(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体分離モジュールと、気体調質モジュールとを有し、
気体分離モジュールは、分離膜３２を収容した筒状の本体３１と、その本体３１に連結した気体導入側のキャップ３３および気体排出側のキャップ３４とを備え、分離膜３２の一次側が各キャップ３３，３４内に連通する気体分離モジュール３０において、
前記気体導入側および気体排出側のキャップ３３，３４は方形の外周形状とされてその４側面にそれぞれキャップ３３，３４内と連通する開口孔３８，４２が設けられ、さらに複数本の気体分離モジュール３０を密接して二次元的に連結した際に、各気体導入側のキャップ３３間と気体排出側のキャップ３４間が配管を用いることなく連通可能とされ、
前記気体分離モジュール３０には他の同様な複数本の気体分離モジュール３０と密接して二次元的に連結するための連結部４７，４８が設けられ、
気体調質モジュールは、筒状の本体５１と、その本体５１に連結した気体導入側のキャップ５２および気体排出側のキャップ５３とを備え、
本体５１内の気体導入側から気体排出側へ順に、気流中の水滴および固形分を分離する遠心分離部５４、気流を減圧する減圧部５５および気流中のミストを分離するフィルタ部５６、５７が収容されていることを特徴とする気体調質モジュールであって、
前記気体導入側および気体排出側のキャップ５２，５３は方形の外周形状とされてその４側面にそれぞれキャップ５２，５３内と連通する開口孔７４，７８が設けられ、さらに他の同様なキャップどうしの外周を密接して二次元的に連結した際に、各気体導入側のキャップ５２間と気体排出側のキャップ５３間が配管を用いることなく連通可能とされ、
前記キャップ５２，５３には他の同様なキャップどうしを密接して二次元的に連結するための連結部８８，８９が設けられ、
前記気体調質モジュール５０が、前記気体分離モジュール３０に密接して連結されると共に、前記気体調質モジュール５０の気体排出側のキャップ５３に設けた開口孔７８が前記気体分離モジュール３０の気体導入側のキャップ３３の開口孔３８に配管を用いることなく連通される気体分離装置。
【請求項２】
前記気体分離モジュールが、本体３１内における分離膜３２の二次側に気体パージ通路３５が形成され、該気体パージ通路３５に気体排出側のキャップ３４内の気体がパ−ジ気体として導入されるように構成された請求項１に記載の気体分離装置。
【請求項３】
前記気体分離モジュールが、気体排出側のキャップ３４にパ−ジ気体の流量を調整するための流量調整手段４５が設けられる請求項２に記載の気体分離装置。
【請求項４】
前記気体分離モジュール３０を複数本備え、各気体分離モジュール３０は互いに二次元的に密接して連結されると共に、隣接する気体分離モジュール３０の気体導入側のキャップ３３間および気体排出側のキャップ３４間がそれぞれの開口孔３８，４２を介して配管を用いることなく連通されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の気体分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気などの気体中から水分や特定のガス等の物質を選択的に分離する気体分離モジュール、その気体分離モジュールを構成するためのキャップ、気体分離モジュールに供給される気体中に存在する分離上有害な物質を除去する気体調質モジュール、その気体調質モジュールを構成するためのキャップ、および複数の気体分離モジュールまたはそれに加えて気体調質モジュールを組み合わせることにより構成された気体分離装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気体中に混入する水蒸気や酸素などの特定ガス等の物質を選択的に分離するために分離膜を使用した気体分離モジュールが使用されている。一般的な気体分離モジュールは分離膜を収容した筒状の本体とその両端部に取り付けたキャップを備えている。そして処理すべき気体は気体導入側のキャップから本体内に供給され、分離膜の一次側を通って気体排出側のキャップから外部に流出し、その間に分離すべき物質が膜の浸透性により分離膜の二次側に分離除去される。分離膜としては、例えばポリイミド、ポリスルフォン、シリコンゴム、ポリスチレン等の多孔性の高分子膜が使用され、分離すべき物質および、処理温度、圧力等の分離条件により、その材料や分離特性の異なる各種の分離膜が選択される。
【０００３】
分離膜の厚さは通常数十μ程度と極めて薄く、その形状には平膜型と微小な口径（例えば内径が数百μ程度）の中空糸膜を多数束にした中空糸膜型の２種類がある。平膜型は平面状またはそれをプリーツ状に折り曲げたものが存在する。しかし分離膜の分離能力は単位容積当たりの表面積（比表面積）に比例するので、比表面積の極めて大きい中空糸膜型が多く使用されている。さらに分離膜の分離能力は膜の浸透性に比例し、それは一次側と二次側の分離すべき物質の濃度差に比例する。そこで分離膜の二次側に分離された物質濃度を低下させるために、通常その二次側にはパージ用の気体を流通させる。
