JP2002066271A - Gas separating filter - Google Patents

Gas separating filter

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JP2002066271A
JP2002066271A JP2000261828A JP2000261828A JP2002066271A JP 2002066271 A JP2002066271 A JP 2002066271A JP 2000261828 A JP2000261828 A JP 2000261828A JP 2000261828 A JP2000261828 A JP 2000261828A JP 2002066271 A JP2002066271 A JP 2002066271A
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Japan
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gas
filter
tube
gas separation
intermediate layer
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JP2000261828A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitohide Oshima
仁英 大嶋
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas separating filter of an elongated length which can keep high gas separating efficiency in the longitudinal direction. SOLUTION: The gas separating filter 1 consisting of an elongated porous pipe and in which the inner diameter r1 of one end (a) is different from that r2 of the other end and/or the outer diameter R1 of one end is different from that R2 of the other end (b) is prepared.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】 本発明は、複数種のガスを
含有する被処理ガス中から特定ガスを分離するためのガ
ス分離フィルタに関し、特に、フィルタの長さ方向全体
にわたってガス分離効率を高めたガス分離フィルタに関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas separation filter for separating a specific gas from a gas to be treated containing a plurality of types of gases, and more particularly, to improving the gas separation efficiency over the entire length direction of the filter. The present invention relates to a gas separation filter.

【0002】[0002]

【従来技術】 従来より、ガス分離膜として複数のガ
ス、蒸気を含有する混合物から特定性分のみ選択的に透
過、分離することのできる分離フィルタを備えたガス分
離膜およびガス分離膜モジュールが知られており、かか
る分離フィルタとしては、高分子樹脂等の有機材料また
は金属膜や無機酸化物が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a gas separation membrane and a gas separation membrane module provided with a separation filter capable of selectively transmitting and separating only specific components from a mixture containing a plurality of gases and vapors have been known as a gas separation membrane. As such a separation filter, an organic material such as a polymer resin, a metal film, or an inorganic oxide is used.

【0003】従来、この種の分離フィルタの一般的な形
状は、特開平11−226370号公報、特開平11−
57423号公報および特開平6−191802号公報
等に記載されるように、長手方向に長い円筒管状であ
り、例えば、該管状のフィルタの一端から該フィルタ内
部に被処理ガスを導入し、フィルタ壁面を通して内面か
ら外面へ特定のガスが選択的に透過するとともに、フィ
ルタの他端から残部ガスを排出することにより、特定の
ガスを分離するものであった。
Conventionally, the general shape of this type of separation filter is disclosed in JP-A-11-226370 and JP-A-11-226370.
As described in JP-A-57423 and JP-A-6-191802, the filter has a cylindrical shape that is long in the longitudinal direction. For example, a gas to be treated is introduced into the inside of the filter from one end of the tubular filter, and the filter wall surface is formed. A specific gas is selectively transmitted from the inner surface to the outer surface through the filter, and the remaining gas is discharged from the other end of the filter to separate the specific gas.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように長手方向に長い円筒管状のフィルタでは、被処理
ガス導入部付近、すなわちフィルタの上流においては被
処理ガスの流量が多く、線速度が大きいため、乱流効果
により高いガス分離特性を有するものの、残部ガスを排
出するフィルタの下流においては、ガス流量が低下し、
ガスの流れが層流となるとともに、分離される特定ガス
の濃度が低いために、ガス分離特性が低下するという問
題があった。
However, in the case of a cylindrical filter having a long length in the longitudinal direction as described above, the flow rate of the gas to be treated is large and the linear velocity is large near the gas introduction portion, that is, upstream of the filter. Therefore, although having high gas separation characteristics due to the turbulent flow effect, the gas flow rate decreases downstream of the filter that discharges the remaining gas,
There is a problem that the gas flow becomes laminar and the concentration of the specific gas to be separated is low, so that the gas separation characteristics deteriorate.

【0005】本発明は上記課題に対してなされたもの
で、その目的は、ガス分離フィルタの長さ方向に対して
ガス分離性能を維持し、フィルタ全体としてのガス分離
効率を高めることができるガス分離フィルタを提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to maintain a gas separation performance in a longitudinal direction of a gas separation filter and to improve a gas separation efficiency as a whole filter. It is to provide a separation filter.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題に
対し、ガス分離フィルタの構造について検討した結果、
被処理ガス導入部と排出部とをなす多孔質管の両端の形
状を異ならせ、残部ガス排出側のガス流路の容積(断面
積)を被処理ガス導入側のそれよりも小さくすることに
よって、フィルタの下流側に乱流を発生させることがで
き、下流側におけるガス分離効率を低下させることなく
全体としてガス分離性能を維持できる結果、フィルタ全
体としてガス分離効率を向上できることを知見した。
The present inventor has studied the structure of a gas separation filter for the above-mentioned problems,
By making the shape of the both ends of the porous tube forming the gas introduction part and the discharge part different from each other, and making the volume (cross-sectional area) of the gas passage on the gas discharge side smaller than that on the gas introduction side It has been found that a turbulent flow can be generated on the downstream side of the filter, and the gas separation performance can be maintained as a whole without lowering the gas separation efficiency on the downstream side. As a result, the gas separation efficiency can be improved as a whole filter.

【0007】すなわち、本発明のガス分離フィルタは、
長尺状の多孔質管からなるものであって、前記ガス分離
フィルタの一端の内径が他端の内径と異なるか、および
/または前記ガス分離フィルタの一端の外径が他端の外
径と異なることを特徴とするものである。
That is, the gas separation filter of the present invention comprises:
It is made of a long porous tube, and the inside diameter of one end of the gas separation filter is different from the inside diameter of the other end, and / or the outside diameter of one end of the gas separation filter is the outside diameter of the other end. It is characterized by being different.

【0008】ここで、前記ガス分離フィルタの内径およ
び/または外径が一端から他端に向かって連続的または
段階的に変化していること、前記ガス分離フィルタの前
記一端の内径が、0.5〜50mm、前記他端の内径が
0.1〜10mmであること、前記ガス分離フィルタの
前記一端の外径が、0.5〜70mm、前記他端の外径
が0.3〜50mmであることが望ましい。
Here, the inside diameter and / or the outside diameter of the gas separation filter changes continuously or stepwise from one end to the other end, and the inside diameter of the one end of the gas separation filter is 0.1 mm. 5 to 50 mm, the inner diameter of the other end is 0.1 to 10 mm, the outer diameter of the one end of the gas separation filter is 0.5 to 70 mm, and the outer diameter of the other end is 0.3 to 50 mm. Desirably.

【0009】また、前記多孔質管が無機多孔体からなる
こと、前記多孔質管が多孔質支持体と、該多孔質支持体
の内面または外面に被着形成した分離膜を具備するこ
と、前記多孔質支持体と前記分離膜との間に、中間層を
設けるとともに、該中間層の一端の厚みが他端の厚みと
異なることが望ましい。
The porous tube is made of an inorganic porous material, and the porous tube is provided with a porous support, and a separation membrane formed on an inner surface or an outer surface of the porous support. Preferably, an intermediate layer is provided between the porous support and the separation membrane, and the thickness of one end of the intermediate layer is different from the thickness of the other end.

