(57)【要約】【課題】透過ガスの通気抵抗を低減しながらも分離膜の破損を防止することのできるガス分離膜モジュールを提供する。【解決手段】ガス分離膜モジュール１０は、供給ガスを透過ガスと非透過ガスとに分離する分離膜１４と、通気性を有しかつ分離膜１４を支持する多孔の支持体４０とを備える。支持体４０が、分離膜１４側から透過側に向かって開口率が増大するように構成される。供給側のケース半体１６と透過側のケース半体１８とを結合することによりモジュールケース１２が構成される。分離膜１４及び支持体４０が、供給側のケース半体１６と透過側のケース半体１８との間に挟持される。両ケース半体１６，１８の間を分離膜１４を介してシールするＯリング５１、及び、Ｏリング５１の外周側において両ケース半体１６，１８の間をシールするＯリング５２が設けられる。【選択図】図１
2010137160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給ガスを透過ガスと非透過ガスとに分離する分離膜と、
通気性を有しかつ前記分離膜を支持する多孔の支持体と
を備え、
前記支持体が、分離膜側から透過側に向かって開口率が増大するように構成されていることを特徴とするガス分離膜モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載のガス分離膜モジュールであって、
供給側のケース半体と透過側のケース半体とを結合することにより構成されるモジュールケースを備え、
前記分離膜及び前記支持体が、前記供給側のケース半体と前記透過側のケース半体との間に挟持され、
前記供給側のケース半体と前記透過側のケース半体との間に、両ケース半体の間を分離膜を介してシールする内周側のシール部材、及び、前記内周側のシール部材の外周側において両ケース半体の間をシールする外周側のシール部材が設けられている
ことを特徴とするガス分離膜モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス分離膜モジュールであって、
前記分離膜が、一端側を天地方向の地側に位置させるとともに他端側を天地方向の天側に位置させるように配置され、
供給ガスが、前記分離膜の天地方向の地側から天側に向かって流れる構成とした
ことを特徴とするガス分離膜モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のガス分離膜モジュールであって、
供給ガスが、前記分離膜の一端側から他端側に向かって流れる構成とし、
透過ガスが、前記供給ガスの流れ方向と反対方向に向かって流れる構成とした
ことを特徴とするガス分離膜モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載のガス分離膜モジュールであって、
供給ガスの供給側入口部と非透過側出口部との少なくとも一方の口部内に、供給ガスを拡散させる空間部が設けられていることを特徴とするガス分離膜モジュール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載のガス分離膜モジュールであって、
供給ガスの供給側入口部と非透過側出口部との少なくとも一方の口部内に、通気性を有する通気抵抗部材が設けられていることを特徴とするガス分離膜モジュール。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載のガス分離膜モジュールであって、
前記分離膜の供給ガス側に、通気性を有する通気抵抗体が設けられていることを特徴とするガス分離膜モジュール。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載のガス分離膜モジュールであって、
供給ガスが流れる供給側通路における分離膜とその分離膜に対向する対向壁面との対向面間の間隔が、前記供給側通路の上流側通路における通路断面積よりも該供給側通路の通路断面積が小さくなるように狭められていることを特徴とするガス分離膜モジュール。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１つに記載のガス分離膜モジュールであって、
供給ガスが流れる供給側通路が、通路長さよりも通路幅が長くなるように構成されていることを特徴とするガス分離膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス分離膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス分離モジュールの従来例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。なお、図１７は従来例に係るガス分離膜モジュールを一部破断して示す斜視図である。
