JPH02252609A - 酸素富化装置 - Google Patents
酸素富化装置Info
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- JPH02252609A JPH02252609A JP7377089A JP7377089A JPH02252609A JP H02252609 A JPH02252609 A JP H02252609A JP 7377089 A JP7377089 A JP 7377089A JP 7377089 A JP7377089 A JP 7377089A JP H02252609 A JPH02252609 A JP H02252609A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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- C01B2210/0043—Impurity removed
- C01B2210/0046—Nitrogen
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、概略、空気中の酸素を選択的に透過させる
ことができる酸素富化用のガス分離膜が内蔵されている
ガス分離膜モジュールと空気圧縮機と吸引ポンプとから
なる酸素富化装置に係わるものであり、そして、この酸
素富化装置は、大気中から酸素濃度の高い酸素富化ガス
を効率的に得ることができるものである。 〔従来技術の説明〕 酸素富化用のガス分離膜を内蔵する酸素富化装置として
は、例えば、第２図に示すように、酸素富化用のガス分
離膜４０を内蔵しているガス分離膜モジュール５０から
なり、しかも、前記ガス分離モジュール５０のｒ非透過
ガスの排出口６０！に吸引ファンまたはブロワ−３０が
取りつけられており、そして、ガス分離膜４０を透過し
た酸素富化ガスをガス分離膜モジュール５０の透過ガス
排出ロア０から取出すために吸引ポンプ２０が取りつけ
られている酸素富化装置が知られている。 前記の公知の酸素富化装置では、常圧の大気が前記酸素
富化装置内へ吸引されて供給されているので、ガス分離
膜の酸素透過速度を大きくする、二とが困難であり、例
えば、酸素富化用のガス分離膜の酸素透過速度が小さい
場合には、所定の多量（例えば２．５１／分以」−）の
酸素富化ガスを得るために、ガス分離膜の膜面積を著し
く大きくする必要があったり、また、酸素富化ガスの酸
素濃度を所定の高濃度にするためには、供給すべき原料
空気の供給量を多くする必要があり、その結果、ガス分
離膜モジュール内での圧力損失を小さくしく例えば５Ｑ
ｍｍｌｌ□０以下）、シかも、大量の原料空気を処理し
てかなり高い濃度の酸素富化ガスを効率的に得るために
、酸素富化装置を極めて大型にする必要があった。 しかし、酸素富化装置は、その設置箇所〔例えば、病院
（病室、手術室など）、家庭での自宅療養等〕が狭い場
所であることが多く、できるだけ小型化することが要望
されており、前記の公知の酸素富化装置ではこの要望に
充分に対応できなかったのである。 〔本発明の解決すべき問題点〕 この発明の目的は、酸素富化用のガス分離膜を内蔵する
酸素富化装置において、酸素富化ガスの酸素濃度を高い
レベルに維持したまま、酸素富化ガスを広範囲な量で製
造することができ、しかも、小型化、軽量化されている
酸、素富化装置を提供することである。 ［問題点を解決するための手段〕 この発明は、原料空気から酸素を選択的に透過させるこ
とができるガス分離膜が、 （ａ）原料空気の供給口、 ０））前記ガス分離膜を透過した酸素富化ガスの排出口
、および、 （ｃ）前記ガス分離膜を透過しなかった非透過ガスの排
出口 を備えた容器内に、内蔵されているｒ酸素富化用のガス
分離膜モジュールＡ、並びに、 空気圧縮機の加圧原料空気の吐出口が、前記ガス分離膜
モジュールの原料空気の供給１コと直接に連結されてい
るｒ空気圧縮機ｊ、および、吸引ポンプの吸入口が、前
記ガス分離膜モジュールの酸素富化ガスの排出口と直接
に連結されているｒ吸引ポンプｊからなることを特徴と
する酸素富化装置に関する。 以下、この発明の酸素富化装置について、図面も参考に
