JPH05131123A - スパイラル型膜分離装置 - Google Patents

スパイラル型膜分離装置

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JPH05131123A
JPH05131123A JP3321288A JP32128891A JPH05131123A JP H05131123 A JPH05131123 A JP H05131123A JP 3321288 A JP3321288 A JP 3321288A JP 32128891 A JP32128891 A JP 32128891A JP H05131123 A JPH05131123 A JP H05131123A
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JP
Japan
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gas
permeable
membrane
collecting pipe
envelope
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JP3321288A
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English (en)
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Katsumi Ishii
勝視 石井
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Nitto Denko Corp
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Nitto Denko Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】製作が簡易で、かつ選択透過するガス成分に対
する透過速度が大であるスパイラル型膜分離装置を提供
する。 【構成】供給ガス流路用部材が選択性透過膜の間に存在
し、一方の選択性透過膜の外側に透過ガス流路用部材が
添付されてなる素材群が透過ガス集合管に巻回されると
共に上記の両選択性透過膜が内部に透過ガス流路用部材
を内蔵せる封筒状に接着され、その封筒内が透過ガス集
合管内に連通されてなる膜分離装置において、上記の封
筒内にパ−ジ用ガスを導入する手段を付設したことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はスパイラル型膜を用いた
膜分離装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】選択性透過膜を使用する流体の分離装置
には各種形式のものが知られており、その一形式として
スパイラル型が存在する。
【0003】このスパイラル型膜分離装置の本体におい
ては、封筒状透過膜の内部に透過流体流路用部材が収容
されて透過流体流路が形成され、この透過流体流路が透
過流体集合管に連通され、その封筒体が供給流体流路用
部材と共に透過流体集合管に巻回されている。
【0004】このスパイラル型膜分離装置の本体は種々
の方法により製作できるが、図5に示すように、透過膜
1’の膜表面側(非対称膜の場合は、緻密層側)を内側
にして折り曲げると共にその膜内に供給流体流路用部材
2’を配し、この折り曲げ透過膜を透過流体流路用部材
3’上に載置し、更に折り曲げ膜の上側膜11’の外面
の三方に接着剤5’を塗布し、次いで残りの一方に透過
流体集合管4’を配し、この透過流体集合管4’の矢印
方向回転により上記の素材群をこの透過流体集合管4’
にロ−ル巻していく方法が簡単であって、製作工程上有
利である。
【0005】この製作方法によれば、上記ロ−ル巻の完
了により、透過流体流路用部材3’を挾む位置関係にな
る両側の透過膜11’,12’が接着剤5’により透過
流体流路用部材3’内蔵の封筒体に形成されると共にこ
の封筒体内部が透過流体集合管4’内に該管壁の孔を介
して連通される。
【0006】図4の(イ)並びに図4の(ロ)は上記膜
封筒体の異なる接着構造を示し、図4の(イ)に示すも
