(57)【要約】【課題】熱膨張収縮が生じた場合でも、封止固定部が剥がれてしまうことを抑制することのできる中空糸膜モジュールを提供する。【解決手段】内ケース２０は、外ケース１０よりも線膨張係数の大きな材料により構成されると共に、筒の内部が中空部となる筒状部材２１と、筒状部材２１を支持する支持部材２２と、を備え、支持部材２２は、筒状部材２１の筒内に挿入されて、筒状部材２１の内周面を支持する支持部２２ｂを有しており、支持部２２ｂは、筒状部材２１及び支持部材２２が環境温度の変化により膨張収縮した際に、筒状部材２１の内周面と支持部２２ｂの外周面との間で支持部２２ｂの挿入方向に平行な方向に対して摺動可能に構成されていることを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の外ケースと、
該外ケースの内部に配置され、かつ中空部を有する内ケースと、
前記外ケースと内ケースとの間の環状隙間に設けられる複数の中空糸膜と、
前記外ケース及び内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た状態で前記環状隙間をそれぞれ封止し、かつ前記複数の中空糸膜を前記外ケース及び内ケースに固定する封止固定部と、
を備える中空糸膜モジュールであって、
前記外ケースの側壁には前記環状隙間から外ケースの外部に連通する第１貫通孔が設けられており、前記内ケースの側壁には前記中空部から前記環状隙間に連通する第２貫通孔が設けられる中空糸膜モジュールにおいて、
前記内ケースは、
前記外ケースよりも線膨張係数の大きな材料により構成されると共に、
前記一端側に設けられ、かつ筒の内部が前記中空部となる筒状部材と、
前記他端側に設けられ、かつ前記筒状部材を支持する支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、前記筒状部材の筒内に挿入されて、該筒状部材の内周面を支持する支持部を有しており、
前記筒状部材及び支持部材が環境温度の変化により膨張収縮した際に、前記筒状部材の内周面と前記支持部の外周面が、該支持部の挿入方向に平行な方向に対して摺動可能に構成されていることを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】
前記支持部材は、
前記他端側に設けられる支持部材本体部と、
該支持部材本体部の前記一端側に設けられる前記支持部と、を有すると共に、
前記支持部が前記筒状部材の筒内に挿入された状態では、前記筒状部材の前記他端側の端部と前記支持部材本体部の前記一端側の端部との間に隙間が形成されており、
該隙間は、中空糸膜モジュールの使用環境温度の範囲内で最も高温の際においても、隙間が確保される大きさに設定されていることを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
前記外ケースは金属材料により構成され、かつ前記内ケースは樹脂材料により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の中空糸膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、除湿装置などに用いられる中空糸膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
除湿装置などに用いられる中空糸膜モジュールにおいて、筒状の外ケースの内部に中空部を有する内ケースが配置される技術が知られている。図５を参照して、従来例に係る中空糸膜モジュールについて説明する。図５は従来例に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図である。
【０００３】
従来例に係る中空糸膜モジュール５００は、円筒状の外ケース５１０と、有底円筒形状の内ケース５２０と、これら外ケース５１０と内ケース５２０との間の環状隙間Ｓに設けられる複数の中空糸膜５３０とを備えている。また、中空糸膜モジュール５００においては、外ケース５１０及び内ケース５２０の一端側と他端側で、各中空糸膜５３０の中空内部を開放させた状態で環状隙間Ｓをそれぞれ封止し、かつ複数の中空糸膜５３０を固定する封止固定部５４０，５５０が設けられている。また、外ケース５１０の側壁には環状隙間Ｓから外ケース５１０の外部に連通する第１貫通孔５１１が複数設けられており、内ケース５２０の側壁には中空部（筒内部）から環状隙間Ｓに連通する第２貫通孔５２１が複数設けられている。
