JPS6233523A - Fluid separating element and fluid separator using said element - Google Patents

Fluid separating element and fluid separator using said element

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JPS6233523A
JPS6233523A JP17101085A JP17101085A JPS6233523A JP S6233523 A JPS6233523 A JP S6233523A JP 17101085 A JP17101085 A JP 17101085A JP 17101085 A JP17101085 A JP 17101085A JP S6233523 A JPS6233523 A JP S6233523A
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spacer
adhesive
membrane
support plate
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Terukuni Ikuta
生田 照邦
Sadakazu Matsubara
松原 貞和
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D63/00Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08Flat membrane modules
    • B01D63/081Manufacturing thereof

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Abstract

PURPOSE:To surely adhere and seal a supporting plate and separating membrane of a fluid element and to reduce the amt. of an adhesive agent by adhering and sealing the same while the end of a spacer for passing permeating fluid is held inserted to the inside of an adhesive zone. CONSTITUTION:The spacer 5 for passing the permeating fluid is superposed on the supporting plate 2 and further a selective permeable membrane 1 is held superposed and in this state the circumference thereof is adhered and sealed by an adhesive agent. The greater part of the end of the inside spacer of such element is positioned on the inside of a belt-like region 6 where the adhesive agent exists. The greater part of the outside circumferential end 7 of the inside spacer 5 is preferably positioned to the region of 1/4 from the inside end of the belt-like region for the adhesive agent. The penetration of the film is obviated and a good result in the practicable use is obtd. in case the outside circumferential end 7 of the spacer 5 is not positioned on the side inner than the inside end of the adhered part.

Description

【発明の詳細な説明】 く利用分野〉 本発明は膜分離技術に関するものである。さらに詳細に
は、本発明は流体混合物から特定成分の濃度が高められ
た流体を分離するために利用できる流体分離エレメント
及びそれを収納した流体分離装置を提供するものである
。特に大気から酸索澗度の高められた酸素富化空気を得
るために適した酸素富化エレメント及びそれを収納した
酸素富化装置を提供するものである。
[Detailed Description of the Invention] Field of Application> The present invention relates to membrane separation technology. More specifically, the present invention provides a fluid separation element that can be used to separate a fluid with an increased concentration of a specific component from a fluid mixture, and a fluid separation device containing the same. Particularly, the present invention provides an oxygen enrichment element suitable for obtaining oxygen-enriched air with a high degree of oxygen retrieval from the atmosphere, and an oxygen enrichment device containing the element.

〈従来技術〉 近年、逆浸透、限外濾過、透析等の分野で膜分離技術の
発展が著しく、その膜モジュールとして中空糸型、平板
型、スパイラル型等が用途に応じて用いられている。本
発明は、平板型膜モジュールを構成する流体分離エレメ
ント及びそれを用いた流体分離装置の改良を行なったも
のである。
<Prior Art> In recent years, membrane separation technology has made remarkable progress in the fields of reverse osmosis, ultrafiltration, dialysis, etc., and membrane modules of hollow fiber type, flat plate type, spiral type, etc. are used depending on the purpose. The present invention is an improvement of a fluid separation element constituting a flat membrane module and a fluid separation device using the same.

一般に平板型モジュールとしては、支持板上に透過流体
通過用のスペーサーを配し、その上に流体分1illi
を重ねたものからなる所謂流体分離エレメントを原料流
体通過用スペーサーを介して多層に積層したものが用い
られる。ここで支持板と流体分離膜°を完全にシールし
て分離効率を低下させないようにすることが非常に正装
であり、これまではシール用バッキングを挿入して圧縮
固定してシールする方法や接着剤を用いて接着シールす
る方法が用いられ−Cいた。しかしながら、シール用バ
ッキングを用いる方法ではシールの不完全が発生しゃづ
゛い欠点があり、また接着剤を用いて接着シールする方
法では挿入した透過流体通過用スペーサーと共に接着す
るために膜裏面との接着が困丼であり且つ接着剤が広が
る巾が不均一になりやすく狭すぎるとシール不良を発生
し広すぎると有効膜面積が少なくなるという問題点があ
り、その改良が強く望まれていた。
In general, for a flat module, a spacer for passing the permeated fluid is placed on the support plate, and a spacer for passing the fluid is placed on top of the spacer.
What is used is a so-called fluid separation element, which is composed of stacked layers, stacked in multiple layers with spacers for passage of raw material fluid interposed therebetween. Here, it is very formal to completely seal the support plate and the fluid separation membrane ° so as not to reduce the separation efficiency. Up until now, methods have been used such as inserting a sealing backing and compressing and fixing it for sealing, or adhesive. A method of adhesive sealing using an adhesive was used. However, the method of using a sealing backing has the disadvantage that it is difficult to create an incomplete seal, and the method of adhesive-sealing using an adhesive has the disadvantage that it adheres with the inserted spacer for passage of permeate, which makes it difficult to form a seal with the back surface of the membrane. There is a problem in that adhesion is difficult and the width of the adhesive spread tends to be uneven, and if it is too narrow, a sealing failure occurs, and if it is too wide, the effective membrane area decreases, and improvements have been strongly desired.

