JPS6365931A - 気体分離膜モジユ−ル - 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 方発明は、混合気体から特定の気体を選択的に分離する
気体透過膜を利用した小型で、しかも軽量な気体分離膜
モジュール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、又医療用に呼吸疾患の治
療用として利用されている。

気体透過膜を利用した分離技術としては、例えば特開昭
５６−９１８０２号公報に示される様に選択気体透過膜
セルがある。

以下図面を参照しながら、上述したような気体分離手段
の一つである従来の酸素富化膜ユニット中の気体分離膜
モジュールについて説明を行う。

第４図は、従来の気体分離膜セルの一部を破断して示す
斜視図を示すものである。第４図において、２１は混合
気体を選択的に分離する気体透過膜、２２は気体透過膜
２１との間に空間部が形成されるように密封保持する金
属板、２３は前記空間部内に充填される通気性物質、２
４は通気性物質２３と気体透過膜２１の間に介在する通
気性シート、２６は気体透過膜２１と金属板２２を気密
に保つ両面粘着テープ、２６は選択的に分離された気体
を吐出する流体吐出口、２７は前記気体透過膜２１と、
この気体透過膜２１の厚み方向に積層され相対する他の
気体透過膜２１とが接触しないよりにしで、常に新しい
空気を供給出来る空間を形成する端部スペーサである。

第５図は、従来の気体分離膜モジュールを収納した酸素
富化膜ユニットの一部を破断して示す斜視図を示すもの
である。第６図において、２８は第４図に示す気体分離
膜セル、２９は気体分離膜セル２８を収納する小ユニツ
トケース、３０は気体分離膜セル２８をブロック化した
気体分離膜モジュール、３１は選択的に分離された気体
を集合させるヘッダー、３２は前記気体分離膜セル２８
の流体吐出口２６と前記ヘッダー３１を接続するチュー
ブ、３３は前記気体透過膜２１に常に新しい空気を供給
するファン、３４は前記空気より塵埃を除去するフィル
ター、３５は上記部品を収納するケースである。

以上の様に構成された気体分離膜モジュールを収納した
酸素富化膜ユニットについて以下その動作について説明
する。

１ず気体透過膜２１は、窒素よりも大きな速度で酸素を
透過させるものであり、へ−、ｒ　ター　３１　ｆｔ）
介して流体吐出口２６を真空ポンプで減圧吸引を行なう
と、気体分離膜モジュール３０の外部の気体は、気体透
過膜２１を通って選択的に分離される。またチューブ３
２は流体吐出口２６とヘッダー３１を接続して気体透過
膜２１に減圧度を伝えるものである。又供給ファン３３
は、フィルター３４を介して気体分離膜モジー−ル３ｏ
に常に新しい空気を供給するものであり、フィルター３
４は気体透過膜２１へ供給される空気より塵埃を除去す
るものである。選択的に分離された気体（酸素富化空気
）は、通気性物質２３より形成される空間部に侵入し流
体吐出口２６とチューブ３２を通ってヘッダー３１によ
り集合し外部に供給される。

又金属板２２は、気体透過膜２１が真空ポンプで減圧さ
れた場合に気体透過膜２１を保持しかつ補強するもので
ある。気体透過膜２１と金属板２２により形成された空
間部に通気性物質２３と通気性シート２４が充填してあ
り、両面粘着テープ２５により密封保持されている。又
気体透過膜２１のＨみ方向に積層され相対する他の気体
透過膜２１が接触しない様に端部スペーサー２７が気体
分離膜セル２８のコーナ部に接着形成されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、第４図の様に気体分離膜セル２８は、気
体透過膜２１と金属板２２の間に通気性物質２３と通気
性シート２４を充填させコーナ部を両面粘着テープ２５
で接着する構造においては、気体透過膜２１の中央部が
凸状にふくらみ、厚み方向に積層された相対する他の気
体透過膜２１と接触し、気体透過膜２１が破壊する恐れ
があり、端部スペーサ２７の厚さを気体透過膜２１が接
触しない様に充分数る必要があり小型化出来ない。又気
体分離膜モジュール３ｏは、気体分離膜セル２８を小ユ
ニツトケース２９に収納しているだけで、気体分離膜セ
ル２８単体を補強板２２により機械的強度を得るもので
あるが、補強板２２の材質を金属板で行なう場合は、気
体分離膜モジュール３ｏの重量が重いし、補強板２２の
材質を樹脂板で行なう場合は、機械的強度がないという
問題点を有していた。

