(57)【要約】【課題】従来から用いられてきた壁面に流体の流路となる貫通穴が設けられている中空糸膜モジュール用ケースと比べて、収容された中空糸膜のモジュール使用時における破損を低減せしめることを可能とする中空糸膜モジュール用ケースを提供する。【解決手段】壁面に流体の流路となる貫通穴２が設けられている中空糸膜モジュール用ケース１において、ケース内側の貫通穴鋭角エッジ部分にＲ型リブ４，４′，４′′、・・・・が設けられ、好ましくはケース内側の貫通穴にさらにメッシュを備えた中空糸膜モジュール用ケース。【選択図】図３
2015037767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース壁面に貫通穴が設けられている中空糸膜モジュール用ケースにおいて、
ケース内側の貫通穴鋭角エッジ部分にＲ型リブが設けられた中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項２】
鋭角エッジ部分に加えて、鋭角エッジ部分以外のエッジ部分にＲ型リブが設けられた請求項１記載の中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項３】
Ｒ型リブが、隣り合うエッジ同士をケースの長軸方向に繋いだ棒状に形成されている請求項１または２のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項４】
さらにケース内側の貫通穴にメッシュを備えた請求項１または２のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項５】
射出成型法によって製造された請求項１、２または３のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項６】
メッシュインサート成型によってメッシュが形成された請求項４記載の中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュールケースに複数の中空糸膜からなる中空糸膜束を収容し、中空糸膜束端部を中空糸膜の中空内部のみが外部に開放されるように各中空糸膜の外壁面間およびケースの内壁面間を封止固定したポッティング部を備えた中空糸膜モジュール。
【請求項８】
加湿装置として用いられる請求項７記載の中空糸膜モジュール。
【請求項９】
加湿装置が、燃料電池の加湿装置である請求項８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、中空糸膜モジュール用ケースに関する。さらに詳しくは、加湿装置などに有効に用いられる中空糸膜モジュール用のケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、燃料電池などに用いられる加湿装置として、中空糸膜束をケースに挿嵌し、ケース端部でポッティング部を介して中空糸膜端部を固定せしめた中空糸膜モジュールが用いられている。これは、中空糸膜の内側にドライガス(乾燥空気；加湿対象)を、また中空糸膜の外側にウェットガス(湿潤空気)をそれぞれ通気することにより乾燥空気が加湿されるというものである。かかる中空糸膜モジュールに用いられるケースには、ウェットガスの流路となる貫通穴を設ける必要がある。
【０００３】
中空糸膜モジュール用ケースを量産するに際しては一般的に射出成型法が用いられるが、射出成型で貫通穴を設けたケースを作製した場合には、図２のケース断面図に示されるようにケース１壁面に形成された貫通穴２によりケース１内周面にエッジ３、３′、３′′、・・・・が形成されることとなる。かかるエッジ３、３′、３′′、・・・・は、通常用いられる二つ割りの金型を用いた場合には、上下頂部付近に位置するケース壁面のエッジ３′は直角(90度)となるものの、それ以外の箇所ではケース壁面に形成される内壁面側エッジ３、３′′、・・・・は鋭角となる。
【０００４】
一方、例えば自動車用の燃料電池に使用される加湿膜モジュールには、数千NL/分と高流量でガスが流れることに加え、運転停止の繰り返しあるいは運転負荷によりその流量が大きく変動するため、中空糸膜モジュール用ケース内に収容された中空糸膜が揺動し、モジュールケース内側のエッジに繰り返してあたることとなり、中空糸膜が破損するおそれがある。
【０００５】