図１７に示すように、ガス分離膜モジュール１００は、混合気体中より特定の気体を選択的に分離する分離膜１０１と、分離膜１０１を支持する波状断面を有する支持板１０３と、分離された気体の取出口１０５とを備えている。分離膜１０１は、支持板１０３の両面に設けられている。また、支持板１０３の外周部には、両面に分離された気体を取出口１０５へ導く流路部が設けられている。このガス分離膜モジュール１００において、支持板１０３の波状断面の凸部によって分離膜１０１が支持され、その裏面の凹部によって分離膜１０１を透過した分離気体の流路が形成されている。分離気体は、支持板１０３の外周部の流路部を通って取出口１０５から取出される。
【０００３】
【特許文献１】特開平１−１７６４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来例によると、支持板１０３の波状断面の凸部と凹部とが交互に存在するため、分離膜１０１の破損の防止と分離気体（透過ガス）の通気抵抗の低減とを両立することが困難であった。例えば、隣り合う凸部の相互間の間隔を狭めることによって分離膜１０１の破損を防止しようとすると、凹部による通路断面積が狭くならざるを得ないことから、分離気体の通気抵抗が増大することになる。また、隣り合う凸部の相互間の間隔を拡げることによって、凹部による通路断面積を増大し、分離気体の通気抵抗を低減しようとすると、凸部による分離膜１０１の支持間隔が広くならざるを得ないことから、分離膜１０１の変形や破れ等の破損をきたしやすくなる。
本発明が解決しようとする課題は、透過ガスの通気抵抗を低減しながらも分離膜の破損を防止することのできるガス分離膜モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題は、特許請求の範囲の欄に記載された構成を要旨とするガス分離膜モジュールにより解決することができる。
すなわち、特許請求の範囲の請求項１に記載されたガス分離膜モジュールによると、供給ガスを透過ガスと非透過ガスとに分離する分離膜が通気性を有する多孔の支持体で支持されている。また、支持体が分離膜側から透過側に向かって開口率が増大するように構成されている。したがって、支持体の分離膜側から透過側に向かって開口率が増大されることにより、透過ガスの通気抵抗を低減しながらも、支持体の分離膜側の開口率が低いことにより分離膜の破損を防止することができる。
【０００６】
また、特許請求の範囲の請求項２に記載されたガス分離膜モジュールによると、モジュールケースの両ケース半体の間に設けた内周側のシール部材によって、供給ガスが分離膜を透過することなく透過側に漏れることを防止することができる。また、モジュールケースの両ケース半体の間に設けた外周側のシール部材によって、供給ガス及び透過ガスがモジュールケース外へ漏れることを防止することができる。
【０００７】
また、特許請求の範囲の請求項３に記載されたガス分離膜モジュールによると、供給ガスが、分離膜の天地方向の地側から天側に向かって流れるため、分離膜に対する供給ガスの流れを均一化することができる。また、供給ガスに液化が生じた場合においても、供給ガスに含まれる液体分の上昇が抑制されることにより、その液体分で分離膜が濡れることを防止することができる。
【０００８】
また、特許請求の範囲の請求項４に記載されたガス分離膜モジュールによると、供給ガスが分離膜の一端側（前端側）から他端側（後端側）に向かって流れる構成とし、透過ガスが供給ガスの流れ方向と反対方向に向かって流れる構成としている。したがって、分離膜に対する供給ガスの圧力と透過ガスの圧力との差がガスの流れ方向に関して全体的に大きくなるため、分離効率を向上することができる。
【０００９】
また、特許請求の範囲の請求項５に記載されたガス分離膜モジュールによると、供給ガスの供給側入口部と非透過側出口部との少なくとも一方の口部内に設けられた空間部により、供給ガスが拡散されるため、供給ガスが供給側通路を通過する（流れる）際にガスの流れおよびガス濃度分布をより均一化することができる。
【００１０】