して、さらに詳しく説明する。 第１図は、この発明の酸素富化装置の一例を示す概略図
であり、第２図は、公知の酸素富化装置の一例を示す概
略図である。 この発明の酸素富化装置に使用されているガス分離膜モ
ジュールは、第１図に示すように、原料空気から酸素を
選択的すこ透過させることができるガス分離膜４が、（
ａ）原料空気の供給Ｄ ７ 、 （ｂ）前記ガス分離膜
４を透過した酸素富化ガスの排出
ことができる酸素富化用のガス分離膜が内蔵されている
ガス分離膜モジュールと空気圧縮機と吸引ポンプとから
なる酸素富化装置に係わるものであり、そして、この酸
素富化装置は、大気中から酸素濃度の高い酸素富化ガス
を効率的に得ることができるものである。 〔従来技術の説明〕 酸素富化用のガス分離膜を内蔵する酸素富化装置として
は、例えば、第２図に示すように、酸素富化用のガス分
離膜４０を内蔵しているガス分離膜モジュール５０から
なり、しかも、前記ガス分離モジュール５０のｒ非透過
ガスの排出口６０！に吸引ファンまたはブロワ−３０が
取りつけられており、そして、ガス分離膜４０を透過し
た酸素富化ガスをガス分離膜モジュール５０の透過ガス
排出ロア０から取出すために吸引ポンプ２０が取りつけ
られている酸素富化装置が知られている。 前記の公知の酸素富化装置では、常圧の大気が前記酸素
富化装置内へ吸引されて供給されているので、ガス分離
膜の酸素透過速度を大きくする、二とが困難であり、例
えば、酸素富化用のガス分離膜の酸素透過速度が小さい
場合には、所定の多量（例えば２．５１／分以」−）の
酸素富化ガスを得るために、ガス分離膜の膜面積を著し
く大きくする必要があったり、また、酸素富化ガスの酸
素濃度を所定の高濃度にするためには、供給すべき原料
空気の供給量を多くする必要があり、その結果、ガス分
離膜モジュール内での圧力損失を小さくしく例えば５Ｑ
ｍｍｌｌ□０以下）、シかも、大量の原料空気を処理し
てかなり高い濃度の酸素富化ガスを効率的に得るために
、酸素富化装置を極めて大型にする必要があった。 しかし、酸素富化装置は、その設置箇所〔例えば、病院
（病室、手術室など）、家庭での自宅療養等〕が狭い場
所であることが多く、できるだけ小型化することが要望
されており、前記の公知の酸素富化装置ではこの要望に
充分に対応できなかったのである。 〔本発明の解決すべき問題点〕 この発明の目的は、酸素富化用のガス分離膜を内蔵する
酸素富化装置において、酸素富化ガスの酸素濃度を高い
レベルに維持したまま、酸素富化ガスを広範囲な量で製
造することができ、しかも、小型化、軽量化されている
酸、素富化装置を提供することである。 ［問題点を解決するための手段〕 この発明は、原料空気から酸素を選択的に透過させるこ
とができるガス分離膜が、 （ａ）原料空気の供給口、 ０））前記ガス分離膜を透過した酸素富化ガスの排出口
、および、 （ｃ）前記ガス分離膜を透過しなかった非透過ガスの排
出口 を備えた容器内に、内蔵されているｒ酸素富化用のガス
分離膜モジュールＡ、並びに、 空気圧縮機の加圧原料空気の吐出口が、前記ガス分離膜
モジュールの原料空気の供給１コと直接に連結されてい
るｒ空気圧縮機ｊ、および、吸引ポンプの吸入口が、前
記ガス分離膜モジュールの酸素富化ガスの排出口と直接
に連結されているｒ吸引ポンプｊからなることを特徴と
する酸素富化装置に関する。 以下、この発明の酸素富化装置について、図面も参考に
して、さらに詳しく説明する。 第１図は、この発明の酸素富化装置の一例を示す概略図
であり、第２図は、公知の酸素富化装置の一例を示す概
略図である。 この発明の酸素富化装置に使用されているガス分離膜モ
ジュールは、第１図に示すように、原料空気から酸素を
選択的すこ透過させることができるガス分離膜４が、（
ａ）原料空気の供給Ｄ ７ 、 （ｂ）前記ガス分離膜
４を透過した酸素富化ガスの排出
【コ８および（ｃ）前
記ガス分離）模４を透過し７なかった非透過ガスの排出
［〕９を備えた容器ＩＯの内部？に、内蔵されており、
適当なシール手段で前記の容器内に密封・固定されてい
るガス分離膜モジュール５であればよい。 前記の酸素富化用のガス分離膜は、均質層と多孔室層と
を一体に有する非対称性膜、または、多孔質膜からなる
