JPH03110A - 分離膜モジュール - Google Patents

分離膜モジュール

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JPH03110A
JPH03110A JP1131049A JP13104989A JPH03110A JP H03110 A JPH03110 A JP H03110A JP 1131049 A JP1131049 A JP 1131049A JP 13104989 A JP13104989 A JP 13104989A JP H03110 A JPH03110 A JP H03110A
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tube
separation membrane
hollow fiber
space
core
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Takuo Yamamoto
卓生 山本
Shinji Mehaku
真二 目伯
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Ube Corp
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Ube Industries Ltd
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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〕 本発明は、混合ガスから特定ガス成分を選択的に分離可
能な分離膜モジュール、特に含湿気体から水分等を分離
する気体の乾燥に適用して好適な分離膜モジュールに関
する。
〔従来の技術〕
含湿空気から水分を選択的に分離除去し、乾燥空気を得
ることができる装置として、中空糸分離膜を内蔵する分
離膜モジュールが知られている。
上記分離膜モジュールは、糸の内側(又は外側)に含湿
空気を通過接触させ、水分を該中空糸分離膜の外側(又
は内側)に透過させることにより、該含湿空気から水分
を分離除去する脱湿を行い、乾燥空気を製するものであ
る。
上記分離膜モジュールにおいては、その脱湿性能を維持
するために、上記透過側空間から継続的に水分を排除す
る必要があり、そのために製品として得られた乾燥ガス
の一部をパージ用ガスとして該透過側空間に導入し、透
過した水分を除去(パージ)する方法が採用されている
上記水分のパージを可能とする分離膜モジュールとして
は、乾燥空気が製品として排出される側の空間と透過側
空間とを連通ずる配管をモジュール外に付設し、その一
部に通気量を調整する為の調圧弁を設け、製された乾燥
空気の一部を、上記透過側空間に導入し得るようにし、
そこに蓄積された水分の毎除を継続することにより、脱
湿性能を維持するものを用いることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記のように配管や調圧弁を装置外部に
設ける場合には、その部分が装置本体から突出した形状
となるため、分離膜モジュールを他の装置と組み合わせ
て使用したりする場合、コンパクトな状態に組み込むこ
とができないという問題があった。
本発明の目的は、製品ガスの一部をパージ用ガスとして
透過側空間に導入するための調圧手段を備えているため
に優れた分離性能を有し、しかも装置自体がコンパクト
であるために他の装置と組み合わせる場合もコンパクト
に組み込むことができる分離膜モジュールを提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、以下の分離膜モジュールを提供することによ
り、上記目的を達成したものである。
原料ガスの供給口、製品ガスの排出口及び透過側出口を
有する筒状の容器内に中空糸束が収容され、該中空糸束
が、管壁に通気孔を有する芯管と、該芯管の周囲に配し
て束ねられた多数本の中空糸分jiIl膜と、芯管及び
その周囲の中空糸分離膜の両端部をそれぞれ一体的に固
着した樹脂製の第一管板及び第二管板とで形成されてい