本出願人は先に、中空糸膜モジュール組み立て時に発生する中空糸膜の破損を防止することを目的として、ハウジングケースに、その周壁面の一方の端部側から他方の端部側まで略軸方向に延びる複数本の枠の間に形成されるスリット状の流入孔を形成した中空糸膜モジュール用ケースを提案している(特許文献１参照)。かかる中空糸膜モジュール用ケースは中空糸膜モジュール組み立て時に発生する中空糸膜の破損を有効に防止せしめるものの、流入孔にはエッジが存在することから、使用時においては中空糸膜が揺動し、モジュールケース内側のエッジに繰り返してあたることとなり、中空糸膜が破損するおそれがある。これに対して、流入孔の軸方向の両端部から傾斜接続部を介し壁周面に対して段差をなすように平行に突出するカバー部を備えることにより、中空糸膜と流入孔とが直接接触しにくい態様についても提案している(特許文献１ 段落〔００１５〕、図３(b))。しかしながら、鋭角なエッジに対しての対応策については言及されておらず、またカバー部はケースとは別の部材として用意する必要があり、簡素化された構成とまではいえないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−５７７７７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、従来から用いられてきた壁面に貫通穴が設けられている中空糸膜モジュール用ケースと比べて簡素化された構成で、収容された中空糸膜のモジュール使用時における破損を低減せしめることを可能とする中空糸膜モジュール用ケースを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる本発明の目的は、壁面に貫通穴が設けられている中空糸膜モジュール用ケースにおいて、ケース内側の貫通穴鋭角エッジ部分にＲ型リブが設けられ、好ましくはケース内側の貫通穴にさらにメッシュを備えた中空糸膜モジュール用ケースによって達成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る中空糸膜モジュール用ケースは、中空糸膜モジュール使用時に中空糸膜の破損原因となりうるケース内側の貫通穴鋭角エッジ部分にＲ型リブが設けられているので、ケース内に収容された中空糸膜の中空糸膜モジュール使用時における破損を低減せしめることができるといったすぐれた効果を奏する。このＲ型リブは、エッジ部分と一体的に形成されるため、かかる中空糸膜モジュール用ケースは構成が簡素化されており、容易にその製造が可能であるといった特徴を有する。
【００１０】
さらにケース内側の貫通穴にメッシュを備えることにより、鋭角エッジ以外の直角のエッジ部分についてはＲ型リブを設けなくとも中空糸膜の破損を有効に防止せしめることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】壁面に貫通穴が形成された中空糸膜モジュール用ケースの一態様を示す側面図である。
【図２】図１に示された中空糸膜モジュール用ケースのＡ−Ａ′線断面図(従来態様)である。
【図３】本発明に係る、図１に示されたケース内側の貫通穴エッジ部分にＲ型リブを設けた中空糸膜モジュール用ケースのＡ−Ａ′線断面図である。
【図４】本発明に係る、図１に示されたケース内側の貫通穴エッジ部分にＲ型リブを設けた中空糸膜モジュール用ケースのＢ−Ｂ′線横断面図である。
【図５】本発明に係る、図３に示されたケース内側の断面貫通穴部分にメッシュが備えられた中空糸膜モジュール用ケースの一態様を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の中空糸膜モジュール用ケースは、壁面に貫通穴が形成されており、ケース内側の貫通穴鋭角エッジ部分にＲ型リブが設けられ、好ましくはさらにケース内側の貫通穴にメッシュを備えている。
【実施例】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明に係る中空糸膜モジュール用ケースの具体的態様を詳細に説明する。なお、以下に述べる具体的態様はあくまで本発明の一態様を例示しているに過ぎず、本発明はこれらの各態様に限定されるものではない。
【００１４】