高分子重合体製のガス分離膜（平膜、中空糸膜など）で
あればよく、そして、酸素透過速度（２５”Ｃ）が少な
くとも５ Ｘ １０−’ｃｄ／ｃｄ−ｓｏｅ ＝ｃｍｔ
１ｇ、特に好ましくは、ｌＸｌ０−’〜５ Ｘ １０−
’ｃｆｆｌ／ｃＴＭ＝ｓｅｃ −ｃｍＨｇであって、酸
素ガスと窒素ガスとの透過速度の比（Ｐ ０２／ Ｐ
Ｎ２）が３、５〜１５、特に好ましくは５．０〜１０程
度であることが好ましい。 前記ガス分離膜としては、例えば、芳香族テ１−ラカル
ボン酸又はその酸二無水物を主成分とするテトラカルボ
ン酸成分と、芳香族ジアミン成分とを重合およびイミド
化して得られた芳香族ポリイミドが有機極性溶媒に均一
に溶解している芳香族ポリイミド溶液を使用して、凝固
液による湿式製脱法によって製造されたｒ非対称性構造
を有するガス分離中空糸膜ｊ、あるいは、芳香族ポリイ
ミド溶液を多孔質膜（多孔質中空糸膜）」二に塗布し乾
燥して製造される「表面に薄い均′ｆｆ層を有するポリ
イミド製の複合分離膜（複合中空糸膜）Ｊｌなどを挙げ
ることができる。 前記のガス分離中空糸膜は、その中空糸の外径が約１０
０〜２０００μｍ１特に２００〜１５００μｍ程度であ
り、その膜厚が約２０〜２００μｍ、特に５０〜１００
μｍ程度である非対称性構造の中空糸膜が好ましい。 また、ガス分離膜モジュールは、例えば、（ａ） 多
数本（特に約１００〜１０００００本、さらに５００〜
５００００本）のガス分離中空糸膜を、糸束として集束
して、適当な長さ（例えば、２００〜１０００ｍ、特に
２５０〜６００鵬程度）に裁断し、 （ｂ） その糸束の両端部を、遠心成型法などによっ
て硬化性樹脂（常温硬化性樹脂、熱硬化性樹脂など）の
硬化樹脂管板で一体に固着して、（ｃ） その糸束両
端部の硬化樹脂管板の一部を切断して各中空糸を両端を
開口させることによって、ガス分離中空糸膜の県東レエ
メントを製造し、（ｄ）その糸束エレメントを前述の容
器内に収納し、所定の箇所に固定し密閉することによっ
て、ガス分離膜モジュールとして製造されたのもであれ
ばよい。 この発明の酸素富化装置は、第１図に示すように、ガス
分離膜４が前記の容器１０内に内蔵されている前述のｒ
酸素富化用のガス分離膜モジュール５１、並びに、空気
圧縮機１の加圧原料空気の吐出口が、前記ガス分離膜モ
ジ５゜−ル５の原料空気の供給ロアと直接に連結されて
いるｒ空気圧縮機ＩＪ、および、吸引ポンプ２の吸入口
が、前記ガス分離膜モジュール５の酸素富化ガスの排出
口８と直接に連結されている「吸引ポンプ２Ｊからなっ
ており、さらに、ガス分離膜を透過しなかった非透過ガ
スは、ｒ圧縮された原料空気Ａの圧力によって、ガス分
離膜モジエール５の非透過ガスの排出口９から自動的に
外部系へ排出される構造となっている。 前記の空気圧縮機１は、公知のどのような形式の圧縮機
であってもよいが、ガス分離膜モジュール内のｒ中空糸
膜の供給側ｊの原料空気圧力を、０、１〜７．０ ｋｇ
／ｃ−ｄ、特に１゜Ｏ〜５．０ ｋｇ／ｃｔ！程度に保
持することができる圧縮機であることが好ましい。 前記の吸引ポンプ２は、どのような形式のポンプであっ
てもよいが、ガス分離膜モジュール内のｒ中空糸膜の透
過側】の圧力を、減圧（特に１〜５００ｍｍＨｇ、さら
に２−１００ Ｉｒ１！Ｒ１１ｇ程度）に維持すること
ができる真空ポンプであることが好ましい。 前記のガス分離膜モジュールの非透過ガスの排出口９に
は、前記モジュール内での原料空気の圧力を調節するた
めに、調節弁（コントロールバルブ、または、減圧弁）
６が設置されていることが好ましい。 〔実施例〕 実施例１ 〔糸束エレメント〕 ビフェニルテトラカルボン酸系の芳香族ポリイミド製の
ガス分離中空糸膜〔酸素透過速度：１．５Ｘ １０−ｓ
ｄ／ｃｄ −ｓｅｅ ＝ｃｍＨｇ、酸素と窒素との透過
速度の比（Ｐ ｏｚ／ Ｐ Ｎｄ ： ５．５、中空糸
膜の平均外径：４５０μｍ、中空糸膜の平均膜厚ニア５
μｍ）を使用し集束して得られたｒ１５０００本からな
る長さ、５ｕＣ１１の糸束１を製造した。 その糸束の両端部を遠心成形法によってエポキシ樹脂で
熱硬化して、前記の糸束の両端部がエポキシ樹脂管板に
よって固着されているｒ両端開口型の糸束エレメント（
中空糸膜の有効長さニック園、有効膜面積：６．０ｒｄ