なお上記のような中空糸分離膜を使用した気体分離モジュールとしては、例えば宇部興産の水蒸気分離用のＣ１０Ｖ型、旭硝子のＳＵＮＳＥＰ−Ｗ，ＳＷＢ−０１−１００、ＢＥＫＯ社（独）のＤＲＹ  ＰＯＩＮＴ、Ａ／Ｇテクノロジー社（米）のＯｘｙｇｅｎ  Ｅｎｒｉｃｈｅｄ  Ａｉｒ  ｆｏｒ  ＥｎｈａｎｃｅｄＦｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎ、ＰＥＡＭＥＡ社（米）のＭＯＤＥＬ  ＰＰＡ−２５０などがある。
【０００４】
気体分離モジュール１本当たりの分離能力は寸法上および製造上から制限がある。そのため大量の気体を処理するには複数本の気体分離モジュールを組み合わせた分離装置を構成する必要がある。
図１３はそのような従来の気体分離装置の１例を示す斜視図、図１４は気体分離装置の設置状況を示す平面図である。これらの図において、気体分離装置１は加圧空気中の水蒸気を分離する気体分離部２とそれらに水滴、ゴミ、油、タール、カーボン等の汚染物質を除去調質し清浄な空気を供給する気体調質部３からなる。気体分離部２は複数本（この例では８本）の気体分離モジュール４を備え、各気体分離モジュール４は筒状の本体５と、その気体導入側のキャップ６および気体排出側のキャップ７を有し、本体５内には多数の中空糸分離膜が収容されている。そしてキャップ６の頂部に設けた接続口に気体の導入側配管８が接続され、キャップ７の底部に設けた接続口に気体の排出側配管９が接続される。
【０００５】
導入側配管８は図示しない空気圧縮機からの気体の供給配管１０と接続され、該供給配管１０に気体調質部３が設けられる。気体調質部３は気流中の水滴および固形分を分離する遠心分離型のドレンセパレータ１１、気流を減圧して残ったドレンをさらに除去する減圧弁１２、気流中のミストを分離するプレフィルタ１３およびフィルタ１４により構成され、それらが空気圧縮機側から順に供給配管１０に直列接続される。ここでプレフィルタ１３やフィルタ１４は多数の微細連通孔を有する焼結金属製フィルタが用いられる。なお気体調質部３を構成するこれらの機器はこの分野で周知であり、例えば太陽鉄工（株）等の多くのメーカーから各種のものが市販されている。
【０００６】
図１４に示すように、一般に気体分離装置１は供給先である装置や機器の設置される室内または別室内の隅部等の邪魔にならない壁部１５付近に設置される。しかし気体分離部２を構成する複数の気体分離モジュール４や気体調質部３を構成する各機器は、互いに配管で接続されるので各種の接続部材を必要とし、しかも設置に要する面積が大きくなるという問題がある。さらにそれらの機器選択や接続には専門知識と熟練した技能を必要とする。
図１５はこのような問題を部分的に解決した別の気体分離部２を示す分解斜視図である。この気体分離部２は内部に分離膜を収容した断面矩形で筒状の本体５を有する気体分離モジュール４を２列７段に密接配列して構成され、各本体５の上側は段毎に連結体１６が着脱可能に連結され、下側は共通の連結体１７が着脱可能に連結される。
【０００７】
連結体１６の底部と両側部は列毎に連通孔１８で連通され、その底部側は気体分離モジュール４の上端側に連通され、両側部は隣接する連結体１６の連通孔１８に連通される。そして連結体１６は板状の連結具１９とボルト２０で互いに連結され、各気体分離モジュール４の上側と連結体１６間および各気体分離モジュール４の下側と連結体１７間はそれぞれボルト２１で連結される。なお両端部に位置する連結体１６における一対の連通孔１８は互いに連通され、共通の連通孔２２として外部配管に接続される。
また連結体１７内には、それに連結される各気体分離モジュール４相互を連通させるための連通孔が設けられている。なお図１６は図１５の気体分離部２と図１３に示した気体調質部３を連結して構成した気体分離装置１の斜視図であり、図１７はそれを壁部１５に沿って設置した状態を示す平面図である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１５に示す従来の気体分離部２は、配管類を使用することなく各気体分離モジュール４を連結するので、それ自体の設置面積は小さいという利点はあるが、全体の形状が細長いブロック状に限られているので、例えば柱が突出する場所などにおいては設置しづらい場合がある。また気体分離部２と組合せる気体調質部３を構成する各機器は配管等により接続する必要があるので、図１３の例と同様な問題が残されている。
【０００９】
そこで本発明は、このような従来の気体分離装置における問題を解決することを課題とし、以下の目的を有する。
第１の目的は配管類を使用することなく二次元的に自由に連結できる気体分離モジュールを提供することである。
