(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジングと、
該ハウジング内に該ハウジングの長手方向に配置された管状分離膜と
を有し、
被処理流体が該ハウジング内を一端側から他端側に流れ、管状分離膜を透過した流体が該管状分離膜を通って取り出される分離膜モジュールであって、
該管状分離膜が、管状の多孔質支持体と、該多孔質支持体の外周面に形成された無機分離膜無機分離膜としてのゼオライト膜とを有するものであり、
該管状分離膜の一端部にエンド管が接続され、
該エンド管は、前記ハウジングを横断するように設置された支持板に支持されており、
該管状分離膜の他端部にエンドプラグが接続されており、
該エンドプラグの上端面からロッドが突設されており、
該エンドプラグの上側に押え板が設けられており、
該押え板は開口部を有しており、該ロッドが該開口部に挿入されている、
分離膜モジュール。
【請求項２】
前記エンドプラグを前記管状分離膜に向って押圧するためのばねが、該押え板と該エンドプラグとの間に介在されている、請求項１に記載の分離膜モジュール。
【請求項３】
該ロッドが該エンドプラグと別体である、請求項１に記載の分離膜モジュール。
【請求項４】
前記ロッドは、前記開口部を通り抜けて脱落することを防止するための落下防止部を有する、請求項３に記載の分離膜モジュール。
【請求項５】
前記ロッドの底面が下方に向かって凸に湾曲し、かつ、該エンドプラグの上端面が上方に向かって凹に湾曲している、請求項３または４に記載の分離膜モジュール。
【請求項６】
前記ロッドの下端に盤状部が設けられており、
該盤状部と前記押え板との間に、該ロッドを前記エンドプラグに向かって押圧するばねが介在されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載の分離膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶液や混合気体等の流体から一部の成分を分離するために用いられる分離膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶液又は混合気体中の成分を分離するための機器として分離膜モジュールが知られている。この分離膜モジュールに用いる管状分離膜は、管状の多孔質セラミック支持体と、該支持体の外周面に設けられたゼオライト等からなる多孔質の分離膜とを有する。溶液や混合気体等の流体から特定の成分を分離するためには、溶液の流体を分離膜エレメントの一方（外面）に接触させて、もう一方（内面）を減圧することにより、特定の成分を気化させ分離する方法や、溶液を気化させて気体状態で分離膜に接触させて、非接触面側を減圧して特定成分を分離する方法、加圧状態の混合気体を分離膜に接触させて特定の成分を分離する方法などが知られている（特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献２に、管状のゼオライト分離膜の一端に管状部材の小径の挿入部を差し込むと共に、ゼオライト分離膜と、管状部材との間をフッ素ゴム製のＯリングでシールした構造が記載されている。被処理流体は、ゼオライト分離膜の外側に供給され、一部の成分がゼオライト分離膜を透過してゼオライト分離膜内に流入し、他の成分と分離されて取り出される。
【０００４】
また、特許文献２には、ゼオライト分離膜と管状部材とを付き合わせ、熱収縮フィルムで突き合せ部の外周を被包した構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−３９５４６号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５２５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２のように、ゼオライト分離膜の端部にエンド部材を嵌合させて連結するか、又は突き合せて熱収縮フィルムで被包して連結した構造にあっては、何らかの原因でゼオライト分離膜内の圧力がゼオライト分離膜外よりも高くなる逆圧現象が生じたり、エンド部材に対しゼオライト分離膜から離反方向の力が加えられたときに、エンド部材がゼオライト分離膜から抜け出すおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような逆圧時等におけるエンド部材の抜け出しが防止される分離膜モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の分離膜モジュールは、筒状のハウジングと、該ハウジング内に該ハウジングの長手方向に配置された管状分離膜とを有し、被処理流体が該ハウジング内を一端側から他端側に流れ、管状分離膜を透過した流体が該管状分離膜を通って取り出される分離膜モジュールであって、該管状分離膜の一端部にエンド管が接続され、該エンド管は、前記ハウジングを横断するように設置された支持板に支持されており、該管状分離膜の他端部にエンドプラグが接続されている分離膜モジュールにおいて、該エンドプラグが管状分離膜から抜け出すことを防止するための抜出防止手段を備えたことを特徴とするものである。