のにおいては、透過膜11’,12’の外郭寸法と透過
流体流路用部材3’の外郭寸法とが等しくされ、透過流
体流路用部材(織布、ネット)3への接着剤5の浸透に
より透過膜11’,12’の相互間が接着シ−ルされて
いる。他方、図4の(ロ)に示すものにおいては、透過
膜11’,12’の外郭寸法に対し透過流体流路用部材
3’の外郭寸法がやや小さくされ、透過膜11’,1
2’の相互間が直接に接着剤5’で接着シ−ルされてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】選択性透過膜によって
ガスを分離する場合、透過ガス流路の流路断面積が小で
あると、透過側の抵抗が大となり、透過性能の低下が招
来される。
【0008】而るに、前記簡易製法により製作するスパ
イラル型膜分離装置においては、透過ガス流路の流路断
面積を大きくするために透過ガス流路用部材の厚みを大
にすると、膜の封筒化のための接着時、接着剤の透過ガ
ス流路用部材への浸透が不完全になったり〔図4の
(イ)の接着構造の場合〕、ロ−ル巻による接着圧力を
充分に作用させ得ない〔図4の(ロ)の接着構造の場
合〕等のために、封筒のシ−ル性を保証し難く、透過ガ
ス流路の流路断面積を大きくすることが困難である。
【0009】従って、上記の簡易法で製作したスパイラ
ル型膜分離装置においては、選択性透過膜本来の選択透
過性を発揮させ難い。
【0010】本発明の目的は、製作が簡易で、かつ選択
透過するガス成分に対する透過速度が大であるスパイラ
ル型膜分離装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のスパイラル型膜
分離装置は、供給ガス流路用部材が選択性透過膜の間に
存在し、一方の選択性透過膜の外側に透過ガス流路用部
材が添付されてなる素材群が透過ガス集合管に巻回され
ると共に上記の両選択性透過膜が内部に透過ガス流路用
部材を内蔵せる封筒状に接着され、その封筒内が透過ガ
ス集合管内に連通されてなる膜分離装置において、上記
の封筒内にパ−ジ用ガスを導入する手段を付設したこと
を特徴とする構成である。
【0012】
【作用】透過膜の膜表面側を内側にして折り曲げると共
にその膜内に供給流体流路用部材を配し、この折り曲げ
透過膜を透過流体流路用部材上に載置し、更に折り曲げ
膜の上側膜の外面の三方に接着剤を塗布し、次いで残り
の一方に透過流体集合管を配し、この透過流体集合管の
回転により上記の素材群をこの透過流体集合管にロ−ル
巻していくことにより、膜分離本体を簡易に製作でき
る。
【0013】また、透過ガス流路をガスパ−ジして透過
ガス流路での透過ガス成分のガス分圧を低くできるか
ら、そのガス成分に対する透過速度を充分に大きくでき
る。
【0014】
【実施例】一般に、スパイラル型膜分離装置本体の透過
ガス流路においては、透過ガス流路用部材を挾む両透過
膜が接着剤により封筒体に形成され、この封筒体内が透
過ガス集合管に連通されており、1本の透過ガス集合管
に対し複数箇の封筒体を有する複葉型スパイラルが通常
の構成である。以下の実施例においては、構成を単葉型
スパイラルで説明し、透過速度の試験結果については1
8葉型スパイラルで説明する。
【0015】実施例1 図1の(イ)は本実施例において使用する素材群を示す
斜視図、図1の(ロ)は図1の(イ)におけるロ−ロ断
面図である。図1の(イ)並びに図1の(ロ)におい
て、1は非対称構造の透過膜であり、膜表面側(緻密層
側)を内側にして折り曲げられている。2は供給ガス流
路用部材であり、折り曲げ透過膜内に配されている。3
は透過ガス流路用部材(織布、ネット等)であり、この
透過ガス流路用部材3上に上記の折り曲げ透過膜1が載
置されている。この透過ガス流路用部材3の外郭寸法と
折り曲げ透過膜11または12の外郭寸法とは実質上等
しくされている。
【0016】4は透過ガス集合管であり、折り曲げ透過
膜1の折り曲げ端部に配されている。この透過ガス集合
管4はほぼ中央位置に仕切り壁41を有し、一端にパ−
ジ用ガス導入管42が設けられ、他端に透過ガス排出口
43が設けられている。44はパ−ジ用ガス導入管42
に設けられたパ−ジガス流量調整器である。
【0017】5は折り曲げ透過膜1の上側膜11の上面
側三方に塗布された接着剤、6は同上面のほぼ中央に端