本発明は、上記問題点に鑑み、機械強度が強く、しかも
軽量で小型な気体分離膜モジュールを提供するものであ
る。

問題点を解決するだめの手段 この目的を達成するために本発明の気体分離膜モジュー
ルは、気体透過膜上にスペーサを接着して気体分離膜モ
ジュールを厚み方向に数個単位毎に小ブロツク化し、か
つ両端に金属板を積層し、前記積層体の長手方向の両側
を各セルの一部が埋する様に、樹脂で固定するものであ
る。又気体分離膜セル単体で、強度及び気体透過膜の中
央部の凸状のふくらみをなくす為、気体分離膜セルのコ
ーナ部の全周を通気性物質と通気性シートを合せた厚さ
に樹脂で密封固定する。

作　　用 この構成により気体透過膜２１の中央部のふくらみがな
くなり、その結果厚み方向に積層された相対する他の気
体透過膜２１と接触しない。従ってスペーサの厚みを薄
くでき、小型になり、しかも気体分離膜セル単体で保持
補強するのではなく、気体分離膜モジュールとじて保持
補強する為、樹脂板を使用でき軽量化が図れる。

実施例 以下本発明の一実施例について図面を参照しながら説明
する。

第１図は、本発明の一実施例における気体分流膜セルの
一部を破断して示す斜視図、第２図は気体分離膜モジュ
ールの一部を破断して示す斜視図、第３図は、酸素富化
膜ユニットの一部を破断して示す斜視図を示すものであ
る。

第１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、２は気体透過膜１との間に空間部が形成される
ように密封保持する樹脂板、３は前記空間部内に充填さ
れる通気性を有する通気性物質、４は通気性物質３と気
体透過膜１の間に介在する通気性ソート、５は樹脂板２
と通気性物質３と通気性シート４のコーナ部の全周を密
封固定するシーリング樹脂、６は気体透過膜１とシーリ
ング樹脂５を気密に保つ両面粘着テープ、７は選択的に
分離された気体を吐出する流体吐出口、８は前記気体透
過膜１同志が接触しない様に膜表面に接着するスペーサ
、９はスペーサ８を接着し、しかもスペーサ８が振動な
どにより多少移動しても気体透過膜１に影響がないよう
にする接着剤である。

第２図（ておいて、１ｏは気体分離膜セル、１１は高さ
方向の強度を得、しかも両端の気体透過膜１の接触をガ
ードする金属板、１２は気体分離膜セル１ｏを厚み方向
に数個毎に積層し、両端に金属板１１を積層した後、前
記積層体の長手方向を各気体分離膜セル１ｏの一部が埋
まる様に固定する樹脂部である。

第３図において、１３は気体分離膜モジュール、１４は
選択的に分離された気体を集合するヘッダー、１５は前
記気体分離膜セル１０の流体吐出ロアと前記ヘッダー１
３を接続するチューブ、１６は前記気体透過膜１に常に
新しい空気を供給するフィルター、１７は前記空気より
塵埃を除去するフィルター、１８は気体分離膜モジュー
ル１３を収納するケースである。

以上の様に構成された気体分離膜モジュールについて以
下その動作を説明する。

第１図、第２図、第３図において、気体透過膜１は、窒
素より大きな速度で酸素を透過させるものであり、ヘッ
ダー１４を介して流体吐出ロアを真空ポンプで減圧吸引
を行なうと、気体分離膜セル１ｏの外部の気体は、気体
透過膜１を辿って選択的に分離される。まだチューブ１
６は、流体吐出ロアとヘッダー１４を接続して気体透過
膜１に真空度を伝えるものである。そして選択的に分離
された気体（酸素富化空気）は、通気性物質３より形成
される空間部に流入し、流体吐出ロアとチューブ１５を
通ってヘッダー１４により集合され外部に供給される。

又供給７７ン１６は、フィルター１７を介して気体分離
膜モジュール１３に常に新しい空気を供給するものであ
り、フィルター１７は気体透過膜１へ供給される空気よ
り塵埃を除去するものである。

次に気体分離膜モジュール１３の構造について説明する
。

樹脂板２は、気体透過膜１との間に空間部を形成し、気
体透過膜１を保持しかつ補強するものである。

しかしながら、樹脂板２の調性では、長手方向あるいは
高さ方向の機械的強度が不足している。

そこで気体分離膜セル１０を数個毎に厚み方向に積層し
、両端に金属板（アルミニウム板）１１を積層した後、
前記積層体の長手方向の両側を各気体分離膜セルの一部
が埋まる様に樹脂部１２で固定することにより、高さ方
向の強度は、金属板１１により得ることができ、幅方向
及び長手方向の強度は、樹脂部１２で得ることができる
。つまり気体分離膜セル１０単体で機械的強度を得るの
ではなく、気体分離膜モジュール１３のブロックとして
機械的強度を得るものである。

