JPH0255097B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は浸透性薄膜状物を用い、原料流体中の
成分の透過率の差異を利用して原料流体から特定
成分を分離する流体の分離装置に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来より、浸透性薄膜状物を用い浸透あるいは
限外濾過の原理を利用して流体混合物からの特定
成分の分離、濃縮等の処理を行なう装置が種々提
案されている。

なお、本発明において浸透性薄膜状物とは、浸
透性の薄膜フイルムで形成した袋又は中空糸をい
う。

第２〜４図は従来の流体の分離装置の構成の一
例を示す断面図であつて、この分離装置は筒状の
容器本体１２と蓋体２０とからなる筒状の分離装
置容器１０を有している。容器本体１２はその一
端１２ａが封じられた形状であり、この一端１２
ａには原料流体の排出口１４が設けられ、容器本
体１２の他端側には原料流体導入口１６が設けら
れている。前記蓋体２０はこの容器本体１２に冠
着されており、分離流体取出し口１８を有してい
る。

図中、２２は筒状容器１０内を原料流体通過室
２４と分離流体室２６とに区画する隔壁であつ
て、浸透性薄膜状物（この例では中空糸）２８の
一端側が埋設され固定されている。なお、中空糸
２８は分離流体室２６と連通するように隔壁２２
に固定されており、中空糸２８の他端は合成樹脂
板２９に埋め込まれて封じられている。

この第２〜４図の従来装置において、原料流体
Ａ（例えば水素とメタンの混合ガス）は導入口１
６から通過室２４に導入され、その中に含まれて
いる特定の成分（本例では水素）は中空糸２８の
内部に浸透して行き分離流体室２６に入り取出口
１８から取り出される。中空糸を透過しない成分
（本例ではメタン）は排出口１４から容器外に排
出される。

ところで、このような流体の分離装置において
は、隔壁は浸透性薄膜状物を埋設状態で保持する
ところから、一般に流し込み成型の可能なエポキ
シ樹脂等の合成樹脂製とされている。なお、容器
それ自体は高圧の流体に耐えるために、例えば炭
素鋼などの金属製とされている。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記の如く合成樹脂製の隔壁を有する従来の流
体の分離装置によると、流体の分離量及び分離効
率を高めるために原料流体を高圧とした場合、隔
壁が原料流体の高圧により分離流体室側に撓み、
容器本体との間のシール性を損ねたり、隔壁寿命
を短かくするおそれがあつた。このため原料流体
の圧力を下げて運転せざるを得ない場合があり、
分離効率の向上が妨げられたり、あるいは高圧下
の分離が望まれる各種流体の分離には適用できな
いなどの不都合があつた。

なお、前記したような隔壁の撓み、変形などを
防止するためには、隔壁自体を大きくして強度を
上げるようにすることが考えられるが、エポキシ
樹脂などの合成樹脂製の隔壁は一般的に、成形性
が悪く、隔壁を大きくすればする程、樹脂に割れ
がより多く発生するなどして、耐圧強度が低下し
てしまうという不都合もあつた。

また、合成樹脂製隔壁と金属製容器との熱膨張
差により両者の間の封隔性が低下するおそれがあ
る。

さらに、単に合成樹脂製隔壁を金属製環状部材
で取り巻いたのでは、同様に熱膨張差により両者
の間の封隔性が低下するおそれがある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の流体の分離装置は金属製の筒状の分離
装置容器内が、筒の軸方向と交差して設けられた
合成樹脂製の隔壁によつて原料流体通過室と分離
流体室とに隔離されており、該隔壁には浸透性薄
膜状物がその中空部が分離流体室に連通するよう
に埋設固定されてなる流体の分離装置において、
前記合成樹脂製の隔壁を、分離流体室側から通気
性を有する押え部材によつて押圧支持してなり、
該押え部材は、浸透性薄膜状物の延長軸線方向に
沿う多数の孔が穿設された押え部材本体と、該押
え部材本体と隔壁との間に介在する多孔質層とか
らなり、該合成樹脂製隔壁を金属製環状部材によ
つて取巻き、該金属製環状部材の内周面及び隔壁
の外周面にそれぞれ分離流体室に向つて小径とな
る段部又はテーパ面を形成し、該段部又はテーパ
面を係合させて、合成樹脂製隔壁を金属製環状部
材に係止し、該金属製環状部材を容器に係止した
ことを特徴とする。