〈発明の目的〉 本発明は、かかる従来の平板型モジュールを用いた流体
分離装置の欠点を改良することを目的としたものである
。更に詳細にはその流体分離エレメントにおける支持板
と分離膜の接着シールを確実なものとすること、使用す
る接着剤の吊を減少せしめること、接着剤層の巾を比較
的均一に且つ狭くげろごと等の改良を目的としたもので
ある。
<Objective of the Invention> The object of the present invention is to improve the drawbacks of such a conventional fluid separation device using a flat module. More specifically, it is necessary to ensure the adhesive seal between the support plate and the separation membrane in the fluid separation element, to reduce the hanging of the adhesive used, and to make the width of the adhesive layer relatively uniform and narrow. The purpose is to improve the following.

〈発明の構成〉 本発明者等は、かかる目的を達成すべく鋭意研究した結
果、従来方式のように接着剤層の全面に透過流体通過用
スペーサーを配するのではなくて、接着帯域の内側に該
スペーサーの端部を挿入した状態で接着シールすること
が有効であることを見い出し、本発明に到達した。
<Structure of the Invention> As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have found that, instead of arranging a spacer for passing the permeated fluid over the entire surface of the adhesive layer as in the conventional method, the spacer is placed inside the adhesive zone. It has been found that it is effective to adhesively seal the end of the spacer with the end inserted into the spacer, and has arrived at the present invention.

即ち本発明は、流体混合物から特定成分を選択的に透過
し得る選択透過膜、支持板、該選択透過膜と支持板の間
に位置した透過流体通過用スペーサー及び透過流体取出
口を具備した流体分離エレメントにおいて、接着剤によ
って該選択透過膜の周囲を該支持板に接着シールせしめ
た接着帯域内に該スペーサー端部の大部分が配されてい
ることを特徴とした流体分離エレメント、及び流体混合
物から特定成分を選択的に透過し得る選択透過膜、支持
板、該選択透過膜と支持板の間に位置した透過流体通過
用スペーサー及び透過流体取出口を具備した多数の流体
分離エレメントを圧縮性部材からなる源流流体通過用ス
ペーナーを介して積層状に配列せしめたモジュールと、
該選択透過膜面上に流体混合物を供給する手段と、該エ
レメントの内側空間圧力をその外側空間圧力よりも低く
せしめる手段と、該選択透過膜を透過した流体を該エレ
メント内側空間より取り出す手段を有した流体分離装置
において、該流体分離エレメントの選択透過膜の周囲を
接着剤によって該支持板に接着シールせしめた接着帯域
内に該透過流体通過用スペーサー端部の大部分が配され
ていることを特徴とした流体分離装置を、提供するもの
である。
That is, the present invention provides a fluid separation element comprising a permselective membrane capable of selectively permeating a specific component from a fluid mixture, a support plate, a spacer for passing a permeate located between the permselective membrane and the support plate, and a permeate outlet. a fluid separation element characterized in that a majority of the spacer end is disposed within an adhesive zone adhesively sealed around the permselective membrane to the support plate by an adhesive; A number of fluid separation elements each having a permselective membrane capable of selectively permeating components, a support plate, a spacer for passing a permeate located between the permselective membrane and the support plate, and a permeate outlet are connected to a source made of a compressible member. Modules arranged in a stacked manner via fluid passage spanners,
means for supplying a fluid mixture onto the surface of the selectively permeable membrane; means for making the pressure in the inner space of the element lower than the pressure in the outer space; and means for extracting the fluid that has passed through the selectively permeable membrane from the inner space of the element. In a fluid separation device having a fluid separation device, most of the end of the spacer for passing the permeate fluid is disposed within an adhesive zone formed by adhesively sealing the periphery of the permselective membrane of the fluid separation element to the support plate using an adhesive. The present invention provides a fluid separation device characterized by:

以下本発明について図面を用いて更に詳細に説明する。The present invention will be explained in more detail below with reference to the drawings.

まず本発明における流体分離エレメントは、その具体例
の1つとして示す第1図(エレメントの平面図)及び第
2図(接着部の断面図)のように、支持板2の上に透過
流体通過用スペーサー(エレメントの内側に位置するこ
とから、以下において内側スペーサーとも記載する。)
5を重ね、さらにその上に選択透過膜1を重ねた状態で
その周囲を接着剤により接着シールせしめたちのであっ
て、該接着剤の分布状態と内側スペー1ナーの端部7が
特定の位置関係にあることを特徴とするものである。即
ち該エレメントにおける内側スペーサーの端部の大部分
は、接着剤の存在する帯状領域6の内側に位置するもの
であり、更に好ましくは該接着剤の帯状領域の内側半分
の領域に実質上位置し、特に好ましくは該接着剤の帯状
領域の内端から1/4の領域に実質上位置するようにし
たものである。尚ここで実質上とは上記の如く特定した
領域内に内側スペーサーの外周端部7の大部分が位置す
ることを意味する。尚内側スペーサーの外周端部7が接
着部の内側端部よりも内側に位置することのない方が、
膜のめり込み等がないので実用上好ましい。
First, the fluid separation element of the present invention has a structure in which a permeated fluid passes through a support plate 2, as shown in FIG. 1 (plan view of the element) and FIG. (Since it is located inside the element, it is also referred to as an inner spacer below.)
5 and the permselective membrane 1 on top of it, the periphery of the selectively permeable membrane 1 is sealed with an adhesive, and the distribution of the adhesive and the end 7 of the inner spacer 1 are adjusted to a specific position. It is characterized by being in a relationship. That is, most of the ends of the inner spacer in the element are located inside the band-like region 6 where the adhesive is present, and more preferably are substantially located in the inner half region of the band-like region of the adhesive. Particularly preferably, the adhesive strip is located substantially in a quarter area from the inner end of the band-shaped area of the adhesive. Here, "substantially" means that most of the outer circumferential end 7 of the inner spacer is located within the region specified as above. Note that it is better if the outer circumferential end 7 of the inner spacer is not located inside the inner end of the adhesive part.
This is preferable for practical use since there is no sinking of the membrane.