【0010】さらに、前記ガス分離フィルタの複数本
を、前記多孔質管の中心軸が互いに並列になるように配
置して収束してなることをが望ましい。
Further, it is preferable that a plurality of the gas separation filters are arranged so that the central axes of the porous tubes are parallel to each other and converge.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明のガス分離フィルタの一例
について、その概略断面図を図1に示す。図1によれ
ば、ガス分離フィルタ(以下、単にフィルタ管と略す)
1は、長尺状の多孔質支持管(以下、単に支持管と略
す)2の内壁面に中間層3およびガス分離膜(以下、単
に分離膜と略す)4が順次被着形成された構造からな
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a gas separation filter according to the present invention. According to FIG. 1, a gas separation filter (hereinafter simply referred to as a filter tube)
Reference numeral 1 denotes a structure in which an intermediate layer 3 and a gas separation membrane (hereinafter simply referred to as a separation membrane) 4 are sequentially formed on an inner wall surface of a long porous support pipe (hereinafter simply referred to as a support pipe) 2. Consists of

【0012】支持管2は、例えば、気孔率が20〜40
%、平均細孔径0.05〜2μmの多数の細孔を有し、
α−アルミナ、コージェライト、窒化ケイ素等の無機多
孔体からなるものであることが望ましい。
The support tube 2 has, for example, a porosity of 20 to 40.
%, Having a large number of pores having an average pore diameter of 0.05 to 2 μm,
It is desirable that it be made of an inorganic porous material such as α-alumina, cordierite, silicon nitride and the like.

【0013】分離膜4は、有機質高分子膜、金属薄膜も
使用可能であるが、ガス分離性能、耐熱性および耐薬品
性の点で、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ等
の無機多孔体、特に容易に細孔径を制御できる点で非晶
質のアルミナやシリカからなることが望ましく、さら
に、細孔径を1.0nm以下に制御可能なシロキサン結
合を有する非晶質シリカからなることが望ましい。ま
た、分離膜4の耐熱性、耐水性向上の点では、シリカ中
にジルコニアを含有するものが望ましい。なお、分離膜
4の平均細孔径は特定ガスの選択的な透過性能の点で、
例えば、0.3〜1.0nm、特に0.4〜0.7nm
であることが望ましい。
As the separation membrane 4, an organic polymer membrane or a metal thin film can be used. However, in terms of gas separation performance, heat resistance and chemical resistance, inorganic porous materials such as alumina, titania, zirconia, silica, etc. It is desirable to use amorphous alumina or silica because the pore diameter can be easily controlled, and it is also desirable to use amorphous silica having a siloxane bond capable of controlling the pore diameter to 1.0 nm or less. From the viewpoint of improving the heat resistance and the water resistance of the separation membrane 4, silica containing zirconia is desirable. In addition, the average pore diameter of the separation membrane 4 is selected from the viewpoint of selective permeation performance of a specific gas.
For example, 0.3 to 1.0 nm, particularly 0.4 to 0.7 nm
It is desirable that

【0014】中間層3としては、有機質高分子膜も使用
可能であるが、ガス分離性能、耐熱性および耐薬品性の
点で、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ等の無
機多孔体、特に容易に細孔径を制御できる点で非晶質の
アルミナやシリカからなることが望ましく、中でもγ−
アルミナが最適である。
As the intermediate layer 3, an organic polymer membrane can be used. However, inorganic porous materials such as alumina, titania, zirconia, and silica are particularly preferable in terms of gas separation performance, heat resistance, and chemical resistance. It is desirable to use amorphous alumina or silica from the viewpoint that the pore diameter can be controlled.
Alumina is optimal.

【0015】また、中間層3は、分離膜4の支持管2へ
の成膜性を高めて分離膜4の厚みを薄くし、ガスの透過
速度を高めて高いガス分離性能を達成するために形成す
るものであるが、中間層3の細孔径は、支持管2の細孔
径と分離膜4の細孔径の間の大きさとなることが望まし
く、例えば、中間層3の平均細孔径は0.1μm以下、
特に1〜10nmであることが望ましい。
The intermediate layer 3 is used to increase the film-forming property of the separation membrane 4 on the support tube 2 to reduce the thickness of the separation membrane 4 and increase the gas permeation rate to achieve high gas separation performance. Although it is formed, the pore diameter of the intermediate layer 3 is desirably between the pore diameter of the support tube 2 and the pore diameter of the separation membrane 4. 1 μm or less,
It is particularly desirable that the thickness be 1 to 10 nm.

【0016】本発明によれば、フィルタ管1の一端側の
内径が他端側の内径と異なることが大きな特徴であり、
図1によれば、ガス分離フィルタ1の一端である端部b
側の内径が、他端である端部a側の内径よりも大きくな
るように形成されている。
According to the present invention, a major feature is that the inside diameter of one end of the filter tube 1 is different from the inside diameter of the other end.
According to FIG. 1, an end b which is one end of the gas separation filter 1
Is formed so that the inner diameter on the side is larger than the inner diameter on the end a side which is the other end.

【0017】これによって、分離膜4の比表面積を高め
ることができるとともに、ガス分離フィルタ1の端部a
側からガス分離フィルタ1の内面側に被処理ガスを導入
した場合、フィルタ管1の上流側である端部a側の分離
膜4の比表面積を増し上流側でのガス分離効率を高める
ことができるとともに、下流側である端部b側にて被処
理ガスの流れを乱流状態として下流側でのガス分離効率
をも高め、フィルタ管1全体としてのガス分離効率を高
めることができる。
Thus, the specific surface area of the separation membrane 4 can be increased, and the end a of the gas separation filter 1 can be increased.
When the gas to be treated is introduced from the side to the inner surface side of the gas separation filter 1, the specific surface area of the separation membrane 4 on the end a side which is the upstream side of the filter tube 1 can be increased, and the gas separation efficiency on the upstream side can be increased. At the same time, the flow of the gas to be treated is made turbulent on the downstream end b, so that the gas separation efficiency on the downstream side can be increased, and the gas separation efficiency of the entire filter tube 1 can be increased.

【0018】なお、図1によれば、支持管2、中間層
3、分離膜4のうち、中間層3の厚み(膜厚)を異なら
せることによりフィルタ管1の内径を異ならせており、
具体的には、中間層3の膜厚が、端部a側よりも端部b
側が厚くなるように形成されている。
According to FIG. 1, the inner diameter of the filter tube 1 is made different by changing the thickness (film thickness) of the intermediate layer 3 among the support tube 2, the intermediate layer 3, and the separation membrane 4.
Specifically, the thickness of the intermediate layer 3 is larger at the end b than at the end a.
The side is formed to be thick.

【0019】また、図1によれば、中間層3の膜厚は、
端部a側から端部b側に向かって連続的に厚くなるよう
に形成されており、これによって被処理ガスの流れを阻
害せず効率よく被処理ガスに乱流状態を維持することが
できる。なお、中間層3の膜厚は、端部a側から端部b
側に向かって連続的に厚くなるように形成されていても
よいが、乱流状態を効率よく発生させるためには、段階
的的に形成されることが望ましい。
According to FIG. 1, the thickness of the intermediate layer 3 is
It is formed so as to be continuously thicker from the end a to the end b, whereby the turbulent state of the gas to be processed can be efficiently maintained without obstructing the flow of the gas to be processed. . The thickness of the intermediate layer 3 ranges from the end a to the end b.
It may be formed so as to be continuously thicker toward the side, but is preferably formed stepwise in order to efficiently generate a turbulent state.

