JP2007222841A - Pleat element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas-separating module which gives a low pressure-loss, improves handleability, and is particularly suitable for a nitrogen-rich air feeding device for an internal combustion engine, and also provide a manufacturing method thereof. <P>SOLUTION: A pleat element is composed of; two pleat moldings comprising gas-separating membranes and air-permeable reinforcement materials; and a reinforcement frame. In addition, the two-dimensional side flow channel of the pleat is sealed at its both ends to form an envelope-like structure. The pleat moldings are arranged so that their one-dimensional side pleat faces may be opposite and adjacent to each other, and the reinforcement frame adheres firmly to a sealing means. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、気体分離モジュールに用いられるボックスプリーツエレメントに関する。   The present invention relates to a box pleat element used in a gas separation module.

膜による分離操作は、蒸留や吸着などの分離操作に比べて設備が簡単で運転コストが低い点が長所とされ、特に液体処理において広く用いられている。一方、膜による気体処理はエアフィルターと気体分離膜に大別できるが、現在は前者が大半を占めており後者は大きな市場を形成するには至っていない。すなわち、現時点ではアンモニアプラントでの水素回収やガソリン油槽所での揮発性有機化合物回収など工業用の大型装置が主であり、民生用の小型装置は処理能力や通気抵抗などの問題から一部の小型装置(医療用、酸素エアコン用)を除いて実用化が遅れている。気体分離用小型装置に求められる条件として、
1)膜面積
2)通気抵抗
3)耐久性
4)製造コスト
を上げることができる。このうち、通気抵抗は気体の供給圧に余裕のある大型装置では大きな問題とならないが、小型高流量処理を旨としながら使用環境に制限の多い小型装置では特に問題となりやすい。
The separation operation using a membrane is advantageous in that the equipment is simpler and the operation cost is lower than the separation operation such as distillation and adsorption, and it is widely used particularly in liquid processing. On the other hand, gas treatment with membranes can be broadly classified into air filters and gas separation membranes, but at present, the former occupies the majority and the latter has not yet formed a large market. That is, at present, large industrial equipment such as hydrogen recovery at ammonia plants and volatile organic compound recovery at gasoline depots are mainly used, and small consumer equipment is partially used due to problems such as processing capacity and ventilation resistance. Practical use is delayed except for small devices (medical and oxygen air conditioners). As a condition required for a small apparatus for gas separation,
1) Membrane area 2) Ventilation resistance 3) Durability 4) The production cost can be increased. Among these, the ventilation resistance is not a big problem in a large apparatus with a sufficient supply pressure of gas, but it tends to be a problem particularly in a small apparatus having a limited use environment while aiming at a small high flow treatment.

気体分離装置の核となる気体分離モジュールには、1)気体透過性に優れた高分子材料からなる中空糸膜束の両端を封止して筒状のハウジングに収納した、いわゆる「中空糸モジュール」が広く用いられている(特許文献1)。また、2)気体透過性に優れた高分子材料からなる平膜を2枚一組で封筒状に成型したあと封筒の開口端をセンターパイプにあてがって巻廻し、最後に両端を封止して筒状のハウジングに収納した、いわゆる「スパイラルモジュール」がこれに次いで用いられている(特許文献2)。さらに、3)気体透過性に優れた高分子材料からなる平膜をフレームに固定し必要に応じて積層した、いわゆる「プレート&フレームモジュール」が少数用いられている(非特許文献1)。   The gas separation module serving as the core of the gas separation device includes 1) a so-called “hollow fiber module” in which both ends of a hollow fiber membrane bundle made of a polymer material excellent in gas permeability are sealed and accommodated in a cylindrical housing. Is widely used (Patent Document 1). 2) After forming a pair of flat membranes made of a polymer material with excellent gas permeability into an envelope shape, wind the envelope with the open end of the envelope attached to the center pipe and finally sealing both ends. Next, a so-called “spiral module” housed in a cylindrical housing is used (Patent Document 2). Furthermore, 3) a small number of so-called “plate and frame modules” are used in which a flat membrane made of a polymer material having excellent gas permeability is fixed to a frame and laminated as necessary (Non-patent Document 1).

また、液体処理装置では上記に加えて、4)気体透過性に優れた高分子材料からなる平膜を特定のピッチで山折り谷折りを繰り返すことでカーテンやスカートに見られるようなプリーツ加工を施したあと、両端のプリーツ面同士を接着して全体を円筒状に整え、最後に円筒の両端を封止して筒状ハウジングに挿入した、いわゆる「円筒プリーツモジュール」が用いられているが、気体分離装置への応用は殆どない(特許文献3)。
これらのうち、中空糸モジュールは容積あたりの膜面積が大きいため、スパイラルモジュールは比較的安価な平膜を比較的高密度に収納できるため、大面積を必要とする大型装置に適している。しかしながら、3)を除いたモジュールはいずれも筒状のハウジングを用いた「筒状モジュール」であり、断面積が小さく奥行き(筒状の中心線と平行方向)が長いことから本質的に圧力損失が大きいという欠点があった。こうした欠点はたとえばモジュールの断面積を大きく奥行きを短くすることで改善できるが、長い中空糸膜を小数束ねるのに対して短い中空糸膜を多数並べるのは実際上困難であり、平膜の奥行きを短くして巻廻数を増やすのは巻きずれや通気抵抗の点から同様に困難であった。以上の理由から、筒状モジュールは小型高流量処理を旨とする気体分離用小型装置に適したモジュール形状とは言えなかった。
In addition to the above, in the liquid processing apparatus, 4) pleating that can be seen in curtains and skirts by repeating a mountain fold and a valley fold at a specific pitch on a flat film made of a polymer material with excellent gas permeability. After applying, so-called `` cylindrical pleat module '' is used, in which the pleated surfaces at both ends are adhered to each other to arrange the whole into a cylindrical shape, and finally both ends of the cylinder are sealed and inserted into a cylindrical housing, There is almost no application to a gas separation device (Patent Document 3).
Among these, since the hollow fiber module has a large membrane area per volume, the spiral module can accommodate a relatively inexpensive flat membrane at a relatively high density, and is therefore suitable for a large apparatus requiring a large area. However, all modules except 3) are “tubular modules” using a cylindrical housing, and are essentially pressure loss due to their small cross-sectional area and long depth (parallel to the cylindrical centerline). There was a drawback that was large. These disadvantages can be improved, for example, by increasing the cross-sectional area of the module and shortening the depth. However, it is actually difficult to arrange a large number of short hollow fiber membranes while bundling a small number of long hollow fiber membranes. It was also difficult to shorten the length and increase the number of windings in terms of winding misalignment and ventilation resistance. For the above reasons, the cylindrical module cannot be said to be a module shape suitable for a small apparatus for gas separation intended for small high flow treatment.

本発明者らは前記課題に対して検討した結果、ボックスプリーツモジュールが気体分離に好適であることを見出し(特許文献4、特許文献5)、その後、特定のボックスプリーツモジュールが非透過気体を利用する系(例えば窒素富化空気供給装置)に対してより好
適であることを見出した(特許文献6)。しかしながら、このボックスプリーツモジュールであっても現在は、更なる改良が要求されている。そこで、窒素富化空気供給装置についてその改良要求を装置の説明をした上で、以下に具体的に示す。
As a result of studying the above problems, the present inventors have found that a box pleat module is suitable for gas separation (Patent Document 4, Patent Document 5), and then a specific box pleat module uses a non-permeating gas. It was found that it is more suitable for a system (for example, a nitrogen-enriched air supply device) (Patent Document 6). However, even this box pleated module is currently required to be further improved. Then, after explaining the apparatus about the improvement request | requirement about a nitrogen-enriched air supply apparatus, it shows concretely below.

[内燃機関用窒素富化空気供給装置について]
内燃機関は自動車エンジンに広く用いられているが、燃焼温度が高くなるとよく知られているように窒素と酸素が反応して、窒素酸化物(NOx)を生成・排出する特徴がある。窒素酸化物(NOx)除去システムとしては、ガソリンエンジンでは排気ガス中の炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)を酸化・還元反応によって同時除去する三元触媒が有効であるが、ディーゼルエンジンでは排気ガス中の酸素濃度の違いから三元触媒が有効に機能しないことが問題とされてきた。
[Nitrogen-enriched air supply device for internal combustion engine]
An internal combustion engine is widely used in an automobile engine, but has a feature that nitrogen and oxygen react to generate and discharge nitrogen oxide (NOx) as is well known when the combustion temperature becomes high. As a nitrogen oxide (NOx) removal system, a gasoline engine uses a three-way catalyst that simultaneously removes hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO), and nitrogen oxides (NOx) in exhaust gas by oxidation and reduction reactions. Although effective, in diesel engines, it has been a problem that the three-way catalyst does not function effectively due to the difference in oxygen concentration in the exhaust gas.