本発明の一態様では、前記抜出防止手段は、エンドプラグと対峙して設けられた押え板を有する。この場合、抜出防止手段は、前記押え板とエンドプラグとの間に介在され、該エンドプラグを管状分離膜に向って押圧するためのばねをさらに有することが好ましい。
本発明の一態様では、前記抜出防止手段は、前記エンドプラグとエンド管とを引き付けるばねを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の分離膜モジュールにあっては、管状分離膜に逆圧が生じたりしても、エンドプラグが管状分離膜から抜け出すことが防止される。抜出防止手段を押え板とばねとで構成した場合や、エンドプラグとエンド管とを引き付けるばねで構成した場合には、管状分離膜とエンドプラグ及びエンド管のシール性も高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る分離膜モジュールのハウジング軸心線方向に沿う断面図である。
【図２】図１の上部の拡大図である。
【図３】図１のIII−III線断面図である。
【図４】図１のIV−IV線断面図である。
【図５】エンド管及び支持板の拡大断面図である。
【図６】図５の一部の拡大図である。
【図７】別の実施の形態に係る管状分離膜連結体の断面図である。
【図８】分離膜システムのフロー図である。
【図９】分離膜システムのフロー図である。
【図１０】分離膜システムのフロー図である。
【図１１】実施の形態に係る分離膜モジュールのハウジング軸心線方向に沿う断面図である。
【図１２】さらに別の実施の形態を示す分離膜モジュール上部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜６、１１を参照して、本発明の一実施の形態に係る分離膜モジュールについて説明する。
【００１２】
この分離膜モジュール１は、筒軸心方向を上下方向とした円筒状ハウジング２と、ハウジング２の軸心線と平行方向に配置された管状分離膜３と、ハウジング２内の下部に設けられた支持板５と、ハウジング２の下端に取り付けられたボトムカバー６Ａ及び上端に取り付けられたトップカバー６Ｂと、支持板５と平行にハウジング２内の下部及び上部にそれぞれ配置された第１のバッフル（整流板）７、第２のバッフル（整流板）８及び押え板２５等を有する。第１のバッフル７は支持板５の上側に配置されている。
【００１３】
この実施の形態では、ハウジング２の下端及び上端側とボトムカバー６Ａ及びトップカバー６Ｂの外周縁にそれぞれ外向きのフランジ２ａ，２ｂ，６ｂ，６ｃが設けられ、ボルト（図示略）によってこれらが固定されている。支持板５の周縁部は、フランジ２ａ，６ｂ間にガスケット（図示略）を介して挟持されている。
【００１４】
この実施の形態では、管状分離膜３の下端にエンド管４が連結されている。管状分離膜３の上端にエンドプラグ２０が連結されている。管状分離膜３としては、２本の管状分離膜３がジョイント管１７によって連結されて管状分離膜連結体とされているものであってもよい。なお、図１〜４では、管状分離膜は７本のみ示されているが、実際は１本でもよいし、図５のように多数本（２〜３０００本）設けられている多管式分離膜モジュールであってもよい。
【００１５】
ハウジング２の下部の外周面に被処理流体の流入口９が設けられ、上部の外周面に被処理流体の流出口１０が設けられている。流入口９は、支持板５と第１のバッフル７との間の室１１に臨むように設けられている。流出口１０は、第２のバッフル８の上側の室１２に臨むように設けられている。バッフル７，８間は膜分離を行うための主室１３となっている。
【００１６】