【0020】本発明によれば、図1のように中間層3の
端部a側と端部b側の厚みを変える以外にも、支持管2
および/または分離膜4の端部a側と端部b側の厚みを
変えてフィルタ管1全体として端部a側と端部b側の厚
みが異なるように調整することも可能であるが、特にガ
ス分離性能の向上、製造の容易性、フィルタ管1全体と
して強度等の機械的信頼性の向上等の点で図1のように
中間層3の膜厚を変える方法が最適である。
According to the present invention, in addition to changing the thickness of the end portion a and end b of the intermediate layer 3 as shown in FIG.
It is also possible to change the thickness of the end portions a and b of the separation membrane 4 so that the thickness of the filter tube 1 as a whole is different between the ends a and b. In particular, the method of changing the thickness of the intermediate layer 3 as shown in FIG. 1 is optimal in terms of improvement of gas separation performance, easiness of manufacture, and improvement of mechanical reliability such as strength of the filter tube 1 as a whole.

【0021】さらに、中間層3を細孔径の異なる複数の
中間層にて形成し、これら中間層を細孔径の大きいもの
から、支持管2の一端から所定の長さ領域に形成し複数
の中間層の形成長さを段階的に変化させることもでき
る。
Further, the intermediate layer 3 is formed of a plurality of intermediate layers having different pore diameters, and these intermediate layers are formed in a predetermined length region from one end of the support tube 2 in order from the one having a large pore diameter. The formation length of the layer can be changed stepwise.

【0022】ここで、支持管2は、例えば、外径が0.
3〜70mm、特に0.5〜30mm、さらに1〜10
mmであることが望ましく、その肉厚が0.1〜10m
m、特に0.3〜2mmであることが望ましい。また、
分離膜4の膜厚は、ガス分離効率および分離膜4中にク
ラックやピンホール等が発生することを防止する点で、
0.01〜10μm、特に0.1〜1μmであることが
望ましい。
Here, the support tube 2 has, for example, an outer diameter of 0.1 mm.
3 to 70 mm, especially 0.5 to 30 mm, further 1 to 10
mm, the thickness is 0.1 to 10 m
m, preferably 0.3 to 2 mm. Also,
The thickness of the separation membrane 4 is determined in terms of gas separation efficiency and preventing cracks and pinholes from being generated in the separation membrane 4.
It is preferably from 0.01 to 10 μm, particularly preferably from 0.1 to 1 μm.

【0023】さらに、中間層3の膜厚は、例えば、端部
a側が0.001〜10mm、特に0.001〜1m
m、端部b側が0.01〜20mm、特に0.05〜2
mmであることが望ましく、これによって、フィルタ管
1の端部a側の内径は0.5〜50mm、特に1〜10
mm、端部bの側の内径は0.1〜10mm、特に0.
1〜5mmであることが望ましい。
Further, the thickness of the intermediate layer 3 is, for example, 0.001 to 10 mm, particularly 0.001 to 1 m at the end a side.
m, the end b side is 0.01 to 20 mm, particularly 0.05 to 2
mm, so that the inner diameter of the filter tube 1 on the end a side is 0.5 to 50 mm, particularly 1 to 10 mm.
mm, the inner diameter on the side of the end b is 0.1 to 10 mm, particularly 0.1 mm.
Desirably, it is 1 to 5 mm.

【0024】また、フィルタ管1の長さは、ガス分離性
能の向上および取り扱いに支障のない強度を維持するた
めに、10〜1000mm、特に100〜500mmで
あることが望ましい。
The length of the filter tube 1 is desirably 10 to 1000 mm, particularly 100 to 500 mm, in order to improve the gas separation performance and maintain a strength that does not hinder handling.

【0025】また、図1のフィルタ管1を用いて複数種
の混合ガスからなる被処理ガス中から分離膜4で分離可
能な特定のガスを分離する方法は、フィルタ管1の端部
a側から管内に被処理ガスを導入し、分離膜4に接触さ
せて混合ガス中から前記特定のガスのみを選択的に透過
させ中間層3および支持管2を経由してフィルタ管1の
側面から管外へ導出される。そして、被処理ガスのう
ち、分離膜4で透過されない残部ガスは、フィルタ管1
の管内を端部b側へと流れ、最終的には端部b側からフ
ィルタ管1外へ排出される。
A method of separating a specific gas that can be separated by the separation membrane 4 from a gas to be treated composed of a plurality of types of mixed gas by using the filter tube 1 of FIG. The gas to be treated is introduced into the tube from the column, and is brought into contact with the separation membrane 4 to selectively permeate only the specific gas from the mixed gas to pass through the intermediate layer 3 and the support tube 2 from the side of the filter tube 1. It is led out. The remaining gas that is not permeated by the separation membrane 4 among the gases to be treated is the filter tube 1.
Flows toward the end b side, and is finally discharged out of the filter pipe 1 from the end b side.

【0026】本発明によれば、上述したようにフィルタ
管1の内面側を流れる被処理ガスの流れを長さ方向によ
らず乱流状態を維持できるためにフィルタ管1全体とし
てのガス分離効率が向上する。
According to the present invention, as described above, since the flow of the gas to be treated flowing on the inner surface side of the filter tube 1 can be maintained in a turbulent state regardless of the length direction, the gas separation efficiency of the filter tube 1 as a whole can be maintained. Is improved.

【0027】さらに、図1では、フィルタ管1を支持管
2、中間層3、分離膜4にて形成するものであったが、
本発明はこれに限定されるものではなく、中間層3を形
成せず、支持管2表面に直接分離膜4を被着形成したも
のであってもよく、さらに、支持管2をも設けず、分離
膜4単体として形成するものであってもよい。
Further, in FIG. 1, the filter tube 1 is formed by the support tube 2, the intermediate layer 3, and the separation membrane 4.
The present invention is not limited to this, and may be one in which the intermediate layer 3 is not formed and the separation membrane 4 is directly formed on the surface of the support tube 2, and further, the support tube 2 is not provided. Alternatively, it may be formed as the separation membrane 4 alone.

【0028】また、図1では、支持管2の内面に中間層
3および分離膜4を形成したものであったが、支持管2
の外面に中間層3および分離膜4を形成したものであっ
てもよい。なお、この場合には、支持管2の端部a側の
内径が端部b側の内径よりも大きくなるように調整す
る。
In FIG. 1, the intermediate layer 3 and the separation membrane 4 are formed on the inner surface of the support tube 2.
The intermediate layer 3 and the separation membrane 4 may be formed on the outer surface of the above. In this case, the inner diameter at the end a of the support tube 2 is adjusted to be larger than the inner diameter at the end b.

【0029】また、図1のフィルタ管1では、単体とし
て構成された支持管2、中間層3または分離膜4の少な
くとも1つの厚みを変えることによって、フィルタ管1
の内径を変えるものであったが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、内径の異なる長さの短いフィルタ管
を複数本接合したものであってもよい。
In the filter tube 1 shown in FIG. 1, the thickness of at least one of the support tube 2, the intermediate layer 3 and the separation membrane 4, which are formed as a single unit, is changed so that the filter tube 1 is formed.
However, the present invention is not limited to this, and a plurality of short filter tubes having different inner diameters and having different lengths may be joined.

