JP5536080B2 - 螺旋状に巻かれたセパレータアセンブリ用の中央コアエレメント - Google Patents

Description

本発明には、一般にセパレータアセンブリ用の中央コアエレメントに関する実施形態が含まれる。様々な実施形態では、本発明は、螺旋流セパレータアセンブリ用の中央コアエレメントに関する。また、本発明には、本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリを製造するための方法が含まれる。

従来のセパレータアセンブリは、通常、多孔性排出コンジットの周囲に配置された折畳み多層膜アセンブリを備える。折畳み多層膜アセンブリは、能動表面及び受動表面を有する膜層の能動表面と流体接触する供給キャリヤ層を備える。また、折畳み多層膜アセンブリは、膜層の受動表面及び多孔性排出コンジットと接触する透過液キャリヤ層を備える。この折畳み膜層構造により、供給キャリヤ層を透過液キャリヤ層又は多孔性排出コンジットに接触させることなく供給キャリヤ層と膜層が確実に接触する。動作中には、溶質を含んだ供給溶液が多層膜アセンブリの供給キャリヤ層と接触し、そこから供給溶液が膜層の能動表面に透過され、供給溶液の一部が改質され、透過液として透過液キャリヤ層に浸透される。また、この供給溶液は、膜層の能動表面での溶質の付着を断ち切り、多層膜アセンブリの過剰な溶質を輸送するように働く。透過液は、透過液キャリヤ層を介して、透過液を収集する多孔性排出コンジットの中へ流通する。折畳み多層膜アセンブリを備えたセパレータアセンブリは、逆浸透プロセス、限外濾過プロセス及び微細濾過プロセスを始めとする様々な流体精製プロセスに使用される。

折畳み多層膜アセンブリは、能動表面及び受動表面を有する膜層の能動表面を供給キャリヤ層の両面に接触させることによって製造することができ、膜層が折り畳まれ、それにより供給キャリヤ層を覆い包むポケット様構造が生成される。膜層の受動表面が１以上の透過液キャリヤ層と接触して膜スタックアセンブリが生成され、この膜スタックアセンブリ内の供給キャリヤ層と１以上の透過液キャリヤ層の間に折畳み膜層が配置される。次に、それぞれ１以上の共通透過液キャリヤ層と接触する複数のこのような膜スタックアセンブリが、この共通透過液キャリヤ層と接触する従来の多孔性排出コンジットの周囲に巻き付けられ、それにより多層膜アセンブリ及び多孔性排出コンジットを備えたセパレータアセンブリが提供される。膜スタックアセンブリの縁は、供給溶液が透過液キャリヤ層と直接接触するのを防止するために適切に封止されている。折畳み多層膜アセンブリを備えたセパレータアセンブリの重大な欠点は、膜層を折り畳むことによって膜の機能が損なわれ、そのために供給溶液と透過液キャリヤ層の間に制御されない接触がもたらされる可能性があることである。

米国特許第３３９７７９０号明細書

したがって、１以上の多層膜アセンブリを備えたセパレータアセンブリの設計及び製造のさらなる改善が求められている。とりわけ人間が消費する水精製の分野においては、効率及び費用効果の両方に優れた、より頑丈、且つより信頼性の高いセパレータアセンブリがいやおうなく求められている。

一実施形態では、本発明により、セパレータアセンブリ用の中央コアエレメントが提供され、中央コアエレメントは、２以上の多孔性排出コンジットを備えており、多孔性排出コンジットは、排出チャネルと、多孔性排出コンジットの外部表面と排出チャネルとの間の流体連絡を可能にする１以上の開口とを備える。さらに、中央コアエレメントは、膜スタックアセンブリの第１の部分を収容するように構成された空洞を画成する。

他の実施形態では、本発明により、２つの多孔性排出コンジットを備えた、セパレータアセンブリ用の中央コアエレメントが提供され、多孔性排出コンジットは、排出チャネルと、多孔性排出コンジットの外部表面と排出チャネルとの間の流体連絡を可能にする１以上の開口とを備える。さらに、中央コアエレメントは、膜スタックアセンブリの第１の部分を収容するように構成された空洞を画成する。

さらに他の実施形態では、本発明により、セパレータアセンブリ用の中央コアエレメントが提供され、中央コアエレメントは、２つの同一の半円筒形多孔性排出コンジットを備えており、各多孔性排出コンジットは、排出チャネルと、多孔性排出コンジットの外部表面と排出チャネルとの間の流体連絡を可能にする１以上の開口とを備えており、また、各多孔性排出コンジットは、２つのスペーサエレメントを備えており、前記スペーサエレメントは、膜スタックアセンブリの第１の部分を収容するように構成された空洞を画成する。

本発明のこれら及び他の特徴、態様及び利点は、以下の詳細な説明を参照することにより、より容易に理解することができる。

本発明の様々な特徴、態様及び利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより、より深く理解されよう。図面の中の同様の文字は、すべての図面を通して同様の部品を表している。

従来のセパレータアセンブリのコンポーネント及びそのアセンブリ方法を示す図である。 本発明によって提供される中央コアエレメント内に配置された膜スタックアセンブリを示す図である。 本発明によって提供される中央コアエレメント内に配置された膜スタックアセンブリを示す図である。 本発明の中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリを示す図である。 螺旋流逆浸透装置及び本発明によって提供されるコンポーネント中央コアエレメントを示す図である。 螺旋流逆浸透装置及び本発明によって提供されるコンポーネント中央コアエレメントを示す図である。 本発明によって提供される中央コアエレメントを使用してセパレータアセンブリを製造する方法を示す図である。 本発明によって提供される中央コアエレメントを使用してセパレータアセンブリを製造する方法を示す図である。 本発明によって提供される中央コアエレメントを使用してセパレータアセンブリを製造する方法を示す図である。 本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリと共に使用することができる加圧可能ハウジングを示す図である。 本発明の一実施形態による多孔性排出コンジットを示す図である。 本発明によって提供される中央コアエレメント内に配置された膜スタックアセンブリを示す図である。 本発明によって提供される中央コアエレメント内に配置された膜スタックアセンブリを示す図である。 本発明の一実施形態による中央コアエレメントを示す図である。 本発明の一実施形態による中央コアエレメントを示す図である。 本発明の一実施形態による中央コアエレメントを示す図である。 本発明の一実施形態による中央コアエレメントを示す図である。 本発明の一実施形態による中央コアエレメントを示す図である。 本発明の一実施形態による中央コアエレメントを示す図である。 本発明の一実施形態による中央コアエレメントを示す図である。 本発明の一実施形態による中央コアエレメントを示す図である。

以下の本明細書及びそれに続く特許請求の範囲では、いくつかの用語を参照するが、それらは、以下の意味を有するように定義するものとする。

単数形の表現には、別段文脈によって示されていない限り、複数形の表現が含まれる。

「任意選択の」又は「任意選択で」は、その後に引き続いて説明されている事象又は状況が生じることも、生じないこともあることを意味しており、また、その説明には、その事象が生じる場合及びその事象が生じない場合が含まれることを意味している。

本明細書及び特許請求の範囲全体を通して使用される近似を表す語は、関連付けられている基本機能が変化することなく許容可能に変わることができる任意の定量的表現を修飾するように適用することができる。したがって「約」及び「実質的に」などの１以上の用語によって修飾される値は、明記されているその値に限定されない。少なくともいくつかの例では、近似を表す語は、値を測定するための機器の精度に対応することがある。本明細書及び特許請求の範囲全体を通して、範囲の限定は、組合せ及び／又は相互交換が可能であり、このような範囲は識別され、また、このような範囲には、別段文脈又は言葉によって示されていない限りこの範囲の中に包含されているあらゆる副範囲が含まれる。

指摘したように、本発明によれば、セパレータアセンブリ用の中央コアエレメントが提供され、中央コアエレメントは、２以上の多孔性排出コンジットを備えており、前記多孔性排出コンジットは、排出チャネルと、多孔性排出コンジットの外部表面と排出チャネルとの間の流体連絡を可能にする１以上の開口とを備えており、前記中央コアエレメントは、膜スタックアセンブリの第１の部分を収容するように構成された空洞を画成する。

