JPS58109119A - ガスの混合物から一種類のガスを分離する装置 - Google Patents

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】 本発明はガスの混合物から一種類のガスを分離する装置
に関する。

ガスの混合物から一種類のガスを中空の繊維膜の壁体を
通して繊維膜の穴まで透過可能にすることによりガスの
混合物から一種類のガスを分離するために円筒形の胴体
の中に配置された中空繊維膜の束を利用することは知ら
れている。中空繊維膜は、通常、重合体状材料から製造
されており、その結果、繊維膜の束を胴体の中に取りつ
ける間に損傷し易い。また、この目的のために使用され
る鋼製の胴体は、盾々、中空繊維の束を胴体の中に組み
立てる間またはその後の装置の操作中に中空の繊ＨＩＩ
を損傷することがあるスケール、錆、塵埃またはその他
の微粒状物質を含んでいる。繊維膜の束を挿入する前に
胴体の内部を完全にＷＩＩｌｉすることは可能であるが
、この作業は時間を浪費し、従ってコスト高になる。熱
交換器およびガス透過装置の中の中空の繊維またはチュ
ーブを取扱い中に損傷しないように保護するために、種
々の解決方法が採られてきた。

米国特許第３，５２６．２７５号明細書は管状の重合体
製の熱交換エレメントを使用した熱交換器を開示してい
る。輸送中に管状熱交換エレメントを保護するために、
管状エレメントは穴のあいた剛性の金属製スリーブによ
り囲繞されている。

このスリーブは輸送中管状エレメントを保護することが
できるが、管状エレメントを鋼製の胴体の中に存在する
スケール及びその他の破片からはなんら保護していない
。このようなスケール等の物質は剛性スリーブの開口部
を通って繊維の束の中に自由に侵入する。

米国特許第３．３３９．３４１号明細書には、中空繊維
膜の束を管状の胴体の中に配置した透過装置が開示され
ている。ｌＩ雑の束を保護しかつ繊維の束を胴体の中に
挿入する間に繊維の束の横断面寸法を減少させるために
、好ましくは編まれた布で構成された円形のスリーブの
形態の可撓性の多孔性スリーブ部材が繊維の束を囲繞し
ている。

このスリーブの本来の目的は明らかに胴体の中で組み立
てる間に繊維の束の横断面積を減少させることである。

この米国特許明細書には、このスリーブが装置の組立て
および操作の間に繊維を保護することが記載されている
。しかしながら、このような胴体の中に順々存在するス
ケールおよびその他の砂のような物質は編まれた布を通
って繊維の束の中に自由に侵入するので、このスリーブ
が中空の繊維膜をかかるスケールのような物質から１−
分に保護するとはいえない。

本発明は中空の繊維膜の束がガスの混合物を導入する入
口と透過されなかったガスを放出させるための出口とを
有する円筒形の胴体の中に配置され、中空繊維膜の束が
前記円筒形の胴体の一方の端部に固定された重合体状材
料のチューブシートを通して延び、前記胴体の中で前記
繊維の束を囲繞する位置に配置されたスリットチューブ
の形態の弾性シートの一方の端部が前記チューブシート
に固定され、前記スリットチューブの残りの部分が自由
でありかつ胴体の内面と接触するように伸び広げられる
ようなガスの混合物から一種類のガスを分離する装置を
提供するものである。

さて、添付図面について詳細に説明すると、拡大端部１
２を有する円筒形の鋼製胴体１１を示しである。拡大端
部１２はガスの混合物を導入するための入口１３を備え
ている。このガスの混合物から一種類のガスが除去され
るようになっている。

胴体１１の全長にわたって配置されかつ延在する中空繊
維膜１Ｂの束が重合体のチューブシート１７を通して延
びている。チューブシート１７は拡大端部１２の端部に
配置されそれによりｍ維１Ｂの壁体を通して繊維の穴に
透過した流体がブユーブシート１７を通って室１８に達
することができるようになっている。室１８からの透過
したガスはこの装置から蓋板２０の出口１９を通して流
出する。蓋板２０はボルト２１により拡大端部１２に固
定されている。ガスケット２２およびシール２３がガス
の漏洩を阻止している。

チューブシート１７がボルト２５により環状要素２Ｂに
固定されている。環状要素２６はチュ−ゾシー（・１７
を保持するためにガスケット２２の間に配置される７ラ
ンジ２７を有している。ボルト２５の他方の端部には、
リング３０が取りつけられている。リング３０には、チ
ューブ３１が溶接されている。デユープ３１は取扱い中
にチューブシート１７を囲繞しかつ保護する。また、リ
ング３０には、管状の分配要素３２が溶接されている。

