JPS621437A - 気体透過膜セル・ユニツト - 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】 産業上の利用分野 本発明はより小型で構造の簡単な気体透過膜セル・ユニ
ットに関するものである。

従来の技術 近年、高分子の膜を利用し、特に酸素富化気体、窒素富
化気体、或いは水素その他の気体を混合気体中から分離
する方法が種々みられている。特に酸素富化気体は燃焼
用の省エネルギ一手段として、又医療用に呼吸器疾患の
治療用として利用されている。従来、気体透過膜セルを
用いて混合気体より分離された気体を取り出す方法がい
くつか試みられている。例えば、特開昭５７−１６０９
０３号公報に示されるように分離気体の取り出し口とし
て金属、樹脂等からなるパイプを設ける方法、或いは特
開昭５６−４４００３号公報に示されるようにキール型
人工腎臓を応用したもの等がある。しかしながら前者は
分離気体が取り出し口を通過する際の圧力損失を少くす
るために、取り出しロバイブの径を充分に大きくとる必
要がある。そのため、隣接するセルの間隔及びセルの厚
さはバイブ径により規定され、それ以上小さくすること
はできない。又、後者については、■混合気体を供給、
排気するために枠が必要であり、この枠は気密を保つた
め一定の幅が必要であるので、同一寸法セルに比較して
有効膜面積が減少してしまう。■前記枠、支柱、この支
柱に設けられた側溝、モジュールを保持固定するための
ねじ等の部品が必要である。■各セルと前記枠の気密を
保つ必要がある。等の問題点を有していた。以下、図面
（第４図、第５図）を参照しながら従来°の気体透過膜
セル・ユニットについて説明する。図において、１は混
合気体を選択的に分離する気体透過膜セル、２はこのセ
ル１で分離された気体を取り出す取り出し口、３は各セ
ル１より集められた分離気体をチューブ４を介して集め
る集合管、５は混合気体をセル１１ｍに供給する送風フ
ァンである。以上のような構成要素からなる気体透過膜
セル・ユニットについて以下その動作を説明する。先ず
集合管３の開口部より真空ポンプ等の減圧手段を用いて
前記セル１内部を減圧し、透過膜の表裏に圧力差を生じ
させる。

同時に送風ファン５等の供給手段を用いてセル１間に分
離しようとする混合気体を供給する。分離された気体は
各セル１内部から取り出し口２、チューブ４を経て集合
管３に集められ、減圧手段側へ取り出される。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような構成では隣接するセルの間
隔及びセルの厚さは取り出し口の外径によって決定され
、それ以上間隔を小さくすることはできない。セル間隔
を小さくするために取り出し口径を小さくすると、分離
された気体が取り出し口を通過するときの速度が非常に
大きくなり、圧力損失を生じる原因となり、圧力がセル
内部に効率良く伝わらなくなる。又、集合構成部品が多
くなり、それらの部品の占める容積によりユニットが更
に大きくなるという問題点を有していた。

本発明はこのような問題点を解決するもので、小型で構
造の簡単な気体透過膜セル・ユニットを提供することを
目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、混合気体を選択
的に分離する透過膜と、この膜を支持する枠と、前記透
過膜により分離された気体を取り出す取り出し口とを備
え、厚み方向に積層構成され、前記取り出し口が各セル
の厚み方向両面に設けられ、隣接するセルの取り出し口
を互いに気密に接続したものである。

作用 この構成により、気体透過膜セル端面方向に取り出し口
を設ける必要がなくなるため、セル自身の薄型化が可能
であり、取り出し口の径等、隣接する前記セルの間隔を
構造面で制限する要素は取り除かれ、小型で構造の簡単
な気体透過膜セル・ユニットが得られる。

実施例 以下、本発明の一実施例について、図面（第１図〜第３
図）に基づいて説明する。

先ず第１図、第２図において、１１は混合気体を選択的
に分離する気体透過膜セル、１２は隣接する気体透過膜
セル１１の取り出し口を気密に接続するシール材、１３
はユニットから分離気体を取り出す取り出し口である。

以上のように構成された気体透過膜セル・ユニットにつ
いて、その動作を説明する。先ず取り出し口１３より真
空ポンプ等の減圧手段を用いて気体透過膜セル１１内部
を減圧し、透過膜の表裏に圧力差を生じさせる。同時に
送風ファン１４等の供給手段を用いてセル１１間に分離
しようとする混合気体を供給する。分離された気体は各
セル１１内部から取り出し口１３を通って減圧手段側へ
取り出される。

