JPS59142438A

JPS59142438A - 透過膜支持容器の構造

Info

Publication number: JPS59142438A
Application number: JP1722183A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Masuda; 増田　嘉弘
Original assignee: DENSHI KAGAKU KK
Current assignee: DENSHI KAGAKU KK
Priority date: 1983-02-04
Filing date: 1983-02-04
Publication date: 1984-08-15

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、膜を透過するごく微量のガスの分離能又は透
過能を測定するための装置に使われる、透過膜支持容器
に関するものである。

最近透過膜のガス分離能を利用しで、混合ガス中の特定
の成分を抽出することが試みられている。

又塗装膜などは、普通ガスを透過しないものと考えられ
ていたが、長期間にわたってみる場合には、塗装膜も微
量のガスを透過して、下地の金属などに腐食を起こさせ
ることかある。

この種の現象を調べることは、極めて重要であるが、膜
を透過するガスかごく微量であるために、これを測定す
ることは極めでむずかしいとされでいた。ガスを高感度
で分析するための装置としでは、質量分析装置、ガスク
ロマトグラフ、赤外分光計などがあるが、本発明の透過
膜支持容器はこれらの分析装置と組合せで、透過ガスの
分析を可能にするものである。

ガス分離能又はガス透過能を測定するための透過膜支持
容器に要求される条件は次の如くである。

（１′）容器は透過度を調べるガスを最初に入れる部屋
（以下部屋Ａという）と、膜を透過したガスをためる部
屋（以下部屋Ｂという）との二つの部屋から成り、両者
の間は透過膜によってさえぎられること。

（ロ）部屋Ａと部屋Ｂとは、透過膜を介してつながる以
外は気密であること。

（ハ）上記二つの部屋Ａ、Ｂは、共に外雰囲気に対しで
も気密であること。

（ニ）膜の張り替えを可能にするために、容器は分解、
組立できる構造であること。

（ホ）容器は減圧、真空に耐える構造であること。

（へ）部屋Ａに透過度を測定しようとするガスを一定時
間一定圧力で充たし、その間に被検膜を透過して部屋Ｂ
に入ったガスを、部屋Ｂの中にためおくことができるこ
と。

（ト）部屋Ｂにためられたガスは、適当な方法で質量分
析装置などのガス分析装置に導入できること。

例　真空排気時およびガス透過実験時に、透過膜には無
理な応力がかからないこと。

（す）膜のガス分離能やガス透過能は、膜および愈囲気
の温度に依存するので、膜および容器の温度は任意に調
節できること。

（ヌ）容器は、測定に供するガスの吸着が少なく、かつ
腐食性ガスに侵されない材料で作られること。

以上のごとき条件を充たす透過膜支持容器は、従来存在
しなかった。本発明はこれらの条件を全て充たす構造を
提供することを目的とする。

以下実施例に則して、その構造を説明する。

第１図に本発明の一実施例の容器断面を示す。

容器は第一の容器（１）と第二の容器（２）とから成り
、共に耐熱性ガラスで作られている。第一の容器（１）
が部屋Ａの空間を、第二の容器（２）が部屋Ｂの空間を
構成する。（３）は第一の容器（１）の端部、（４）は
第二の容器（２）の端部で、共に平面に形成されている
。

端部（３）および端部（４）の間には、透過膜（５）が
挾持されでいる。第１図の場合には、端部（３）および
端部（４）は、共にフランジ状に形成されており、上記
フランジは固定具（６）、（７）によって抑圧を加えら
れることにより、互に圧接される。上記押圧は、固定具
（７）のねじ穴にさし込まれた、ねじ（８）を締めるこ
とにより、固定具（６）を介してフランジに加えられる
。

第一の容器（１）には、ガラス製のパイプ（９）、（１
０）が連接されており、第二の容器（２）には、同じく
ガラス製のパイプ（１１）が連接されている。

（１２）はガラスの微粒子を焼結しで作ったジンタート
・ディスクと称されるガス透過性のよい膜支持台で、少
なくともその一面は平らに形成されており、この面で透
過膜（５）を支持する作用をする。

