JPH08281008A - 脱気装置 - Google Patents

脱気装置

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JPH08281008A
JPH08281008A JP7107831A JP10783195A JPH08281008A JP H08281008 A JPH08281008 A JP H08281008A JP 7107831 A JP7107831 A JP 7107831A JP 10783195 A JP10783195 A JP 10783195A JP H08281008 A JPH08281008 A JP H08281008A
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liquid
porous membrane
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central opening
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芳城 野村
Yasuji Suzuki
靖二 鈴木
Mutsuhiro Amari
睦浩 甘利
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  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリーツ状に加工した多孔質膜を用いた脱気
装置を提供する。 【構成】 多孔質膜をプリーツ状に加工し両側面を結合
し、筒状例えば円筒状のエレメントとし、エレメント内
部に液本体流と膜間の距離を小さく保持し且つ膜面と液
体で構成される界面を更新するための充填物を設置しハ
ウジング内に液密、気密に収納しハウジングには低圧系
への接続ラインを具備させる。 【効果】 本願発明になる構成を備えた脱気装置は中空
糸膜を用いた脱気装置と比較して製造が容易なだけでな
く、液体を供給するために特別高い圧力を必要とせず、
該脱気装置を減圧装置に接続する事により容易に、広い
プリーツ状の多孔質膜面から液体中の気化成分を効率よ
く除去し得る効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は液体中に存在する酸素、
炭酸ガス、低分子量の炭化水素、ハロゲン化炭化水素等
の気体や気化し易い有機、無機物質を除去・分離するた
めの脱気装置と当該装置を使用する脱気方法に関する。
すなわち、本発明はプリーツ状に折り曲げ両側縁部を液
密に結合した中央開口部を有してなる例えば円筒形状を
有する多孔質膜脱気エレメントと、その中央開口部に装
着した充填物とを、必要箇所を適切に液密、気密に結合
してハウジングに収納したことを特徴とする。
【0002】
【従来の技術】液体中に存在する酸素、炭酸ガス等の気
化し易い無機物質や低分子量の炭化水素、ハロゲン化炭
化水素等を除去・分離する方法としては常温、加温下の
脱気、バブリング法、超音波を利用した脱気法、ヒドラ
ジンによる酸素除去などにみられる化学法、中空糸や平
膜状の多孔質膜を介した脱気法など枚挙に暇が無いほど
で、それぞれこれに見合う装置が普及してきた。この中
でも、多孔質膜を利用した脱気装置は液体の輸送ライン
に簡単に取り付けられる特徴がありかなり普及してき
た。即ち、古くは公開特許公報昭55−121806号
に提案されているように、多孔質膜を利用した脱気装置
においては脱気膜で区画された一方の側即ち気相側を液
体側より低圧状態にして、他方の側に液体を接触させて
液体中に存在する気体を脱気膜を介して一方の側に移動
させる技術であり、膜の材質を選定した上で孔の形状と
断面積を選定することによりこれら3相で形成される系
における液体の表面張力もしくは界面張力と液体圧力と
低圧状態との差圧に見合う力のバランスを崩さない範
囲、即ち液体が孔を通過しない条件範囲で気体のみを透
過させる操作が可能な装置となる。特に、単位体積当り
に多大な表面積を確保し得る中空糸膜はかかる装置には
好適なものとして多用されているが、中空糸内を流れる
液体の圧力損失は平膜を用いた場合に比較して甚大であ
りポンプの吐出圧力を大きくしなければならない欠点が