膜スタックアセンブリを備えたセパレータアセンブリの多孔性排出コンジットは、膜スタックアセンブリのうちのどの１以上の層が多孔性排出コンジットと接触するかに応じて、透過液排出コンジットにすることも、濃縮液排出コンジットにすることもできる。層は、その層が、その層からの流体が介在する膜層を流通することなくコンジットの中へ移行することができるように構成されている場合、多孔性排出コンジットと「接触する」。透過液排出コンジットは、透過液キャリヤ層から透過液排出コンジットの中へ透過液を流通させることができる方法で透過液キャリヤ層表面（或いはいくつかの実施形態では膜層表面）と接触する。濃縮液排出コンジットは、供給キャリヤ層から濃縮液排出コンジットの中へ濃縮液を流通させることができる方法で供給キャリヤ層表面に接触していなければならない。各多孔性排出コンジットは、典型的にはセパレータアセンブリの長さにわたって通っている多孔性の管であるが、他の構成、例えばセパレータアセンブリの長さにわたって通っている、円筒状であってもなくてもよい縦方向の溝構造も多孔性排出コンジットの用語の意味に入る。本発明によって提供される中央コアエレメントの多孔性排出コンジットとしての役割を果たすことができる適切な多孔性の管には、多孔金属管、多孔プラスチック管、多孔セラミック管などがある。一実施形態では、多孔性排出コンジットは穿孔されていないが、多孔性排出コンジットは、透過液キャリヤ層又は供給キャリヤ層のいずれかからの流体を多孔性排出コンジットの内部へ流通させることができる十分な多孔性を備える。透過液キャリヤ層から多孔性排出コンジットの中へ流通する流体は、本明細書では「透過液（ｐｅｒｍｅａｔｅ）」（又は「透過液（ｔｈｅ ｐｅｒｍｅａｔｅ）」）と呼ばれることがあり、また、多孔性排出コンジットは、透過液排出コンジットと呼ばれる。供給キャリヤ層から多孔性排出コンジットの中へ流通する流体は、本明細書では「濃縮液（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）」（又は「濃縮液（ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ）」、或いは単純に「ブライン」）と呼ばれることがあり、また、多孔性排出コンジットは、濃縮液排出コンジットと呼ばれる。一実施形態では、中央コアエレメントは、２以上の多孔性排出コンジットを備えており、それらの各々は、多孔性の半円筒形の管である。一代替実施形態では、中央コアエレメントは、２以上の多孔性排出コンジットを備えており、それらの各々は、多孔性の半八角形の管である。他の実施形態では、中央コアエレメントは、２以上の多孔性排出コンジットを備えており、それらの各々は、多孔性の半十面体形の管である。さらに他の実施形態では、中央コアエレメントは、２以上の透過液排出コンジットを備えており、それらの各々は、多孔性の半四十面体形の管である。一実施形態では、中央コアエレメントは、２以上の多孔性排出コンジットを備えており、そのうちの１以上は、多孔性の涙滴状の形の管である。多孔性排出コンジットは、中央コアエレメント内に現れる毎に同じ形状又は異なる形状を有することができる。一実施形態では、中央コアエレメントは、同じ中央コアエレメント内にある他の多孔性排出コンジットとは異なる形状を有する１以上の多孔性排出コンジットを備える。他の実施形態では、中央コアエレメント内にある多孔性排出コンジットは、すべて同じ形状を有している。

本明細書において使用される「多層膜アセンブリ」という用語は、中央コアエレメントの周囲に配置された膜スタックアセンブリの第２の部分を意味している。本明細書において開示されている図２は、膜スタックアセンブリ１２０の第１及び第２の部分（２３１及び２３２）を示す。図２及び図３に示されている実施形態では、多層膜アセンブリは、中央コアエレメントの周囲に配置された膜スタックアセンブリ１２０の第２の部分２３２を備える。多層膜アセンブリは、２つの多孔性排出コンジット１８を備えた中央コアエレメントの周囲に配置された、１つの供給キャリヤ層１１６、２つの透過液キャリヤ層１１０及び２つの膜層１１２を備えており、２つの多孔性排出コンジット１８は、それらが透過液キャリヤ層１１０と接触するため、透過液排出コンジットとして機能する。図３に示されているセパレータアセンブリ３００は、濃縮液排出コンジットを備えていない。

本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリは、膜スタックアセンブリ１２０（図２）の第１の部分２３１（図２）を本発明によって提供される中央コアエレメントの中に配置し、次に中央コアエレメントを回転させ、それにより膜スタックアセンブリの第２の部分２３２（図２）を中央コアエレメントの周囲に巻き付けることによって製造することができる。本明細書において詳細に開示されているように、膜スタックアセンブリの構成及び中央コアエレメント内への膜スタックアセンブリの配置は、巻付け構造を設けるように中央コアエレメントの周囲に膜スタックアセンブリを巻き付け、巻付け後に膜スタックアセンブリの自由端を固定したとき、本発明によって提供される中央コアエレメントの周囲に配置された多層膜アセンブリを備えたセパレータアセンブリが得られるようになっている。当業者には、場合によっては膜スタックアセンブリと多層膜アセンブリとの緊密な関係があること、また、膜スタックアセンブリは多層膜アセンブリの先駆体であることが理解されよう。膜スタックアセンブリを「巻かれていない」アセンブリと見なし、また、多層膜アセンブリを「巻かれた」アセンブリと見なすことが好都合である。しかしながら、膜スタックアセンブリの第２の部分を中央コアエレメントの周囲に配置するための他の手段が使用可能であり得るので、本明細書において定義するように、多層膜アセンブリは、中央コアエレメントの中に配置された１以上の膜スタックアセンブリの「巻かれた」形態には限定されないことを強調しておかなければならない。本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリは、多層膜アセンブリのコンポーネント膜層が折り畳まれないように、或いは折り目が付かないように中央コアエレメントの周囲に半径方向に配置された１以上の膜スタックアセンブリの第２の部分を備えた多層膜アセンブリを備えることができる。様々な実施形態では、本発明によって提供される独自の中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリは、従来のセパレータアセンブリ内の対応する透過液キャリヤ層流路長より著しく短い透過液キャリヤ層流路長を特徴としている。透過液キャリヤ層流路の長さは、セパレータアセンブリの両端間の圧力降下の大きさに影響を及ぼす重要な要素である。したがって、本発明によって提供される多くの利点の１つは、有用な動作条件の選択範囲がより広いことである。本開示を読めば当業者には明らかになるように、本発明はまた、全般的にセパレータアセンブリの製造の容易さと製造コストの点で著しい利点をもたらす。

指摘したように、本発明によって提供される中央コアエレメントは、膜スタックアセンブリを収容するように構成される空洞を画成する。本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリを製造している間に、膜スタックアセンブリの第１の部分が中央コアエレメントの中に配置され、また、同じ膜スタックアセンブリの第２の部分が中央コアエレメントの周囲に巻き付けられ、それにより多層膜アセンブリが構成される。膜スタックアセンブリ及び多層膜アセンブリは、いずれも１以上の供給キャリヤ層を備える。供給キャリヤ層として使用するのに適した材料には可撓性シート様材料があり、この材料を介して供給溶液を流すことができる。いくつかの実施形態では、供給キャリヤ層は、供給キャリヤ層を通る供給溶液の流れが、供給キャリヤ層が供給溶液と接触するセパレータアセンブリの第１の表面（「供給表面」）の複数のポイントからセパレータアセンブリの軸に沿って生じ、供給キャリヤ層から濃縮液が現れるセパレータアセンブリの第２の表面（「濃縮液表面」）で終わるように構成されている。供給キャリヤ層は、膜表面における過剰な溶質の蓄積（付着）を防止するための手段として、供給キャリヤ層と接触する膜層の表面における乱流を促進する構造を備えることができる。一実施形態では、供給キャリヤ層は多孔プラスチックシートで構成される。他の実施形態では、供給キャリヤ層は多孔金属シートで構成される。さらに他の実施形態では、供給キャリヤ層には多孔性複合材料が含まれる。さらに他の実施形態では、供給キャリヤ層はプラスチック織物である。さらに他の実施形態では、供給キャリヤ層はプラスチックスクリーンである。供給キャリヤ層は、透過液キャリヤ層と同じ材料からなっていても、透過液キャリヤ層のために使用される材料とは異なる材料からなっていてもよい。本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリのいくつかの実施形態では、供給キャリヤ層は、セパレータアセンブリの排出コンジットと接触していない。