分配要素３２は繊維膜１Ｂの束を囲繞する位置で胴体１
１の拡大端部１２の中に延びている。

チューブシート１７および拡大端部１２と協同して分配
要素３２を囲繞する環状室３３を形成する分配要素３２
は入口１３に入ったガスを環状室３３から分配要素３２
を通って繊維膜１Ｂの束の中に流入可能ならしめるため
の複数個のボート３４を漏えている。ボート３４は胴体
１１の軸線に垂直な平面中に形成されかつ次の式により
位置決められている。　　　□ ０４＜Ｉ＜１．′３′ Ｏ，２＜Ｈ＜　ｏ、６ 式中、ｄはチューブシート１７の面からボート３４の中
心までの距離、λはチューブシート１７の面から入口１
３の中心までの距離、そしてＤはチューブシート１７の
面における中空線１１６の束の直径とする。このボート
３４の位置決めにより、入口１３に入るガス混合物によ
る中空繊維１Ｂの侵食を防止することができる。また、
このボート３４の位置決めにより、チューブシート１７
に隣接した中空線１ｉ１Ｂを損傷する可能性を減少させ
ることができる。中空繊維１６はこの位置において最も
弱い。

チューブシート１７は繊維の束１６の下端部を成形型の
中に入れて吊し、次いで成形型の中に注形用樹脂を注入
することにより形成される。チューブシート１７を形成
するためのこの樹脂の硬化前および硬化中、樹脂は繊維
の束を通して上方に灯心状に流入する。樹脂が灯心状に
流入する距離は繊維の束の直径、が大きくなるにつれて
増大し、そして繊維の束赦沖央において最大である。こ
の樹脂が灯心状に流入した領域および該領域に隣接した
領域におけるｍ＊は明らかにデユープシートの硬化中に
ｌｉＡ雑に加えられる熱のために最も脆弱である。符号
３５は樹脂が灯心状に流入した領域の端部−を示す。前
述したようなボート３４の位置決めにより、装置中に高
速で流入するガスによる繊維の損傷を実質的になくすこ
とができる。

胴体１１の反対側の端部は第２蓋板３７を備えている。

第２蓋板３７は胴体１１にボルトで固定されかつガス混
合物から透過されなかったガスを吐き出すための出口３
８を有している。胴体１１と蓋板３７との間に配置され
たガスケット３Ｂが透過されなかったガス混合物の漏洩
を阻止する役目をする。蓋板３７に隣接した繊維１６の
端部は繊維の穴からの透過したガスの唯一の出口がチュ
ーブシート１７を通るようにシールされている。

スリットチューブ４１の形態の弾性シートが胴体１１の
内部に配置されかつ繊維１６の束を囲繞している。スリ
ットチューブ４１は＊雑ｉｅを取り扱い中ならびに操作
中に保護する役目をする。

このスリットチューブ４１は通常、すなわち、拘束され
ていない状態で胴体１１の内径よりも太きい直径を有し
ている。スリットチューブ４１の一方の端部は管状分配
要素３２を囲繞しかつ良く知られている型式のホースク
ランプ４２により分配要素３２に固定されている。

スリットチューブ４１は胴体１１の内径よりも小さい直
径”を有する管状の形態に横方向に縮めることができる
ように弾性材料、例えば、薄い不銹鋼のシートで製造さ
れている。スリットチューブ４１は、積み込み中および
取扱い中に、両方の端縁を重ね合わせてこの管状の形態
に保つことができる。それから、スリットチューブ４１
が胴体１１の中に挿入されそして拘束されない状態にさ
れたとき、スリットチューブ４１はその弾性により伸び
広がって胴体１１の内面と接触する。スリットチューブ
４１を製造するシートはスリットチューブ４１が伸び広
がって胴体１１の中に広がった後も端縁が重なり合うよ
うな十分な幅を有している。従って、繊［１Ｂはスリッ
トチューブ４１の円滑なかつ清浄な内面と接触するので
、胴体１１からのスケールおよびその他の砕片が１１１
の束の中に侵入することができない。スリットチューブ
４１はある用途のためには穴あけすることができるが、
穴をあけない方が好ましい。

管状分配要素３２の外径は胴体１１とスリットチューブ
４１との間の流体混合物の漏洩の可能性を減少させるた
めにスリットチューブ４１が円筒形の胴体１１の端部と
接触して押しこまれるように胴体１１の内径と少くとも
同じ大きさになっている。分配要素３２の外径はスリッ
トチューブ４１が拡大端部１２に隣接した円筒形の胴体
１１の端部の中に密着して押しこまれるように胴体１１
の内径よりも大きくすることが好ましい。これは第３図
に最も明瞭に例示されている。

