JPH06339613A - 気流から気体状物質を除去する膜集合体及びこれを含む装置並びに除去方法 - Google Patents

気流から気体状物質を除去する膜集合体及びこれを含む装置並びに除去方法

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JPH06339613A
JPH06339613A JP6015403A JP1540394A JPH06339613A JP H06339613 A JPH06339613 A JP H06339613A JP 6015403 A JP6015403 A JP 6015403A JP 1540394 A JP1540394 A JP 1540394A JP H06339613 A JPH06339613 A JP H06339613A
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frame
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クラマー ファレンティン
Gerd Ziegler
ツィーグラー ゲルト
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WL Gore and Associates GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 多数の平面状の膜袋１２を有し、この膜袋が
液体の反応混合物または微生物の懸濁液を入れ、これら
は膜袋に触れて通過する気流の特定の構成要素と反応す
る。この膜袋は、実質的な構成要素として、周囲を囲む
枠２７を有し、この枠が膜物質と両側で結合している。
この枠は導入孔３３および排出孔３４を有し、これらは
それぞれ膜袋の内部に連通している。枠を重ねると、こ
れらの孔は、それぞれ重なり合って、導入路２２および
排出路２４を形成して、膜袋のなかの反応混合物または
微生物の懸濁液を導入し、かつ排出する。 【効果】 気流から気体状物質を除去する膜集合体を、
単純な構成要素から小型に形成し、簡単に組み立て、か
つ多方面に使用することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、気体を通過させるが液体を通過
させない物質からなる、相互に平行し、かつ気流の流れ
の方向に平行に配置された多数の直方形の平面状の膜袋
からなり、この膜袋が微生物の懸濁液、または他の液体
の反応混合物を入れて、これらの液体を導入路を介して
供給し、排出路を介して排出することができ、膜袋の側
方に隔離部材を設けて膜袋相互の間に最小の距離を規定
し、これによって形成された空間を通して気流を流すこ
とができる、気流から気体状物質を除去する膜集合体に
関する。
【０００２】本発明は、さらにこの発明による集合体を
使用する装置、および気流から気体物質を除去する方法
に関する。ドイツ特許出願公開明細書Ａ−４０２７１２
６により、前述の技術の膜集合体が既に知られている。
この集合体は、箱形の容器からなり、この容器の内側材
料が膜袋の外側部材に対応して配置されている。膜袋相
互の間に、側面の縁に沿って棒状の隔離部材を設け、こ
れが膜袋相互の間の距離を規定する。
【０００３】膜物質は、付加的に厚くしたり、または補
強したりし、これによって２つの膜袋相互の間に、全平
面にわたって所定の距離を確保することができる。各膜
袋はそれぞれ入口および出口を有し、これらは共通の供
給路または排出路に開口している。使用する膜物質は通
気性および液密性を有し、好ましくはポリウレタンはく
を使用する。
【０００４】この型の膜集合体は、たとえば排ガスの浄
化に使用するときに、多量の膜面を必要とする。この方
法を経済的に行うには、製造コストを最小にする必要が
ある。各袋の個別の導入路および排出路を、共通の供給
路および流出路に接続することは、時間がかかり、複雑
であって、間違い易い。
【０００５】他の欠点として、膜袋はそのなかの液体の
重量によって一方の側が膨んで、気体が通過するための
自由な気流断面を減少させる事実を考慮する必要があ
る。気流の抵抗は、時間によって変化するので、正確に