【0030】そこで、図2に、内径の異なる長さの短い
フィルタ管を複数本接合した本発明のガス分離フィルタ
の第2の実施態様についての概略断面図を示す。図2に
よれば、フィルタ管6は、中間層の厚みが長さ方向に同
じであり、かつ管の長さが短い以外は上述したフィルタ
管1と同じ構成からなり、それぞれのフィルタ管(フィ
ルタ管7およびフィルタ管8)の内径が異なる複数のフ
ィルタ管を、直列に接続した構成からなる。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the gas separation filter according to the present invention, in which a plurality of short filter tubes having different inner diameters and lengths are joined. According to FIG. 2, the filter tube 6 has the same configuration as the above-described filter tube 1 except that the thickness of the intermediate layer is the same in the length direction and the length of the tube is short. It has a configuration in which a plurality of filter tubes having different inner diameters of the tube 7 and the filter tube 8) are connected in series.

【0031】なお、図2によれば、フィルタ管7の支持
管10の内径をフィルタ管8の支持管11の内径よりも
大きくすることによって、フィルタ管7の内径がフィル
タ管8の内径よりも大きくなるように形成されている。
また、図2によれば、支持管10と支持管11の肉厚を
変えて外径を同じとしているが、肉厚を一定として外径
を変えてもよく、適宜調整すればよい。さらに、フィル
タ管7とフィルタ管8との間は、端部同士を接着剤12
によって接着することによって接続されている。
According to FIG. 2, by making the inner diameter of the support tube 10 of the filter tube 7 larger than the inner diameter of the support tube 11 of the filter tube 8, the inner diameter of the filter tube 7 becomes larger than the inner diameter of the filter tube 8. It is formed to be large.
Further, according to FIG. 2, the outer diameter is made the same by changing the thickness of the support tube 10 and the support tube 11, but the outer diameter may be changed while the thickness is kept constant, or may be adjusted appropriately. Further, between the filter tube 7 and the filter tube 8, the ends thereof are bonded with an adhesive 12.
Connected by gluing.

【0032】本発明によれば、図2のフィルタ管6のフ
ィルタ管7側端部からフィルタ管6(フィルタ管7)内
面側へ被処理ガスを導入し、ガス分離を行いながら該ガ
スをフィルタ管8へ導入することによって、該ガスに乱
流を促進することができ、下流側であるフィルタ管8側
でのガス分離効率を高めることができる。
According to the present invention, the gas to be treated is introduced from the end of the filter tube 6 of FIG. 2 on the filter tube 7 side to the inner surface of the filter tube 6 (filter tube 7), and the gas is filtered while performing gas separation. By introducing the gas into the pipe 8, the turbulent flow of the gas can be promoted, and the gas separation efficiency on the filter pipe 8 side, which is on the downstream side, can be increased.

【0033】また、図2によれば、フィルタ管6は、フ
ィルタ管7とフィルタ管8との2本を接続したものであ
ったが、本発明はこれに限定されるものではなく、3本
以上のフィルタ管を直列に接続したものであってもよ
い。 (モジュール)上述した本発明のフィルタ管を具備する
ガス分離モジュールの一例について、その概略断面図を
図3に示す。図3によれば、ガス分離モジュール(以
下、単にモジュールと略す。)15は、上述したフィル
タ管1を複数本収束し、その両端を支持部材16によっ
て支持したフィルタ収束体17が概略円筒形状のハウジ
ング18内に収納され、支持部材16が封止部材19を
介してハウジング18の内面に固定されている。なお、
図3によれば、支持部材16と封止部材19によってハ
ウジング18の内面が3つの領域に分割され、封止され
ている。
Further, according to FIG. 2, the filter tube 6 has two filter tubes 7 and 8 connected to each other, but the present invention is not limited to this. The above filter tubes may be connected in series. (Module) FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an example of the gas separation module having the above-described filter tube of the present invention. According to FIG. 3, a gas separation module (hereinafter simply abbreviated as a module) 15 converges a plurality of the above-described filter tubes 1, and a filter converging body 17 having both ends supported by a support member 16 has a substantially cylindrical shape. The support member 16 is accommodated in the housing 18, and is fixed to the inner surface of the housing 18 via the sealing member 19. In addition,
According to FIG. 3, the inner surface of the housing 18 is divided into three regions by the support member 16 and the sealing member 19 and sealed.

【0034】また、ハウジング18には、被処理ガスを
系内(ハウジング18内面側)に導入するための被処理
ガス導入口20がフィルタ管1の端部a側の領域Aに、
分離膜4によって透過されたガスを系外に排出するため
の透過ガス排出口21がフィルタ管1の中央領域Bに、
透過されない残部ガスを系外に排出するための残部ガス
排出口22がフィルタ管1の端部b側の領域Cに、それ
ぞれが3つの領域に各々形成されている。
The housing 18 has a gas inlet 20 for introducing a gas to be treated into the system (on the inner surface side of the housing 18) in a region A on the end a side of the filter tube 1.
A permeated gas outlet 21 for discharging the gas permeated by the separation membrane 4 out of the system is provided in the central region B of the filter tube 1.
Residual gas discharge ports 22 for discharging the non-permeated residual gas to the outside of the system are formed in the region C on the end b side of the filter tube 1 and in three regions.

【0035】図3のモジュール15を用いてガス分離を
行うには、被処理ガスを被処理ガス導入口20からハウ
ジング18内面側の領域Aに導入してフィルタ管1の端
部a側からフィルタ管1の内面側に導入し、フィルタ管
1にて特定ガスの内面側から外面側に透過し、該透過ガ
スをハウジング内面側の領域Bから透過ガス排出口21
を経由してモジュール15外へ排出する。また、フィル
タ管1内面側を通過した残部ガスは、フィルタ管1の端
部b側からハウジングの領域Cに導出され、残部ガス排
出口22を経由してモジュール15外へ排出される。
In order to perform gas separation using the module 15 shown in FIG. 3, a gas to be treated is introduced into the region A on the inner surface side of the housing 18 from the gas introduction port 20 and the filter is passed through the end a of the filter tube 1. The gas is introduced into the inner surface of the tube 1 and permeates the specific gas from the inner surface to the outer surface in the filter tube 1, and the permeated gas passes through the permeated gas outlet 21 from the region B on the inner surface of the housing.
Through the module 15 to the outside. The residual gas that has passed through the inner surface of the filter tube 1 is led out from the end b of the filter tube 1 to the region C of the housing, and is discharged to the outside of the module 15 via the residual gas discharge port 22.

【0036】さらに、図1、図2では、フィルタ管の両
端の内径を異ならせたものであったが、本発明はこれに
限定されるものではなく、フィルタ管の両端の外径を異
ならせフィルタ管の外面側に被処理ガスを導入したもの
であってもよい。
Further, in FIGS. 1 and 2, the inner diameters of both ends of the filter tube are made different, but the present invention is not limited to this, and the outer diameters of both ends of the filter tube are made different. The gas to be treated may be introduced into the outer surface of the filter tube.

【0037】そこで、フィルタ管の外径を異ならせた本
発明のガス分離フィルタのさらに他の一例についての概
略断面図を図4に、また、このガス分離フィルタを具備
するガス分離モジュールの概略断面図を図5に示す。
FIG. 4 is a schematic sectional view of still another example of the gas separation filter of the present invention in which the outer diameter of the filter tube is different, and FIG. 4 is a schematic sectional view of a gas separation module having the gas separation filter. The figure is shown in FIG.

【0038】図4によれば、フィルタ管25は、上述し
た材質からなる支持管26、中間層27、分離膜28に
よって構成され、図4によれば、支持管26の外表面に
中間層27および分離膜28が順次形成されている。
According to FIG. 4, the filter tube 25 is composed of a support tube 26, an intermediate layer 27 and a separation membrane 28 made of the above-mentioned materials. And a separation film 28 are sequentially formed.