この装置を使用する際、チューブシート１７、分配要＄
３２および繊維１Ｂの束を囲繞するスリットチューブ４
１を備えたモジュールが使用個所に運ばれ、そしてその
位置で胴体１１の中に挿入される。輸送中、スリットチ
ューブ４１は胴体１１の内径よりも小さい直径を有する
管状の形態に繊維１Ｂの束のまわりに横方向に圧縮され
ている。スリットチューブ４１は複数個のリング４５（
第４図）により横方向に圧縮された形態に保たれること
が好ましい。リング４５はスリットチューブ４１を所定
間隔置きに包囲する。リング４５はスリットチューブ４
１に沿って摺動しうるように装着されそれによりモジュ
ールが胴体１１の中に挿入されるときにリング４５をス
リットチューブ４１の一方の端部に摺動させるかまたは
完全に取り外してスリットチューブが伸び広がって胴体
１１の中に広がることができるようになっている。

これにより、繊維の束が開き、その結果、繊維が分離し
て繊維の束を通してガス混合物をさらに良好に流すこと
ができる。

ガス混合物は入口１３を通して胴体１１の中に通され、
その後ボート３４を通して繊１１Ｂの束の中に通される
。ガス混合物が胴体１１を通して出口３８に流れると、
き１に、少くとも一種類のガスが繊１ｆｌＢの壁体を透
過して繊維１６の穴に流入しそして出口１Ｂを通して装
置から取り出される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の種々の貞素の配列を示した本発明の装
置の横断面図、第２図はスリットチューブおよび繊維の
束が胴体の内面と接触するように伸び広げられた態様を
示した第１図を２−２線の方向に見た横断面図、第３図
はスリットチューブの端部に配置されたガス分配要素が
スリットチューブを胴体の内面に接触するように押しこ
む態様を示した一部欠載拡大横断面図、第４図はモジュ
ールの輸送中にスリットチューブおよび繊維束を圧縮さ
れた形態に保つために使用されるリングを示した部分図
である。 １１・・・胴体、１２・・・拡大部分、１３・・・入口
、１６・・・繊Ｈ膜、１７・・・チューブシート、１９
・・・出口、２０・・・蓋板、２Ｂ・・・環状要素、２
７・・・フランジ、３０・・・リング、３２・・・分配
要素、３４・・・ポート、３７・・・蓋板、３８・・・
出口、４１・・・スリットチューブ、４２・・・クラン
プ。 代理人　　浅　村　　皓 外４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　　（ａ）　　円筒形の胴体であって、ガスの
   混合物を該胴体の中に導入するための入口と透過されな
   かったガスを該胴体から放出させるための出口とを有す
   る円筒形の胴体と、（ｂ）前記胴体の中に配置された中
   空のｇｉｓＩｆｓの束とを備え、前記繊維膜はガスの混
   合物の中のその他のガスよりも一種類ガスに対してより
   高い透過性を有しており、さらに、（Ｃ）前記胴体の中
   に前記中空繊維の束の一方の端部に配置されたチューブ
   シートを備え、前磐中空繊維は前記ブーユーブシートを
   通して延びており、さらに、（ｄ　）前記中空繊維の束
   を囲繞する位置で前記胴体の中に配置されたスリットチ
   ューブの形態を有する弾性シートを備え、前記スリット
   チューブの一方の端部が前記チューブシートに固定され
   、前記スリットチューブのその他の部分が拘束されてお
   らずかつ前記胴体の内面と接触するように伸び広げられ
   ることを特徴とするガスの混合物から一種類のガスを分
   離する装置。 （２、特許請求の範囲第１項に記載のガスの混合物から
   一種類のガスを分離する装置において、前記スリットチ
   ューブが通常時膜体の内径よりも大きい直径を有してい
   ることを特徴とするガスの混合物から一種類のガスを分
   離する装置。 （３）　特許請求の範囲第１項に記載のガスの混合物か
   ら一種類のガスを分離する装置において、前記円筒形の
   胴体がその一方の端部に拡大部分を有し、前記チューブ
   シートが前記拡大部分の中に配置され、管状の分配要素
   が前記チューブシートに固定されかつ前記スリットチュ
   ーブの端部の中に延び、前記スリットチューブが前記管
   状分配要素に固定され、前記管状分配要素がガス混合物
   を前記胴体から前記繊維の束の中に導入するためのボー
   トを有し、前記胴体の入口が前記拡大部分に設けられて
   いることを特徴とするガスの混合物から一種類のガスを