そのために、膜支持台（１２）は、その平らな表面が、
第二の容器（２）の端部（４）よりも、大きくは凸また
は凹にならないように、第二の容器（２）の内壁面で支
持されでいる。また２枚のジンタート・ディスクで、透
過膜をはさむごとくに支持することもできる。強度的に
十分強い膜を使用する場合には、膜支持台（１２）を省
略しても差支えない。

端部（３）、’（４）の表面には、そこでの気密保持が
しやすいｊうに、平面仕上が施されでいる。透過膜（５
）に弾力がある場合には、第一の容器（１）と第二の容
器（２）とを、透過膜（５）をはさんで圧接することに
より、第一の容器（１）と第二の容器（２）との間、お
よび容器（１）、（２）と外雰囲気との間の気密を保つ
ことができる。

容器内を真空に排気するためには、まずパイプ（１１）
から第二の容器（２）内を排気し、続いてパイプ（９）
または（１０）から第一の容器（１）内を排気する。こ
の順序に従って排気するならば、排気段階で同容器内の
圧力差によって膜に加わる力の方向は、第一の容器（１
）から第二の容器（２）に向う方向となり、この力は膜
支持台（１２）によって受は止められる。

透過膜（５）を、２枚のジンタート・ディスつて挾持す
る場合には、どちらの側から先に排気しても支障がない
。

試料ガスを第一の容器（１）に導入するためには、パイ
プ（９）から導入する。また第一の容器（１）内の試料
ガスを一定とするために上記ガスを環流させるには、試
料ガスをパイプ（９）から入れで、パイプ（１ｏ）から
排出する。パイプ（９）は透過膜（５）の表面近くまで
延長されでいるので、フレッシーなガスが常に透過膜（
５）の近傍を通って環流されることになる。

透過膜（５）を透しで、第一の容器（１）から第二の容
器（２）に漏れ込んだガスは、一定時間第二容器（２）
内に貯えられた後、パイプ（１１）を通じでガス分析装
置（図示せず）に導入される。・第１図では、第一の容器（１）に２本のパイプカ一連接
され第二の容器（２）に１本のパイプが連接されでおり
、それらが真空排気用と試料ガス充排気用に兼用されて
いるが、必要に応じて連接するパイプの数を増し、真空
排気用パイプと、試料ガス充排気用パイプとを、使い分
けることも可能である。

第１図に示す構造では、第１の容器と第２の容器の間、
およびこれら容器と外界囲気との間の気密を保つことが
困難な場合には、第２図に示すような構造を採ることに
より、気密性を高めることができる。

第２図で（１３）は、第一の容器（１）の端部（３）に
周設されたＶ字形断面の連続した突起、（１４）は第二
容器（２）の端部（４）に周設されたＶ字形断面の連続
した四部であって、突起（１３）が凹部（１４）に嵌合
するごとく−ｍｌ立てられている。

膜（５）は端部（３）と端部（４）との間に挾持される
から、膜（５）は突起（１３）と凹部（１４）とにより
、局部的な強い変形を受け、その結果膜固定部の気密が
高められることになる。突起および凹部の断面形状は、
必ずしもＶ字形に限らない。

気密性を高めるための別の構造を第３図に示す。

第３図においては、第一の容器（１）の端部（３）と透
過膜（５）との間にガスケツ）　（１５）が間挿され、
透過膜（５）と第二の容器（２）の端部（４）との間に
ガスケツ）　（１６）が間挿されている。このような構
造において、端部ｆ３）、（４）が平面仕上されていれ
は、気密は充分に保たれる。