ディーゼルエンジンで機能する窒素酸化物(NOx)除去システムとして、
1)酸素共存下でも有効な還元触媒(尿素SCRシステム、LNT触媒システム)
2)機関内部の酸素濃度低減(EGR排気ガス再循環システム)
などが既に知られている。このうち、尿素SCRシステムは既に一部実用化されているが、高価な触媒や尿素水噴射装置、凍結防止装置等が必要であることに加え、発生する窒素酸化物(NOx)の全てを除去するには燃料タンク並に大きな尿素水タンクを設置する必要がある。LNT触媒システムは尿素水のような還元剤の添加なしに窒素酸化物を除去できるが、運転可能範囲が狭い、触媒劣化が大きい等の問題がある。上記の中ではEGRが最も広く用いられているが、中間冷却装置が必要、高負荷では過給圧が排気圧より高くなるため再循環が困難、等の問題がある。すなわち、現在の窒素酸化物除去システムにはいずれも欠点があり、省エネルギーや二酸化炭素(CO)排出削減の観点からディーゼルエンジンが注目を集める中、より有効な窒素酸化物除去システムの開発が大きな課題となっている。
As a nitrogen oxide (NOx) removal system that works on diesel engines,
1) Effective reduction catalyst even in the presence of oxygen (urea SCR system, LNT catalyst system)
2) Reduction of oxygen concentration inside the engine (EGR exhaust gas recirculation system)
Etc. are already known. Of these, the urea SCR system has already been partially put into practical use, but in addition to the need for expensive catalysts, urea water injection devices, anti-freezing devices, etc., all of the generated nitrogen oxides (NOx) are removed. To do this, it is necessary to install a large urea water tank as well as a fuel tank. Although the LNT catalyst system can remove nitrogen oxides without adding a reducing agent such as urea water, there are problems such as a narrow operating range and large catalyst deterioration. Among the above, EGR is most widely used, but there are problems such as requiring an intermediate cooling device, and recharging is difficult because the supercharging pressure becomes higher than the exhaust pressure at high loads. That is, all of the current nitrogen oxide removal systems have drawbacks, and the development of more effective nitrogen oxide removal systems is significant as diesel engines are attracting attention from the viewpoint of energy saving and carbon dioxide (CO 2 ) emission reduction. It has become a challenge.

近年、気体分離膜を用いることによって、排気ガス再循環とは異なる方法で機関内部の酸素濃度低減を図る試みが行われるようになった(非特許文献2)。こうした装置を窒素富化空気供給装置、その核となる気体分離モジュールを窒素富化モジュールと呼ぶ。当該文献によると、酸素選択透過性を有する中空糸膜を備えた気体分離モジュールの供給口にターボチャージャーから導かれた加圧空気を供給し、中空糸モジュールの2次側に酸素富化した空気を透過・除去させつつ非透過口から窒素富化した空気を取り出し、エンジンに供給する方法が開示されている。気体分離モジュールから取り出される窒素富化空気の酸素濃度は16〜20%であり、EGRを行った場合の酸素濃度(非特許文献3)に匹敵することから、両者は同等の燃焼温度低減機能を示すと考えられる。また、気体分離モジュールは過給圧が高いほど性能が向上するため、過給圧が高いほど有効に機能しにくいEGRとは相補的な関係にある。   In recent years, attempts have been made to reduce the oxygen concentration inside the engine by a method different from exhaust gas recirculation by using a gas separation membrane (Non-Patent Document 2). Such a device is referred to as a nitrogen-enriched air supply device, and a gas separation module serving as the core thereof is referred to as a nitrogen-enriched module. According to this document, pressurized air introduced from a turbocharger is supplied to a supply port of a gas separation module having a hollow fiber membrane having oxygen selective permeability, and oxygen-enriched air is supplied to the secondary side of the hollow fiber module. A method is disclosed in which nitrogen-enriched air is taken out from a non-permeating port while being permeated and removed and supplied to an engine. Since the oxygen concentration of nitrogen-enriched air taken out from the gas separation module is 16 to 20%, which is comparable to the oxygen concentration when EGR is performed (Non-Patent Document 3), both have the same combustion temperature reduction function. It is thought to show. In addition, since the performance of the gas separation module is improved as the supercharging pressure is increased, the gas separation module has a complementary relationship with EGR that is less likely to function effectively as the supercharging pressure is increased.

本発明者らの発明によるボックスプリーツモジュールは、一般的な中空糸モジュールよりも供給口−非透過口間の圧力損失が極めて低いため、過給圧を有効に利用できる利点がある。特に特許文献6に記載のボックスプリーツモジュールは1つのハウジングに2つのエレメントを収納することで、コンパクト性と低圧損を大きく改善したが、構造が複雑になってシール箇所が増加するため、1つのエレメントを収納する場合に比べてハンドリング性に劣る場合があった。   The box pleat module according to the inventors' invention has an advantage that the supercharging pressure can be effectively used because the pressure loss between the supply port and the non-permeation port is extremely lower than that of a general hollow fiber module. In particular, the box pleat module described in Patent Document 6 greatly improves compactness and low-pressure loss by housing two elements in one housing. However, since the structure becomes complicated and the number of sealing points increases, In some cases, the handleability was inferior to the case of storing the element.

特開平2−252609号公報JP-A-2-252609 特公平5−58769号公報Japanese Patent Publication No. 5-58769 特開2002−252012号公報JP 2002-252012 A WO2004/107490号公報WO 2004/107490 PCT/JP2005/008892PCT / JP2005 / 008892 特願2005−264698Japanese Patent Application No. 2005-264698 J.Membrane Sci.:29(1986)69−77J. et al. Membrane Sci. : 29 (1986) 69-77 米国アルゴンヌ国立研究所報告書:ANL/ESD/TM−144Argonne National Laboratory Report: ANL / ESD / TM-144 三菱自動車テクニカルレビュー:2003 NO.15 P18Mitsubishi Motors Technical Review: 2003 NO. 15 P18

本発明は、気体分離用プリーツエレメントを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the pleat element for gas separation.

本発明者らは、プリーツエレメントの構成に着目し、プリーツモジュールのハンドリング性の改善を目的として鋭意検討を行った。その結果、特許文献6のように2つのボックスプリーツエレメントをハウジング内に対向して設置するのではなく、2つのプリーツ成形体からなり適切な補強フレームを備えるプリーツエレメントをハウジング内に単独で設置することによりハンドリング性の改善できることを見出し、本発明を成すに至った。
すなわち本発明は、以下のとおりである。
1、通気性補強材(2)で補強された気体分離膜(1)を繰り返し折りたたみ構造とした2つのプリーツ成形体(13)の、該プリーツ成形体の2次側流路面側のプリーツ方向の両端部が封止手段(14)で封止されており、かつ、該2つのプリーツ成形体が、各々の2次側流路面が外側に向くように積層されてなることを特徴とするプリーツエレメント。2、 該プリーツ成形体(13)の圧縮度が20kPa以上であることを特徴とする上記1に記載のプリーツエレメントに関する。
The present inventors paid attention to the structure of the pleat element and conducted intensive studies for the purpose of improving the handling property of the pleat module. As a result, instead of installing two box pleat elements facing each other in the housing as in Patent Document 6, a pleat element consisting of two pleated molded bodies and having an appropriate reinforcing frame is installed alone in the housing. As a result, it has been found that handling properties can be improved, and the present invention has been achieved.
That is, the present invention is as follows.
1. Two pleated molded bodies (13) having a gas folding membrane (1) reinforced with a breathable reinforcing material (2) repeatedly folded in the pleated direction on the secondary flow path surface side of the pleated molded body A pleat element characterized in that both end portions are sealed by a sealing means (14), and the two pleated molded bodies are laminated so that each secondary-side channel surface faces outward. . 2. The pleat element according to 1 above, wherein the pleated molded body (13) has a compressibility of 20 kPa or more.

本発明によると、圧力損失が低く、かつハンドリング性を改善した気体分離モジュール、例えば内燃機関用窒素富化空気供給装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a gas separation module having a low pressure loss and improved handling properties, for example, a nitrogen-enriched air supply device for an internal combustion engine.

[気体分離モジュールについて]
一般的に、気体分離モジュールは気体分離膜、1次側気体流路、2次側気体流路、ハウジングから構成される。1次側は分離対象となる混合気体の流路であり、2次側は膜を透過した混合気体の流路である。1次側は、膜を選択的に透過する気体成分に着目したとき分圧が高い方と定義されるが、本発明においては高圧側を1次側といい、低圧側を2次側という。1次側気体流路には吸気口が設けられ、必要に応じて排気口が設けられる。2次側気体流路には排気口が設けられ、必要に応じて吸気口が設けられる。1次側気体流路の吸気口に分離対象となる混合気体が供給されると混合気体は1次側の膜面に広がり、気体分離膜の選択透過性に従って組成の変化した混合気体が2次側の膜面に透過する。組成の変化した混合気体は2次側の排気口から取り出してそのまま用いることもできるし、2次側に吸気口を設けて外部より供給した別の気体で連続希釈しながら用いることもできる。また、1次側に排気口を設けて透過しなかった混合気体を取り出して用いることもできる。1次側の吸気口、排気口、2次側の吸気口、排気口のことを、それぞれ「供給口、フィード、feed」、「非透過口、リテンテート、retentate」、「掃気口、パージ、purge」、「透過口、パーミエート、permeate」と呼ぶことがある。
[About gas separation module]
In general, a gas separation module is composed of a gas separation membrane, a primary side gas flow path, a secondary side gas flow path, and a housing. The primary side is a mixed gas flow path to be separated, and the secondary side is a mixed gas flow path that permeates the membrane. The primary side is defined as the higher partial pressure when focusing on the gas component that selectively permeates the membrane. In the present invention, the high pressure side is referred to as the primary side, and the low pressure side is referred to as the secondary side. The primary side gas flow path is provided with an intake port, and an exhaust port is provided as necessary. The secondary side gas flow path is provided with an exhaust port, and an intake port is provided as necessary. When the gas mixture to be separated is supplied to the inlet of the primary side gas flow path, the gas mixture spreads to the membrane surface on the primary side, and the gas mixture whose composition has changed according to the selective permeability of the gas separation membrane is secondary. Permeates through the side membrane surface. The mixed gas having a changed composition can be taken out from the secondary side exhaust port and used as it is, or can be used while being continuously diluted with another gas provided from the outside by providing an inlet port on the secondary side. Further, a gas mixture that has not been permeated by providing an exhaust port on the primary side can be taken out and used. The primary side intake port, exhaust port, secondary side intake port, and exhaust port are respectively referred to as “supply port, feed, feed”, “non-permeate port, retentate, retentate”, “scavenging port, purge, purge”. "," Transmission port, permeate, permeate ".