部開路61を残して透過ガス集合管4の仕切り壁箇所4
1にまで直線上に塗布された接着剤である。
【0018】本実施例において使用する膜分離本体にお
いては、図1の(イ)において透過ガス集合管4が矢印
a方向に回転され、この透過ガス集合管4に素材群がロ
−ル巻されて製作され、膜11,12が透過ガス流路用
部材3を挾んで接着剤5により封筒体に形成される。こ
の膜分離本体がケ−ス内に収容されてスパイラル型膜分
離装置が組み立てられる。
【0019】この膜分離装置においては、図1の(イ)
の矢印bで示すように、パ−ジ用ガスをパ−ジ用ガス導
入管42から透過ガス集合管4に送入し、透過ガス集合
管4内の仕切り壁41並びに中央接着剤6により形成さ
れた仕切りのためにショ−トサ−キットを回避して、そ
の送入パ−ジ用ガスを透過ガス流路内に充分均一に流動
させ得る。
【0020】上記膜分離装置を使用してガス分離を行な
うには、供給ガス流路用部材で形成された供給ガス流路
に被処理(供給)ガスを透過ガス集合管の管軸方向に向
けて流動させる。
【0021】この流動中、透過膜に対して選択透過性を
有するガス成分xが透過膜をよく透過し、この透過によ
りガス成分xが減少した非透過ガスの一部をパ−ジ用ガ
スとして上記のパ−ジ用ガス導入管より透過ガス集合管
内に送入し、上記した経路でこの送入パ−ジ用ガスを透
過ガス流路内に流動させ、透過膜を介して供給ガスと均
一に接触させる。従って、透過膜を透過してくるガス成
分xをこのパ−ジ用ガスで希釈でき、このガス成分xの
透過ガス流路でのガス分圧を低くできるから選択透過対
象のガス成分xの透過速度を大きくできる。このことは
次ぎの試験結果からも明らかである。
【0022】試験1 透過膜には、多孔質ポリイミド支持体上にシリコ−ン薄
膜を形成した複合膜を使用し、18葉型スパイラルの本
体を用いて膜分離装置を組み立てた。この膜分離装置に
ヘキサン蒸気1VOL%とN2ガス99VOL%との混合ガス
を圧力1atm、流量290l/minで供給し、透過側圧力を
0.13atmにし、非透過ガス量中の42l/minをパ−ジ
用ガスとしてパ−ジ用ガス導入管より透過ガス流路に送
入した。この場合のヘキサン蒸気の透過速度は105Nm
3/h/atmであった。
【0023】これに対して、同上混合ガスを、ガスパ−
ジを行なうことなく圧力1atm、流量123l/minで供給
し、透過側圧力を0.13atmにしたところ、ヘキサン
蒸気の透過速度が48Nm3/h/atmに低下した。従って、
本発明によれば、選択性透過膜本来の透過性能を充分に
発揮させ得ることが明らかである。
【0024】実施例2 図2は本実施例において使用する素材群を示す斜視図で
ある。図2において、1は非対称構造の透過膜を、2は
供給ガス流路用部材を、3は透過ガス流路用部材(透過
ガス流路用部材3の外郭寸法と折り曲げ透過膜11また
は12の外郭寸法とは実質上等しくされている)を、5
は接着剤を、4は透過ガス集合管をそれぞれ示している
る。
【0025】図2において、42はパ−ジ用ガス導入細
管であり、折り曲げ透過膜1の上側膜11の上面におい
て、透過ガス集合管4とは反対側の位置に配置されてい
る。本実施例において使用する膜分離本体においては、
図2において透過ガス集合管4が矢印a方向に回転され
て素材群がロ−ル巻され、パ−ジ用ガス導入細管42が
透過ガス流路に装着されて製作される。この膜分離本体
がケ−ス内に収容されてスパイラル型膜分離装置が組み
立てられる。
【0026】この膜分離装置においては、パ−ジ用ガス
導入細管の管径、長さを調節することによってパ−ジ用
ガスの流量をコントロ−ルできる。パ−ジ用ガス導入細
管の本数を複数本にすることもでき、また、細管に代
え、ガス透過型の中空糸膜を使用することもできる。
【0027】試験2 本実施例の膜分離本体を使用した18葉型のスパイラル
型膜分離装置に、試験1と同一の混合ガスを圧力1at
m、流量253l/minで供給し、透過側圧力を0.13at
mにし、非透過ガス量中の41l/minをパ−ジ用ガスとし
てパ−ジ用ガス導入細管より透過ガス流路に送入した。
この場合のヘキサン蒸気の透過速度は72Nm3/h/atmで
あった。
【0028】実施例3 図3は本実施例において使用する素材群を示す斜視図で
