JPH04227036A - 住宅用の炉の空気取入れシステム - Google Patents

住宅用の炉の空気取入れシステム

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JPH04227036A
JPH04227036A JP3166129A JP16612991A JPH04227036A JP H04227036 A JPH04227036 A JP H04227036A JP 3166129 A JP3166129 A JP 3166129A JP 16612991 A JP16612991 A JP 16612991A JP H04227036 A JPH04227036 A JP H04227036A
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air
air intake
intake system
furnace
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JP3166129A
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Stuart M Nemser
スチユアート・マーシヤル・ネムサー
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DuPont Canada Inc
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/02—Hollow fibre modules
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
    • F23L7/00—Supplying non-combustible liquids or gases, other than air, to the fire, e.g. oxygen, steam
    • F23L7/007—Supplying oxygen or oxygen-enriched air
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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】
【０００１】本発明は住宅用の炉の空気取入れシステム
、特に家庭暖房装置用空気取入れシステム、更に特に空
気取入れ口内に入ってくる空気の酸素富化又は酸素減損
を行う選択的透過可能な薄膜材を有する空気取入れシス
テムに関する。
【０００２】酸素と窒素との混合物、例えば空気を含む
気体混合物の富化及び／又は分離の方法は知られている
。特に、ペルフルオロジオクソールのポリマーより形成
された薄膜材が、エス・エム・ネムザー及びアイ・デー
・ローマンの１９９０年１２月２７日付けＰＣＴ特許出
願第Ｗ０９０／１５６６２号に記述されている。これら
出願は、ペルフルオロ−２、２−ジメチル−１、３−ジ
オクソールの非晶質ポリマーより形成された多種の気体
混合物の分離用の選択的透過可能な薄膜材を説明する。 薄膜材は多孔質の支持体上のフィルム又は塗膜の形で、
あるいは中空繊維の形で支持された薄膜材でよい。薄膜
材は、有機成分の気体、例えば気体フルオロカーボン、
又は揮発性有機気体の気体混合物をその他の気体から分
離するために使用できる。更に、薄膜材は、酸素を含ん
だ多種の気体混合物の窒素からの分離、即ち空気中に含
まれる酸素量の増大に使用することができる。
【０００３】天然ガス燃焼における薄膜酸素富化の応用
が、エス・ジー・キムラ及びダブリュー・アール・ブロ
ウオールによりジャーナル・オブ・メンブレン・サイエ
ンス、２９（１９８６）６９−７７に記述されている。 この論文は、酸素富化空気による燃焼がある応用例にお
いては燃料消費を相当減少させること及び薄膜材の使用
が酸素富化空気の製造に相当効果的な方法であることを
述べている。天然ガス燃焼の際の消費量の低下を与える
シリコンベースの酸素富化用の薄膜材が作られ試験され
た。
【０００４】消費者に送られる空気の酸素成分を増加さ