【0039】また、図5によれば、モジュール30は、
フィルタ管25を複数本収束し、その両端を支持部材1
6によって支持したフィルタ収束体31が概略円筒形状
のハウジング32内に収納され、支持部材16が封止部
材19を介してハウジング32の内面に固定されてい
る。なお、図3によれば、支持部材16と封止部材19
によってハウジング32の内面がD、E、Fの3つの領
域に分割され、封止されている。
According to FIG. 5, the module 30 comprises:
A plurality of filter tubes 25 are converged, and both ends thereof are
The filter converging body 31 supported by 6 is housed in a substantially cylindrical housing 32, and the support member 16 is fixed to the inner surface of the housing 32 via the sealing member 19. According to FIG. 3, the supporting member 16 and the sealing member 19
The inner surface of the housing 32 is divided into three regions D, E, and F, and is sealed.

【0040】また、ハウジング32には、被処理ガスを
系内(ハウジング32内面側)に導入するための被処理
ガス導入口33がフィルタ管25の中央領域Eの端部a
よりに、フィルタ管25によって透過されたガスを系外
に排出するための透過ガス排出口34がフィルタ管25
の中央領域Eの端部よりに、透過されない残部ガスを系
外に排出するための残部ガス排出口35がフィルタ管2
5の端部b側の領域Fに、それぞれ形成されている。
The housing 32 has a gas inlet 33 for introducing a gas to be treated into the system (the inner surface of the housing 32).
Thus, the permeated gas discharge port 34 for discharging the gas permeated through the filter tube 25 to the outside of the system is provided in the filter tube 25.
The residual gas discharge port 35 for discharging the residual gas that is not permeated to the outside of the system from the end of the central region E of the filter tube 2.
5 are formed in the region F on the end b side.

【0041】図5のモジュール30を用いてガス分離を
行うには、被処理ガスを被処理ガス導入口33からハウ
ジング32の領域Eに導入してフィルタ管25の外面側
の端部a側よりに導入し、フィルタ管25にて特定ガス
を外面側から内面側に透過し、該透過ガスをハウジング
32の領域Fから透過ガス排出口35を経由してモジュ
ール30外へ排出する。また、フィルタ管25の外面側
を通過した残部ガスは、ハウジング32の領域Eにおい
てフィルタ管25の端部b側に位置する残部ガス排出口
34からモジュール15外へ排出される。
In order to perform gas separation using the module 30 shown in FIG. 5, a gas to be treated is introduced into the region E of the housing 32 from the gas introduction port 33 and the end a of the outer surface of the filter tube 25 is introduced. Then, the specific gas is transmitted from the outer surface side to the inner surface side through the filter tube 25, and the permeated gas is discharged from the area F of the housing 32 to the outside of the module 30 through the permeated gas discharge port 35. The residual gas that has passed through the outer surface of the filter tube 25 is discharged outside the module 15 from the residual gas outlet 34 located on the end b side of the filter tube 25 in the region E of the housing 32.

【0042】本発明によれば、フィルタ管25の端部b
側の外径が端部a側の外径よりも大きくなるように形成
されていることが大きな特徴であり、これによって、上
述したように被処理ガスをフィルタ管25の外面側に導
入する場合、下流側である端部b側の被処理ガスが流通
可能な容積が上流側である端部a側のそれよりも小さく
なるために、被処理ガスに乱流を促進することができ
る。
According to the invention, the end b of the filter tube 25
Is characterized in that it is formed so that the outer diameter on the side is larger than the outer diameter on the side of the end portion a, whereby the gas to be treated is introduced into the outer surface side of the filter tube 25 as described above. Since the volume of the gas to be processed at the downstream end b is smaller than that at the upstream end a, turbulence can be promoted in the gas to be processed.

【0043】なお、図4によれば、支持管26の端部b
側の内径が端部a側の内径よりも大きく形成されてお
り、これによって透過ガスの流れを妨げることなく、効
率よく透過ガスを回収できる。
According to FIG. 4, the end b of the support tube 26
The inner diameter on the side is formed larger than the inner diameter on the end a side, whereby the permeated gas can be efficiently collected without obstructing the flow of the permeated gas.

【0044】また、図4では、フィルタ管25を支持管
26、中間層27、分離膜28にて形成するものであっ
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、中間層
27を形成せず、支持管26表面に直接分離膜28を被
着形成したものであってもよく、さらに、支持管26を
も設けず、分離膜28単体として形成するものであって
もよい。
In FIG. 4, the filter tube 25 is formed by the support tube 26, the intermediate layer 27, and the separation membrane 28. However, the present invention is not limited to this. The separation film 28 may be formed directly on the surface of the support tube 26 without being formed, or the separation film 28 may be formed without the support tube 26.

【0045】また、図4では、支持管26の外面に中間
層27および分離膜28を形成したものであったが、支
持管26の内面に中間層27および分離膜28を形成し
たものであってもよい。
In FIG. 4, the intermediate layer 27 and the separation film 28 are formed on the outer surface of the support tube 26. However, the intermediate layer 27 and the separation film 28 are formed on the inner surface of the support tube 26. You may.

【0046】さらに、上述したように、フィルタ管の外
径は連続的または段階的に変化することが望ましく、複
数のフィルタ管の接合体によって形成してもよい。
Further, as described above, the outer diameter of the filter tube desirably changes continuously or stepwise, and may be formed by a joined body of a plurality of filter tubes.

【0047】なお、本発明のガス分離フィルタは、例え
ば、H2、N2、O2、CO2、He、Ar、H2O、C
4、C26、C38、メタノール、エタノール、n−
プロパノール、i−プロパノール(IPA)、アセト
ン、トルエン、SF6、NF3、ハイドロフルオロカーボ
ン、パーフルオロカーボン等のフッ素化合物等の少なく
とも1種のガスを含有する混合ガス中から特定ガスを選
択的に分離できるものである。
The gas separation filter according to the present invention is, for example, H 2 , N 2 , O 2 , CO 2 , He, Ar, H 2 O, C
H 4, C 2 H 6, C 3 H 8, methanol, ethanol, n-
A specific gas can be selectively separated from a mixed gas containing at least one kind of gas such as propanol, i-propanol (IPA), acetone, toluene, SF 6 , NF 3 , and a fluorine compound such as hydrofluorocarbon and perfluorocarbon. Things.

【0048】(製造方法)次に、本発明のガス分離フィ
ルタを製造する方法の一例について説明する。まず、例
えば、平均粒径0.05〜10μm、特に0.1〜5μ
mのアルミナ原料に所定量の有機バインダ、潤滑剤、可
塑剤、溶媒等を加え混合してスラリーを作製した後、該
スラリーを押出し成形や射出成形等の公知の成形方法に
より円筒管状に成形する。その後、前記管成形体を酸化
性雰囲気にて所定の温度で焼成することにより内径、外
径とも同じ支持管を作製することができる。
(Production Method) Next, an example of a method for producing the gas separation filter of the present invention will be described. First, for example, an average particle size of 0.05 to 10 μm, particularly 0.1 to 5 μm
After preparing a slurry by adding a predetermined amount of an organic binder, a lubricant, a plasticizer, a solvent, and the like to the alumina raw material of m, the slurry is formed into a cylindrical tube by a known forming method such as extrusion molding or injection molding. . Thereafter, the support tube having the same inner diameter and outer diameter can be produced by firing the formed tube at a predetermined temperature in an oxidizing atmosphere.