ある。図3において、1は非対称構造の透過膜を、2は
供給ガス流路用部材を、3は透過ガス流路用部材(透過
ガス流路用部材の外郭寸法と折り曲げ透過膜の外郭寸法
とは実質上等しくされている)を、4は透過ガス集合管
をそれぞれ示しているる。51は接着剤であり、折り曲
げ透過膜1の上側膜11上面の互いに平行な2辺に塗布
されている。52も接着剤であり、下側膜12上面の先
端辺に塗布されている。この下側膜12への接着剤の塗
布に代え上側膜11の下面の先端辺に接着剤が塗布され
ていてもよい。
【0029】本実施例において使用する膜分離本体にお
いては、図3において透過ガス集合管4が矢印a方向に
回転されて素材群がロ−ル巻されて製作され、透過ガス
流路がロ−ル巻き終端で開口される。この膜分離本体が
ケ−ス内に収容され、前記透過ガス流路の開口がケ−ス
外に気密に引出され、その開口にパ−ジ用ガス導入継手
が取付けられてスパイラル型膜分離装置が組み立てられ
る。
【0030】試験3 本実施例の膜分離本体を使用した18葉型のスパイラル
型膜分離装置に、試験1と同一の混合ガスを圧力1at
m、流量240l/minで供給し、透過側圧力を0.13at
mにし、非透過ガス量中の38l/minをパ−ジ用ガスとし
てパ−ジ用ガス導入口より透過ガス流路に送入した。こ
の場合のヘキサン蒸気の透過速度は95Nm3/h/atmであ
った。
【0031】上記何れの実施例においても、折り曲げ透
過膜11または12と透過ガス流路用部材3との外郭寸
法が実質上等しくされ、図4の(イ)に示すように、膜
11,12間が透過ガス流路用部材3に浸透した接着剤
5または51により接着されて封筒体に形成されている
が、図4の(ロ)に示すように、折り曲げ透過膜11,
12の外郭寸法に対し透過ガス流路用部材3の外郭寸法
を小にし、膜11,12間を接着剤5または51で直接
接着することもできる。
【0032】
【発明の効果】本発明のスパイラル型膜分離装置は上述
した通りの構成であり、透過ガス流路側をガスパ−ジし
ているから、透過ガス流路での透過ガス成分のガス分圧
を充分に低くして、そのガス成分の透過速度を大にでき
る。
【0033】また、透過膜の膜表面側を内側にして折り
曲げると共にその膜内に供給流体流路用部材を配し、こ
の折り曲げ透過膜を透過流体流路用部材上に載置し、更
に折り曲げ膜の上側膜の外面の三方に接着剤を塗布し、
次いで残りの一方に透過流体集合管を配し、この透過流
体集合管の回転により上記の素材群をこの透過流体集合
管にロ−ル巻して膜分離本体を容易に製作できる。従っ
て、本発明によれば、製作が簡易で、かつ優れた透過速
度のスパイラル型膜分離装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1の(イ)は本発明の実施例の組立てに使用
する素材群を示す斜視図、図1の(ロ)は図1の(イ)
のロ−ロ断面図である。
【図2】本発明の別実施例の組立てに使用する素材群を
示す斜視図である。
【図3】本発明の上記とは別の実施例の組立てに使用す
る素材群を示す斜視図である。
【図4】スパスラル型膜分離装置の膜封筒体の接着構造
の異なる例を示す一部断面図である。
【図5】従来例の組立てに使用する素材群を示す斜視図
である。
【符号の説明】
1 透過膜 2 供給ガス流路用部材 3 透過ガス流路用部材 4 透過ガス集合管 42 パ−ジ用ガス導入管 5 接着剤 51 接着剤

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】供給ガス流路用部材が選択性透過膜の間に
    存在し、一方の選択性透過膜の外側に透過ガス流路用部
    材が添付されてなる素材群が透過ガス集合管と共に上記
    の両選択性透過膜が内部に透過ガス流路用部材を内蔵せ
    る封筒状に接着され、その封筒内が透過ガス集合管内に
    連通されてなる膜分離装置において、上記の封筒内にパ
    −ジ用ガスを導入する手段を付設したことを特徴とする
    スパイラル型膜分離装置。
JP3321288A 1991-11-08 1991-11-08 スパイラル型膜分離装置 Pending JPH05131123A (ja)

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