る分離膜モジュールにおいて、 上記第一管板及び第二管板それぞれの外側端面において
上記中空糸分mn1lKが開口され、該中空糸分離膜内
部は、上記第一管板と上記容器の一端との間に位置する
第一空間、及び上記第二管板と上記容器の他端との間に
位置する第二空間の何れにも連通され、 上記芯管の一端は上記第一管板を貫通し且つ他端は気密
封止され、該芯管の一端部には、上記第一空間と該芯管
内部との間を通過するパージ用ガスの通気量を調整する
調圧手段が配設されていることを特徴とする分離膜モジ
ュール。
〔作用〕
本発明においては、容器内に配され且つ該容器の長さ方
向に延びる芯管を介して、排出側空間と透過側空間とを
連通させるとともに、該芯管の一端部に調圧手段を配設
することにより、製品ガスの一部を透過側に導入可能な
分離膜モジュール自体を極めてコンパクトな形状にする
ことができる。
(実施例〕 以下、本発明を実施例に基づいて具体的に詳述する。
第1図は本発明による一実施例の分離膜モジュールを示
す概略断面図であり、第2図は上記分離膜モジュールの
要部を拡大して示す部分断面図である。
本実施例の分離膜モジュールはパージ弁内蔵型のもので
あり、原料ガスの供給口11製品ガスの排出口2及び透
過側出口13を有する筒状の容器3内に中空糸束4が収
容され、該中空糸束4が、管壁に形成されている通気孔
5を有する芯管6と、該芯管6の周囲に配して束ねられ
た多数本の中空糸分離膜7と、これら芯管6とその周囲
に配された多数本の中空糸分離1lI7の両端部を一体
的に固着した樹脂製の第一管板8及び第二管板9とで形
成され、該両管仮8及び9は何れもその周囲で上記容器
3の内側面と密着されている。
そして、上記第一管板8及び第二管板9それぞれの外側
端面8a及び9aにおいて上記中空糸分離!117が開
口され、該中空糸分離膜7の内部(中空部)は、上記第
一管板8と上記容器3の一端との間に位置する第一空間
11、及び上記第二管板9と上記容器3の他端との間に
位置する第二空間12の何れにも連通されている。また
、前記透過側出口13は、容器本体3aの壁部に貫通形
成された孔部として形成され、側方向に突出しない形状
になっている。
また、上記芯管6の一端は上記第一管板8を貫通し且つ
他端は上記第二管板9により気密封止され、該芯管6の
一端部には、上記第一空間11と該芯管内部6aとの間
を通過するパージ用ガスの通気量を調整するための調圧
手段20が配設されている。
また、本実施例のパージ弁内蔵型分離膜モジュールでは
、第2図に示すように、容器本体3aに容器2の一端を
構成する蓋部3bが、該本体3aに螺合されている締付
部材3Cを介して締付は固定されている。
本実施例において、上記調整圧手段20は上記芯管6の
一端部に、いわゆるニードル弁が連結された構成からな
る。
上記調圧手段20は、その本体21が上記蓋部3bの先
端に保持固定されてなるもので、該本体21の内側には
接続部材22が螺入されており、該接続部材22の内側
下部には弁体23が容器3の内部に延びるように螺入連
結されている。
また、上記弁体23は、上記芯管6の一端に気密に接続
され、該弁体23の先端にはニードル24が挿通ずる孔
部が形成され、該孔部及びニードル24により弁部が構
成されている。そして、上記ニードル24は、上記本体
21の上端に螺嵌されている摘み25に接続固定され且
つ該本体21から上記弁体23まで挿通延在されている
軸26の先端に連設されており、該摘み25の回転に伴
って上下動し、該ニードル24と上記孔部との間の間隙
を広狭11節することが可能になされている。
また、上記弁体23の下端近傍には、その壁部を貫通す
る通気孔27が、また、上記思量6の上端近傍にもその
管壁を貫通する通気孔28がそれぞれ設けられている。
その結果、上記第一空間Y1と上記芯管内部6aとは、
上記通気孔28.27及び上記孔部と該孔部を挿通する
ニードル24との間隙を通して互いに連通され、しかも
該間隙の広狭を調節することにより、上記第一空間11
及び上記芯関内部6a間の通気量を任意に調整可能に構
成されている。尚、図中29は、■−パツキンであり、
該v−パツキン29により上記軸26周囲の中心部にお
ける上下方向の通気が完全に遮断されている。
次に、本実施例の作用を、上記分離膜モジュールを空気
