CN113877433B - 分离膜组件及其修补方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供分离膜组件及其修补方法，目的在于提供可防止逆压等情况下的端部件的脱出的分离膜组件。本发明涉及一种分离膜组件，其具有筒状的外壳和管状分离膜，透过了上述管状分离膜的流体被取出；其中，在上述管状分离膜的一端部连接有端管，上述端管被按照横断上述外壳的方式设置的支撑板支撑，在上述管状分离膜的另一端部连接有端塞，其进一步具备防脱出部件。

Description

分离膜组件及其修补方法
本申请是分案申请，其原申请的中国国家申请号为201680011887.1，申请日为2016年2月24日，发明名称为“分离膜组件及其修补方法”。
技术领域
本发明涉及用于从溶液或混合气体等流体中分离出一部分成分的分离膜组件及其修补方法。
背景技术
作为用于对溶液或混合气体中的成分进行分离的设备，已知有分离膜组件。该分离膜组件中使用的管状分离膜具有管状的多孔质陶瓷支持体和设置在该支持体的外周面的由沸石等构成的多孔质分离膜。为了从溶液或混合气体等流体中分离出特定的成分，已知有下述方法：使溶液流体与分离膜元件的一侧(外表面)接触，对另一侧(内表面)进行减压，从而使特定的成分气化来进行分离的方法；使溶液气化，以气体状态与分离膜接触，对非接触面侧进行减压，分离出特定的成分的方法；使加压状态的混合气体与分离膜接触，分离出特定的成分的方法；等等(专利文献1～3)。
在专利文献2中记载了在管状的沸石分离膜的一端插入管状部件的小径插入部、同时将沸石分离膜与管状部件之间利用氟橡胶制造的O型环密封而成的结构。被处理流体被供给到沸石分离膜的外侧，一部分成分透过沸石分离膜而流入到沸石分离膜内，与其他成分分离并被取出。
另外，在专利文献2中记载了将沸石分离膜与管状部件对接并利用热收缩膜包覆对顶部的外周而成的结构。
此外，在专利文献2中记载了通过将管状部件拧入到固定部件中来进行固定、并使沸石膜的一端嵌合到该管状部件的插入部中而成的结构。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-39546号公报
专利文献2：日本特开2011-152507号公报
专利文献3：日本特开2009-39654号公报
发明内容
发明所要解决的课题
如专利文献2所示，在沸石分离膜的端部嵌合端部件来进行连结、或者使端部件与沸石分离膜的端部对顶并利用热收缩膜包覆来进行连结而成的结构中，在由于某些原因而产生沸石分离膜内的压力高于沸石分离膜外的逆压现象、或者对于端部件施加与沸石分离膜相反的方向的力时，端部件可能从沸石分离膜中脱出。
本发明的第1目的在于提供一种分离膜组件，其可防止在这样的逆压时等情况下端部件的脱出。
另外，在专利文献1或3所公开的分离膜组件中，沸石分离膜由于流体的流动而振动，可能会产生异音、或者密封部可能会容易劣化。
因此，本发明的第2目的在于提供一种可防止管状分离膜的振动的分离膜组件。
此外，在通过将管状部件拧入到固定部件中来进行固定的方式的情况下，若沸石分离膜的根数多，则螺纹切割作业和拧入作业需要显著花费劳力，分离膜组件的制造期间变长，制造成本也增高。
因此，本发明的第3目的在于提供一种分离膜组件，其中，与管状分离膜的一端连接的端管可容易地被安装于支撑板，同时该支撑板的制造也容易。
另外，在管状分离膜被设置于外壳内的分离膜组件中，在一部分(例如1根)管状分离膜发生损伤、被处理流体泄露到2次侧(透过侧)的情况下，以往需要停止被处理流体向分离膜组件中的供给、更换损伤的管状分离膜，分离膜组件的运转停止时间长。
因此，本发明的第4目的在于提供一种分离膜组件及其修补方法，其中，在一部分管状分离膜发生损伤的情况下，能够利用短时间进行处理、重新进行运转。
解决课题的手段
本发明的要点如下。
[1]一种分离膜组件，其具有筒状的外壳和配置在上述外壳内的管状分离膜，被处理流体在上述外壳内从一端侧流向另一端侧，透过了上述管状分离膜的流体通过上述管状分离膜而被取出；其中，
在上述管状分离膜的一端部连接有端管，
上述端管被按照横断上述外壳的方式设置的支撑板支撑，并且
在上述管状分离膜的另一端部连接有端塞，
所述分离膜组件进而具备用于防止上述端塞从上述管状分离膜中脱出的防脱出部件。
[2]如上述[1]中所述的分离膜组件，其中，所述分离膜组件具有与上述端塞对峙来设置的压板作为上述防脱出部件。
[3]如上述[1]或[2]中所述的分离膜组件，其中，所述分离膜组件具有用于将上述端塞向着上述管状分离膜推压的弹簧作为上述防脱出部件。
[4]如上述[1]中所述的分离膜组件，其中，所述分离膜组件具有拉近上述端塞与上述端管的弹簧作为上述防脱出部件。
[5]一种分离膜组件，其具有筒状的外壳和配置在上述外壳内的管状分离膜，被处理流体在上述外壳内从一端侧流向另一端侧，透过了上述管状分离膜的流体通过上述管状分离膜而被取出；其中，
在上述管状分离膜的一端部连接有端管，
上述端管被按照横断上述外壳的方式设置的支撑板支撑，并且
在上述管状分离膜的另一端部连接有端塞，
进而，上述端塞具备施力部件。
[6]如上述[5]中所述的分离膜组件，其中，上述施力部件是与上述端塞对峙来设置的压板和用于将上述端塞向着上述管状分离膜推压的弹簧中的至少任意一者、或者是拉近上述端塞与上述端管的弹簧。
[7]如上述[2]、[3]或[6]中所述的分离膜组件，其中，用于将上述端塞向着上述管状分离膜推压的弹簧被夹在上述压板与上述端塞之间。
[8]如上述[1]～[7]的任意一项所述的分离膜组件，其中，上述端塞在上端面具有突出设置的杆。
[9]一种分离膜组件，其具有筒状的外壳和配置在上述外壳内的管状分离膜，被处理流体在上述外壳内从一端侧流向另一端侧，透过了上述管状分离膜的流体通过上述管状分离膜而被取出；在该分离膜组件中，设有上述管状分离膜的振动吸收材料。
[10]如上述[9]中所述的分离膜组件，其中，上述振动吸收材料为片状物。
[11]如上述[9]或[10]中所述的分离膜组件，其中，
在上述管状分离膜的一端部连接有端管，
上述端管被按照横断上述外壳的方式设置的支撑板支撑，
在上述管状分离膜的另一端部连接有端塞，并且
上述振动吸收材料按照与上述端塞接触的方式被设置。
[12]如上述[11]中所述的分离膜组件，在该分离膜组件中，
与上述端塞对峙而设置有压板，
上述端塞或从上述端塞突出设置的杆被插通到设于上述压板的开口中，
隔着上述压板在与上述管状分离膜相反的一侧设置有上述振动吸收材料，上述端塞或上述杆与上述振动吸收材料接触。
[13]如上述[1]～[12]的任意一项所述的分离膜组件，其中，
在上述管状分离膜的一端部连接有端管，
上述端管从按照横断上述外壳的方式设置的支撑板的一个板面突出，
在上述支撑板的一个板面设置有插入孔，上述端管被插入到上述插入孔中，
上述端管与上述插入孔之间利用O型环密封。
[14]如上述[13]中所述的分离膜组件，其中，
上述O型环被安装在槽中，该槽被设于上述端管的外周面和上述端管的端面中的至少一者，