第２の目的は上記気体分離モジュールにおける分離膜の分離能力を向上させることである。
第３の目的は上記気体分離モジュールにおける分離膜の分離能力を自由に調整できるようにすることである。
第４の目的は上記気体分離モジュールを構成するため、その筒状の本体に連結する気体導入側または気体排出側のキャップを提供することである。
【００１０】
第５の目的は上記気体分離モジュールに気体を供給するコンパクトで一体的な気体調質モジュールを提供することである。
第６の目的は上記気体分離モジュールと密接して連結できる気体調質モジュールを提供することである。
第７の目的は上記気体分離モジュールを複数本密接して連結した気体分離装置を提供することである。
第８の目的は上記気体分離モジュールと気体調質モジュールを密接して連結した気体分離装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する請求項１に記載の発明は、気体分離モジュールと、気体調質モジュールとを有し、
気体分離モジュールは、分離膜３２を収容した筒状の本体３１と、その本体３１に連結した気体導入側のキャップ３３および気体排出側のキャップ３４とを備え、分離膜３２の一次側が各キャップ３３，３４内に連通する気体分離モジュール３０において、
前記気体導入側および気体排出側のキャップ３３，３４は方形の外周形状とされてその４側面にそれぞれキャップ３３，３４内と連通する開口孔３８，４２が設けられ、さらに複数本の気体分離モジュール３０を密接して二次元的に連結した際に、各気体導入側のキャップ３３間と気体排出側のキャップ３４間が配管を用いることなく連通可能とされ、
前記気体分離モジュール３０には他の同様な複数本の気体分離モジュール３０と密接して二次元的に連結するための連結部４７，４８が設けられ、
気体調質モジュールは、筒状の本体５１と、その本体５１に連結した気体導入側のキャップ５２および気体排出側のキャップ５３とを備え、
本体５１内の気体導入側から気体排出側へ順に、気流中の水滴および固形分を分離する遠心分離部５４、気流を減圧する減圧部５５および気流中のミストを分離するフィルタ部５６、５７が収容されていることを特徴とする気体調質モジュールであって、
前記気体導入側および気体排出側のキャップ５２，５３は方形の外周形状とされてその４側面にそれぞれキャップ５２，５３内と連通する開口孔７４，７８が設けられ、さらに他の同様なキャップどうしの外周を密接して二次元的に連結した際に、各気体導入側のキャップ５２間と気体排出側のキャップ５３間が配管を用いることなく連通可能とされ、
前記キャップ５２，５３には他の同様なキャップどうしを密接して二次元的に連結するための連結部８８，８９が設けられ、
前記気体調質モジュール５０が、前記気体分離モジュール３０に密接して連結されると共に、前記気体調質モジュール５０の気体排出側のキャップ５３に設けた開口孔７８が前記気体分離モジュール３０の気体導入側のキャップ３３の開口孔３８に配管を用いることなく連通される気体分離装置である。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記気体分離モジュールが、本体３１内における分離膜３２の二次側に気体パージ通路３５が形成され、該気体パージ通路３５に気体排出側のキャップ３４内の気体がパ−ジ気体として導入されるように構成された請求項１に記載の気体分離装置である。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記気体分離モジュールが、気体排出側のキャップ３４にパ−ジ気体の流量を調整するための流量調整手段４５が設けられる請求項２に記載の気体分離装置である。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記気体分離モジュール３０を複数本備え、各気体分離モジュール３０は互いに二次元的に密接して連結されると共に、隣接する気体分離モジュール３０の気体導入側のキャップ３３間および気体排出側のキャップ３４間がそれぞれの開口孔３８，４２を介して配管を用いることなく連通されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の気体分離装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は本発明の気体分離モジュールの１例を示す正面図であって、理解を容易にするためにその一部が切り欠かれて示されている。図２は図１のII−II矢視断面図である。これらの図において、気体分離モジュール３０は細長い円筒状の本体３１と、その中に収容された中空糸の束からなる分離膜３２と、本体３１の両端部に連結された外周形状が方形のキャップ３３、３４を備えている。なお図１の上方左側には該気体分離モジュール３０と連結すべき他の同様な気体分離モジュール３０の一部が参考までに示されている。本体３１やキャップ３３、３４は従来と同様な透明または半透明なプラスチックあるいはアルミニウムやステンレス等を成形して作られる。また分離膜３２も従来と同様な多孔性の高分子膜が目的に応じて選択される。