計算することは、この環境において極めて困難である。
【０００６】膜袋の側面に厚みを付けると、膜の製造コ
ストが高くなり、かつ膜を通る物質交換の効率がこれに
よって低下する。膜袋は側面が軽く支持されているの
で、可撓性の前面縁が気流の動圧によって折られて隣接
し、気体通過用の中間空間を塞ぐことがおきる。
【０００７】たとえば排ガス浄化用の膜集合体の多様な
使用可能性について、簡単に組み立てられ、従って経済
的に完成することができ、かつ長期間の作業において規
定の物質交換の関係を示すように構成されていること
が、膜集合体に要求される。
【０００８】この課題は、本発明により、請求項１の特
徴部分によって解決される。本発明者の解決法におい
て、決定的なことは各膜袋が１つの枠を有し、これが膜
物質を両側で引っ張る。膜物質は枠に融着または接着す
る。これによって、膜物質がしばしば自分自身と、また
他の物質と融着することを防ぐ利点を有する。
【０００９】側枠部にある導入孔または排出孔は膜袋の
内部に通じる。多数の膜袋を重ね合せて、対応して配置
された孔が、同様に重り合って、１つの流路を形成し、
これを通して液体の反応媒質を膜袋のなかに導入し、ま
たこれから排出する。
【００１０】膜袋は、通常は直接に重ね合せないで、膜
袋相互の間に側方の縁にワッシャ帯状体を配置し、その
厚みが、膜袋相互の間に気流を導入する空間を規定す
る。このワッシャは、また公知の隔離部材の作用も行
う。ワッシャには、膜袋の枠にあけた孔に、大きさおよ
び配置が対応する孔をあけて、ワッシャを膜袋に重ねた
ときに、導入路と排出路が接続するようにする。
【００１１】膜袋の堆積体は、頂板と底板とによって常
に閉ざされており、そのなかに流入路または流出路が形
成されている。これらの流路は孔、またはこの孔によっ
て形成される流路と接続している。
【００１２】膜袋相互の間には、支持部材が挿入されて
いる。これらの支持部材の位置を改良するために、２つ
の側枠部は枠桁を介して相互に結合されている。支持部
材は枠桁によって突っ張られている。支持部材として、
硬いはくがジクザク型に補強されている。このはくは、
たとえばアルミニウムからなり、また支持部材は可撓性
を有する糸または針金からなる開孔性層の形であること
もできる。この部材は、圧縮され難く、かつ気流に対す
る抵抗ができるだけ少ないことが、重要である。
【００１３】このように構成された膜集合体は小型であ
って、構成部材が少なく、そのため少ない費用で組み立
てることができる。また長時間の操業においても、規定
された流れの関係を一定に保つことができる。膜集合体
は対応する容器に組み込んで、大きな単位装置として容
易に組み立てることができる。
【００１４】この型の集合体における物質交換の作用効
率は、第１に集合体の構造が流れの関係に作用するが、
それとともに、組み込んだ膜袋の物質にも依存する。前
述のポリウレタンはくの他に、通気性および液密性を有
する膜袋内で細胞培養を行うことが、微生物学で知られ
ている。
【００１５】この膜に使用する物質として、ポリエチレ
ンおよびポリプロレピン（米国特許第３１８４３９５
号）、エチレン−プロピレン共重合体（米国特許第３９
４１６６２号）またはシリコーンゴム（ＰＣＴ−９０／
１０６９０特許出願公開明細書）が挙げられている。こ
れらの膜はすべて通気性である、すなわち常に酸素を通
過させる。しかしこれは、たとえば毒性を有する大きな
分子を同様に通過させることを意味するものではない。
【００１６】そのために、使用する膜物質を最適とし
て、作用効率を改良することが強く要求される。驚くべ
きことに、微細孔を有する延伸されたＰＴＦＥ膜が特に
物質交換用に適していることを発見した。この膜は商品
名ＧＯＲＥ−ＴＥＸ（Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏ
ｃｉａｔｅｓの登録商品名）として市販されている。
【００１７】その特性によって、水蒸気および空気を通
過させるが、水は透過されないので、この型の膜は運動
着の製造用に大量に加工される。この型の膜の製造は、
米国特許第３９５３５６６号および同第４１８７３９０
号に記載されており、その公開によって明文をもって参
照することができた。