図３は、本発明に係る中空糸膜モジュール用ケースの一断面を示したものであり、図１に例示されている壁面に貫通穴が形成された中空糸膜モジュール用ケースのＡ−Ａ′線部分の断面図である。従来の技術で述べた如く中空糸膜モジュール用ケースを量産するに際しては一般的に射出成型法が用いられ、射出成型で貫通穴を設けたケースを作製すると、図２(従来例)に示されるようにケース１壁面に形成された貫通穴２により、ケース１内周面にエッジ３、３′、３′′、・・・・が形成されることとなるが、本発明ではかかるエッジ部分にＲ型のリブ４を形成せしめることを特徴としている。かかるＲ型リブ４を設けることによって、ケース内に中空糸膜を収容した中空糸膜モジュール使用時に中空糸膜が揺動しても、エッジに繰り返し当たって中空糸膜が破損することを防ぐことが可能となる。
【００１５】
かかるＲ型リブ４は、ケースの射出成形時にエッジ部分と一体的に形成される。特許文献１では、流入孔の軸方向の両端部から傾斜接続部を介し壁周面に対して段差をなすように平行に突出するカバー部を備えることにより、中空糸膜の収容時における破損を防止するといった態様が示されているが、本発明に係る中空糸膜モジュール用ケースはこの従来例のように複数の部材を用いることなく簡素化された構成で、かつケースの射出成形時と同時にリブ部も形成しうるので、中空糸膜モジュール用ケースの製造が容易であるといった特徴を有する。
【００１６】
Ｒ型リブは、ケース製造時に形成されるエッジのうち、少なくとも鋭角となるものについて形成される。通常用いられる二つ割りの金型を用いた場合には、上下頂部付近に位置するケース壁面のエッジ３′は直角(90度)となるので、Ｒ型リブ４′の形成は任意である。またケース製造時に形成されるエッジが鈍角の部分についても同様である。したがって、本発明では、Ｒ型リブが鋭角のエッジ部分のみに形成される態様および鋭角のエッジ部分に加えて鋭角エッジ部分以外のエッジ部分にもＲ型リブが形成された態様のいずれをも含む。
【００１７】
図４は本発明に係る中空糸膜モジュール用ケースの一断面を示したものであり、図１に例示されている壁面に貫通穴が形成された中空糸膜モジュール用ケースの貫通穴エッジ部分にＲ型リブが形成された中空糸膜モジュール用ケースのＢ−Ｂ’線部分の横断面図である。図４では、エッジ３、３′、３′′、・・・・のすべてにＲ型リブ４、４′、４′′、・・・・が設けられている。この図では、Ｒ型リブ４、４′、４′′、・・・・は隣り合うエッジ同士をケースの長軸方向に繋いだ棒状に形成されている。
【００１８】
ここで、射出成型によるケース製造時には、好ましくはメッシュインサート成型によりケース内側の貫通穴にメッシュ５が配置される(図５)。メッシュとしては、樹脂製あるいは金属製のものが用いられ、メッシュを金型に装着(インサート)後にケース材料を注入し、メッシュ部材とケース材料とを一体化させることにより、貫通穴が形成された中空糸膜モジュール用ケースの製造が行われる。このようにケース内側の貫通穴にメッシュを備えることにより、鋭角エッジ以外の直角のエッジ部分、すなわちエッジ３および貫通穴によって円周方向に形成されるエッジ(図示せず)については、Ｒ型リブを設けなくとも中空糸膜の破損を有効に防止せしめることが可能となり、また貫通穴がケース長軸方向に形成されている場合であっても、中空糸膜のケース外への突出を有効に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明に係る中空糸膜モジュール用ケースは、複数の中空糸膜からなる中空糸膜束を収容し、中空糸膜束端部を中空糸膜の中空内部のみが外部に開放されるように各中空糸膜の外壁面間およびケースの内壁面間を封止固定したポッティング部を介して中空糸膜端部を固定せしめることによって中空糸膜モジュールを構成し、これは例えば固体高分子型燃料電池に供給する燃料ガスを加湿するための加湿器等に使用される加湿用中空糸膜モジュールのほか、除湿用中空糸膜モジュール、流体のろ過、分離、濃縮に用いられる中空糸膜モジュールなどとして有効に用いられる。
【符号の説明】
【００２０】
１                中空糸膜モジュール用ケース
２                貫通穴
３，３′，３′′  エッジ
４，４′，４′′  Ｒ型リブ
５                メッシュ
【図１】
2015037767.tif 000003
【図２】
2015037767.tif 000004
【図３】
2015037767.tif 000005
【図４】
2015037767.tif 000006
【図５】
2015037767.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月8日(2013.10.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、中空糸膜モジュール用ケースに関する。さらに詳しくは、燃料電池の加湿装置などとして有効に用いられる中空糸膜モジュール用のケースに関する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