安装有上述O型环的上述端管被插入到上述插入孔中，从而上述端管与上述支撑板被连结起来。
[15]如上述[1]～[14]中任意一项所述的分离膜组件，其中，
在上述外壳设置有能够开闭的开闭部，
能够藉由上述开闭部在上述管状分离膜的透过流体取出部安装闭塞部件。
[16]如上述[1]～[15]中任意一项所述的分离膜组件，其中，上述流体为气体的混合物。
[17]一种分离膜组件的修补方法，其是上述[15]或[16]中所述的分离膜组件的修补方法，其中，在管状分离膜产生了损伤的情况下，将设于外壳的开闭部打开，在损伤了的上述管状分离膜的透过流体取出部安装闭塞部件。
[18]一种气体的混合物的分离方法，在该分离方法中，将气体的混合物导入到上述[1]～[16]中任意一项所述的分离膜组件中，使透过性高的气体透过而从上述混合物中分离出来。
[19]一种高浓度气体的制造方法，在该制造方法中，将气体的混合物导入到上述[1]～[16]中任意一项所述的分离膜组件中，分离出透过性高的气体，来制造高浓度的气体。
发明的效果
在本发明的第1方式的分离膜组件中，即使在管状分离膜中产生逆压，也可防止端塞从管状分离膜中脱出。在防脱出手段由压板和弹簧构成的情况下、或者由拉近端塞与端管的弹簧构成的情况下，管状分离膜与端塞和端管的密封性也很高。
在本发明的第2方式的分离膜组件中，由于设置用于吸收管状分离膜的振动的振动吸收部件，因而可防止(包括抑制)管状分离膜的振动、防止异音，同时密封部分和支持体、进而管状分离膜的耐久性也变得良好。
在本发明的第3方式的分离膜组件中，通过将端管插入到设于支撑板的插入孔中而将端管与支撑板连接。该插入作业是极为容易的。另外，即使为多个插入孔也能够容易地进行穿设。因此，利用本发明也容易进行支撑板的制造。
在本发明的第4方式的分离膜组件及其修补方法中，在一部分管状分离膜发生损伤的情况下，打开外壳的开闭部，将发生了损伤的管状分离膜的透过流体取出部利用闭塞部件闭塞。由此，可防止泄露到发生了损伤的管状分离膜的2次侧的被处理流体混入到其他健全的管状分离膜的透过流体中。
附图说明
图1是第1实施方式的分离膜组件沿着外壳轴心线方向的截面图。
图2是图1的上部放大图。
图3是第2实施方式的分离膜组件沿着外壳轴心线方向的截面图。
图4是图3的上部放大图。
图5是第3实施方式的分离膜组件沿着外壳轴心线方向的截面图。
图6是第4实施方式的分离膜组件沿着外壳轴心线方向的截面图。
图7是图1或图3的III-III线截面图或者图5或图6的II-II线截面图。
图8是图1或图3的IV-IV线截面图或者图5或图6的III-III线截面图。
图9是端管和支撑板的放大截面图。
图10是图9的部分放大图。
图11是第1实施方式中的另一实施方式的管状分离膜连结体的截面图。
图12是分离膜系统的流程图。
图13是分离膜系统的流程图。
图14是分离膜系统的流程图。
图15是第1实施方式的分离膜组件沿着外壳轴心线方向的截面图。
图16是第2实施方式中的另一实施方式的分离膜组件的部分放大图。
图17是第2实施方式中的又一实施方式的分离膜组件的部分放大图。
图18是第2实施方式的分离膜组件沿着外壳轴心线方向的截面图。
图19是第3实施方式的分离膜组件沿着外壳轴心线方向的截面图。
图20的(a)～(d)是示出第4实施方式的分离膜组件利用闭塞部件得到的闭塞状态的截面图。
图21是示出第4实施方式的分离膜组件利用闭塞部件得到的闭塞状态的截面图。
图22是第4实施方式的分离膜组件的膜分离系统的流程图。
图23的(a)是用于模拟实施例的系统的示意图，图23的(b)是参考例1中的氧化铝管的图像图，图23的(c)是参考例2中的氧化铝管的图像图。
图24是第1实施方式的分离膜组件沿着外壳轴心线方向的截面图的上部放大图。
具体实施方式
在本发明的分离膜组件中，作为第1实施方式，为下述的分离膜组件，其具有筒状的外壳和配置在上述外壳内的管状分离膜，被处理流体在上述外壳内从一端侧流向另一端侧，透过了上述管状分离膜的流体通过上述管状分离膜而被取出；其特征在于，
在上述管状分离膜的一端部连接有端管，
上述端管被按照横断上述外壳的方式设置的支撑板支撑，并且
在上述管状分离膜的另一端部连接有端塞，
所述分离膜组件进而具备用于防止上述端塞从上述管状分离膜中脱出的防脱出部件。
此处，作为防脱出部件，优选具有与上述端塞对峙来设置的压板以及用于将上述端塞向着上述管状分离膜推压的弹簧中的至少一者、或者具有拉近上述端塞与上述端管的弹簧。
另外，作为第1实施方式，为下述的分离膜组件，其具有筒状的外壳和配置在上述外壳内的管状分离膜，被处理流体在上述外壳内从一端侧流向另一端侧，透过了上述管状分离膜的流体通过上述管状分离膜而被取出；其特征在于，
在上述管状分离膜的一端部连接有端管，
上述端管被按照横断上述外壳的方式设置的支撑板支撑，并且
在上述管状分离膜的另一端部连接有端塞，
进而，上述端塞具备施力部件。
施力部件只要为按照端塞不会从管状分离膜中脱出的方式进行施力的部件就没有特别限定。例如可以举出压板、弹簧等。更具体地说，优选可以举出与上述端塞对峙来设置的压板和用于将上述端塞向着上述管状分离膜推压的弹簧中的至少任意一者、或者拉近上述端塞与上述端管的弹簧。需要说明的是，所谓施力部件为上述防脱出部件的一例。
在上述方式中，用于将上述端塞向着上述管状分离膜推压的弹簧优选被夹在上述压板与上述端塞之间。另外，上述端塞优选在上端面具有突出设置的杆。
下面参照图1、2、7～10和15对本发明第1实施方式的分离膜组件进行说明。但是，本发明的范围并不限于这些。
该分离膜组件1具有：将筒轴心方向作为上下方向的圆筒状的外壳2、被配置在与外壳2的轴心线平行的方向的管状分离膜3、设置在外壳2内的下部的支撑板5、被安装在外壳2的下端的底罩6A和被安装在上端的顶罩6B、与支撑板5平行地分别配置在外壳2内的下部和上部的第1导流板(整流板)7、第2导流板(整流板)8以及压板25等。第1导流板7被配置在支撑板5的上侧。
在该实施方式中，在外壳2的下端和上端侧以及底罩6A和顶罩6B的外周边分别设置外向的凸缘2a,2b,6b,6c，利用螺栓(省略图示)将它们固定。在在凸缘2a,6b之间介入垫片(省略图示)来挟持支撑板5的周边部。
在该实施方式中，在管状分离膜3的下端连结端管4。在管状分离膜3的上端连结端塞20。作为管状分离膜3，可以如图15所示将2根管状分离膜3利用连接管17连结而构成管状分离膜连结体。需要说明的是，例如，在图7和8中，仅示出了7根管状分离膜，但实际上可以为1根，也可以为设置多根(例如2～3000根、优选50～1500根)的多管式分离膜组件。
在外壳2的下部的外周面设置被处理流体的流入口9，在上部的外周面设置被处理流体的流出口10。流入口9按照朝向支撑板5与第1导流板7之间的室11的方式来设置。流出口10按照朝向第2导流板8的上侧的室12的方式来设置。导流板7,8之间为用于进行膜分离的主室13。