更に本発明の流体分離エレメントには、第1図の透過流
体取出口3に例示される如く、選択透過膜を透過して特
定成分の濃度の高められた流体を内側スペーサーを通過
せしめ、その内部空間から取出すための外部空間へ導通
せしめた透過流体取出口が具備されている。
Further, in the fluid separation element of the present invention, as exemplified by the permeated fluid outlet 3 in FIG. A permeate outlet is provided which communicates with the external space for removal from the space.

また本発明の流体分離エレメントの好ましい態様は、第
1.2図にも例示する如く、それを多層に積層せしめて
流体分離モジュールとする場合に膜表面に原料流体を通
過せしめるために必要とされる原料流体通過用スペーサ
ー(エレメントの外側に位胃スることから、以下におい
て外側スペーサーとも記す。)4として、圧縮性部材を
上記接着部における選択透過膜面上の一部に付着せしめ
ることである。接着部における13着剤層の厚みが均一
であれば外部スペーサーとして非圧縮性部材からなるも
のを用いることもできるが、圧縮部材からなる外部スペ
ーサーを用いると該接着剤層の厚みが均一な場合は無論
のこと不均一な厚みの場合でも、そのエレメントを多層
に積層したモジュールにおいて安定なものが得やすい利
点がある。
Further, a preferred embodiment of the fluid separation element of the present invention, as illustrated in FIG. By attaching a compressible member to a part of the selectively permeable membrane surface at the adhesive part as a spacer for passage of raw material fluid (hereinafter also referred to as an outer spacer because it is placed on the outside of the element) 4. be. If the thickness of the adhesive layer 13 at the adhesive part is uniform, an external spacer made of a non-compressible material can be used, but if an external spacer made of a compressible material is used, the thickness of the adhesive layer is uniform. Needless to say, even in the case of non-uniform thickness, there is an advantage that a stable module can be easily obtained in which the elements are laminated in multiple layers.

かかる圧縮性部材としては、例えば軟質天然ゴム。Such a compressible member is, for example, soft natural rubber.

シリコーンゴム、軟質のスチレン・ブタジェンゴム、ク
ロロブレンゴム等の軟質ゴム、フオームラバー、ウレタ
ンフオーム、ビニルフオーム、ポリスヂレンフォーム、
ポリエチレンフオーム等の軟質フオーム、フェノール樹
脂スポンジ、尿素樹脂スポンジ等の軟質スポーンジ、及
びコルク、フェルトなどがあげられる。なかでも本発明
の圧縮性部材として好ましく用いられるものは、クロロ
ブレンゴム、クロロブレンゴム7オーム、ポリスチレン
フオーム、ポリエチレンフオームなどである。
Silicone rubber, soft styrene/butadiene rubber, soft rubber such as chloroprene rubber, foam rubber, urethane foam, vinyl foam, polystyrene foam,
Examples include soft foams such as polyethylene foam, soft sponges such as phenol resin sponges and urea resin sponges, cork, and felt. Among them, those preferably used as the compressible member of the present invention include chloroprene rubber, 7 ohm chloroprene rubber, polystyrene foam, and polyethylene foam.

尚、外側スペーサを膜面に付着せしめる場合の付着形態
はいかなるものであってもよく、例えば両面テープやシ
リコーン系等の接着剤(第1図の4−a)を用いる方法
があげられる。
The outer spacer may be attached to the membrane surface in any manner, such as using double-sided tape or a silicone adhesive (4-a in FIG. 1).

また本発明の流体分離エレメントの好ましい態様として
、接着部6の内側スペーサ2が存在しない部分における
接着材のみからなる層の厚みが、該内側スペーサーの厚
みの0.5〜1.5倍の範囲にあること、特に好ましく
は該内側スペーサーの厚みに実質上等しいことがあげら
れる。かかる条件が満たされていることによって、接着
部の内側端部や該スペーサーの外周端部における厚みの
変化が小さく、内側スベ〜サーの上に重ねられた選択透
過性膜が使用時において該スペーリ゛−面に押しつけら
れた場合に膜面で凹凸が発生しにくく、該膜性能を維持
したままで長期間にわたって安定に運転することが可能
である。
Further, in a preferred embodiment of the fluid separation element of the present invention, the thickness of the layer made only of the adhesive material in the portion of the adhesive portion 6 where the inner spacer 2 is not present is in a range of 0.5 to 1.5 times the thickness of the inner spacer. , particularly preferably substantially equal to the thickness of the inner spacer. By satisfying these conditions, the change in thickness at the inner edge of the bonded portion and the outer circumferential edge of the spacer is small, and the permselective membrane layered on the inner spacer is able to form the spacer during use. When pressed against a surface, unevenness is less likely to occur on the membrane surface, and it is possible to operate stably over a long period of time while maintaining the membrane performance.