【０００４】
以上の構成により、図中実線の矢印で示す第１流路と、図中点線の矢印で示す第２流路とが形成される。より具体的には、第１流路は、複数の中空糸膜５３０の中空内部を通る流路である。また、第２流路は、内ケース５２０の中空部から第２貫通孔５２１を通り、環状隙間Ｓ内において複数の中空糸膜５３０の膜の外部を通って、第１貫通孔５１１から外ケース５１０の外側に至る流路である。これら第１流路と第２流路のうちの一方に除湿対象である湿潤ガスを流し、他方に乾燥ガスを流すことにより、中空糸膜５３０による膜分離作用によって、湿潤ガスを除湿することが可能となる。
【０００５】
ここで、一般的に、外ケース５１０及び内ケース５２０は樹脂材料により構成される。樹脂材料の場合には、線膨張係数が比較的大きいため、環境温度の変化による伸縮量が比較的大きくなる。一方、近年、耐久性等の観点から、外ケース５１０の材料として、高強度のアルミニウムなどの金属材料の使用が求められる場合がある。また、中空糸膜モジュール５００の配置スペースによっては、中空糸膜モジュール５００の伸縮が問題になることもある。このような場合にも、外ケース５１０の材料として線膨張係数の小さな金属材料の使用が求められる。このように、外ケース５１０の材料として金属材料を採用した場合には、環境温度の変化によって、外ケース５１０はあまり伸縮しないのに対して、樹脂製の内ケース５２０は比較的大きく伸縮するため、封止固定部５４０，５５０に対して無理な力が加わってしまう。これにより、封止固定部５４０，５５０が外ケース５１０や内ケース５２０から剥がれてしまうおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−６２２５７号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０８２１８３号公報
【特許文献３】特開２００６−６４１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、熱膨張収縮が生じた場合でも、封止固定部が剥がれてしまうことを抑制することのできる中空糸膜モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
すなわち、本発明の中空糸膜モジュールは、
筒状の外ケースと、
該外ケースの内部に配置され、かつ中空部を有する内ケースと、
前記外ケースと内ケースとの間の環状隙間に設けられる複数の中空糸膜と、
前記外ケース及び内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た状態で前記環状隙間をそれぞれ封止し、かつ前記複数の中空糸膜を前記外ケース及び内ケースに固定する封止固定部と、
を備える中空糸膜モジュールであって、
前記外ケースの側壁には前記環状隙間から外ケースの外部に連通する第１貫通孔が設けられており、前記内ケースの側壁には前記中空部から前記環状隙間に連通する第２貫通孔が設けられる中空糸膜モジュールにおいて、
前記内ケースは、
前記外ケースよりも線膨張係数の大きな材料により構成されると共に、
前記一端側に設けられ、かつ筒の内部が前記中空部となる筒状部材と、
前記他端側に設けられ、かつ前記筒状部材を支持する支持部材と、
を備え、
前記支持部材は、前記筒状部材の筒内に挿入されて、該筒状部材の内周面を支持する支持部を有しており、
前記筒状部材及び支持部材が環境温度の変化により膨張収縮した際に、前記筒状部材の内周面と前記支持部の外周面が、該支持部の挿入方向に平行な方向に対して摺動可能に構成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、内ケースは、外ケースよりも線膨張係数の大きな材料により構成される。そのため、環境温度が変化した場合には、内ケースの方が、外ケースよりも伸縮量が大きくなる特性を有する。しかしながら、本発明においては、内ケースは、筒状部材と支持部材とを備えている。そして、この支持部材に備えられた支持部が筒状部材の筒の内部に挿入され、かつ筒状部材の内周面と支持部の外周面が、支持部の挿入方向に平行な方向に対して摺動可能に構成されている。従って、環境温度の変化により、筒状部材及び支持部材が膨張収縮しても、封止固定部に対して無理な力が加わることを抑制することができる。これにより、封止固定部が剥がれてしまうことを抑制することが可能となる。
【００１１】
前記支持部材は、
前記他端側に設けられる支持部材本体部と、
