と容器内の各中空糸の外部空間と
    水分吸収液排出口とは水分吸収液が流れるように連通し
    ていて、一方、水分含有気体供給口と各中空糸の内部と
    脱湿気体取出口とは該気体が流れるように連通している
    分離膜モジュール、 及び、前記分離膜モジュールに水分吸収液を供給しそし
    て排出するための手段、および水分含有気体を供給し脱
    湿気体を取り出すための手段を有することを特徴とする
    分離膜調湿装置。
  2. 【請求項2】請求項第1項における分離膜モジュールを
    備えた分離膜調湿装置を使用し、水分含有気体を分離膜
    モジュールの水分含有気体供給口から供給すると共に、
    水分吸収液を該モジュールの水分吸収液供給口から供給
    し、 分離膜モジュール内の孔径0.05〜0.5μmで中空糸膜壁
    部分における空隙率が60〜85%である疎水性の多孔質中
    空糸からなる糸束部分において、各多孔質中空糸の内部
    を流通する水分含有気体から各多孔質中空糸の外部を流
    通する水分吸収液に向かって、各多孔質中空糸の多孔質
    壁を通して水分を移動させて、該吸収液に水分を吸収せ
    しめて、該気体の脱湿を行わせ、 水分含有割合の減少した該気体を分離膜モジュールの脱
    湿気体取出口から取出すと共に、水分含有割合の増加し
    た水分吸収液を該モジュールの水分吸収液排出口から排
    出することを特徴とする分離膜調湿法。
JP63188123A 1988-07-29 1988-07-29 分離膜調湿装置および分離膜調湿法 Expired - Lifetime JPH0773653B2 (ja)

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