あることは否めない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】以上のような脱気装置
の現状に鑑み液体の輸送ラインに簡単に取り付けられ、
且つ中空糸膜を採用した場合に見られる液体の圧力損失
を抑制した脱気装置の開発を課題として種々検討した。
既に、このような考え方に類似した提案として公開特許
公報平3−278805号には内部にスペーサを有する
袋状脱気膜と乱流促進材とを重ね合わせてセンターシャ
フトに巻き付け、かつ袋状脱気膜の内部とセンターシャ
フトの内部とを連通状態としたスパイラル状脱気膜モジ
ュールが示されている。さらに公開特許公報平5−13
1122号においても同様な封筒状の疎水性気体透過膜
をネット状流路材とともに多孔質中心管のまわりに巻き
つけるスパイラル型気体透過膜エレメントを提案してい
る。何れの場合も精緻な構造が製造や加工を面倒にして
いることは否めなくより簡便な製法の下に課題を解決す
ることを目指した。
【0004】これに関し、同じ多孔質平膜を用いるフィ
ルターにヒントを得てプリーツ状に加工して単位体積当
りの膜表面積を従って脱気膜面積を大きく取る装置も考
えだされてきた。即ち、例えば公開特許公報昭63−5
9305号に記載のように多孔質膜をサンドイッチある
いはプリーツ状に折り曲げて中央開口部を有する形状
(以下円筒形状で代表して説明する。)にし端部を液密
に結合せしめた大径側の低圧部と小径側の通液部とに区
画されるエレメントをこれを収容する通液出入口と低圧
系への接続口を備えた円筒状容器に液密、気密に結合し
た脱気装置が提案されてきた。ところで、一定襞幅を有
する多孔質膜のプリーツを円筒状のエレメントにするに
あたりかかる円筒の内径に一定ピッチ(襞と襞、あるい
は表現を替えるなら折り目と折り目との円周上の隣接距
離)の構成を持つ形状を想定する場合は一定の軸方向長
さのエレメントにあっては体積当りの膜面積は前記円筒
半径が大なるほど大きく取れる。しかしながら円筒状の
エレメントの径が大きい場合には円筒内部を流れる液体
流路径も大きくなりそのため液体が膜面へ接触し難くな
り、結果として存在する気体が脱気されずに装置出口を
流れ去り脱気効率が低いことが判明した。一方、円筒状
のエレメントの径が小さい場合には膜面と液体間の距離
が小さくなり接触は改善されるが体積当りの膜面積が大
きく取り難い欠点を有し採用し難い解決方法と云わざる
を得なかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】以上のような背景の下に
単位体積当りの膜面積が大きいが圧力損失の大きい中空
糸膜に代わり、圧力損失の小さい平膜を単位体積当りの
膜面積を大きく保持したまま、即ち多孔質膜のプリーツ
を筒状例えば円筒状のエレメントとし、該エレメント内
径を比較的大きくした状態下でも脱気効率を改善するこ
とを検討した。種々検討した結果、エレメント内部に液
本体流と膜間の距離を小さく保持し且つ膜面と液体で構
成される界面を更新するための充填物を設置することで
以上の課題を解決し得ることを見出した。ここに充填物
はピストンフローの生起を回避し多孔質膜プリーツの円
筒状エレメント内部の流れに撹乱を与え液膜接触面を常
時更新し、膜と液本体沖合いとの距離を低減するものが
好ましいことを見いだした。前述したようにその設置場
所は液体流路内であり、換言するなら中央開口部であ
る。充填物の構造について詳述するなら蒸留に用いられ
るシーブトレーを適当な間隔で積み重ねたもので代表さ
れるような多孔板からなるもの、配管ライン中に配設さ
れ液体を分割混合するスタティックミキサー(図2参
照)、脱気を促進する超音波発振プローブ等が好ましく
さらには単純な構造体として円柱、角柱でも液膜間距離
を低減し液体の線速を大きくする等のためと考えられる
がそれなりの効果が認められた。充填物の取り付けは液
流路が確保出来る限りに於て前記キャップと一体構造と
してもよく、ハウジングと一体構造としてもよく、さら
にはエレメント内部に、プリーツフィルタのエレメント
で採用されているエレメント支持体として設置される各
種サポートと一体化して装着してもよい。特に超音波発
振プローブを用いる場合はハウジングに液密に嵌合、螺
合する取り付け自在な方式が好ましい。
【0006】多孔質膜を折り畳む際には、膜面同志が直