いくつかの実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリの膜スタックアセンブリ及び多層膜アセンブリは、単一の透過液キャリヤ層を備える。一代替実施形態では、膜スタックアセンブリ及び多層膜アセンブリは、２以上の透過液キャリヤ層を備える。透過液キャリヤ層として使用するのに適した材料には可撓性シート様材料があり、この材料を介して透過液を流すことができる。様々な実施形態では、透過液キャリヤ層は、本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリが動作している間、透過液が透過液キャリヤ層に沿った螺旋経路を通って２以上の透過液排出コンジットのうちの一方へ流れるように構成されている。一実施形態では、透過液キャリヤ層は多孔プラスチックシートで構成される。他の実施形態では、透過液キャリヤ層は多孔金属シートで構成される。さらに他の実施形態では、透過液キャリヤ層には多孔性複合物が含まれる。さらに他の実施形態では、透過液キャリヤ層はプラスチック織物である。さらに他の実施形態では、透過液キャリヤ層はプラスチックスクリーンである。複数の透過液キャリヤ層を備えたセパレータアセンブリの場合、透過液キャリヤ層は、同じ材料で製造することも、異なる材料で製造することも可能であり、例えば透過液キャリヤ層のうちの１つをプラスチック織物にし、他の透過液キャリヤ層を毛織物などの天然材料にすることができる。さらに、単一の透過液キャリヤ層は、透過液キャリヤ層を通る透過液流路に沿った異なる位置に異なる材料を含むことができる。一実施形態では、例えば、本発明により、透過液キャリヤ層を備えたセパレータアセンブリに有用な中央コアエレメントが提供され、その透過液キャリヤ層の一部はポリエチレン織物であり、また、その透過液キャリヤ層の他の部分はポリプロピレン織物である。

いくつかの実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、単一の膜層を備えたセパレータアセンブリに使用することができる。特定の他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、２以上の膜層を備えたセパレータアセンブリに使用することができる。膜層として使用するのに適した膜及び材料は、当分野でよく知られている。米国特許第４２７７３４４号に、例えば、芳香族ポリアミンと、ナトリウム陽イオン、マグネシウム陽イオン及びカルシウム陽イオン並びに塩素陰イオン、硫酸塩陰イオン及び炭酸塩陰イオンの阻止を対象とした逆浸透システムに有効であることが分かっているハロゲン化ポリアシルとの反応によって製造される半浸透性膜が開示されている。米国特許第４２７７３４４号には、例えば、芳香族ハロゲン化ポリアシルと、硝酸塩などの特定の塩の阻止を対象とした逆浸透システムに有効である膜層を製造するのに有用であることが分かっている重合材料を得るための二官能基芳香族アミンとの反応によって製造される膜が開示されている。本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリ内の膜層として使用するのに適した様々な膜及び材料の製造が記述されている技術参考文献の多くは、当業者に知られている。さらに、本発明の中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリの様々な実施形態における膜層として使用するのに適した膜についてもよく知られており、広く市販されている物品である。

一実施形態では、複数の膜層のうちの１以上は、官能基化表面及び非官能基化表面を備える。一実施形態では、膜層の官能基化表面は膜の能動表面を表しており、また、膜層の非官能基化表面は膜の受動表面を表している。一代替実施形態では、膜層の官能基化表面は膜の受動表面を表しており、また、膜層の非官能基化表面は膜の能動表面を表している。様々な実施形態では、膜層の能動表面は、通常、供給キャリヤ層と接触しており、供給溶液中にある１以上の溶質が膜を横切って透過液キャリヤ層へ透過するのを防止し、或いは遅延させるように働く。

本明細書において使用される「接触していない」という表現は、「直接接触」していないことを意味している。例えば、膜スタックアセンブリ又は多層膜アセンブリの２つの層は、たとえこれらの２つの層が流体連絡している場合であっても、それらの間に介在する層がある場合、流体は一般的に１つの層から他の層へその介在層を介して流通することができるため、それらは接触していない。本明細書において使用される「接触する」という表現は、「直接接触」していることを意味している。例えば、膜スタックアセンブリ又は多層膜アセンブリ内の隣接する層は、「接触する」と言われる。同様に、多孔性排出コンジットの表面に接触する層は、例えば層が排出コンジットの周囲に巻き付けられている場合と同様、流体がその層から排出コンジットの中へ流通することができることを条件として、多孔性排出コンジットと「接触する」と言われる。さらに実例として、透過液キャリヤ層は、透過液キャリヤ層が透過液排出コンジットと直接接触する場合、例えば透過液キャリヤ層が、透過液排出コンジットの表面と透過液キャリヤ層との間に介在する層が存在することなく、透過液排出コンジットの周囲に巻き付けられている場合と同様、透過液排出コンジットと接触する、と言われる。同様に、供給キャリヤ層は、例えば透過液キャリヤ層が透過液排出コンジットと直接接触し、且つ、透過液キャリヤ層が膜層によって供給キャリヤ層から分離されている場合と同様、透過液排出コンジットと接触していない、と言われる。通常、供給キャリヤ層は、透過液排出コンジットとの接触点を有していない。

一実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、多層膜アセンブリが中央コアエレメントの周囲に半径方向に配置されるセパレータアセンブリに使用することができる。本明細書において使用される「半径方向に配置された」という表現は、１以上の供給キャリヤ層、１以上の膜層及び１以上の透過液キャリヤ層を備えた膜スタックアセンブリの第２の部分が、２以上の多孔性排出コンジットを備えた中央コアエレメントの周囲に、膜層中における折畳み又は折り目の生成を制限する方法で巻き付けられていることを意味している。一般に、折り畳むことによって、或いは折り目を付けることによって膜層が変形する範囲が広いほど、膜の能動表面が損傷する可能性、膜の機能及び膜の完全性が損なわれる可能性が大きくなる。従来の中央コアエレメントを備えた従来のセパレータアセンブリは、通常、複数の折畳みを膜層中に備えた、高度に折り畳まれた多層膜アセンブリを備える。折り畳まれていない膜層が１８０度の平角を表していると仮定すると、高度に折り畳まれた膜層は、約３４０度より大きい優角を特徴とする折畳みを有している、と表現することができる。一実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントを使用して、３４０度より大きい優角を特徴とする膜層折畳みが含まれていないセパレータアセンブリを製造することができる。一代替実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントを使用して、３００度より大きい優角を特徴とする膜層折畳みが含まれていないセパレータアセンブリを製造することができる。さらに他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントを使用して、２７０度より大きい優角を特徴とする膜層折畳みが含まれていないセパレータアセンブリを製造することができる。