また、特許請求の範囲の請求項６に記載されたガス分離膜モジュールによると、供給ガスの供給側入口部と非透過側出口部との少なくとも一方の口部内に設けられた通気抵抗部材により、供給ガスが拡散されるため、供給ガスが供給側通路を通過する（流れる）際にガスの流れおよびガス濃度分布をより均一化することができる。
【００１１】
また、特許請求の範囲の請求項７に記載されたガス分離膜モジュールによると、分離膜の供給ガス側に設けられた通気抵抗体により、分離膜に対する供給ガスの流れおよびガス濃度分布を均一化することができる。これとともに、分離膜を保持することができる。
【００１２】
また、特許請求の範囲の請求項８に記載されたガス分離膜モジュールによると、分離膜の供給側通路における該分離膜とその分離膜に対向する対向壁面との対向面間の間隔が、供給側通路の上流側通路における通路断面積よりも該供給側通路の通路断面積が小さくなるように狭められている。したがって、分離膜に対する供給ガスの接触量が増大されることにより、分離効率を向上することができる。なお、本明細書でいう「分離膜の供給側通路における該分離膜とその分離膜に対向する対向壁面との対向面間の間隔が、供給側通路の上流側通路における通路断面積よりも該供給側通路の通路断面積が小さくなるように狭められている。」とは、供給側通路の上流側通路における通路断面積を円形に置き換えた場合の直径よりも、供給側通路における分離膜と対向壁面との対向面間の間隔が小さくなるように狭められていることをいう。
【００１３】
また、特許請求の範囲の請求項９に記載されたガス分離膜モジュールによると、分離膜の供給側通路が、通路長さよりも通路幅が長くなるように構成されている。したがって、分離膜に対する供給ガスの流れ時間が短縮されることにより、分離効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。
【実施例】
【００１５】
［実施例１］
本発明の実施例１を説明する。本実施例では、炭化水素化合物（ＨＣ）を含んだ空気から炭化水素化合物を取り除くもので、詳しくは蒸発燃料ガスを濃縮するためのガス分離膜モジュールを例示する。なお、図１はガス分離膜モジュールを示す側断面図、図２は図１のII−II線矢視断面図である。
図１及び図２に示すように、ガス分離膜モジュール１０は、モジュールケース１２内に該ケース１２内を二分する長四角形状の分離膜１４を備えている。分離膜１４は、例えば発泡シリコーンにより形成された薄膜であって、蒸発燃料ガスに含まれる空気の溶解度と燃料の溶解度との違いにより両者を分離する特性を有している。すなわち、供給ガスとしての蒸発燃料ガスが分離膜１４の一方の面（図１において上面）側にその面側が高圧になるように供給された場合に、分離膜１４の他方の面（図１において下面）側である低圧側に透過ガスとして蒸発燃料の濃度が高められた凝縮ガスが透過される。
【００１６】
前記モジュールケース１２は、供給ガスが流れる側（「供給側」という）のケース半体１６と、透過ガスが流れる側（「透過側」という）の透過側のケース半体１８とにより構成されている。なお、説明の都合上、図１に示す側断面図を基準として前後上下を定める。また、図１において紙面表側を右側、その紙面裏側を左側とする。また、図３は供給側のケース半体を示す下面図、図４は透過側のケース半体を示す上面図である。
【００１７】
図１及び図２に示すように、前記供給側のケース半体１６は、例えば金属製で、四角形板状に形成されている。供給側のケース半体１６の外周部には、下面を接合面とする接合フランジ２０が形成されている。また、供給側のケース半体１６の下面側には、下面を開口する長四角形凹状の供給側通路２１が形成されている。図３に示すように、供給側通路２１は、供給ガスを前端側から後端側（図３において左側から右側）へ向けて流す通路で、前後方向の通路長さ２１Ｌよりも左右方向の通路幅２１Ｗが長くなるように形成されている。また、供給側のケース半体１６の下面側には、供給側通路２１を取り囲む段付状の分離膜嵌合部２２が形成されている（図１参照）。分離膜嵌合部２２は、接合フランジ２０の接合面に拡がるように形成されている。図１及び図２に示すように、分離膜嵌合部２２内に前記分離膜１４の外周部が嵌合されている。分離膜１４は、供給側通路２１の下面開口部を通気可能に閉鎖している。
【００１８】
図１に示すように、前記供給側のケース半体１６の前端部上には、左右方向に延びる立壁状の供給側入口部２４が設けられている。供給側入口部２４は、有天状の中空状の長四角形箱状に形成されている。供給側入口部２４の中空部は、供給側通路２１の前端部に連通する供給側入口通路２５となっている。供給側入口通路２５の左側壁の上端部には、供給側入口通路２５の内外を連通する供給側入口ポート２６が形成されている（図２参照）。なお、供給側入口通路２５は、供給側入口ポート２６から供給された供給ガスを拡散させるもので、本明細書でいう「空間部」に相当する。また、供給側入口ポート２６は、供給側入口通路２５の左側壁に限らず、その他の側壁に設けることができる。