）１を得た。 〔ガス分離膜モジュール］ 前述のようにして製造された糸束エレメントを、第１図
に示すような「原料空気の供給ロア、前記ガス分離膜を
透過した酸素富化ガスの排出口８および前記ガス分離膜
を透過しなかった非透過ガスの排出口９を備えた容器１
０内」に、収納して固定して、ガス分離膜モジュール５
を製造した。 〔酸素富化装置Ａ〕 第１図に示すように、空気圧縮装置１および吸引ポンプ
２を、ガス分離膜モジュール５の原料空気の供給ロアお
よび酸素富化ガス（透過ガス）の排出口８に、それぞれ
、連結して、本発明の酸素富化装置Ａを組み立てた。 〔ガス透過試験（Ｅｘｌ〜３）〕 前記の酸素富化装置Ａを使用し、空気圧縮機１によって
第１表に示す供給圧力及び供給量の原料空気をガス分離
膜モジュールへ約３５〜４０°Ｃの温度下に供給し、そ
の原料空気をガス分離膜モジュール内のガス分離中空糸
膜と接触させ、その中空糸膜を透過した「酸素富化ガス
（透過ガス）」を透過ガスの排出口８に連結された吸引
ポンプによって取り出し、一方、中空糸膜を透過しなか
ったｒ酸素含有割合の減少した非透過ガス１をコントロ
ールバルブ６経由で取り出して、透過ガスおよび非透過
ガスの各組成と量をそれぞれ測定して、前記酸素富化装
置へのガス透過性能を評価した。 それらのガス透過試験の結果をそれぞれ第１表に示す。 比較例１ 〔酸素富化装置Ｂ〕 実施例１で製造されたガス分離膜モジュールを使用して
、第１図に示す酸素富化装置Ａから吸引ポンプ２を除去
して、実施例１の２倍の能力を有する空気圧縮装置１の
みを、ガス分離膜モジュール５の原料空気の供給ロアに
、連結して、酸素富化装置Ｂを組み立てた。 〔ガス透過試験（Ｅｘ４）） 前記の酸素富化袋ｆｆＢを使用し、空気圧縮機１による
原料空気の供給圧力が２．４５ ｋｇ／ｃ＋ＩＩＧとな
るように調整して、第１表に示す量の原料空気をガス分
離膜モジュールへ常温（２７°Ｃ）下に供給し、 その原料空気をガス分離膜モジュール内のガス分離中空
糸膜と接触させ、その中空糸膜を透過したｒ酸素富化ガ
ス（透過ガス）１を透過ガスの排出口８から吸引ポンプ
を使用しないで自然に排出させ、一方、中空糸膜を透過
しなかった「酸素含有割合の減少した非透過ガス」をコ
ントロールバルブ６経由で自然に排出させて取り出して
、透過ガスおよび非透過ガスの各組成と量をそれぞれ測
定して、前記酸素富化装置Ｂのガス透過性能を評価した
。 そのガス透過試験の結果を第１表に示す。 比較例２ 〔酸素富化装置Ｃ〕 実施例１で製造されたガス分離膜モジュールを使用して
、第２図に示すように、実施例１の吸引ポンプの２倍の
ガス吸引能力を有する吸引ポンプ２０を、ガス分離膜モ
ジュール５０の透過ガスの排出ロア０に連結すると共に
、ガス分離膜モジュール５０の非透過ガスの排出口６０
に小型ブロワ−３０を連結して、酸素富化装置Ｃを組み
立てた。 〔ガス透過試験（Ｅｘ５）） 前記の酸素富化装置Ｃを使用し、小型ブロワ−３０を作
動させて１０ｉ！、７分の排出速度で非透過ガスを排出
させると共に、実施例１の２倍の性能を有する吸引ポン
プ２０を作動させることによって、 原料空気を、常温（２３℃）下に、ガス分離膜モジュー
ルの供給口８０から吸引させてガス分離膜モジュール内
へ供給し、 その原料空気をガス分離膜モジュール内のガス分離中空
糸膜と接触させ、その中空糸膜を透過した「酸素富化ガ
ス（透過ガス）ｊを透過ガスの排出ロア０から吸引ポン
プを経由して取り出し、−方、中空糸膜を透過しなかっ
た「酸素含有割合の減少した非透過ガスＡを小型ブロワ
−３０経由で排出させて取り出して、透過ガスおよび非
透過ガスの各組成と量をそれぞれ測定して、前記酸素富
化装置Ｃのガス透過性能を評価した。 そのガス透過試験の結果を第１表に示す。 〔本発明の作用効果〕 この発明の酸素富化装置は、芳香族ポリイミド製のガス
分離膜（中空糸膜など）の糸束エレメントを内蔵してい
るガス分離モジュールと、空気圧縮装置と、吸引ポンプ
とを備えた酸素富化装置であり、 （ａ） ガス分離中空糸膜のガス供給側の原料ガーの
圧力（Ｐ、）とガス分離中空糸膜のガス透過側の透過ガ
スの圧力（Ｐ、）との比（ｐ、／ＰＩ ）を容易に大き
くすることができるので、ガス透過性能（分離係数）が
