JPH0467905B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガス、殊に多成分混合ガスに含まれ
ている有用なガス成分をガス分離膜によつて分離
濃縮する際に用いるガス分離膜の性能試験に好適
なガス分離膜の性能試験装置に関するものであ
り、特に現在色々と開発が進められている各種の
ガス分離膜の性能を迅速に、かつ正確に判定し
て、従来既成のガス分離膜の改良及び新規なガス
分離膜の開発に寄与するためのものである。 〔従来技術〕 従来のガス分離膜の性能試験装置は、主として
減圧法によるものであり、膜の裏面側を真空状態
にして大気圧との圧力差によつて膜を透過する気
体の量を測定するというのが一般的な手法であ
る。 したがつて、このような方法ではガス分離膜の
両側におけるガスの圧力差はせいぜい一気圧にし
かならず、ガス透過係数の小さい分離膜の性能測
定には長時間を要するという欠点があつた。 また、ガス透過係数の大きい膜の性能測定の際
には、減圧側のガス溜用の容器を大容量のものに
しなければ測定に必要な圧力差を保持することが
できないという欠点があつた。 さらに、ガス透過量の判定には減圧側のガス溜
用容器内に流入するガスによつて刻々変化する圧
力の変化量を記録して解析し透過量を求めるとい
う手段が必要不可欠であり、いわゆる非定常の状
態下での測定値を以つて定常状態の値に換算する
という煩雑さは避け得ないという欠点があつた。 加えて、多成分混合ガス試料については直接そ
の膜性能を判定することは極めて困難であるとい
う欠点があつた。 〔発明の目的〕 そこで本発明は前記従来の欠点を解消するため
になされたものであり、ガス分離膜の片側を大気
圧とし、その反対側の試料ガスを加圧することに
よつて、膜の両側において任意の圧力差を常に一
定に保持しながらガスの透過量を直接的に測定し
て膜の透過性能を判定することを可能にしたガス
分離膜の性能試験装置を提供することを目的とし
たものである。 〔発明の構成〕 即ち、本発明によれば、ピストンを摺動自在に
内蔵した耐圧シリンダの該ピストンの前方部を試
料ガス充填可能な試料ガス室に形成すると共に、
該シリンダの先端開口部に透過ガス取り出し口を
有する被試験用ガス分離膜固定部材を配設し、か
つ該ピストン軸にその駆動用モータを連結させ、
さらに、該モーターには該試料ガス室内の圧力を
検出してその信号によりモーター駆動制御を行う
圧力検出器を接続させたことを特徴とするガス分
離膜の性能試験装置が提供される。 〔実施例〕 以下図面を参照して本発明の実施例を説明する
が、図面はその実施例におけるガス分離膜の性能
試験装置の概略断面図である。 まず、ピストン１をその軸方向に摺動自在に内
蔵した耐圧シリンダ２の前部に透過膜を固定する
ためのセル取り付け用のフランジ３が設けてあ
り、このフランジ３とセルの背面は０リング５を
介して接合固定できるようになつており、被測定
用ガス分離膜の形状に対応したセルの取り付けが
できるようになつている。 また、耐圧シリンダ２の前方部は試料ガス室８
を形成し、そのフランジ３にはこの試料ガス室８
内に連絡する圧力検出器取り付具６及びガス注入
口７、さらにガス排出口７′が設けてあり、試料
ガス室８に所望のガスをすみやかに注入充填し、
そして排出することができると共に、必要に応じ
ては試料ガスを注入しつつその一部を溢流させて
排出できるようになつている。 ピストン１の外周面には少なくとも１個以上の
０リング９が嵌合されており、ピストン１が耐圧
シリンダ２内周面を軸方向に容易に摺動可能なら
しめ、かつ耐圧シリンダ２後部への試料ガスの漏
洩を防止している。 ピストン１の後部にはラツク付きの軸１０が接
合してあり、この軸１０に接合してリニアヘツド
付きのモーター１１が設置されており、このモー
ター１１を駆動することによつて耐圧シリンダ２
の前部の試料ガス室８に任意の圧力を生ぜしめる
ことができる。 また、モーター１１は圧力検出器１２の信号に
よつて駆動と停止を繰り返し、試料ガス室内の圧
力を一定に保持できるようになつている。 ピストン１の後部には、副尺目盛板１３が設け
てあり、これと装置固定用架台１４に設けた目盛
板１３′との組合せによつてピストン１の移動量、
つまりガスの膜透過量を正確に測定可能となつて
いる。 シリンダ２の先端開口部には膜固定用セル４が
配設され、その前部には透過ガス取り出し口を備
えた蓋１５とが配設され、これらのセル４及び蓋
１５は膜固定部材を構成する。また、この蓋１５
には、これに連結された細管１６があり、例えば
この細管１６の端部に流量計または水封ピン１７
を連結することにより、膜を透過したガス量を測
定することができ、さらにガスクロマトグラフイ
ーのごとき分析装置をこれに連結することによ
り、混合ガスの成分組成を定量分析することがで
きる。 また、この蓋１５の背面には透過ガス取り出し
用の細管１６に連通せる細い溝が施してあり、こ
の面を利用して不織布、または濾紙あるいはポー
ラスな金属板からなる膜の支持材を介してガス分
離膜１８を押圧してセル４に固定することができ
る。 さらに、この蓋１５の背面の細い溝に連通せる
ガス注入孔１９がニードルバルブを介して施して
あり、この注入孔１９を利用してガス分離膜の裏
側および前記膜の支持材、さらに透過ガス取り出
し通路を所望のガスによつて洗浄することができ
る。 上記の実施例における性能試験装置を用いて各
種酸素富化膜の酸素と窒素の透過係数を測定した
結果を表−１に示し、また、混合試料ガスとして
空気の酸素富化量を測定した結果を表−２に示
す。従来の高真空法による測定装置では、被試験
用の分離膜を設置してから測定開始前の予備操作
に少くとも数10分から数時間を要するが、本発明
の装置を用いれば従来の方法よりはるかに短時間
で測定できる。

