JPS59142439A

JPS59142439A - 透過膜支持容器の構造

Info

Publication number: JPS59142439A
Application number: JP1722283A
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カスの分離能又は透
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て、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、又塗装膜なと
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、塗装膜も微量のカスを透
過して、下地の金属などに腐食を起こさせることがある
。

この種の現象を調べることは、極めて重要であるが、膜
を透過するガスがごく微量であるために、これを測定す
ることは極めてむずかしいとされていた。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て、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。

（イ）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。

（・・）上記二つの部屋ＡＢは、共に外界囲気に対しで
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
析装置なとのガス分析装置に導入できること。

（チ）真空排気時およびガス透過実験時に、透過膜には
無理な応力かかからないこと。

（す）膜のガス分離能やガス透過能は、膜および雰囲気
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」二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）
の端部（３）、および第二の容器（２）の端部（４）は
、共にフランジ状に形成されでおり、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。上記抑圧は、固定具（７）のねじ
穴にさし込まれたねしく８）をまわすことにより、固定
具（６）を介してフランジに加えられる。

端部（３）、　（４）は共に平面仕上を施されており、
面間に真空グリースを塗付して端部（３）、（４）を圧
接すれば、それだけで容器内外間の気密を保つことがで
きる。

第二の容器（２）の中空部は、第一の容器（］）の中空
部と連接する第一の空間と、上記第一の空間と隔壁（１
３）によって遮断された第二の空間とを含む構造（゛こ
形成されている。第一の容器（１）の中空部とこれに連
接する第二の容器（２）の第一の空間が、部屋Ａを形成
し、第二の容器（２）の第二の空間が部屋Ｂを構成する
。隔壁（１３）の端部（１３つには、周設された溝があ
り、その中にカスケラト（１４）が挿入されている。透
過膜（５）は、隔壁（１３）の端部（１３’）と固定枠
（１５）との間に挾持されている。固定枠（１５）は耐
食性材料で作られ、かつ端部（１３’）に対しで、固定
具（６）、（７）に類似する構造を持ち、かつ耐食性材
料で作られた固定具（図示せず）で固定されでいる。従
って部屋Ａと部屋Ｂとの間は、透過膜をはさんで気密が
保たれることになる。ガスケツ）　（１４）を使って、
部屋Ａと部屋８間の気密を保つ代りに、端部（１３“）
の表面に平面仕上を施し、かつその表面上に真空グリー
スを塗布し、その上に透過膜を張ることによっても、部
屋Ａと部屋Ｂとの間の気密を保つことができる。透過膜
を気密に固定する方法は、上記方法に限らず、端部（１
３°）の上に膜をかぶせ、隔壁（１３）又は端部（１３
’）の外周に耐食性材料で作られた線又はひもをかけ、
この部分で膜を周繞することによっても、膜を気密に固
定することが可能である。

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

（１２）　バカラスの微粒子を焼結して作ったジンター
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でおり、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、隔
壁（１３）の端部（１３つよりも、大きくは凸または凹
にならないように、隔壁（１３）の内壁面で支持されて
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
を使用する場イには、膜支持台（１２）を省略しでもが
まわない。

容器内を排気するためには、まずパイプ（１１）から第
二の容器（２）の部屋Ｂ内を排気し、続いでバ（）（９
）　！り？、ｔ　（１０）がら部屋Ａ内を排気する。こ
の順序に従って排気するならば、排気段階で透過膜（５
）に加わる応力は膜支持台（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・ディスクで
挾持する場合には、どちら側から先に排気しでも支障が
ない。

試料ガスを部屋Ａ内に導入するためには、パイプ（９）
又は（１ｏ）がら導入する。またこの部屋Ａ中をこ試料
ガスを環流させるためには、試料ガスをパイプ（９）か
ら入れて、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て
いるので、フレッシュなガスが常に透過膜（５）ノ近傍
を通って環流されることになる。

透過膜（５）を透しで、部屋Ａがら部屋Ｂ内に透過した
ガスは、一定時間部屋Ｂ内に貯えられた後、パイプ（１
１）からガス分析装置（図示せず）に導入される。

第１図では、第一の容器（１）に２本のパイプが連接さ
れ、第二の容器（２）の部屋Ｂに１本のパイプが連接さ
れており、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
して、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２図は、第１図の第一の容器（１）に連接されでいる
パイプ（９）、　（１０）を第二の容器（２）の第一の
空間に連接した実施例を示す。このような配管方式を採
っても第１図に示す配管方式を採る場合と同等の機能を
持たせうろことはいうまでもない。

さらに第２図に示す透過膜支持容器においては、パイプ
接続がすべて第二の容器（２）に集約接続されているた
めに、透過膜の交換のための容器の分解、組立を行う際
に取扱が簡単である。

第３図は、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、ガスケツ）　（１６）
を間挿することにより、第一の容器（１）と第二の容器
（２）との間の気密を保ちやすくした実施例を示す。こ
の場合にも、端部（３）と端部（４）の表面は平面仕上
されていることが必要である。

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）
（こ周設された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
の連続した凹部で、二つの四部（１７）、（１８）は互
に対向しており、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。