尚本発明における流体分離エレメントに用いられる選択
透過101としては、液体や気体の混合物から特定成分
を選択的に透過し得るものであればいかなるものでもよ
い。その具体的な形状としては、選択透過性能を有した
平膜のみからなるも、該選択透過性能を有した平膜を他
のシート状多孔質基材上に成型せしめたもの等があげら
れる。例えば空気中から酸素を選択的に透過せしめる酸
素選択透過膜の場合の具体例として、ポリ4−メチルペ
ンテン−1又はそれと他のポリオレフィンやビニルシラ
ン、アリルシラン等の共重合体などのポリオレフィン系
の極薄膜1−aを、不織布や織布上1−cに成型せしめ
たポリスルホン多孔質1−c上あるいはポリプロピレン
多孔質の平膜上に積層せしめた積層膜があげられる。
The selective permeation 101 used in the fluid separation element of the present invention may be of any type as long as it can selectively permeate a specific component from a liquid or gas mixture. Specific shapes thereof include those consisting only of a flat membrane having selective permeation performance, and those in which the flat membrane having selective permeation performance is molded on another sheet-like porous base material. For example, as a specific example of an oxygen selectively permeable membrane that selectively permeates oxygen from the air, an ultra-thin membrane made of a polyolefin such as poly4-methylpentene-1 or a copolymer of it with other polyolefins, vinylsilane, allylsilane, etc. Examples include a laminated film in which 1-a is laminated on a porous polysulfone 1-c formed on a nonwoven fabric or woven fabric 1-c, or on a flat porous polypropylene membrane.

本発明の支持板とはエレメントの形態を保ち、その内部
空間を外部空間と気密あるいは液密状に分離する機能を
有するものである。尚本発明のエレメントは、支持板の
両面に各々内部スペーサーと選択透過膜を積層し接着成
型せしめた形態のものであってもよく、その場合には支
持板の成能を主にエレメントの形態保持となる。支IA
仮の片面に内部スペーサーと膜を積層・接着成型したも
のの場合の支持体の具体例としては、アルミ板、ジュラ
ルミン板、鉄板等の金属板、あるいはポリプロピレン板
、硬質塩ビ板、FR−PET板、不飽和ポリエステル板
等のプラスチック板等があげられ、それ表面は平坦であ
っても凹凸が存在ザるものであってもよい。支持板の両
面側に積層・接着成型したものの場合の支持体の具体例
には、エレメントの形態を保持し得る範囲で上記支持板
の内部の少なくとも一部をくり抜いたものやスアンレス
金網、ポリプロピレン多孔板等があげられる。
The support plate of the present invention maintains the form of an element and has the function of separating the internal space from the external space in an air-tight or liquid-tight manner. The element of the present invention may also have a structure in which an internal spacer and a permselective membrane are laminated and adhesively molded on both sides of a support plate, in which case the performance of the support plate is mainly determined by the form of the element. It will be retained. Branch IA
Specific examples of the support in the case of a temporary one side with an internal spacer and a membrane laminated and adhesively molded include aluminum plates, duralumin plates, metal plates such as iron plates, polypropylene plates, hard PVC plates, FR-PET plates, Examples include plastic plates such as unsaturated polyester plates, and the surface thereof may be flat or uneven. Specific examples of the support in the case where both sides of the support plate are laminated and adhesively molded include a support plate in which at least a portion of the inside of the support plate is hollowed out to the extent that the shape of the element can be maintained, Suanless wire mesh, polypropylene porous. Examples include boards.

さらに本発明の内側スベー壷ナーとしては、透過流体が
流通し得る空間が形成されるシート状部材であれば特に
限定されるものではなく、その好ましい形態の1例とし
てネット状部材があげられる。
Furthermore, the inner side container of the present invention is not particularly limited as long as it is a sheet-like member in which a space through which permeated fluid can flow is formed, and a net-like member is a preferable example thereof.

かかるネット材としては、目のあらい凹凸形状を有する
ものが好ましく、8貿としてはプラスチック製あるいは
金属製のいずれでもよいが軽量化の点からプラスチック
製が好ましい。
Such a net material is preferably one having a rough, uneven shape, and the net material may be made of either plastic or metal, but plastic is preferable from the viewpoint of weight reduction.

プラスデック製の場合、腰のあるものが好ましり、飼料
としては例えばポリプロピレン、ポリエチレンテレフタ
レート。ナイロン等をあげることができる。市販のネッ
ト材を例示するばQup ont社のベクサーあるいは
東京ポリマー社のネト1」ン等をあげることができる。
In the case of Plus Deck, it is preferable to use something with firmness, and the feed may be polypropylene or polyethylene terephthalate, for example. Nylon etc. can be given. Examples of commercially available net materials include Vexar from Qupont and Net 1 from Tokyo Polymer.

尚かかる内側スペーサーの厚みとしては0.3〜3 m
mが好ましく、さらに0.5−2mmが実用上望ましい
The thickness of this inner spacer is 0.3 to 3 m.
m is preferable, and 0.5-2 mm is more practically desirable.

また本発明の流体分離ニレメンi〜において、内側スペ
ーサー表面の凹凸が大きくて流体分離の際選択透過膜面
に外側から加圧された場合に膜が該凹凸に応じた形に変
形し破損することを防止ザるために、必要に応じてさら
に該スペーサーと膜の間にシート状多孔質材を挿入せし
めることが好ましい。かかるシート状多孔質材の具体例
としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレ
ン。
In addition, in the fluid separation membrane i~ of the present invention, when the surface of the inner spacer has large irregularities and pressure is applied from the outside to the selectively permeable membrane surface during fluid separation, the membrane deforms to a shape corresponding to the irregularities and is damaged. In order to prevent this, it is preferable to further insert a sheet-like porous material between the spacer and the membrane, if necessary. Specific examples of such sheet-like porous materials include polyethylene terephthalate and polypropylene.

