JPH0240214A - 分離膜調湿装置および分離膜調湿法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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層膜モジュール
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などを行うこ
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
が過大と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。

Ｃ問題点を解決する手段〕 この発明は、多数本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、ａ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
湿気体排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
湿気体取出ロア、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−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ロア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、０−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０．０１〜１μｍ、特に０．０５〜０゜５μｍ程
度であることが好ましい。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
するので適当ではなく、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ことがあるので好ま
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が５０〜９０％、特
に６０〜８５％であることが好ましい。

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（Ｅ　Ｖ　Ａ　）　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重景％、
特に２０〜６０重景％であるアルカリ金属塩水溶液など
であること、さらに、２５°Ｃの水蒸気圧が１２ｍｍＨ
ｇ以下、特に１〜１０ｍｍＨｇ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、人体にほとんど害がないこと、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−などの水分含有気体の供給機１２で、居室、倉
庫などのｒ湿気の高い空気等の水分含有気体ｊ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５の
脱湿気体の取出ロアから取出して、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
°Ｃ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、ｒ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２５ボである部屋におけるｒ３０°Ｃでの水分の湿
度が７０％である空気１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−１２によって、「３０°Ｃでの湿度
が７０％である空気」を、５０ｍ／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
出ロアから排出し、一方、ポンプ１１によって、「温度
３０°Ｃでの濃度４０重量％である塩化リチウム水溶液
ｊ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類の多孔質中空糸
（宇部興産株式会社製、商品名；レフタン）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
類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
系の両端が開口されているものであり、糸束エレントの
径が１００錘であって、その糸束エレメントの長さが５
００１１１１１１であり、その糸束エレメントの中空糸
の総膜面積が１０Ｍ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重景％）は、９０°Ｃ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（、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、ｌＯ；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
−１３；再生器。 特許出願人　　宇部興産株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数本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
   脱湿気体排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。
2. （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。