JPH0365212A - 気体分離膜モジュール - 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 本発明は、主成分が、たとえば酸素と窒素とからなるよ
うな混合気体から、酸素富化ガスを効率良く取り出し、
しかも強度のある平膜式の気体分離膜モジュールに関す
るものである。

従来の技術 近年酸素富化ガスは、燃焼用、医療用、菜園用、養魚用
などに広く利用されているが、これらの気体を得る方法
としては、深冷分離による酸素ボンベが一般的であり、
他の代表的方法としては、固体表面の気体の吸脱着を利
用した方法（ゼオライト等）や、簡単に富化ガスを作り
出す目的で、有機物の膜を利用した気体分離膜の利用が
盛んに行われている。高分子膜を利用した分離の従来の
技術としては、例えば特願昭６２−１８１４８０号に示
される様な気体透過膜モジュールがある。

以下図面を参照しながら、上述したような気体分離手段
の一つである、従来の気体分離膜モジュールについて説
明を行う。

第３図は、従来の気体分離膜モジュールを２枚積層した
横断面図、第４図は、従来の気体分離膜モジュールの中
桟とガス導出口付近の極部的分解斜視図、第５図は、従
来の枠に連通体をはめ込んだ斜視図、第６図は、従来の
枠全体の斜視図である。

第３図、第４図、第５図、第６図において、１１゜は、
連続発泡されたエーテル系ウレタンフオームを含浸剤１
３により熱硬化させプレス成型した連通体、１２は、連
通体１１と一体プレス成型することにより全面接着され
たポリエチレン不織布の通気性シート、１３は、上記連
通体１１と上記通気性シー）１２を一体ブレス戊型によ
り全面接着する為の含浸剤（メチルジイソシアネート）
である。１４は、押出し成型、別枠き成型、射出成型な
どにより形成された枠、１４ａは前記枠の内側に形成さ
れた溝、１４ｂはガス導出口１８と溝１４ｂを連通状態
にする段付き穴、１４ｃはガス導出口１８の内径、外径
を大きくしたために厚さを厚くした段付き枠、１４ｄは
、気体分離膜モジスールを積層した場合のモジュールピ
ッチ、１５は、枠４を補強するための中桟、１５ａは、
前記中桟ｊ５を溝１４ａの凹部にはめ込むための凸部、
１６は、混合気体を選択的に分離するシリコン系の気体
分離膜、１７は前記気体分離膜１６と上記枠Ｊ４を気密
に保つ両面粘着テープ、例えばニット５０５（日東電気
工業株式会社製の商品名）、１８は酸素富化空気を取り
出すガス導出口である。第４図、第５図において、矢印
は真空ポンプで減圧した場合の酸素富化空気の流れを示
す。

以上の様に構成された気体分離膜モジュールについて、
以下その動作を説明する。

まず気体分離膜モジュールの外側からガス導出口１８よ
り真空ポンプで減圧吸引を行うと、気体分離膜モジュー
ルの外側の空気は、気体分離膜１６により選択的に分離
され、気体分離膜モジ、−ル内部に侵入し、第４図、第
５図の矢印の様に酸素富化空気は流れ、ガス導出口１８
より酸素富化空気が得られる。

通気性シート１２は、連通体１１の表面が粗面である為
に、気体分離膜］−６を保護するもので、真空ポンプで
減圧吸引された場合に、連通体１１にくい込まない様に
している。又外壁を形成する枠１４は、連通体〕７１の
外周と接触する内側に溝１４ａをつける。前記溝１４ａ
は、真空ポンプで減圧吸引した場合に真空度を効率よく
伝え、酸素富化空気をガス導出口１８へ導く。中桟１５
は気体分離膜モジュールの内部を、真空度−５６０＋＋
ａＨｇ。

外気温度６０℃にした場合、枠１４が内側に変形しない
ようにしたものである。この場合、酸素富化空気の通路
である溝１４ａを遮断しないようにし、しかも接着強度
を得る様に中桟１５に凸部１５ａを付け、溝１４ａの凹
部にはめ込み接着する。この時の酸素富化空気の流れは
、第４図の様に、連通体１１の内部を流れ、中桟１５の
両端の溝１４ａを通り、ガス導出口１８より取り出され
る。この様に気体分離膜寸法３２６ｗｍＸ１０３６ｍｍ
Ｘ１７ｎｎの長手方向（長さ１０３６＋ｍ＋＋）に２ケ
所、補強の中桟１５を入れる事により温度６０℃で真空
度−５６０ｍｍＨＨにおいて１０００時間変形がなかっ
た。

又第４図の様に枠１４の厚さ９閣の段付き枠１４ｃに段
付き穴１４ｂφ８．ｉｎ＋ｎとφ７閣をあけ、ガス導出
口１８の外径φ８胴、内径φγ酎をさし込み接着する。

このことによりガス導出口の内径と段付き穴（φ７１ｍ
ｍ）に段差がなくスムーズに、酸素富化空気が流れる。

なお段付き枠１４ｃの厚い部分を枠１４のスペーサ部よ
り厚くすると気体分離膜モジュールに常に新しい空気が
供給できないため、段付き枠１４ｃは厚さ９Ｍ以上には
できない。又、内径がφ７ｍｉに、酸素富化空気１０１
／ｍ　ｉ　ｎを流した場合、圧力損失が３　ｒｔｒｒｓ
　Ｈｇであり下記表の様な特性を示した。