【0049】次に、中間層を形成するための上述した金
属酸化物を含有するコロイド、ゾルまたはこれらの粉末
を分散した懸濁液(以下、中間層用スラリーと略す)を
用いて、上記支持管の内面に中間層用スラリーの被膜を
形成する。
Next, a colloid or sol containing the above-mentioned metal oxide for forming an intermediate layer, or a suspension in which these powders are dispersed (hereinafter, abbreviated as a slurry for the intermediate layer) is used for the above-mentioned support. A coating of the slurry for the intermediate layer is formed on the inner surface of the tube.

【0050】被膜を形成する具体的な方法としては、送
流ポンプやシリンジ(注射器)等を用いて前記中間層用
スラリーを注入して該スラリーを支持管の内壁面に付着
させ、残部は排出してそれを乾燥させる方法、または前
記支持管の外表面を高分子フィルム等にて被覆した状態
で前記スラリー内に該支持管を浸漬して引き上げる方法
等によって、該スラリーを支持管の内壁面に付着させ、
乾燥する方法が好適であるが、本発明によれば、支持管
を垂直に立てた状態で前記中間層用スラリーを支持管の
内壁面外壁面に付着し、スラリーが乾燥する前にスラリ
ーの粘性によってスラリーを流動させる方法や、前記被
膜の形成を複数回にわたって行うとともに、2回目以降
の被膜を支持管の一端から所定の長さ領域のみとするこ
とにより、連続的または段階的に中間層の厚みを変える
ことができる。
As a specific method for forming the coating, the slurry for the intermediate layer is injected using a feed pump or a syringe (syringe), and the slurry is adhered to the inner wall surface of the support tube, and the remainder is discharged. The slurry is dried by dipping the support tube into the slurry while the outer surface of the support tube is covered with a polymer film or the like, and pulling the slurry to the inner wall surface of the support tube. Attached to
Although a method of drying is preferable, according to the present invention, the slurry for an intermediate layer is attached to the inner wall surface and the outer wall surface of the support tube in a state where the support tube is set upright, and the viscosity of the slurry is increased before the slurry is dried. The method of flowing the slurry by the method described above, and the formation of the coating film is performed a plurality of times, and the second and subsequent coating films are formed only in a predetermined length region from one end of the support tube, so that the intermediate layer is continuously or stepwise formed. The thickness can be changed.

【0051】また、前記スラリー内に端部に栓をした前
記支持管を浸漬して引き上げるか、該支持管の外壁面に
前記スラリーを塗布する方法等によって、該スラリーを
支持管の外壁面に付着させることもでき、上記同様にし
て連続的または段階的に中間層の厚みを変えることがで
き、特に一端の外径と他端の外径とが異なるフィルタ管
を作製することができる。なお、例えば、中間層形成用
原料の粒径を変える等によって、上述したとおり、細孔
径が異なる複数層の中間層を支持管の一端から所定の長
さ領域のみに形成してもよい。
Further, the slurry is applied to the outer wall surface of the support tube by dipping the support tube plugged at the end into the slurry and pulling it up, or by applying the slurry to the outer wall surface of the support tube. The thickness of the intermediate layer can be changed continuously or stepwise in the same manner as described above, and in particular, a filter tube having an outer diameter at one end and an outer diameter at the other end can be manufactured. Note that, as described above, for example, by changing the particle size of the intermediate layer forming raw material, a plurality of intermediate layers having different pore diameters may be formed only in a predetermined length region from one end of the support tube.

【0052】また、支持管端部からのガスリークを防止
するために、前記支持管の両端部壁面のみにガラスフリ
ット等の封止層を被着形成しておくことが望ましい。な
お、この場合、フィルタの端部には分離膜が形成されず
封止層が形成されるが、封止層の厚みを変えてフィルタ
両端の内径を変えることもできる。
Further, in order to prevent gas leakage from the end of the support tube, it is preferable to form a sealing layer such as a glass frit on only the wall surfaces at both ends of the support tube. In this case, the sealing layer is formed without forming the separation film at the end of the filter. However, the inner diameter of both ends of the filter can be changed by changing the thickness of the sealing layer.

【0053】そして、この被膜を、酸化性雰囲気中、例
えば、350〜900℃、特に400〜600℃で熱処
理することによって支持管内面に厚みが連続的または段
階的に変化した中間層を形成することができる。また、
被膜を複数回にわたって行う場合には、塗布、乾燥、焼
成の一連の操作を繰り返し行ってもよい。
Then, the coating is subjected to a heat treatment in an oxidizing atmosphere, for example, at 350 to 900 ° C., particularly at 400 to 600 ° C. to form an intermediate layer having a continuously or stepwise varying thickness on the inner surface of the support tube. be able to. Also,
When coating is performed a plurality of times, a series of operations of coating, drying, and baking may be repeated.

【0054】一方、分離膜を作製するには、例えば、ア
ルミナゾル、チタニアゾル、シリカゾル、ジルコニアゾ
ル等、特に、シリコンアルコキシドとジルコニウムアル
コキシドとを混合したアルコール溶液を加水分解してゾ
ルを形成し、上記の多孔質支持管の表面に前記ゾルを被
着形成する。
On the other hand, in order to produce a separation membrane, for example, an alumina sol, a titania sol, a silica sol, a zirconia sol, etc. The sol is applied to the surface of the porous support tube.

【0055】そして、前記ゾルを上述した支持管の中間
層形成面に形成する方法としては、上述したような前記
ゾルを送液ポンプや注射器(シリンジ)等を用いて注入
する方法、前記支持管の外面を高分子フィルムにて被覆
して前記ゾル溶液内に浸漬して引き上げる方法、前記ゾ
ル溶液内に端部に栓をした前記支持管を浸漬して引き上
げる方法、該支持管の外壁面に前記スラリーを塗布する
方法等が採用可能である。
As a method of forming the sol on the intermediate layer forming surface of the support tube, a method of injecting the sol using a liquid sending pump or a syringe (a syringe) as described above, A method in which the outer surface of the support tube is covered with a polymer film and immersed in the sol solution and pulled up, a method in which the support tube whose end is plugged in the sol solution is immersed and pulled up, A method of applying the slurry or the like can be adopted.

【0056】この時、中間層形成方法と同様にしてゾル
の付着量を変えて分離膜の厚みを変えることもできる。
At this time, the thickness of the separation membrane can be changed by changing the amount of sol adhered in the same manner as in the method of forming the intermediate layer.

【0057】そして、前記被着形成したゾルを乾燥して
ゲル化し、これを大気中、例えば、350〜900℃、
特に400〜600℃で熱処理することによって中間層
の表面に所定の細孔径の細孔を有する無機分離膜を強固
に被着形成することができる。
The sol thus formed is dried and gelled, and the sol is dried in the air at, for example, 350 to 900 ° C.
In particular, by performing heat treatment at 400 to 600 ° C., an inorganic separation membrane having pores of a predetermined pore diameter can be firmly formed on the surface of the intermediate layer.