小さなガス分離膜でも、高濃度の酸素富化ガスを得るこ
とができ、 （ｂ） また、前述のようにガス供給側の圧力とガス
透過側の圧力との比（ＰＩ ／ＰＩ ）を容易に大きく
することができるので、一定量の酸素富化ガスを得るた
めに必要なガス分離膜の必要な膜面積を小さくすること
ができるので、 結果的に、小型で軽量な酸素富化装置となるのである。
記ガス分離）模４を透過し７なかった非透過ガスの排出
［〕９を備えた容器ＩＯの内部？に、内蔵されており、
適当なシール手段で前記の容器内に密封・固定されてい
るガス分離膜モジュール５であればよい。 前記の酸素富化用のガス分離膜は、均質層と多孔室層と
を一体に有する非対称性膜、または、多孔質膜からなる
高分子重合体製のガス分離膜（平膜、中空糸膜など）で
あればよく、そして、酸素透過速度（２５”Ｃ）が少な
くとも５ Ｘ １０−’ｃｄ／ｃｄ−ｓｏｅ ＝ｃｍｔ
１ｇ、特に好ましくは、ｌＸｌ０−’〜５ Ｘ １０−
’ｃｆｆｌ／ｃＴＭ＝ｓｅｃ −ｃｍＨｇであって、酸
素ガスと窒素ガスとの透過速度の比（Ｐ ０２／ Ｐ
Ｎ２）が３、５〜１５、特に好ましくは５．０〜１０程
度であることが好ましい。 前記ガス分離膜としては、例えば、芳香族テ１−ラカル
ボン酸又はその酸二無水物を主成分とするテトラカルボ
ン酸成分と、芳香族ジアミン成分とを重合およびイミド
化して得られた芳香族ポリイミドが有機極性溶媒に均一
に溶解している芳香族ポリイミド溶液を使用して、凝固
液による湿式製脱法によって製造されたｒ非対称性構造
を有するガス分離中空糸膜ｊ、あるいは、芳香族ポリイ
ミド溶液を多孔質膜（多孔質中空糸膜）」二に塗布し乾
燥して製造される「表面に薄い均′ｆｆ層を有するポリ
イミド製の複合分離膜（複合中空糸膜）Ｊｌなどを挙げ
ることができる。 前記のガス分離中空糸膜は、その中空糸の外径が約１０
０〜２０００μｍ１特に２００〜１５００μｍ程度であ
り、その膜厚が約２０〜２００μｍ、特に５０〜１００
μｍ程度である非対称性構造の中空糸膜が好ましい。 また、ガス分離膜モジュールは、例えば、（ａ） 多
数本（特に約１００〜１０００００本、さらに５００〜
５００００本）のガス分離中空糸膜を、糸束として集束
して、適当な長さ（例えば、２００〜１０００ｍ、特に
２５０〜６００鵬程度）に裁断し、 （ｂ） その糸束の両端部を、遠心成型法などによっ
て硬化性樹脂（常温硬化性樹脂、熱硬化性樹脂など）の
硬化樹脂管板で一体に固着して、（ｃ） その糸束両
端部の硬化樹脂管板の一部を切断して各中空糸を両端を
開口させることによって、ガス分離中空糸膜の県東レエ
メントを製造し、（ｄ）その糸束エレメントを前述の容
器内に収納し、所定の箇所に固定し密閉することによっ
て、ガス分離膜モジュールとして製造されたのもであれ
ばよい。 この発明の酸素富化装置は、第１図に示すように、ガス
分離膜４が前記の容器１０内に内蔵されている前述のｒ
酸素富化用のガス分離膜モジュール５１、並びに、空気
圧縮機１の加圧原料空気の吐出口が、前記ガス分離膜モ
ジ５゜−ル５の原料空気の供給ロアと直接に連結されて
いるｒ空気圧縮機ＩＪ、および、吸引ポンプ２の吸入口
が、前記ガス分離膜モジュール５の酸素富化ガスの排出
口８と直接に連結されている「吸引ポンプ２Ｊからなっ
ており、さらに、ガス分離膜を透過しなかった非透過ガ
スは、ｒ圧縮された原料空気Ａの圧力によって、ガス分
離膜モジエール５の非透過ガスの排出口９から自動的に
外部系へ排出される構造となっている。 前記の空気圧縮機１は、公知のどのような形式の圧縮機
であってもよいが、ガス分離膜モジュール内のｒ中空糸
膜の供給側ｊの原料空気圧力を、０、１〜７．０ ｋｇ
／ｃ−ｄ、特に１゜Ｏ〜５．０ ｋｇ／ｃｔ！程度に保
持することができる圧縮機であることが好ましい。 前記の吸引ポンプ２は、どのような形式のポンプであっ
てもよいが、ガス分離膜モジュール内のｒ中空糸膜の透
過側】の圧力を、減圧（特に１〜５００ｍｍＨｇ、さら
に２−１００ Ｉｒ１！Ｒ１１ｇ程度）に維持すること
ができる真空ポンプであることが好ましい。 前記のガス分離膜モジュールの非透過ガスの排出口９に
は、前記モジュール内での原料空気の圧力を調節するた
めに、調節弁（コントロールバルブ、または、減圧弁）