【００１８】この型の膜は膜厚および細孔の直径を良好
に設定できるので、各物質交換系に適した膜を、僅かな
日常的実験によって確認することができる。膜集合体の
作用効率は、本発明のＰＴＦＥ膜を装備したものと、ポ
リウレタンはくを装備したものとの間で、少なくとも大
きな相違がある。
【００１９】本発明の膜集合体は、構造が単純であり、
かつ作業効率が高いので、微生物の助けによる排ガスの
浄化用のみならず、気体／液体の物質交換系用の反応剤
として広く使用することができる。特にＰＴＦＥ膜は、
疎水性を有し、かつ細孔の大きさを広範囲に変えること
ができるので、特に有利である。
【００２０】本発明の実施例を、添付図面を参照して説
明する。膜集合体１０は、重ね合せた多数の膜袋１２か
らなり、これは側方の隔離部材すなわちパッキング１４
によって相互に分離されている。パッキング１４の厚さ
は、各膜袋１２の間に自由に残る空間の浄化すべき気体
を通過させるべき幅を規定する。
【００２１】特に図３から明かなように、膜袋相互の間
の自由空間は、支持部材１６によって拡げられ、この部
材は、図に示す実施態様においては、ジクザク型の硬い
はくである。このとき重要なことは、貫流する気体の流
路断面をできるだけ少なくし、かつ層を極めて非圧縮性
にすることである。
【００２２】膜袋１２を重ね合わせた積層体は、頂板１
８および底板２０で閉ざされている。これらの板に導入
路２２および排出路２４を形成し、これらを介して全部
の膜袋１２に共通に気体を流す。これらの流路は、たと
えば頂板または底板の下側に削り込んだノッチの形に形
成することができる。膜袋の積層体の上に密接したノッ
チと、各膜袋の導入孔および排出孔との接続は特に簡単
である。
【００２３】頂板および底板を有する膜袋積層体は、対
応するねじボルトで一体化される。これらのボルトはパ
ッキング１４および膜袋１２に設けた対応する孔を通し
て、頂板１８から底板２０まで達し、これらを引っ張り
合わせている。このような固定ボルト用の孔は、図２に
参照数字２６で示す。
【００２４】図４は枠２７を示し、これは各膜袋の実質
的な構成要素である。この枠２７は、実質的に直方形で
あり、２つの側枠部２８および３０を有し、これらが枠
桁３２で相互に結合されている。枠桁３２は、無制限に
有効なものではなくて、膜袋の集合状態において支持部
材１６がこれらの枠桁で支持されている限り有効であ
る。
【００２５】２つの側枠部２８および３０は、その端が
対応する短かい側枠部によって相互に結合されて、全体
として閉ざされた形の枠を形成し、その厚さが膜袋の内
部体積を規定する。図３から明かなように、枠２７の厚
さは、側方の隔離部材すなわちパッキング１４の厚さに
ほぼ対応することができる。
【００２６】２つの対向する側枠部２８および３０に
は、導入孔３３および排出孔３４があけてある。これら
の孔は、打ち抜かれたノッチを介して、側枠部で囲まれ
た枠の内部空間に連通している。枠の両側に薄い膜を融
着、または接着する。この膜は導入孔３３および排出孔
３４の位置にのみ対応して破れている。
【００２７】図に示す枠の実施態様では、枠桁３２によ
って６個の室が規定されており、これらはそれぞれ流体
を導入孔３３を介して供給し、排出孔３４を介して排出
する。枠桁３２の配置は無制限に必要ではない。この型
の枠桁がなくとも、導入孔３３および排出孔３４は作用
するであろう。
【００２８】枠の物質はポリプロピレンが優れている
が、他の多くの硬い合成物質も適している。枠の物質の
選択は、枠の上に張る膜と容易に融着できることに留意
すべきである。微細孔を有する延伸されたＰＴＦＥ膜の
場合は、特に厚さ０．０３mmで、孔径０．２μｍのＧＯ
ＲＥ−ＴＥＸ膜が適している。
【００２９】ＰＴＦＥ膜は、一般に相互間の融着が困
難、または不可能である。しかし、ポリプロピレンから
なる枠との融着は容易に行うことができる。
【００３０】膜自身は極めて薄く形成できるので、機械
的に極めて不安定であるから、膜を通気性の担体と結合
させることが有利である。
【００３１】この担体物質はウェブ、孔あきはく、また
は織物物質から作成することができる。この場合、膜は
担体物質と、かつ担体物質は枠と結合、好ましくは融着
