JPS62102814A - 気体透過膜セル - 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、透過膜により混合気体中より特定の気体を分
１ａ、濃縮する気体透過膜セルに関するものである。

従来の技術 近年、高分子の膜を利用し、酸素富化気体、窒素富化気
体、あるいは水素その池の気体を混合気体中から分離、
濃縮する方法が、種々試みられている。特に酸素富化気
体は、燃焼用の省エネルギ一手段として、また医療用に
、呼吸気疾患の治療用として利用されている。

従来、気体透過膜セルを用いて、混合気体中より特定の
気体を分離する方法がいくつか試みられている。例えば
、米国特許第３３３２２１６号明細書に記載されたもの
がある。以下図面を８照しながら上述の従来の気体透過
膜セルについて説明する。第５図は従来の気体透過膜セ
ルの断面図である。第６図１はその気体透過膜セルを部
分的に破断した斜視図である。第６図において１は混合
気体を選択的に分離する気体透過膜、２は前記膜１を保
護し、分店気体を通過させる通気性シート、５は分店気
体をセル中より取り出す取り出し口、６は前記透過膜１
を支持し、分離気体を通過させる金網である。以上のよ
うな栴成要素からなる気体透過膜セルについて、以下そ
の動作を説明する。

まず収り出し口５より真空ポンプ等の減圧手段を用いて
、前記セル内部を減圧するかまたはセル全体を圧力容器
内に納め、加圧する。これにより透過膜１を介してセル
内外に圧力差が生じ、セル内に分離気体が得られ、この
分離気体は取り出し口５よりセル外にとシ出される。

発明が解決しようとする問題慨 しかしながら、上記のような構成では透過膜の透過係数
が大きく、または、１つのセルの膜面積が大きく、分離
気体の流量が大きい場合には、金網６が透過膜１を支持
し形成するセル内の空間を分離気体が通過する際に、前
記金網が抵抗となって大きな圧力損失を生じ、セルの効
率を著しく損なうという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、透過量の多い膜に使用して
も分離効率が高い気体透過膜セルを提供するものである
。

問題へを解決するだめの手段 この目的を達成するため、本発明の気体透過膜セルは混
合気体を選択的に分離する透過膜と、この膜を支持する
多孔性の支持材と、前記透過膜によって分離された気体
を取り出す取り出し口とを備え、前記支持材の透過膜側
の面を平滑な面とするとともに、反対側の面を複数の突
部を有する凹凸面としたものである。

１乍用 上記のような構成によって前記支持材の凹凸面の突部が
相対する支持材または補強板との間に分４気体の流路を
形成するため、分層気体の流量が大きな場合にも圧力損
失が少なく分離効率のよい気体透過膜セルが得られる。

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透過膜セ
ルの断面図である。第２図は本実施例の気体透過膜セル
を部分的に破断した斜視図であり、第６図、第６図と同
一部分については同一番号を付している。第３図、第４
図は本実施例の支持材３の形状例を示す斜視図である。

図において、１は混合気体を選択的に分層する気体透過
膜、２は前記模を保護し、分層気体を通過させる通気性
シート、３は膜を支持し、分離気体の流路を形成する支
持材で、透過膜側の面は平滑面、他面は等間隔に設けら
れた複数個の突部３ｂを有しており、平滑面側は膜を支
持し、他面の突部３ｂはその頂侭て補強板４に接してお
り、支持材３と補強板４との間に分離気体の流路を形成
している。

また、この支持材３には複数の通気孔３２Ｌが設けられ
ている。本実施例では、第３図に示すような形状を有し
、突部を含めて厚さ１．２７ｒｉ！、１Ｑメツシユのポ
リエチレン成形ネットを用いたが、セラミック、焼結金
属、樹脂発泡体等、圧力に耐えうる材料であれは、材質
に何ら制限はない。また突部の高さは分店気体の流量に
応じて損失の少ない最適な寸法を任意に決定することが
可能である。

４はセルの変形を防ぐ補強板、６は分離気体をセル外に
取り出す取り出し口である。

以上のように構成された気体透過膜セルについてその動
子を説明する。まず、取り出し口５より真空ポンプ等の
減圧手段を用いて気体透過膜セル内部を減圧する。これ
により透過膜１を介してセル内外に圧力差が生じ、セル
内に分離気体が透過する。この分離気体は、通気性シー
ト２及び支持材３を通過し、支持材３の突部によって補
強板４と支持材３との間に形成される流路を通って取り
出し口５よりセル外に取り出される。本実施例が従来の
気体透過膜セルに比べ、効率よく、かつ透過膜１を傷め
ることなく混合気体を分暑しうろことについてさらに詳
しく説明する。第１図で透過膜１により分離された分離
気体：は通気性シート２を通ったのち支持材３に設けら
れた通気孔３ａを通り、突部３ｂによって補強板４と膜
支持部３ｃの間に形成される流路３ｄを通って取り出し
口６よりセル外にとり出される。従来の気体透過膜セル
では、第５図に示すように流路中には金網が厚さ方向全
域にわたって存在するため、分離気体が通過する際に抵
抗が大きく、セルの効率を著しく損うことになる。