６が設置されていることが好ましい。 〔実施例〕 実施例１ 〔糸束エレメント〕 ビフェニルテトラカルボン酸系の芳香族ポリイミド製の
ガス分離中空糸膜〔酸素透過速度：１．５Ｘ １０−ｓ
ｄ／ｃｄ −ｓｅｅ ＝ｃｍＨｇ、酸素と窒素との透過
速度の比（Ｐ ｏｚ／ Ｐ Ｎｄ ： ５．５、中空糸
膜の平均外径：４５０μｍ、中空糸膜の平均膜厚ニア５
μｍ）を使用し集束して得られたｒ１５０００本からな
る長さ、５ｕＣ１１の糸束１を製造した。 その糸束の両端部を遠心成形法によってエポキシ樹脂で
熱硬化して、前記の糸束の両端部がエポキシ樹脂管板に
よって固着されているｒ両端開口型の糸束エレメント（
中空糸膜の有効長さニック園、有効膜面積：６．０ｒｄ
）１を得た。 〔ガス分離膜モジュール］ 前述のようにして製造された糸束エレメントを、第１図
に示すような「原料空気の供給ロア、前記ガス分離膜を
透過した酸素富化ガスの排出口８および前記ガス分離膜
を透過しなかった非透過ガスの排出口９を備えた容器１
０内」に、収納して固定して、ガス分離膜モジュール５
を製造した。 〔酸素富化装置Ａ〕 第１図に示すように、空気圧縮装置１および吸引ポンプ
２を、ガス分離膜モジュール５の原料空気の供給ロアお
よび酸素富化ガス（透過ガス）の排出口８に、それぞれ
、連結して、本発明の酸素富化装置Ａを組み立てた。 〔ガス透過試験（Ｅｘｌ〜３）〕 前記の酸素富化装置Ａを使用し、空気圧縮機１によって
第１表に示す供給圧力及び供給量の原料空気をガス分離
膜モジュールへ約３５〜４０°Ｃの温度下に供給し、そ
の原料空気をガス分離膜モジュール内のガス分離中空糸
膜と接触させ、その中空糸膜を透過した「酸素富化ガス
（透過ガス）」を透過ガスの排出口８に連結された吸引
ポンプによって取り出し、一方、中空糸膜を透過しなか
ったｒ酸素含有割合の減少した非透過ガス１をコントロ
ールバルブ６経由で取り出して、透過ガスおよび非透過
ガスの各組成と量をそれぞれ測定して、前記酸素富化装
置へのガス透過性能を評価した。 それらのガス透過試験の結果をそれぞれ第１表に示す。 比較例１ 〔酸素富化装置Ｂ〕 実施例１で製造されたガス分離膜モジュールを使用して
、第１図に示す酸素富化装置Ａから吸引ポンプ２を除去
して、実施例１の２倍の能力を有する空気圧縮装置１の
みを、ガス分離膜モジュール５の原料空気の供給ロアに
、連結して、酸素富化装置Ｂを組み立てた。 〔ガス透過試験（Ｅｘ４）） 前記の酸素富化袋ｆｆＢを使用し、空気圧縮機１による
原料空気の供給圧力が２．４５ ｋｇ／ｃ＋ＩＩＧとな
るように調整して、第１表に示す量の原料空気をガス分
離膜モジュールへ常温（２７°Ｃ）下に供給し、 その原料空気をガス分離膜モジュール内のガス分離中空
糸膜と接触させ、その中空糸膜を透過したｒ酸素富化ガ
ス（透過ガス）１を透過ガスの排出口８から吸引ポンプ
を使用しないで自然に排出させ、一方、中空糸膜を透過
しなかった「酸素含有割合の減少した非透過ガス」をコ
ントロールバルブ６経由で自然に排出させて取り出して
、透過ガスおよび非透過ガスの各組成と量をそれぞれ測
定して、前記酸素富化装置Ｂのガス透過性能を評価した
。 そのガス透過試験の結果を第１表に示す。 比較例２ 〔酸素富化装置Ｃ〕 実施例１で製造されたガス分離膜モジュールを使用して
、第２図に示すように、実施例１の吸引ポンプの２倍の
ガス吸引能力を有する吸引ポンプ２０を、ガス分離膜モ
ジュール５０の透過ガスの排出ロア０に連結すると共に
、ガス分離膜モジュール５０の非透過ガスの排出口６０
に小型ブロワ−３０を連結して、酸素富化装置Ｃを組み
立てた。 〔ガス透過試験（Ｅｘ５）） 前記の酸素富化装置Ｃを使用し、小型ブロワ−３０を作
動させて１０ｉ！、７分の排出速度で非透過ガスを排出
させると共に、実施例１の２倍の性能を有する吸引ポン
プ２０を作動させることによって、 原料空気を、常温（２３℃）下に、ガス分離膜モジュー
ルの供給口８０から吸引させてガス分離膜モジュール内
へ供給し、 その原料空気をガス分離膜モジュール内のガス分離中空
糸膜と接触させ、その中空糸膜を透過した「酸素富化ガ
ス（透過ガス）ｊを透過ガスの排出ロア０から吸引ポン
プを経由して取り出し、−方、中空糸膜を透過しなかっ
