JPH01258723A - 気体分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、混合気体から特定の気体を分離濃縮するた
めの気体分離装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、酸素富化ガスは、燃焼用、医療用などに広く利用
されている。これらの気体を得る方法としては、深冷分
離法による酸素ボンベが一般的であり、他の代表的方法
としてはゼオライトによる吸着分離法などがあるが、近
年、高分子膜を用いた気体分離装置の開発が行なわれて
いる（特開昭６３−１４２１号公報、特開昭６２−２８
３８０１号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

高分子膜を使用する場合には、高い選択透過性に加え、
高い透過性と適度な強度が要求されるため、高分子膜を
薄膜（０，０１〜１μｍ程度）にして多孔質支持体の上
に担持した状態で使用するのが一般的である。しかしな
がら従来の装置においては、多孔質支持体として平膜状
に形成されたものを使用するから、大壷の混合気体を処
理する場合には、気体分離膜を担持する多孔質フィルム
の面積を大きくしなければならず、このため装置が大型
化するばかりか、面積を大きくするにつれて薄膜の形成
が難しくなると共に強度的にも弱くなるという問題点が
あった。

そこで、この発明はこれら従来技術の問題点に鑑み、小
型でも処理能力が高く、しかも耐久性に優れた気体分離
装置の提供をその目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明の気体分離装置は混
合気体中の特定気体を選択的に透過させる気体分離膜を
担持する連続気孔性の多孔質チューブを複数本束ね、こ
れらの両端末部外層をスリーブと一体結着させて蜂の巣
状の気密結合部を形成した多孔質チューブ束と、この多
孔質チューブ束の各多孔質チューブを離間状態に保持す
るスペーサと、これらを内空部に受け入れて多孔質チュ
ーブ束の両端末部分を気密結合し、その内空部を減圧し
て各多孔質チューブ内を通過する混合気体から気体分離
膜を介して特定気体を内空部内に透過せしめる容器とを
備えた構成となっている。

〔作用〕

このように、気体分離膜の支持体として平膜に比べて形
状的に安定な多孔質チューブを用いるから、気体分離膜
の外力に対する補強効果が高まり、従来のものより薄膜
にして使用することができる。

また、この多孔質チューブを複数本束ねることにより、
支持体容積の大きな増加を伴うことなしに気体分離膜の
表面積を大幅に増加させることができ、さらに多孔質チ
ューブがスペーサにより互いに離間保持されて多孔質チ
ューブ同志の接触が阻止されるので、特定の気体の透過
が良好に行なわれ、このため小型でも能力が高く、しか
も耐久性に優れた装置となる。

〔実施例〕

第１図は、この発明による気体分離装置の一実施例を示
す説明図であり、図示の気体分離装置１において、多孔
質チューブ１１は、例えば特公昭５１−１８９９１号公
報に記載の方法によって作られる連続気孔性の四フッ化
エチレン樹脂からなり、その管壁表面部で選択透過性を
備えた気体分離膜を担持している。この多孔質チューブ
１１は、複数のスペーサ１４により互いに離間保持され
た状態で複数本束ねられ、その両端末部分に四フッ化エ
チレン樹脂からなるスリーブ１２か外嵌され、これらが
融着等により一体結着されて、第２図に示すように端末
部分が蜂の巣状の気密結合部に形成された多孔質チュー
ブ束ｌＯとなっている。この多孔質チューブ束ＩＯは、
両端にフランジ２１゜２１が設けられた金属パイプから
なる容器２０の内空部２２に配設され、その両端のスリ
ーブ１２において、シールリング２３を介してフランジ
２１と押え部材２４とにより固定され、密封結合されて
いる。さらに、容器２０の周壁の一端側には、接続配管
（図示せず）を介して真空ポンプ（図示せず）に連通ず
る気体収集口２５が設けられ、内空部２２内が減圧され
るように構成されている。

ここで、多孔質チューブ１１を形成する材料としては、
四フッ化エチレン樹脂以外に、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエ
ステル、ポリカーボネート等いずれでもよく、特に限定
するものではない。

したがって、多孔質チューブ束ＩＯの端末一体化手段も
熱融着に限定されることなく、多孔質チューブ１１の材
質によっては接着等の他の方法の採用も可能である。な
お、多孔質チューブ１１の気孔径は気体透過膜の膜厚を
特に薄くする場合には補強効果の面から小径の方が望ま
しい。