【００１９】
図２に示すように、前記供給側入口通路２５の下端部には、左右方向の通路幅を拡大する段付状をなす段付部２７が形成されている。段付部２７は、前記供給側通路２１の通路幅２１Ｗとほぼ等しい通路幅を有している（図３参照）。段付部２７内には、通気性を有する帯板状の通気抵抗部材２８の左右両端部が嵌合されかつビス等の締着手段（図示省略）により締着されている。通気抵抗部材２８は、前記供給側入口通路２５の下面開口部を通気可能に閉鎖している。また、通気抵抗部材２８は、例えば、主体をなす不織布と、その不織布を挟持する上下２枚の金属製のパンチングプレートからなる通気板とを積層状に一体化してなる。
【００２０】
図１に示すように、前記供給側のケース半体１６の後端部上には、左右方向に延びる立壁状の非透過側出口部３０が設けられている。非透過側出口部３０は、有天状の中空状の長四角形箱状に形成されている。非透過側出口部３０の中空部は、供給側通路２１の後端部に連通する非透過側出口通路３１となっている。非透過側出口通路３１の左側壁の上端部には、非透過側出口通路３１の内外を連通する非透過側出口ポート３２が形成されている。なお、非透過側出口通路３１は、供給側通路２１を流れる供給ガスを拡散させるもので、本明細書でいう「空間部」に相当する。また、非透過側出口ポート３２は、非透過側出口通路３１の左側壁に限らず、その他の側壁に設けることができる。
【００２１】
前記非透過側出口通路３１の下端部には、前後方向の通路幅を拡大する段付状をなす段付部３３が形成されている（図３参照）。段付部３３は、前記供給側入口通路２５の段付部２７と同様、供給側通路２１の通路幅２１Ｗとほぼ等しい通路幅を有している。段付部３３内には、通気性を有する帯板状の通気抵抗部材３４の左右両端部が嵌合されかつビス等の締着手段（図示省略）により締着されている。通気抵抗部材３４は、前記非透過側出口通路３１の下面開口部を通気可能に閉鎖している。また、通気抵抗部材３４には、前記通気抵抗部材２８と同一構成のものが用いられている。
【００２２】
図１及び図２に示すように、前記透過側のケース半体１８は、例えば金属製で、四角形板状に形成されている。透過側のケース半体１８の外周部には、上面を接合面とする接合フランジ３６が形成されている。また、透過側のケース半体１８の上面側には、上面を開口する長四角形凹状の透過側通路３７が形成されている。図４に示すように、透過側通路３７は、透過ガスを後端側から前端側へ向けて流す通路で、前記供給側通路２１に対して上下対称状に形成されている（図１及び図２参照）。また、透過側のケース半体１８の上面側には、透過側通路３７を取り囲む段付状の支持体嵌合部３８が形成されている（図４参照）。
【００２３】
図１及び図２に示すように、支持体嵌合部３８内には、通気性を有する多孔の支持体４０の外周部が嵌合されている。支持体４０は、透過側通路３７の上面開口部を通気可能に閉鎖している。また、前記両ケース半体１６，１８は、両接合フランジ２０，３６をボルト等の締結手段（図示省略）により締結することによって相互に結合されている。これにともない、両ケース半体１６，１８の間に分離膜１４及び支持体４０が積層状に挟持されている。また、分離膜１４の外周部が、両ケース半体１６，１８の接合フランジ２０，３６の相互間に挟持されている。
【００２４】
前記支持体４０は、供給側通路２１と透過側通路３７との圧力差（例えば、３００ｋＰａ）に耐え得る剛性を有している。また、支持体４０は、例えば上下２枚の通気板４１，４２を積層状に重合してなる。両通気板４１，４２は、例えば多数の通気孔を有する金属製のパンチングプレートにより形成されている。分離膜１４に面接触する側（上側）の通気板４１には、所定の通気性を確保しながらも分離膜１４の破損を防止するのに有効な開口率を有するものが用いられている。また、透過側通路３７に面する側（下側）の通気板４２には、上側の通気板４１の開口率よりも大きい開口率を有するものが用いられる。したがって、支持体４０が、分離膜１４側から透過側に向かって開口率が増大するように構成されている。なお、本明細書でいう「開口率」とは、「目開き」、「開孔率」とも呼ばれるもので、単位面積当りの通気孔の開口面積の割合のことをいう。