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
[気体分離膜]
本発明において、「気体分離膜」は混合気体から特定の気体を優先的に透過させる性質を持った一種の選択透過膜をいい、特定気体の特定分圧下でのみ選択透過性を示す膜もこれに含まれる。本発明は、こうした気体分離膜の形態としてプリーツ加工可能な「平膜」を用いることを特徴とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Gas separation membrane]
In the present invention, the “gas separation membrane” refers to a kind of permselective membrane having the property of preferentially permeating a specific gas from a mixed gas, and a membrane that exhibits selective permeability only under a specific partial pressure of a specific gas. include. The present invention is characterized by using a “flat membrane” that can be pleated as a form of such a gas separation membrane.

気体分離膜素材は、様々なものを用いることができるが、例えば窒素富化モジュール用としては、ポリジメチルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジメチルシロキサンの共重合体、ポリ−4−メチルペンテン−1、ポリテトラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレンの共重合体、パーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールの共重合体、ポリ−p−フェニレンオキシド、ポリビニルトリメチルシラン、フッ素化ポリマー/シロキサンコポリマー、ポリ〔1−(トリメチルシリル)−1−プロピン〕、酢酸セルロース、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、およびこれらの共重合体などが挙げられる。この中でもオルガノポリシロキサン−ポリ尿素−ポリウレタンブロック共重合体やパーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールとテトラフルオロエチレンの共重合体が好ましい。また、A型ゼオライトに代表されるような選択透過性無機材料を用いることもできる。   Various materials can be used as the gas separation membrane material. For example, for a nitrogen-rich module, polydimethylsiloxane, polydiphenylsiloxane, polymethylphenylsiloxane, polydimethylsiloxane copolymer, poly-4- Methylpentene-1, polytetrafluoroethylene, polytetrafluoroethylene copolymer, perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxole copolymer, poly-p-phenylene oxide, polyvinyltrimethylsilane, fluorine Polymerized siloxane / siloxane copolymer, poly [1- (trimethylsilyl) -1-propyne], cellulose acetate, polypropylene, polyethylene, polybutadiene, polyvinyl acetate, polystyrene, and copolymers thereof. Among these, an organopolysiloxane-polyurea-polyurethane block copolymer and a copolymer of perfluoro-2,2-dimethyl-1,3-dioxole and tetrafluoroethylene are preferable. Alternatively, a selectively permeable inorganic material typified by A-type zeolite can be used.

気体分離膜の気体透過性は、透過速度と分離係数で表現することが出来る。ここで、透過速度Rは単位時間、単位面積、単位分圧差における気体透過量で表され、慣習的にGPU(Gas permeation unit)=10−6cm(STP)/cmseccmHgという単位が広く使用されている。更に、単位膜厚あたりの透過速度を透過係数Pといい、慣習的にバーラー(barrer)=10−10cm(STP)cm/cmseccmHgという単位が広く使用されている。透過速度が膜物性であるのに対して透過係数は素材物性であり、いくら透過係数に優れる素材であっても、必要十分な薄膜化適性を兼ね備えない場合は気体分離に適さないため注意を要する。また、分離係数αは任意の気体の透過係数の比である。透過速度と分離係数は目的とする用途に応じて適切に選択されるが、たとえば内燃機関用窒素富化空気供給装置に用いる場合は以下の値であることが好ましい。すなわち、 The gas permeability of the gas separation membrane can be expressed by a permeation rate and a separation coefficient. Here, the permeation rate R is represented by the gas permeation amount in unit time, unit area, and unit partial pressure difference, and conventionally, the unit of GPU (Gas permeation unit) = 10 −6 cm 3 (STP) / cm 2 seccmHg is widely used. in use. Further, the permeation rate per unit film thickness is referred to as a permeation coefficient P, and a unit of barrer = 10 −10 cm 3 (STP) cm / cm 2 seccmHg is widely used conventionally. Although the permeation rate is a physical property of the membrane, the permeation coefficient is a material physical property, and even if the material has an excellent permeation coefficient, if it does not have the necessary and sufficient thin film suitability, it is not suitable for gas separation, so care must be taken . Further, the separation coefficient α is a ratio of the permeation coefficient of an arbitrary gas. The permeation rate and the separation factor are appropriately selected according to the intended application. For example, when used in a nitrogen-enriched air supply device for an internal combustion engine, the following values are preferable. That is,

酸素の透過速度Rは、100GPU以上1000000GPU以下が好ましく、200GPU以上がより好ましく、500GPU以上が更に好ましく、1000GPU以上がより更に好ましく、1500GPU以上が特に好ましく、2000GPU以上が極めて好ましく、2500GPU以上が最も好ましい。
酸素と窒素の分離係数α(=RO2/RN2)は、1.1以上1000000以下が好ましく、1.5以上がより好ましく、1.8以上が更に好ましく、2.0以上がより更に好ましく、2.2以上が特に好ましく、2.4以上が極めて好ましく、2.6以上が最も好ましい。αが1.1より小さい場合は、酸素に随伴して多量の窒素が1次側から透過側へ移動して失われるため好ましくない。αが高いほど酸素に随伴する窒素の量を抑えることが出来るため好ましいが、一般的に分離係数と透過係数はトレードオフの関係にある。
The oxygen permeation rate R is preferably 100 GPU or more and 1000000 GPU or less, more preferably 200 GPU or more, further preferably 500 GPU or more, still more preferably 1000 GPU or more, particularly preferably 1500 GPU or more, extremely preferably 2000 GPU or more, and most preferably 2500 GPU or more. .
The separation factor α (= RO2 / RN2) of oxygen and nitrogen is preferably 1.1 or more and 1000000 or less, more preferably 1.5 or more, still more preferably 1.8 or more, still more preferably 2.0 or more. .2 or higher is particularly preferable, 2.4 or higher is extremely preferable, and 2.6 or higher is most preferable. If α is smaller than 1.1, a large amount of nitrogen moves from the primary side to the permeate side and is lost accompanying oxygen. Higher α is preferable because the amount of nitrogen accompanying oxygen can be suppressed, but generally, the separation coefficient and the permeation coefficient are in a trade-off relationship.

気体分離膜の膜厚は、1μm以上1000μm以下が好ましい。膜厚の下限は5μm以上がより好ましく、8μm以上が更に好ましく、10μm以上が最も好ましい。膜厚の上限は500μm以下がより好ましく、200μm以下が更に好ましく、100μm以下がより更に好ましく、50μm以下が特に好ましく、20μm以下が最も好ましい。膜厚が1μm未満になると、機械強度が不足する場合があり、膜厚が1000μmを越えると透過速度が不足する場合がある。   The film thickness of the gas separation membrane is preferably 1 μm or more and 1000 μm or less. The lower limit of the film thickness is more preferably 5 μm or more, further preferably 8 μm or more, and most preferably 10 μm or more. The upper limit of the film thickness is more preferably 500 μm or less, further preferably 200 μm or less, still more preferably 100 μm or less, particularly preferably 50 μm or less, and most preferably 20 μm or less. When the film thickness is less than 1 μm, the mechanical strength may be insufficient, and when the film thickness exceeds 1000 μm, the transmission speed may be insufficient.

気体分離膜の膜厚は、一般的に薄いほど分離係数を維持しながら透過速度を向上できるため好ましいが、薄膜化に伴う破損等を避けるため、気体透過性と機械強度に優れた支持膜の上に形成されることが多い。こうした構造を持つ気体分離膜を複合膜と呼び、支持膜の上に形成した気体分離層のことを分離層、スキン層、活性層、と呼び、支持膜のことを支持層と呼ぶことがある。複合膜は、例えば、支持膜に気体透過性材料を塗布または含浸または接触することにより得ることが出来る。以下の説明は複合膜に関する。   In general, the thinner the gas separation membrane, the better because the permeation rate can be improved while maintaining the separation factor. However, in order to avoid damage and the like associated with thinning of the membrane, the gas separation membrane is excellent in gas permeability and mechanical strength. Often formed on top. A gas separation membrane having such a structure is called a composite membrane, a gas separation layer formed on the support membrane is called a separation layer, a skin layer, or an active layer, and a support membrane is sometimes called a support layer. . The composite membrane can be obtained, for example, by applying or impregnating or contacting a gas permeable material to the support membrane. The following description relates to composite membranes.

気体分離膜の支持層は、気体透過性と機械強度に優れ、プリーツ加工可能な平膜であれば様々なものを用いることが出来るが、織布、不織布、微多孔膜等を用いることが出来る。微多孔膜としては、ポリイミド微多孔膜、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)微多孔膜、ポリオレフィン微多孔膜など公知の様々な微多孔膜を用いることが出来るが、このうちリチウムイオン電池用セパレーターとして用いられるポリオレフィン微多孔膜、特に、ポリエチレン微多孔膜が好ましい(特許3113287号公報)。   As the support layer of the gas separation membrane, various materials can be used as long as they are excellent in gas permeability and mechanical strength and can be pleated, but woven fabrics, nonwoven fabrics, microporous membranes, etc. can be used. . As the microporous membrane, various known microporous membranes such as a polyimide microporous membrane, a PVDF (polyvinylidene fluoride) microporous membrane, and a polyolefin microporous membrane can be used. Among these, a microporous membrane is used as a separator for a lithium ion battery. A polyolefin microporous membrane, particularly a polyethylene microporous membrane is preferred (Japanese Patent No. 3131287).