ところが、本実施例によれば流路中の障害物は支持材に
設けられた突部３ｂのみとなる。この突部３ｂは充分な
強度をもつ材質を用いれば、セルの効率を損なわない程
度に細くすることが可能であり、より効率のより気体透
過膜セルが得られる。

また透過膜１の透過流量が多い、あるいは膜面積が大き
いなどの理由で分離気体の流量が大きい場合、従来の気
体透過膜セルでは流路を大きくとるために金網の線径を
太くする。あるいは金網を２重、３重に重ねるなどの方
法により流路の断面端を大きくする方法がとられていた
が、この方法では流路内は厚さ方向全域に金網が存在す
るため、分離気体が通過する際に抵抗が大きく、セルの
効率を損なっていた。ところが、本実施例によれば支持
材３の突部３ｂの高さを高くすることで容易にセルの効
率を損なうことなく流路を大きくすることが可能である
。また従来の気体透過膜セルでは、透過膜１は金網の＠
くのみで支持されるため、セル内外の圧力差により前記
膜が金網の形状に沿って大きく変形し、損傷する可能性
が大きかった。

ところが、本実施例では膜支持部３Ｃば、透過膜１を平
面で支持するため、模の損傷はなりｃｌまたさらに損傷
し易い薄膜の場合には、通気孔３ａの径を小さくする、
あるいは通気孔を無くし、膜支持部３Ｃに通気性をもち
、かつ充分な強度をもつ連続気泡の樹脂発泡体等の通気
性材料を用いることで、膜の変形をなくし、その損傷を
防ぐことが可能である。なお、本実施例では支持材３に
ポリエチレン成形ネットを使用したため補強板４を必要
としたが、支持材３が充分な強度を持ち、セルが変形し
ない場合には補強板４を必要とせず、相対する支持材３
の突部の＠代を合わせるような形状をとることにより、
流路が形成され、本発明の目的を充分に達成しうるもの
である。

以上のように本実施例によれば、気体透過膜を支持する
支持材３の片面を平滑面とし、他面を突部によって凹凸
面とすることにより、分離気体の流量に応じて損失の少
ない流路を確保することが可能になり、平滑面側で膜を
支持するため、膜の損傷をより小さくすることが可能と
なる。なお突部３ｂの形状は本実施例に用いた第３図の
様なものの他、第４図に示したもの等、種々の形状が考
えられる。また本実施例では、減圧により分離する方法
について説明したが、本セル全体を圧力容器内に入れ、
加圧により分離する方法にも使用できることはいうまで
もない。

発明の効果 以Ｅのように、本発明は混合気体を選択的に分４する透
過１摸と、この膜を支持する支持材と、前記透過膜によ
り分離された気本を取り出す取り出し口を備え、前記支
持材の透Ａ模側の面を平滑な面とすると共に、反対側の
面を護数の突部を有する凹凸面とすることで、分、１気
体の流量が大きな場合にも、Ｓ員失が少ない気・、：を
透過、摸セルを提供するものであり、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１は本発明の一実施例における気体透過膜セルの
ｇ面図、第２図は本実施例の前記セルを部分的に破断し
た斜視図、第３図、第４図は本実施例の支持材の形状例
を示す斜視図、第５図は従来の気体透過膜セルの断面図
、第６図は本従来例の前記セルを部分的に破断した斜視
図である。 １・・・・気体透過膜、２　・・通気性シ・−ト、３・
・・・支持材、３＆　・・通気孔、３ｂ・・・・突部、
３Ｃ・　、膜支持部、３ｄ・・・流路、６　・・取り出
し口。 ｌ〜〜−１ラ−イ４＠積 第３図 箒４図 第５図 第　６　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 混合気体を選択的に分離する透過膜と、この膜を支持す
   る多孔性の支持材と、前記透過膜により分離された気体
   を取り出す取り出し口とを備え、前記支持材の透過膜側
   の面を平滑な面とすると共に、反対側の面を複数の突部
   を有する凹凸面としたことを特徴とする気体透過膜セル
   。