た「酸素含有割合の減少した非透過ガスＡを小型ブロワ
−３０経由で排出させて取り出して、透過ガスおよび非
透過ガスの各組成と量をそれぞれ測定して、前記酸素富
化装置Ｃのガス透過性能を評価した。 そのガス透過試験の結果を第１表に示す。 〔本発明の作用効果〕 この発明の酸素富化装置は、芳香族ポリイミド製のガス
分離膜（中空糸膜など）の糸束エレメントを内蔵してい
るガス分離モジュールと、空気圧縮装置と、吸引ポンプ
とを備えた酸素富化装置であり、 （ａ） ガス分離中空糸膜のガス供給側の原料ガーの
圧力（Ｐ、）とガス分離中空糸膜のガス透過側の透過ガ
スの圧力（Ｐ、）との比（ｐ、／ＰＩ ）を容易に大き
くすることができるので、ガス透過性能（分離係数）が
小さなガス分離膜でも、高濃度の酸素富化ガスを得るこ
とができ、 （ｂ） また、前述のようにガス供給側の圧力とガス
透過側の圧力との比（ＰＩ ／ＰＩ ）を容易に大きく
することができるので、一定量の酸素富化ガスを得るた
めに必要なガス分離膜の必要な膜面積を小さくすること
ができるので、 結果的に、小型で軽量な酸素富化装置となるのである。
第１図は、この発明の酸素富化装置の一例を示す概略図
であり、第２図は、公知の酸素富化装置の一例を示す概
略図である。 ｌ：空気圧縮機、２：吸引ポンプ、３：硬化樹脂管板、
４：ガス分離膜、５：ガス分離膜モジ１−ル、６：コン
トロールバルブ、７：原料空気の供給口、８：酸素富化
ガスの排出口、９：非透過ガスの排出口、１０：容器。 特許出願人 宇部興産株式会社
であり、第２図は、公知の酸素富化装置の一例を示す概
略図である。 ｌ：空気圧縮機、２：吸引ポンプ、３：硬化樹脂管板、
４：ガス分離膜、５：ガス分離膜モジ１−ル、６：コン
トロールバルブ、７：原料空気の供給口、８：酸素富化
ガスの排出口、９：非透過ガスの排出口、１０：容器。 特許出願人 宇部興産株式会社
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 原料空気から酸素を選択的に透過させることができるガ
ス分離膜が、 （ａ）原料空気の供給口、 （ｂ）前記ガス分離膜を透過した酸素富化ガスの排出口
、および、 （ｃ）前記ガス分離膜を透過しなかった非透過ガスの排
出口 を備えた容器内に、内蔵されている酸素富化用のガス分
離膜モジュール、並びに、 空気圧縮機の加圧原料空気の吐出口が、前記ガス分離膜
モジュールの原料空気の供給口と直接に連結されている
空気圧縮機、および、 吸引ポンプの吸入口が、前記ガス分離膜モジュールの酸
素富化ガスの排出口と直接に連結されている吸引ポンプ
からなることを特徴とする酸素富化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7377089A JPH02252609A (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 酸素富化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7377089A JPH02252609A (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 酸素富化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02252609A true JPH02252609A (ja) | 1990-10-11 |
Family
ID=13527780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7377089A Pending JPH02252609A (ja) | 1989-03-28 | 1989-03-28 | 酸素富化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02252609A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5194074A (en) * | 1989-12-09 | 1993-03-16 | Sihi Gmbh & Co. Kg | Device for continuously purifying the waste gases from a vacuum unit |