せ又は低下させる装置が、エフ・ウオルフにより１９８
１年３月１１日付け欧州特許出願第００２４７１８号に
開示されている。制限された空間内、例えば乗用車の客
室内にある空気を浄化する装置が、エム・ヤマモト他の
１９８４年１月１１日付け英国特許出願第２１２２１０
３号に明らかにされている。
【０００５】移動式燃焼機関用の自動車用空気取入れシ
ステムは、これと同日に出願されたエス・エム・ネムザ
ーの特許出願の主題である。
【０００６】住宅用の炉の空気取入れシステムは見出だ
されており、このシステムはペルフルオロ−２、２−ジ
メチル−１、３−ジオクソールの非晶質ポリマーで更生
された薄膜材より形成されている。
【０００７】従って、本発明は、ペルフルオロ−２、２
−ジメチル−１、３−ジオクソールの非晶質ポリマーよ
り形成され少なくも１．４：１の酸素／窒素選択率を示
す薄膜材を備えた住宅用燃焼炉の空気取入れシステムを
提供する。
【０００８】空気取入れシステムの好ましい実施例では
、薄膜材は空気供給部と透過部とを有し、前記透過部は
住宅用燃焼炉の燃焼区域と連通するようにされる。
【０００９】本発明は、また、燃焼区域、及び燃焼区域
のための空気取入れシステムを備え、空気取入れシステ
ムはペルフルオロ−２、２−ジメチル−１、３−ジオク
ソールの非晶質ポリマーより形成された酸素富化用の薄
膜材を備え、前記薄膜材は少なくも１．４：１の酸素／
窒素選択率を示し、前記薄膜材が空気供給部、及び燃焼
区域と連通している透過部を持っている住宅用燃焼炉も
提供する。
【００１０】更に、本発明は、燃焼区域、燃焼区域のた
めの空気取入れシステムを有し、空気取入れシステムは
ペルフルオロ−２、２−ジメチル−１、３−ジオクソー
ルの非晶質ポリマーのフィルム又は塗膜を備えた酸素富
化用の薄膜材を備え、前記薄膜材は少なくも１．４：１
の酸素／窒素選択率を示し、前記薄膜材は空気供給部及
び透過部を有する住宅用燃焼炉の運転方法にして、薄膜
材の供給部に空気を供給し更に透過部から住宅用燃焼炉
の燃焼区域に酸素富化空気を供給し、前記透過部は好ま
しくは負圧の下で作動する方法を提供する。
【００１１】本発明に好ましい実施例においては、薄膜
材は１００Ｂａｒｒｅｒ以上の流束を持つ。
【００１２】本発明の別の実施例においては、薄膜材は
多数の中空繊維、特に空気取入れシステムが繊維の内部
に連絡された中空繊維の形である。
【００１３】本発明は添付図面を参照し説明される。
【００１４】本発明の空気取入れシステムの一実施例が
一般に番号１で図１に示される。空気取入れシステム１
は、端部キャップ３と４とを有するシリンダー２より構
成される。端部キャップ３はシリンダー２の入り口端で
あり、端部キャップ４はシリンダー２の出口端である。 シリンダー２は多数の中空繊維（図示せず）で満たされ
る。
【００１５】端部キャップ３には空気取入れ管７が取り
付けられ、空気取入れ管７はこれと直列のフィルター８
を持つ。フィルター８は、フィルター及び空気取入れ管
７内に入る空気の流量を制御するバルブの形式であるこ
とが好都合である。空気取入れ管７には、吸入管内への
空気の流入を容易にするために、ポンプ手段を取り付け
ることができる。
【００１６】端部キャップ４は排出口１１を持った第１
の排出管１０を持つ。端部キャップ４には、コネクター
１３が取り付けられた第２の出口管１２も取り付けられ
る。コネクター１３は、住宅用燃焼炉（図示せず）の燃
焼区域と連通する手段に取り付けられるようにされる。
【００１７】入り口管７は、シリンダー２の内部に置か
れた中空繊維の内部と連絡され連通するようにすること
ができる。この場合、第１の出口管１０もまた中空繊維
の内部に連結され連通され、第２の出口管１２は繊維の
外側に連絡され連通される。あるいは、入り口管７がシ
リンダー２の内部に置かれた中空繊維の外側と連絡され
連通し、出口管が上述とは逆の方法で連絡される。従っ
て、図１に示された空気取入れシステム１は、中空繊維
の内部と連通するか又は中空繊維の外側を通過し、これ
により出口管に連絡する入り口管７を持つことができる
。
【００１８】図２は、断面で示された多数の中空繊維２
０のあるシリンダー２の断面をで示す。入り口管７も示
される。