底部の支持板５から複数のロッド１４が立設され、該ロッド１４にバッフル７，８及び押え板２５が支持されている。ロッド１４の下端には雄ねじが刻設されており、支持板５の雌ねじ穴に螺着されている。バッフル７，８及び押え板２５はロッド１４に外嵌された鞘管１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ（図２，５）によって所定高さに支持されている。鞘管１４Ａは、支持板５とバッフル７との間に配置されている。鞘管１４Ｂは、バッフル７，８間に配置されている。鞘管１４Ｃはバッフル８と押え板２５との間に配置されている。バッフル８は、鞘管１４Ｂの上端面に載設されている。押え板２５は、バッフル８の上方に配置されており、鞘管１４Ｃの上端面に載置され、ロッド１４の上端に螺着されたナット１４ｎによって固定されている。
【００１７】
バッフル７，８の外周面とハウジング２の内周面との間には、Ｏリング、Ｖパッキン、Ｃリングなどのシール部材が介在されている。
この実施の形態では、バッフルの数は２であるが、３以上を設置してもよい。
【００１８】
各バッフル７，８には、管状分離膜３を挿通させるための円形の挿通孔７ａ，８ａが設けられており、管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０の連結体が各挿通孔７ａ，８ａに挿通されている。挿通孔７ａ，８ａの口径は、管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０の直径（外径）よりも大きく、挿通孔７ａ，８ａの内周面と、エンド管４及びエンドプラグ２０の外周面との間に全周にわたって間隙があいている。
【００１９】
支持板５の上面側には、管状分離膜３に連結されたエンド管４の下端が差し込まれた差込穴５ａが設けられている。差込穴５ａは、円柱形であり、支持板５の上面から厚み方向の途中まで延在している。差込穴５ａの穴底は、小孔５ｂと大孔５ｃとを介して支持板５の下側に連通している。
【００２０】
各エンド管４の管孔４ａは、小孔５ｂ及び大孔５ｃを介して、ボトムカバー６Ａと支持板５との間の流出室１６に連通している。ボトムカバー６Ａには、分離された透過流体の取出口６ａが設けられている。
【００２１】
図６の通り、エンド管４の下端近傍の外周面に溝４ｂが周設され、フッ素ゴム、フッ素樹脂などよりなるＯリング３０が装着されている。この実施の形態では、溝４ａは複数条設けられている。
【００２２】
また、エンド管４の下端面にもエンド管４の管孔４ａと同心状の溝４ｃが周設され、Ｏリング３１が装着されている。Ｏリング３０が差込穴５ａの内周面に密着し、Ｏリング３１が差込穴５ａの穴底面に密着することによりエンド管４の外面と差込穴５ａとの間のシールが行われる。なお、エンド管４の外周面のＯリング３０と下端面のＯリング４１とは、いずれか一方のみが設けられてもよい。
【００２３】
図５，６の通り、エンド管４の上端部は小径部４ｇとなっており、管状分離膜３の下部に差し込まれている。この小径部４ｇの外周面に周設された溝にＯリング３２が装着されている。また、管状分離膜３の下端面とエンド管４の段差面との間にもＯリング３３が介在されている。
【００２４】
図１，２の通り、上側の管状分離膜３の上端にエンドプラグ２０が連結されている。エンドプラグ２０は円柱状であり、管状分離膜３の上端を封止している。エンドプラグ２０の下端には、管状分離膜３内に差し込まれた小径部２１が設けられている。エンドプラグ２０と管状分離膜３との間はＯリング３４，３５によってシールされている。このエンドプラグ２０と管状分離膜３とのシール構造は、前記エンド管４の小径部４ｇと管状分離膜３とのシール構造と同様のものとなっている。エンドプラグ２０と管状分離膜３は、Ｏリングを使用せず、熱収縮チューブを用いることでシールしてもよいし、Ｏリングを使用した上にさらに熱収縮チューブを用いてもよい。
【００２５】
エンドプラグ２０の上端面の中央から上方にロッド２２が立設されている。エンドプラグ２０の上方に配置された押え板２５には、このロッド２２が挿入された開口２５ａが設けられている。ロッド２２の直径は開口２５ａの口径よりも小さく、ロッド２２と開口２５ａの内周面との間には隙間があいている。ロッド２２の直径をｘとしたとき、開口２５ａの直径は、好ましくはｘ＋０．０２ｍｍ以上、より好ましくはｘ＋０．１ｍｍ以上、好ましくはｘ＋０．５ｍｍ以下、より好ましくはｘ＋０．４ｍｍ以下、さらに好ましくはｘ＋０．２ｍｍ以下である。この範囲であることによりロッド２２がスムーズに動くことが可能になり、かつガタツキが生じ難いため、管状分離膜３の振動を低減させることができる。
【００２６】