【0058】なお、上述したフィルタ管の形成方法にお
いて、支持管の成形方法を一端の直径が他端の直径より
も大きい有機樹脂等からなる円柱状の芯材を用い、その
表面に支持管形成用のスラリーを被着形成し、芯材を除
去して焼成する方法や、所定の成形型を用いた鋳込み成
形によって、一端の内径が他端の内径よりも大きい支持
管を作製することもできる。
In the filter tube forming method described above, the supporting tube is formed by using a columnar core made of an organic resin or the like having one end having a diameter larger than that of the other end, and forming the supporting tube on the surface thereof. A support tube in which the inside diameter of one end is larger than the inside diameter of the other end can also be produced by a method of applying a slurry for application, removing the core material and firing the mixture, or casting using a predetermined mold. .

【0059】また、上記鋳込み成形や、円筒形状の支持
管に対して研削加工を施すことによって、一端の外径と
他端の外径とを異ならせることができる。
The outer diameter at one end and the outer diameter at the other end can be made different by performing the above-mentioned casting or grinding the cylindrical support tube.

【0060】また、図2に示すような円筒形状で、内径
または外径の異なる複数のフィルタ管を接合するには、
上述した方法により内径または外径の異なる円筒形状の
複数のフィルタ管を作製し、その端部同士にガラスフリ
ット等の接着剤を塗布して貼り合わせ、所望により熱処
理する方法が採用できる。
To join a plurality of filter tubes having a cylindrical shape as shown in FIG.
A plurality of cylindrical filter tubes having different inner diameters or outer diameters are produced by the above-described method, and an adhesive such as glass frit is applied to the ends of the filter tubes and bonded to each other, and heat treatment is performed if desired.

【0061】[0061]

【実施例】(実施例1)まず、純度99.9%、平均粒
径0.1μmのアルミナと、有機バインダと、潤滑剤
と、可塑剤と水とを混合し、押し出し成形することによ
って管状体に成形した後、大気中、1300℃にて焼成
し、内径2.0mm、肉厚0.5mm、支持管の長さが
320mmの支持管で、平均細孔径0.2μm、気孔率
35%を有するα−アルミナ質多孔質支持管を作製し
た。
(Example 1) First, a mixture of alumina having a purity of 99.9% and an average particle diameter of 0.1 μm, an organic binder, a lubricant, a plasticizer, and water was extruded to form a tube. After being formed into a body, it is fired at 1300 ° C. in the air, and is a support tube having an inner diameter of 2.0 mm, a wall thickness of 0.5 mm, and a support tube length of 320 mm. The average pore diameter is 0.2 μm and the porosity is 35%. An α-alumina porous support tube having the following formula was prepared.

【0062】また、上記アルミナ質支持管の両端10m
mの内表面にガラスペーストを塗布し、熱処理して封止
層を形成した。なお、封止層の厚みは、それぞれ後述の
中間層と同じ厚みに調整した。
Further, both ends of the alumina support tube are 10 m long.
Then, a glass paste was applied to the inner surface of m, and heat treatment was performed to form a sealing layer. The thickness of the sealing layer was adjusted to the same thickness as an intermediate layer described later.

【0063】一方、平均粒径0.1μmのγ−アルミナ
粉末を硝酸酸性の水溶液中に超音波を利用して高分散さ
せたスラリーを用い、前記アルミナ質支持管外表面を高
分子フィルムにて覆い、下端から315mmの位置まで
浸漬し30秒保持した後、5mm/秒の速度で引き上
げ、支持管を垂直に立てた状態で室温で1時間乾燥した
後、500℃で1時間焼成した。次に、上記支持管に対
して、同じ側の端部を下にして、下端から260mmの
位置まで浸漬し、前記と同様に引き上げ、乾燥、焼成し
た。さらに、同様に下端より210、160、110、
60mmと段階的に高さを変え、支持管内面に厚みが段
階的に変化した中間層を被着形成した。
On the other hand, a slurry obtained by highly dispersing γ-alumina powder having an average particle diameter of 0.1 μm in an aqueous solution of nitric acid using ultrasonic waves was used, and the outer surface of the alumina support pipe was coated with a polymer film. After covering, dipping to a position of 315 mm from the lower end and holding for 30 seconds, it was pulled up at a speed of 5 mm / second, dried at room temperature for 1 hour with the support tube set upright, and then baked at 500 ° C. for 1 hour. Next, the support tube was immersed up to a position 260 mm from the lower end, with the end on the same side facing down, pulled up, dried and fired as described above. Furthermore, similarly from the lower end, 210, 160, 110,
The height was changed stepwise to 60 mm, and an intermediate layer having a stepwise change in thickness was formed on the inner surface of the support tube.

【0064】他方、SiのアルコキシドとZrのアルコ
キシドをエタノール溶媒下で複合化し、加水分解して作
製したSiO2−ZrO2ゾルを前記支持管の中間層形成
面に、上記支持管の下端から315mmの位置まで浸漬
し、中間層形成方法と同様に引き上げ、乾燥後、焼成す
る一連の操作を4回繰り返し行い、非晶質のSiO2
ZrO2質分離膜を形成したフィルタ管を作製した。
On the other hand, an alkoxide of Si and an alcohol of Zr
Oxide is complexed in ethanol solvent and hydrolyzed
Made SiOTwo-ZrOTwoForming an intermediate layer of the support tube with the sol
Immersed in the surface up to a position 315mm from the lower end of the support tube
Then, in the same manner as in the method of forming the intermediate layer, pull up, dry, and fire
Is repeated four times to obtain amorphous SiO 2Two
ZrOTwoA filter tube on which a quality separation membrane was formed was fabricated.

【0065】得られたフィルタ管の両端の形状をSEM
観察により測定したところ、一端におけるフィルタ管の
内径は1.6mm、中間層の厚みは0.2mm、分離膜
の厚みは0.2μmであり、一端におけるフィルタ管の
内径は0.6mm、中間層の厚みは0.7μm、分離膜
の厚みは0.2μmであった。
The shape of both ends of the obtained filter tube was SEM
When measured by observation, the inner diameter of the filter tube at one end was 1.6 mm, the thickness of the intermediate layer was 0.2 mm, the thickness of the separation membrane was 0.2 μm, and the inner diameter of the filter tube at one end was 0.6 mm. Was 0.7 μm, and the thickness of the separation membrane was 0.2 μm.

【0066】また、得られたフィルタ管を37本収束し
たフィルタ収束体を用いて、図3のモジュールを作製
し、該モジュールの被処理ガス導入口から、同体積比の
2とN2との混合ガスを5l/minを0.1MPaに
加圧した状態で導入し、フィルタ管にて透過され、透過
ガス排出口から排出されたガスのH2とN2の濃度をガス
クロマトグラフィにより測定した結果、H2濃度は98
%、N2濃度は2%と高いH2ガス分離性能であった。
A module shown in FIG. 3 was manufactured using a filter convergent body obtained by converging 37 obtained filter tubes, and H 2 and N 2 having the same volume ratio were passed through the gas inlet of the module. Was introduced under a pressure of 5 l / min to 0.1 MPa, and the concentration of H 2 and N 2 in the gas permeated through the filter tube and discharged from the permeated gas outlet was measured by gas chromatography. As a result, the H 2 concentration was 98.
% And N 2 concentration were 2%, which was high H 2 gas separation performance.

【0067】(比較例)実施例1のフィルタ管に対し
て、中間層の長さ方向の厚みを同じとして、フィルタ管
を内径2.0mm、外径3.0mmと長さ方向に一定と
する以外は実施例1と同様にフィルタ管およびモジュー
ルを作製した。
Comparative Example With respect to the filter tube of Example 1, the thickness of the intermediate layer in the length direction is the same, and the filter tube has an inner diameter of 2.0 mm and an outer diameter of 3.0 mm, which are constant in the length direction. Except for the above, a filter tube and a module were manufactured in the same manner as in Example 1.