自底部的支撑板5立设多个杆14，导流板7,8和压板25被该杆14支撑。在杆14的下端刻设外螺纹，拧扣在支撑板5的内螺纹孔中。导流板7,8和压板25被外嵌于杆14的鞘管14A,14B,14C(图2,9)支撑在特定高度。鞘管14A被配置在支撑板5与导流板7之间。鞘管14B被配置在导流板7,8之间。鞘管14C被配置在导流板8与压板25之间。导流板8被载设在鞘管14B的上端面。压板25被配置在导流板8的上方且被载置于鞘管14C的上端面，利用拧扣在杆14的上端的螺母14n进行固定。
在该实施方式中，在导流板7,8的外周面与外壳2的内周面之间夹设O型环、V形密封垫、C形环等密封部件。
在该实施方式中，导流板的数目为2，但也可以设置3个以上。
在各导流板7,8设置了用于插通管状分离膜3的圆形插通孔7a,8a，管状分离膜3、端管4和端塞20的连结体被插通到各插通孔7a,8a中。插通孔7a,8a的口径大于管状分离膜3、端管4和端塞20的直径(外径)，在插通孔7a,8a的内周面与端管4和端塞20的外周面之间沿着整个圆周空出间隙。
在支撑板5的上表面侧设置有与管状分离膜3连结的端管4的下端所插入的插入孔5a。插入孔5a为圆柱形，从支撑板5的上表面延伸至厚度方向的中途。插入孔5a的孔底藉由小孔5b和大孔5c而与支撑板5的下侧连通。端管4与插入孔5a之间利用O型环密封。
各端管4的管孔4a藉由小孔5b和大孔5c而与底罩6A和支撑板5之间的流出室16连通。在底罩6A设置有所分离出的透过流体的取出口6a。
如图10所示，在端管4的下端附近的外周面环周设置槽4b，装上由氟橡胶、氟树脂等构成的O型环30。在该实施方式中，槽4b设置多条，但也可以设置单条。
另外，端管与插入孔之间利用O型环密封。即，在端管4的下端面也环周设置与端管4的管孔4a同心状的槽4c，并装有O型环31。O型环30与插入孔5a的内周面密合、O型环31与插入孔5a的孔底面密合，从而进行端管4的外表面与插入孔5a之间的密封。需要说明的是，端管4的外周面的O型环30与下端面的O型环31也可以仅设置任意一者。即，优选O型环被安装在设于端管的外周面和端面中的至少一者的槽中，装有上述O型环的端管被插入到上述插入孔中，从而将端管与支撑板连结。
如图9和10所示，端管4的上端部成为小径部4g，插入到管状分离膜3的下部。管状分离膜3与端管4之间利用O型环密封。O型环32被装在环周设置于该小径部4g的外周面的槽中。另外，在管状分离膜3的下端面与端管4的阶梯面之间也夹有O型环33。端管4与管状分离膜3的连接部也可以不使用上述那样的O型环、而使用热收缩管来进行密封，还可以在使用了O型环之后进一步使用热收缩管。
如图1和2所示，在上侧的管状分离膜3的上端连结有端塞20。端塞20为圆柱状或削去其一部分而成的形状，其将管状分离膜3的上端密封。在端塞20的下端设置插入到管状分离膜3内的小径部21。端塞20与管状分离膜3之间利用O型环34,35密封。该端塞20与管状分离膜3的密封结构和上述端管4的小径部4g与管状分离膜3的密封结构为同样的结构。端塞20与管状分离膜3也可以不使用O型环而使用热收缩管来进行密封，还可以在使用了O型环之后进一步使用热收缩管。
另外，端塞优选在上端面具有突出设置的杆，更详细地说，从端塞20的上端面的中央向上方立设杆22。在配置于端塞20的上方的压板25设有插入该杆22的开口25a。即，压板25优选与端塞20对峙来设置。杆22的直径小于开口25a的口径，在杆22与开口25a的内周面之间空出间隙。在将杆22的直径设为x时，开口25a的直径优选为x+0.02mm以上、更优选为x+0.1mm以上，优选为x+0.5mm以下、更优选为x+0.4mm以下、进一步优选为x+0.2mm以下。通过使开口25a的直径为该范围，杆22能够平稳地运动、并且不容易产生晃动(ガタツキ)，因而能够降低管状分离膜3的振动。
另外，在分离膜组件中，优选具有用于将端塞20向着管状分离膜推压的弹簧。更优选按照围绕该杆22的方式在端塞20的上端面与压板25的下表面之间夹有压缩螺旋弹簧26(以下有时简称为“弹簧26”)。端塞20通过该弹簧26向下方施力。因此，即使在由于某些原因而使管状分离膜3的内压上升、端塞20被施加了从管状分离膜3中脱出的方向的力时，也可防止端塞20的脱出。同样地，也可防止上侧的管状分离膜3从连接管17脱出、或者连接管17从下侧的管状分离膜3脱出。
需要说明的是，在管状分离膜3发生热膨胀或热收缩时，弹簧26追随该热膨胀或热收缩而发生收缩或伸长。
在如图15所示将多根、例如2根管状分离膜3藉由连接管17连结的情况下，该连接管17具有沿管轴方向贯通的贯通孔。连接管17的两端侧(上端侧和下端侧)形成为插入到管状分离膜3内的小径部。小径部的外周面围绕一周设有槽并装有O型环(省略图示)。连接管17与管状分离膜3也可以不使用O型环而使用热收缩管来进行密封，还可以在使用了O型环之后进一步使用热收缩管。
另外，连接管17的两端侧的小径部彼此之间形成为大径部，小径部与大径部的边界部形成阶梯面。在该阶梯面与管状分离膜3的端面之间也夹有O型环(省略图示)。
需要说明的是，尽管未图示，但在藉由连接管17进行连结的情况下，优选在连接管的位置设置导流板。
在组装该分离膜组件1时，例如，将端管4、管状分离膜3和端塞20依序插入到设于支撑板5的插入孔5a中而将它们立设在支撑板5上。仅通过将端管4的下端部插入到插入孔5a中即能够容易地将端管4与支撑板5以气密或液密状进行连结。另外，由于插入孔5a为圆柱形，因而在支撑板5上穿设插入孔5a的作业很容易，支撑板5的制作也很容易。从而，能够谋求缩短分离膜组件的制作工期和降低制作成本。
将端管4、管状分离膜3和端塞20的连结体立设在支撑板5上之后，隔着弹簧26盖上压板25，拧上螺母14n。其后安装顶罩6B。
在这样构成的分离膜组件1中，被处理流体从流入口9被导入到外壳2的室11内，通过导流板7的插通孔7a的内周面与端管4的外周面之间的间隙而流入到主室13中，通过主室13后，通过导流板8的插通孔8a与端塞20的间隙而流出到室12中。在流经主室13的期间被处理流体的一部分成分透过管状分离膜3而从管状分离膜3内经由流出室16和取出口6a被取出。未透过的流体从流出口10流出到分离膜组件1外。
在该实施方式中，在管状分离膜3的上端侧配置端塞20，利用弹簧26向下方施力，因而对于管状分离膜3、端塞20、端管4在分别彼此推压的方向上施加了负荷。因此，它们彼此间的密封性高，同时如上所述，在管状分离膜3的内压上升的情况下，可防止端塞20、管状分离膜3、连接管17脱出。
需要说明的是，主室13内的流动与管状分离膜3内的流动可以为并流、也可以为逆流，被处理流体的流入口9与流出口10也可以调换。
在该实施方式中，将多根管状分离膜3平行地排列设置，膜面积增大，因而可效率良好地进行膜分离。
在该实施方式中，与管状分离膜3的两端连结的端管4和端塞20分别插入到导流板7,8的插通孔7a,8a中。因此，即使管状分离膜3发生振动或揺动而使端管4和端塞20与插通孔7a,8a的内周面抵接，也不会损伤沸石膜，能够长期稳定地进行运转。
在上述实施方式中，利用O型环将管状分离膜3、端管4和端塞20彼此之间密封，但也可以利用热收缩管将它们连结并进行密封。
