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公開番号2025121555
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-20
出願番号2024017024
出願日2024-02-07
発明の名称気体分離モジュール
出願人日立GEベルノバニュークリアエナジー株式会社
代理人弁理士法人開知
主分類B01D 63/02 20060101AFI20250813BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】フィルタ部材をハウジングに固定する固定部材の高温水蒸気下での耐久性を高めることができる気体分離モジュールを提供する。
【解決手段】気体分離モジュール1は、混合気体から特定の気体を分離するフィルタ部材2と、混合気体が流入する流入口を35有しフィルタ部材2を収容するハウジング3と、フィルタ部材2をハウジング3に固定すると共にフィルタ部材2とハウジング3との隙間を封止する固定部材4とを備える。固定部材4の表面のうちハウジング3の流入口35側を向く流入側表面42の少なくとも一部分が保護層6によって被覆されている。保護層6は、水蒸気を遮蔽する特性を有すると共に前記固定部材よりも耐熱性に優れた特性を有する無機材料から形成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
混合気体から特定の気体を分離するフィルタ部材と、
前記混合気体が流入する流入口を有し、前記フィルタ部材を収容するハウジングと、
前記フィルタ部材を前記ハウジングに固定すると共に、前記フィルタ部材と前記ハウジングとの隙間を封止する固定部材とを備え、
前記固定部材の表面のうち、前記ハウジングの前記流入口側を向く表面である第１表面の少なくとも一部分が、保護層によって被覆され、
前記保護層は、水蒸気を遮蔽する特性を有すると共に前記固定部材よりも耐熱性に優れた特性を有する無機材料から形成されている
ことを特徴とする気体分離モジュール。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の気体分離モジュールにおいて、
前記保護層は、軟化点が３００℃以上かつ３６０℃以下のガラスにより構成されている
ことを特徴とする気体分離モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の気体分離モジュールにおいて、
前記固定部材の熱膨張係数は、前記ハウジングの熱膨張係数と前記保護層の熱膨張係数との間の値、又は、前記ハウジング及び前記保護層のいずれか一方の熱膨張係数と同じ値である
ことを特徴とする気体分離モジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の気体分離モジュールにおいて、
前記保護層は、前記第１表面の全面を被覆している
ことを特徴とする気体分離モジュール。
【請求項５】
請求項１に記載の気体分離モジュールにおいて、
前記保護層は、前記第１表面のうち、前記ハウジングと接合する前記固定部材の接合界面に繋がる領域である環状の外周縁部を被覆している
ことを特徴とする気体分離モジュール。
【請求項６】
請求項１に記載の気体分離モジュールにおいて、
前記保護層は、前記固定部材の表面のうち、前記第１表面の反対側に位置する表面である第２表面の少なくとも一部を被覆している
ことを特徴とする気体分離モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の気体分離モジュールにおいて、
前記保護層は、前記第２表面のうち、前記ハウジングと接合する前記固定部材の接合界面に繋がる領域である環状の外周縁部を被覆している
ことを特徴とする気体分離モジュール。
【請求項８】
請求項１に記載の気体分離モジュールにおいて、
前記フィルタ部材は、複数の中空糸膜を束ねて構成されたものであり、
前記フィルタ部材は、前記複数の中空糸膜におけるその延在方向の一方側の端部及び他方側の端部が前記固定部材によって前記ハウジングに固定され、
前記ハウジングは、前記延在方向の前記一方側に前記流入口を有し、
前記固定部材は、前記複数の中空糸膜の前記一方側の端部を前記ハウジングに固定する第１固定部材と、前記複数の中空糸膜の前記他方側の端部を前記ハウジングに固定する第２固定部材とを有し、
前記第１固定部材の表面のうち、前記ハウジングの前記流入口側を向く表面である第１表面の少なくとも一部分が、前記保護層によって被覆されていると共に、
前記第２固定部材の表面のうち、前記ハウジングの前記流入口側を向く表面である第３表面の少なくとも一部分が、前記保護層によって被覆されている
ことを特徴とする気体分離モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の気体分離モジュールにおいて、
前記保護層は、前記第２固定部材の前記第３表面のうち、前記ハウジングと接合する前記第２固定部材の接合界面に繋がる領域である環状の外周縁部を被覆している