【００１８】
開口された本体３１の両端部に分離膜３２の端部がそれぞれ接着剤により気密性を保って固定されている。そして分離膜３２の一次側はキャップ３３、３４内に連通され、分離膜３２の二次側と本体３１の内壁の間にパージ通路３５が形成される。また本体３１の両端部側壁には複数の貫通孔３６が周方向に等間隔で設けられている。
気体導入側（下側）のキャップ３３の内部に連通孔３７が設けられ、その連通孔３７は本体３１の気体導入側（下側）と各側部にそれぞれ設けた開口孔３８を連通する。
キャップ３３の上部には２つの異なる内径を有する断面円形の挿入部３９が形成され、その挿入部３９の小さい内径の部分に本体３１の気体導入側端部が挿入されて両者間がＯリング４０によりシールされる。
【００１９】
気体排出側（上側）のキャップ３４もその内部に連通孔４１が設けられ、その連通孔４１は本体３１の気体排出側（上側）と各側部にそれぞれ設けた開口孔４２を連通する。
キャップ３４の下部には断面円形の挿入部４３が形成され、その挿入部４３に本体３１の排出側端部が挿入されて両者間がＯリング４０によりシールされる。
さらにキャップ３４内からパ−ジ気体をパージ通路３５に供給するため、キャップ３４内にパージ連通孔４４が連通されると共に、パ−ジ気体の流量を調整するための流量調整手段４５が設けられる。この流量調整手段４５は例えばドライバー等の工具で弁開度の調整が可能な小型の調整弁を使用することができる。
【００２０】
流量調整手段４５の出口側のパージ連通孔４４は２つに分岐され、その一方の端部は挿入部４３の内周面に沿ってリング溝状に開口する開口部４６とされ、キャップ３４を本体３１に装着したときにその開口部４６は複数の貫通孔３６に連通される。また分岐された他方はサンプリング管４４ａとしてキャップ３４の隅部に開口され、例えば図示しない圧力計が接続される。
キャップ３３およびキャップ３４には、隣接する同様な気体分離モジュール３０または後述する気体調質モジュールと密接して連結するための連結部４７、４８が設けられる。連結部４７はキャップ３４の対向する側部間を縦横に４本ずつ貫通するボルト孔からなり、図示しない連結用の長ボルトをそのボルト孔に挿入してナットで締結する。また連結部４８も連結部４７と同様に構成される。
【００２１】
図３は平膜を使用した気体分離膜モジュール３０の例であって、筒状の本体の中間部付近を示す部分断面図、図４はその分離膜３２付近の部分拡大断面図、図５は分離膜３２を内部に収容した環状の分離膜エレメント３２ａを一部切り欠いて示す部分斜視図である。なお図示されていないが、筒状の本体３１に連結される気体導入側および気体出口側のキャップの構造や接続形態は図１の例と同様である。
これらの図において、筒状の本体３１は外側の三重筒体３１ａとそれと同軸な内側の二重筒体３１ｂを有し、外側の三重筒体３１ａに形成される内側の通路３１ｃは気体導入側のキャップ内と連通され、外側の通路３１ｄはパ−ジ気体排出通路とされる。また内側の二重筒体３１ｂに形成される内側の通路３１ｅは気体排出側のキャップ内に連通され、その外側の通路３１ｆはパ−ジ気体の導入路を形成する。
【００２２】
前記三重筒体３１ａに形成される外側の通路３１ｄの内周壁には周方向に沿って複数の貫通孔３１ｇが等間隔で配列され，内側の通路３１ｃの内周部には周方向に沿って複数の貫通孔３１ｈが等間隔で配列される。さらに前記二重筒体３１ｂに形成される外側の通路３１ｆの外周部には周方向に沿って複数の貫通孔３１ｉが等間隔で配列され，内側の通路３１ｅの外周部には周方向に沿って複数の貫通孔３１ｊが等間隔で配列される。
分離膜エレメント３２ａは板部とその両端部に設けた脚部を有する断面コ字型の環状ケーシング３２ｂと、その両脚部にそれぞれ対向して配置される一対の環状挟持体３２ｃ、３２ｄを有する。そして環状の分離膜３２が環状ケーシング３２ｂの両脚部と環状挟持体３２ｃ、３２ｄの間にその両端部を挟持されて装着される。なお気体中から水蒸気を分離する平膜としては、例えばＵｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅから市販されているＬｉｎｄｅ型のものを使用することができる。
【００２３】
環状ケーシング３２ｂの両脚部にそれぞれ周方向に環状連通路が形成され、それら環状連通路には周方向に沿って複数の貫通孔３２ｅ、３２ｆがそれぞれ等間隔で配列される。また，内側の環状挟持体３２ｄに周方向に環状連通路が形成され、その環状連通路には周方向に沿って複数の貫通孔３２ｇが等間隔で配列される。