在上述实施方式中使用了弹簧26，在端塞20的上端面与压板25的间隔减小的情况下，也可以省略弹簧26。这种情况下，在管状分离膜3的内压增高、端塞20向上方移动时，端塞20的上端面与压板25接触，可防止端塞20脱出。
在上述实施方式中，弹簧26对端塞20进行推压，但也可以使用用于拉近端塞20和端管4的弹簧。参照图11对该实施方式进行说明。
图11是该实施方式中使用的管状分离膜3、端管4和端塞20的连结体的截面图。在该连结体中，在管状分离膜3内配置线绳41，该线绳41的下端与端管4的上端面连接。拉伸螺旋弹簧42的下端与线绳41的上端连接。在拉伸螺旋弹簧42的上端设置钩部43。在端塞20的下端面安装钩片44，钩部43被挂在钩片44上。在拉伸螺旋弹簧42的拉伸力的作用下，端塞20与端管4被弹性拉近，防止端塞20、管状分离膜3等的脱出。
在上述实施方式中，端塞20与杆22形成为一体，但也可以形成为分体的。将其一例示于图24。在图24中，杆22A具有：插通到开口25a中的杆主体22a、设置在该杆主体22a的下端的盘状部22b、以及设置在杆主体22a的上端的防止下落部22c。杆主体22a的直径与上述杆22相同。防止下落部22c可以为圆盘状、也可以为棒状。防止下落部22c的尺寸(圆盘状防止下落部22c的直径、棒状防止下落部22c的长度)大于开口25a的口径，防止杆22A穿过开口25a而下落。
对于盘状部22b，在该实施方式中，底面形成向下方凸出地弯曲的曲面。端塞20A的上端面形成向上方凹陷地弯曲的凹部20r。
在盘状部22b的上表面与压板25的下表面之间按照围绕杆主体22a的方式存在有压缩螺旋弹簧26。该弹簧26向下方对杆22A施力，盘状部22b被推压在凹部20r上。通过使盘状部22b的底面与凹部20r如上所述形成曲面，杆22A被向着端塞20A推压时，端塞20A与杆22A自然地垂直。
图24的其他构成与图2相同，相同符号表示相同部分。
参照图12～14对于使用多个分离膜组件1的分离膜系统的构成例进行说明。
图12是并列设置多个分离膜组件1的分离膜系统的流程图。各分离膜组件1按照图1的姿势、即流入口9为下侧、流出口10为上侧来设置。被处理流体藉由供给主管50和从其分支出的多个支管51被供给至各分离膜组件1的流入口9中，进行膜分离处理，透过流体藉由支管52和集合管53被取出。非透过流体藉由支管54和集合管55流出。
在该分离膜系统中，在一部分分离膜组件1的管状分离膜3发生破损、被处理流体通过破损处而直接流入到管状分离膜3内的情况下，该发生了破损的分离膜组件1的管状分离膜的内压上升，同时藉由支管54和集合管55，其他分离膜组件1的管状分离膜3的内压也上升。
在该实施方式中，如上所述，即使在产生这样的逆压现象的情况下，各分离膜组件1的端塞20等也不会脱出。
图13是将多个分离膜组件1串联连接而成的分离膜系统的流程图。各分离膜组件1按照图1的姿势、即流入口9为下侧、流出口10为上侧来设置。被处理流体从供给配管56供给到最上游侧的分离膜组件1的流入口9，其非透过流体从流出口10藉由配管57供给到下一段的分离膜组件1的流入口9，以下同样地将来自各分离膜组件1的非透过流体供给到下段侧的分离膜组件1，最终段的分离膜组件1的非透过流体从配管58流出。透过了各分离膜组件1的管状分离膜3的透过流体藉由支管59和集合管60被取出。
在图14的分离膜系统中，多个分离膜组件1串联连接，并且奇数段的分离膜组件1为图1的姿势、偶数段的分离膜组件1为与图1相反的倒立姿势。即，在偶数段的分离膜组件1中，流入口9位于分离膜组件1的上部，流出口10位于分离膜组件1的下部。其他构成与图13相同，被处理流体、透过流体和非透过流体的流动与图13的情况相同。在图14中，与图13相比，缩短了配管57的长度。由于分离膜组件1具备弹簧26，因此即使分离膜组件1为倒立姿势，也可防止端塞20、管状分离膜3、连接管17的脱出。
在图13和14中，藉由集合管60来取出透过流体，但也可省略集合管60，分别从各支管59中取出。
需要说明的是，如上所述，在本发明的分离膜组件1中，也能够为从流出口10导入被处理流体、从流入口9流出非透过流体的用法。因此，在图13中，也可以将下述配管57与偶数段的分离膜组件1的流出口10连接，该配管57用于将来自奇数段的分离膜组件1的流出口10的非透过流体导入到下一段(该偶数段的分离膜组件1)中。
另外，在本发明的分离膜组件中，作为第2实施方式，为下述的分离膜组件，其具有筒状的外壳和配置在上述外壳内的管状分离膜，被处理流体在上述外壳内从一端侧流向另一端侧，透过了上述管状分离膜的流体通过上述管状分离膜而被取出；其特征在于，在该分离膜组件中设有上述管状分离膜的振动吸收材料。
在上述方式中，优选上述振动吸收材料为片状物。
另外，优选在上述管状分离膜的一端部连接有端管，上述端管被按照横断上述外壳的方式设置的支撑板支撑，在上述管状分离膜的另一端部连接有端塞，并且上述振动吸收材料按照与上述端塞接触的方式进行设置。其中，更优选与上述端塞对峙来设置压板，上述端塞或从上述端塞突出设置的杆被插通到设于上述压板的开口中，隔着上述压板在与上述管状分离膜相反的一侧设置上述振动吸收材料，上述端塞或上述杆与上述振动吸收材料接触。
下面参照图3、4、7～10和18对本发明第2实施方式的分离膜组件进行说明。但是，本发明的范围并不限于这些。
该分离膜组件1具有：圆筒状的外壳2、被配置在与外壳2的轴心线平行的方向的多个管状分离膜3、设置在外壳2内的下部的支撑板5、被安装在外壳2的下端的底罩6A和被安装在上端的顶罩6B、与支撑板5平行地分别配置在外壳2内的下部和上部的第1导流板(整流板)7、第2导流板(整流板)8以及压板25等。第1导流板7被配置在支撑板5的上侧。
在该实施方式中，在外壳2的下端和上端侧以及底罩6A和顶罩6B的外周边分别设置外向的凸缘2a,2b,6b,6c，利用螺栓(省略图示)将它们固定。支撑板5的周边部隔着垫片(省略图示)被挟持在凸缘2a,6b之间。
并不限于该实施方式，分离膜组件1也可以为将筒轴心方向颠倒的将底罩6A配置在上侧的使用方法，还可以按照连结底罩6A、顶罩6B的方向为大致水平方向的方式将分离膜组件1设置成卧式来进行使用。
在该实施方式中，在管状分离膜3的下端连结有端管4。在管状分离膜3的上端连结有端塞20。如图18所示，可以将2根管状分离膜3利用连接管17连结而构成管状分离膜连结体。例如，在图7和8中，仅示出了7根管状分离膜，但实际上可以仅为1根，也可以为设置多根(2～3000根、优选50～1500根)的多管式分离膜组件。
在外壳2的下部的外周面设置被处理流体的流入口9，在上部的外周面设置被处理流体的流出口10。流入口9按照朝向支撑板5与第1导流板7之间的室11的方式来设置。流出口10按照朝向第2导流板8的上侧的室12的方式来设置。导流板7,8之间为用于进行膜分离的主室13。
自底部的支撑板5立设多个杆14，导流板7,8和压板25被该杆14支撑。在杆14的下端刻设外螺纹，拧扣在支撑板5的内螺纹孔中。导流板7,8和压板25被外嵌于杆14的鞘管14A,14B,14C(图4和9)支撑在特定高度。鞘管14A被配置在支撑板5与导流板7之间。鞘管14B被配置在导流板7,8之间。鞘管14C被配置在导流板8与压板25之间。导流板8被载设在鞘管14B的上端面。压板25被配置在导流板8的上方且被载置于鞘管14C的上端面，利用拧扣在杆14的上端的螺母14n进行固定。