ナーrロン等からなる不織布AI)、ポリプロピレン。Non-woven fabric made of Nurron, etc. (AI), polypropylene.

セルロースエステル 1へ,再生セルロース等からなる多孔質膜などがあげら
れる。
Examples of the cellulose ester 1 include porous membranes made of regenerated cellulose and the like.

本発明におけるエレメントは、片面あるいは両面の透過
膜を透過して得られる濃縮流体をとりだすため取出口が
設けられている。取出し口は、その部分の圧損失のほと
んどない断面積及び長さのものを選ぶことが必要であり
、特に支持板の両面を利用した場合の両サイドで共有し
た取出し口では、膜−面に対してそれぞれの取出[1を
設【プる場合と比較して、取出し口の数が半減できるこ
と、さらに取出し口からの濃縮流体をまとめる集合管も
数を減らすことができ、エレメント及びモジュールの構
造が簡便になるという特徴がCて(る。
The element in the present invention is provided with an outlet for taking out the concentrated fluid obtained by passing through the permeable membrane on one or both sides. It is necessary to select an outlet with a cross-sectional area and length that causes almost no pressure loss at that part.Especially when using both sides of the support plate, an outlet that is shared by both sides should be selected so that there is no pressure loss on the membrane surface. In contrast, compared to the case where each outlet is set up, the number of outlet ports can be halved, and the number of collecting pipes that collect the concentrated fluid from the outlet ports can also be reduced. The feature of C is that it is easy to use.

取出し口を除い(はエレメントの外周は、流体のもれが
ないように封じられる。即ら、供給流体混合部と膜を透
過した濃縮流体の混合が起こらないような構造になって
いる。
The outer periphery of the element, except for the outlet, is sealed to prevent fluid leakage. In other words, the structure is such that the supply fluid mixing section and the concentrated fluid that has passed through the membrane do not mix.

かかる本発明のエレメントの接6一部において用いられ
る接む剤としては、支持板と選択透過膜の裏面を接着シ
ールし得るものであればいかなるものを使用してもよい
。尚かかる接着剤の選定にあたっては、接着剤を調製す
る際の操作性,調製した接着剤を塗布し各部材を接着固
化しシールする際の操作性と接着性、及び得られたエレ
メントを収納した流体分離装置を使用する際の接着剤の
耐久性等が重要である。特に選択透過膜が前記した如き
多孔質膜上に積層されたものである場合に、その多孔質
膜中に接着剤が浸透して接着シールを確実に行なうこと
が容易な接着剤を選定する必要がある。また支持板面で
の接着保持性を高めるために、その支持板面上に微小な
凹凸を形成せしめたものを用いることも有効である。
As the contact agent used in the contact part 6 of the element of the present invention, any agent may be used as long as it can adhesively seal the back surface of the support plate and the selectively permeable membrane. When selecting such an adhesive, consider the operability when preparing the adhesive, the operability and adhesion when applying the prepared adhesive, adhering and solidifying each member, and sealing, and the ease with which the obtained element is stored. The durability of the adhesive is important when using a fluid separation device. In particular, when the permselective membrane is laminated on a porous membrane as described above, it is necessary to select an adhesive that can easily penetrate into the porous membrane to ensure a secure adhesive seal. There is. Furthermore, in order to improve the adhesion retention on the support plate surface, it is also effective to use a support plate with minute irregularities formed on the support plate surface.

本発明の流体分離装置は、外側スペーサーを介して前記
した流体分離エレメントを多数積層せしめたモジュール
を用いたことを特徴としたものであり、さらに該モジュ
ールに原料流体混合物を供給し、さらに使用済流体混合
物を排出する手段、該エレメントの内側圧力を外側圧力
より低く維持する手段、膜を透過した流体を通過後流体
取出口を通してエレメント内部より取り出し収集し使用
に供づる導管手段を有している。
The fluid separation device of the present invention is characterized by using a module in which a large number of the above-mentioned fluid separation elements are stacked together via an outer spacer, and further a raw material fluid mixture is supplied to the module, and a used fluid separation device is further supplied to the module. means for discharging the fluid mixture, means for maintaining the pressure inside the element lower than the pressure outside the element, and conduit means for removing the fluid that has passed through the membrane from the interior of the element through a fluid outlet for collection and use. .

例えば気体分離装置で、空気中から酸素富化空気を分離
するための模型酸素富化装置の場合には、第3図に例示
される如く膜表面に大気が流通し得る流路を設けるため
にエレメント20間に外部スペーサー4をはさんだ状態
で多数のエレメントを積層して配列せしめたモジュール
と、外部から大気Cを取込み該モジュールにおけるニレ
メン1−の外部空間に大気を供給して膜面に大気を通過
せしめさらに酸素1度の低下した使用済みの大気りを装
置外に排出する送風手段18と、該エレメントの内側空
間を減圧状態に維持し膜に酸素富化空気を透過せしめさ
らにその酸素富化空気をエレメント内から取り出すため
の真空ポンプ手段10.及び各エレメント内からの酸素
富化空気を収集し該装置における酸素富化空気Aの流出
口に流通せしめる導管手段を有する。
For example, in the case of a model oxygen enrichment device for separating oxygen-enriched air from air in a gas separation device, as illustrated in FIG. A module in which a large number of elements are stacked and arranged with an external spacer 4 sandwiched between the elements 20, and an atmosphere C is taken in from the outside, and the atmosphere is supplied to the external space of the niremen 1- in the module, so that the membrane surface is exposed to the atmosphere. and a blowing means 18 for discharging the spent air whose oxygen content has been lowered by 1 degree to the outside of the device, and a blower means 18 for maintaining the inner space of the element in a reduced pressure state and passing the oxygen-enriched air through the membrane. 10. Vacuum pump means for extracting oxidized air from within the element. and conduit means for collecting oxygen-enriched air from within each element and communicating it to the oxygen-enriched air A outlet in the apparatus.