【0068】得られたモジュールについて、実施例1と
同様にN2とH2のガス分離性能を評価した結果、H2
度は82%、N2濃度は18%であり、実施例1のガス
分離モジュールと比較して分離性能の低いものであっ
た。
The gas separation performance of N 2 and H 2 was evaluated for the obtained module in the same manner as in Example 1. As a result, the H 2 concentration was 82% and the N 2 concentration was 18%. The separation performance was lower than that of the separation module.

【0069】(実施例2)実施例1に対して、中間層の
厚み0.1mm、分離膜の厚み0.2μm、長さ160
mmの円筒形状のフィルタ管2本を外径3mm、内径2
mmおよび外径2.5mm、内径0.8mmにそれぞれ
形成し、端部同士にガラスフリットを塗布して接合した
フィルタ管を作製した。
(Example 2) Compared to Example 1, the thickness of the intermediate layer was 0.1 mm, the thickness of the separation membrane was 0.2 μm, and the length was 160
2 mm cylindrical filter tube with an outer diameter of 3 mm and an inner diameter of 2
mm, an outer diameter of 2.5 mm, and an inner diameter of 0.8 mm, respectively, and a glass frit was applied to the ends to join the filter tubes.

【0070】得られたフィルタ管を37本収束したフィ
ルタ収束体を用いて、図5のモジュールを作製し、該モ
ジュールの被処理ガス導入口から実施例1と同じ混合ガ
スを導入し、透過ガス排出口から排出されるガスの濃度
を測定した結果、H2濃度は96%、N2濃度は4%と高
いH2ガス分離性能であった。
A module shown in FIG. 5 was manufactured by using a filter converging body obtained by converging 37 obtained filter tubes, and the same mixed gas as in Example 1 was introduced from the gas inlet to be processed of the module. As a result of measuring the concentration of the gas discharged from the discharge port, the H 2 concentration was 96% and the N 2 concentration was 4%, which was high H 2 gas separation performance.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上詳述したとおり、本発明のガス分離
フィルタによれば、被処理ガス導入部と排出部とをなす
多孔質管の両端の形状を異ならせ、残部ガス排出側のガ
ス流路の容積(断面積)を被処理ガス導入側のそれより
も小さくすることによって、フィルタの下流側に乱流を
発生させることができ、下流側におけるガス分離効率を
低下させることなく全体としてガス分離性能を維持でき
る結果、フィルタ全体としてガス分離効率を向上でき
る。
As described above in detail, according to the gas separation filter of the present invention, the shape of the both ends of the porous tube forming the gas introduction part and the discharge part to be treated is made different, and the gas flow on the remaining gas discharge side is made. By making the volume (cross-sectional area) of the passage smaller than that of the gas to be treated, a turbulent flow can be generated on the downstream side of the filter, and the gas as a whole can be generated without lowering the gas separation efficiency on the downstream side. As a result of maintaining the separation performance, the gas separation efficiency of the entire filter can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のガス分離フィルタの一例を示す概略断
面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a gas separation filter of the present invention.

【図2】本発明のガス分離フィルタの他の一例を示す概
略断面図である
FIG. 2 is a schematic sectional view showing another example of the gas separation filter of the present invention.

【図3】図1のガス分離フィルタを具備するガス分離モ
ジュールの一例を示す概略断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of a gas separation module including the gas separation filter of FIG.

【図4】本発明のガス分離フィルタのさらに他の一例を
示す概略断面図である
FIG. 4 is a schematic sectional view showing still another example of the gas separation filter of the present invention.

【図5】図4のガス分離フィルタを具備するガス分離モ
ジュールの一例を示す概略断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing an example of a gas separation module including the gas separation filter of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、6、7、8、25 ガス分離フィルタ 2、10、11、26 多孔質支持管 3、27 中間層 4、28 ガス分離フィルタ 12 接着剤 16 支持部材 17、31 収束体 20、33 被処理ガス導入口 21、35 透過ガス排出口 22、34 残部ガス排出口 1, 6, 7, 8, 25 Gas separation filter 2, 10, 11, 26 Porous support tube 3, 27 Intermediate layer 4, 28 Gas separation filter 12 Adhesive 16 Support member 17, 31 Convergent body 20, 33 Gas inlet 21, 35 Permeated gas outlet 22, 34 Remaining gas outlet

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】長尺状の多孔質管からなるガス分離フィル
タであって、前記ガス分離フィルタの一端の内径が他端
の内径と異なるか、および/または前記ガス分離フィル
タの一端の外径が他端の外径と異なることを特徴とする
ガス分離フィルタ。
1. A gas separation filter comprising a long porous tube, wherein the inside diameter of one end of the gas separation filter is different from the inside diameter of the other end, and / or the outside diameter of one end of the gas separation filter. Is different from the outer diameter of the other end.
【請求項2】前記ガス分離フィルタの内径および/また
は外径が一端から他端に向かって連続的または段階的に
変化することを特徴とする請求項1記載のガス分離フィ
ルタ。
2. The gas separation filter according to claim 1, wherein an inner diameter and / or an outer diameter of the gas separation filter changes continuously or stepwise from one end to the other end.
【請求項3】前記ガス分離フィルタの前記一端の内径
が、0.5〜50mm、前記他端の内径が0.1〜10
mmであることを特徴とする請求項1または2記載のガ
ス分離フィルタ。
3. An inner diameter of the one end of the gas separation filter is 0.5 to 50 mm, and an inner diameter of the other end is 0.1 to 10 mm.
3. The gas separation filter according to claim 1, wherein
【請求項4】前記ガス分離フィルタの前記一端の外径
が、0.5〜70mm、前記他端の外径が0.3〜50
mmであることを特徴とする請求項1または2記載のガ
ス分離フィルタ。
4. An outer diameter of said one end of said gas separation filter is 0.5 to 70 mm, and an outer diameter of said other end is 0.3 to 50 mm.
3. The gas separation filter according to claim 1, wherein
【請求項5】前記多孔質管が無機多孔体からなることを
特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載のガス分離フ
ィルタ。
5. The gas separation filter according to claim 1, wherein said porous tube is made of an inorganic porous material.
【請求項6】前記多孔質管が多孔質支持体と、該多孔質
支持体の内面または外面に被着形成した分離膜を具備す
ることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか記載のガ
ス分離フィルタ。
6. The porous tube according to claim 1, wherein the porous tube comprises a porous support and a separation membrane formed on the inner or outer surface of the porous support. Gas separation filter.
【請求項7】前記多孔質支持体と前記分離膜との間に、
中間層を設けるとともに、該中間層の一端の厚みが他端
の厚みと異なることを特徴とする請求項1乃至6のいず
れか記載のガス分離フィルタ。
7. The method according to claim 1, wherein the porous support and the separation membrane are provided between:
7. The gas separation filter according to claim 1, wherein an intermediate layer is provided, and the thickness of one end of the intermediate layer is different from the thickness of the other end.
【請求項8】前記ガス分離フィルタの複数本を、前記多
孔質管の中心軸が互いに並列になるように配置して収束
してなることを特徴とする請求項1乃至7いずれか記載
のガス分離フィルタ。
8. The gas according to claim 1, wherein a plurality of the gas separation filters are arranged so that the central axes of the porous tubes are parallel to each other and converge. Separation filter.
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