また、本発明の流体の分離装置はさらに、前記
段部同志又はテーパ面同志を接着剤により接着し
たものである。

［作用］ 本発明によれば、隔壁が流体加圧面の反対側か
ら押え部材によつてバツクアツプされるので、そ
の隔壁が加圧方向と反対側から補強され、合成樹
脂製であつても高圧流体による変形が確実に防止
される。しかも押え部材は通気性を有するもので
あるから分離流体が隔壁を介して分離流体室側へ
流通する作用が何ら阻害されない。

本発明では、この押え部材を多数の孔が穿設さ
れた本体と、該本体と隔壁との間に介在する多孔
質層とから構成したので、合成樹脂製隔壁の端面
に露出する極めて多数の微細な中空糸（浸透性薄
膜状物）の開口端がすべて確実に該本体の孔と連
通する。即ち、押え部材本体の孔と中空糸の開口
端面とが不一致であつても、多孔質層内の気孔部
を介して両者が確実に連通する。この結果、中空
糸の内部に分離抽出された流体が分離流体室内へ
極めて円滑に流入する。

本発明では合成樹脂製隔壁を金属製環状部材に
よつて取巻き、該金属製環状部材を容器に係止し
たので、この金属製環状部材と金属製容器との熱
膨張差が無いか又は極めて小さく、従つて分離流
体室と原料流体室とが常時確実に隔絶される。

本発明では、該金属製環状部材の内周面及び合
成樹脂製隔壁の外周面にそれぞれ分離流体室に向
つて小径となる段部又はテーパ面を形成し、該段
部又はテーパ面を係合させて、合成樹脂製隔壁を
金属製環状部材に係止したから、合成樹脂製隔壁
が金属製環状部材に強固に係止される。そして、
合成樹脂製隔壁と金属製環状部材との間に熱膨張
差があつても、分離流体室と原料流体室とは確実
に封隔される。

さらに、本発明では、この段部同志又はテーパ
面同志を接着剤により接着することができる。こ
のようにすると、段部同志又はテーパ面同志の接
触面が密にシールされる。

［実施例］ 以下に図面に示す実施例を参照しながら本発明
を更に詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る流体の分離装
置の隔壁と容器内壁面との係合部を示す拡大断面
図である。

第１図において、１２，２０はそれぞれ前述の
通り容器本体、蓋体であり、２２は隔壁である。
そして、容器本体１２、蓋体２０は、共に、例え
ば炭素鋼からなる金属製である。隔壁２２は、例
えば、直径が200〜500μmのようにポリイミド樹
脂からなる多数の中空糸２８が埋設固定された、
例えばエポキシ樹脂から構成されている。この隔
壁２２は、例えば炭素鋼からなる。金属製の環状
部材２２ｂによつて取巻かれている。なお、中空
糸２８は前述のように分離流体室２６に連通する
よう、隔壁２２の上端面にまで達するように埋設
されている。

しかして、この合成樹脂製の隔壁２２の上側の
端縁部は断面Ｌ字形に切り欠かれて段部３０が形
成されており、一方、金属製の環状部材２２ｂの
内周面の中間部にはこの段部３０に係合する形状
の突部３２が突設されており、隔壁２２と環状部
材２２ｂとは段部３０と突部３２とが係止するよ
うに嵌め合され、かつ第５図に拡大して示すよう
に、接着剤３１によつてその係止部分が装着され
ている。接着剤としては、例えば、エポキシ系接
着剤が用いられる。このように段部同志を係合さ
せたから、隔壁２２の係止強度が高く、また、接
着剤３１にて接着したから隔壁２２と環状部材２
２ｄとの接触面が密にシールされる。