気体分離膜の支持層の気孔率は、5%以上95%以下が好ましい。気孔率の下限は10%以上がより好ましく、20%以上が更に好ましく、30%以上がより更に好ましく、40%以上が最も好ましい。気孔率が5%未満では、気体透過性が不足する場合があり、気孔率が95%を越えると、機械強度が不足する場合がある。
気体分離膜の支持層の平均孔径は、0.1nm以上10μm以下が好ましい。平均孔径の下限は1nm以上がより好ましく、10nm以上が更に好ましく、20nm以上がより更に好ましく、50nm以上が特に好ましく、80nm以上が最も好ましい。平均孔径の上限は1μm以下がより好ましく、500nm以下が更に好ましく、200nm以下がより更に好ましく、100nm以下が特に好ましい。平均孔径が0.1nm未満の場合は気孔率や表面開口率が低い場合が多いため好ましくない。平均孔径が10μmを超える場合は分離層の好ましい厚さに対して大きくなりすぎるため好ましくない。
The porosity of the support layer of the gas separation membrane is preferably 5% or more and 95% or less. The lower limit of the porosity is more preferably 10% or more, further preferably 20% or more, still more preferably 30% or more, and most preferably 40% or more. When the porosity is less than 5%, the gas permeability may be insufficient, and when the porosity exceeds 95%, the mechanical strength may be insufficient.
The average pore diameter of the support layer of the gas separation membrane is preferably 0.1 nm or more and 10 μm or less. The lower limit of the average pore diameter is more preferably 1 nm or more, further preferably 10 nm or more, still more preferably 20 nm or more, particularly preferably 50 nm or more, and most preferably 80 nm or more. The upper limit of the average pore diameter is more preferably 1 μm or less, further preferably 500 nm or less, still more preferably 200 nm or less, and particularly preferably 100 nm or less. When the average pore diameter is less than 0.1 nm, the porosity and the surface aperture ratio are often low, which is not preferable. When the average pore diameter exceeds 10 μm, it is not preferable because it becomes too large with respect to the preferable thickness of the separation layer.

気体分離膜の分離層の膜厚は、1nm以上10μm以下が好ましい。膜厚の下限は10nm以上がより好ましく、20nm以上が更に好ましい。膜厚の上限は1μm以下がより好ましく、500nm以下が更に好ましく、300nm以下がより更に好ましく、200nmが特に好ましく、100nm以下が極めて好ましく、50nm以下が最も好ましい。透過係数が十分に高い場合は膜厚が3μmを超える場合も好適に用いることができる。このような例として、空気と水蒸気の分離に用いられる気体分離膜を上げることが出来る。   The thickness of the separation layer of the gas separation membrane is preferably 1 nm or more and 10 μm or less. The lower limit of the film thickness is more preferably 10 nm or more, and further preferably 20 nm or more. The upper limit of the film thickness is more preferably 1 μm or less, further preferably 500 nm or less, still more preferably 300 nm or less, particularly preferably 200 nm, extremely preferably 100 nm or less, and most preferably 50 nm or less. When the transmission coefficient is sufficiently high, the film can be suitably used even when the film thickness exceeds 3 μm. As such an example, a gas separation membrane used for separation of air and water vapor can be raised.

[通気性補強材]
本発明において、「通気性補強材」はプリーツ内部で隣接する気体分離膜の密着を妨げることによってプリーツ内部への気体流通を確保し、良好な膜利用効率を達成するための手段に資するものであり、更にプリーツ成形体に必要な自立性を付与するための補助的な機能を担う。
通気性補強材は、気体分離膜の両面もしくは片面に設けることが出来るが、気体分離膜両面での圧力差が顕著な場合は少なくとも低圧側(2次側)に設けることが好ましい。
通気性補強材は、織布、不織布、樹脂製ネット、例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン等、金属製ネット等を使用することが出来るが、このうち、樹脂製ネット、金属製ネットが好ましい。
[Breathable reinforcement]
In the present invention, the “breathable reinforcing material” contributes to a means for ensuring gas flow into the pleats by preventing the adhesion of the adjacent gas separation membranes inside the pleats and achieving good membrane utilization efficiency. In addition, it has an auxiliary function for imparting necessary self-supporting properties to the pleated molded body.
The breathable reinforcing material can be provided on both sides or one side of the gas separation membrane, but is preferably provided at least on the low pressure side (secondary side) when the pressure difference between both sides of the gas separation membrane is significant.
As the breathable reinforcing material, a woven fabric, a non-woven fabric, a resin net such as polypropylene, polyester, nylon, or a metal net can be used. Among these, a resin net or a metal net is preferable.

通気性補強材の厚さは、10μm以上5000μm以下が好ましく、厚さの下限は50μm以上がより好ましく、100μm以上が更に好ましく、200μm以上がより更に好ましく、300μm以上が特に好まく、500μm以上が最も好ましい。厚さの上限は3000μm以下がより好ましく、2000μm以下が更に好ましく、1000μm以下が最も好ましい。厚さが10μm未満では、機械強度が不足する場合があり、厚さが5000μmを越えると、気体透過性が低下する場合がある。通気性補強材の厚さは、測定時の圧縮の程度によるため、プリーツエレメントを構成した場合の圧縮の程度、および、プリーツエレメントに運転時の全圧差を与えた場合の圧縮の程度で測定することが好ましい。   The thickness of the breathable reinforcing material is preferably 10 μm or more and 5000 μm or less, and the lower limit of the thickness is more preferably 50 μm or more, more preferably 100 μm or more, still more preferably 200 μm or more, particularly preferably 300 μm or more, and more preferably 500 μm or more. Most preferred. The upper limit of the thickness is more preferably 3000 μm or less, further preferably 2000 μm or less, and most preferably 1000 μm or less. If the thickness is less than 10 μm, the mechanical strength may be insufficient. If the thickness exceeds 5000 μm, the gas permeability may be reduced. The thickness of the breathable reinforcing material depends on the degree of compression at the time of measurement. Therefore, measure the degree of compression when the pleat element is configured and the degree of compression when the pleat element is given a total pressure difference during operation. It is preferable.

通気性補強材の気孔率は、30%以上95%以下が好ましく、気孔率の下限は40%以上がより好ましく、50%以上が更に好ましく、60%以上がより更に好ましく、70%以上が特に好ましく、80%以上が極めて好ましく、90%以上が最も好ましい。気孔率
が30%未満では、気体分離性が不足する場合があり、気孔率が95%超では、機械強度が不足する場合がある。通気性補強材の気孔率は、測定時の圧縮の程度によるため、プリーツエレメントを構成した場合の圧縮の程度、および、プリーツエレメントに運転時の全圧差を与えた場合の圧縮の程度で測定することが好ましい。
通気性補強材の空気流に対する体積抵抗率(Pasec/m)は、10以下が好ましく、10以下がより好ましく、50000以下が更に好ましく、20000以下がより更に好ましく、10000以下が特に好ましく、5000以下が極めて好ましく、2000以下が最も好ましい。
The porosity of the breathable reinforcing material is preferably 30% or more and 95% or less, and the lower limit of the porosity is more preferably 40% or more, further preferably 50% or more, still more preferably 60% or more, and particularly preferably 70% or more. Preferably, 80% or more is very preferable, and 90% or more is most preferable. If the porosity is less than 30%, the gas separation property may be insufficient, and if the porosity exceeds 95%, the mechanical strength may be insufficient. Since the porosity of the breathable reinforcement depends on the degree of compression at the time of measurement, measure the degree of compression when the pleat element is configured and the degree of compression when the pleat element is given a total pressure difference during operation. It is preferable.
The volume resistivity (Pasec / m 2 ) of the breathable reinforcing material to the air flow is preferably 10 6 or less, more preferably 10 5 or less, further preferably 50000 or less, still more preferably 20000 or less, and particularly preferably 10,000 or less. 5000 or less is extremely preferable, and 2000 or less is most preferable.

任意の多孔質構造体をこれと等価な円管の集合体と見なした場合、多孔質構造体の円管相当半径と気体の粘度から次式より固有物性である体積抵抗率を求めることが出来る。
体積抵抗率=8×粘度/円管相当半径
圧力損失=体積抵抗率×(長さ/断面積)×流量
例えば、通気性補強材を単独で積層した試料の平行方向の円管相当半径が0.1mm、気体粘度が1.84×10−5Pasecのとき、体積抵抗率は14700と求められる。実際のプリーツエレメントでは、通気性補強材と気体分離膜が交互に積層されるため通気性補強材を単独で積層した場合に比べて円管相当半径はやや小さく体積抵抗率はやや大きい。流量と圧力損失の測定から通気性補強材の体積抵抗率を求める場合は、当該通気性補強材からなるプリーツエレメントを気体分離モジュールに用いる際に、その基材部流路を流通させる混合気体の流量に応じた気体速度(線速)で測定することが好ましい。
When an arbitrary porous structure is regarded as an assembly of equivalent circular tubes, the volume resistivity, which is an intrinsic property, can be obtained from the following equation from the equivalent radius of the circular tube of the porous structure and the viscosity of the gas. I can do it.
Volume resistivity = 8 × viscosity / circular equivalent radius 2
Pressure loss = volume resistivity × (length / cross-sectional area) × flow rate For example, a parallel tube circular radius of a sample in which a breathable reinforcing material is laminated alone is 0.1 mm, and a gas viscosity is 1.84 × 10 − At 5 Pasec, the volume resistivity is calculated to be 14700. In an actual pleated element, since the breathable reinforcing material and the gas separation membrane are alternately laminated, the equivalent radius of the circular pipe is slightly smaller and the volume resistivity is slightly larger than when the breathable reinforcing material is laminated alone. When determining the volume resistivity of the breathable reinforcing material from the measurement of flow rate and pressure loss, when using the pleated element made of the breathable reinforcing material for the gas separation module, It is preferable to measure at a gas velocity (linear velocity) corresponding to the flow rate.