一実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントを使用して、水、例えば海水又は汽水性の水から塩を分離するための塩セパレータアセンブリを製造することができる。通常、セパレータアセンブリは、供給溶液と供給キャリヤ層の間の、本明細書では「供給表面」と呼ばれることがあるセパレータアセンブリの１つの表面のみにおける初期接触を許容する円筒状ハウジングの中に含まれる。これは、通常、供給溶液と供給表面以外のセパレータアセンブリの表面との接触を防止する例えば１以上のガスケットを使用して、セパレータアセンブリを円筒状ハウジング内に固定することによって達成される。この概念を例示するために、セパレータアセンブリは、それぞれ表面積がπｒ^２である第１の表面及び第２の表面と、表面積が２πｒｈである第３の表面とを有する円筒と見なすことができ、「ｒ」はセパレータアセンブリによって画成される円筒の半径であり、また、「ｈ」は円筒の長さである。セパレータアセンブリは、様々な手段によって、一方の末端から円筒状ハウジングに流入する供給溶液がセパレータアセンブリを流通することなくセパレータアセンブリの第１の表面（「供給表面」）にのみ遭遇し、セパレータアセンブリの第２又は第３の表面に接触しないように、円筒状ハウジングにぴったりと嵌合させることができる。したがって供給溶液は、供給キャリヤ層が供給溶液と接触し、且つ、透過液キャリヤ層によって供給溶液がセパレータアセンブリの第１の表面に接触して透過するのを防止するために膜スタックアセンブリの縁が封止されているセパレータアセンブリの第１の表面の複数のポイントからセパレータアセンブリに流入する。一実施形態では、供給溶液は、セパレータアセンブリの第１の表面からセパレータアセンブリに流入し、セパレータアセンブリの長さ（軸）に沿って移動し、流通している間に膜層との接触によって供給溶液が改質され、この膜層を介して供給溶液（「透過液」又は「その透過液」）の一部が流通して透過液キャリヤ層と接触する。供給溶液は、本明細書では「濃縮液表面」と呼ばれることがあるセパレータアセンブリの第２の表面から「濃縮液」（ブラインとも呼ばれることもある）として現れるまで、セパレータアセンブリを通って軸方向に流れる、と言われる。セパレータアセンブリを通る供給溶液のこのタイプの流れは、本明細書では「交差流」と呼ばれることがあり、この「交差流」という用語は、供給溶液の流れを参照する場合、「軸流」という用語と交換可能に使用することができる。一代替実施形態では、供給溶液は、第３の表面を介してセパレータアセンブリの中に導入され、この場合、この第３の表面は「供給表面」と呼ばれる。通常、この「第３の表面」を介してセパレータアセンブリの中に供給溶液が導入されると、供給キャリヤ層を通る供給溶液の流れ及び透過液キャリヤ層を通る透過液の流れが、それぞれ濃縮液排出コンジット及び透過液排出コンジットに向かって内側に向かう螺旋経路に沿って生じる。供給溶液、例えば海水が、供給溶液とセパレータアセンブリの供給表面の供給キャリヤ層との間の初期接触点から濃縮液表面又は濃縮液排出コンジットへ向かって移動すると、供給キャリヤ層を流通する供給溶液と接触する塩阻止膜層の作用によって供給キャリヤ層中の流体にある塩の濃度が高くなること、また、濃縮液表面又は濃縮液排出コンジットに到達する濃縮液は、供給溶液として使用される海水より高い塩濃度を特徴とすることになることは当業者には理解されよう。

透過液排出コンジット及び透過液キャリヤ層の役割及び機能は、上記塩セパレータアセンブリの例を使用して例示することができる。したがって、一実施形態では、セパレータアセンブリは、水から塩を分離するための塩セパレータアセンブリとして使用することができる。供給溶液、例えば海水は、加圧可能ハウジングの中に含まれる円筒状セパレータアセンブリの供給表面と接触する。セパレータアセンブリは、透過液キャリヤ層が供給溶液を供給表面から透過液排出コンジットへ透過させることができないように構成されている。供給溶液は、供給キャリヤ層を流通する際に、供給溶液の１以上の成分を含んだ流体を改質し透過液キャリヤ層へ透過させる塩阻止膜層と接触する。塩阻止膜層を透過した、透過液（ｐｅｒｍｅａｔｅ）（又は「透過液（ｔｈｅ ｐｅｒｍｅａｔｅ）」）と呼ばれるこの流体は、透過液キャリヤ層のうちの透過液排出コンジットの外部と接触する部分に到達するまで透過液キャリヤ層に沿って流通し、そこで透過液は、透過液キャリヤ層から透過液排出コンジットの内部へ透過する。透過液は、透過液キャリヤ層によって画成される螺旋経路に従って透過液排出コンジットに向かう傾向があるため、透過液キャリヤ層を通る透過液の流れは「螺旋流」と呼ばれる。供給溶液が改質され、塩阻止膜層によって透過液キャリヤ層の中へ透過すると、膜層の塩阻止作用によって透過液中の塩の濃度が供給溶液に対して低くなることは当業者には理解されよう。

一実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、単一の透過液排出コンジット及び単一の濃縮液排出コンジットを備えたセパレータアセンブリに使用される。一代替実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、２以上の透過液排出コンジットを備えたセパレータアセンブリに使用される。他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、２以上の濃縮液排出コンジットを備えたセパレータアセンブリに使用される。一実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、３以上の多孔性排出コンジットを備えたセパレータアセンブリに使用される。他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、２つ乃至８つの多孔性排出コンジットを備えたセパレータアセンブリに使用される。さらに他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、２つ乃至６つの多孔性排出コンジットを備えたセパレータアセンブリに使用される。さらに他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、３つ乃至４つの多孔性排出コンジットを備えたセパレータアセンブリに使用される。

一実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、単一の供給キャリヤ層を備えたセパレータアセンブリに使用される。一代替実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、複数の供給キャリヤ層を備えたセパレータアセンブリに使用される。一実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、供給キャリヤ層の数が１層乃至６層の範囲にあるセパレータアセンブリに使用される。他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、供給キャリヤ層の数が２層乃至５層の範囲にあるセパレータアセンブリに使用される。さらに他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、供給キャリヤ層の数が３層乃至４層の範囲にあるセパレータアセンブリに使用される。

一実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、単一の透過液キャリヤ層を備えたセパレータアセンブリに使用される。他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、２以上の透過液キャリヤ層を備えたセパレータアセンブリに使用される。さらに他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、２つ乃至６つの透過液キャリヤ層を備えたセパレータアセンブリに使用される。さらに他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、２つ乃至５つの透過液キャリヤ層を備えたセパレータアセンブリに使用される。さらに他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、３つ乃至４つの透過液キャリヤ層を備えたセパレータアセンブリに使用される。

一実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、単一の膜層を備えたセパレータアセンブリに使用される。一代替実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、２以上の膜層を備えたセパレータアセンブリに使用される。一実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、２つの膜層乃至６つの膜層を備えたセパレータアセンブリに使用される。他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、２つの膜層乃至５つの膜層を備えたセパレータアセンブリに使用される。さらに他の実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントは、膜層の数が３つの膜層乃至４つの膜層の範囲にあるセパレータアセンブリに使用される。膜層の数は、本発明の中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリが提供するのに必要な能動表面積に正比例させることができる。

図１を参照すると、従来のセパレータアセンブリのコンポーネント及び従来のセパレータアセンブリを製造する方法が示されている。従来の膜スタックアセンブリ１２０は折畳み膜層１１２を備えており、供給キャリヤ層１１６は、２つの１／２半折畳み膜層１１２の間にはさまれている。折畳み膜層１１２は、折畳み膜層の能動面（図には示されていない）が供給キャリヤ層１１６と接触するように配置されている。膜層１１２の能動面は、本明細書では膜層の「能動表面」と呼ばれることがある。折畳み膜層１１２は、膜層１１２の受動面（図には示されていない）が透過液キャリヤ層１１０と接触するように透過液キャリヤ層１１０によって覆い包まれている。膜層１１２の受動面は、本明細書では膜層の「受動表面」と呼ばれることがある。通常、接着シーラント（図示せず）を使用して供給キャリヤ層が透過液キャリヤ層から隔離され、且つ、供給溶液（図示せず）と透過液キャリヤ層の間の直接接触が防止される。透過液層１１０の各々が従来の透過液排出コンジット１１８と接触する共通透過液キャリヤ層１１１に接続されている複数の膜スタックアセンブリ１２０は、例えば透過液排出コンジット１１８を方向１２２に回転させることによって透過液排出コンジット１１８の周囲に巻き付けられ、結果として得られる巻かれた構造が適切に封止され、それにより従来のセパレータアセンブリが提供される。従来の透過液排出コンジット１１８は、透過液排出コンジットチャネル１１９と共通透過液キャリヤ層１１１の間の流体連絡を可能にする開口１１３を備える。膜スタックアセンブリが透過液排出コンジット１１８の周囲に巻き付けられると、折畳み膜層１１２によって画成される優角が３６０度に近づく。