【００１９】図１及び２において、薄膜材は中空繊維で
あるとして示される。これは薄膜材の好ましい形状であ
ると考えられるがその他の形状を使用することもできる
。例えば、薄膜材を螺旋状カートリッジの形式を含んだ
フィルム又は塗膜の形の薄膜材とすることができ、更に
薄膜材をいわゆる一体式薄膜材、非対象薄膜材及び複合
薄膜材を含んだ当業者に公知の構造のものとすることが
できる。薄膜材は、これを通る気体移動量を最大にする
ために、薄く、好ましくは厚さ０．０１ｍｍ以下、特別
には０．００１ｍｍ以下にすべきである。複合薄膜材の
場合は、かかる厚さは非晶質ポリマーの層又は塗膜の厚
さと考えられる。
【００２０】運転の際は、空気は空気入り口管７を通っ
て供給され、入り口管７の連結方法に応じて中空繊維２
０を通過し又はその外側を通り、即ち薄膜材の供給側を
通り、第１の出口１０を通って出る。酸素は、透過側の
空気が酸素に富むように、薄膜材、即ち中空繊維を通過
することが好ましい。中空繊維薄膜材の透過側は、例え
ば住宅用燃焼炉の燃焼区域に連結され、通常は部分的な
負圧下で作動する。透過域は燃焼区域に対するただ一つ
の酸素源であるが、追加の酸素源、例えば燃焼区域と連
通する空気を持つことが好ましい。特に、燃焼炉の瞬間
的な酸素の要求に基づいて空気の追加量を調整するため
に、適切な弁手段を使用することができる。
【００２１】図１は、入り口空気と酸素富化された出口
空気とが同方向に流れる場合を示す。しかし、富化空気
の出口、即ち第２の出口管１２をシリンダー２の入り口
管７と同じ端部に置くことにより、入り口空気と富化さ
れた出口空気とを反対方向に流すこともできる。また、
第２の出口管１２を端部キャップ３とキャップ４との間
に置くこともできる。
【００２２】選択的透過可能な薄膜材は、ペルフルオロ
−２、２−ジメチル−１、３−ジオクソールの非晶質ポ
リマーより形成される。実施例においては、ポリマーは
ペルフルオロ−２、２−ジメチル−１、３−ジオクソー
ルのホモポリマーである。別の実施例においては、ポリ
マーは、ペルフルオロ−２、２−ジメチル−１、３−ジ
オクソールのコポリマーであり、更にテトラフルオロエ
チレン、ペルフルオロメチルビニルエーテル、弗化ビニ
リデン及びクロロトリフリオロエチレンよりなるグルー
プから選定された少なくも１種のモノマーを捕足量だけ
含んでいる。 一つの好ましい実施例においては、ポリマーは、ペルフ
ルオロ−２、２−ジメチル−１、３−ジオクソール、及
び補足量のテトラフルオロエチレンを含んだジポリマー
であり、特にペルフルオロ−２、２−ジメチル−１、３
−ジオクソールの６５−９９モル％を含んだポリマーで
ある。非晶質ポリマーは、好ましくは少なくも１４０℃
、より好ましくは少なくも１８０℃のガラス転位温度を
持つ。ガラス転位温度（Ｔｇ）は当業者により知られて
おり、ポリマーが脆いガラス状態からゴム状又はプラス
チック状に変化する温度である。ジポリマーの例は、イ
ー・エヌ・スクヮイヤーの米国特許第４７５４００９号
に更に詳細に記述されている。
【００２３】非晶質ポリマーのガラス転位温度は薄膜材
の実際のポリマー、特にテトラフルオロエチレン又は又
は存在するその他のコポリマーの量により変化するであ
ろう。Ｔｇの例は、前述のエー・エヌ・スクヮイヤーの
米国特許第４７５４００９号の図１において、少量のテ
トラフルオロエチレンコモノマーを有するテトラフルオ
ロエチレンのジポリマーに対する約２６０℃から、少な
くも６０モル％のテトラフルオロエチレンを含んだジポ
リマーに対する１００℃以下の範囲として示される。本
発明の薄膜材は、特にペルフルオロジオクソールポリマ
ーの多能的な処理性能を参照して当業者に知られた方法
により製造しうる。これらの方法は、溶剤及び熔融フィ
ルム鋳造及び繊維鋳造法、並びに被覆技術を含む。
【００２４】空気取入れシステムに供給される気体混合
物は、通常は空気、特に周囲空気である。本発明の空気
取入れシステムに使用される薄膜材は、ある実施例では
１００℃以上の温度を含んだ高温で使用できる。空気取
入れシステムは、９０℃までの特別な高温、及び特に５
０℃までの温度で作動できる。かかる温度は、例えば吸
入空気と炉からの排出ガスとの熱交換の際に到達するこ