通気性補強材にネットを使用する際の線径は、0.01mm以上2mm以下が好ましい。線径の下限は0.02mm以上がより好ましく、0.04mm以上が更に好ましく、0.06mm以上がより更に好ましく、0.08mm以上が特に好ましい。線径の上限は1mm以下がより好ましく、0.6mm以下が更に好ましく、0.4mm以下がより更に好ましく、0.2mm以下が特に好ましい。
通気性補強材にネットを使用する際のメッシュは、2以上1000以下が好ましい。メッシュ数の下限は10以上がより好ましく、12以上が更に好ましく、14以上がより更に好ましく、16以上が特に好ましい。メッシュ数の上限は100以下がより好ましく、50以下が更に好ましく、30以下がより更に好ましく、20以下が特に好ましい。
The wire diameter when using a net for the breathable reinforcing material is preferably 0.01 mm or more and 2 mm or less. The lower limit of the wire diameter is more preferably 0.02 mm or more, further preferably 0.04 mm or more, still more preferably 0.06 mm or more, and particularly preferably 0.08 mm or more. The upper limit of the wire diameter is more preferably 1 mm or less, still more preferably 0.6 mm or less, still more preferably 0.4 mm or less, and particularly preferably 0.2 mm or less.
As for the mesh at the time of using a net | network for a breathable reinforcement material, 2 or more and 1000 or less are preferable. The lower limit of the number of meshes is more preferably 10 or more, still more preferably 12 or more, still more preferably 14 or more, and particularly preferably 16 or more. The upper limit of the number of meshes is more preferably 100 or less, further preferably 50 or less, still more preferably 30 or less, and particularly preferably 20 or less.

通気性補強材のうち、1次側の通気性補強材は1次側に導入される高圧気体によって膜から受ける圧力が減少する一方で、2次側の通気性補強材は1次側に導入される高圧気体によって膜から受ける圧力が増大する。このため、2次側の通気性補強材は、1次側の通気性補強材に比べて特に慎重な材料選定を行うことが求められる。以下は、2次側の通気性補強材に関する。
通気性補強材にネットを使用する際の線径は、10μm以上1000μm以下が好ましく、線径の下限は50μm以上がより好ましく、100μm以上が更に好ましく、150μm以上がより更に好ましい。線径の上限は500μm以下がより好ましく、400μm以下が更に好ましく、300μm以下が最も好ましい。線径が10μmより小さい場合は、圧力を受けた膜がネットの網目から押し出され、隣接する膜と膜が接触することによって2次側流路の一部もしくは全部を閉鎖する可能性があるため好ましくない場合がある。線径が1000μmより大きい場合は膜密度が低下するため好ましくない場合がある。
Among the breathable reinforcements, the primary breathable reinforcement reduces the pressure received from the membrane by the high-pressure gas introduced to the primary side, while the secondary breathable reinforcement is introduced to the primary side. The pressure received from the membrane is increased by the high pressure gas being applied. For this reason, it is required that the material for the secondary side breathable reinforcing material be selected more carefully than the primary side breathable reinforcing material. The following relates to the secondary side breathable reinforcement.
The wire diameter when using a net for the breathable reinforcing material is preferably 10 μm or more and 1000 μm or less, and the lower limit of the wire diameter is more preferably 50 μm or more, further preferably 100 μm or more, and even more preferably 150 μm or more. The upper limit of the wire diameter is more preferably 500 μm or less, still more preferably 400 μm or less, and most preferably 300 μm or less. If the wire diameter is smaller than 10 μm, the membrane under pressure may be pushed out from the mesh of the net and may close part or all of the secondary flow path by contacting the membrane with the adjacent membrane. It may not be preferable. When the wire diameter is larger than 1000 μm, the film density is lowered, which may not be preferable.

[プリーツ成形体]
本発明において、「プリーツ成形体」は平膜状の気体分離膜基材をプリーツ加工することによって得られた構造体をいう。
本発明において、「気体分離膜基材」は気体分離膜と通気性補強材からなるプリーツエレメントの基本構成材であり、必要に応じて気体分離膜と通気性補強材の積層体とすることが出来る。
[Pleated compact]
In the present invention, the “pleated molded body” refers to a structure obtained by pleating a flat membrane gas separation membrane substrate.
In the present invention, the “gas separation membrane substrate” is a basic constituent material of a pleated element composed of a gas separation membrane and a breathable reinforcing material, and if necessary, a laminate of the gas separation membrane and the breathable reinforcing material. I can do it.

本発明において、「プリーツ加工」は平膜に特定のピッチで山折り谷折りを繰り返すことでV字状、U字状、Ω字状等の断面形状を付与する加工をいい、このような加工を行わない平膜に比べ、同じ投影面積、同じ容積の中により大きな面積を収納することができる。通常は気体分離膜と通気性補強材を積層したのちプリーツ加工を施すが、気体分離膜単独でプリーツ加工を施したあとプリーツ間に通気性補強材を挿入することも可能である。   In the present invention, “pleating” refers to processing that gives a flat film a cross-sectional shape such as V-shape, U-shape, Ω-shape by repeating mountain folds and valley folds at a specific pitch. A larger area can be accommodated in the same projected area and the same volume as compared with a flat membrane that does not. Usually, the gas separation membrane and the breathable reinforcing material are laminated and then subjected to pleating. However, it is also possible to insert the breathable reinforcing material between the pleats after performing the pleating with the gas separation membrane alone.

図1、図2は、本発明のプリーツ成形体の例の概略図を示す。図1では、気体分離膜1と通気性補強材2で構成された気体分離膜基材をプリーツ加工することによって得られたプリーツ成形体の断面を示している。一定幅を持つ長尺の平膜をプリーツ加工した場合、得られるプリーツ成形体は箱状の形態をとる。図2において、プリーツ方向6に平行する端面である4をB端面、プリーツ方向6に直交する端面である3をA端面、A端面とB端面をあわせて外周部、5をプリーツ面、6をプリーツ方向、7をプリーツの長さ、8をプリーツの高さ、9をプリーツの幅、10をプリーツのピッチ、と定義する   1 and 2 show schematic views of examples of the pleated molded body of the present invention. In FIG. 1, the cross section of the pleated molded object obtained by pleating the gas separation membrane base material comprised by the gas separation membrane 1 and the air permeable reinforcement 2 is shown. When a long flat membrane having a certain width is pleated, the resulting pleated compact takes a box-like form. In FIG. 2, 4 is an end surface parallel to the pleating direction 6, 4 is an B end surface, 3 is an end surface orthogonal to the pleating direction 6, A is an end surface, the A end surface is combined with the B end surface, 5 is a pleated surface, 6 is Define pleat direction, 7 as pleat length, 8 as pleat height, 9 as pleat width, 10 as pleat pitch

本発明において、プリーツの「長さ」7は、プリーツ方向6と平行な長さであり、長さが一定でない場合は平均値をとることができる。プリーツの「高さ」8は、プリーツ成形体の一方の山から他方の山までの高さであり、高さが一定でない場合は平均値をとることができる。プリーツの「幅」9は、プリーツ方向6と垂直な方向の長さであり、幅が一定でない場合は平均値をとることができる。プリーツの「ピッチ」10は、プリーツ成形体の隣接する山と山の頂点間の距離であり、ピッチが一定でない場合は平均値をとることができる。
プリーツ加工の方法としては、公知の方法が使用可能であり、例えばレシプロ(アコーディオン)プリーツマシンやロータリープリーツマシンを用いることが出来る。
プリーツ加工後のプリーツ成形体は解放状態では気体分離膜基材の弾性変形によって形が崩れやすいため、ハンドリングや輸送の際には適当な治具を用いて形状保持することが好ましい。
In the present invention, the “length” 7 of the pleat is a length parallel to the pleating direction 6, and an average value can be taken when the length is not constant. The “height” 8 of the pleat is a height from one crest to the other crest of the pleated molded body. If the height is not constant, an average value can be taken. The “width” 9 of the pleat is a length in a direction perpendicular to the pleating direction 6, and can take an average value when the width is not constant. The “pitch” 10 of the pleat is a distance between adjacent peaks of the pleated formed body and the peak of the peaks, and can take an average value when the pitch is not constant.
As a pleating method, a known method can be used. For example, a reciprocating (accordion) pleating machine or a rotary pleating machine can be used.
Since the shape of the pleated body after the pleating process is likely to collapse due to elastic deformation of the gas separation membrane substrate in the released state, it is preferable to hold the shape using an appropriate jig during handling and transportation.