在该实施方式中，在导流板7,8的外周面与外壳2的内周面之间可以夹设O型环、V形密封垫、C形环等密封部件。
在各导流板7,8设置了用于插通管状分离膜3的圆形插通孔7a,8a，管状分离膜3、端管4和端塞20的连结体被插通到各插通孔7a,8a中。插通孔7a,8a的口径大于管状分离膜3、端管4和端塞20的直径(外径)，在插通孔7a,8a的内周面与端管4和端塞20的外周面之间沿着整个圆周空出间隙。导流板的数目并不限于该实施方式，也可以使用3个以上的导流板。
在支撑板5的上表面侧设置有与管状分离膜3连结的端管4的下端所插入的插入孔5a。插入孔5a为圆柱形，从支撑板5的上表面延伸至厚度方向的中途。插入孔5a的孔底藉由小孔5b和大孔5c而与支撑板5的下侧连通。端管4与插入孔5a之间利用O型环密封。
各端管4的管孔4a藉由小孔5b和大孔5c而与底罩6A和支撑板5之间的流出室16连通。在底罩6A设置有所分离出的透过流体的取出口6a。
如图10所示，在端管4的下端附近的外周面环周设置槽4b，装上由氟橡胶、氟树脂等构成的O型环30。在该实施方式中，槽4b设置多条。
另外，端管与插入孔之间利用O型环密封。即，在端管4的下端面也环周设置与端管4的管孔4a同心状的槽4c，并装有O型环31。O型环30与插入孔5a的内周面密合、O型环31与插入孔5a的孔底面密合，从而进行端管4的外表面与插入孔5a之间的密封。需要说明的是，端管4的外周面的O型环30与下端面的O型环31可以仅设置任意一者。即，优选O型环被安装在设于端管的外周面和端面中的至少一者的槽中，装有上述O型环的端管被插入到上述插入孔中，从而将端管与支撑板连结。
如图9和10所示，端管4的上端部成为小径部4g，插入到管状分离膜3的下部。管状分离膜3与端管4之间利用O型环密封。O型环32被装在环周设置于该小径部4g的外周面的槽中。另外，在管状分离膜3的下端面与端管4的阶梯面之间也夹有O型环33。端管4与管状分离膜3的连接部也可以不使用上述那样的O型环、而使用热收缩管来进行密封，还可以在使用了O型环之后进一步使用热收缩管。
如图3和4所示，在上侧的管状分离膜3的上端连结有端塞20。端塞20为圆柱状或削去其一部分而成的形状，其将管状分离膜3的上端密封。在端塞20的下端设置插入到管状分离膜3内的小径部21。端塞20与管状分离膜3之间利用O型环34,35密封。该端塞20与管状分离膜3的密封结构和上述端管4的小径部4g与管状分离膜3的密封结构为同样的结构。另外，端塞20与管状分离膜3也可以不使用O型环而使用热收缩管来进行密封，还可以在使用了O型环之后进一步使用热收缩管。
从端塞20的上端面的中央向上方立设杆22。在配置于端塞20的上方的压板25设有插入该杆22的开口25a。杆22的直径小于开口25a的口径，在杆22与开口25a的内周面之间空出间隙。
需要说明的是，压板25的周边部设有用于连通压板25的下侧的室12和上侧的室12a的切口部25b。
在管状分离膜中设置振动吸收材料，该振动吸收材料优选为片状物。例如，杆22稍向压板25的上方突出。在压板25的上面覆盖由软质材料构成的振动吸收片28，使杆22的上端部与该振动吸收片28相接。作为振动吸收片28，使用凝胶片、橡胶片、海绵片等由具有粘弹性的材料构成的片材。
在端塞20的上端面与压板25的下表面之间按照围绕该杆22的方式夹有压缩螺旋弹簧26。端塞20通过该弹簧26向下方施力。因此，即使在由于某些原因而使管状分离膜3的内压上升、端塞20被施加从管状分离膜3脱出的方向的力时，也可防止端塞20的脱出。同样地，也可防止上侧的管状分离膜3从连接管17脱出、或者连接管17从下侧的管状分离膜3脱出。
需要说明的是，在管状分离膜3发生热膨胀或热收缩时，弹簧26追随该热膨胀或热收缩而发生收缩或伸长。
如上所述，在图18所示的实施方式中，将多根、例如2根管状分离膜3藉由连接管17连结。该连接管17具有沿管轴方向贯通的贯通孔。连接管17的两端侧(上端侧和下端侧)形成为插入到管状分离膜3内的小径部。在小径部的外周面围绕一周设有槽并装有O型环(省略图示)。连接管17与管状分离膜3也可以不使用O型环而使用热收缩管来进行密封，还可以在使用了O型环之后进一步使用热收缩管。
另外，连接管17的两端侧的小径部彼此之间形成为大径部，小径部与大径部的边界部形成阶梯面。在该阶梯面与管状分离膜3的端面之间也夹有O型环(省略图示)。
在组装该分离膜组件1时，例如，将端管4、管状分离膜3和端塞20依序插入到设于支撑板5的插入孔5a中而将它们立设在支撑板5上。仅通过将端管4的下端部插入到插入孔5a中即能够容易地将端管4与支撑板5以气密或液密状进行连结。另外，由于插入孔5a为圆柱形，因而在支撑板5上穿设插入孔5a的作业很容易，支撑板5的制作也很容易。从而，能够谋求缩短分离膜组件的制作工期和降低制作成本。
将管状分离膜3、端管4和端塞20的连结体立设在支撑板5上之后，隔着弹簧26盖上压板25，拧上螺母14n。其后在压板25上覆盖振动吸收片28，安装顶罩6B。
在这样构成的分离膜组件1中，被处理流体从流入口9被导入到外壳2的室11内，通过导流板7的插通孔7a的内周面与端管4的外周面之间的间隙而流入到主室13中，通过主室13后，通过导流板8的插通孔8a与端塞20的间隙而流出到室12中。在流经主室13的期间被处理流体的一部分成分透过管状分离膜3而从管状分离膜3内经由流出室16和取出口6a被取出。未透过的流体从流出口10流出到分离膜组件1外。
在该实施方式中，由于设置振动吸收材料、优选设置振动吸收片28，因而可防止管状分离膜3的振动，可防止异音的发生、防止密封部、支持体和管状分离膜的早期劣化。另外，振动吸收材料优选按照与端塞20相接的方式进行设置。在该实施方式中，与管状分离膜3的两端连结的端管4和端塞20分别插入到导流板7,8的插通孔7a,8a中。因此，即使管状分离膜3发生振动或揺动而使端管4和端塞20与插通孔7a,8a的内周面抵接，也不会损伤沸石膜，能够长期稳定地进行运转。
在该实施方式中，在管状分离膜3的上端侧配置端塞20，利用弹簧26向下方施力，因而对于管状分离膜3、端塞20、端管4和连接管17在分别彼此推压的方向上施加负荷。因此，它们彼此间的密封性高，同时如上所述，在管状分离膜3的内压上升的情况下，可防止端塞20、管状分离膜3、连接管17脱出。
需要说明的是，主室13内的流动与管状分离膜3内的流动可以为并流、也可以为逆流，被处理流体的流入口9与流出口10也可以调换。
在该实施方式中，将多根管状分离膜3平行地排列设置，膜面积增大，因而可效率良好地进行膜分离。
在上述实施方式中，利用O型环将管状分离膜3、端管4和端塞20彼此之间密封，但也可以利用热收缩管将它们连结并进行密封。
在上述实施方式中使用了弹簧26，在端塞20的上端面与压板25的间隔减小的情况下，也可以省略弹簧26。这种情况下，在管状分离膜3的内压增高、端塞20向上方移动时，端塞20的上端面与压板25接触，可防止端塞20脱出。