上記環状部材２２ｂは突部３２の上側部内周面
を大径とされて、隔壁２２よりも上方に突出す
る、大なる内径の筒部２２ａを有している。この
筒部２２ａ内に通気性を有する押え部材３４が嵌
合され、隔壁２２を分離流体室２６の側から押圧
支持するようにしている。即ち、押え部材３４は
中空糸２８の延長軸線方向に沿う多数の孔３６が
穿設された金属製の押え部材本体３４ａと、この
押え部材本体３４ａと隔壁２２との間に介在する
多孔質のステンレスなどの焼結金属又はセラミツ
クス等からなる多孔質層３４ｂとによつて構成さ
れている。そして、環状部材２２ｂの下面と隔壁
２２の下面とが面一に合致した状態で容器本体１
２に形成した段部１２ａに共に載置され、また、
環状部材２２ｂの上面と押え部材本体３４ａの上
面とが面一に合致した状態で蓋体２０の内面に共
に当接され、その蓋体２０が容器本体１２にボル
ト等の締付具３８で締付けられている。これによ
り、隔壁２２は押え部材３４により通気可能な状
態で分離流体室２６側からバツクアツプされてい
る。

なお、第１図中、押え部材本体３４ａの孔３６
は明確化のため拡大して示しているが、実際は第
６図に示すように格子配置で多数穿設されてい
る。

また、環状部材２２ｂの上下面と蓋体２０及び
容器本体段部１２ａとの接合部には夫々Ｏリング
などのシールリング４０が設けられ、それらの接
合部の気密性が保持されている。

このように、形成された流体の分離装置におい
ては、合成樹脂製の隔壁２２が押え部材３４によ
つて分離流体室２６の側から押圧支持されている
ので、流体通過室２４に供給される流体が高圧で
あつても上方への撓みが確実に防止される。そし
て、押え部材３４は多数の孔３６が穿設された押
え部材本体３４ａと多孔質層３４ｂとから構成さ
れているので、第７図に矢印で示すように、中空
糸２８で分離抽出された流体は分離流体室２６側
へ円滑に流通する。即ち、押え部材本体３４ａの
孔３６と中空糸２８の上端開口部分とが不一致で
あつても、多孔質層３４ｂ内のポーラス部を介し
て両者が確実に連通し、流体が円滑に流通するも
のである。

なお、隔壁２２の外周部は金属製の環状部材２
２ｂで取巻かれているので温度の昇降があつて
も、その環状部材２２ｂと容器本体１２との熱膨
張差が無いか又は極めて小さく、したがつて隔壁
２２と容器本体１２内周面とのシールが環状部材
２２ｂによつて完全なものとなる。

第８図は本発明の異なる実施例に係る流体の分
離装置の上部の断面図、第９図はその平面図であ
る。

この実施例においても、中空糸２８が埋設固定
された合成樹脂製の隔壁２２は金属製の環状部材
２２ｄで取巻かれており、隔壁２２と環状部材２
２ｄとは接着剤により接着されている。そして、
隔壁２２は前記実施例と同様に押え部材３４によ
つてバツクアツプされている。また、金属製環状
部材２２ｄと蓋体２０及び容器本体１２との間に
シール部材５４，５５が配設され、蓋体と容器内
壁面（この場合は蓋体２０内壁面）との間のシー
ルを行なつており、前記実施例と同様の作用効果
を有する。

