JPH0372328B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は気体透過膜モジユール、特に混合気体
から特定の成分を富化した気体を得るための気体
透過膜を用いた気体透過膜モジユールに関するも
のである。

従来の技術 近年、酸素富化ガスは、燃焼用や医療用、菜園
用、養魚用などに広く利用されている。酸素富化
ガスを得る方法としては、深冷分離法による酸素
分離が一般的であり、他の代表的方法としては、
固定表面の気体の吸脱着を利用した方法（ゼオラ
イト等）がある。また、酸素富化ガスを簡単に作
り出すために、高分子の膜を利用した気体透過膜
の開発が盛んに行われている。

従来の高分子膜を利用した選択性気体透過膜モ
ジユールとしては、たとえば実開昭56−68929号
公報に示されているような構造のものがある。

以下、第６図を参照しながら、従来の気体透過
膜モジユールについて説明する。なお、この図は
気体透過膜モジユールを２枚積層した構造を示し
ている。

図において、８は通気性を有する連通体で、混
合気体を選択的に分離する気体透過膜１１を内側
から保持している。９は連通体１１の両面に配置
された通気性シート、１０は外壁を形成するモジ
ユール枠、１０ａは気体透過膜１１による分離さ
れた気体を通過させる溝、１２は気体透過膜１１
と外壁とを気密に保つ両面粘着テープ、４ｂは気
体透過膜１１を積層した場合のモジユールピツチ
である。

第７図は、従来の気体透過膜モジユールを２枚
積層した場合の気体透過膜を張り付ける以前の状
態の斜視図である。

図において、１３は透過気体を取り出すガス導
出口である。

第８図は従来の気体透過膜モジユールの縦断面
図である。

以上のように構成された気体透過膜モジユール
について、以下その動作について説明する。

第８図において、まず気体透過膜モジユールの
内部をガス導出口１３から真空ポンプで減圧し吸
引をすると、気体透過膜モジユールの外側の気体
中の特定のガス成分が、気体透過膜１１によつて
選択的に分離される。選択的に分離された気体
は、通気性シート９から通気体８を通つてガス導
出口１３から取り出される。

通気性シート９は、連通体８の表面が粗面であ
るので、気体透過膜１１が破損するのを保護する
ためのもので、気体透過膜１１が真空ポンプで減
圧された場合に、連通体８表面の微細な凹凸に食
い込まないように連通体８の両面上に載せてあ
る。

また、連通体８の外周にモジユール枠１０を取
り付けて外壁を形成しているのは、連通体８だけ
では気体透過膜１１を気密に保つ手段がないため
であり、このモジユール枠１０を取り付けること
によりガス導出口１３と連通体８とを連通状態と
している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、第６図に示すような、気体透過
膜１１同士にはさまれ、しかも連通体８の両面上
に通気性シート９を載せ、コーナを両面テープ１
２で接着するという構造においては、高温高湿状
態で、真空ポンプより減圧を受けていないときに
は、連通体８の両面の通気性シート９の中央部分
がふくらみ、気体透過膜１１に張力がかかつて気
体透過膜１１が破損してしまう。その結果、気体
透過膜モジユールの寿命が短くなる。

また、連通体８の両面上に配置された通気性シ
ート９がふくらむと、気体透過膜１１が厚み方向
に積層された相対する他の透過膜モジユールの気
体透過膜１１の接触し、気体透過膜１１が破損す
る。そのために、モジユールピツチ４ｂを気体透
過膜１１が接触しないよう十分な大きさとしなけ
ればならず、気体透過膜モジユールを小形化する
ことができない。

本発明は、このような従来の気体透過膜モジユ
ールにあつた問題に鑑み、寿命が長く、しかも小
形の気体透過膜モジユールを提供しようとするも
のである。

課題を解決するための手段 この目的を達成するために、本発明の気体透過
膜モジユールにおいては、気体透過膜にはさまれ
た連通体の両面に、通気性シートまたは通気体よ
り表面の平滑な連通体を一体成型または全面接着
している。

作 用 この構成によつて、通気性シートが真空ポンプ
より減圧を受けていない状態で、高温高湿時にふ
くらまないため、気体透過膜同士が接触せず、し
かも気体透過膜に対して張力もかからない。その
結果、気体透過膜モジユールの長寿命化される。
また、気体透過膜のふくらまないため、気体透過
膜モジユールのモシユールピツチが小さくてす
む。

実施例 以下本発明の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。

実施例 １ 第１図は本発明の第１の実施例における気体透
過膜モジユールを２枚積層した状態の横断面図、
第２図は気体透過膜モジユールの気体透過膜を張
りつける前の状態を示す斜視図、第３図は気体透
過膜モジユールの横断面図である。

第１図において、１は連通体で、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、プレス成型した形成されたものであ
る。２はポリエチレン織布の通気性シートで、連
通体１の両面にそれと一体プレス成型することに
より全面接着されている。３は連通体１と通気性
シート２とを一体プレスにより全面接着するため
に含浸剤（メチルジイソシアネート）である。４
は硬質の塩化ビニル樹脂からなるモジユール枠
で、押出し成型、引抜き成型、射出成型などによ
り形成され、連通体１と近接する内側には透過気
体を通過させる溝４ａが設けられている。４ｂは
気体透過膜モジユールを積層した場合のモジユー
ルピツチ、５は混合気体を選択的に分離するシリ
コーン樹脂系の気体透過膜、６は気体透過膜５と
モジユール枠４とを気密に保つための両面テープ
で、たとえば日東電気工業株式会社の商品「ニツ
ト505」を使用することができる。