在上述实施方式中，弹簧26对端塞20进行推压，但也可以在管状分离膜3内设置用于拉近端塞20和端管4的弹簧。
需要说明的是，在本发明的分离膜组件1中，也能够为从流出口10导入被处理流体、从流入口9流出非透过流体的用法。
在上述实施方式中，作为振动吸收材料使用了振动吸收片28，但也可以使用其他振动吸收材料。将其一例示于图16。
在图16中，省略了振动吸收片28，作为其替代，在压板25的上侧铺满由凝胶、橡胶、海绵等粘弹性材料构成的球(球状体)状振动吸收体40，杆22的上端部被振动吸收体40包围、并与振动吸收体40相接。需要说明的是，在压板25可以不设置切口部25b、也可以设置切口部25b。图16的其他构成与图4相同，相同符号表示相同部分。根据该实施方式，管状分离膜3的振动也被振动吸收体40吸收。
在上述实施方式中，具有管状分离膜3被立设在支撑板5上的结构，但也可以将支撑板配置在分离膜组件的上部，成为管状分离膜被支撑板悬挂支撑的结构。将其一例示于图17。
图17中示出了将图3、4和7～9的分离膜组件上下颠倒的结构的分离膜组件的下部。在该分离膜组件中，振动吸收片61被铺设在顶罩6B上。振动吸收片61由具有特定厚度的粘弹性体构成。杆22的下端被压入到该振动吸收片61中。通过该振动吸收片61吸收管状分离膜3的振动。即，优选隔着压板在与管状分离膜相反的一侧设置振动吸收材料，端塞或杆与振动吸收材料接触。
图17的分离膜组件的其他构成与图3、4和7～9的构成相同，图17的其他符号与图4表示相同的部分。图17的分离膜组件中的流体的流动和流体分离动作与图3、4和7～9的分离膜组件相同。需要说明的是，可以省略切口部25b。
在上述的各实施方式中，自端塞20突出设置细棒状的杆22，但也可以省略杆22，增大开口25a，将端塞20的前端侧直接插通到开口25a中。
下面对构成本发明的分离膜组件的各部件的适宜材料等进行说明。
作为端管4和端塞20的材料，可示例出金属、陶瓷、树脂等不会使流体透过的材料，但并不限定于此。导流板7,8和连接管17的材质通常为不锈钢等金属材料，但只要在分离条件下具有耐热性以及对供给、透过成分具有耐性就没有特别限定，能够根据用途变更为树脂材料等其他材质。
管状分离膜3优选具有管状的多孔质支持体、以及在该多孔质支持体的外周面形成的作为无机分离膜的沸石膜。作为该管状的多孔质支持体的材质，可以举出包含二氧化硅、α-氧化铝、γ-氧化铝、莫来石、氧化锆、二氧化钛、三氧化二钇、氮化硅、碳化硅等的陶瓷烧结体或金属烧结体的无机多孔质支持体。其中优选包含氧化铝、二氧化硅、莫来石中的至少一种的无机多孔质支持体。对于多孔质支持体表面所具有的平均细孔径没有特别限制，优选对细孔径进行控制，该细孔径通常为0.02μm以上、优选为0.05μm以上、进一步优选为0.1μm以上，通常为20μm以下、优选为10μm以下、进一步优选为5μm以下的范围。
在多孔质支持体的表面使沸石结晶化而形成沸石膜。构成沸石膜的主要沸石通常包含具有氧6-10元环结构的沸石，优选包含具有氧6-8元环结构的沸石。
此处所说的具有氧n元环的沸石中的n值表示在由形成沸石骨架的氧和T元素构成的细孔中氧的数目最大的值。例如，在像MOR型沸石那样存在氧12元环和8元环的细孔的情况下，将其看作氧12元环的沸石。
若举出具有氧6-10元环结构的沸石的一例，则有AEI、AEL、AFG、ANA、BRE、CAS、CDO、CHA、DAC、DDR、DOH、EAB、EPI、ESV、EUO、FAR、FRA、FER、GIS、GIU、GOO、HEU、IMF、ITE、ITH、KFI、LEV、LIO、LOS、LTN、MAR、MEP、MER、MEL、MFI、MFS、MON、MSO、MTF、MTN、MTT、MWW、NAT、NES、NON、PAU、PHI、RHO、RRO、RTE、RTH、RUT、SGT、SOD、STF、STI、STT、TER、TOL、TON、TSC、TUN、UFI、VNI、VSV、WEI、YUG等。
关于沸石膜，可以是沸石单独形成膜，也可以是上述沸石的粉末分散在聚合物等粘结剂中而形成膜的形状，还可以是沸石以膜状固着在各种支持体上而形成的沸石膜复合体。沸石膜可以含有一部分的无定形成分等。
作为沸石膜的厚度没有特别限制，通常为0.1μm以上、优选为0.6μm以上、进一步优选为1.0μm以上。另外，通常为100μm以下、优选为60μm以下、进一步优选为20μm以下、特别优选为10μm以下、最优选为5μm以下的范围。
但是，本发明也可以使用具有沸石膜以外的分离膜的管状分离膜。
管状分离膜3的外径优选为3mm以上、更优选为6mm以上、进一步优选为10mm以上、优选为20mm以下、更优选为18mm以下、进一步优选为16mm以下。外径若过小，则管状分离膜的强度不充分、可能容易损坏；外径若过大，则单位组件的膜面积可能容易降低。
管状分离膜3中，被沸石膜覆盖的部分的长度优选为20cm以上、优选为200cm以下。
在本发明的分离膜组件中，管状分离膜通常配置1～3000根，优选按照管状分离膜彼此间的最短距离为2mm～10mm的方式进行配置。外壳的尺寸、管状分离膜的根数可以根据进行处理的流体量适宜地变更。需要说明的是，管状分离膜也可以不利用连接管17进行连结。
在本发明的分离膜组件中，关于作为分离或浓缩的对象的被处理流体，只要为能够利用分离膜进行分离或浓缩的由多种成分构成的气体或液体的混合物就没有特别限制，可以为任何的混合物，优选用于气体的混合物。
在分离或浓缩中，可以使用被称为渗透气化分离法(渗透气化法)、蒸气渗透法(蒸气透过法)的分离或浓缩方法。渗透气化分离法是直接将液体的混合物导入至分离膜的分离或浓缩方法，因而可使包括分离或浓缩在内的工艺简便。
在本发明中，作为分离或浓缩对象的混合物为由多种成分构成的气体混合物的情况下，作为气体混合物，例如可以举出包含选自二氧化碳、氧、氮、氢、甲烷、乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、正丁烷、异丁烷、1-丁烯、2-丁烯、异丁烯、甲苯等芳香族系化合物、六氟化硫、氦、一氧化碳、一氧化氮、水等中的至少一种成分。由这些气体成分构成的混合物之中，渗透性高的气体成分透过分离膜而被分离出，渗透性低的气体成分在供给气体侧被浓缩。
本发明的分离膜组件可以根据流体量、或者目的分离度、浓缩度进行连结来使用。在流体量多的情况下或者目的分离度/浓缩度高、无法利用1个组件进行充分处理的情况下，优选按照使从出口流出的流体进一步流入到另一个组件的入口中的方式来连接配管进行使用。另外，可以根据分离度、浓缩度进一步进行连结，得到目的分离度/浓缩度。
另外，本发明的分离膜组件的第3实施方式的特征在于，其是在上述第1实施方式、第2实施方式中，在上述管状分离膜的一端部连接有端管，上述端管从按照横断上述外壳的方式设置的支撑板的一个板面突出的分离膜组件，在上述支撑板的一个板面设置插入孔，上述端管被插入到上述插入孔中，上述端管与上述插入孔之间利用O型环密封。