なお、この第８図の実施例においても第１図の
実施例と同様に隔壁２２の外周面及び環状部材２
２ｄの内周面にはそれぞれ、段部及びそれと係合
する突部が形成されている。また、この実施例で
は蓋体２０は、半割り形のフレーム部材５６，５
８によつて容器本体１２に結合されている。即
ち、蓋体２０の外周面は傾斜面２０ａとなつてお
り、容器本体１２の上端部には傾斜面６０ａを有
するフランジ部６０が設けられている。そして、
フレーム部材５６，５８の内周面側にはこれらの
傾斜面２０ａ，６０ａと係合する傾斜面５６ａ，
５８ａが形成されている。

そのため、第９図に示すように半割り形のフレ
ーム部材５６，５８を連結するボルト６２，６４
を締め込むことによりフレーム部材５６，５８が
接近方向に付勢され、この接近方向への力が斜面
２０ａ，６０ａによつて蓋体２０とフランジ部６
０との合せ面と垂直方向の力に分力され蓋体２０
をフランジ部６０に押し付ける。図中６６は蓋体
２０とフランジ部６０との合せ面に配設されたシ
ール部材である。

この第８図の実施例においては、第９図のよう
な半割り状のフレーム部材５６，５８のかわり
に、第１０図に示すように傾斜面２０ａ，６０ａ
と係合するクランプ６７ａ〜ｄを蓋体２０及びフ
ランジ部６０の周部に噛み込ませ、このクランプ
６７ａ〜ｄ同志をコネクテイングロツド６８ａ，
６８ｂで連結し半径方向に付勢することによつ
て、蓋体２０をフランジ部６０に押き付けるよう
にしても良い。

また、この第８図の実施例においては、第１１
図に示すように、ボルト６９ａ，６９ｂによつて
蓋体２０を容器本体１２のフランジ部６０に取り
付けるようにしても良い。

第１２図は本発明の更に異なる実施例に係る流
体の分離装置の隔壁の断面図である。この隔壁に
おいては合成樹脂製の隔壁２２と金属製の環状部
材２２ｈとの接着面はテーパ面とされており、接
着剤による隔壁と環状部材との接着効果の他に、
流体通過室から受ける流体の圧力によつて隔壁２
２の外周面が金属製環状部材２２ｈの内周面に押
し付けられる効果により隔壁２２と環状部材２２
ｈとの接合強度が高められるようになつている。
この第１２図の隔壁においても隔壁２２が押え部
材３４によつてバツクアツプされ、流体圧による
変形防止が図られている。また、金属製環状部材
２２ｈと容器本体１２あるいは蓋体との間にシー
ル用パツキンが配設され、環状部材２２ｈと容器
本体１２あるいは蓋体２０との間のシールが行な
われる。

このように各実施例装置において、隔壁と容器
内壁面とのシールは金属製環状部材２２ｂ，２２
ｄ，２２ｆ，２２ｈと金属製の容器内壁面（容器
本体１２の内壁面又は蓋体２０の内面）との間で
行なわれており、両者が共に金属製であるところ
から温度の昇降があつて熱膨張差が無いか又は極
めて小さく従つて常時良好なシールが行なわれ
る。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明の流体の分離装置は、合成
樹脂製の隔壁を流体圧の作用面の反対側である分
離流体室の側から通気性を有する押え部材によつ
て押圧支持し、隔壁の流体圧による変形を防止で
きるようにしたので、分離流体を高圧供給するこ
とによる分離効率の向上が図れるとともに、分離
に高加圧を要する各種流体の適用も可能となり用
途の拡大が図れる。また、隔壁の機械的強度に対
する信頼性が向上するとともに、耐用寿命も長期
化する等の効果も奏される。

なお、合成樹脂製の隔壁には強度をもたせる必
要がないため、隔壁自体は小型のものでよいの
で、隔壁を構成する樹脂の成形性が良く、割れ等
が発生せず、良好で信頼性の高い隔壁とすること
ができる。