第３図に示すごとく膜（５）の両側にカスケノトを設け
ることなく、膜（５）の片側のみにガスケットを設けて
も、気密を保つことが可能な場合がある。

第４図は、ガスケットを挾持する別の構造を示す。第４
図において、（１７）は第一の容器（１）の端部（３）
に周設されたＵ字形断面の連続した凹部、（１８）は第
二の容器（２）の端部（４）に周設されたＵ字形断面（
（連続した凹部で、二つの凹部（１７）、　　（１８）
は互に対向しでおり、両者によって形成され′る空間に
Ｏリングガスケット（１９）が間挿されでいる。また透
過膜ｆ５）はＯりングガスケッ）　（１９）と第二の容
器（２）の端部（４）との間に挾持されでいる。第４図
に示す実施例においては、凹部およびＯリングガスケッ
トは１列であるが、これらを複数列にしても差支えない
。容器の端部と透過膜との間にガスケットを間挿する代
りに、第一の容器（１）の端部（３）の表面と、第二の
容器（２）の端部（４）の表面とに、真空グリースを塗
布し、二つの端部（３１、（４）を、透過膜をはさんで
圧接することにより、気密を保たせることができる。

第５図は別の接続構造の容器の断面を示す。

第５図において、（２のは第一の容器（１）の端部（３
）近傍の外殻部に設けられたテーパ部分、（２１）は第
二の容器（２）の端部（４）近傍の外殻部に設けられた
テーパ部分である。（２２）、（２３）はそれぞれテー
パ部分（２０）、（２１）の外周にはめられたゴムアス
ベストなどで作られたクッションで、ガラス製容器を保
護すると共に、テーパ部分（２０）、　（２１）に抑圧
を加えることを可能にするものである。（２４）、（２
５）はそれぞれ固定具で、それらを貫通するねしく２６
）を締めることにより、クッション（２２）、（２３）
を介しで、テーパ部分（２０）、（２１）に抑圧を加え
るものである。

透過膜（５）は第一の容器（１）の端部（３）と第二の
容器（２）の端部（４）との間に挾持されでいる。第１
図ないし第４図に示したフランジを有する容器の場合と
同様、第５図のごとき接続構造の容器の場合にも、気密
を保つことができる。

第６図において、　　（２７）は第一の容器（１）と第
二の容器（２）との接続部の外周にはめられたウィルソ
ンシール基筒である。（２８）は第一の容器（１）の外
壁と基筒（２７）の内壁との間に間挿されたガスケット
、（２９）は第二の容器（２）の外壁と基筒（２７）の
内壁との間に間挿されたガスケットで、縦長の矩形断面
を有し、円筒状のガスケット押え金具（３ｏ）、（３１
）に押されてラジアル方向にふくれ、容器外壁と基筒（
２７）の内壁に押し付けられで、容器（１）、（２）と
外界囲気間の気密を保つ。（３２）、（３３）はそれぞ
れ袋ナツトで、これらを基筒（２７）の外周に刻まれで
いるねじにねじ込むことにより、ガスケット押え金具（
３ｏ）、（３１）に抑圧を加えることができる。

透過膜は第一の容器（１）の端部（３）と第二の容器（
２）図ないし第５図に示した容器の場合と同様に気密を
保つことができる。

第７図は、透過膜および容器を加熱するための温度調節
された液体を環流するためのジャケットを容器外殻に設
けた透過膜支持容器の断面を示す。

第７図で（３４）は、第一の容器（１）の外殻に設けら
れたジャケットであり、　　（３５）は、第二の容器（
２）の外殻に設けられたジャケンｉ・である。また（３
６）はジャケン）　（３４）への流体の流入口、（３７
）はジャケット（３４）からの流体の流出口、（３８）
はジャケン）（３５）への流体の流入口、　　（３９）
はジャケット（３５）からの流体の流出口である。流体
としでは、別途温度調節された水その他の液体を使うこ
とができる。