図２を参照すると、図２ａに、２つの多孔性排出コンジット１８（透過液キャリヤ層１１０と直接接触するため、透過液排出コンジット１１８とも呼ばれる）を備えた中央コアエレメントの中に配置された膜スタックアセンブリ１２０の第１の部分２３１、及び中央コアエレメントの外側に配置された膜スタックアセンブリ１２０の第２の部分２３２の中央部分２００の横断面図が示されている。膜スタックアセンブリの第１の部分２３１は、中央コアエレメントの多孔性排出コンジット１８（透過液排出コンジット１１８）を分離する。図２に示されている膜スタックアセンブリ１２０は、２つの透過液キャリヤ層１１０、２つの膜層１１２及び単一の供給キャリヤ層１１６を備える。多孔性排出コンジット１８を備えた中央コアエレメントを方向２２２に回転させることにより、図２ｂに示されている部分的に巻かれた構造２４０が得られる。部分的に巻かれた構造２４０は、図２ａに示されているアセンブリの中央コアエレメントを方向２２２に１８０度回転させることによって得られる。膜スタックアセンブリ１２０のその部分（第２の部分２３２）は、中央コアエレメントの周囲に巻き付けられており、完成したセパレータアセンブリの多層膜アセンブリになっている。セパレータアセンブリ３００（図３）は、膜スタックアセンブリの第２の部分を中央コアエレメントの周囲に完全に巻き付け、且つ、膜スタックアセンブリの末端を固定することによって得られる。図３では、多孔性排出コンジットは、それらが透過液キャリヤ層１１０と直接接触するため、透過液排出コンジット１１８としてラベルが振られていることに留意されたい。

図３を参照すると、本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリ３００の中央部分の横断面図が示されている。セパレータアセンブリ３００は、２つの透過液排出コンジット１１８を備えた中央コアエレメントを備えており、各透過液排出コンジット１１８は、本明細書では排出チャネル１１９とも呼ばれることがある内部チャネル１１９を画成する。図３に示されている中央コアエレメントは、膜スタックアセンブリ１２０（図２）の第１の部分を収容する空洞を画成する。膜スタックアセンブリは、１つの供給キャリヤ層１１６、２つの透過液キャリヤ層１１０及び２つの膜層１１２を備えており、膜層１１２は、供給キャリヤ層１１６と透過液キャリヤ層１１０の間に配置されている。中央コアエレメントの透過液排出コンジット１１８は、膜スタックアセンブリの第１の部分２３１（図２ａ）によって分離されている。膜スタックアセンブリの第２の部分２３２（図２ａ）は、中央コアエレメントの周囲に配置された多層膜アセンブリを形成している。図３には、供給キャリヤ層が透過液排出コンジット又は透過液キャリヤ層のいずれとも接触していないことが明確に示されている。膜スタックアセンブリ１２０の末端は、封止部分３１６に固定されている。封止部分３１６は、最も外側の透過液キャリヤ層を２つの隣接する膜層１１２に対して封止するシーラント（一般的には硬化性接着剤）の横断線であり、前記横断線は、セパレータアセンブリ３００の長さにわたって通っている。図３に示されているセパレータアセンブリ３００の「第３の表面」は、テープ３４０で覆われている。また、図３に示されているセパレータアセンブリ３００には、透過液キャリヤ層１１０の最も内側の末端を透過液排出コンジット１１８に固定する横断シーラント線３２５が示されている。透過液キャリヤ層又は膜層のいずれかによるセパレータアセンブリ３００の供給表面（図４参照）からの供給溶液の透過は、膜層及び透過液キャリヤ層の縁の近傍に加えられるシーラントの存在によって防止することができる。通常、シーラントは、隣接する透過液キャリヤ層と接触すると、シーラントが透過液キャリヤ層の縁にしみ込み、透過液キャリヤ層の縁を封止する膜層１１２の受動表面に加えられる。シーラントは、通常、膜層の能動表面を介してしみ込むことはなく、したがって膜層１１２又は供給キャリヤ層１１６のいずれの能動表面（図示せず）とも接触することはない。接着剤及び／又は両面テープなどの様々な接着シーラントを使用して、多層膜アセンブリの末端を互いに固定し（封止部分３１６）、透過液キャリヤ層を透過液排出コンジットに固定し（横断シーラント線３２５）、また、膜層及び透過液キャリヤ層の縁をセパレータアセンブリの供給表面及び濃縮液表面で互いに固定することができる（図５、方法段階５０５、縁シーラントエレメント５２６参照）。また、図３には、セパレータアセンブリ３００の外部表面と多層膜アセンブリの最も外側の層の間、及び透過液排出コンジットの部分と多層膜アセンブリの部分との間の隙間３２８が示されている。図３に示されている隙間は、本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリの様々な実施形態には全く存在しないこと、また、図３に示されている隙間３２８のサイズは、説明のために誇張されていることに留意されたい。セパレータアセンブリに存在する隙間３２８は、すべて、隙間に隙間シーラント３２６を充填することによって除去することができる。隙間シーラント３２６には、硬化性シーラント、接着シーラントなどがある。

図４を参照すると、図４ａには、図３に示されているセパレータアセンブリ３００を備え、且つ、本発明によって提供される中央コアエレメント４４０を備えた螺旋流逆浸透装置４００の側面図が示されている。螺旋流逆浸透装置４００は、ガスケット４０６によって加圧可能ハウジング４０５の中に固定されたセパレータアセンブリ３００を備える。また、ガスケット４０６は、セパレータアセンブリ３００の内部を除く装置４００を介した供給溶液の流通を防止する。加圧可能ハウジング４０５は、セパレータアセンブリ３００の供給表面４２０（「第１の表面」）に供給溶液を提供するように構成された供給入口４１０を備える。４２２の番号が振られたエレメントは、動作中、供給溶液（図示せず）がセパレータアセンブリ３００の中に流入し、且つ、セパレータアセンブリ３００を通って流れる方向を示す。加圧可能ハウジング４０５は、カップリング部材４３６を介してセパレータアセンブリ３００の中央コアエレメント４４０の透過液排出コンジット１１８に結合された透過液排出出口４３８を備える。方向矢印４３９は、動作中、透過液が流れる方向を示す。濃縮液（図示せず）は、セパレータアセンブリの濃縮液表面４２５から、方向矢印４２６によって示される方向に現れ、且つ、濃縮液排出出口４２８を介して加圧可能ハウジング４０５から流出し、濃縮液は、動作中、４２９の方向に流れる。図４ｂは、本発明によって提供され、且つ、セパレータアセンブリ３００の中にある中央コアエレメント４４０の斜視図を示す。図４ｂに示されている実施形態では、中央コアエレメント４４０は、セパレータアセンブリ３００内の透過液排出コンジット１１８として機能する２つの半円筒形管４４２及び４４４で構成される。透過液排出コンジットは、中央コアエレメント４４０の一方の末端４４５で閉じており、また、透過液排出コンジットは、反対側の末端で開いている。（本開示においては、様々なポイントにおける多孔性排出コンジットの閉じた末端は、エレメント４４５と呼ばれる。）透過液排出コンジット４４２及び４４４は、わずかに異なる構造を有しており、したがってそのことを示すために異なる番号が振られていることは当業者には理解されよう。したがって透過液排出コンジット４４２は、中央コアエレメント４４０の開放端にスペーサエレメント４４６を備えており、一方、透過液排出コンジット４４４は、中央コアエレメント４４０の閉端（４４５）にスペーサエレメント４４７を備える。スペーサエレメント４４６及び４４７は、図２Ａに示されている膜スタックアセンブリ１２０の第１の部分２３１を収容する空洞４５０を画成する。透過液排出コンジット４４２及び４４４の各々は開口１１３を備えており、この開口１１３を介して、透過液キャリヤ層と接触する透過液排出コンジットの表面から透過液排出コンジットの内部１１９（排出チャネル）へ透過液が流通することができる。図４ａに示されているように使用されるセパレータアセンブリ３００の中に中央コアエレメントが含まれる場合、中央コアエレメント４４０の透過液排出コンジットは末端４４５で遮断されるため、透過液排出コンジットを通る透過液の流れは、４４９の方向に一方向の流れである。