とがある。しかし、薄膜材は、これを形成するために使
用される非晶質ポリマーのガラス転位温度以下、特にガ
ラス転位温度より少なくも３０ｄｅｇ低温で使用すべき
である。好ましい実施例においては、ガラス転位温度は
少なくも１４０℃であり、特別には少なくも１８０℃で
ある。
【００２５】気体混合物は多種の源から発生する。例え
ば、気体混合物は、空気、あるいは例えば本発明の方法
を使用して酸素が富化された空気から誘導された混合物
とすることができる。
【００２６】以下例示されるように、酸素と窒素とは、
酸素が窒素より選択的に大きな流束で通過しながら、選
択的透過可能な薄膜材を通過する傾向があることが好ま
しい。本発明の好ましい実施例においては、薄膜材は、
酸素に対して少なくも１００Ｂａｒｒｅｒ、特別には少
なくも２００Ｂａｒｒｅｒ、更に好ましくは少なくも５
００Ｂａｒｒｅｒの透過率を持つ。薄膜材は、窒素より
少なくも１．７：１以上の酸素の選択率を有することが
好ましい。
【００２７】本発明に関してここに説明されたペルフル
オロジオクソール薄膜材は、酸素富化空気又は酸素減損
空気の供給用の、ガソリン機関及びディーゼル機関両者
を含んだ住宅用燃焼炉用の空気取入れシステムのための
優れた薄膜材料であると期待される。ここに説明された
薄膜材を使用した空気取入れシステムの好ましい実施例
においては、（燃焼炉と連通する管又はその他の手段を
含んだ）空気取入れシステムは、好ましくは５６０００
ｃｍ３以下、特別には２８０００ｃｍ３以下、より好ま
しくは１４０００ｃｍ３以下の体積である。更に、薄膜
材の表面積は、好ましくは４６０ｍ２以下、より好まし
くは２３０ｍ２以下であり、実施例においては表面積は
１４０ｍ２以下、特別には９０ｍ２以下である。
【００２８】実施例においては、本発明の空気取入れシ
ステムは、燃焼の強化のために、酸素２３−３５％、特
別には酸素２３−２７％を含んだ酸素富化空気を提供す
るであろう。以下の例は、ここに説明の薄膜材が比較的
低い選択率において極めて高い気体透過率を現したこと
を示す。かかる透過特性はここに説明された最終使用に
対して適切である。
【００２９】以下の実施例Ｉ−ＩＶにおいては、ペルフ
ルオロジオクソールポリマーの気体透過率が密なフィル
ム膜の試料を使用して測定された。試料は円盤に切断さ
れ、吸気室及び透気室を形成するように透過セル内に取
り付けられた。後者は低温で作動させた。
【００３０】空気分離試験中は、供給流は圧縮空気であ
り、これは一定の供給流を確実に構成するのに充分な大
きさの流量で供給された。透過され酸素の富化された空
気は大気圧で取り出された。透過流量は、較正されたビ
ュレット内の石鹸の泡の体積変化により測定され、透過
物の組成はガスクロマトグラフィーにより決定された。 大部分の単一気体透過試験において、供給気体は２１ｋ
Ｐａからし３５００ｋＰａの範囲の圧力で供給された。
【００３１】幾つかの低圧の試験においては、透過気体
の流量は、一定容積の空気を抜いた室内の圧力の上昇速
度の測定により決定された。気体に対するポリマーの透
過率は空気の抜かれた室の容積及び薄膜材の厚さと表面
積から決定された。
【００３２】本発明は、以下例示により説明される。
【００３３】
【実施例】実施例Ｉ 厚さ０．２５ｍｍの薄膜材が、ガラス転位温度２５３℃
のペルフルオロ−２、２−ジメチル−１、３−ジオクソ
ール及びテトラフルオロエチレンのジポリマーより熔融
プレスされた。
【００３４】上述の透過試験法を使用した単一気体及び
混合気体の透過試験においては、このフィルムは空気の
成分に対して極めて高い透過率、即ち酸素の関しては９
９０Ｂａｒｒｅｒ、窒素に対しては４９０Ｂａｒｒｅｒ
を示した。 Ｂａｒｒｅｒは、次式で定義される。
【００３５】
【数１】 　　　　　　Ｂａｒｒｅｒ＝１０−１０［ｃｍ３（ＳＴ
Ｐ）・ｃｍ］／［ｃｍ２・ｓｅｃ・ｃｍＨｇ］ 更に、酸素と窒素の透過率は、供給圧力の関数ではなく
、また膜厚の関数でもないことが見出された。
【００３６】実施例ＩＩ 薄膜材が、ガラス転位温度１６６℃のペルフルオロ−２
、２−ジメチル−１、３−ジオクソール及びテトラフル
オロエチレンのジポリマーより、熔融プレス及び溶剤鋳