ことを特徴とする気体分離モジュール。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、２種類以上の気体を含む混合気体から特定の気体を分離する気体分離モジュールに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
気体分離膜を用いた気体分離は、省エネルギかつコンパクトな装置によって実現できる手法として、石油化学、化学、精密機械、食分野、自動車、原子力、環境分野等、様々な分野に利用が広がっており、その重要性が高まっている。気体分離膜を搭載した気体分離モジュールに分離対象の混合ガスを通すことで、気体分離が行われる。
【０００３】
気体分離モジュールとしては、複数の中空糸膜を束ねたフィルタをハウジング内に収容したものが一般的に知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の中空糸膜モジュールは、円筒形状のケース内に複数本の第１中空糸膜及び第２中空糸膜を束にして充填したものである。ケースの両端部において、第１中空糸膜及び第２中空糸膜は中空部のみが開放されるようにポッティング部により固定されている。ケースの側面側の両端には、第１開口部及び第２開口部が設けられている。当該中空糸膜モジュールは、一対の第１配管接続部及び一対の第２配管接続部を有するハウジングに組み付けられて利用される。ハウジングにおける一対の第１配管接続部は、第１中空糸膜及び第２中空糸膜の中空部に通じる流路となる部分であり、一対の第２配管接続部は、ケースの第１開口部及び第２開口を介して第１中空糸膜及び第２中空糸膜の外壁面側に通じる流路となる部分である。
【０００４】
このような構成の気体分離モジュールでは、一方の第１配管接続部から第１中空糸膜及び第２中空糸膜の中空部を通り他方の第１配管接続部へ流出する第１経路、及び、一方の第２配管接続部からケースの第１開口部を介して第１中空糸膜及び第２中空糸膜の外壁面側を通りケースの第２開口部を介して他方の第２配管接続部へ流出する第２経路が形成されている。第１経路と第２経路のうち、一方に除湿対象流体（例えば、水蒸気などの湿潤ガスや水）を流し、他方に加湿対象流体（例えば、乾燥気体）を流すことで、第１中空糸膜及び第２中空糸膜による膜分離作用によって一方の経路から他方の経路に水分の透過が行われる。
【０００５】
気体分離モジュールの中には、高温の水蒸気の雰囲気下での使用が想定されるものがある。例えば、特許文献２には、８０～１４０℃という高温度条件の水蒸気雰囲気中に使用されることが想定される中空糸膜の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００３２０９４１８号公報
特開２００６－２５５５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の中空糸膜モジュールにおいては、ケース両端部に充填したエポキシ（熱硬化性樹脂）などの接着剤を固化させることでポッティング部が形成されている。このような中空糸膜モジュールを特許文献２に記載のような高温水蒸気の雰囲気下で使用した場合、ポッティング部が高温の水蒸気によって劣化し、その耐久性が低下してしまう懸念がある。
【０００８】
ポッティング部は、中空糸膜などのフィルタ部材をケース（ハウジング）に固定する固定部材として機能するものである。固定部材（ポッティング部）は、また、フィルタ部材とハウジングとの間の隙間を封止する機能も有している。高温水蒸気により固定部材（ポッティング部）の劣化が進行すると、フィルタ部材がハウジングから剥離したり、固定部材に亀裂が生じたりすることがある。この場合、固定部材の固定機能や封止機能が損なわれることで、気体分離モジュールの気体分離機能を維持することができなくなる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、その目的は、フィルタ部材をハウジングに固定する固定部材の高温水蒸気下での耐久性を高めることができる気体分離モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいる。本願の解決手段である気体分離モジュールの代表的な一例は、混合気体から特定の気体を分離するフィルタ部材と、前記混合気体が流入する流入口を有し、前記フィルタ部材を収容するハウジングと、前記フィルタ部材を前記ハウジングに固定すると共に、前記フィルタ部材と前記ハウジングとの隙間を封止する固定部材とを備え、前記固定部材の表面のうち、前記ハウジングの前記流入口側を向く表面である第１表面の少なくとも一部分が、保護層によって被覆され、前記保護層は、水蒸気を遮蔽する特性を有すると共に前記固定部材よりも耐熱性に優れた特性を有する無機材料から形成されている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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