図５を参照すると、図３に示されているセパレータアセンブリ３００を製造するために、本発明によって提供される中央コアエレメントを使用する方法５００が示されている。第１の方法段階５０１では、多孔性排出コンジット１８（１１８）を提供し、且つ、多孔性排出コンジットの長さにわたって通っている線３２５に沿って接着剤（図示せず）のビーズを加えることによって第１の中間アセンブリが形成され、次に、硬化していない接着剤と接触する透過液キャリヤ層１１０を線３２５に沿って配置し、且つ、硬化させることにより、図に示されている「第１の中間アセンブリ」が提供される。方法段階５０１が繰り返され、それにより段階５０１で示されている第１の中間アセンブリと本質的に同一の第２の「第１の中間アセンブリ」が提供される。多孔性排出コンジットのうちの「多孔性排出コンジットの長さ」と呼ばれる部分は、透過液キャリヤ層の幅に対応しており、また、多孔性排出コンジットのうちの透過液キャリヤ層と接触するように適合された部分に対応する。この例及び本開示の他の部分から明らかなように、多孔性排出コンジットの長さは、通常、多孔性排出コンジットのうちの透過液キャリヤ層と接触するように適合された部分の長さより長い。また、通常、多孔性排出コンジットは、本発明によって提供される中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリ内の、該多孔性排出コンジットの周囲に配置された多層膜アセンブリより長い。多孔性排出コンジットのうちの透過液キャリヤ層と接触するように適合された部分は多孔性であり、例えば図４にエレメント１１３で示されているような開口を備える。多孔性排出コンジットのうちの透過液キャリヤ層と接触しないように適合された部分は、例えば図７及び図１０に示されているバッフル７１４及び開口１００１などの流量制御エレメントを除き、必ずしも多孔性である必要はない。本発明のいくつかの実施形態では、多孔性排出コンジットのうちの透過液キャリヤ層と接触しないように適合された部分は多孔性ではない。

第２の方法段階５０２で第２の中間アセンブリが製造される。能動表面（図示せず）及び受動表面（図示せず）を有する膜層１１２が、膜層１１２の受動表面（図示せず）が透過液キャリヤ層１１０と接触するように、方法段階５０１の第１の中間アセンブリと接触して配置される。膜層１１２は、多孔性排出コンジット１８（１１８）によって二分され、且つ、多孔性排出コンジット１８（１１８）と接触しないように配置される。

第３の方法段階５０３で第３の中間アセンブリが形成される。したがって供給キャリヤ層１１６が、供給キャリヤ層が膜層１１２の能動表面（図示せず）と接触するように、また、膜層１１２の能動表面（図示せず）と同じ空間に広がるように、方法段階５０２で示されている第２の中間アセンブリに加えられる。

第４の方法段階５０４で第４の中間アセンブリが形成される。したがって第２の膜層１１２が第３の中間アセンブリに加えられ、且つ、膜層の能動表面（図示せず）が供給キャリヤ層１１６と接触するように、また、第２の膜層が供給キャリヤ層と同じ空間に広がるように、供給キャリヤ層１１６と接触して配置される。

第５の方法段階５０５で第５の中間アセンブリが形成される。方法段階５０１で示されている第１の中間アセンブリが方法段階５０４で示されている第４の中間アセンブリに結合される。方法段階５０５で示されている第５の中間アセンブリは、２つの膜層１１２と２つの透過液キャリヤ層の間に配置された１つの供給キャリヤ層を備えた膜スタックアセンブリ１２０を特徴としている。方法段階５０５で示されている第５の中間アセンブリは、多孔性排出コンジット１８（１１８）を備えた中央コアエレメントの中に配置された膜スタックアセンブリ１２０の第１の部分、及び中央コアエレメントの外側に配置された膜スタックアセンブリ１２０の第２の部分を示す。

第６の方法段階５０６で、第６の中間アセンブリを得るために、透過液キャリヤ層と接触する膜層１１２の各縁に沿った縦方向の線として縁シーラント５２６が加えられる。縁シーラントは、膜層の受動表面（図示せず）に加えられる。縁シーラントは、透過液キャリヤ層の縁の長さ全体に沿って、隣接する透過液キャリヤ層に浸透する。

第７の方法段階５０７で、縁シーラント５２６が硬化する前に、第６の中間アセンブリの自由部分（膜スタックアセンブリの「第２の部分」とも呼ばれる）が中央コアエレメントの周囲に巻き付けられる。中央コアエレメントの周囲への膜スタックアセンブリの第２の部分の巻付けは、巻付けプロセスの間、膜スタックアセンブリの層の表面に若干の自由運動を許容するために、縁シーラントが非硬化状態にある間に実施される。一実施形態では、縁シーラント５２６は、巻付け段階の一環として加えられる。方法段階５０７で示されている構造（第７の中間アセンブリ）は、方法段階５０６で示されている構造であって、中央コアエレメントを１８０度回転させた後の構造を示す。セパレータアセンブリ３００の製造は、中央コアエレメントを方向２２２に回転させ、それにより中央コアエレメントの周囲に膜スタックアセンブリの第２の部分を巻き付けて巻かれたアセンブリを形成し、次に、膜スタックアセンブリの末端を固定することによって完了することができる。巻かれたアセンブリにある膜スタックアセンブリの末端は、例えばセパレータアセンブリによって画成される円筒の「第３の表面」をテープで覆い包む、膜スタックアセンブリの末端をＯリングを使用して固定する、膜スタックアセンブリの末端にシーラントを加える、などの様々な手段によって固定することができる。膜スタックアセンブリの巻かれた第２の部分は、この実施形態では多層膜アセンブリと呼ばれる。この多層膜アセンブリは、多孔性排出コンジット１８（１１８）を備えた中央コアエレメントの周囲に配置される、と言われる。縁シーラント５２６が硬化すると、セパレータアセンブリの供給表面（図４ａに示されている表面４２０）及び濃縮液表面（図４ａに示されている表面４２５）の両方で透過液キャリヤ層及び膜層１１２の縁が完全に封止され、供給キャリヤ層１１６を除く供給表面からの流体の透過が阻止される。

図５ｃを参照すると、構造５０８は、セパレータアセンブリを製造中の構造であって、本発明によって提供される中央コアエレメント４４０の中に配置された膜スタックアセンブリ１２０の斜視図を示す。構造５０８は、方法段階５０６で示されている第６の中間アセンブリに対応する。図に示されている硬化性縁シーラント５２６は、膜層１１２の受動表面の各縦方向の縁（合計４つのこのような縁がある）に沿って配置され、透過液キャリヤ層１１０と接触する。中央コアエレメント４４０は、巻かれた構造を提供するために２２２の方向に回転する。次に、巻かれた構造に存在する膜スタックアセンブリの自由端が、膜層の受動表面の横方向の縁（合計２つのこのような縁がある）に沿って追加縁シーラント５２６を加えることによって固定される。中央コアエレメント４４０は２つの多孔性排出コンジット１８を備えており、多孔性排出コンジットの各々は排出チャネル１１９を備える。多孔性排出コンジット１８の各々は、半円筒形の管を示す。スペーサエレメント４４６は、多孔性排出コンジット１８間の空洞４５０を画成する。多孔性排出コンジットの各々の開口１１３は、多孔性排出コンジットの外部表面と排出チャネルの間の流体連絡を可能にする。指摘したように、中央コアエレメント４４０は、膜スタックアセンブリ１２０の第１の部分を収容するものとして示されている空洞４５０を画成する（図５ｂ参照）。