なお、その時の気体分離膜１６の特性を下記表に示す。

気体分離膜１６は多孔質のポリプロピレンフィルムであ
るジュラガード２４００　（ポリプラスチック社製、商
品名）に、ポリジメチルシロキサン−ポリスルホン−ポ
リヒドロキシスチレンの共重合体を水面展開法により得
られる複合膜である。

又、真空ポンプで減圧吸引した際に、気体分離膜モジュ
ールの内部を気密に保ち気体分離膜１６以外からは、外
気が侵入しない様に、両面粘着テープ１７で気体分離膜
１６を接着密閉している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の気体分離膜モジュールは、枠１４
の溝１４ａの凹部に中桟１５の凸部１５ａをはめ込んで
あるだけでは、連通体１１を取り付は気体分離膜１６を
張るまで力が加わると取れてしまうため、これを防止す
るために接着する必要があった。

しかし、中桟１５と枠１４が接着しである場合、連通体
１１を枠内に入れにくくなり、又枠１４内に入れやすい
様に連通体１１を小さくすると、枠１４と連通体１１の
間に大きな空間が形成されてしまい、気体分離膜モジュ
ール内を減圧した場合、気体分離膜１６が空間部分に落
ち込んでしまい寿命が短かくなるという問題があった。

そのため枠１４の中桟１５の位置の精度と、連通体１１
の外寸の精度を、枠１４にはめ込む３枚ともに必要とな
り、加工精度がむずかしくなると共に、モジュール組立
てがやりにくくなり、さらにモジュール化する前の枠だ
けでは、接着が取れて中桟がはずれてしまうという問題
を有していた。

課題を解決するための手段 この問題を解決するために本発明の気体分離膜モジ４−
ルは、連通体の外周と接触する枠の内側に溝を設け、こ
の溝の奥を広くし連通体と接する面の溝を小さくし、こ
の溝を遮へしすることなく中桟を形成し、中桟の両端に
凸部を設け、凸部の先端を大きくして枠の溝を小さくし
た所に引掛ける構成を有している。

作用 この構成により、中桟が溝にそってスライドでき、スラ
イド方向と直角方向の引張り及び押し両方向に対して保
持できる様になり、中桟を自由にスライドさせ、連通体
をはめ込んだ後で中桟を縮める事ができる。これにより
２枚の連通体をはめ込み、最後の連通体１枚を、最終寸
法に合わせるｅけでよいため、連通体の寸法精度があま
り必要でなくなる。しかも気体分離膜モジュールを組み
立てやすくなると共にモジュール化する前の枠だけの状
態でも中桟が枠から取れる事はない。

実施例 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明の一実施例における気体分離膜モジュ
ール枠と中桟付近の極部的分解斜視図、第２図は、枠全
体の斜視図である。

第１図、第２図において１は連続発泡されたエーテル系
ウレタンフオームを含浸剤３により熱硬化させプレス成
型した連通体、２は連通体１と一体プレス成型すること
により全面接着されたポリエチレン不織布の通気性シー
ト、３は上記連通体ｌと上記通気性シート２を一体プレ
ス成型により全面接着する為の含浸剤（メチルジイソシ
アネート）である。４は押出し成型、引抜き成型。

射出成型などにより形成された枠、４ａは前記枠の内側
に形成された溝、４ｂは段付き枠、５は枠４を補強する
ための中桟、５ａは前記中桟を溝４ａの凹部にはめ込む
ための引掛は部、６は混合気体を選択的に分離するシリ
コン系の気体分離膜、７は前記気体分離膜６と上記枠４
を気密に保つ両面粘着テープ、例えばニット５０５（日
東電気工業■製の商品名）、８は酸素富化空気を取り出
すガス導出口である。第１図、第２図において、矢印は
真空ポンプで減圧した場合の酸素富化空気の流れを示す
。

以上の様に構成された気体分離膜モジュールについて、
以下その動作を説明する。

まず気体分離膜モジュールの外側からガス導出口８より
真空ポンプで減圧吸引を行うと、気体分離膜モジュール
の外側の空気は、気体分離膜６により選択的に分離され
、気体分離膜モジュール内部に侵入し、第１図の矢印の
様に酸素富化空気は流れ、ガス導出口８より酸素富化空
気が得られる。