該支持部材本体部の前記一端側に設けられる前記支持部と、を有すると共に、
前記支持部が前記筒状部材の筒内に挿入された状態では、前記筒状部材の前記他端側の端部と前記支持部材本体部の前記一端側の端部との間に隙間が形成されており、
該隙間は、中空糸膜モジュールの使用環境温度の範囲内で最も高温の際においても、隙間が確保される大きさに設定されているとよい。
【００１２】
これにより、使用環境温度の範囲内では、筒状部材の内周面と支持部の外周面は、支持部の挿入方向に平行な方向に対して摺動可能な状態が維持される。
【００１３】
前記外ケースは金属材料により構成され、かつ前記内ケースは樹脂材料により構成されるとよい。
【００１４】
これにより、外ケースの強度を高めることができ、耐久性を高めることができる。また、外ケースは環境温度が変化してもあまり伸縮することがない。
【００１５】
なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明によれば、熱膨張収縮が生じた場合でも、封止固定部が剥がれてしまうことを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は本発明の実施例に係る中空糸膜モジュールの平面図である。
【図２】図２は本発明の実施例に係る中空糸膜モジュールの底面図である。
【図３】図３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。
【図４】図４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。
【図５】図５は従来例に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。なお、本実施例に係る中空糸膜モジュールは、除湿装置に好適に利用することができるが、その他の例えば加湿装置にも適用可能である。
【００１９】
（実施例）
図１〜図４を参照して、本発明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は本発明の実施例に係る中空糸膜モジュールの平面図であり、図２は本発明の実施例に係る中空糸膜モジュールの底面図である。また、図３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１は、図３中、中空糸膜モジュールを左側から見た図に相当し、図２は、図３中、中空糸膜モジュールを右側から見た図に相当する。図４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。なお、図４は、図１中のＡＡ断面図である。また、以下の説明においては、中空糸膜モジュールにおいて、図３，４中左側を「一端側」と称し、図３，４中右側を「他端側」と称する。
【００２０】
＜中空糸膜モジュールの構成＞
中空糸膜モジュール１００は、筒状の外ケース１０と、外ケース１０の内部に配置され、かつ中空部を有する内ケース２０とを備えている。なお、本実施例においては、外ケース１０は円筒状の部材により構成されており、内ケース２０の外周面は略円柱面により構成されている。また、内ケース２０は、筒の内部が中空部となる筒状部材２１と、この筒状部材２１を支持する支持部材２２とから構成される。
【００２１】
また、中空糸膜モジュール１００は、外ケース１０と内ケース２０との間の環状隙間Ｓに設けられる複数の中空糸膜３０を備えている。更に、中空糸膜モジュール１００は、外ケース１０及び内ケース２０の一端側と他端側で、各中空糸膜３０の中空内部を開放させた状態で環状隙間Ｓをそれぞれ封止し、かつ複数の中空糸膜３０を外ケース１０及び内ケース２０に固定する封止固定部４０，５０を備えている。封止固定部４０，５０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。
【００２２】
そして、外ケース１０の側壁には環状隙間Ｓから外ケース１０の外部に連通する第１貫通孔１１が複数設けられている。なお、外ケース１０の内周面には環状溝１２が設けられ
ており、複数の第１貫通孔１１は環状溝１２の溝底の位置に設けられている。また、内ケース２０を構成する筒状部材２１の側壁には中空部（筒内部）から環状隙間Ｓに連通する第２貫通孔２１ａが複数設けられている。
【００２３】