環状ケーシング３２ｂの外側は三重筒体３１ａの内側の通路３１ｃを短管状スペーサで連通して外側の通路３１ｄの内周壁まで延長し、それによって貫通孔３１ｇと貫通孔３２ｅが連通される。また環状ケーシング３２ｂの内側は二重筒体３１ｂの外側の通路３１ｆの内周壁まで短管状スペーサを介して延長し、それによって貫通孔３１ｉと貫通孔３２ｆが連通される。さらに内側の環状挟持体３２ｄの内側は貫通孔３１ｊと貫通孔３２ｇが連通され通路３１ｅにおける内周壁まで延長している。
分離膜エレメント３２ａは本体３１の軸方向に沿って所定間隔で多数段配置されて接着等により本体３１の取り付けられる。それに応じて前記貫通孔３１ｇ，３１ｈ，３１ｉ，３１ｊ、３１ｇ等もそれぞれ多数段設けられる。なお各分離膜エレメント３２ａは密接して多段状に本体３１に取り付けることもできる。
【００２４】
図６は気体分離モジュール３０と密接して連結できる気体調質モジュールの１例を示す縦断面図で、理解を容易にするために内部に収容される要素の一部が切り欠かれて示されている。図７は気体調質モジュール内に収容される遠心分離部の斜視図である。なお図６の上方左側には該気体調質モジュールと連結すべき同様な他の気体調質モジュールの一部が参考までに示されている。
これらの図において、気体調質モジュール５０は筒状の本体５１と、本体５１に連結された気体導入側および気体排出側のキャップ５２、５３と、本体５１内の気体導入側から気体排出側へ順に、気流中の水滴および固形分を分離する遠心分離部５４、気流を減圧するオリフィスからなる減圧部５５および気流中のミストを分離するフィルタ部５６、５７が収容されている。
【００２５】
本体５１は上段筒体５８、中段筒体５９および下段筒体６０の３つの筒体を有し、上段筒体５８と中段筒体５９は短い円柱状の仕切ブロック６１で連結され、中段筒体５９と下段筒体６０は他の短い円柱状の仕切ブロック６２で連結される。これらの連結は各筒体に設けた内ねじと各仕切ブロックに設けた外ねじにより行われ、気密性を確保するために各連結部分にＯリング６３が介在されている。上段筒体５８、中段筒体５９および下段筒体６０の下部側壁には、それぞれドレン排出口６４、６５、６６が貫通され、さらに上段筒体５８および下段筒体６０の上部外面にはキャップ５２またはキャップ５３と連結するためのねじ部が形成される。なお各筒体は透明または半透明なプラスチックあるいはアルミニウム，ステンレス等を成形して作られ、仕切ブロック６１、６２はプラスチックを成形するかアルミ等の金属ブロックを加工して作られる。
【００２６】
仕切ブロック６１の中央部上面から上方に筒状の気流ガイド６７が延長され、その気流ガイド６７の底部中央から仕切ブロック６１の内部に向かって小口径の孔もしくはスリットからなる減圧部５５が形成される。仕切ブロック６１の下部には段差状に直径の縮小した保持筒６８が形成され、減圧部５５と連通する気流孔６９がその保持筒６８の側壁を貫通している。
仕切ブロック６２の上部および下部には直径の異なる保持筒７０、７１がそれぞれ設けられ、上面から内部を貫通する気流孔７２が保持筒７１の側壁を貫通している。
【００２７】
気体の入口側（上側）における気体導入側のキャップ５２の内部に連通孔７３が設けられ、その連通孔７３は本体５１の気体の入口側（上側）に連通されると共に、側部の周方向に沿って等間隔で設けた４つの開口孔７４に連通される。
キャップ５２の下部に断面円形の挿入部７５が形成され、その挿入部７５に本体５１の入口側端部が挿入されてねじ結合により固定される。なお本体５１と連結体５２間はＯリング７６によりシールされる。
気体の出口側（下側）のキャップ５３もその内部に連通孔７７が設けられ、その連通孔７７は本体３１の気体出口側（上側）に連通されると共に、側部の周方向に沿って等間隔で設けた４つの開口孔７８に連通される。
そのキャップ５３の上部に断面円形の挿入部７９が形成され、その挿入部７９に本体５１の出口側端部が挿入されてねじ結合により固定される。なお本体５１と挿入部７９間もＯリング７６によりシールされる。
【００２８】
図７に示すように、遠心分離部５４は円柱状の上部本体８０とそれから同軸的に延長された筒状の下部本体８１を有し、中間部の外周面に沿って、斜めに配列された多数の気流ガイド羽根８２が設けられる。上部本体８０の側面に複数個（この例では９０度間隔で２個）の開口部８３が設けられ、中央部上面の中央とそれら開口部８３は気流孔８４で連通されている。下部本体８１の下部縁は斜め下方に広がっており、上方から下部本体８１内へ効率よく気流を導入できるように形成されている。
そして図６の矢印のように、気流は上部本体８０の上方から流入して開口部８３から吹き出され、気流ガイド羽根８２により矢印のように旋回されて下降する間に生じる遠心力により、水滴やゴミを分離する。下降する気体はさらに下部本体８１の下部縁よりその内部に導入され、前記気流ガイド６７内に流入するように形成されている。
【００２９】
図６において、フィルタ部５６はプレフィルタであり、例えば粒径３μ以上の微小な固形分やエアロゾルを捕集する。フィルタ本体は捕集粒径０．３μｍ程度の多数の微細連通孔を有する焼結金属製の筒状フィルタと、その上下に取り付けた保持部材からなり、それら保持部材を利用して前記仕切ブロック６１の保持筒６８および仕切ブロック６２の保持筒７０に筒状フィルタを着脱自在に装着できるように形成されている。