の乾燥処理に適用する場合を具体例にして説明する。
先ず、所定圧力下で、含湿空気(原料ガス)を供給口l
より第二空間12に導入供給する。供給された含湿空気
は矢印方向に流動し、第二管板の外側端面9aに開口さ
れている中空糸分離膜7の内部に流入し、該中空糸分離
膜7の内面に接触を繰り返しながらその内部を流通して
いき、反対側(図中上側)の第一管板の外側端面8aに
位置する開口端より上記第一空間11に乾燥空気として
流出され、該乾燥空気は製品ガスとして排出口2から導
出され、所望の用途へ供給される。その際、上記含湿空
気中の水分は、上記接触を通して、中空糸分離膜7の膜
面を透過し、該中空糸分離膜7の外側である透過側に移
動する。
そして、予め調圧手段の摘み25を回してニードル弁の
通気量を調整し、上記第一空間11に流出された乾燥空
気の一部(パージ用ガス)を、前記通気孔28及び27
を通して(便宜上、空気の流れを矢印で右側についての
み示す)上記芯管6の内部6aに4人し、上記乾燥空気
を前記通気孔5を通して透過側空間に流出させることに
より、該空間に透過した水分を上記乾燥空気に同伴させ
て前記透過側出口13より糸外に排出し、該水分を除去
(バージ)可能な状態を形成しておく。その結果、上記
中空糸分離膜の脱湿性能を維持することが可能となり、
上記分離膜モジュールによる含湿空気の乾燥処理を連続
して行うことが可能となる。
以上詳述した如く、本実施例のパージ弁内蔵型分離膜モ
ジュールは、調圧手段20が、装置本体から、その横幅
方向に突出しない極めてコンパクトな形状でありながら
、透過側空間に所望量のパージ用ガス(乾燥空気)を容
易且つ確実に導入することができるため、優れた脱湿性
能を維持することが可能である。
以下、本実施例のパージ弁内蔵型分離膜モジュールにつ
いて更に詳述する。
前記調圧手段20は、特に制限されないが、製造された
乾燥空気の50%以内の範囲で芯管6の内部6aに対す
る供給量を調整可能であることが好ましい。
前記中空糸束4を構成する中空糸分離It!J7はポリ
イミド樹脂製であり、第一管板8及び第二管板9はエポ
キシ樹脂で形成されている。但し、上記中空糸分離膜及
び上記両管板は、それぞれ上記樹脂材料からなるものに
限られるものでなく、使用目的に応じて種々変更可能で
あることはいうまでもない。
また、芯管6の通気孔5は、第−管板8の内側端から測
って、有効長の174以内に設けることが好ましい、但
し、これに限るものでなく、目的に応じて任意に変更で
きることはいうまでもない。
ここで、有効長とは、第一管板8及び第二管板9それぞ
れの内側端との間に位置する芯管の長さである。
また、上記通気孔5の孔径、その数及びその配置等は任
意に変更可能である。
次に、実験例を通して本発明の効果を具体的に示す。
(実験例) 前記第1図及び第2図に示した実施例のものと同様のパ
ージ弁内蔵型分離膜モジュールを用い、以下の条件の下
で含湿空気の乾燥処理を行い、その結果を第3図のグラ
フに示した。図中、縦軸は、製された乾燥空気の大気圧
露点、横軸は供給した含湿空気(原料)に対する製され
た乾燥空気(製品)の収率(何れも標準状態の体積を基
準)であり、供給空気N100容からそのときのパージ
用空気量を減じた値に略等しい。
尚、比較のために、図示しないが、調圧手段として蓋部
3bと容器本体3aとに調圧弁を備えた配管を付設し、
第一空間11と第一管板8の内側端近傍の透過側空間と
を連通させ、乾燥空気の一部をパージ用として該透過側
空間に導入した以外は前記実施例のものと同構成のパー
ジ弁内蔵型分離膜モジュール(比較品)を用い、且つ同
条件の下で行った処理結果をも併せて図示した。
図中、黒三角印で示したものが、本発明のパージ弁内蔵
型分離膜モジュールによる結果であり、白三角印で示し
たものが比較品による結果である。
実験条件 中空糸束径−・40flφ 中空糸分離膜・−・・・・−ポリイミド樹脂製有効長2
00fi 膜面積0.4 n? 芯  管  径 −−一−・−8龍φ 通気孔径・・−・−・2龍φ 通気孔数・−・−・−第一管板8の内側端より50論ま
での管に98個 が等間隔で分散配置され ている。
原料ガ ス・・・・・・・・大気圧露点が0℃の空気を