プリーツの高さ8は、5mm以上200mm以下が好ましい。高さ8の下限は10mm以上がより好ましく、15mm以上が更に好ましい。高さ8の上限は150mm以下がより好ましく、100mm以下が更に好ましく、80mm以下がより更に好ましく、50mm以下が特に好ましい。ここでいう高さとは、プリーツ成形体の内寸をいう。
プリーツの長さ7は、1mm以上300mm以下が好ましく、250mm以下がより好ましく、200mm以下が更に好ましく、150mm以下がより更に好ましく、100mm以下が特に好ましい。圧力損失を低減する必要がない場合においても長さは1000mm以下が好ましく、500mm以下がより好ましい。ここでいう長さ7とは、プリーツ成形体の内寸をいう。
The pleat height 8 is preferably 5 mm or more and 200 mm or less. The lower limit of the height 8 is more preferably 10 mm or more, and further preferably 15 mm or more. The upper limit of the height 8 is more preferably 150 mm or less, still more preferably 100 mm or less, still more preferably 80 mm or less, and particularly preferably 50 mm or less. The height here refers to the inner dimension of the pleated molded body.
The pleat length 7 is preferably 1 mm or more and 300 mm or less, more preferably 250 mm or less, further preferably 200 mm or less, still more preferably 150 mm or less, and particularly preferably 100 mm or less. Even when it is not necessary to reduce the pressure loss, the length is preferably 1000 mm or less, and more preferably 500 mm or less. The length 7 here refers to the inner dimension of the pleated molded body.

[封止手段]
本発明において、プリーツ成形体を構成する全てのプリーツは、その2次側流路の両端が封止手段で封止されていることを特徴とする。本発明において、こうした構造を封筒構造という。
図3は、本発明の封止手段の例の説明図を示す。プリーツ成形体11を、2次側流路が上になるように一旦開いて平面状とし、平面の両端に沿ってホットメルト樹脂や接着剤などの封止材12を適用し、その後、再び繰り返し折りたたむことでプリーツ成形体の2次側流路の両端を好適に封止することが出来る。ここで、13は封止後のプリーツ成形体、14は封止部、15は封止後のプリーツ成形体の全体図、16は封止後のプリーツ成形体のプリーツ開口部である。封止手段の適用によって、矩形である各プリーツは、その3方が閉じられ、1方が開いた封筒構造を形成する。このとき、封筒構造は2次側プリーツ面に向けて開口している。このような構造をとるとき、17で示された1つの封筒構造に対
して1次側の高圧気体は18の方向に流れ、膜を透過したあとの2次側の低圧気体は19の方向に流れる。
[Sealing means]
In the present invention, all the pleats constituting the pleated molded body are characterized in that both ends of the secondary flow path are sealed with sealing means. In the present invention, such a structure is called an envelope structure.
FIG. 3 shows an explanatory view of an example of the sealing means of the present invention. The pleated molded body 11 is once opened to be flat so that the secondary flow path is on top, and a sealing material 12 such as hot melt resin or adhesive is applied along both ends of the flat surface, and then repeated again. By folding, both ends of the secondary flow path of the pleated molded body can be suitably sealed. Here, 13 is a pleated molded body after sealing, 14 is a sealing portion, 15 is an overall view of the pleated molded body after sealing, and 16 is a pleated opening of the pleated molded body after sealing. By applying the sealing means, each rectangular pleat forms an envelope structure in which three sides are closed and one side is opened. At this time, the envelope structure is opened toward the secondary pleat surface. When such a structure is adopted, the high-pressure gas on the primary side flows in the direction of 18 with respect to one envelope structure indicated by 17, and the low-pressure gas on the secondary side after passing through the membrane is in the direction of 19 Flowing.

[プリーツエレメント]
本発明において、「プリーツエレメント」はプリーツモジュールを構成する中心部材であり、2個のプリーツ成形体と補強フレームからなる。すなわち、プリーツエレメントは適切な吸気口、排気口、流路を備える前のプリーツモジュール(気体分離モジュール)と言うことができる。
図4は、本発明のプリーツエレメントの例の概略図を示す。図4aは、互いの1次側プリーツ面が対向するように2個のプリーツ成形体13が配置された例を示している。ここで、20は補強板であり、プリーツ成形体のB端面4と接着することができる。補強板を設けることによりB端面4に露出した気体分離膜を保護するとともに、プリーツの幅方向に対して両方の補強板20に力を加えることで、必要に応じてプリーツ成形体を均等に圧縮することができる。
[Pleated element]
In the present invention, the “pleat element” is a central member constituting the pleat module, and includes two pleated molded bodies and a reinforcing frame. In other words, the pleat element can be said to be a pleat module (gas separation module) before having appropriate intake ports, exhaust ports, and flow paths.
FIG. 4 shows a schematic diagram of an example of a pleated element of the present invention. FIG. 4a shows an example in which two pleated molded bodies 13 are arranged so that the primary pleat surfaces face each other. Here, reference numeral 20 denotes a reinforcing plate, which can be bonded to the B end surface 4 of the pleated molded body. By providing a reinforcing plate, the gas separation membrane exposed on the B end face 4 is protected, and by applying force to both reinforcing plates 20 in the width direction of the pleats, the pleated molded body is evenly compressed as necessary. can do.

本発明においては、2個のプリーツ成形体が向かい合う面を1次側すなわち高圧側としているため、ここに図4bのような空間21が存在すると、気体分離膜と十分に接触せずに空間21を通過する高圧側気体が多くなるため好ましくない。何らかの理由によって対向する1次側プリーツ面が互いに接触することが困難な場合、図4cのように充填材22を用いることで、気体分離膜と十分に接触せずに通過する高圧側気体を低減することができる。このような充填材として、例えばスポンジ等を好ましく用いることが出来る。   In the present invention, the surface on which the two pleated compacts face each other is the primary side, that is, the high pressure side. Therefore, if there is a space 21 as shown in FIG. 4b, the space 21 does not sufficiently contact the gas separation membrane. This is not preferable because the high-pressure side gas passing through the passage increases. When it is difficult for the primary pleat surfaces facing each other to come into contact with each other for some reason, the high-pressure side gas passing without sufficiently contacting the gas separation membrane is reduced by using the filler 22 as shown in FIG. 4c. can do. As such a filler, for example, a sponge or the like can be preferably used.

ここでいう「接する」とは、気体分離膜と十分に接触せずに通過する高圧側気体が十分無視できるような間隙をもって、対向するプリーツ成形体の1次側プリーツ面が配置されている状態を意味しており、必ずしも対向するプリーツ成形体の1次側プリーツ面が常時密着ないしは接着されている必要はない。当該間隙の目安として、プリーツ成形体のプリーツピッチ10の10倍以下が好ましく、5倍以下がより好ましく、3倍以下が更に好ましく、2倍以下がより更に好ましく、1倍以下が特に好ましく、0.5倍以下が極めて好ましく、0.2倍以下が最も好ましい。
図4 dは、気体分離膜がプリーツ成形体ごとに分割されず、2個のプリーツ成形体を通して連続している場合であり、本発明はこのような場合も含まれる。
The term “in contact with” here means a state in which the primary pleat surfaces of the opposed pleated molded bodies are arranged with a gap such that the high-pressure gas passing without sufficiently contacting the gas separation membrane can be ignored. It is not always necessary that the primary pleat surfaces of the opposed pleated molded bodies are in close contact or bonded. As a measure of the gap, it is preferably 10 times or less of the pleat pitch 10 of the pleated molded body, more preferably 5 times or less, further preferably 3 times or less, still more preferably 2 times or less, particularly preferably 1 time or less, 0 .5 times or less is extremely preferable, and 0.2 times or less is most preferable.
FIG. 4d shows a case where the gas separation membrane is not divided for each pleated molded body and continues through two pleated molded bodies, and the present invention includes such a case.

[補強フレーム]
本発明において、「補強フレーム」はハウジング等と気密的に接続することによって、プリーツエレメントの1次側流路と2次側流路を気密的に分離するための構造材をいう。補強フレームは、少なくともプリーツ成形体の2次側プリーツ面上のA端面3近傍に備えられ、かつ、2次側プリーツ面上において封止手段と密着していることを特徴とする。
図5は、本発明の補強フレーム23を備えたプリーツエレメントの例の概略図を示す。例えば、2個のプリーツ成形体13を1次側プリーツ面が互いに対向しかつ接触するよう配置したあと、それぞれのB端面4を補強板20に接着し、必要に応じてプリーツ成形体をプリーツの幅方向に圧縮したあと所定の金型にセットしてインジェクション成形を行うことにより全周(一方のプリーツ成形体のA端面3近傍2次側プリーツ面→一方の補強板のA端面3近傍→他方のプリーツ成形体のA端面3近傍2次側プリーツ面→他方の補強板のA端面3近傍)にわたって補強フレーム23を形成され、プリーツエレメント24が構成される。補強フレームの材質は、樹脂や金属など本発明の目的を達成する限り様々なものが使用可能であるが、補強フレームをそのままシール剤として使用する場合は軟質樹脂や発泡樹脂を好適に用いることが出来る。また、ハウジングとの密着の便宜を図るため、補強フレームに必要に応じてつばやO−リング用の溝等の密着手段を別途設けることが出来る。
[Reinforcement frame]
In the present invention, the “reinforcing frame” refers to a structural material for hermetically separating the primary side flow path and the secondary side flow path of the pleat element by airtight connection with a housing or the like. The reinforcing frame is provided at least in the vicinity of the A end surface 3 on the secondary pleated surface of the pleated molded body, and is in close contact with the sealing means on the secondary pleated surface.
FIG. 5 shows a schematic view of an example of a pleated element comprising a reinforcing frame 23 according to the invention. For example, after arranging the two pleated molded bodies 13 so that the primary pleated surfaces face each other and come into contact with each other, the respective B end surfaces 4 are bonded to the reinforcing plate 20, and the pleated molded bodies are attached to the pleats as necessary. By compressing in the width direction and then setting it in a predetermined mold and performing injection molding, the entire circumference (near the A end surface 3 of one pleat molded body, secondary side pleat surface of the one pleated body → the vicinity of the A end surface 3 of one reinforcing plate → the other A pleat element 24 is formed by forming a reinforcing frame 23 across the secondary pleat surface in the vicinity of the A end surface 3 of the pleated molded body in the vicinity of the A end surface 3 of the other reinforcing plate. Various materials can be used for the reinforcing frame such as resin and metal as long as the object of the present invention is achieved. However, when the reinforcing frame is used as a sealing agent as it is, a soft resin or a foamed resin is preferably used. I can do it. Further, in order to facilitate the close contact with the housing, the reinforcing frame can be additionally provided with close contact means such as a collar and an O-ring groove as required.