| US6126721A (en) * | 1998-08-28 | 2000-10-03 | Compact Membrane Systems, Inc. | Oxygen enriched air supply apparatus |
| US6755898B2 (en) * | 2002-07-26 | 2004-06-29 | Daewoo Electronics Corporation | Oxygen-enriched air supplying apparatus |
| JP2012006825A (ja) * | 2010-05-25 | 2012-01-12 | Toru Nishiyama | エンリッチドエアー製造装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60118604A (ja) * | 1983-11-25 | 1985-06-26 | Matsushita Seiko Co Ltd | 酸素濃縮装置 |
| JPS6249929A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-03-04 | Matsushita Electric Works Ltd | 除湿機 |
| JPS638205A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-14 | Teijin Ltd | 酸素富化器 |
| JPS6418425A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-23 | Toray Industries | Generator of oxygen-enriched air |
-
1989
- 1989-03-28 JP JP7377089A patent/JPH02252609A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60118604A (ja) * | 1983-11-25 | 1985-06-26 | Matsushita Seiko Co Ltd | 酸素濃縮装置 |
| JPS6249929A (ja) * | 1985-08-27 | 1987-03-04 | Matsushita Electric Works Ltd | 除湿機 |
| JPS638205A (ja) * | 1986-06-26 | 1988-01-14 | Teijin Ltd | 酸素富化器 |
| JPS6418425A (en) * | 1987-07-13 | 1989-01-23 | Toray Industries | Generator of oxygen-enriched air |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5194074A (en) * | 1989-12-09 | 1993-03-16 | Sihi Gmbh & Co. Kg | Device for continuously purifying the waste gases from a vacuum unit |
| US6126721A (en) * | 1998-08-28 | 2000-10-03 | Compact Membrane Systems, Inc. | Oxygen enriched air supply apparatus |
| US6755898B2 (en) * | 2002-07-26 | 2004-06-29 | Daewoo Electronics Corporation | Oxygen-enriched air supplying apparatus |
| JP2012006825A (ja) * | 2010-05-25 | 2012-01-12 | Toru Nishiyama | エンリッチドエアー製造装置 |
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