又気体分離膜セル１０単体も機械的強度を得る為に次の
様な構造になっている。

気体分離膜セル１０構造は、気体透過膜１と樹脂板２に
より形成された空間部に通気性物質３と通気性シート（
不織布）４が充填しである。

上記樹脂板２と通気性物質３と通気性／−ト４のコーナ
部の全周を、シーリング樹脂５で連通体３と通気性シー
ト４を合わせた厚さに密封固定することにより、機械的
強度を得ている。このことにより、通気性シート４と連
通体３が一体化でき凸状にふくらんで気体透過膜１がふ
くらみ、相対する気体分離膜セル１０の気体透過膜１同
志が接触することがなく、寿命が伸びる。

しかも気体透過膜１を接着する面が従来例の様に段差が
なく気体透過膜１を破壊する可能性も少ない。

又気体透過膜１の表面に接着剤９を塗布して、スペーサ
８を接着することにより厚み方向に積層される相対する
他の気体透過膜１の表面に接着しであるスペーサ８同志
が接触して押され、気体透過膜１が接触しない。

以上の様に気体透過膜１の膜表面にスペーサを接着して
いる為、気体透過膜１同志が接触することがなく、従来
の厚さの％程度に小型化できる。

又、気体分離膜セル１ｏのコーナ一部全周を通気性シー
ト・４と通気性物質３を合せた厚さに密封固定している
為、通気性物質３と通気性シート４が凸状にふくらまな
く、又段差がない為、気体透過膜に張力が掛からなく、
寿命が伸びしかも気体分離膜セル１０単体の機械的強度
が向上する。

気体分離膜セル１０単体で機械的強度を得るのではなく
気体分離膜モジユール１３全体で、機械強度（高さ方向
は、金属板１１の機械的強度、長手方向及び幅方向は、
樹脂部１２の機械強度）を得る為、樹脂板２を使用でき
、軽量化できる。

又性能及び特性も従来と同等の性能を得ることが出来る
ことを確認した。

発明の効果 以上の様に本発明は、補強材として樹脂板を使用するこ
とができる為軽量化できる。又気体透過膜表面にスペー
サを接着する為、膜同志が接触することがない為、小型
化でき、さらに気体分離膜セルのコーナ一部全周を樹脂
で密封固定する為、気体分離膜セル単体の機械的強度も
上がり、寿命も伸びる。

このことにより軽量でしかも小型な気体分離膜モジュー
ルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のｍ−実施例による気体分離膜セルの一
部を破断して示す斜視図、第２図は同気体分離膜セルを
ブロック化した気体分離膜モジュールの一部を破断して
示す斜視図、第３図は上記気体分離膜モジュールを収納
した酸素富化膜ユニットの一部を破断して示す斜視図、
第４図は従来の気体分離膜セルの一部を破断して示す斜
視図、第５図は従来の気体分離膜モジュールを収納した
酸素富化膜ユニットの一部を破断して示す斜視図である
。 １・・・・・・気体透過膜、２・・・・・・樹脂板、６
・・・・・・シーリング樹脂、８・・・・・・スペーサ
、９・・・・・・接着剤、１０・・・・・・気体分離膜
セル、１１・・・・・・金属板、１２・・・・・・樹脂
部、１３・・・・・・気体分離膜モジュール、１４・・
・・・・ヘッダー、１５・・・・・・チューブ、１６・
・・・・・ファン、１７・・・・フィルター、１８・・
・・・・酸素富化膜ユニノ代理人の氏名　弁理士　中　
尾　敏　男　ほか１名ｉ−−−気体い視 ？−−−搭ｌト瞑 ３−η１入社初１ ４−−−　　　ａ　　　シーＬ アーク友Ｊ谷ｒＪまとυ Ｂ　−−−１−１−サ ９°°−井１判 （０−一一人庵分醇腫でル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）混合気体から特定の気体を選択的に分離する気体
   透過膜と、この気体透過膜との間に空間部が形成される
   ように密封保持する樹脂板と、前記空間部内に充填され
   る通気性物質と、気体透過膜を保護する通気性シートと
   、前記気体透過膜を気密に保つ封止剤と、前記空間部内
   の流体を吐出する流体吐出口を有する単一セルから構成
   されており、このセルを厚み方向に積層するとともに、
   この両端に金属板を積層し、かつ前記積層体の長手方向
   の両側を各セルの一部が埋まる様に、樹脂で固定するこ
   とを特徴とする気体分離膜モジュール。
2. （２）前記単一セルにおいて、セルのコーナ部の全周を
   、樹脂板と通気性物質と通気性シートが固定される様に
   、通気性物質と通気性シートを合わせた厚さに密封する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気体分離
   膜モジュール。
3. （３）気体透過膜の膜表面上にスペーサを接着し、相対
   する気体透過膜の膜表面に接着しているスペーサ同志が
   接触し、気体透過膜同志が接触しない様にした特許請求
   の範囲第１項記載の気体分離膜モジュール。