または接着する。膜と担体物質との組み合せは、膜を強
固にし、かつ枠との融着を良好にすることができる。
【００３２】多数の膜袋１２は、図１および３に示すよ
うに、重ね合わせる。各枠２７に孔３３および３４を同
じように配置するので、これらの孔は隔離部材、または
パッキング１４に対応して配置された孔と流路を形成
し、これを通して、導入路２２および排出路２４を介し
て流れる流体状の反応媒質を膜袋１２に流入させ、かつ
これから排出させることができる。装置本体から分離し
た流路を別に設けることはまったく問題にならない。従
って、この膜集合体は極めて小型であり、故障が少な
い。従来技術のように個別の流路を各膜袋に接続するこ
とは、まったく必要ない。
【００３３】多くのこの型の膜集合体は、公知の技術に
よって、対応する容器に配置して、対応して接続するこ
とができる。図３に示すように、浄化すべき気体を貫流
させるための自由な断面は、一義的に規定されて、膜袋
相互の間に配置された支持部材があるので変形すること
はない。
【００３４】この膜集合体は、構造が単純であり、かつ
低コストであるので、微生物学的の排気浄化のような他
の分野にも経済的に使用することができる。この分野で
の使用は、膜物質として適した、選ばれた微細孔を有す
る延伸されたＰＴＦＥ膜を使用するときに、特に有望で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膜集合体の模式的側面図である。
【図２】図１に示す膜集合体の上面図である。
【図３】本発明の膜集合体の模式的断面図である。
【図４】本発明の膜袋の部分を構成する枠の上面図であ
る。
【符号の説明】
１０…膜集合体 １２…膜袋 １４…パッキング １６…支持部材 １８…頂板 ２０…底板 ２２…導入路 ２４…排出路 ２６…固定ボルト用の孔 ２７…枠 ２８，３０…側枠部 ３２…枠桁 ３３…導入孔 ３４…排出孔
フロントページの続き (72)発明者 ファレンティン クラマー ドイツ連邦共和国，83620 フェルトキル ヘン−ベステルハム，フルールシュトラー セ ３ (72)発明者 ゲルト ツィーグラー ドイツ連邦共和国，85591 ファテルシュ テッテン，ヨットオーハー．−ゼバスティ アン−バッハ−シュトラーセ ２

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多数の平面状の膜袋を有し、この膜袋が
    液体の反応混合物または微生物の懸濁液を入れるように
    配置され、これらの液体を導入路を介して供給し、かつ
    排出路を介して排出することができ、この膜袋は通気性
    および液密性を有する物質からなり、相互に平行し、か
    つ気体の流れの方向に平行して配置されており、この膜
    袋の側方に隔離部材を設けて、膜袋相互の間に最小の距
    離を規定し、これによって形成される空間を通して気流
    を流すことができる、気流から気体状物質を除去する膜
    集合体において、 各膜袋（１２）は、１つの平面状の枠（２７）を有し、
    この枠（２７）が膜袋の外部輪郭を規定し、かつ膜物質
    を両側で引っ張り、膜は枠（２７）と気密に接続され、
    この枠（２７）は枠（２７）の平面に直角に少なくとも
    １つの導入孔（３３）および少なくとも１つの排出孔
    （３４）を有し、それらの孔が膜を貫通し、かつ膜相互
    の間で、他の孔またはノッチを介して、膜と枠（２７）
    とによって囲まれた空間に連通しており、 かつ、多数の膜袋（１２）が、相互に積層され、一方に
    おいて導入孔（３３）、他方において排出孔（３４）が
    重り合って貫通する流路を形成し、積層された膜袋（１
    ２）が、頂板（１８）および底板（２０）によって閉ざ
    されており、これらの板の一方に導入路（２２）、他方
    に排出路（２４）を形成し、これらの流路が一方におい
    て導入孔（３３）、他方において排出孔（３４）に連通
    していることを特徴とする膜集合体。
  2. 【請求項２】 枠（２７）が直方形であり、枠（２７）
    の対向する側枠部（２８，３０）の一方に導入孔（３
    ３）、他方に排出孔（３４）を配置してある、請求項１