造技術を使用して作られた。熔融プレスされたフィルム
は厚さ０．２５ｍｍであり、溶剤鋳造フィルムの厚さは
０．０２５ｍｍである。
【００３７】溶剤鋳造フィルムは、（ＦＣ−７５内の１
５重量％のジポリマー（ＦＣ−７５は３Ｍ社より発売の
市販溶剤の商品名であり、ペルフルオロ（２−ブチルテ
トラヒドロフラン））溶液より形成された。厚さ０．３
８ｍｍの膜が溶剤よりガラス板上に形成され、溶剤はゆ
っくりと蒸発するようにされた。得られたジポリマーの
乾燥膜の厚さは０．０２５ｍｍであった。
【００３８】このフィルムが上述の手順を使用して空気
及び窒素を用いた単一気体透過試験を受けた。得られた
結果は表ＩＩに要約される。
【００３９】透過の結果が表ＩＩに要約される。
【００４０】
【表１】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表　　
ＩＩ　　気体　　　　　　膜厚　　　　　　　　　　供
給圧力　　　　　　　　　　　　透過率　　　Ｏ２　　
　　０．２５０ｍｍ　　　　３．５５ＭＰａ空気　　　
　３５０Ｂａｒｒｅｒ　　　Ｏ２　　　　０．０２５ｍ
ｍ　　　　０．７９ＭＰａ空気　　　　３４０Ｂａｒｒ
ｅｒ　　　Ｎ２　　　　０．２５０ｍｍ　　　　３．５
５ＭＰａ空気　　　　１３０Ｂａｒｒｅｒ　　　Ｎ２　
　　　０．０２５ｍｍ　　　　０．７９ＭＰａ空気　　
　　１３０Ｂａｒｒｅｒ この結果は、酸素及び窒素に対しては、得られた透過率
の結果に対する膜厚の明らかな影響がないことを示す。
【００４１】この結果は、また、この例のジポリマーが
実施例Ｉのジポリマーよりも透過率の低いことを示す。 後者は高濃度のペルフルオロ−２、２−ジメチル−１、
３−ジオクソールを持つ。しかし、空気の成分に対する
透過率はなお充分に高く、ポリテトラフルオロエチレン
よりも少なくも２桁大きい。
【００４２】実施例ＩＩＩ 厚さ０．２５ｍｍの膜が、ガラス転位温度（Ｔｇ）のペ
ルフルオロ−２、２−ジメチル−１、３−ジオクソール
及び異なったジオクソール含量のテトラフルオロエチレ
ンの３種類のジポリマーより熔融プレスされた。供給流
圧力が７００−３５００ｋＰａの空気を使用した空気透
過試験の結果の平均が表ＩＩＩに与えられる。
【００４３】
【表２】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表　　
ＩＩＩ　　ジオクソール　　　　Ｔｇ　　　　　　　　
　　酸素に対する　　　　　　Ｏ２／Ｎ２の　　　　（
モル％）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　透過
率　　　　　　　　　　　　選択率　　　　　　６６　
　　　　　１６６℃　　　　　　３４０Ｂａｒｒｅｒ　
　　　　　２．６　　　　　　７６　　　　　　２０３
℃　　　　　　３８０Ｂａｒｒｅｒ　　　　　　２．３
　　　　　　８６　　　　　　２５３℃　　　　　　９
９０Ｂａｒｒｅｒ　　　　　　２．０５空気分離試験に
おいては、これらジポリマー膜はＯ２及びＮ２の極めて
高い透過率を示した。Ｔｇ温度が最低のジポリマーから
作られた膜は最高のＯ２／Ｎ２選択率を示し、一方、Ｔ
ｇ温度が最高のジポリマーから作られた膜は最高のＯ２
透過率と最低のＯ２／Ｎ２選択率とを持つ。 比較して、ガラス状ポリマーから形成された市販の空気
分離膜は、より選択率は大きいが酸素に対する流束がか
なり小さく、Ｏ２の透過率は約１．３Ｂａｒｒｅｒ（ポ
リスルフォン）から３０Ｂａｒｒｅｒ（ポリ４−メチル
ペンテン）の範囲であるのが普通である。非常に小さな
比率の公知の膜又はフィルムは、酸素に対して１００Ｂ
ａｒｒｅｒを越す透過率を示す。また、表ＩＩＩの結果
は、本発明の膜を透過特性の範囲に作りうることも示す
。
【００４４】実施例ＩＶ 実施例ＩＩＩに説明されたＴｇの高いジポリマーの膜材
から作られた膜を使用して単一気体の透過試験を行った
。多数の異種の気体が試験された。比較として、ポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）より形成された膜で
も試験を行った。
【００４５】一般に３５０−１７５０ｋＰａの範囲の圧