また該酸素富化装置には、膜透過の際に水分も濃縮され
る場合に酸素富化空気を冷却せしめる冷却手段12.そ
の冷却により酸素富化空気中に生じた水滴を分離する手
段13.該冷却手段をより有効に機能せしめるためのオ
リフィス等の減圧手段14゜水分離手段13からの水分
を導管17を経て冷却手段表面上で保水し気化せしめる
保水手段11.使用に供する酸素富化空気Aの流量を調
節する手段15及び流分測定手段16を具備せしめるこ
とが好ましい。
The oxygen enrichment device also includes a cooling means 12 for cooling the oxygen enriched air when water is also concentrated during membrane permeation. 13. Means for separating water droplets formed in the oxygen-enriched air by its cooling; 13. A depressurizing means such as an orifice for making the cooling means function more effectively; 14. Water retention means 11 for retaining and vaporizing moisture from the water separation means 13 on the surface of the cooling means through a conduit 17; Preferably, means 15 for adjusting the flow rate of the oxygen-enriched air A to be used and means 16 for measuring the flow rate are provided.

尚、Bは余剰の酸素富化空気を示している。Note that B indicates surplus oxygen-enriched air.

かかるM素富化装置において、モジュールを構成した各
エレメントの膜面においてi11度分極をできるだけ小
さくして分離効率を本来の膜性能に近く維持するために
、各膜面に送る大気の流量が酸素富化空気量の5倍以上
、好ましくは10倍以上、さらに好ましくは30倍以上
である。すなわち該七ジュールにおけるエレメント間の
各通路にかなりの空気をできるだけ均一に流通させるこ
とが必要である。それ故エレメント間に具備させる外側
スペーサー4によって形成される各エレメント間の間隔
をできるだけ均一にすることが望ましい。本発明では、
前記した如き改良された接着シール形態に加えて圧縮性
を有した外側スペーサーを用いることによって、各エレ
メント間の間隔の均一性を適度に維持した状態で該モジ
ュールを組みたてることが極めて容易になった。尚第3
図では、便宜上外側スペーサー4がエレメント20の内
側における酸素富化空気の流れに対して直角の方向に位
置する場合を記載しているが、第1図の如く酸素富化空
気の流れと平行に外部スペーサー4を配したものの方が
、大気を酸素富化空気の流れと向流的に流して分離効率
を高めることができるので望ましい。
In such an M element enrichment device, in order to minimize the i11 degree polarization on the membrane surface of each element constituting the module and maintain the separation efficiency close to the original membrane performance, the flow rate of the atmosphere sent to each membrane surface is adjusted to The amount of enriched air is 5 times or more, preferably 10 times or more, and more preferably 30 times or more. That is, it is necessary to circulate as uniformly as possible a considerable amount of air in each passageway between the elements in the 7 joules. Therefore, it is desirable to make the spacing between each element as uniform as possible, which is formed by the outer spacer 4 provided between the elements. In the present invention,
By using the compressible outer spacer in addition to the improved adhesive seal configuration described above, it is extremely easy to assemble the module while maintaining appropriate uniformity of spacing between each element. became. Furthermore, the third
For convenience, the figure shows a case in which the outer spacer 4 is located in a direction perpendicular to the flow of oxygen-enriched air inside the element 20, but as shown in FIG. It is preferable to use the external spacer 4 because it allows the atmosphere to flow countercurrently with the flow of oxygen-enriched air, thereby increasing the separation efficiency.

本発明の流体分離エレメント及び流体分離装置は、上記
した如き酸素富化において有利に用いられるものである
が、それ以外にも選択透過膜の性能を適宜選ぶことによ
ってヘリウムガス、水素ガス等の気体の濃縮分離や逆浸
透、限外濾過、パーペーパーレーション等の液体混合物
の分離に用いることもできる。
The fluid separation element and fluid separation device of the present invention are advantageously used for oxygen enrichment as described above, but can also be used to enrich gases such as helium gas and hydrogen gas by appropriately selecting the performance of the selectively permeable membrane. It can also be used for the separation of liquid mixtures such as concentration separation, reverse osmosis, ultrafiltration, and paper separation.

以下に実施例をあげてさらに詳細に説明する。A more detailed explanation will be given below with reference to examples.

但し本発明はこの実施例によって何ら限定されるもので
はない。
However, the present invention is not limited to this example in any way.

実施例1,2比較例1.2 第2図に示す如くアルミ板2(厚さ1aw、  250
a*X 500m) 、上に第1表に記載する寸法に裁
断したポリプロピレンネット5(厚さ0.5m+、 1
4メツシユ)をセットし、第1表に示す位置関係となる
ようにエポキシ系接着剤6を塗布巾約10am、厚さ約
0.5#IIIIで帯状に塗布した後、別途にポリエチ
レンテレフタレート不織布1−C(厚さ230μ。
Examples 1 and 2 Comparative Example 1.2 As shown in Fig. 2, aluminum plate 2 (thickness 1aw, 250
a*X 500m), polypropylene net 5 (thickness 0.5m+, 1
4 meshes) and apply epoxy adhesive 6 in a band shape with a coating width of about 10 am and a thickness of about 0.5#III so as to have the positional relationship shown in Table 1, and then separately apply polyethylene terephthalate nonwoven fabric 1. -C (thickness 230μ.