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。

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、（２０）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−パ部分（２０）、（２１）の外周にはめられたゴム
アスベストなと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）、
　（２５）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）を介して、の場合にも、気密を保つことができる
。

第６図は、ウィルソンシールと称される別の接続方法を
適用した透過膜支持容器の断面図を示す。

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（３０）、（３１）
に押されてラジアル方向にふくれ、容器外壁と基筒（２
７）の内壁に押し付けられて、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、押え金具（３０）、　
（３１）に押圧を加えることができる。このウィルソン
シールを適用した透過膜支持容器の場合にも、第１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す、（３５）は、第二の容器（２）
の外殻に設けられたジャケットである。またぐ３６）は
ジャケラ）　（３４）への流体の流入口、　（３７）は
シャケ７　）　（３４）からの流体の流出口、（３８）
はジャケット（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１、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、容器固定具か省略されで
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ｂ−タ（４０）の端子、（４４）、（４５）
はヒータ（４１）の端子である。ヒータ（４０）、（４
１）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い。第８図では、容器固定具が省
１烙されている。

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）、（１０
）、（１１）は容器への接続パイプで、これらのパイプ
は湿度調節槽の壁を貫通している。温度調節槽の温度を
調節することにより、その中に納められている透過膜支
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、部屋Ａと部屋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　１Ｏ−７Ｔｏｒｒの真空
度に排気した後、部屋Ａ内に２５℃、７６０置を用いて
分析した結果、酸素とチッ素の比が２３ニア７であるこ
とが分−）だ。空気中の酸素とチッ素の比は本来２１　
：　７９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ている。

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図はフランジを持ち、かつ容器内の空間を二つに分
ける隔壁の端部に透過膜を気密に支持する構造を有する
透過膜支持容器の断面図第２図（よすべでの接続パイプ
が容器の接続部の片側に集約接続された透過膜支持容器
の断面図第３図は二つの容器の端部間にカスケラトを間
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、対向する凹部を周
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に設けられたテーパ部
分に、外部から押圧を加えることにより、容器を圧接さ
せる構造を持った透過膜支持容器の断面図第６図はウィルソ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図は容器の外殻に加熱のための流体環流用ジャケッ
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１品度調節槽（断面）の中に収納された透過膜
支持容器− １は第一の容器、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は隔壁、１３
゛は隔壁の端部、１４．１６．１９．２８．２９はガス
ケット、１５は固定枠、１７．１８は容器の端部に設け
られた凹部、２ｏ；　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筒、３０．３１
はガスケツ）−押工金具、３２．３３は袋ナツト、３４
．３５はジャケット、４０．４１は導電性皮膜のヒータ
、４６は温度調節槽特許出願人　電千Ｌ１学株式会社代表者　日　永　　康第７図

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を圧接
する手段と、上記第一の容器および上記第二の容器の少なくとも一方
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、上記第二の容器の中空部は上記第一の容器の中空部と連
接する第一の空間とこの第一の空間と隔壁により遮断さ
れた第二の空間とを含む構造に形成され、上記試料排除
用のパイプはこの第二の空間に連接するように構成され
、上記隔壁の一部に透過膜を備え、さらにこの透過膜を上記第一の空間と上記第二の空間と
が気密になるようにこの隔壁に固定させる支持手段を備
えたことを特徴とする透過膜支持容器の構造。（２）支持手段には、透過膜を固定するための枠を含む
特許請求の範囲第（１１項に記載の透過膜支持容器の構
造。（３）支持手段には、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
隔壁に支持され、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を含む特許請求の範囲
第（１１項または第（２）項に記載の透過膜支持容器の
構造。（４）支持手段には、第一の空間と第二の空間との間の
気密を保つために間挿されたガスケットを含む特許請求
の範囲第（１１項ないし第（３）項のいずれかに記載の
透過膜支持容器の構造。（５）支持手段には、第一の空間と第二の空間との間の
気密を保つために塗布された真空グリースを含む特許請
求の範囲第（１１項ないし第（３）項のいずれかに記載
の透過膜支持容器の構造。（６）第一の容器および第二の容器が、ガラス、セラミ
フクス、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（１１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囲第＋１１項ない
し第（６）項のいずれかに記載の透過膜支持容器の構造
。（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（１１
項ないし第（６）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
バ部分に押圧を加えるように構成された特許請求の範囲
第＋１１項ないし第（６）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（１１項ないし第（６）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を圧接
する手段と、上記第一の容器および上記第二の容器の少なくとも一方
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、上記第二の容器の中空部は上記第一の容器の中空部と連
接する第一の空間とこの第一の空間と隔壁により遮断さ
れた第二の空間とを含む構造に形成され、上記試料排除
用のパイプはこの第二の空間に連接するように構成され
、上記隔壁の一部に透過膜を備え、さらにこの透過膜を上記第一の空間と上記第二の空間と
が気密になるようにこの隔壁に固定させる支持手段を備
え、さらに上記第一の容器および上記第二の容器を加熱する
手段を備えたことを特徴とする透過膜支持容器の構造。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。０／）ベーン゛以千余白