此处，优选上述O型环被装在槽中，该槽被设于上述端管的外周面和上述端管的端面中的至少一者；通过将装有上述O型环的上述端管插入到上述插入孔中，而将上述端管与上述支撑板连结。
另外，本发明的分离膜组件的第4实施方式的特征在于，在上述第1～第3实施方式中，在上述外壳设置能够开闭的开闭部，能够藉由上述开闭部在上述管状分离膜的透过流体取出部安装闭塞部件。
在这些第1～第4实施方式中，优选上述流体为气体的混合物。
另外，本发明还涉及一种分离膜组件的修补方法，其是上述第4实施方式的分离膜组件的修补方法，其中，在上述管状分离膜发生损伤的情况下，将上述开闭部打开，在发生了损伤的上述管状分离膜的透过流体取出部安装闭塞部件。
下面参照图6～9、20和21对本发明第4实施方式的分离膜组件进行说明。但是，本发明的范围并不限于这些。
在该实施方式中，为了谋求减轻端塞20的重量，自端塞20的上端面起凹设凹处20v。也可以设置将凹处20v的底部与端塞20的侧周面连通的排放孔。
在该实施方式中，底罩6A构成开闭部，由插入孔5a、小孔5b和大孔5c构成支撑板5的“孔”。在该实施方式中，形成了小孔、大孔，但并不限于该实施方式，5b和5c也可以为相同孔径(尺寸)，还可以5b大于5c。
在该实施方式中，在管状分离膜3的上端侧配置端塞20，因而对于管状分离膜3、端塞20以及端管4在它们的端面彼此推压的方向上施加负荷。
但是，在本发明中，可以将端管4和支撑板5配置在管状分离膜3的上端侧、将端塞20配置在管状分离膜3的下端侧。在这种情况下，优选通过设置用于对端塞20向上方施力的弹簧等施力部件，从而对于管状分离膜3、端塞20以及端管4在它们的端面彼此推压的方向上施加负荷。
在该实施方式中，将管状分离膜3、端管4和端塞20的连结体的该端管4的下端部插入到设于支撑板5的插入孔5a中，从而将管状分离膜3、端管4和端塞20的连结体立设在支撑板5上。仅通过将端管4的下端部插入到插入孔5a中即能够容易地将端管4与支撑板5以气密或液密状进行连结。另外，由于插入孔5a为圆柱形，因而在支撑板5上穿设插入孔5a的作业很容易，支撑板5的制作也很容易。从而，能够谋求缩短分离膜组件的制作工期和降低制作成本。
在这样构成的分离膜组件1中，被处理流体从流入口9被导入到外壳2的室11内，通过导流板7的插通孔7a的内周面与端管4的外周面之间的间隙而流入到主室13中，通过主室13后，通过导流板8的插通孔8a与端塞20的间隙而流出到室12中。在流经主室13的期间被处理流体的一部分成分透过管状分离膜3而从管状分离膜3内经由流出室16和取出口6a被取出。未透过的流体从流出口10流出到分离膜组件1外。取出口6a也可以不设置在底罩6A而设置在与流出室16相接的外壳侧。
主室13内的流动与管状分离膜3内的流动可以为并流、也可以为逆流，被处理流体的流入口9与流出口10也可以调换。
分离膜组件1可以如图6所示使顶罩6B侧朝上来使用，另外也可以使底罩6A侧朝上来使用。另外，还可以按照连结底罩6A和顶罩6B的方向为大致水平方向的方式将分离膜组件1设置成卧式来使用。
在该实施方式中，将多根管状分离膜3平行地排列设置，膜面积增大，因而可效率良好地进行膜分离。
在该实施方式中，与管状分离膜3的上下两端连结的端管4和端塞20分别插入到导流板7,8的插通孔7a,8a中。因此，即使管状分离膜3发生振动或揺动而使端管4和端塞20与插通孔7a,8a的内周面抵接，也不会损伤沸石膜，能够长期稳定地进行运转。
在该分离膜组件1中，在1根或少数几根管状分离膜3发生了损伤的情况下，被处理流体流入到该管状分离膜3内而混入到透过流体中。在发生了这样的管状分离膜的损伤的情况下，将设于外壳的能够开闭的开闭部打开，使被处理流体向外壳2内的流入停止后将底罩6A从外壳2卸下。之后对于与插入有管状分离膜3的插入孔5a相连的大孔5c装上闭塞部件。由此，能够藉由该开闭部在管状分离膜的透过流体取出部安装闭塞部件。
在管状分离膜发生了损伤的情况下，打开该开闭部，在发生了损伤的管状分离膜的透过流体取出部安装闭塞部件，由此能够对分离膜组件进行修补。参照图20(a)～20(d)和21对于该闭塞部件的一例进行说明。
在图20(a)中，由橡胶、合成树脂等软质材料构成的塞状闭塞部件62被推入到大孔5c中。在该闭塞部件62中，插入到大孔5c中的部分的侧周面形成锯齿状截面形状，成为容易插入到大孔5c中、且不容易从大孔5c中脱落的结构。在闭塞部件62的后端设置凸缘部62a。通过将闭塞部件62推入到大孔5c中直至该凸缘部62a与支撑板5的底面密合为止，能够确认已将闭塞部件62推入到了规定的深度。
在图20(b)中，闭塞部件由被推入到大孔5c内的里部的圆盘状的密封垫63、和通过自攻方式被拧入到大孔5c中的螺钉64来构成。密封垫63被推入到大孔5c内之后，螺钉64被插入到大孔5c中，一边强力地推压一边转动，从而使螺钉64的前端外周面的外螺纹咬进并同时螺进大孔5c的内周面，将螺钉64装入到大孔5c中。将螺钉64螺进至螺钉64的头部64a与支撑板5的底面密合为止，将密封垫63推压至小孔5b与大孔5c的边界的阶梯面。
在图20(c)中，闭塞部件由密封垫63和由金属等制成的塞65构成。密封垫63被推入到大孔5c内之后，将塞65的小径部65a插入到大孔5c中，将大径部65b推入直至重叠在支撑板5的底面上，将密封垫63推压在上述阶梯面上。在该状态下，利用焊接或钎焊等固着手段66将大径部65b相对于支撑板5固定。
在图20(d)中，闭塞部件由密封垫36和螺栓37构成。密封垫36为圆柱状，自下端面向上方凹设内螺纹孔36a。密封垫36的直径稍大于大孔5c。将该密封垫36推入到大孔5c内之后，在内螺纹孔36a中拧入螺栓37，使密封垫36的下部扩径，使密封垫36的外周面与大孔5c的内周面密合。
图21的闭塞部件由塞38和O型环39构成。在塞38的外周面环周设置槽，O型环39被装在该槽中。将带有O型环39的塞38插入到大孔5c中，使O型环39与大孔5c的内周面密合。将塞38的凸缘部38a焊接在支撑板5的底面，利用钎焊等固着手段66进行固着。另外，塞38向大孔5c中的插入可以为螺纹式，也可以替代上述焊接、钎焊而利用密封带等密封。
本发明的分离膜组件可以根据流体量、或者目的分离度、浓缩度进行连结来使用。在流体量多的情况下或者目的分离度/浓缩度高、无法利用1个组件进行充分处理的情况下，优选按照使从出口流出的流体进一步流入到另一个组件的入口中的方式来连接配管进行使用。另外，可以根据分离度、浓缩度进一步进行连结，得到目的分离度/浓缩度。
可以将本发明的分离膜组件并列设置，将流体分支来供给气体。此时也可以进一步对并列的各组件串联地设置组件。将并列的组件进行串联的情况下，供给气体量在串联方向降低、线速降低，因而为了适当地保持线速，优选减少并列的设置数。
将组件串联配置的情况下所透过的成分可以在每组件中排出，也可以将组件间连结而集合排出。
图22是将多个分离膜组件1并列设置的膜分离系统的流程图。被处理流体从配管70经由支路配管71,72,73供给到各分离膜组件1的流入口9中，非透过流体从流出口10经由配管81,82,83和集合配管80流出。在各分离膜组件1内透过了管状分离膜3的透过流体从取出口6a经由配管91,92,93和集合配管90被取出。