このロッド２２ａを取り巻くように、エンドプラグ２０の上端面と押え板２５の下面との間に圧縮コイルばね２６が介在されている。このばね２６により、エンドプラグ２０が下方に付勢されている。このため、何らかの原因で管状分離膜３の内圧が上昇し、エンドプラグ２０が管状分離膜３から抜け出す方向の力が加えられても、エンドプラグ２０の抜け出しが防止される。図１１の実施の形態の通り、複数本の管状分離膜３がジョイント管１７を介して連結されている場合には、上側の管状分離膜３がジョイント管１７から抜け出したり、ジョイント管１７が下側の管状分離膜３から抜け出したりすることも防止される。
【００２７】
なお、管状分離膜３が熱膨張又は熱収縮したときには、ばね２６がそれに追随して縮んだり伸長したりする。
【００２８】
図１１のように、複数本、例えば２本の管状分離膜３がジョイント管１７を介して連結されている場合、このジョイント管１７は、管軸方向に貫通する貫通孔を有する。ジョイント管１７の両端側（上端側と下端側）は、管状分離膜３内に差し込まれる小径部となっている。小径部の外周面には溝が周回して設けられ、Ｏリング（図示略）が装着されている。ジョイント管１７と管状分離膜３は、Ｏリングを使用せず、熱収縮チューブを用いることでシールしてもよいし、Ｏリングを使用した上にさらに熱収縮チューブを用いてもよい。
【００２９】
また、ジョイント管１７の両端側の小径部同士の間は大径部となっており、小径部と大径部との境界部は段差面となっている。この段差面と管状分離膜３の端面との間にもＯリング（図示略）が介在されている。
尚、図示しないが、ジョイント管１７を介して連結する場合、ジョイント管の位置にバッフルを設置することが好ましい。
【００３０】
この分離膜モジュール１を組み立てるには、例えば、支持板５に設けた差込穴５ａに、エンド管４、管状分離膜３及びエンドプラグ２０を、この順に差し込んで支持板５に立設する。差込穴５ａにエンド管４の下端部を差し込むだけでエンド管４と支持板５とを気密ないし液密状に容易に連結することができる。また、差込穴５ａが円柱形であるので、支持板５に差込穴５ａを穿設する作業は容易であり、支持板５の製作も容易である。従って、分離膜モジュールの製作工期の短縮及び製作コストの低減を図ることができる。
【００３１】
エンド管４、管状分離膜３及びエンドプラグ２０の連結体を支持板５上に立設した後、ばね２６を介して押え板２５を被せ、ナット１４ｎを締め込む。その後、トップカバー６Ｂを取り付ける。
【００３２】
このように構成された分離膜モジュール１において、被処理流体は流入口９からハウジング２の室１１内に導入され、バッフル７の挿通孔７ａの内周面とエンド管４の外周面との間の間隙を通って主室１３に流入し、主室１３を通った後、バッフル８の挿通孔８ａとエンドプラグ２０との間隙を通って室１２に流出する。主室１３を流れる間に被処理流体の一部の成分が管状分離膜３を透過して管状分離膜３内から流出室１６及び取出口６ａを介して取り出される。透過しなかった流体は、流出口１０から分離膜モジュール１外に流出する。
【００３３】
この実施の形態では、管状分離膜３の上端側にエンドプラグ２０を配置し、ばね２６で下方に付勢しているので、管状分離膜３、エンドプラグ２０、エンド管４に対し、各々同士が押し付けられる方向に荷重がかかっている。そのため、これら同士の間のシール性が高いと共に、前述の通り、管状分離膜３の内圧が上昇した場合にエンドプラグ２０や管状分離膜３、ジョイント管１７が抜け出すことが防止される。
【００３４】
なお、主室１３内の流れと管状分離膜３内の流れは並流であっても、向流であっても差し支えなく、被処理流体の流入口９と流出口１０とは入れ替えても差し支えない。
【００３５】
この実施の形態では、管状分離膜３を平行に多数本配列設置しており、膜面積が大きいので、効率良く膜分離が行われる。
【００３６】
この実施の形態では、管状分離膜３の両端に連結されたエンド管４とエンドプラグ２０がそれぞれバッフル７，８の挿通孔７ａ，８ａに差し込まれている。そのため、管状分離膜３が振動ないし揺動してエンド管４及びエンドプラグ２０が挿通孔７ａ，８ａの内周面に当接してもゼオライト膜が損傷することがなく、長期にわたって安定して運転を行うことができる。
【００３７】
上記実施の形態では、Ｏリングによって管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０同士の間をシールしているが、熱収縮チューブによってこれらを連結してシールしてもよい。
【００３８】