[プリーツエレメントの形状と物性]
プリーツの幅9は、10mm以上1000mm以下が好ましく、800mm以下がより好ましく、500mm以下が更に好ましく、400mm以下がより更に好ましく、300mm以下が特に好ましい。ここでいう幅とは、プリーツ成形体の内寸をいう。
プリーツのピッチ10は、0.1mm以上10mm以下が好ましい。ピッチの下限は0.4mm以上がより好ましく、0.6mm以上が更に好ましく、0.8mm以上がより更に好ましく、1.0mm以上が特に好ましい。ピッチの上限は8mm以下がより好ましく、6mm以下が更に好ましく、4mm以下がより更に好ましい。ピッチは、補強フレームの内幅と収納したいプリーツの山数で調整することが出来る。
[Pleated element shape and properties]
The width 9 of the pleat is preferably 10 mm or more and 1000 mm or less, more preferably 800 mm or less, further preferably 500 mm or less, still more preferably 400 mm or less, and particularly preferably 300 mm or less. The width here refers to the inner dimension of the pleated molded body.
The pitch 10 of the pleats is preferably 0.1 mm or greater and 10 mm or less. The lower limit of the pitch is more preferably 0.4 mm or more, further preferably 0.6 mm or more, still more preferably 0.8 mm or more, and particularly preferably 1.0 mm or more. The upper limit of the pitch is more preferably 8 mm or less, still more preferably 6 mm or less, and still more preferably 4 mm or less. The pitch can be adjusted by the inner width of the reinforcing frame and the number of pleats to be stored.

プリーツ成形体の圧縮度とは、互いに対向するプリーツ成形体のB端面4をそれぞれプリーツ成形体の内側へ向けて圧縮するときの圧力(kPa)を意味している。プリーツ成形体の圧縮度は、気体分離モジュールを運転するときの差圧以上である事が好ましい。具体的には、プリーツ成形体の圧縮度は20kPa以上が好ましく、50kPa以上がより好ましく、100kPa以上が更に好ましく、150kPa以上がより更に好ましく、200kPa以上が特に好ましく、250kPa以上が極めて好ましく、300kPa以上が最も好ましい。圧縮度が400kPa以上になると、気体分離膜の素材によっては通気性補強材として使用するネットの圧迫を受け、挫滅や損傷を受ける可能性があるため、これを考慮した材料選定を行うことが好ましい。   The degree of compression of the pleated molded body means a pressure (kPa) when the B end surfaces 4 of the pleated molded bodies facing each other are compressed toward the inside of the pleated molded body. The degree of compression of the pleated molded body is preferably equal to or higher than the differential pressure when the gas separation module is operated. Specifically, the compression degree of the pleated molded body is preferably 20 kPa or more, more preferably 50 kPa or more, still more preferably 100 kPa or more, still more preferably 150 kPa or more, particularly preferably 200 kPa or more, extremely preferably 250 kPa or more, and 300 kPa or more. Is most preferred. If the degree of compression is 400 kPa or more, depending on the material of the gas separation membrane, the net used as a breathable reinforcing material may be compressed and may be destroyed or damaged. Therefore, it is preferable to select a material in consideration of this. .

[ハウジング]
本発明において、「ハウジング」はプリーツエレメントに適切な吸気口、排気口、流路を提供してプリーツモジュール(気体分離モジュール)を構成するとともに、気体分離機能以外の機能(機械的破壊からの保護機能、外部配管との接続機能、等)を提供するための手段をいう。
図6は、本発明のハウジングの例の概略図を示す。例えば図5に例示されるようなプリーツエレメント24は、ハウジング本体41の中のコンパートメント42に圧入される。ここで、ハウジング本体41はプリーツエレメント24の2次側流路から排出される気体のためのスリット状の排気口43を備えている。次に、2枚のプレート44でコンパートメント42の2つの開口部がそれぞれ密閉され、気体分離モジュールが構成される。プレート44は1次側流路のための吸排気用パイプ46を備え、流路45を介してハウジング内部のプリーツエレメントの1次側流路と接続する。
[housing]
In the present invention, the “housing” provides an air inlet, an air outlet, and a flow path suitable for the pleat element to constitute a pleat module (gas separation module), and functions other than the gas separation function (protection from mechanical destruction) Function, connection function with external piping, etc.).
FIG. 6 shows a schematic view of an example of the housing of the present invention. For example, the pleated element 24 as illustrated in FIG. 5 is press-fitted into a compartment 42 in the housing body 41. Here, the housing body 41 includes a slit-like exhaust port 43 for gas discharged from the secondary side flow path of the pleat element 24. Next, two openings of the compartment 42 are sealed with the two plates 44, respectively, and a gas separation module is configured. The plate 44 includes an intake / exhaust pipe 46 for the primary flow path, and is connected to the primary flow path of the pleat element inside the housing via the flow path 45.

[窒素富化モジュール]
本発明における「気体分離装置」は、気体分離モジュールと外部回路との接続配管、センサー、制御装置等の補機から構成される。以下、一例として、本発明の気体分離モジュールを内燃機関用窒素富化空気供給装置(窒素富化モジュール)として用いた場合の性能について説明する。
窒素富化モジュールは、1次側加圧・2次側大気圧、1次側大気圧・2次側減圧、など、様々な組み合わせで運転することが出来るが、近年の内燃機関、特に車載用ディーゼルエンジンの多くはターボチャージャーを搭載するため、1次側加圧・2次側大気圧の組み合わせで好適に運転することが出来る。
[Nitrogen enrichment module]
The “gas separation device” in the present invention is composed of auxiliary equipment such as a pipe for connecting a gas separation module and an external circuit, a sensor, and a control device. Hereinafter, as an example, the performance when the gas separation module of the present invention is used as a nitrogen-enriched air supply device (nitrogen-enriched module) for an internal combustion engine will be described.
The nitrogen enrichment module can be operated in various combinations such as primary side pressurization, secondary side atmospheric pressure, primary side atmospheric pressure, secondary side decompression, etc. Since many diesel engines are equipped with a turbocharger, they can be suitably operated with a combination of primary pressure and secondary atmospheric pressure.

図7は、本発明の実施形態の例を示す内燃機関用窒素富化空気供給装置の構成図である。はじめにターボチャージャー38で圧縮された圧縮空気が窒素富化モジュール28の1次側流路の入口29に供給され、流路制御手段30によってプリーツエレメント内部の基材部流路に導かれる。空気はプリーツエレメント内部で酸素選択透過性を有する気体分離膜31を介して酸素と窒素を一定割合で透過・除去しつつ、1次側流路の出口32から窒素富化空気となって取り出される。窒素富化空気はエンジンの入口35に導かれ、エンジン36で燃焼に供されたあとエンジンの出口37より排気ガスとして排出され、ターボチ
ャージャー38を駆動する。2次側に透過した酸素富化空気は開口部33からパイプ等で車室、エンジン、触媒等に導いてもかまわないが、開口部33からそのまま外部に放出する方が好ましい。すなわち、2次側に酸素富化空気が滞留すると酸素分圧差が低下して気体分離モジュールの機能が低下するため、2次側のプリーツ面上に1次側より低い酸素分圧の気体34(非圧縮の空気等)を外部より流すことによって、透過した酸素富化空気をプリーツ面上から除去することが好ましい。本発明において、こうした操作を掃気という。
FIG. 7 is a configuration diagram of a nitrogen-enriched air supply device for an internal combustion engine showing an example of an embodiment of the present invention. First, the compressed air compressed by the turbocharger 38 is supplied to the inlet 29 of the primary side flow path of the nitrogen enriching module 28, and is guided by the flow path control means 30 to the base material section flow path inside the pleat element. Air is taken out as nitrogen-enriched air from the outlet 32 of the primary channel while permeating and removing oxygen and nitrogen at a constant rate through the gas separation membrane 31 having oxygen selective permeability inside the pleat element. . The nitrogen-enriched air is guided to the engine inlet 35 and is combusted by the engine 36 and then discharged as exhaust gas from the engine outlet 37 to drive the turbocharger 38. The oxygen-enriched air that has permeated to the secondary side may be led from the opening 33 to the vehicle compartment, engine, catalyst, and the like through a pipe or the like, but it is preferable that the oxygen-enriched air is directly discharged from the opening 33 to the outside. That is, if the oxygen-enriched air stays on the secondary side, the oxygen partial pressure difference decreases and the function of the gas separation module decreases. Therefore, the gas 34 (with a partial pressure of oxygen lower than the primary side on the secondary pleat surface) It is preferable to remove the permeated oxygen-enriched air from the pleated surface by flowing non-compressed air or the like from the outside. In the present invention, such an operation is called scavenging.