力の下で多くの透過測定が行なわれ、この圧力範囲にお
いては、表ＩＶに表示された気体の透過率は圧力のわず
かな関数でしかないことが理解された。
【００４６】得られた結果は表ＩＶに与えられる。
【００４７】
【表３】 得られた結果は、本発明の膜で大きな透過率を得られる
ことを示す。ジポリマー及びポリテトラフルオロエチレ
ンの膜により示された選択率は類似しており、ガラス状
、非ゴム状のポリマーの比較的典型的なものであると信
じられるが、ジポリマー膜は、比較して非常に大きな透
過率を示す。
【００４８】実施例Ｖ 温度制御された水槽内の水中に沈めた透過セルを使用し
て透過の測定が行なわれた。透過セルからの透過物は、
透過物の組成を測定するためにガスクロマトグラフィー
の試料採取用バブルを通り、次いで透過物の流量を測定
するために石鹸膜の細管に送られる。気体混合物の濃度
は、スペクトラ・フィジックス・インテグレーター型式
ＳＰ４４００に先行するエッチピー・ガス・クロマトグ
ラフィー型式５７００Ａにより測定された。圧力及び圧
力低下はセル内で測定される。
【００４９】膜は多孔性焼結体（孔径１５−２０ミクロ
ン）上に置かれ、２個のテフロン（商品名）リングを使
用して正しい位置に保持される。物質移動のための有効
膜面積は９．６２ｃｍ２（直径３．５ｃｍ）であった。
【００５０】気体混合物が試験されるときは、供給濃度
を確実に一定にするために、透過流量の約１０倍の清掃
用の流れが使用され、かつ清掃用の流れは供給濃度を決
定するために監視される。単一気体による測定について
は、セルは、各実験の開始時に、短時間、清掃される。
【００５１】熔融プレスされた膜材は、型の中にポリマ
ーを置きガラス転位温度（Ｔｇ）より約２０ｄｅｇ高い
温度で加熱することにより作られる。この温度に達する
と、膜の直径１２．５ｃｍに対して５０トンまでの圧力
をこれに５分間加え、そしてこれを解除することにより
ポリマーが作られる。このとき、型は直径１２．５ｃｍ
に対して４０トンの圧力下でゆっくりと室温に冷却され
る。得られた厚い粉体は、アルミニウム箔で覆われた平
板の中心に移送される。その上に別のアルミニウム被覆
の平板が隙間なしに取り付けられる。この２個の板は、
熔融プレス内で最小圧力下でＴｇより１００ｄｅｇ高い
温度に加熱され、その後、圧力が４０トン／直径１２．
５ｃｍに上げられ、試料は１０分間加圧される。次に、
試料は圧力下でゆっくりと室温に冷却され、アルミニウ
ム箔が注意深く剥がされる。
【００５２】鋳造膜は、ＦＣ−７５溶剤内のポリマー溶
液より作られる。溶液は５０−６０℃に加温され、３ミ
クロンのフィルターで濾過される。濾過された溶液は清
浄なガラス上で鋳造され、ダストのない環境内で周囲温
度で冷却される。膜はオーブン内において８０℃で少な
くも２時間、次いでオーブン内において１１０℃で一晩
さらに乾燥される。
【００５３】膜は、ガラス転位温度２４０℃のペルフル
オロ−２、２−ジメチル−１、３−ジオクソール及びテ
トラフルオルエチレンのジポリマーより、上述の方法を
使用してＦＣ−７５内の２．５％溶液より溶液鋳造し、
１１０℃で１２時間加熱することにより形成された。得
られた膜材は厚さ２０ミクロンであった。
【００５４】透過セルに供給された混合気体は次の組成
であった。即ち、Ｎ２が７８．２５％、Ｏ２が２０．６
７％、残りは気体フルオロカーボンである。
【００５５】別の実験の詳細及び得られた結果が表Ｖに
与えられる。測定は、２０℃において定常状態で、かつ
断りのない限り次の例の状態で行なわれた。
【００５６】
【表４】 この結果は、別の気体の存在の際の選択率及び大きな流
束を示す。 実施例ＶＩ ポリ−［ペルフルオロ（２−ジメチレン−４−メチルー
１、３−ジオクソール）］即ち前述の米国特許第３３０
８１０７号のポリマーより形成された膜材が、２５℃に
おいて、体積法を用いて透過率を試験された。
【００５７】別の実験の詳細及び得られた結果は表ＶＩ
に与えられる。
【００５８】
【表５】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表　　Ｖ
Ｉ　　　　気体　　　　　　　　透過率　　　　　　　
　　　　　気体　　　　　　　　透過率　　　　Ｏ２＊