本発明では、押え部材の多孔質層が合成樹脂製
隔壁に当接しており、中空糸等の浸透性薄膜状物
の内部が確実に分離流体室に連通する。この結
果、分離効率が高まる。

本発明では合成樹脂製隔壁を金属製環状部材で
取巻き金属製環状部材を容器に係止しており、合
成樹脂製隔壁と金属製容器との熱膨張差があつて
も分離流体室と原料流体室との封隔性が良い。

本発明では、合成樹脂製隔壁と金属製環状部材
との間に、分離流体室側に向つて小径となる段部
又はテーパ面を設けてあるので、合成樹脂製隔壁
と金属製環状部材とに熱膨張差があつても、原料
流体室と分離流体室とは確実に封隔される。

本発明では、この段部又はテーパ面に接着剤を
介在させることにより、上記の封隔がより確実な
ものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る流体の分離装置
の要部断面図、第２図は従来の流体の分離装置の
断面図、第３図は第２図の部拡大図、第４図は
第２図の部拡大斜視図、第５図は第１図に示す
隔壁の係止部分の拡大断面図、第６図は押え部材
本体の平面図、第７図は第１図の作用説明図、第
８図は本発明の異なる実施例に係る流体の分離装
置の要部断面図、第９図は第８図に示す実施例装
置の平面図、第１０図は第９図に相当する他の実
施例を示す平面図である。また第１１図と第１２
図はそれぞれ本発明のさらに異なる実施例装置を
示す要部断面図である。 １２……容器本体、２０……蓋体、２２……隔
壁、２４……流体通過室、２６……分離流体室、
２８……中空糸、２２ｂ，２２ｄ，２２ｆ，２２
ｈ……環状部材、３４……押え部材、３４ａ……
押え部材本体、３４ｂ……多孔質層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属製の筒状の分離装置容器内が、筒の軸方
   向と交差して設けられた合成樹脂製の隔壁によつ
   て原料流体通過室と分離流体室とに隔離されてお
   り、該隔壁には浸透性薄膜状物がその中空部が分
   離流体室に連通するように埋設固定されてなる流
   体の分離装置において、 前記合成樹脂製の隔壁を、分離流体室側から通
   気性を有する押え部材によつて押圧支持してな
   り、 該押え部材は、浸透性薄膜状物の延長軸線方向
   に沿う多数の孔が穿設された押え部材本体と、該
   押え部材本体と隔壁との間に介在する多孔質層と
   からなり、 該合成樹脂製隔壁を金属製環状部材によつて取
   巻き、 該金属製環状部材の内周面及び合成樹脂製隔壁
   の外周面にそれぞれ分離流体室に向つて小径とな
   る段部又はテーパ面を形成し、該段部又はテーパ
   面を係合させて、合成樹脂製隔壁を金属製環状部
   材に係止し、 該金属製環状部材を容器に係止したことを特徴
   とする流体の分離装置。 ２ 金属製の筒状の分離装置容器内が、筒の軸方
   向と交差して設けられた合成樹脂製の隔壁によつ
   て原料流体通過室と分離流体室とに隔離されてお
   り、該隔壁には浸透性薄膜状物がその中空部が分
   離流体室に連通するように埋設固定されてなる流
   体の分離装置において、 前記合成樹脂製の隔壁を、分離流体室側から通
   気性を有する押え部材によつて押圧支持してな
   り、 該押え部材は、浸透性薄膜状物の延長軸線方向
   に沿う多数の孔が穿設された押え部材本体と、該
   押え部材本体と隔壁との間に介在する多孔質層と
   からなり、 該合成樹脂製隔壁を金属製環状部材によつて取
   巻き、 該金属製環状部材の内周面及び合成樹脂製隔壁
   の外周面にそれぞれ分離流体室に向つて小径とな
   る段部又はテーパ面を形成し、該段部又はテーパ
   面を係合させて、合成樹脂製隔壁を金属製環状部
   材に係止し、 該金属製環状部材を容器に係止し、 前記段部同志又はテーパ面同志を接着剤により
   接着したことを特徴とする流体の分離装置。