現在、燃料電池などに用いられる加湿装置として、中空糸膜束をケースに挿嵌し、ケース端部でポッティング部を介して中空糸膜端部を固定せしめた中空糸膜モジュールが用いられている。これは、中空糸膜の内側にドライガス(乾燥空気；加湿対象)を、また中空糸膜の外側にウェットガス(湿潤空気)をそれぞれ通気することによりドライガスが加湿されるというものである。かかる中空糸膜モジュールに用いられるケースには、ウェットガスの流路となる貫通穴を設ける必要がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
例えば自動車用の燃料電池に使用される加湿膜モジュールには、数千NL/分と高流量でガスが流れることに加え、運転・停止の繰り返しあるいは運転負荷によりその流量が大きく変動するため、中空糸膜モジュール用ケース内に収容された中空糸膜が揺動し、モジュールケース内側のエッジに繰り返してあたることとなり、中空糸膜が破損するおそれがある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本出願人は先に、中空糸膜モジュール組み立て時に発生する中空糸膜の破損を防止することを目的として、ハウジングケースに、その周壁面の一方の端部側から他方の端部側まで略軸方向に延びる複数本の枠の間に形成されるスリット状の流入孔を形成した中空糸膜モジュール用ケースを提案している(特許文献１参照)。かかる中空糸膜モジュール用ケースは、中空糸膜モジュール組み立て時に発生する中空糸膜の破損を有効に防止せしめるものの、流入孔にはエッジが存在することから、使用時においては中空糸膜が揺動し、中空糸膜がモジュールケース内側のエッジに繰り返してあたることとなり、中空糸膜が破損するおそれがある。これに対して、流入孔の軸方向の両端部から傾斜接続部を介し壁周面に対して段差をなすように平行に突出するカバー部を備えることにより、中空糸膜と流入孔とが直接接触しにくい態様についても提案している(特許文献１ 段落〔００１５〕、図３(b))。しかしながら、鋭角なエッジに対しての対応策については言及されておらず、またカバー部はケースとは別の部材として用意する必要があり、簡素化された構成とまではいえないものであった。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の目的は、従来から用いられてきた壁面に流体の流路となる貫通穴が設けられている中空糸膜モジュール用ケースと比べて簡素化された構成で、収容された中空糸膜のモジュール使用時における破損を低減せしめることを可能とする中空糸膜モジュール用ケースを提供することにある。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
かかる本発明の目的は、壁面に流体の流路となる貫通穴が設けられている中空糸膜モジュール用ケースにおいて、ケース内側の貫通穴鋭角エッジ部分にＲ型リブが設けられ、好ましくはケース内側の貫通穴にさらにメッシュを備えた中空糸膜モジュール用ケースによって達成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
【図１】壁面に流体の流路となる貫通穴が形成された中空糸膜モジュール用ケースの一態様を示す側面図である。
【図２】図１に示された中空糸膜モジュール用ケースのＡ−Ａ′線断面図(従来態様)である。
【図３】本発明に係る、図１に示されたケース内側の貫通穴エッジ部分にＲ型リブを設けた中空糸膜モジュール用ケースのＡ−Ａ′線断面図である。
【図４】本発明に係る、図１に示されたケース内側の貫通穴エッジ部分にＲ型リブを設けた中空糸膜モジュール用ケースのＢ−Ｂ′線横断面図である。
【図５】本発明に係る、図３に示されたケース内側の断面貫通穴部分にメッシュが備えられた中空糸膜モジュール用ケースの一態様を示す断面図である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の中空糸膜モジュール用ケースは、壁面に流体の流路となる貫通穴が形成されており、ケース内側の貫通穴鋭角エッジ部分にＲ型リブが設けられ、好ましくはさらにケース内側の貫通穴にメッシュを備えている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