なお第７図では、容器固定具が省略されている。

第８図は、透過膜および容器を加熱するための電熱ヒー
タを容器外殻に設けた透過膜支持容器の断面を示す。

第８図で、（４０）は第一の容器（１）の外殻に塗付さ
れた導電性皮膜のヒータ、　　（４１）は第二の容器（
２）の外殻に塗付された導電性皮膜のヒータ、　（４２
）、　（４３）はヒータ（４０）の端子、（４４）、り
４５）はヒータ（４１）の端子である。ヒータ（４０）
、　（４１，）に流す電流を調節することにより、容器
の温度を任意に調節することができる。導電性皮膜を容
器の外殻に塗付する代りに、ニクロム線のごときヒータ
線を容器の外殻に巻き付けてもよＬ−０第８図では、容器固定具が省略されでいる。

第９図は、温度調節槽の内部に納められた透過膜支持容
器を示す。

第９図で（４６）は温度調節槽の断面を、（１）は第一
の容器を、（２）は第二の容器を示す。（９）、（１ｏ
）、（１１）は容器への接続パイプで、これらのパイプ
は温度調節槽の壁を貫通しでいる。温度調節槽の温度を
調節することにより、その中に納められでいる透過膜支
持容器の温度を任意に調節することができる。第９図で
は、容器固定具が省略されている。

以上説明した透過膜支持容器を使い、第一の容器（部屋
Ａ）と、第二の容器（部屋Ｂ）との間に、市販のポリプ
ロピレンフィルムを挾持し、二つの容器Ａ、　Ｂを共に
約３　ｘ　１０　、”ｒｏｒｒの真空度に排気した後、
部屋Ａ内に２５℃、７５ＱＴｏｒｒの空気を３０分した
結果、酸素とチッ素の比が２３ニア７であることが分っ
た。空気中の酸素とチッ素の比は本来２１ニア９である
はずだから、上記結果はフィルムに対する酸素とチッ素
の透過能に差があることを示しでいる。この実験結果は
本発明の透過膜支持容器が、透過膜のガス分離能および
ガス透過能測定に極めて有効であることを示すものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はフランジ接続構造の端部を有し、」二記端部間
に透過膜を挾持した透過膜支持容器の断面図第２図は容器の端部に凸状断面の突起とそれに嵌合する
四部を周設した透過膜支持容器の断面図第３図は容器の端部間にガスケットを間挿した透過膜支
持容器の断面図第４図は二つの容器の端部の表面に対向する四部を周設
し、その中にガスケットを間挿した透過膜支持容器の断
面図第５図は容器の端部近傍の外殻部０゛こ設けられたテー
パ部分に外部から抑圧を加えることにより容器を互に圧
接する構造を持った透過膜支持容器の断面図第６図はウィルンンシールによって接続された透過膜支
持容器の断面図第７図は容器の外殻に温度制御のための液体環流用ジャ
ケントを設けた透過膜支持容器の断面図第８図は容器の外殻に導電性皮膜の加熱ヒータを設けた
透過膜支持容器の断面図第９図は温度調節槽（断面）の中に収納された透過膜支
持容器ＪＩｉ第一の容器、２は第二の容器、３，４は容器の端
部、５は透過膜、６．７．２４．２５は固定具、９、１
０．１１．　＃はパイプ、１２は膜支持台、１３は容器
の端部に設けられた突起、１４．１７．１８は容器の端
部に設けられた凹部、１５．１６．１９．２８．２９は
ガスケット、２０、２１はテーパ部分、２２．２３はク
ッション、２７はウィルソンシール基部、３０．３１は
ガスケット押え金具、３２、３３は袋ナツト、３４．３
５はジャケット、４０．４１は導電性皮膜のヒータ、４
６は温度調節槽特許出願人　電子科学株式会社代表者　日　永　　　康