以上の構成により、図中実線の矢印で示す第１流路と、図中点線の矢印で示す第２流路とが形成される。より具体的には、第１流路は、複数の中空糸膜３０の中空内部を通る流路である。また、第２流路は、内ケース２０を構成する筒状部材２１の中空部から第２貫通孔２１ａを通り、環状隙間Ｓ内において複数の中空糸膜３０の膜の外部を通って、第１貫通孔１１から外ケース１０の外側に至る流路である。これら第１流路と第２流路のうちの一方に除湿対象である湿潤ガスを流し、他方に乾燥ガスを流すことにより、中空糸膜３０による膜分離作用によって、湿潤ガスを除湿することが可能となる。なお、乾燥ガスは加湿されるため、加湿装置にも利用することができる。なお、第１貫通孔１１は、環状溝１２の溝底の位置に設けられているので、第２流路を流れるガスが環状隙間Ｓ内に滞ってしまうことを抑制できる。
【００２４】
また、中空糸膜モジュール１００を除湿装置に用いる場合において、より具体的な例を説明する。上述した第１流路に除湿対象である湿潤ガスを流し、除湿されて乾燥されたガスの一部を、第２流路に流すとよい。こうすることにより、効率的に除湿対象である湿潤ガスを除湿させることが可能となる。なお、この場合、第１貫通孔１１から排出されるガスは大気に放出させればよい。また、除湿対象である湿潤ガスは、通常、高温状態にある。
【００２５】
＜内ケース＞
内ケース２０について、更に詳細に説明する。内ケース２０は、外ケース１０よりも線膨張係数の大きな材料により構成される。より具体的には、本実施例においては、外ケース１０はアルミニウムなどの金属材料により構成されており、内ケース２０は樹脂材料により構成されている。そして、内ケース２０は、中空糸膜モジュール１００の一端側に設けられ、かつ筒の内部が中空部となる筒状部材２１と、他端側に設けられ、かつ筒状部材２１を支持する支持部材２２とから構成される。また、支持部材２２は、他端側に設けられる支持部材本体部２２ａと、この支持部材本体部２２ａの一端側に設けられる支持部２２ｂとから構成される。この支持部２２ｂは、筒状部材２１の筒内に挿入されて、筒状部材２１の内周面を支持する役割を担っている。このように、支持部材２２は、大径部分（支持部材本体部２２ａに相当）と、外径が大径部分よりも小さな小径部分（支持部２２ｂに相当）とからなる段差を有する円柱状の部材により構成される。
【００２６】
そして、筒状部材２１及び支持部材２２が環境温度の変化により膨張収縮した際に、筒状部材２１の内周面と支持部２２ｂの外周面が、支持部２２ｂの挿入方向に平行な方向に対して摺動可能に構成されている。また、支持部２２ｂが筒状部材２１の筒内に挿入された状態では、筒状部材２１の他端側の端部と支持部材本体部２２ａの一端側の端部との間には隙間ｔが形成されている。この隙間ｔは、中空糸膜モジュール１００の使用環境温度の範囲内で最も高温の際においても、隙間が確保される大きさに設定されている。なお、実際の設計においては、使用環境温度（除湿装置における使用運転温度）の範囲内で最も高温状態における筒状部材２１と支持部材２２の伸び量に安全率を見込んで隙間ｔを設定すればよい。
【００２７】
＜本実施例に係る中空糸膜モジュールの優れた点＞
本実施例に係る中空糸膜モジュール１００によれば、内ケース２０は、外ケース１０よりも線膨張係数の大きな材料により構成される。そのため、環境温度が変化した場合には、内ケース２０の方が、外ケース１０よりも伸縮量が大きくなる特性を有する。
【００２８】
しかしながら、本実施例においては、内ケース２０は、筒状部材２１と支持部材２２から構成される。そして、支持部材２２に備えられた支持部２２ｂが筒状部材２１の筒の内部に挿入され、かつ筒状部材２１の内周面と支持部２２ｂの外周面が、支持部２２ｂの挿入方向に平行な方向に対して摺動可能に構成されている。
【００２９】
これにより、内ケース２０を構成する筒状部材２１及び支持部材２２が膨張収縮した場合でも、これら筒状部材２１と支持部材２２から封止固定部４０，５０に対して、支持部２２ｂの挿入方向に平行な方向（中空糸膜モジュール１００の長手方向）に力が作用することはない。従って、環境温度の変化により、筒状部材２１及び支持部材２２が膨張収縮しても、封止固定部４０，５０に対して無理な力が加わることを抑制することができる。つまり、外ケース１０と内ケース２０の伸縮量が異なっても、封止固定部４０，５０に対して無理な力が加わることを抑制することができる。これにより、封止固定部４０，５０が外ケース１０や内ケース２０から剥がれてしまうことを抑制することが可能となる。
【００３０】