フィルタ部５７はミストフィルタであり、非常に細かいオイルミストなどを捕集する。フィルタ本体は捕集粒径０．０１μｍ程度の多数の微細連通孔を有する焼結金属製の筒状フィルタと、その上下に取り付けた保持部材からなり、それら保持部材を利用して前記仕切ブロック６２の保持筒７１およびフイルタ支持体８５に筒状フィルタを着脱自在に装着できるように形成されている。なおフイルタ支持体８５は筒状体８６とその上端に形成された鍔体８７からなり、鍔体８７をガイドとしてキャップ５３の挿入部７９に着脱自在に装着される。
【００３０】
キャップ５２およびキャップ５３には隣接する同様な気体調質モジュール５０（または前述した気体分離モジュール３０）と密接して連結するための連結部８８および連結部８９が設けられる。連結部８８はキャップ５２の対向する側部間を縦横に４本ずつ貫通するボルト孔と図示しない連結用の長ボルトおよびナット等からなる。また連結部８９も同様なボルト孔と図示しない連結用の長ボルトおよびナット等からなる。
【００３１】
図８は前記のような気体分離モジュール３０と気体調質モジュール５０を使用して構成した気体分離装置１００の１例を示す斜視図、図９はそれを設置場所に設置した状態を示す平面図である。先ず、図１、図６、図８を参照して気体分離装置１００を組み立てる方法を説明する。
最初に複数本（この例では８本）の気体分離モジュール３０と１本の気体調質モジュール５０を二次元的に互いに密接して配列する。その際、気体調質モジュール５０は図８のように隅部に位置させる。次に隣接する気体分離モジュール３０のキャップ３３およびキャップ３４どうしを、その連結部４７および連結部４８を利用して連結する。具体的には図示しない長ボルトを連結部４７および連結部４８を構成するボルト孔に挿通しナットで締結する。なお外側に配置される気体分離モジュール３０であって、隣接するものが存在しないキャップ３３およびキャップ３４の側面は、ボルト孔を設けた蓋板（図示せず）で覆った状態で連結することによりその開口孔３８、４２を閉鎖するか、または開口孔３８、４２に内ねじ部を形成し、それに外ねじ付き栓（図示せず）をねじ込んで閉鎖する。
【００３２】
気体調質モジュール５０とそれに隣接する気体分離モジュール３０の間は、連結体３４と連結体５２どうしおよび連結体３３と連結体５３どうしを、その連結部４７と連結部８８および連結部４８と連結部８９等を利用して前記と同様に連結する。その際、隣接するものが存在しないない気体調質モジュール５０の開口孔７４、７８も前記開口孔３８、４２と同様な方法で閉鎖する。
以上のように複数本の気体分離モジュール３０と１本の気体調質モジュール５０を二次元的に連結すると、気体調質モジュール５０における気体出口側の開口孔７８と隣接する気体分離モジュール３０における気体入口側の開口孔３８が連通する。また気体分離モジュール３０間における気体入口側の開口孔３８どうしおよび、気体出口側の開口孔４２どうしも連通する。なおこれら開口孔間はパッキング（図示せず）を介在させることによってその気密性が確保される。
【００３３】
上記の説明では１本の気体調質モジュール５０と複数本の気体分離モジュール３０を互いに密接して連結したが、場合によっては複数本の気体調質モジュール５０を互いに密接して連結して処理容量を増加させたものと、複数本の気体分離モジュール３０とを連結することもできる。また互いに密接して連結した複数の気体分離モジュール３０と図１３に示す気体調質部３を組み合わせることもできる。
【００３４】
このように組み立てられた気体分離装置１００は、例えば図９のように設置される。この例では建築物の壁部１５の隅部に形成された方形のくぼみ部１５ａを利用して気体分離装置１００が設置される。図示しない空気圧縮機からの供給配管１０は、接続具を使用して気体調質モジュール５０の気体入口側の開口孔３８に接続され、負荷設備への出口側配管９は接続具を使用して気体調質モジュール５０と対角線上にある気体分離モジュール３０の気体出口側の開口孔４２に接続される。
図１０〜図１２はそれぞれ異なる配列で複数本の気体分離モジュール３０を組み立てて建築物の壁部１５や柱１５ｂの近傍に設置した例を示す平面図であり、その構成は図８，９と同様である。
【００３５】
次に図１、図６、図９を参照し、加圧空気などの気体中から水蒸気を分離する場合を例に、中空糸分離膜を使用した気体分離装置１００の作用を説明する。
先ず図９のように、供給配管１０から供給される気体は、気体調質モジュール５０を通過する間に水滴、固形分およびミスト等が分離され、清浄気体となって複数の気体分離モジュール３０に分配される。気体分離モジュール３０で水蒸気を分離された乾燥気体は排出側配管９を経て負荷設備へ供給される。