通気性シート２は、連通体１の表面が粗面である為に、
気体分離膜６を保護するもので、真空ポンプで減圧され
た場合に、連通体１にくい込まない様にしている。

又外壁を形成する枠４は、連通体１の外周と接触する内
側に溝４ａをつけ、連通体１と接する側の溝を狭く奥を
広くする様にしている。前記溝４ａは、真空ポンプで減
圧吸引した場合に真空度を効率よく伝え、酸素富化空気
をガス導出口１８へ導く。中桟５は気体分離膜モジュー
ルの内部を、真空度−５６０ｍｎＨｇ、外気温度６０℃
にした場合、枠４が内側に変形しないように、しかも大
気圧にもどした場合も、外側に変形しないようにしたも
のである。又中桟５は溝４ａにそってスライドでき、ス
ライド方向と直角方向の引張りあるいは押し両方向に対
して力を保持できる引掛は部５ａを付けである。そのた
め、連通体１を枠４にはめ込む作業をする場合、中桟５
を広げる方向にスライドした後、連通体１をはめ込んで
、その後連通体１と枠４の間に空間ができない様に、ま
た狭ばめる作業を行なう。そしてもう−度、２本目の中
桟５１こついても同様の作業を行ない、３枚目の連通体
ｌをはめ込んだ後、段付き枠４ｂと連通体１の間に空間
部ができない様にして段付き枠４ｂを接着固定する。こ
の作業により枠４の全長は、１〜３帥程度の差はできる
けれども問題はない。

この場合、酸素富化空気の流量である溝４ａを遮へいし
ない様にしである。具体的方法として中桟５は溝４ａに
そってスライドでき、スライド方向と直角方向の引張り
あるいは押し両方向に対して力を保持できる様に、両端
をいったん細くしてその先端を太くする引掛は部を付け
ている。

この時の酸素富化空気の流れは、第１図の様に、連通体
１の内部を流れ中桟５の両端の溝４ａを通り、ガス導出
口８より取り出される。この様に気体分離膜寸法３２６
肋Ｘ　１０３６　＋ｎｍ　Ｘ　１７　ｍｍの長手方向（
長さ１０３６ｍ＋ａ）に２ケ所、補強の中桟１５を入れ
る事により、温度６０℃で、真空度−５６０ｍ１ＨＨに
おいて１０００時間変形がなかった。又、スライド方向
と直角方向の引張りあるいは、押し方向に対して力を保
持できるため、モジュール化する前の枠４の中桟５が取
れるという事はない。

又、酸素富化空気１０１／ｍｉｎを流した場合、溝４ａ
の圧力損失Ｏｍｍ　Ｈｇであり、モジュール全体として
は、ガス導出口の圧力損失３　ｒｔｒｎ　Ｈｇであり、
従来と同等の性能を示した。その時の真上紀要の様に性
能については、従来と同等の性能を示した。

なお、その時の気体分離膜６の特性を下紀要に示す。気
体分離膜６は多孔質のポリプロピレンフィルムであるジ
ュラガード２４００　（ポリプラスチック社製、商品名
）に、ポリジメチルシロキサン−ポリスルホン−ポリヒ
ドロキシスチレンの共重合体を水面展開法により得られ
る複合膜であ又、真空ポンプで減圧吸引した際に、気体
分離膜モジュールの内部を気密に保ち気体分離膜６以外
からは、外気が侵入しない様に、両面粘着テープ１７で
気体分離膜６を接着密閉している。

発明の効果 以上の様に本発明の気体分離膜モジュールは、連通体１
の外周と接触する枠の内側に溝を付け、この溝の奥を広
＜シ、連通体と接する面の溝を小さくし、この溝を遮へ
いすることなく中桟を形威し、中桟の両端に凸部を設け
、凸部の先端を太きくして粋の溝の小さくした所に引掛
ける様な構造にする事により、中桟が溝にそってスライ
ドでき、スライド方向と直角方向の引張り、押し両方向
に対して保持できる。又モジュール化する前の枠だけで
も、中桟がはずれる事はない。しかも中桟がスライドで
きるため、連通体を入れやすくモジュール化しやすく、
その実用的効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における気体分離膜モジュー
ル枠と中桟付近の要部斜視図、第２図は同実施例の枠全
体の斜視図、第３図は従来の気体分離膜モジュールを２
枚積層した横断面図、第４図は従来の気体分離膜モジュ
ールの中桟とガス導出口付近の要部分解斜視図、第５図
は従来の枠に連通体をはめ込んだ斜視図、第６図は従来
の枠全体の斜視図である。 １・・・・・・連通体、４・・・・・・枠、４ａ・・・
・・・溝、５・・・・・・中桟、５ａ・・・・・・引掛
は部、６・・・・・・気体分離膜、８・・・・・・ガス
導出口。 第 ４ 図 Ｕフ 丘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 混合気体を選択的に分離する気体分離膜と、この気体分
   離膜を内側から保持しかつ通気性を有する複数の連通体
   と、この連通体の外周と接触すると共に内側に溝を設け
   かつ少なくとも１つ以上のガス導出口を持った外壁を形
   成する枠と、連通体を分割する様に枠を補強する中桟と
   を備え、前記溝を遮へいすることなく中桟が形成され、
   前記溝と気体を取り出すガス導出口が連通し、しかも、
   中桟が溝にそってスライドでき、スライド方向と直角方
   向の引張り、または押し方向に対して力が保持できる引
   掛け部を有する事を特徴とする気体分離膜モジュール。