上記実施の形態では、ばね２６を用いているが、エンドプラグ２０の上端面と押え板２５との間隔を小さくした場合には、ばね２６を省略してもよい。この場合、管状分離膜３の内圧が高くなってエンドプラグ２０が上方に移動したときに、エンドプラグ２０の上端面が押え板２５に当たり、エンドプラグ２０が抜け出すことが防止される。
【００３９】
上記実施の形態では、ばね２６はエンドプラグ２０を押圧するものとしているが、エンドプラグ２０をエンド管４に引き付けるためのばねを用いてもよい。この実施の形態について図７を参照して説明する。
【００４０】
図７は、この実施の形態に用いられる管状分離膜３、エンド管４及びエンドプラグ２０の連結体の断面図である。この連結体においては、ワイヤ４１が管状分離膜３内に配置されており、該ワイヤ４１の下端がエンド管４の上端面に接続されている。ワイヤ４１の上端に引張コイルばね４２の下端が接続されている。引張コイルばね４２の上端にフック部４３が設けられている。エンドプラグ２０の下端面にフック片４４が取り付けられており、フック部４３がフック片４４に引っ掛けられている。引張コイルばね４２の引張力により、エンドプラグ２０とエンド管４とが弾性的に引き付けられ、エンドプラグ２０や管状分離膜３等の抜け出しが防止される。
【００４１】
複数の分離膜モジュール１を用いた分離膜システムの構成例について図８〜１０を参照して説明する。
【００４２】
図８は、複数の分離膜モジュール１を並列に設置した分離膜システムのフロー図である。各分離膜モジュール１は、図１の姿勢にて、すなわち流入口９を下側とし、流出口１０を上側として設置されている。被処理流体は、供給主管５０及びそれから分岐した複数の枝管５１を介して各分離膜モジュール１の流入口９に供給され、膜分離処理され、透過流体が枝管５２及び集合管５３を介して取り出される。非透過流体は、枝管５４及び集合管５５を介して流出する。
【００４３】
この分離膜システムにおいて、一部の分離膜モジュール１の管状分離膜３に破損が生じ、被処理流体が破損箇所を通って管状分離膜３内に直接的に流入した場合、当該破損分離膜モジュール１の管状分離膜の内圧が上昇すると共に、管５４，５５を介して他の分離膜モジュール１の管状分離膜３の内圧も上昇する。
【００４４】
この実施の形態では、前述の通り、このような逆圧現象が生じた場合でも、各分離膜モジュール１のエンドプラグ２０等が抜け出すことはない。
【００４５】
図９は、複数の分離膜モジュール１を直列に接続した分離膜システムのフロー図である。各分離膜モジュール１は、図１の姿勢にて、すなわち流入口９を下側とし、流出口１０を上側として設置されている。被処理流体は、供給配管５６から最上流側の分離膜モジュール１の流入口９に供給され、その非透過流体は、流出口１０から配管５７を介して次段の分離膜モジュール１の流入口９へ供給され、以下同様に各分離膜モジュール１からの非透過流体が下段側の分離膜モジュール１に供給され、最終段の分離膜モジュール１の非透過流体が配管５８から流出する。各分離膜モジュール１の管状分離膜３を透過した透過流体は、枝管５９及び集合管６０を介して取り出される。
【００４６】
図１０の分離膜システムでは、複数の分離膜モジュール１を直列に接続し、且つ、奇数段の分離膜モジュール１については図１の姿勢とし、偶数段の分離膜モジュール１については図１と逆の倒立姿勢としたものである。即ち、偶数段の分離膜モジュール１では、流入口９は分離膜モジュール１の上部に位置し、流出口１０は分離膜モジュール１の下部に位置している。その他の構成は図９と同様であり、被処理流体、透過流体及び非透過流体の流れは図９の場合と同一である。図１０では、図９に比べて配管５７の長さが短くて済む。分離膜モジュール１は、ばね２６を備えているので、分離膜モジュール１を倒立姿勢としてもエンドプラグ２０や管状分離膜３、ジョイント管１７が抜け出すことが防止される。
【００４７】
図９，１０では、透過流体を集合管６０を介して取り出しているが、集合管６０を省略し、各枝管５９から個別に取り出してもよい。
【００４８】
なお、前述の通り、本発明の分離膜モジュール１にあっては、流出口１０から被処理流体を導入し、流入口９から非透過流体を流出させる使用も可能である。そのため、図９において、奇数段目の分離膜モジュール１の流出口１０からの非透過流体を次段（偶数段目の分離膜モジュール１）に導くための配管５７を、該偶数段目の分離膜モジュール１の流出口１０に接続してもよい。
【００４９】