    に記載の膜集合体。
  3. 【請求項３】 側枠部（２８，３０）は枠桁（３２）に
    よって相互に連結されている、請求項１または２に記載
    の膜集合体。
  4. 【請求項４】 １方の側枠部（２８）に多数の導入孔
    （３３）、他方の側枠部（２８）に多数の排出孔（３
    ４）を設けてある、請求項１〜３のいずれか１項に記載
    の膜集合体。
  5. 【請求項５】 膜物質が両側で枠（２７）に融着されて
    いるか、または接着されている、請求項１〜４のいずれ
    か１項に記載の膜集合体。
  6. 【請求項６】 多数の膜袋（１２）が積層されて集合体
    を形成し、膜袋相互間の側方に配置された隔離部材がパ
    ッキングとして形成されており、このパッキングが孔を
    有し、この孔が大きさおよび配置について、膜袋（１
    ２）の枠（２７）にある導入孔（３３）および排出孔
    （３４）と一致し、かつ膜袋相互間の空間には支持部材
    （１６）を配置し、この部材が膜袋相互間の距離を、膜
    袋の全面にわたって規定し、しかも膜袋相互間の空間を
    貫流する流れを実質的に妨げない、請求項１〜５のいず
    れか１項に記載の膜集合体。
  7. 【請求項７】 支持部材（１６）が、ジクザク形を有す
    る硬いはくである、請求項６に記載の膜集合体。
  8. 【請求項８】 支持部材（１６）が可撓性を有する繊維
    または針金からなる開孔構造体である、請求項６に記載
    の膜集合体。
  9. 【請求項９】 導入路（２２）および排出路（２４）
    が、両方とも頂板（１８）および底板（２０）のいずれ
    かに配置されてあり、他方の板は導入孔（３２）および
    排出孔（３４）を閉ぐ作用のみ行う、請求項１〜８のい
    ずれか１項に記載の膜集合体。
  10. 【請求項１０】 気流から気体状物質を除去する装置に
    おいて、 請求項１〜９のいずれかに記載の多数の膜集合体を容器
    内に配置し、これらの集合体が気流に平行しているか、
    または順次貫流されるようになっていることを特徴とす
    る装置。
  11. 【請求項１１】 液体の反応混合物、特に微生物の水性
    懸濁液を入れた空間を限定する、通気性および液密性を
    有する膜に、気流を通過させることによって、気流から
    気体状物質を除去する方法において、 膜が疎水性であって、微細孔を有し、かつ延伸されたＰ
    ＴＦＥ膜であることを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】 膜は厚さが５〜２００μｍ、好ましく
    は１０〜５０μｍで、平均の孔径が０．０２〜１．０μ
    ｍ、好ましくは０．０５〜０．２μｍである、請求項１
    １に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 膜が、通気性を有する担体、好ましく
    はウェブ、孔あきはく、または繊維からなる担体と結合
    している、請求項１１または１２に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 請求項１〜９のいずれか１項に記載の
    膜集合体に膜が使用されている、請求項１１〜１３のい
    ずれか１項に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 担体の物質が枠（２７）と溶接可能で
    ある、請求項１４に記載の方法。
JP6015403A 1993-02-10 1994-02-09 気流から気体状物質を除去する膜集合体及びこれを含む装置並びに除去方法 Pending JPH06339613A (ja)

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KR100543719B1 (ko) * 1998-04-08 2006-01-20 다나카 시게루 기체중의 가스형태 오염물질의 제거장치
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