【００２５】
図１に示すように、前記透過側のケース半体１８の前端部の下側には、左右方向に延びる垂下壁状の透過側出口部４４が設けられている。透過側出口部４４は、有底状の中空状の長四角形箱状に形成されている。透過側出口部４４の中空部は、透過側通路３７の前端部に連通する透過側出口通路４５となっている。透過側出口通路４５の左側壁の下端部には、透過側出口通路４５の内外を連通する透過側出口ポート４６が形成されている（図２参照）。なお、透過側出口ポート４６は、透過側出口通路４５の左側壁に限らず、その他の側壁に設けることができる。
【００２６】
図４に示すように、前記透過側のケース半体１８の接合フランジ３６の接合面には、内外二重環状をなす環状溝４８，４９が形成されている。内側の環状溝４８は、前記分離膜１４の外周部に面している（図１及び図２参照）。内側の環状溝４８内には、第１のＯリング５１が嵌合されている。第１のＯリング５１は、両ケース半体１６，１８の接合フランジ２０，３６の間を分離膜１４を介して弾性的にシールしている。また、外側の環状溝４９は、供給側のケース半体１６の接合フランジ２０の接合面に面している。外側の環状溝４９内には、第２のＯリング５２が嵌合されている。第２のＯリング５２は、両ケース半体１６，１８の接合フランジ２０，３６の間を弾性的にシールしている。なお、第１のＯリング５１は、本明細書でいう「内周側のシール部材」に相当する。また、第２のＯリング５２は、本明細書でいう「外周側のシール部材」に相当する。
【００２７】
前記ガス分離膜モジュール１０において、供給ガスとしての蒸発燃料ガスは、供給側のケース半体１６の供給側入口ポート２６から供給側入口通路２５内を通って供給側通路２１内へ所定の供給圧力をもって供給される。このとき、供給側入口ポート２６から供給された蒸発燃料ガスは、供給側入口通路２５内を通ることにより拡散される。さらに、蒸発燃料ガスは、通気抵抗部材２８を通ることにより拡散される。
【００２８】
供給側通路２１に供給された蒸発燃料ガスは、供給側通路２１内を前端側から後端側へ向けて流れる。このとき、透過側通路３７内の圧力に比べて、供給側通路２１内の圧力が高いため、蒸発燃料ガスの高濃度の凝縮ガスが分離膜１４を低圧側である透過側通路３７に透過される。この分離膜１４を透過した凝縮ガスが透過ガスに相当する。また、供給側通路２１内の蒸発燃料ガスは、蒸発燃料ガスの高濃度の凝縮ガスが分離膜１４を透過することにより、供給側通路２１内を前端側から後端側へ向けて流れるにしたがって低濃度化される。この分離膜１４を透過することなく、供給側通路２１内を流れた供給ガスが非透過ガスに相当する。
【００２９】
前記分離膜１４を透過側通路３７内へ透過した透過ガスは、該透過側通路３７内を後端側から前端側へ向かって流れる。その透過側通路３７内を流れる透過ガスの距離は、分離膜１４の後端側から前端側へ向かって次第に短くなる。また、透過側通路３７の前端側に流れた透過ガスは、透過側のケース半体１８の透過側出口通路４５内を通って透過側出口ポート４６から所定部位へ送出される。
一方、供給側通路２１の後端側に流れた非透過ガスは、供給側のケース半体１６の非透過側出口通路３１内を通って非透過側出口ポート３２から所定部位へ送出される。このとき、非透過ガスが通気抵抗部材３４を通ることにより拡散されるため、供給側通路２１を流れる供給ガスが不均一になることを防止することができる。さらに、非透過ガスが非透過側出口通路３１内を通ることにより拡散されるため、供給側通路２１を流れる供給ガスが不均一になることを防止することができる。
【００３０】
前記したガス分離膜モジュール１０によると、供給ガス（蒸発燃料ガス）を透過ガス（高濃度の蒸発燃料ガス）と非透過ガス（低濃度の蒸発燃料ガス）とに分離する分離膜１４が通気性を有する多孔の支持体４０で支持されている。また、支持体４０が分離膜１４側から透過側に向かって開口率が増大するように構成されている。したがって、支持体４０の分離膜１４側から透過側に向かって開口率が増大されることにより、透過ガスの通気抵抗を低減しながらも、支持体４０の分離膜１４側の開口率が低いことにより分離膜１４の破損を防止することができる。
【００３１】
また、モジュールケース１２の両ケース半体１６，１８の間に設けた第１のＯリング５１によって、供給ガスが分離膜１４を透過することなく透過側に漏れることを防止することができる。また、モジュールケース１２の両ケース半体１６，１８の間に設けた第２のＯリング５２によって、供給ガス及び透過ガスがモジュールケース１２外へ漏れることを防止することができる。