　　　　３６Ｂａｒｒｅｒ　　　　　　　　　　Ｎ２＊
　　　　１０Ｂａｒｒｅｒ　　　　＊結果は単一気体及
び２成分混合気体についてのデータの平均である。
【００５９】この結果は、米国特許第３３０８１０７号
のポリマーの気体に対する透過率がここの例に上述され
たように測定されたものよりも低く、特にホモポリマー
から形成された膜材と比較してかなり低いことを示す。
【００６０】実施例ＶＩＩ ペルフルオロ−２、２−ジメチル−１、３−ジオクソー
ルのホモポリマーの膜材が例Ｖに説明された溶剤鋳造技
術を使用して作られた。膜厚は３３ミクロンであった。 これは供給圧力７９０ｋＰａの合成空気及び単一気体を
使用して透過率が試験された。
【００６１】得られた結果は表ＶＩＩに与えられる。
【００６２】
【表６】 水素及びヘリウムの透過率は、ポリトリメチルシリルプ
ロピンを除いて、これらの気体で測定された最高である
。しかし、後者のポリマーは不安定な気体輸送特性を有
することが知られている。例えば米国特許第４８５９２
１５号参照。
【００６３】更に、混合気体試験における窒素の透過率
は単一気体試験における窒素の透過率と同様であり、ポ
リマーの透過経路に対して一緒に透過する酸素と窒素の
分子間、又は成分間には測定可能な相互作用は無かった
ことを示す。
【００６４】実施例ＶＩＩＩ 実施例ＶＩＩの膜材が広範囲の供給圧力にわたって空気
分離で試験され、ペルフルオロ−２、２−ジメチル−１
、３−ジオクソールのホモポリマーを通過する永久気体
の透過率に対する圧力の影響を測定した。
【００６５】結果は表ＶＩＩに与えられる。
【００６６】
【表７】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表　　ＶＩ
ＩＩ　　供給空気の圧力　　　　Ｏ２流束（Ｂａｒｒｅ
ｒ）　　　　Ｏ２／Ｎ２選択率　　　　　２７０　　　
　　　　　　　　　１５００　　　　　　　　　　　　
１．９５　　　　　４５０　　　　　　　　　　　　１
５６０　　　　　　　　　　　　２．０　　　　　６２
０　　　　　　　　　　　　１６１０　　　　　　　　
　　　　２．０　　　　　７９０　　　　　　　　　　
　　１６２０　　　　　　　　　　　　２．０　　　　
　９６０　　　　　　　　　　　　１６１０　　　　　
　　　　　　　１．９５　　　１１４０　　　　　　　
　　　　　１６１０　　　　　　　　　　　　１．９５
　　　１４８０　　　　　　　　　　　　１６１０　　
　　　　　　　　　　１．９５　　　１８３０　　　　
　　　　　　　　１５６０　　　　　　　　　　　　１
．９　　　２１７０　　　　　　　　　　　　１５５０
　　　　　　　　　　　　１．９この結果、膜材に加わ
る部分圧力は膜材を通過する酸素及び窒素の透過率には
少しも影響しないことが示された。
【００６７】本発明の実施態様につき説明すれば次の通
りである。
【００６８】１．多孔性支持体上のペルフルオロ−２、
２−ジメチル−１、３−ジオクソールの非晶質ポリマー
のフィルム又は塗膜を備えた薄膜材を備え、前記薄膜材
が少なくも１．４：１の酸素／窒素選択率を示す住宅用
燃焼炉の空気取入れシステム。
【００６９】２．薄膜材が空気供給部と透過部とを有し
、前記透過部が住宅用燃焼炉の燃焼区域と連通するよう
にされた上記１の空気取入れシステム。
【００７０】３．薄膜材が１００Ｂａｒｒｅｒを越す酸
素流束を有する上記１又は上記２の空気取入れシステム
。
【００７１】４．薄膜材が５００Ｂａｒｒｅｒを越す酸
素流束を有する上記１又は上記２の空気取入れシステム
。
【００７２】５．窒素を越える酸素の選択率が少なくも
１．７：１である上記１−４のいずれかの空気取入れシ
ステム。
【００７３】６．薄膜材が多数の中空繊維の形式である
上記１−５のいずれかの空気取入れシステム。
【００７４】７．薄膜材が複合膜材の形式である上記１
−６のいずれかの空気取入れシステム。
【００７５】８．空気取入れシステムが繊維の内部と連
絡された上記１−６のいずれかの空気取入れシステム。
【００７６】９．空気取入れシステムが繊維の外部と連
絡された上記１−６のいずれかの空気取入れシステム。
【００７７】１０．燃焼区域及び燃焼区域のための空気