次に図６を参照して気体調質モジュール５０の作用を具体的に説明すると、供給配管１０からの気体はキャップ５２の開口孔７４より導入され、連通孔７３を経て遠心分離部５４の気流孔８４に流入し、その開口部８３より本体３１内に噴出する。噴出した気体は気流ガイド羽根８２の作用により旋回流とされ、筒状の下部本体８１の外周に沿って下降する間に含まれている水滴やゴミ等の固形分等が遠心分離される。それによって気体中の水滴や固形分等の殆どが分離除去され、残る微小量の水分はその殆どがガス（水蒸気）状（飽和）として存在する。なお分離された水滴や固形分はドレン排出口６４から図示しない排出管を経て外部に排出される。
【００３６】
次に気体は下部本体８１の下端部からその内部に侵入して気流ガイド６７内に導入され、さらに減圧部５５で膨張して未飽和状態となって残存する水蒸気が徹底的に分離除去される。分離された水分はドレン排出口６５から図示しない排出管を経て外部に排出される。
次に気体はフィルタ部５６に導入され、そこを通過する間に例えば粒径３μｍ以上の微小な固形分やエアロゾルが除去され、さらにフィルタ部５７に導入されて、そこを通過する間に残った粒径０．０１μｍ以上の非常に微細なミストが９９．９％以上除去され、排出側キャップ５３の開口孔７８から気体分離モジュール３０に供給される。なお分離されたミスト分はドレン排出口６６から図示しない排出管を経て外部に排出される。
【００３７】
次に図１により気体分離モジュール３０の作用を具体的に説明すると、前記気体調質モジュール５０の気体排出側の開口孔７８より排出された清浄な気体は、それに隣接する２つの気体分離モジュール３０における気体導入側のキャップ３３の開口孔３８を経てそれぞれの本体３１の内部に分流導入される。さらに気体はそれら２つのキャップ３３より下流側の気体分離モジュール３０のキャップ３３へも次々と流入し、それぞれの本体３１の内部に分流導入されて並列処理される。
各本体３１に導入された気体は、分離膜３２の中を流れる間に含まれている水蒸気が分離され、乾燥気体となってそれぞれの排出側のキャップ３４に流入する。そして各キャップ３４に流入した乾燥気体は合流して排出側配管９から負荷設備に供給される。なお、空気中から水蒸気を分離する気体分離モジュール３０としては、例えば宇部興産から市販されているＣ１０Ｖ或いはＢＥＫＯ社製ＤＲＹＰＯＩＮＴ等を使用することができる。
【００３８】
排出側のキャップ３４内の乾燥気体の一部は、パージ連通孔４４から開口部４６と貫通孔３６を通り、本体３１の気体排出側のパージ通路３５に流入する。パージ通路３５に流入した乾燥気体は、分離膜３２の二次側に浸透した水蒸気を同伴して本体３１の気体導入側の貫通孔３６からキャップ３３における挿入部３９を経て外部に排出される。
前述のように分離膜の分離能力は、一次側と二次側における分離すべき物質の濃度差に比例する。したがって分離膜の二次側の水蒸気濃度を調整することにより、分離能力をコントロールすることが可能となる。この例では流量調整手段４５によりパージ通路３５に流入するパージ気体の流量を調整することによりその濃度コントロールをするように形成されている。なおパージ連通孔４４から分岐されるサンプリング管４４ａに圧力計（図示せず）を接続し、その圧力値をパージ気体の流量の目安にして流量調整手段４５を調整することができる。
【００３９】
次に、図３〜図５に示す平膜式の気体分離モジュール３０を使用し、加圧空気などの気体中から水蒸気を分離する場合の作用を説明する。
図示されていない気体導入側のキャップから本体３１の通路３１ｃ内に導入される清浄な気体は、複数の貫通孔３１ｈから各分離膜エレメント３２ａに流入し、分離膜３２の一次側を通過する間に水蒸気が分離され、乾燥気体となって貫通孔３１ｊから通路３１ｅに排出され、そこから図示されていない気体排出側のキャップ３４に流入する。
上記キャップ３４内の乾燥気体の一部は、図１と同様に流量調整手段を設けたパージ連通孔から開口部と貫通孔（いずれも図示せず）を経て通路３１ｆにパージ気体として流入する。通路３１ｆのパージ気体は複数の貫通孔３１ｉから各分離膜エレメント３２ａの貫通孔３２ｆを経てそのパージ通路３５に導入される。パージ気体は分離膜の二次側を通過する間に存在する水蒸気を同伴して貫通孔３２ｅから貫通孔３１ｇを通って通路３１ｄ内に流入する。通路３１ｄの水蒸気を含む気体は、図１の場合と同様に図示しない気体導入側のキャップから外部に排出される。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の気体分離装置は、気体分離モジュールと気体調質モジュールを密接して連結するので、小型且つコンパクトに構成することができる。そして、その気体分離モジュールは、配管類を使用することなく複数の気体分離モジュールを二次元的に自由に連結することができ、それによって構成される気体分離装置がコンパクトになる。また設置形状に制約されないので設置の自由度が大きい。さらに設置に際しての施工性がよく短時間で効率よく設置することができる。