【００３２】
また、供給ガスが分離膜１４の一端側（前端側）から他端側（後端側）に向かって流れる構成とし、透過ガスが供給ガスの流れ方向と反対方向（後端側から前端側）に向かって流れる構成としている。したがって、分離膜１４に対する供給ガスの圧力と透過ガスの圧力との差がガスの流れ方向に関して全体的に大きくなるため、分離効率を向上することができる。
この点について図５〜図８を参照して説明する。なお、図５は供給ガスの流れと透過ガスの流れが対向流の場合を示す説明図、図６は同じく対向流の場合における供給ガス濃度と透過ガス濃度との関係を示す特性線図、図７は供給ガスの流れと透過ガスの流れが並行流の場合を示す説明図、図８は同じく並行流の場合における供給ガス濃度と透過ガス濃度との関係を示す特性線図である。また、本明細書でいう「供給ガス濃度」とは、供給ガスに含まれる蒸発燃料の濃度のことである。また、本明細書でいう「透過ガス濃度」とは、透過ガスに含まれる蒸発燃料の濃度のことである。
【００３３】
図５において、矢印Ｙ１は供給ガスの流れ方向を示し、また、矢印Ｙ２は透過ガスの流れ方向を示している。また、図６において、特性線Ｌ１は供給ガスの濃度を示し、また、特性線Ｌ２は透過ガスの濃度を示している。また、図７において、矢印Ｙａは供給ガスの流れ方向を示し、また、矢印Ｙｂは透過ガスの流れ方向を示している。また、図８において、特性線Ｌａは供給ガスの濃度を示し、また、特性線Ｌｂは供給ガスの濃度を示している。
【００３４】
図７に示すように、供給ガスの流れ（矢印Ｙａ参照）と透過ガスの流れ（矢印Ｙｂ参照）が並行流の場合、図８に示すように、供給ガスは上流側（前端側）から下流側（後端側）に向かって次第に濃度が低下する（特性線Ｌａ参照）。この場合、分離膜１４に対する供給ガスの圧力と透過ガスの圧力との差が分離膜１４の前端側から後端側に向かって次第に小さくなるため、供給ガスに対する透過ガスの濃度倍率が上流側（前端側）から下流側（後端側）に向かって次第に小さくなる（特性線Ｌｂ参照）。したがって、分離効率が低くなる。
【００３５】
これに対し、図５に示すように、供給ガスの流れ（矢印Ｙ１参照）と透過ガスの流れ（矢印Ｙ２参照）が対向流の場合、図６に示すように、供給ガスは上流側（前端側）から下流側（後端側）に向かって次第に濃度が低下する（特性線Ｌ１参照）。この特性線Ｌ１は前記特性線Ｌａと同じである。この場合、分離膜１４に対する供給ガスの圧力と透過ガスの圧力との差がガスの流れ方向に関して全体的に大きくなるため、供給ガスに対する透過ガスの濃度倍率が上流側（前端側）から下流側（後端側）に向かって全体的に大きくなる（特性線Ｌ２参照）。したがって、供給ガスの流れと透過ガスの流れが対向流の場合（特性線Ｌ２参照）では、供給ガスの流れと透過ガスの流れが並行流の場合（特性線Ｌｂ参照）に比べ、図６における斜線部分Ｓ相当の分離効率を向上することができる。
【００３６】
また、供給側入口部２４内に設けられた供給側通路２１により供給ガスが拡散されるため、供給ガスが供給側通路２１を通過する（流れる）際にガスの流れおよびガス濃度分布をより均一化することができる。なお、供給ガスの流れの均一化は、透過ガスの濃度と透過速度の安定化、透過ガスの高濃度化に有効である。
また、非透過側出口部３０内に設けられた非透過側出口通路３１により供給ガスが拡散されるため、供給側通路２１を流れる供給ガスが不均一になることを防止することができる。
【００３７】
また、供給側入口部２４内に設けられた通気抵抗部材２８により供給ガスが拡散されるため、供給ガスが供給側通路２１を通過する（流れる）際にガスの流れおよびガス濃度分布をより均一化することができる。なお、供給ガスの流れの均一化は、透過ガスの濃度と透過速度の安定化、透過ガスの高濃度化に有効である。
また、非透過側出口部３０内に設けられた通気抵抗部材３４により供給ガスが拡散されるため、供給側通路２１を流れる供給ガスが不均一になることを防止することができる。
【００３８】
また、分離膜１４の供給側通路２１が、通路長さ２１Ｌよりも通路幅２１Ｗが長くなるように構成されている。したがって、分離膜１４に対する供給ガスの流れ時間が短縮されることにより、分離効率を向上することができる。
【００３９】
［実施例２］
本発明の実施例２を説明する。本実施例は、前記実施例１に変更を加えたものであるから、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。また、以降の実施例についても、その変更部分について説明し、重複する説明は省略する。なお、図９はガス分離膜モジュールを示す側断面図、図１０は透過側のケース半体を示す上面図である。