在被处理流体的供给用的支路配管71,72,73分别设置阀V1,V2,V3和压力传感器P1,P2,P3。在配管81,82,83设置阀V11,V12,V13和压力传感器P11,P12,P13。在透过流体用配管91,92,93设置阀V21,V22,V23和压力传感器P21,P22,P23。
在稳态运转中，阀V1～V3、V11～V13、V21～V23全部打开。需要说明的是，在运转开始时，优选使阀V1～V3的开度缓慢地增大、使被处理流体向分离膜组件1的供给压力缓慢地增高。
在任一分离膜组件1中，在一部分管状分离膜3发生损伤的情况下、例如在图22的最左侧的分离膜组件1中的一部分管状分离膜3发生损伤的情况下，该分离膜组件1的透过流体流出配管的压力传感器P23的压力上升，因而检测到管状分离膜3的损伤。于是，在关闭阀V3、V13、V23之后将该分离膜组件1的底罩6A从外壳2卸下，对于与发生了损伤的管状分离膜3相对应的大孔5c利用闭塞部件进行闭塞。这种情况下，在关闭阀V3、V13、V23之后，可以根据需要将分离膜组件1内的气体置换为惰性气体或空气。
需要说明的是，关于是哪个管状分离膜发生了损伤，小开度地开启阀V1,V2或V3(最左侧的分离膜组件1的情况为阀V3)，将被处理流体供给到外壳2内，或者将皂液与其他气体(加压气体)涂布在支撑板5的底面，由皂液膜的破裂状况来判定是哪个管状分离膜发生了损伤。也可以不使用皂液膜，而利用由线香等发烟物质产生的发烟来确定发生了损伤的管状分离膜。另外，也可以基于由大孔5c流出气体的流出音来概略地确定发生了损伤的管状分离膜。
将与发生了损伤的管状分离膜3相连的大孔5c闭塞后，再安装上底罩6A，恢复稳态运转。
如此，即使一部分管状分离膜3发生了损伤，也能够通过将与该管状分离膜3相连的大孔5c利用闭塞部件进行闭塞而在短时间内恢复稳态运转。另外，在如图22所示并列设置多个分离膜组件1的情况下，也能够仅使发生了损伤的分离膜组件1停止运转、而使其他分离膜组件1继续保持稳态地进行运转。
在上述说明中，基于压力传感器P21,P22或P23的检测压力来检知管状分离膜的损伤，但也可以通过膜透过差压P1-P21,P2-P22或P3-P23来检知管状分离膜的损伤。另外，也可以不使用压力传感器、或者与压力传感器一起，在配管91～93中设置检知甲烷、氢、二氧化碳等特定成分的气体传感器，基于特定成分浓度的变动来检知管状分离膜的损伤。
另外，将第1～第4实施方式作为具体例对本发明的分离膜组件进行了说明，但本发明还涉及下述方法：气体的混合物的分离方法，其中将气体的混合物导入到上述分离膜组件中、使透过性高的气体透过而从上述混合物中分离出来；以及高浓度气体的制造方法，其中将气体的混合物导入到上述分离膜组件中，分离出透过性高的气体来制造高浓度的气体。
实施例
接着通过实施例更详细地说明本发明的具体方式，但本发明并不受这些示例的限定。
为了确认防止振动的效果，将上部利用弹簧固定的情况与自由状态的比较以模拟方式进行验证。
(计算前提)
图23(a)中示出了示意图，在内径18mm、长度1310mm的垂直设置的管子β内的中央设置两端密封的外径12mm、内径9mm、长度1000mm的多孔质氧化铝管α。从管子的一端将4.2MPa、密度52.3kg/m3的气体以气体线速3.5m/s由下部流通。计算出气体流动，通过由气体流动产生的氧化铝管α左右的压力差来计算氧化铝管是否发生变形(弯曲)。
<参考例1>
如图23(b)所示，在将氧化铝管α的下端固定、上端自由的状态下流通气体。
<参考例2>
如图23(c)所示，将氧化铝管α的两端固定来流通气体。
将结果在表1中示出，由计算求出了，在相同气体流动的基础上，通过不仅将氧化铝管的下端、而且也将上端固定，能够大大抑制氧化铝管的振动。
[表1]
氧化铝管的固定位置 变形量(μm)
参考例1 仅下端 26.8
参考例2 上端和下端 1.9
尽管详细地并参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但对本领域技术人员来说，已知可在不脱离本发明的精神和范围内加以各种变更或修正。本申请基于2015年2月25日提交的日本专利申请(日本特愿2015-35383)、2015年2月25日提交的日本专利申请(日本特愿2015-35384)、2015年2月25日提交的日本专利申请(日本特愿2015-35385)、2015年2月25日提交的日本专利申请(日本特愿2015-35386)和2015年12月22日提交的日本专利申请(日本特愿2015-250116)，以参考的形式将它们的内容引入本说明书。
符号的说明
1 分离膜组件
2 外壳
3 管状分离膜
4 端管
5 支撑板
5a 插入孔
5c 大孔
6A 底罩
6B 顶罩
6a 取出口
7,8 导流板
7a,8a 插通孔
9 流入口
10 流出口
11,12 室
13 主室
14 杆
16 流出室
17 连接管
20 端塞
25 压板
25a 开口
26 弹簧
28,61 振动吸收片
30～35,39 O型环
36,63 密封垫
40 振动吸收体
41 线绳
62 闭塞部件
α 氧化铝管
β 管子

Claims (8)

1.一种分离膜组件，其具有筒状的外壳和配置在所述外壳内的管状分离膜，被处理流体在所述外壳内从一端侧流向另一端侧，透过了所述管状分离膜的流体通过所述管状分离膜而被取出；其中，
所述管状分离膜具有管状的多孔质支持体、以及在该多孔质支持体的外周面形成的作为无机分离膜的沸石膜，
在所述管状分离膜的一端部连接有端管，
所述端管被按照横断所述外壳的方式设置的支撑板支撑，
在所述管状分离膜的另一端部连接有端塞，
在所述外壳设有能够开闭的开闭部，
能够藉由所述开闭部在所述管状分离膜的透过流体取出部安装闭塞部件，
在所述支撑板设有孔，所述端管被插入到所述孔的一端侧，
在所述孔的另一端侧能够安装所述闭塞部件。
2.如权利要求1所述的分离膜组件，其特征在于，所述开闭部是按照与所述支撑板面对的方式设置于所述外壳的底罩或顶罩。
3.如权利要求1或2所述的分离膜组件，其特征在于，所述闭塞部件具有螺栓、螺钉或塞。
4.如权利要求3所述的分离膜组件，其特征在于，所述闭塞部件具有配置于所述孔内的密封垫、以及被拧入到所述孔中而推压所述密封垫的螺栓、螺钉或塞。
5.如权利要求4所述的分离膜组件，其特征在于，所述闭塞部件具有使所述密封垫扩径的螺栓。
6.如权利要求2所述的分离膜组件，其特征在于，所述闭塞部件具有塞和O型环，在所述塞的外周面环周设置槽，所述O型环被装在所述槽中。
7.如权利要求1或2所述的分离膜组件，其中，所述流体为气体的混合物。
8.一种分离膜组件的修补方法，其是权利要求1或2所述的分离膜组件的修补方法，其中，在管状分离膜产生了损伤的情况下，将设于外壳的开闭部打开，在损伤了的所述管状分离膜的透过流体取出部安装闭塞部件。
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