また、その気体調質モジュールは、小型且つコンパクトに構成できるので、現場組み立てを実質的に必要とせず、狭い場所においても設置することができる。
請求項２に記載の気体分離装置は、前記気体分離モジュールにおける分離膜の分離能力をより向上させることができる。
また、請求項３に記載の気体分離装置は、前記気体分離モジュールにおける分離膜の分離能力を自由に調整できる。
【００４１】
また、請求項４に記載の気体分離装置は、小型且つコンパクトに構成できる上に、設置形状に制約されないので設置の自由度が大きい。さらに設置に際しての施工性がよく短時間で効率よく設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の気体分離モジュールの１例を示す一部破断正面図。
【図２】図１のII−II矢視断面図。
【図３】平膜を使用した気体分離モジュール３０の例で、筒状の本体の中間部付近を示す部分断面図。
【図４】図３の分離膜３２付近の部分拡大断面図。
【図５】図３の分離膜３２を内部に収容した環状の分離膜エレメント３２ａの一部破断の部分斜視図。
【図６】本発明の気体調質モジュールの１例を示す縦断面図で、理解を容易にするために内部に収容される要素の一部が切り欠かれて示されている。
【図７】図６の気体調質モジュール内に収容される遠心分離部の斜視図。
【図８】気体分離モジュール３０と気体調質モジュール５０を使用して構成した気体分離装置１００の１例を示す斜視図。
【図９】図８の気体分離装置１００を設置場所に設置した状態を示す平面図。
【図１０】気体分離装置１００を建築物の壁部近傍に設置した例を示す平面図。
【図１１】気体分離装置１００を建築物の壁部近傍に設置した例を示す平面図。
【図１２】気体分離装置１００を建築物の柱１５ｂの周囲に設置した例を示す平面図。
【図１３】従来の気体分離装置の１例を示す斜視図。
【図１４】図１３の気体分離装置の設置状況を示す平面図。
【図１５】従来の他の気体分離部２を示す分解斜視図。
【図１６】図１５の気体分離部を図１３に示すような気体調質部３と組み合わせた気体分離装置の斜視図。
【図１７】図１６の気体分離装置の設置状況を示す平面図。
【符号の説明】
１  気体分離装置
２  気体分離部
３  気体調質部
４  気体分離モジュール
５  本体
６  キャップ
７  キャップ
８  導入側配管
９  排出側配管
１０  供給配管
１１  ドレンセパレータ
１２  減圧弁
１３  プレフィルタ
１４  フィルタ
１５  壁部
１５ａ  くぼみ部
１５ｂ  柱
１６  連結体
１７  連結体
１８  連通孔
１９  連結具
２０  ボルト
２１  ボルト
２２  連通孔
３０  気体分離モジュール
３１  本体
３１ａ  三重筒体
３１ｂ  二重筒体
３１ｃ  通路
３１ｄ  通路
３１ｅ  通路
３１ｆ  通路
３１ｇ  貫通孔
３１ｈ  貫通孔
３１ｉ  貫通孔
３１ｊ  貫通孔
３２  分離膜
３２ａ  分離膜エレメント
３２ｂ  環状ケーシング
３２ｃ  環状挟持体
３２ｄ  環状挟持体
３２ｅ  貫通孔
３２ｆ  貫通孔
３２ｇ  貫通孔
３３  キャップ
３４  キャップ
３５  パージ通路
３６  貫通孔
３７  連通孔
３８  開口孔
３９  挿入部
４０  Ｏリング
４１  連通孔
４２  開口孔
４３  挿入部
４４  パージ連通孔
４４ａ  サンプリング管
４５  流量調整手段
４６  開口部
４７  連結部
４８  連結部
５０  気体調質モジュール
５１  本体
５２  キャップ
５３  キャップ
５４  遠心分離部
５５  減圧部
５６  フィルタ部
５７  フィルタ部
５８  上段筒体
５９  中段筒体
６０  下段筒体
６１  仕切ブロック
６２  仕切ブロック
６３  Ｏリング
６４  ドレン排出口
６５  ドレン排出口
６６  ドレン排出口
６７  気流ガイド
６８  保持筒
６９  気流孔
７０  保持筒
７１  保持筒
７２  気流孔
７３  連通孔
７４  開口孔
７５  挿入部
７６  Ｏリング
７７  連通孔
７８  開口孔
７９  挿入部
８０  上部本体
８１  下部本体
８２  気流ガイド羽根
８３  開口部
８４  気流孔
８５  フイルタ支持体
８６  筒状体
８７  鍔体
８８  連結部
８９  連結部
1００  気体分離装置
【図１】
0004381515.tif 000002
【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】
0004381515.tif 000014
【図１４】
0004381515.tif 000015
【図１５】
0004381515.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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