Claims

【特許請求の範囲】（１）開口部の端部が平面に形成された第一の容器と、開口部の端部が平面に形成されその端部が上記第一の容
器の端部と突き合わされてその第一の容器の端部との間
に気密を保つことができるように構成された第二の容器
と、上記第一の容器の端部と上記第二の容器の端部との
間に挾持された透過膜と、上記第一の容器の端部と上記第二の容器の端部とを圧接
する手段と、上記第一の容器の中空部に連接する試料供給用のパイプ
と、上記第二の容器の中空部に連接する試料排除用のパイプ
とを備えた透過膜支持容器の構造。（２）開口部の端部が平面に形成された第一の容器と、開口部の端部が平面に形成されその端部が上記第一の容
器の端部と突き合わされてその第一の容器の端部との間
に気密を保つことができるように構成された第二の容器
と、上記第一の容器の端部と上記第二の容器の端部との
間に挾持された透過膜と、ガス透過性の材料により形成され、少なくともその一面
が平面状に形成され、端部が上記第二の容器の内壁面に
支持され、上記平面状の一面が上記透過膜に面接触する
ように配置された膜支持台と、上記第一の容器の端部と上記第二の容器の端部とを圧接
する手段と、上記第一の容器の中空部に連接する試料供給用のパイプ
と、上記第二の容器の中空部に連接する試料排除用のパイプ
とを備えた透過膜支持容器の構造。（３）第一の容器および第二の容器が、ガラス、セラミ
ックス、ステンレス鋼および金の内から選ばれた材料に
より構成された特許請求の範囲第＋２１項に記載の透過
膜支持容器の構造。（４）第一の容器および第二の容器のそれぞれの端部に
は平面仕上げが施された特許請求の範囲第（２）項また
は第（３）項に記載の透過膜支持容器の構造。（５）第一の容器または第二の容器の一方の端部には断
面が凸状の突起が周設され、他方の端部にはこの突起に
嵌合する四部が周設された特許請求の範囲第（２Ｊ項ま
たは第（３）項に記載の透過膜支持容器の構造。（６）第一の容器の端部および第二の容器の端部の突き
合わせ面に真空グリースが塗布された特許請求の範囲第
（２）項ないし第（５）項のいずれかに記載の透過膜支
持容器の構造。（７）第一の容器の端部および第二の容器の端部の間に
ガスケットが間挿された特許請求の範）戻支持容器の溝
遣。（８）第一の容器の端部および第二の容器の端部がそれ
ぞれフランジに形成され、圧接する手段はこのフランジ
を締め付けるように構成された特許請求の範囲第（２）
項ないし第（７）項のいずれかに記載の透過膜支持容器
の構造。（９）第一の容器および第二の容器のそれぞれ端部近傍
の外殻部にテーパ部分を設け、圧接する手段はこのテー
パ部分に押圧を加えるよう（ご構成された特許請求の範
囲第（２）項ないし第（７）項のいずれかに記載の透過
膜支持容器の構造。（１０）圧接する手段がウィルソンシールを含む特許請
求の範囲第（２）項ないし第（７）項のいずれかに記載
の透過膜支持容器の構造。（１１）開口部の端部が平面に形成された第一の容器と
、開口部の端部か平面に形成されその端部が上記第一の容
器の端部と突き合わされてその第一の容器の端部との間
に気密を保つことができるように構成された第二の容器
と、上記第一の容器の端部と上記第二の容器の端部との
間に挾持された透過膜と、ガス透過性の材料により形成され、少なくともその一面
が平面状に形成され、端部が上記第二の容器の内壁面に
支持され、上記平面状の一面が上記透過膜に面接触する
ように配置された膜支持台と、上記第一の容器の端部と上記第二の容器の端部とを圧接
する手段と、上記第一の容器の中空部に連接する試料供給用のパイプ
と、上記第二の容器の中空部に連接する試料排除用のパイプ
と、上記第一の容器および上記第二の容器を加熱する手段とを備えた透過膜支持容器の構造。ノドである特許請求の範囲第（１１）項に記載の透過膜
支持容器の構造。（１３）加熱する手段は、第一の容器および第二の容器
の外殻に設けられた電熱ヒータである特、　　許請求の
範囲第（１１）項に記載の透過膜支持容器の構造。（１４）加熱する手段は、第一の容器および第二の容器
の外側に設けられた温度調節槽である特許請求の範囲第
（１１）項に記載の透過膜支持容器の構造。