例えば、酸素濃度19%の窒素富化空気2m/分を1次側から取り出す際に酸素濃度30%の酸素富化空気が流量0.2m/分で2次側に透過する場合、少なくともその10倍(2m/分)の掃気用空気を2次側膜面に流すことが好ましい。時速60km/時で走行中の自動車は風速1000m/分の空気を正面から受けるため、200cmの受風面積を設けることで好ましい量の掃気用空気を外部よりプリーツ面上に流すことが出来る。 For example, when oxygen enriched air with an oxygen concentration of 19% passes through the secondary side at a flow rate of 0.2 m 3 / min when taking out 2 m 3 / min of nitrogen enriched air with an oxygen concentration of 19% from the primary side, at least It is preferable to flow 10 times (2 m 3 / min) of the scavenging air to the secondary membrane surface. Since an automobile traveling at a speed of 60 km / h receives air at a wind speed of 1000 m / min from the front, a preferable amount of scavenging air can be flowed from the outside onto the pleat surface by providing a wind receiving area of 200 cm 2 .

1次側の圧力は、大気圧以上10000kPaG以下が好ましく、10kPaG以上がより好ましく、100kPaG以上が更に好ましく、150kPaG以上がより更に好ましく、200kPaG以上が特に好ましく、300kPaG以上が極めて好ましく、400kPaG以上が最も好ましい。
窒素富化モジュールに要求される窒素富化空気の流量は、ディーゼルエンジンの排気量と目的とする回転数から求めることができる。たとえば、2Lのディーゼルエンジンが2000回転/分で運転するために必要な流量は、2L×2000回転/分÷2=2m/分と計算できる。
The pressure on the primary side is preferably from atmospheric pressure to 10,000 kPaG, more preferably 10 kPaG or more, still more preferably 100 kPaG or more, even more preferably 150 kPaG or more, particularly preferably 200 kPaG or more, extremely preferably 300 kPaG or more, most preferably 400 kPaG or more. preferable.
The flow rate of the nitrogen-enriched air required for the nitrogen-enriched module can be obtained from the displacement of the diesel engine and the target rotational speed. For example, the flow rate required for a 2L diesel engine to operate at 2000 revolutions / minute can be calculated as 2L × 2000 revolutions / minute ÷ 2 = 2 m 3 / minute.

気体分離装置の性能を考慮する場合、気体分離膜の透過速度(GPU)と膜面積(m)の積で定義される装置透過速度(GPUm)を用いると便利である。例えば、酸素濃度19.0%の窒素富化空気を流量4Nm/分で取り出そうとする場合、1次側の平均酸素濃度19.0%、平均圧力100kPaG、2次側 (掃気用空気あり)の平均酸素濃度20.9%、平均圧力0kPaG、分離係数2.0と仮定すると、必要な装置透過速度は酸素に対して25992GPUmと求められる。気体分離膜の酸素に対する透過速度が1000GPUの場合、必要な膜面積は26.0mであり、プリーツのピッチ2mm(平均膜間距離1mmに相当)の場合、プリーツエレメントの内容積はルンゲクッタ積分を用いたクロスフローモデル計算より26.0Lと求められる。 When considering the performance of the gas separation device, it is convenient to use the device permeation rate (GPUm 2 ) defined by the product of the permeation rate (GPU) of the gas separation membrane and the membrane area (m 2 ). For example, when nitrogen enriched air having an oxygen concentration of 19.0% is to be taken out at a flow rate of 4 Nm 3 / min, the average oxygen concentration on the primary side is 19.0%, the average pressure is 100 kPaG, and the secondary side (with scavenging air) Assuming an average oxygen concentration of 20.9%, an average pressure of 0 kPaG, and a separation factor of 2.0, the required apparatus permeation rate is 25992 GPUm 2 for oxygen. When the permeation rate of oxygen through the gas separation membrane is 1000 GPU, the required membrane area is 26.0 m 2 , and when the pleat pitch is 2 mm (corresponding to an average intermembrane distance of 1 mm), the inner volume of the pleat element is the Runge-Kutta integral. 26.0 L is obtained from the used cross flow model calculation.

1次側の圧力損失は、0kPa以上50kPa以下が好ましく、10kPa以下がより好ましく、5kPa以下が更に好ましく、1kPa以下がより更に好ましく、0.5kPa以下が特に好まく、0.2KPa以下が最も好ましい。圧力損失が50kPaを超える場合は、ターボチャージャーの過給圧に対して相当の圧力を失うためディーゼルエンジンの発生トルクが低下すると同時に、気体分離装置後半における1次側全圧の低下に伴って1次側の酸素分圧が低下し、気体分離装置の性能が低下する。
以上のような窒素富化は典型的な気体分離の一例であり、他の気体分離(例えば混合気体からの水素回収や水蒸気回収など)も同様に行うことができる。
The pressure loss on the primary side is preferably 0 kPa or more and 50 kPa or less, more preferably 10 kPa or less, further preferably 5 kPa or less, still more preferably 1 kPa or less, particularly preferably 0.5 kPa or less, and most preferably 0.2 kPa or less. . When the pressure loss exceeds 50 kPa, the generated torque of the diesel engine is reduced due to the loss of the pressure corresponding to the turbocharger supercharging pressure, and at the same time, 1 as the primary total pressure in the latter half of the gas separator decreases. The oxygen partial pressure on the secondary side decreases, and the performance of the gas separation device decreases.
Nitrogen enrichment as described above is an example of typical gas separation, and other gas separation (for example, hydrogen recovery from a mixed gas, steam recovery, etc.) can be performed in the same manner.

本発明による気体分離モジュールは、内燃機関用窒素富化空気供給装置に用いる空気分離のほか、空調装置や工業用の気体製造装置など様々な用途に対して通気抵抗に優れた気体分離モジュールとして利用できる。   The gas separation module according to the present invention is used as a gas separation module having excellent ventilation resistance for various uses such as air conditioners and industrial gas production devices in addition to air separation used in nitrogen-enriched air supply devices for internal combustion engines. it can.

本発明のプリーツ成形体の例の概略図Schematic of an example of the pleated molded body of the present invention 本発明のプリーツ成形体の例の別の概略図Another schematic view of an example of the pleated molded body of the present invention 本発明の封止手段の説明図Explanatory drawing of the sealing means of this invention 本発明のプリーツエレメントの例の概略図Schematic of an example of a pleated element of the present invention 本発明の補強フレームを備えたプリーツエレメントの例の概略図Schematic of an example of a pleated element with a reinforcing frame of the invention 本発明のハウジングの例の概略図Schematic of an example housing of the present invention 本発明の実施形態の例を示す内燃機関用窒素富化空気供給装置の構成図The block diagram of the nitrogen enriched air supply apparatus for internal combustion engines which shows the example of embodiment of this invention

符号の説明Explanation of symbols

1 気体分離膜
2 通気性補強材
3 A端面
4 B端面
5 プリーツ面
6 プリーツ方向
7 プリーツの長さ
8 プリーツの高さ
9 プリーツの幅
10 プリーツのピッチ
11 封止前のプリーツ成形体
12 封止材
13 封止後のプリーツ成形体
14 封止部
15 封止後のプリーツ成形体の全体図
16 封止後のプリーツ成形体のプリーツ開口部
17 1つのプリーツの封筒構造
18 1次側の高圧気体の流れ
19 2次側の低圧気体の流れ
20 補強板
21 空間
22 充填材
23 補強フレーム
24 プリーツエレメント
28 窒素富化モジュール
29 1次側入口
30 流路制御手段
31 気体分離膜
32 1次側出口
33 開口部
34 掃気用気体
35 エンジン入口
36 エンジン
37 エンジン出口
38 ターボチャージャー
41 ハウジング本体
42 コンパートメント
43 2次側流路の排気口
44 プレート
45 流路
46 給排気用パイプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas separation membrane 2 Breathable reinforcing material 3 A end surface 4 B end surface 5 Pleated surface 6 Pleated direction 7 Pleated length 8 Pleated height 9 Pleated width 10 Pleated pitch 11 Pleated molded body 12 before sealing Material 13 Sealed Pleated Molded Body 14 Sealed Portion 15 Whole Pleated Molded Body After Sealing FIG. 16 Pleated Opened Portion of Sealed Pleated Molded Body 17 One Pleat Envelope Structure 18 Primary Side High Pressure Gas Low pressure gas flow 20 on the secondary side 20 Reinforcement plate 21 Space 22 Filler 23 Reinforcement frame 24 Pleated element 28 Nitrogen-rich module 29 Primary side inlet 30 Flow path control means 31 Gas separation membrane 32 Primary side outlet 33 Opening 34 Gas for scavenging 35 Engine inlet 36 Engine 37 Engine outlet 38 Turbocharger 41 Housing body 42 Compartment 43 Exhaust ports 44 plate 45 passage 46 follows side passage feeding exhaust pipe

Claims (2)

通気性補強材(2)で補強された気体分離膜(1)を繰り返し折りたたみ構造とした2つのプリーツ成形体(13)の、該プリーツ成形体の2次側流路面側のプリーツ方向の両端部が封止手段(14)で封止されており、かつ、該2つのプリーツ成形体が、各々の2次側流路面が外側に向くように積層されてなることを特徴とするプリーツエレメント。   The two pleat molded bodies (13) having a gas folding membrane (1) reinforced with a breathable reinforcing material (2) repeatedly folded, and both ends of the pleated molded body in the pleat direction on the secondary channel surface side Is sealed by the sealing means (14), and the two pleated molded bodies are laminated so that the respective secondary side flow passage faces outward. 該プリーツ成形体(13)の圧縮度が20kPa以上であることを特徴とする請求項1に記載のプリーツエレメント。
The pleat element according to claim 1, wherein the pleated body (13) has a compressibility of 20 kPa or more.
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