また、気体分離膜の材料としては、例えばアルキル置換
アセチレン、オルガノシリル置換アセチレン、フェニル
置換アセチレン、１．２−ジ置換アセチレン等の少なく
とも置換ポリアセチレン系の高分子を含むもの、ポリヒ
ドロキシスチレン−ポリスルホン−ポリジメチルシロキ
サン共重合体等のオルガノシロキサン共重合体を含むも
のまたはボリフェニレノキサイドを含むもの、フルオロ
オレフィン−ビニルエーテル共重合体、フルオロオレフ
ィン−ビニルエステル共重合体、フルオロオレフィン−
ビニルエーテル−ビニルエステル共重合体などが使用さ
れる。これらの選択透過性高分子材料を薄膜状態で多孔
質チューブ１１に担持させる方法としては、これら高分
子材料が溶媒に可溶であるから、その希薄溶液を多孔質
チューブ１１に含浸もしくはコーティングするか、ある
いは他の方法として溶媒を使用せずにこれらのモノマー
をプラズマ重合させて薄膜を形成することもできる。こ
のプラズマ重合法では極めて薄い膜を形成することがで
きるので、透過性を向上させる上で好都合である。

次に、本発明による気体分離装置ｌの使用態様について
第１図に基づき説明する。このように構。

成された気体分離装置ｌを酸素富化に適用する場合には
、多孔質チューブｉｔに担持される気体透過膜として、
酸素／窒素の透過係数比の大きいものを使用する。そし
て、容器２０の気体収集口２５に接続配管（図示せず）
を介して真空ポンプ（図示せず）を接続して減圧吸引を
行なうと、気体分離膜において窒素よりも酸素の方が透
過速度が大きいため、多孔質チューブ束ＩＯの他端側か
ら入った空気４は、各多孔質チューブ１１内を通過する
間に管壁を介して酸素が容器２０の内空部２２側に向け
て選択的に透過し、酸素富化空気となって気体収集口２
５より吐出すると共に、多孔質チューブｌｌ内を通過し
た空気はそれとは逆に窒素富化空気６となって一端側よ
り吐出する。

なお、実施例では酸素富化装置に適用した場合について
説明したが、気体分離膜の材質を適宜選択することによ
り、酸素富化以外に、例えば水素ガス、炭素ガス、ヘリ
ウムガス等の回収、濃縮などに使用することももちろん
可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、機械的強度に
欠ける気体分離膜を、平膜状に比べて形状的に安定な多
孔質チューブで担持するので、使用中の圧力の変化や外
力に対して気体分離膜は確実に保護され、このため耐久
性が大きく向上するばかりか、従来のものより膜厚を薄
くすることができる。

また、気体分離膜を担持する多孔質チューブは複数本束
ねられて使用されるから気体分離膜の表面積が大幅に増
大し、しかも各多孔質チューブがスペーサにより互いに
離間状態に保持されるので、気体分離膜が有効に利用さ
れ、前記薄膜化による効果と相まって、小型で高性能な
装置にすることができる。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではなく
、例えば多孔質チューブ束をコイル状に巻回して容器内
に収容されたり、あるいはスペーサとしてスポンジのよ
うなものを使用したり、さらに多孔質チューブ束と容器
の結合構造を他の構造に変更するなど、この発明の技術
思想内での種々の変更はもちろん可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による気体分離装置の一実施例を示す
一部縦断説明図、第２図は第１図実施例において使用す
る多孔質チューブ束の端部斜視図である。 １０：多孔質チューブ束、ｌｌ；多孔質チューブ１２ニ
スリーブ、１４ニスペーサ、２０：容器、２２：内空部
、２４：押え部材、２５：気体収集口。 特許出願人　　株式会社　潤　工　社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）混合気体中の特定気体を選択的に透過させる気体
   分離膜を担持する連続気孔性の多孔質チューブを複数本
   束ね、これらの両端末部外周をスリーブと一体結着させ
   て蜂の巣状の気密結合部を形成した多孔質チューブ束と
   、この多孔質チューブ束の各多孔質チューブを離間状態
   に保持するスペーサと、これらを内空部に受け入れて多
   孔質チューブ束の両端末部分を気密結合し、その内空部
   を減圧して各多孔質チューブ内を通過する混合気体から
   気体分離膜を介して特定気体を内空部内に透過せしめる
   容器とを備える気体分離装置。