本発明によって従来得られなかった小型の気体透過膜セ
ル・ユニットを提供し得ることを更に具体的に説明する
。第３図は本実施例の構成を示す分解図で、１５は気体
透過膜で、セルに組んだ場合取り出し口となる穴１５ａ
をあけである。この穴ｔｅａの径はここを通過する気体
の圧力損失を考慮して決定され、８！ｍの大小に対して
穴径を変えることで容易に対応できる。１６ａは気体透
過膜１５を支持する枠で、厚さ１　＋＋ｖのアルミ板よ
り成っている。１６ｂは減圧時に前記膜１５をセル内側
から支持する支持体で、厚さ１ｕ＋、　１０メツシユの
ポリエチレン成形ネットから成り、各セルで分離され集
合した分離気体が通過する場合の圧力損失を小さくする
ため、セルに組んだとき取り出し口にあたる部分に穴１
６ｃをあけである。互いに接合される枠１６ａと支持体
１６ｂの両面に気体透過ｌ１ｌＪ１５を接着し、気体透
過膜セルを構成する。１２はシール材で、隣接するセル
の１つのコーナ一部に形成される分離気体取り出し口を
互いに気密に接続するもので、セルとセルの間に混合気
体を供給するための空間を形成するスペーサも兼ねる。

１７は隣接するセル間に分離しようとする混合気体を供
給するための空間を形成するためにセルの残りのコーナ
一部に位置するスペーサである。シール材１２及びスペ
ーサ１７は厚さ３ｍｍの独立気泡のポリエチレン発泡体
からなり、各セルの取り出し口とシール材１２はシリコ
ーン系のシール剤によって接着される。尚、枠１６ａ１
支持体１６ｂ１シール材１２、スペーサ１７等の材質は
金属、樹脂、木材、紙等、何ら制限はないが、応力、環
境等の使用条件、生産性等を考慮して適当なものを選択
することが望ましい。

以上のような構成により、セル１１のピッチは４■とな
る。本実施例の膜面積は４９．９ｍであり、寸法は１０
５０Ｘ　４００Ｘ　３００で約０．１３　ｍである。同
一膜面積を持つ従来の気体透過膜セル・ユニットでは、
セルのピッチは１５ｍｍであり、集合管、接続チューブ
を含めて１２５０Ｘ　１６５０Ｘ　３０Ｇで約０．６２
−ｒｒＬであり、１１５近い小型化を達成することが可
能であった。尚、本実施例では枠１６ａの厚みを１１１
−、スペーサ１７の厚みを３ｍｍとしたが、混合気体及
び分離気体の流量によってはより小さくすることも可能
である。

以上のように本実施例によれば、気体透過膜セル１１の
厚み方向両面に取り出し口を設け、隣接する前記取り出
し口をシール材１２により気密に接続することにより、
集合管、チューブ、取り出し口を省略することが可能に
なり、セル１１のピッチも非常に小さくすることが可能
である。尚、本実施例では減圧により分離する方法につ
いて説明したが、本ユニット全体を圧力容器内に入れる
ことにより加圧により分離する方法にも使用できること
は言うまでもない。

発明の効果 以上のように本発明によれば、混合気体を選択的に分離
する透過膜と、この躾を支持する枠と、前記透過膜によ
り分離された気体を取り出す取り出し口とを備え、厚み
方向に積層構成され、前記取り出し口が各セルの厚み方
向の両面に設けられ、隣接するこの取り出し口を互いに
気密に接続することで、非常に小型で、構造の簡単な気
体透過膀セル・ユニットを提供することができ、その実
用的効果は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は気体透過膜セル・ユニットの外観斜視図、第２図は
同断面図、第３図は分解斜視図、第４図は従来例の一部
切欠斜視図、第５図は同断面図である。 １１・・・気体透過膜セル、１２・・・シール材、１３
・・・取り出し口、１５・・・気体透過膜、１５ａ・・
・穴、１６ａ・・・枠、１６ｂ・・・支持体、１６Ｃ・
・・穴、１８・・・スペーサ代理人　　　森　　本　　
義　　弘 第４図 第１図 第２図 ／ｌ　−− １３−一一取す漱レロ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、混合気体を選択的に分離する透過膜と、この膜を支
   持する枠と、前記透過膜により分離された気体を取り出
   す取り出し口とを備え、厚み方向に積層構成され、前記
   取り出し口が各セルの厚み方向両面に設けられ、隣接す
   るセルの取り出し口を互いに気密に接続した気体透過膜
   セル・ユニット。