【表】

〔発明の効果〕

以上の構成からなる本発明のガス分離膜の性能
試験装置では、被試験用のガス分離膜の両側に任
意の圧力差を容易に設定することができ、ガス透
過量の多い膜試料から少い膜試料までその性能を
極めて短時間に判定できるという利点がある。 また、本発明の装置は上記加圧側の圧力が常に
一定に保持されていることから単位時間に加圧側
から大気圧側に移動したガス量がそのまま試料膜
の気体透過量として把握でき、従来法のごとき圧
力変化を量変化に換算し、さらに非定常の状態下
で得られたデータを解析して定常状態の値にもど
すという煩雑な処理を全く必要とせず、個人差な
く測定できるという利点がある。 さらに、この装置の構全要素の一部であるガス
加圧部は、ピストンによつて構成されており、測
定開始時のそのピストンの位置と測定終了時の位
置とを確認するだけの機械的な単純操作で、極め
て容易にガスの透過量を判定することができ、必
要に応じては大気圧側の透過ガス量も同時に短時
間で測定することができ、極めて迅速にかつ正確
に膜性能の判定ができるという利点がある。 加えて、標準試料として使用するガスの容量は
前記シリンダ内に一回充填するだけで済み、従来
法のごとき高価な真空のための関連機器類を必要
としない点とあいまつて極めて経済的に有利なも
のである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例におけるガス分離膜の
性能試験装置の概略側断面図である。 １……ピストン、２……耐圧シリンダ、３……
フランジ、４……セル、５……０リング、６……
圧力検出器取り付け具、７……ガス注入口、７′
……ガス排出口、８……試料ガス室、９……０リ
ング、１０……軸、１１……リニアヘツド付きモ
ーター、１２……圧力検出器、１３……副尺目盛
板、１３′……目盛板、１４……架台、１５……
蓋、１６……透過ガス取り出し用細管、１７……
水封ビン、１８……ガス分離膜、１９……ガス注
入孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ピストンを摺動自在に内蔵した耐圧シリンダ
   の該ピストンの前方部を試料ガス充填可能な試料
   ガス室に形成すると共に、該シリンダの先端開口
   部に透過ガス取り出し口を有する被試験用ガス分
   離膜固定部材を配設し、かつ該ピストン軸にその
   駆動用モータを連結させ、さらに、該モーターに
   は該試料ガス室内の圧力を検出してその信号によ
   りモーター駆動制御を行う圧力検出器を接続させ
   たことを特徴とするガス分離膜の性能試験装置。 ２ 前記透過ガス取り出し口に水封ビンを連結し
   た特許請求の範囲第１項に記載のガス分離膜の性
   能試験装置。 ３ 前記ピストンの前方部の試料ガス室に試料ガ
   スの入口と共に出口を配設した特許請求の範囲第
   １項に記載のガス分離膜性能試験装置。