図３は、本発明に係る中空糸膜モジュール用ケースの一断面を示したものであり、図１に例示されている壁面に流体の流路となる貫通穴が形成された中空糸膜モジュール用ケースのＡ−Ａ′線部分の断面図である。従来の技術で述べた如く中空糸膜モジュール用ケースを量産するに際しては一般的に射出成型法が用いられ、射出成型で貫通穴を設けたケースを作製すると、図２(従来例)に示されるようにケース１壁面に形成された貫通穴２により、ケース１内周面にエッジ３、３′、３′′、・・・・が形成されることとなるが、本発明ではかかるエッジ部分にＲ型のリブ４を形成せしめることを特徴としている。かかるＲ型リブ４を設けることによって、ケース内に中空糸膜を収容した中空糸膜モジュール使用時に中空糸膜が揺動しても、中空糸膜がエッジ部分に繰り返し当たって中空糸膜が破損することを防ぐことが可能となる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図４は本発明に係る中空糸膜モジュール用ケースの一断面を示したものであり、図１に例示されている壁面に流体の流路となる貫通穴が形成された中空糸膜モジュール用ケースの貫通穴エッジ部分にＲ型リブが形成された中空糸膜モジュール用ケースのＢ−Ｂ’線部分の横断面図である。図４では、エッジのすべてにＲ型リブ４、４′、４′′、・・・・が設けられている。この図では、Ｒ型リブ４、４′、４′′、・・・・は隣り合うエッジ同士をケースの長軸方向に繋いだ棒状に形成されている。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
ここで、射出成型によるケース製造時には、好ましくはメッシュインサート成型法によりケース内側の貫通穴にメッシュ５が配置される(図５)。メッシュとしては、樹脂製あるいは金属製のものが用いられ、メッシュを金型に装着(インサート)後にケース材料を注入し、メッシュ部材とケース材料とを一体化させることにより、貫通穴が形成された中空糸膜モジュール用ケースの製造が行われる。このようにケース内側の貫通穴にメッシュを備えることにより、鋭角エッジ以外の直角のエッジ部分、すなわちエッジ３および貫通穴によって円周方向に形成されるエッジ(図示せず)については、Ｒ型リブを設けなくとも中空糸膜の破損を有効に防止せしめることが可能となり、また貫通穴がケース長軸方向に形成されている場合であっても、中空糸膜のケース外への突出を有効に防止することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース壁面に流体の流路となる貫通穴が設けられている中空糸膜モジュール用ケースにおいて、
ケース内側の貫通穴鋭角エッジ部分にＲ型リブが設けられた中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項２】
鋭角エッジ部分に加えて、鋭角エッジ部分以外のエッジ部分にＲ型リブが設けられた請求項１記載の中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項３】
Ｒ型リブが、隣り合うエッジ同士をケースの長軸方向に繋いだ棒状に形成されている請求項１または２のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項４】
射出成型法によって製造された請求項１、２または３のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項５】
さらにケース内側の貫通穴にメッシュを備えた請求項１または２のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項６】
メッシュインサート成型法によってメッシュが形成された請求項５記載の中空糸膜モジュール用ケース。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかの請求項に記載の中空糸膜モジュールケースに複数の中空糸膜からなる中空糸膜束を収容し、中空糸膜束端部を中空糸膜の中空内部のみが外部に開放されるように各中空糸膜の外壁面間およびケースの内壁面間を封止固定したポッティング部を備えた中空糸膜モジュール。
【請求項８】
加湿装置として用いられる請求項７記載の中空糸膜モジュール。
【請求項９】
加湿装置が、燃料電池の加湿装置である請求項８記載の中空糸膜モジュール。