目付ffl 180g/Td)上に製膜したポリスルホ
ン多孔1g1−bを基材としてその表面にポリ4−メチ
ルペンテン−1の極3J膜1−a(酸素選択透過性あり
)具備せしめた酸素選択透過膜1を接着塗布部に張付は
圧着しながら接着剤をポリ4−メチルペンテン−1極薄
膜の裏面まで浸透させるようにして接着固化せしめて酸
素富化エレメントを得た。
Oxygen selective permeation using a polysulfone porous 1g1-b film formed on a polysulfone porous film 1g1-b (fabric weight ffl 180g/Td) as a base material and having a poly 4-methylpentene-1 polar 3J film 1-a (with oxygen selective permeability) on its surface. Membrane 1 was adhered to the adhesive-applied area while being pressed so that the adhesive penetrated to the back surface of the extremely thin poly-4-methylpentene-1 membrane to solidify the adhesive to obtain an oxygen-enriched element.

尚各エレメントの接着帯域の1ケ所に細管状の富化空気
の取出し口を挿入した状態で前記接着同化を行なった。
The adhesion assimilation was performed with a capillary-shaped enriched air outlet inserted at one location in the adhesion zone of each element.

かくして得られた各エレメントの接着後の状態を調べた
結果を第1表に合せて示す。
Table 1 shows the results of examining the state of each element thus obtained after adhesion.

即ち、実施例1.2の方法を実施した場合透過膜と接着
剤との接着性が良好で、境界層間の気体の洩れがなく、
内側スペーサー端部と接着剤帯域との車なり部分の透過
膜表面での凹凸もなく滑らかで良好であった。比較例1
では内側スペーサー(ネット)に接着剤が引き取られた
接着剤の巾が拡がり接着剤が透過膜に充分接着されない
部分が所々発生し安定した接着状態が得られなかった。
That is, when the method of Example 1.2 was carried out, the adhesion between the permeable membrane and the adhesive was good, and there was no gas leakage between the boundary layers.
The surface of the permeable membrane at the curved portion between the inner spacer end and the adhesive zone was smooth and good with no irregularities. Comparative example 1
In this case, the width of the adhesive taken up by the inner spacer (net) expanded, and there were some parts where the adhesive was not sufficiently adhered to the permeable membrane, making it impossible to obtain a stable adhesive state.

比較例2では接着状態は良好であったが、内側スペーサ
ー端部と接着剤帯域との間に必然的に溝部が出来るため
透過膜表面が凹み気体の吸引作用(気体透過)時透過膜
を傷つけ気体の洩れの原因となった。また内側スペーサ
ーを接着剤で固定す′る作用がないため内側スペーサー
がずれて膜面の凹みが大きくなることがあった。上述の
如〈実施例1.2が最適な方法であった。
In Comparative Example 2, the adhesion state was good, but because a groove was inevitably formed between the inner spacer end and the adhesive zone, the permeable membrane surface was depressed and the permeable membrane was damaged during gas suction action (gas permeation). This caused a gas leak. Furthermore, since there is no effect of fixing the inner spacer with adhesive, the inner spacer may be displaced, resulting in a large dent in the film surface. As mentioned above, Example 1.2 was the optimal method.

実施例3 実施例1で得られたエレメントの長手方向に沿った相対
する2辺における接着帯域の膜表面上に、外側スペーサ
ーとしてクロロブレンフオームの圧縮性がスケット(巾
10111111.厚さ5#I)をシリコーン系接着剤
により付着せしめたものを30枚重ね合わせることによ
って酸素富化モジュール作成し、第3図に示す如き酸素
富化装置を組み立てた。この装置におけるモジュール内
での空気の流れは良好であり、また各エレメントにおけ
る接着シールは長期管保持され、膜面も破損されること
がなかった。
Example 3 On the membrane surface of the adhesive zone on two opposite sides along the longitudinal direction of the element obtained in Example 1, compressible chloroprene foam sketches (width 10111111.thickness 5#I) were applied as outer spacers. ) was adhered with a silicone adhesive, an oxygen enrichment module was prepared by stacking 30 sheets, and an oxygen enrichment device as shown in FIG. 3 was assembled. Air flow within the module in this device was good, the adhesive seals on each element were retained for a long time, and the membrane surface was not damaged.