図６を参照すると、図４に示されている、本発明によって提供される中央コアエレメント４４０を備えた螺旋流逆浸透装置４００の製造に使用される加圧可能ハウジング４０５が示されている。加圧可能ハウジング４０５は、加圧可能ハウジングの取外し可能な第１の部分６０１及び加圧可能ハウジングの取外し可能な第２の部分６０２を備える。第１及び第２の部分６０１及び６０２は、６０１を６０２に固定するためのねじ山６０３及びねじ山６０３と相補的なねじ山６０４によって結合することができる。加圧可能ハウジングの取外し可能な第１の部分を加圧可能ハウジングの取外し可能な第２の部分に固定するための他の手段には、スナップ合体エレメントの使用、接着剤付け、テーピング、クランピングなどの手段がある。

図７を参照すると、本発明の一実施形態による多孔性排出コンジット１８が示されている。多孔性排出コンジット１８は、チャネル遮断エレメント７１２によって一方の末端で遮断されているチャネル１１９を画成する（備える）。また、多孔性排出コンジットは、供給制御空洞７１０、供給制御バッフル７１４、スペーサエレメント４４６及び４４７、透過液排出コンジット内の開口１１３、及びＯリングを固定するように適合された溝７１６を画成する（備える）。一実施形態では、２つの多孔性排出コンジット１８が、膜スタックアセンブリ１２０の第１の部分を配置することができる空洞４５０を画成する中央コアエレメント４４０を提供する。一実施形態では、多孔性排出コンジット１８は、第１の多孔性排出コンジット１８のスペーサエレメント４４６及び４４７と、第２の多孔性排出コンジット１８のスペーサエレメント４４６及び４４７が整列するように結合されている。膜スタックアセンブリ１２０の第２の部分は、多孔性排出コンジット１８を備えた中央コアエレメントの周囲に巻き付けられている。一実施形態では、多孔性排出コンジット１８のうちの透過液キャリヤ層又は供給キャリヤ層と接触するように適合された部分は、開口１１３を備えた多孔性排出コンジットのセクションより若干長くなっている。２つの多孔性排出コンジット１８を備えた中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリ３００は、供給制御空洞７１０が供給入口４１０に最も近くなるように加圧可能ハウジング４０５（図６）の中に挿入することができる。動作中、供給入口４１０を介して供給制御空洞７１０の中に供給溶液を導入することができる。供給制御空洞が満杯になると、供給制御バッフル７１４から過剰な供給が現れ、セパレータアセンブリの供給表面と接触する。供給制御空洞７１０の目的の１つは、とりわけ開始時における供給溶液と供給表面の間の非制御接触を防止することである。Ｏリングを固定するように適合された溝７１６は、一方の末端で多孔性排出コンジットを結合し、且つ、セパレータアセンブリ３００とカップリング部材４３６（図４ａ参照）の間の結合を保証するように機能させることができる。

図８を参照すると、図８００は、本発明によって提供される中央コアエレメント４４０の中に配置された膜スタックアセンブリ１２０の対の中央部分の横断面図を示したものであり、中央コアエレメントは３つの多孔性排出コンジット１８を備える。図８に示されているように、多孔性排出コンジットの各々は透過液排出コンジット１１８である。図に示されているように、膜スタックアセンブリ１２０は、第１の部分８０１及び第２の部分８０２を備える。セパレータアセンブリは、巻かれた構造を提供するために中央コアエレメントを２２２の方向に回転させ、且つ、膜スタックアセンブリの末端を封止することによって提供される。

図９を参照すると、図９００は、４つの多孔性排出コンジット１８を備えた、本発明によって提供される中央コアエレメント４４０の中に配置された膜スタックアセンブリ１２０の対の中央部分の横断面図を示す。図９に示されているように、多孔性排出コンジットの各々は透過液排出コンジット１１８である。セパレータアセンブリは、巻かれた構造を提供するために中央コアエレメントを２２２の方向に回転させ、膜スタックアセンブリの末端を封止し、且つ、膜スタックアセンブリの縁及び末端に使用される縁シーラントを硬化させることによって提供される。

図１０を参照すると、図４４０は、本発明の中央コアエレメントの三次元図を示す。中央コアエレメント４４０は、２つの同一の多孔性排出コンジット１８を備えており、膜スタックアセンブリ１２０の第１の部分を収容することができる空洞４５０を画成する。中央コアエレメント４４０のコンポーネント多孔性排出コンジット１８は、図１０に示されている多孔性排出コンジット１８が供給制御バッフル７１４に隣接する供給制御孔１００１を備える点を除き、図７に示されているコンポーネント多孔性排出コンジット１８と本質的に同じである。中央コアエレメント４４０は、遮断端４４５及び開放端を備えており、動作中、開放端から透過液又は濃縮液が４４９の方向に現れる。一実施形態では、「遮断端」という用語は、排出チャネルに流入する流体がこの遮断端の反対側の末端部分のみで透過液排出コンジットから流出することができるよう、多孔性排出コンジット排出チャネル１１９の各々が遮断エレメント７１２によって遮断されることを示すために使用される。代替実施形態では、「遮断端」又は「閉端」という用語は、例えば供給制御空洞７１０を備えていない多孔性排出コンジットの閉じた末端４４５を意味している。しかしながら、図１０に示されている実施形態では、多孔性排出コンジットの各々は、供給制御空洞７１０を備える。さらに、図１０に示されている中央コアエレメント４４０をセパレータアセンブリ３００に使用する場合、透過液が供給制御空洞７１０に流入しないよう、透過液排出コンジット１１８として機能する任意の多孔性排出コンジット１８の周囲に透過液キャリヤ層１１０を配置することができる。

図１１ａを参照すると、本発明の中央コアエレメント４４０の三次元立体図が示されている。中央コアエレメントは、図１０に示されている中央コアエレメントと同一のである。図１１ｂは、図１１ａの中央コアエレメントの側面図を示す。図１１ｃは、図１１ａの中央コアエレメントの「開放端」の拡大図を示す。

図１２を参照すると、図１２ｄは、セパレータアセンブリに使用することができる本発明の中央コアエレメント４４０を示す。中央コアエレメント４４０は、３つの多孔性排出コンジット１８を備えており、そのうちの２つの多孔性排出コンジット１８は、図１２ａに示されている構造を有しており、また、第３の多孔性排出コンジットは、図１２ｃに示されている構造を有している。図１２に示されている例の中央コアエレメント４４０を使用して、本明細書において開示されているセパレータアセンブリを製造することができる。例えば図８は、図１２ｄの中央コアエレメント４４０を示したものであり、中央コアエレメントによって画成された空洞の中に２つの膜スタックアセンブリ１２０が配置されている。図１２に示されている多孔性排出コンジット１８のうちの２つは、排出チャネル１１９（図１２ａでは見ることはできない）、透過液排出チャネル１１９と連絡している開口１１３（図示せず）、スペーサエレメント４４６、及びＯリングを固定するように適合された溝７１６を備えた修正半円筒（図１２ａ）である。チャネル１１９は、この例では末端４４５で閉じている多孔性排出コンジット１８の長さにわたって通っている。２つの多孔性排出コンジット１８が結合されて部分構造１２１０（図１２ｂ）が形成され、開口１１３及び排出チャネル１１９を見て取ることができる。開口１１３は、透過液又は濃縮液キャリヤ層から排出チャネル１１９内への透過液又は濃縮液の流れを可能にする。部分構造１２１０は、さらに、第３の多孔性排出コンジット１８（図１２ｃ）及び２つの膜スタックアセンブリ１２０（例えば図８に示されているように構成された膜スタックアセンブリ）の両方を収容する空洞４５０を画成する。中間構造１２１０の空洞４５０に第３の多孔性排出コンジット１８（図１２ｃ）を挿入して、図１２ｄに示されている中央コアエレメント４４０を形成することができる。第３の多孔性排出コンジット１８（図１２ｃ）は排出チャネル１１９を備える。第３の多孔性排出コンジット１８（図１２ｃ）の排出チャネル１１９を通る透過液又は濃縮液は、１２３２の方向に流れる（図１２ｃ及び１２ｄ参照）。図１２に示されている実施形態では、第１及び第２の多孔性排出コンジット１８（図１２ｂ）の閉端４４５は、排出チャネル１１９（図１２ｃ）の中央チャネルを除き、透過液又は濃縮液が第３の多孔性排出コンジットから流出するのを防止する。指摘したように、第１及び第２の多孔性排出コンジット１８（図１２ａ、１２ｂ及び１２ｄ）は末端４４５で遮断されており、第１及び第２の多孔性排出コンジットによって画成される排出チャネル１１９を通る透過液又は濃縮液の流れは、１２３４の方向に制限される（図１２ｂ及び１２ｄ）。