上記実施の形態では、エンドプラグ２０とロッド２２とが一体となっているが、別体とされてもよい。この一例を図１２に示す。図１２では、ロッド２２Ａは、開口２５ａに挿通されたロッド本体２２ａと、該ロッド本体２２ａの下端に設けられた盤状部２２ｂと、ロッド本体２２ａの上端に設けられた落下防止部２２ｃとを有する。ロッド本体２２ａの直径は、前記ロッド２２と同様である。落下防止部２２ｃは、円盤状であってもよく、棒状であってもよい。落下防止部２２ｃの大きさ（円盤状落下防止部２２ｃの直径、棒状落下防止部２２ｃの長さ）は開口２５ａの口径よりも大きく、ロッド２２Ａが開口２５ａを通り抜けて落下することを防止している。
【００５０】
落下防止部２２ｃは、この実施の形態では底面が下方に向って凸に湾曲した曲面となっている。エンドプラグ２０Ａの上端面は、上方に向って凹に湾曲した凹部２０ｒとなっている。
【００５１】
ロッド本体２２ａを取り巻くように、盤状部２２ｂの上面と押え板２５の下面との間に圧縮コイルばね２６が介在されている。このばね２６がロッド２２Ａを下方に付勢し、盤状部２２ｂを凹部２０ｒに押し付けている。盤状部２２ｂの底面と凹部２０ｒとが上記のように曲面となっていることにより、ロッド２２Ａがエンドプラグ２０Ａとロッド２２Ａに押し付けられたときに、エンドプラグ２０Ａとロッド２２Ａとが自然に鉛直になる。
【００５２】
図１２のその他の構成は図２と同一であり、同一符号は同一部分を示している。
【００５３】
以下、本発明の分離膜モジュールを構成する各部材の好適な材料等について説明する。
【００５４】
エンド管４及びエンドプラグ２０の材料としては金属、セラミックス、樹脂など、流体を透過させないものが例示されるが、これに限定されない。バッフル７，８及びジョイント管１７の材質は、通常、ステンレスなどの金属材料であるが、分離条件における耐熱性と供給、透過成分に対する耐性があれば特に限定されず、用途によっては、樹脂材料など他の材質に変更可能である。
【００５５】
管状分離膜３は、好ましくは、管状の多孔質支持体と、該多孔質支持体の外周面に形成された無機分離膜としてのゼオライト膜とを有する。この管状の多孔質支持体の材質としては、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などを含むセラミックス焼結体または金属焼結体の無機多孔質支持体が挙げられる。その中でもアルミナ、シリカ、ムライトのうち少なくとも１種を含む無機多孔質支持体が好ましい。多孔質支持体表面が有する平均細孔径は特に制限されるものではないが、細孔径が制御されているものが好ましく、通常０．０２μｍ以上、好ましくは０．０５μｍ以上、さらに好ましくは０．１μｍ以上であり、通常２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以下の範囲が好ましい。
【００５６】
多孔質支持体の表面においてゼオライトを結晶化させゼオライト膜を形成させる。
ゼオライト膜を構成する主たるゼオライトは、通常、酸素６−１０員環構造を有するゼオライトを含み、好ましくは酸素６−８員環構造を有するゼオライトを含む。
【００５７】
ここでいう酸素ｎ員環を有するゼオライトのｎの値は、ゼオライト骨格を形成する酸素とＴ元素で構成される細孔の中で最も酸素の数が大きいものを示す。例えば、ＭＯＲ型ゼオライトのように酸素１２員環と８員環の細孔が存在する場合は、酸素１２員環のゼオライトとみなす。
【００５８】
酸素６−１０員環構造を有するゼオライトの一例を挙げれば、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＦＧ、ＡＮＡ、ＢＲＥ、ＣＡＳ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＡＣ、ＤＤＲ、ＤＯＨ、ＥＡＢ、ＥＰＩ、ＥＳＶ、ＥＵＯ、ＦＡＲ、ＦＲＡ、ＦＥＲ、ＧＩＳ、ＧＩＵ、ＧＯＯ、ＨＥＵ、ＩＭＦ、ＩＴＥ、ＩＴＨ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＩＯ、ＬＯＳ、ＬＴＮ、ＭＡＲ、ＭＥＰ、ＭＥＲ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＯＮ、ＭＳＯ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＷＷ、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＮＯＮ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＲＯ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＴＯＬ、ＴＯＮ、ＴＳＣ、ＴＵＮ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＷＥＩ、ＹＵＧ等がある。