〈発明の効果〉 本発明における流体分離エレメント及びそれを用いた流
体分離装置は、特定の接着シール形態をとることによっ
て、より確実なシールが確保され、特に接着剤帯部の巾
を比較的均一に且つ狭くすることが容易であり、さらに
は使用する接着剤の母を減少せしめ、有効な膜面積を出
来るだけ大きくできる利点がある。また圧縮性の外側ス
ペーサーと組み合せた場合には、多数のエレメントを積
層してモジュールを形成する際に各エレメント間の間隔
を比較的均一に保持した状態で容易に組み立てることが
出来る長所もある。さらに本発明では接着シール部近傍
での膜面の損傷が少なく長期間の耐久性を保持すること
ができる。
<Effects of the Invention> The fluid separation element of the present invention and the fluid separation device using the same can ensure a more reliable seal by adopting a specific adhesive seal form, and in particular, the width of the adhesive band can be made relatively uniform. It is easy to make the film narrow and narrow, and it also has the advantage of reducing the amount of adhesive used and increasing the effective membrane area as much as possible. Furthermore, when combined with a compressible outer spacer, there is an advantage that when a large number of elements are stacked to form a module, it can be easily assembled while keeping the spacing between each element relatively uniform. Furthermore, in the present invention, there is little damage to the membrane surface near the adhesive seal portion, and long-term durability can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明に係る流体分離エレメントの平面図を
概略的に示したものであり、第2図は第1図におけるα
−α′面における該エレメント端部(接着部)近傍を断
面図で示したものである。 また第3図は本発明の流体分離エレメントを用いた流体
分離装置の実施態様例として、酸素富化装置を示したも
のである。 特許出願人 帝 人 株 式 会 壮 図面の浄書(内容に変更なし) 手続ネ市装置 (方式) 昭和60年11月13日 持貫午庁長p゛殿 1、事件の表示 特願昭60−171010号 2、発明の名称 流体分離エレメント及びそれを用いた流体分離装置3、
補正をする者 事件との関係    特許出願人 大阪市東区南本町1丁目11番地 (300)帝人株式会社 代表者岡本佐四部 4、代理人 東京都千代田区内幸町2丁目1番1号 5、補正命令の日付  昭和60年10月29日6、補
正の対象 図面 7、補正の内容
FIG. 1 schematically shows a plan view of a fluid separation element according to the present invention, and FIG. 2 shows α in FIG.
A cross-sectional view showing the vicinity of the element end (adhesive part) in the -α' plane. Further, FIG. 3 shows an oxygen enrichment device as an embodiment of a fluid separation device using the fluid separation element of the present invention. Patent applicant: Teijin Co., Ltd. Engraving of the grand drawing (no changes to the content) Procedure device (method) November 13, 1985, Director General P. 1, Patent application for displaying the case 1986- No. 171010 2, Title of invention Fluid separation element and fluid separation device using the same 3,
Relationship with the case by the person making the amendment Patent applicant: 1-11 Minamihonmachi, Higashi-ku, Osaka (300), Teijin Ltd. representative, Okamoto Sashibe 4, agent, 2-1-1-5 Uchisaiwai-cho, Chiyoda-ku, Tokyo, order for amendment Date October 29, 1985 6, Drawing subject to amendment 7, Contents of amendment

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)流体混合物から特定成分を選択的に透過し得る選
択透過膜、支持板、該選択透過膜と支持板の間に位置し
た透過流体通過用スペーサー及び透過流体取出口を具備
した流体分離エレメントにおいて、接着剤によって該選
択透過膜の周囲を該支持板に接着シールせしめた接着帯
域内に該スペーサー端部の大部分が配されていることを
特徴とした流体分離エレメント。
(1) A fluid separation element comprising a permselective membrane capable of selectively permeating a specific component from a fluid mixture, a support plate, a permeate passage spacer located between the permselective membrane and the support plate, and a permeate outlet, A fluid separation element characterized in that the spacer end is largely disposed within an adhesive zone adhesively sealed around the permselective membrane to the support plate by means of an adhesive.
(2)該接着部上の選択透過膜面の一部に圧縮性部材を
具備せしめた特許請求の範囲第1項記載の流体分離エレ
メント。
(2) The fluid separation element according to claim 1, wherein a part of the permselective membrane surface on the adhesive portion is provided with a compressible member.
(3)該接着部の該透過流体通過用スペーサーが存在し
ない部分における該接着剤のみからなる層の厚みが、ス
ペーサー厚みの0.5〜1.5倍の範囲にある特許請求
の範囲第1項記載の流体分離エレメント。
(3) The thickness of the layer consisting only of the adhesive in the part of the adhesive part where the spacer for passing fluid through is not present is in the range of 0.5 to 1.5 times the thickness of the spacer. Fluid separation element as described in Section.
(4)流体混合物から特定成分を選択的に透過し得る選
択透過膜、支持板、該選択透過膜と支持板の間に位置し
た透過流体通過用スペーサー及び透過流体取出口を具備
した多数の流体分離エレメントを圧縮性部材からなる原
料流体通過用スペーサーを介して積層状に配列せしめた
モジュールと、該選択透過膜面上に流体混合物供給する
手段と、該エレメントの内側空間圧力をその外側空間圧
力よりも低くせしめる手段と、該選択透過膜を透過した
流体を該エレメント内側空間より取り出す手段を有した
流体分離装置において、該流体分離エレメントの選択透
過膜の周囲を接着剤によって該支持板に接着シールせし
めた接着帯域内に該透過流体通過用スペーサー端部の大
部分が配されていることを特徴とした流体分離装置。
(4) A large number of fluid separation elements equipped with a permselective membrane capable of selectively permeating a specific component from a fluid mixture, a support plate, a spacer for passing the permeate located between the permselective membrane and the support plate, and a permeate outlet. are arranged in a stacked manner through spacers for passage of raw material fluid made of compressible members; means for supplying a fluid mixture onto the permselective membrane surface; In a fluid separation device having a means for lowering the permselective membrane and a means for taking out the fluid that has passed through the permselective membrane from the inner space of the element, the periphery of the permselectively membrane of the fluid separation element is adhesively sealed to the support plate with an adhesive. A fluid separation device characterized in that most of the end portion of the spacer for passing the permeate fluid is disposed within the adhesive zone.
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