取入れシステムを備えた住宅用燃焼炉にして、空気取入
れシステムが多孔質支持体上のペルフルオロ−２、２−
ジメチル−１、３−ジオクソールの非晶質ポリマーのフ
ィルム又は塗膜を備えた酸素富化薄膜材を備え、前記薄
膜材が少なくも１．４：１の酸素／窒素選択率を示し、
前記薄膜材が空気供給部と透過部とを有し前記透過部が
燃焼区域に連通している住宅用燃焼炉。
【００７８】１１．薄膜材が１００Ｂａｒｒｅｒを越す
酸素流束を有する上記１０の住宅用燃焼炉。
【００７９】１２．薄膜材が５００Ｂａｒｒｅｒを越す
酸素流束を有する上記１０の住宅用燃焼炉。
【００８０】１３．窒素を越える酸素の選択率が少なく
も１．７：１である上記１０−１２のいずれかの住宅用
燃焼炉。
【００８１】１４．薄膜材が多数の中空繊維の形式であ
る上記１０−１３のいずれかの住宅用燃焼炉。
【００８２】１５．薄膜材が複合膜材である上記１０−
１４のいずれかの住宅用燃焼炉。
【００８３】１６．空気取入れシステムが繊維の内部に
連絡される上記１０−１４のいずれかの住宅用燃焼炉。
【００８４】１７．空気取入れシステムが繊維の外部に
連絡される上記１０−１４のいずれかの住宅用燃焼炉。
【００８５】１８．燃焼区域と燃焼区域のための空気取
入れシステムとを有する住宅用燃焼炉の運転方法にして
、空気の酸素富化された部分を薄膜材の透過側に薄膜材
透過させる方式で空気取入れシステム内の酸素富化膜の
供給側に空気を供給すること、及び次いで透過側から燃
焼炉の燃焼区域に酸素富化空気を供給することを含み、
酸素富化膜は多孔質支持体上のペルフルオロ−２、２−
ジメチル−１、３−ジオクソールの非晶質ポリマーのフ
ィルム又は塗膜を備え、前記膜は少なくも１．４：１の
酸素／窒素選択率を示す方法。
【００８６】１９．薄膜材が１００Ｂａｒｒｅｒを越え
る酸素流束を有する上記１８の方法。
【００８７】２０．薄膜材が中空繊維の形式である上記
１８又は上記１９の方法。
【００８８】２１．透過部が負圧下にある上記１８−２
０のいずれかの方法。
【００８９】２２．空気取入れシステムが繊維の内部に
連絡された上記１８−２１のいずれかの方法。
【００９０】２３．空気取入れシステムが繊維の外部に
連絡された上記１８−２１のいずれかの方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気取入れシステムの図式的表示であ
る。
【図２】図１の空気取入れシステムの線２−２を通る断
面の図式的表示である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　多孔性支持体上のペルフルオロ−２、
    ２−ジメチル−１、３−ジオクソールの非晶質ポリマー
    のフィルム又は塗膜を備えた薄膜材を備え、前記薄膜材
    が少なくも１．４：１の酸素／窒素選択率を示す住宅用
    燃焼炉の空気取入れシステム。
  2. 【請求項２】　　燃焼区域及び燃焼区域のための空気取
    入れシステムを備えた住宅用燃焼炉にして、空気取入れ
    システムが多孔質支持体上のペルフルオロ−２、２−ジ
    メチル−１、３−ジオクソールの非晶質ポリマーのフィ
    ルム又は塗膜を備えた酸素富化薄膜材を備え、前記薄膜
    材が少なくも１．４：１の酸素／窒素選択率を示し、前
    記薄膜材が空気供給部と透過部とを有し前記透過部が燃
    焼区域に連通している住宅用燃焼炉。
  3. 【請求項３】　　燃焼区域と燃焼区域のための空気取入
    れシステムとを有する住宅用燃焼炉の運転方法にして、
    空気の酸素富化された部分を薄膜材の透過側に薄膜材透
    過させる方式で空気取入れシステム内の酸素富化膜の供
    給側に空気を供給すること、及び次いで透過側から燃焼
    炉の燃焼区域に酸素富化空気を供給することを含み、酸
    素富化膜は多孔質支持体上のペルフルオロ−２、２−ジ
    メチル−１、３−ジオクソールの非晶質ポリマーのフィ
    ルム又は塗膜を備え、前記膜は少なくも１．４：１の酸
    素／窒素選択率を示す方法。
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