接接触して有効面積を損なうことの無いようにネット状
のスペーサーなどとともに折り畳み両側面部を超音波、
高周波、その他の熱シール法により融着する常法が適用
し得る。多孔質膜の材質としてはポリエチレンやポリプ
ロピレンの様なポリオレフィン、あるいはこれらのハロ
ゲンやアルコキシ置換のポリオレフィン、芳香族のポリ
カーボネート、ポリエーテル、ポリエーテルサルホンや
ポリシリコーンなど従来用いられてきた各種のプラスチ
ック、エラストマーが使用場面に応じて選択適用するこ
とが好ましい。これに対応して充填物やスペーサーある
いはハウジングについても適宜選択し適用し得るが必ず
しも多孔質膜と同一材質を選択することを意味するもの
ではない。以上記述した種々な構成単位は当然ながら、
物理的にも、機械的にも勿論化学的にも使用条件を考慮
して決定されることは当然である。
【0007】
【作用】プリーツ状に折り畳まれ内部に充填物を備えた
筒状の多孔質膜エレメントは液密、気密にハウジングに
取り付けることにより気化し易い不純物を含む液体を該
筒内を適切な流量で供給することにより、又同時に該筒
の外側が液本体より低圧に保持されることにより、該液
体中の気化成分が除去され、より純度の高い液体を得ら
れるところとなる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の実施例による脱気装置を示す
斜視図であり、下から順に、上端周縁部に外筒締め付け
用ネジ2を切った気密ハウジング外筒1と、その内底部
に形成された液体入口の凹所内周に形成したネジに気密
に結合されるネジ部を下端に有するインレットキャップ
3と、下端縁がインレットキャップ3の周縁部に嵌合す
る格子状又は網状のエレメント外側支持体4と、支持体
4の内部に挿入された、多孔質膜をプリーツ状に折りた
たみ且つ両縁部を封着して円筒状としたフィルタエレメ
ント5と、フィルタエレメント5の内部に形成される開
口部に装着されて流れに対して擾乱を与える充填物6
と、支持体4の上端縁に嵌合してこれを支持すると共に
上端部にネジを切ったアウトレットキャップ7と、ハウ
ジング外筒の上端縁のネジに気密にねじ込まれるネジを
有するハウジング外筒上蓋8と、減圧装置への接続口9
と、外筒上蓋8の上端に設けられアウトレットキャップ
7のネジに気密に結合されるネジを内周部に有する凹所
を且つこの凹所に連絡する液体出口10とよりなる。フ
ィルタエレメント5の下端縁と上端縁はそれぞれインレ
ット及びアウトレットキャップ内に融着される。上記の
脱気装置において、脱気すべき液体は、気密ハウジング
外筒1の下端の液体入口より導入され、円筒状フィルタ
エレメント5の内側に形成された開口部に流れ、更に上
昇して流体出口10に流出する。液体に含まれるガスは
フィルタエレメント5の多孔膜を透過してフィルタエレ
メント5の外周とハウジング外筒1との間に流出し、上
方へ流れて減圧装置への接続口9に出る。充填物6とし
ては上記の任意の手段が使用できる。図2は本発明の好
ましい充填物6の例を示し、可動部分のないスタティッ
クミキサーの形状を有することができる。図において、
充填物6は、長方形の平板を軸線の周りに180度捩っ
て形成した羽板12に、同一の構造で羽板12に対して
90度回転した羽板14を端部13で互いに一体結合
し、以下順次必要な長さになるまで同様に結合したもの
よりなる。この充填物は円筒状のフィルターエレメント
5の内面に直接接触するように挿入しても良いし、適当
な網状又は格子状の内筒をフィルターエレメント5の内
面に添わせ、その中に装着しても良い。
【0009】実施例1 厚さ55μm、辺の長さがそれぞれ226mm、400
0mmの長方形で公称平均孔径0.1μm、開口率75
%のポリ四フッ化エチレン製多孔質膜の長い辺を11m
mの間隔でプリーツ状に折り畳みその両側面部を融着し
円筒状となした。ここにプリーツ状円筒の内径及び外径
はそれぞれほぼ42mm、64mmであった。該プリー
ツ状円筒内部に充填物として円筒内径とほぼ同じ外径4
2mmを有する長さ226mmの円柱状のポリプロピレ
ン製充填体を配置し、該円筒周辺部は多孔を有するポリ
プロピレン製支持体で取り巻き筒の両端部をポリプロピ
レン製の中央に流路を有するインレットキャップおよび
アウトレットキャップにそれぞれ5mm程溶融し、埋め
込み、脱気エレメントを構成し充填物と多孔質膜で構成