   分離する装置。 （４）　特許請求の範囲第３項に記載のガスの混合物か
   ら一種類のガスを分離する装置において、前記管状分配
   要素の長さが前記胴体の拡大部分の長さよりも知いこと
   を特徴とするガスの混合物から一種類のガスを分離する
   装Ｍ。 （５）　特許請求の範囲第４項に記載のガスの混合物か
   ら一種類のガスを分離する装置において、前記管状分配
   要素の外径が少くとも前記胴体の内径と同じ大きさにな
   っておりそれにより前記スリットチューブが前記円筒形
   の胴体の前記一方の端部の内面と接触した状態に保たれ
   ることを特徴とするガスの混合物から一種類のガスを分
   離する装置。 （６）　特許請求の範囲第４項に記載のガスの混合物か
   ら一種類のガスを分離する装置において、前記管状分配
   要素の外径が円筒形の胴体の内径よりも大きいことを特
   徴とするガスの混合物から一種類のガスを分離する装置
   ：置。 （７）　特許請求の範囲第４項に記載のガスの混合物か
   ら一種類のガスを分離する装置において、スリットチュ
   ーブを形成する弾性シートの端縁が重ね合わされている
   ことを特徴とするガスの混合物から一種類のガスを分離
   する装置。 （８）　特許請求の範囲第７項に記載のガスの混合物か
   ら一種類のガスを分離する装置において、ボートが次式
   により位置決めされていることを特徴とするガスの混合
   物から一種類のガスを分離（る装置。 ０４＜Ｄ＜１３ ０．２く名＜０６ （式中、ｄはチューブシートから前記ボートまでの距離
   、Ｌはチューブシートから胴体の入口までの距離、モし
   てＤは繊維の束の直径とする）（９）　特許請求の範囲
   第８項に記載のガスの混合物から一種類のガスを分離す
   る装置において、前記環状分配要素族環状分配要素の軸
   線に垂直な平面中に配置された複数個の前記ボートを備
   えていることを特徴とするガスの混合物から一種類のガ
   スを分離する装置。 （１０）　　特許請求の範囲第８項に記載のガスの混合
   物から一種類のガスを分離する装置において、前記出口
   が前記拡大端部から遠い方の胴体の端部に設（）られて
   いることを特徴とするガスの混合物から一種類のガスを
   分離する装置。 （１１）　　　（ａ）拡大端部を有する円筒形の胴体で
   あって、前記拡大端部がガス混合物を前記胴体の中に導
   入するための入口を有する円筒形の胴体と、（【））前
   記胴体の中に配置された中空の繊維層の束とを備え、前
   記繊維層はガスの混合物の中のその他のガスよりも一種
   類のガスに対してより高い透過性を有しており、さらに
   、（Ｃ）前記拡大端部に配置されたチューブシートを備
   え、前記繊維は前記ブーユーブシートを通して延び、前
   記繊維の反対側の端部はシールされており、さらに、（
   ｄ）前記端部を閉ざすために前記拡大端部に固定された
   第一蓋板を備え、前記第１蓋板は膜を透過したガスのた
   めの導出開口部を有しており、さらに（ｅ）前記胴体の
   端部において前記チューブシートに固定されかつ前記チ
   ューブシートを保持するために前記第１蓋板と前記拡大
   端部との間に配置される７ランジを有する環状要素と、
   （ｔ）前記拡大端部の内側で前記デユープシートに固定
   されたリングと、（ｇ）前記デユープシートを囲繞する
   位置において前記リングに固定されたチューブと、（ｈ
   ）前記リングに固定されかつ前記拡大端部の中に延びる
   管状分配要素であって、ガス混合物を前記胴体から前記
   繊維の束の中に導入するためのボートを有する管状分配
   要素と、（ｉ　）前記繊維の束を囲繞する位置において
   前記胴体の中に配置されたスリットチューブの形態の弾
   性シートであって、前記スリットチューブの端部が前記
   管状分配要素の端部を囲繞する弾性シートと、（ｊ　）
   前記管状分配要素の端部上の前記スリットチューブの端
   部を保諧するためのクランプとを備え、前記スリットチ
   ューブの残りの部分が自由でありかつ前記胴体の内面と
   接触するように伸び広げられ、さらに、（ｋ）前記繊維
   のシールされた端部に隣接した円筒形の胴体に固定され
   かつ透過されなかったガスを前記胴体から放出させるた
   めの出口を有する第２１板を備えていることを特徴とす
   る特スの混合物から一種類のガスを分離する装置。