【００５９】
ゼオライト膜は、ゼオライトが単独で膜となったものでも、前記ゼオライトの粉末をポリマーなどのバインダー中に分散させて膜の形状にしたものでも、各種支持体上にゼオライトを膜状に固着させたゼオライト膜複合体でもよい。ゼオライト膜は、一部アモルファス成分などが含有されていてもよい。
【００６０】
ゼオライト膜の厚さとしては、特に制限されるものではないが、通常、０．１μｍ以上であり、好ましくは０．６μｍ以上、さらに好ましくは１．０μｍ以上である。また通常１００μｍ以下であり、好ましくは６０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下の範囲である。
【００６１】
ただし、本発明はゼオライト膜以外の分離膜を有した管状分離膜を用いてもよい。
【００６２】
管状分離膜３の外径は、好ましくは３ｍｍ以上、より好ましくは６ｍｍ以上、さらに好ましくは１０ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以下、より好ましくは１８ｍｍ以下、さらに好ましくは１６ｍｍ以下である。外径が小さすぎると管状分離膜の強度が十分でなく壊れやすくなることがあり、大きすぎるとモジュール当りの膜面積が低下する。
【００６３】
管状分離膜３のうちゼオライト膜で覆われた部分の長さは好ましくは２０ｃｍ以上、好ましくは２００ｃｍ以下である。
【００６４】
本発明の分離膜モジュールにおいて、管状分離膜は通常２〜８５０本特に５０〜８５０本配置され、管状分離膜同士の最短距離は、２ｍｍ〜１０ｍｍとなるように配置されることが好ましい。ハウジングの大きさ、管状分離膜の本数は処理する流体量によって適宜変更されるものである。なお、管状分離膜はジョイント管１７によって連結されなくてもよい。
【００６５】
本発明の分離膜モジュールにおいて、分離または濃縮の対象となる被処理流体としては、分離膜によって分離または濃縮が可能な複数の成分からなる気体または液体の混合物であれば特に制限はなく、如何なる混合物であってもよいが、気体の混合物に使用することが好ましい。
【００６６】
分離または濃縮は、パーベーパレーション法（浸透気化法）、ベーパーパーミエーション法（蒸気透過法）と呼ばれる分離または濃縮方法を用いることができる。パーベーパレーション法は、液体の混合物をそのまま分離膜に導入する分離または濃縮方法であるため、分離または濃縮を含むプロセスを簡便なものにすることができる。
【００６７】
本発明において、分離または濃縮の対象となる混合物が、複数の成分からなる気体の混合物である場合、気体の混合物としては、例えば、二酸化炭素、酸素、窒素、水素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン、ノルマルブタン、イソブタン、１−ブテン、２-ブテン、イソブテン、トルエンなどの芳香族系化合物、六フッ化硫黄、ヘリウム、一酸化炭素、一酸化窒素、水などから選ばれる少なくとも１種の成分を含むものが挙げられる。これらの気体成分からなる混合物のうち、パーミエンスの高い気体成分は、分離膜を透過し分離され、パーミエンスの低い気体成分は供給ガス側に濃縮される。
【００６８】
本発明の分離膜モジュールは、流体量、あるいは目的の分離度、濃縮度によって連結して使用することができる。流体量が多い場合または目的の分離度・濃縮度が高く１つのモジュールでは処理が十分できない場合には出口から出た流体をさらにもう一つのモジュールの入口に入るように配管を接続して使用することが好ましい。また分離度、濃縮度に応じてさらに連結して目的の分離度・濃縮度とすることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１  分離膜モジュール
２  ハウジング
３  管状分離膜
４  エンド管
５  支持板
６Ａ  ボトムカバー
６Ｂ  トップカバー
６ａ  取出口
７，８  バッフル
７ａ，８ａ  挿通孔
９  流入口
１０  流出口
１１，１２  室
１３  主室
１４  ロッド
１６  流出室
１７  ジョイント管
２０，２０Ａ  エンドプラグ
２５  押え板
２６  ばね
３０〜３５  Ｏリング
【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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