第２図において、７は透過気体を取り出すガス
導出口である。

第３図において、矢印は真空ポンプで減圧した
場合の透過気体の流れの方向を示している。

以上のように構成された気体透過膜モジユール
について、以下その動作を説明する。

まず気体透過膜モジユール内をガス導出口７か
ら真空ポンプで減圧し吸引をすると、気体透過膜
モジユールの外側の気体の特定のガス成分が、気
体透過膜５により選択的に分離され、気体透過膜
モジユール内部に侵入する。そして、透過気体は
気体透過膜モジユール内部を第３図の矢印のよう
に流れ、ガス導出口７から透過気体が得られる。

通気性シート２は、連通体１の表面が粗面であ
り、それから気体透過膜５を保護するためのもの
で、真空ポンプで減圧吸引された場合に、気体透
過膜５が連通体１表面の凹凸に食い込むことを防
止するためのものである。

また、外壁を構成するモジユール枠４は、連通
体１と近接する内側には溝４ａが設けられてお
り、この溝４ａは真空ポンプで減圧吸引した場合
に真空度をモジユール内に効率よく伝え、透過気
体をガス導出口７へ導く。

そして、真空ポンプで減圧吸引した際に、気体
透過膜モジユールの内部を気密に保ち、気体透過
膜５以外からは気体が侵入しないように、両面テ
ープ６で気体透過膜５を接着密閉している。

第５図は本発明の気体透過膜モジユールと従来
の気体透過膜モジユールの酸素濃度劣化による寿
命の対比して示している比較図である。

図に示すように、連通体１の両面に通気性シー
ト２を一体成型または実質的に全面接着した場
合、発明者らの実験によると従来の気体透過膜モ
ジユールより、温度60℃、相対湿度95％で寿命が
２倍になる。

ただし、気体透過膜モジユールの寿命は、酸素
濃度が28％以下になる時点までとした。

このように、本実施例によれば、連通体１の両
面に通気性シート２を配置し、含浸剤３により一
体プレスして全面接着しているので、従来品のよ
うな、通気性シート２がふくらむことにより気体
透過膜５がふくらみ、気体透過膜同士が接触した
り、張力がかかつたりすることがなくなり、気体
透過膜モジユールの寿命が伸びる。

気体透過膜５がふくらまないために、気体透過
膜モジユールのモジユールピツチ４ｂを小さくで
きるので、従来品と同等の性能であれば、それよ
りも小形化することができる。

実施例 ２ 第４図は本発明の第２の実施例における気体透
過膜モジユールの横断面図である。

図において、１は連通体、４は外壁を形成する
モジユール枠、４ａは透過気体を通過させる溝、
５は気体透過膜、６は両面テープで、これらは第
１の実施例における構成要素と実質的に同じもの
である。

２ａは連通体で、気体透過膜５を保護するため
に連通体１より表面が平滑である。

以上のように構成された気体透過膜モジユール
の動作は第１の実施例のそれと同じで、通気性シ
ート２の箇所を表面の平滑な連通体２ａとするこ
とにより第１の実施例と同等の効果が得られ、同
等の性能が得られる。

一方、連通体１の全体を気体透過膜５が破損し
ない程度の密な連通組織にすることで、連通体２
ａを不用とすることができるのではないかと考
え、試験を試みたが、流量抵抗（圧損）が大き
く、気体透過膜モジユール性能（酸素富化流量、
酸素濃度）がいちじるしく損なわれるという結果
が得られた。したがつて、連通体１は十分粗化す
る必要がある。また、気体透過膜５を保護するた
めには、通気性シート２または表面が平滑な連通
体２ａを使用することが実際的である。

発明の効果 以上のように本発明は、連通体の両面に、通気
性シートまたは連通体とそれより表面が平滑な連
通体とを実質的に一体化にすることにより、従来
品にあつた、通気性シートまたは連通体より平滑
な連通体がふくらむというおそれがなくすことが
できる。このように、気体透過膜同士が接触する
ことがおそれがなくなるので、気体透過膜モジユ
ールのモジユールピツチを小さくでき、小形化す
ることができ、また、長寿命化される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による気体透過
膜モジユールを２枚積層した横断面図、第２図は
同気体透過膜モジユールの気体透過膜を張りつけ
る前の状態を示す斜視図、第３図は同気体透過膜
モジユールの縦断面図である。第４図は本発明の
第２の実施例による気体透過膜モジユールの横断
面図である。第５図は本発明の気体透過膜モジユ
ールと従来の気体透過膜モジユールの寿命比較図
である。第６図は従来の気体透過膜モジユールを
２枚積層した横断面図、第７図は従来の気体透過
膜モジユールを２枚積層した場合の気体透過膜を
張りつける以前の状態の斜視図、第８図は従来の
気体透過膜モジユールの縦断面図である。 １……連通体、２……通気性シート、２ａ……
表面の平滑な連通体、３……含浸剤、５……気体
透過膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 大気あるいは混合気体を選択的に分離する気
   体透過膜と、前記気体透過膜を内側から保持しか
   つ通気性を有する連通体と、外壁を形成するモジ
   ユール枠とを有し、前記気体透過膜と前記連通体
   との間で、しかも前記気体透過膜同士にはさまれ
   た前記連通体の両面に、通気性シートまたは前記
   連通体より表面の平滑な連通体を一体成型または
   実質的に全面接着することにより介在させた気体
   透過膜モジユール。