また、本実施例においては、筒状部材２１の他端側の端部と支持部材本体部２２ａの一端側の端部との間に隙間ｔが形成されている。そして、この隙間ｔは、中空糸膜モジュール１００の使用環境温度の範囲内で最も高温の際においても、隙間が確保される大きさに設定されている。これにより、使用環境温度の範囲内では、筒状部材２１の内周面と支持部２２ｂの外周面は、支持部２２ｂの挿入方向に平行な方向に対して摺動可能な状態が維持される。つまり、仮に、上記の隙間ｔがゼロになってしまった場合には、内ケース２０から封止固定部４０，５０に対して、支持部２２ｂの挿入方向に平行な方向に力が作用してしまう。本実施例では、使用環境温度の範囲内では、隙間が確保されるように設定することで、そのような不具合が生じてしまうことを抑制することができる。
【００３１】
また、本実施例に係る外ケース１０はアルミニウムなどの金属材料により構成される。これにより、外ケース１０の強度を高めることができ、耐久性を高めることができる。また、外ケース１０は環境温度が変化してもあまり伸縮することがない。従って、中空糸膜モジュールの配置スペースによっては、中空糸膜モジュールの伸縮が問題になるような場合でも、本実施例に係る中空糸膜モジュール１００を好適に用いることができる。なお、先行技術文献に挙げた特許文献３には、中空糸膜の熱膨張収縮を吸収できるように、合成樹脂からなる２部材により外ケース（特許文献３ではハウジング）を構成した技術が開示されている。この技術の場合には、２部材の隙間に埃などの異物が侵入し得るため、室外や外気に曝される環境下ではそのまま用いることができない。例えば、更に、外部を覆うケースが必要になってしまう。また、上記の技術においては、中空糸膜によって外ケースなどを支える構成となるため、内部圧力が高くなると中空糸膜が断裂してしまうおそれがある。そのため、中空糸膜に対する負荷が大きくなる条件下では用いることができない。更に、上記の技術においては、外ケースが２部材で構成されるため、中空糸膜モジュール自体の捻じれや歪に対する強度が低い。従って、外ケースに対して強度が要求される条件下では用いることができない。これに対して、本実施例に係る外ケース１０によれば、これらの問題が解消される。
【００３２】
（その他）
上記実施例においては、外ケース１０が円筒状の部材で構成される場合を示したが、本発明における外ケースは筒状の部材であれば、円筒状の部材に限定されることはない。例えば、外ケースは断面が矩形の部材を用いても良い。また、上記実施例においては、内ケース２０の外周面が略円柱面により構成される場合を示したが、本発明における内ケースの形状はこれに限定されることはない。例えば、筒状部材については、断面が矩形の筒状の部材を用いることも可能である。この場合、支持部材の支持部の外形を筒状部材の内周面の形状に沿うようにすればよい。
【００３３】
また、上記実施例においては、支持部材２２が、大径部分（支持部材本体部２２ａの部分）と小径部分（支持部２２ｂの部分）とからなる段差を有する円柱状の部材により構成される場合を示した。しかしながら、本発明においては、支持部材については、外径が筒状部材２１の内径と同等の段差のない円柱状の部材により構成することもできる。この場合でも、筒状部材及び支持部材が環境温度の変化により膨張収縮した際に、筒状部材の内周面と支持部の外周面が、該支持部の挿入方向に平行な方向に対して摺動可能であることは言うまでもない。ただし、この場合には、中空糸膜３０が充填される空間について、筒状部材の径方向外側の空間に比べて、支持部材の径方向外側の空間の方が広くなる。従って、中空糸膜３０の充填率が環状隙間内で異なるため、中空糸膜３０の膜の外部を通る流体の流れ方が充填率に応じて異なることになる。以上のことから、中空糸膜３０の充填率を中空糸膜モジュール１００全体で均等にした方が良い場合には、上記実施例で示したように段差を有する支持部材２２を採用したほうがよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０  外ケース
１１  第１貫通孔
１２  環状溝
２０  内ケース
２１  筒状部材
２１ａ  第２貫通孔
２２  支持部材
２２ａ  支持部材本体部
２２ｂ  支持部
３０  中空糸膜
４０，５０  封止固定部
１００  中空糸膜モジュール
Ｓ  環状隙間
ｔ  隙間
【図１】
2015181985.tif 000003
【図２】
2015181985.tif 000004
【図３】
2015181985.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015181985.tif 000007