第二空間12に20℃、 7kg/cdG下131N/ win、の流速で供給 第3図に示す結果より明らかなように、本実施例のパー
ジ弁内蔵型分離膜モジュールは、前述したコンパクト化
の効果に加えて、上記比較例のものに比べて脱湿性能の
向上(製品としての乾燥空気の低露点化)の効果も併せ
もっていることが判る。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明の
パージ弁内蔵型分離膜モジュールは前記実施例に示した
ものに限られるものでない。
例えば、調圧手段としては、ニードル弁により構成され
るものに限らず、芯管の一端に連設し、第一空間と芯管
内部との間の通気量を調整可能な構成からなるものあれ
ば任意に変更可能である。
また、実施例では、分離膜モジュールのコンパクトな組
み込みを可能とするために、透過側出口13が容器本体
3aの管壁に直接穿設した孔部からなるものを示したが
、これに限るものでなく、その形状は目的に応じて適宜
変更可能であることはいうまでもない。
また、本発明の分離膜モジュールの用途は、空気の乾燥
に限られるものでなく、窒素、酸素、アルゴン等の通常
気体を始めとして、天然ガス又は合成ガス等の気体の乾
燥にも適用できる。また、必ずしも脱湿(水)に限られ
ない。
また、前記実施例では、原料ガスである含湿空気を中空
糸分離膜の内側に供給する分離膜モジュールを示したが
、逆に中空糸分離膜の外側に供給する分離膜モジュール
であってもよい、この場合、第1図を利用して説明すれ
ば、原料ガスの供給口を第一管板9の内側端近傍の容器
3の管壁(実施例の透過側出口13の位置又はその近傍
)に、製品ガスの排出口を第一管板8の内側端近傍の管
壁にそれぞれ設け、第一空間11を密閉し〈実施例の排
出口2は不要)、第二空間12に透過側出口を設け(実
施例の供給口1をそのまま利用できる)、その他は前記
実施例の分離膜モジュールと同様の構成にする。尚、そ
の際、使用目的に合うように装置の具体的構成は適宜変
更されることはいうまでもない。
〔発明の効果〕
本発明の分離膜モジュールは、乾燥空気等の製品ガスの
一部をパージガスとして透過側空間に導入するための調
圧手段を備えているために優れた分離性能を有し、しか
も装置自体がコンパクトであるため他の装置と組み合わ
せて使用する場合はコンパクトに組み込むことができる
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実施例の分離膜モジュールを示
す概略縦断面図、第2図は上記分離膜モジュールの要部
を拡大して示す部分断面図、第3図は上記分離膜モジュ
ールを用いて行った含湿空気の乾燥処理の結果を示すグ
ラフである。 1;供給口     2;排出口 3;容器      4:中空糸束 5;通気孔     6;芯管 7:中空糸分離膜  8;第一管板 9;第二管板 11;第一空間   12;第二空間 13;透過側出口 20;調圧手段 23;弁体 24;二一ドル 第1図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 原料ガスの供給口、製品ガスの排出口及び透過側出口を
    有する筒状の容器内に中空糸束が収容され、該中空糸束
    が、管壁に通気孔を有する芯管と、該芯管の周囲に配し
    て束ねられた多数本の中空糸分離膜と、芯管及びその周
    囲の中空糸分離膜の両端部をそれぞれ一体的に固着した
    樹脂製の第一管板及び第二管板とで形成されている分離
    膜モジュールにおいて、 上記第一管板及び第二管板それぞれの外側端面において
    上記中空糸分離膜が開口され、該中空糸分離膜内部は、
    上記第一管板と上記容器の一端との間に位置する第一空
    間、及び上記第二管板と上記容器の他端との間に位置す
    る第二空間の何れにも連通され、 上記芯管の一端は上記第一管板を貫通し且つ他端は気密
    封止され、該芯管の一端部には、上記第一空間と該芯管
    内部との間を通過するパージ用ガスの通気量を調整する
    調圧手段が配設されていることを特徴とする分離膜モジ
    ュール。
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