図９及び図１０に示すように、本実施例は、前記実施例１のガス分離膜モジュール１０における上側の通気板４１を、前記分離膜１４と略同大で形成したものである。これにともない、前記透過側のケース半体１８の透過側通路３７の上端部の外周部には、上側の通気板４１に対応する通気板嵌合部５４が形成されている。これにともない、内側の環状溝４８が、通気板嵌合部５４の底面に形成されている。通気板嵌合部５４内には、上側の通気板４１が嵌合されている。また、内側の環状溝４８内には、第１のＯリング５１が嵌合されている。第１のＯリング５１は、両ケース半体１６，１８の接合フランジ２０，３６の間を分離膜１４及び上側の通気板４１を介して弾性的にシールしている。
【００４０】
本実施例のガス分離膜モジュール１０によると、分離膜１４に対して上側の通気板４１が全面的に面するため、分離膜１４に対する上側の通気板４１の上側隅角部、及び／又は、透過側のケース半体１８の支持体嵌合部３８の口縁側隅角部の食い込みによる分離膜１４の破損、並びに、上側の通気板４１の上側隅角部と支持体嵌合部３８の口縁側隅角部との間の隙間に対する分離膜１４の食い込みによる破損を防止することができる。また、第２のＯリング５２によって、供給側のケース半体１６と分離膜１４との間からの供給ガスのモジュールケース１２外へ漏れることを防止することができるとともに、分離膜１４と上側の通気板４１との間からの透過ガスのモジュールケース１２外へ漏れることを防止することができる。
【００４１】
［実施例３］
本発明の実施例３を説明する。なお、図１１は供給ガスの流れがアップフローの場合を示す説明図、図１２は図１１のXII矢視図である。
図１１及び図１２に示すように、本実施例は、前記実施例１のガス分離膜モジュール１０を、前端側を下向きにし、後端側を上向きに配置したものである。このため、分離膜１４が、一端側（前端側）を天地方向の地側に位置させるとともに他端側（前端側）を天地方向の天側に位置させるように配置されている。このため、供給ガスは、分離膜１４の天地方向の地側から天側に向かって流れる（図１１及び図１２参照）。この流れを、「アップフロー」という。
【００４２】
本実施例のガス分離膜モジュール１０によると、供給ガスが、分離膜１４の天地方向の地側から天側に向かって流れるため、分離膜１４に対する供給ガスの流れを均一化することができる。このことは、透過ガスの濃度と透過速度の安定化、透過ガスの高濃度化に有効である。
また、供給ガスに液化が生じた場合においても、供給ガスに含まれる液体分（水、ＨＣ等の液化ガス）が流下しやすく、その上昇が抑制されることにより、その液体分で分離膜１４が濡れることを防止することができる。このことは、液体分による分離膜１４の破れの防止、分離効率の低下の抑制に有効である。
【００４３】
前記アップフローに対するサイドフローの場合について説明する。なお、図１３はサイドフローの場合を示す説明図、図１４は図１３のXIV矢視図である。
図１３及び図１４に示すように、ガス分離膜モジュール１０を、前端側を前向きにし、後端側を後向きに配置した場合、供給ガスは、分離膜１４上を前端側から後端側に向かって流れる。この流れを、「サイドフロー」という。この場合、供給ガスに含まれる空気よりもガスが重いため、分離膜１４に対する供給ガスの流れを均一化することが難しいという不具合を招くことが予測される。また、供給ガスに含まれる液体分（水、ＨＣ等の液化ガス）が分離膜１４上に溜まりやすく、その液体分で分離膜１４が濡れるという不具合を招くことが予測される。これに対し、前記アップフロー（図１１及び図１２参照）にすれば、そのような不具合を改善することができる。
【００４４】
［実施例４］
本発明の実施例４を説明する。なお、図１５はガス分離膜モジュールを示す説明図である。
図１５に示すように、本実施例は、前記実施例１のガス分離膜モジュール１０における分離膜１４の供給ガス側に、通気性を有する通気抵抗体５６が重合状に設けられている。通気抵抗体５６は、例えば弾性を有するウレタンフィルタにより形成されており、供給側通路２１内に収容されかつ分離膜１４を支持体４０の上側の通気板４１上に弾性的に押圧している。したがって、分離膜１４の供給ガス側に設けられた通気抵抗体５６により、分離膜１４に対する供給ガスの流れおよびガス濃度分布を均一化することができる。このことは、透過ガスの濃度と透過速度の安定化、透過ガスの高濃度化に有効である。これとともに、通気抵抗体５６により分離膜１４を弾性的に押圧保持することができる。これにより、分離膜１４の供給側通路２１への浮き上がりによる破損を防止することができる。