された流路の出入口であるキャップの開口部を提供する
突出部にOリングを設けこれを介してハウジングに液
密、気密に装着された脱気装置を構成した。なおハウジ
ングには脱気ラインに接続される気体接続口を液体出口
側に1個設置した。この脱気装置に対して1000ml
当り酸素8.7mgを含有する21℃の水を供給速度を
変えて供給した。この間、脱気装置の気体接続口は減圧
装置に接続して圧力40mmHgと100mmHgの2
条件を検討対象とした。比較のために前記円柱状のポリ
プロピレン製充填体を取り付けない脱気装置でも同様の
脱ガス試験を行った。脱気装置の出入口における圧力損
失は殆んど無かった。結果を表1に示した。
【0010】
【表1】
【0011】実施例2 厚さ55μm、辺の長さがそれぞれ56mm、3000
mmの長方形で公称平均孔径0.1μm、開口率75%
のポリ四フッ化エチレン製多孔質膜の長い辺を11mm
の間隔でプリーツ状に折り畳みその両側面部を融着し円
筒状となした。ここにプリーツ状円筒の内径及び外径は
それぞれほぼ28mm、50mmであった。該円筒内部
に充填物として円筒内径とほぼ同じ外径を有する長さ5
6mmの円柱状のポリプロピレン製棒状体を配置し、該
円筒周辺部は多孔を有するポリプロピレン製支持体で取
り巻き筒の両端部をポリプロピレン製インレットキャッ
プおよびアウトレットキャップにそれぞれ5mm程溶融
埋め込み脱気エレメントを構成し充填物と多孔質膜で構
成された流路の出入口であるキャップの開口部を提供す
る突出部にOリングを設けこれを介してハウジングに液
密、気密に装着された脱気装置を構成した。なおハウジ
ングには脱気ラインに接続される気体接続口を液体出口
側に1個設置した。この脱気装置に対して1000ml
当り酸素8.7mgを含有する21℃の水を供給速度を
変えて供給した。この間、脱気装置の気体接続口は減圧
装置に接続して圧力40mmHgと100mmHgの2
条件を検討対象とした。比較のために前記円柱状のポリ
プロピレン製棒状体を取り付けない脱気装置でも同様の
脱ガス試験を行った。脱気装置の出入口における圧力損
失は殆んど無かった。結果を表2に示した。
【0012】
【表2】
【0013】
【発明の効果】実施例からも明かなように本願発明の構
成を備えた脱気装置は中空糸膜を用いた脱気装置と比較
して製造が容易なだけでなく、液体を供給するために特
別高い圧力を必要とせず、該脱気装置を減圧装置に接続
することにより容易に、広いプリーツ状の多孔質膜面か
ら液体中の気化成分を効率良く除去し得る効果を有する
ことが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の脱気装置の組み立てを示す斜視図であ
る。
【図2】充填物として使用されるスタティックミキサー
を示す図である。
【符号の説明】
1 ハウジング外筒 2 外筒締め付け用ネジ 3 インレットキャップ 4 エレメント外側支持体 5 フィルタエレメント 6 充填物 7 アウトレットキャップ 8 ハウジング外筒上蓋 9 減圧装置への接続口 10 液体出口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔質膜で区画された一方の側に液体を
    接触させて他方の側を該液体より低圧に保持することに
    より液体中に含有されている気化成分を該多孔質膜を介
    して除去する装置において、多孔質膜をプリーツ状に折
    り曲げ両側縁部を液密に結合した中央開口部を有してな
    る脱気エレメントと、その両端部において前記中央開口
    部に液密に結合した開口部を有するキャップと、前記中
    央開口部に流す液体に撹乱を与えるため前記中央開口部
    内に装着されている充填物と、前記脱気エレメント及び
    前記キャップを液密に収納し且つ低圧系への接続路を有
    しているハウジングと、を有していることを特徴とする
    液体中に含有されている気化成分を除去する脱気装置。
  2. 【請求項2】 充填物がスタティックミキサーである請
    求項1記載の脱気装置。
  3. 【請求項3】 充填物が超音波発振素子である請求項1
    記載の脱気装置。
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