【００４５】
［実施例５］
本発明の実施例５を説明する。なお、図１６はガス分離膜モジュールを示す説明図である。
図１６に示すように、本実施例は、前記実施例４（図１５参照）のガス分離膜モジュール１０における供給側通路２１における分離膜１４とその分離膜１４に対向する対向壁面２１ａとの対向面間の間隔Ｂが、前記供給側通路２１の上流側通路すなわち供給側入口通路２５における通路断面積よりも該供給側通路２１の通路断面積が小さくなるように狭められている。すなわち、供給側入口通路２５における通路断面積を円形に置き換えた場合の直径よりも、分離膜１４と対向壁面２１ａとの対向面間の間隔Ｂ（図１６参照）が小さくなるように狭められている。したがって、分離膜１４に対する供給ガスの接触量が増大されることにより、分離効率を向上することができる。このことは、透過ガスの高濃度化に有効である。
【００４６】
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、蒸発燃料ガスの濃縮化するガス分離膜モジュール１０に限らず、供給ガスを透過ガスと非透過ガスとに分離するガス分離膜モジュール１０として幅広く適用することができる。また、分離膜１４は、単一層に限らず、複数層で構成されていてもよい。また、分離膜１４は、その透過側の面にメッシュフィルタ等のフィルタ層を重合したものでもよい。また、支持体４０は、２枚の通気板４１，４２の他、３枚以上の通気板４１，４２、あるいは、所定枚数（１枚又は複数枚）の多孔質材により構成することができる。また、第１のＯリング５１及び／又は第２のＯリング５２は、第１のケース半体１６側に設けることができる。また、供給側入口部２４内の供給側通路２１、及び／又は、非透過側出口部３０内の非透過側出口通路３１は、必要に応じて設定されるものである。また、供給側入口部２４内の通気抵抗部材２８、及び／又は、非透過側出口部３０内の通気抵抗部材３４は、必要に応じて設定されるものである。また、通気抵抗体５６は、弾性を有するものに限らず、弾性を有しない又はほとんど有しないものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例１に係るガス分離膜モジュールを示す側断面図である。
【図２】図１のII−II線矢視断面図である。
【図３】供給側のケース半体を示す下面図である。
【図４】透過側のケース半体を示す上面図である。
【図５】供給ガスの流れと透過ガスの流れが対向流の場合を示す説明図である。
【図６】供給ガスの流れと透過ガスの流れが対向流の場合における供給ガス濃度と透過ガス濃度との関係を示す特性線図である。
【図７】供給ガスの流れと透過ガスの流れが並行流の場合を示す説明図である。
【図８】供給ガスの流れと透過ガスの流れが並行流の場合における供給ガス濃度と透過ガス濃度との関係を示す特性線図である。
【図９】実施例２に係るガス分離膜モジュールを示す側断面図である。
【図１０】透過側のケース半体を示す上面図である。
【図１１】実施例３に係る供給ガスの流れがアップフローの場合を示す説明図である。
【図１２】図１１のXII矢視図である。
【図１３】サイドフローの場合を示す説明図である。
【図１４】図１３のXIV矢視図である。
【図１５】実施例４に係るガス分離膜モジュールを示す説明図である。
【図１６】実施例５に係るガス分離膜モジュールを示す説明図である。
【図１７】従来例に係るガス分離膜モジュールを一部破断して示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  ガス分離膜モジュール
１２  モジュールケース
１４  分離膜
１６  供給側のケース半体
１８  透過側のケース半体
２１  供給側通路
２４  供給側入口部
２５  供給側入口通路（空間部）
２８  通気抵抗部材
３０  非透過側出口部
３１  非透過側出口通路（空間部）
３４  通気抵抗部材
３７  透過側通路
４０  支持体
５１  第１のＯリング（内周側のシール部材）
５２  第２のＯリング（外周側のシール部材）
５６  通気抵抗体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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