図１３を参照すると、図１３ａは、セパレータアセンブリに使用することができる本発明の中央コアエレメント４４０を示す。中央コアエレメント４４０は、４つの多孔性排出コンジット１８を備えており、これらの多孔性排出コンジット１８は、中央コアエレメントを備えたセパレータアセンブリが動作している間、これらの４つの多孔性排出コンジットのうちの２つの多孔性排出コンジットの排出チャネルを通る流れが一方向の流れになり、且つ、残りの２つの多孔性排出コンジットの排出チャネルの流れが逆方向になるように構成されている。図１３ａに示されている中央コアエレメント４４０は、２つの同一の中央コアエレメントコンポーネント１３００（図１３ｂ）を備えており、これらの中央コアエレメントコンポーネント１３００は、それぞれ２つの多孔性排出コンジット１８を備える。中央コアエレメントコンポーネント１３００は、図１３ｂには２つの視点から示されている。第１の視点では、中央コアエレメントコンポーネント１３００は、２つの多孔性排出コンジット１８の閉端４４５から見られている。中央コアエレメントコンポーネント１３００を備えた多孔性排出コンジット１８は、「１／４半円筒」の形をしており、開口１１３及び排出チャネル１１９を備える。排出チャネル１１９は、遮断部材１３０５によって画成された共通流出空洞１３０８を共有している。図１３ｂに示されている中央コアエレメントコンポーネント１３００の他の特徴には、Ｏリングを固定するように適合された溝７１６が含まれる。Ｏリングが１つの中央コアエレメントコンポーネントを他の中央コアエレメントコンポーネントに固定するものとして示されている実施形態とは異なり、図１３に示されている実施形態では、溝７１６の存在によって示唆されているＯリングには、主として中央コアエレメント４４０をセパレータアセンブリ３００の他のコンポーネント、例えば逆浸透装置の加圧可能ハウジングのカップリング部材４４６に固定することが意図されている。一実施形態では、中央コアエレメントコンポーネント１３００の多孔性排出コンジット１８間の隙間１３０９は、中央コアエレメントコンポーネントの閉端４４５部分の方が開放端部分より若干狭くなっている。このような状況の下では、中央コアエレメントコンポーネント１３００の多孔性排出コンジット１８は、互いに向かってわずかに偏倚される。中央コアエレメント４４０を形成するために２つのこのような中央コアエレメントコンポーネント１３００が一体に結合されると、多孔性排出コンジットのこのわずかな偏倚は、Ｏリングなどの追加固定手段を必要とすることなく、これらの２つの中央コアエレメントコンポーネントを互いに固定するように作用する。

図１３ｃは、図１３ａに示されている中央コアエレメント４４０を製造する方法１３１０を示す。最初に、一対の同一の中央コアエレメントコンポーネント１３００が提供される。第１の方法段階１３１１で中央コアエレメントコンポーネント１３００の閉端が係合される。第２、第３及び第４の方法段階（１３１２〜１３１４）で、中央コアエレメントコンポーネントが完全に係合した中央コアエレメント４４０を得るために、中央コアエレメントコンポーネント１３００が徐々に係合される。

一実施形態では、本発明により、２以上の透過液排出コンジットを備え、濃縮液排出コンジットを備えていない中央コアエレメントを備え、且つ、１以上の供給キャリヤ層、２以上の透過液キャリヤ層及び２以上の塩阻止膜層であって、供給キャリヤ層と透過液キャリヤ層の間に配置された塩阻止膜層を備えた膜スタックアセンブリを備えた塩セパレータアセンブリの製造に有用な中央コアエレメントが提供される。膜スタックアセンブリの第１の部分は中央コアエレメントの中に配置されており、透過液排出コンジットを互いに分離する。膜スタックアセンブリの第２の部分は、中央コアエレメントの周囲に配置された多層膜アセンブリを形成している。供給キャリヤ層は、いずれの透過液排出コンジットとも接触しておらず、また、透過液キャリヤ層とも接触していない。透過液キャリヤ層は、それぞれ透過液排出コンジットのうちの１以上と接触する。

一実施形態では、本発明によって提供される中央コアエレメントを備えた塩セパレータアセンブリは、中央コアエレメントの周囲に半径方向に配置される多層膜アセンブリを備える。塩セパレータアセンブリは、官能基化表面及び非官能基化表面を有する塩阻止膜層を備えることができる。一実施形態では、塩セパレータアセンブリは、３以上の多孔性排出コンジットを備えた中央コアエレメントを備える。他の実施形態では、塩セパレータアセンブリは、３以上の透過液キャリヤ層を備える。さらに他の実施形態では、塩セパレータアセンブリは、複数の供給キャリヤ層を備えており、また、一代替実施形態では、塩セパレータアセンブリは、３以上の塩阻止膜層を備える。

さらに他の実施形態では、本発明により、（ａ）加圧可能ハウジング及び（ｂ）セパレータアセンブリを備えた螺旋流逆浸透膜装置の製造に有用な中央コアエレメントが提供される。セパレータアセンブリは、１以上の供給キャリヤ層、２以上の透過液キャリヤ層及び２以上の膜層を備えた膜スタックアセンブリを備えており、供給キャリヤ層は、２つの膜層の間に配置されている。供給キャリヤ層は、透過液キャリヤ層と接触していない。一実施形態では、セパレータアセンブリは、２以上の透過液排出コンジットを備え、濃縮液排出コンジットを備えていない中央コアエレメントを備える。膜スタックアセンブリの第１の部分は、透過液排出コンジットを分離するように構成されている。膜スタックアセンブリの第２の部分は、中央コアエレメントの周囲に配置された多層膜アセンブリを形成している。供給キャリヤ層は、透過液排出コンジットと接触していない。透過液キャリヤ層は、１以上の透過液排出コンジットと接触しており、供給キャリヤ層とは接触していない。加圧可能ハウジングは、セパレータアセンブリの供給表面に供給溶液を提供するように構成された１以上の供給入口を備える。加圧可能ハウジングは、透過液排出コンジットに結合された１以上の透過液排出出口、及びセパレータアセンブリの濃縮液表面に結合された１以上の濃縮液排出出口を備える。加圧可能ハウジングは、適切な１以上の材料を使用して製造することができる。例えば、加圧可能ハウジングは、ポリマー、ステンレス鋼又はそれらの組合せを使用して製造することができる。一実施形態では、加圧可能ハウジングは透明なプラスチック材料でできている。他の実施形態では、加圧可能ハウジングは透明な無機材料、例えばガラスでできている。

本発明によって提供される中央コアエレメントは、様々な方法によって製造することができ、例えば射出成形、ブロー成形、及びクラムシェル射出成形、オーバモールディング及びガス補助成形などの当業者によく知られている成形技法によって製造することができる。本発明によって提供される中央コアエレメントは、任意の適切な材料を使用して製造することができるが、強度と低コストの組合せにより、ポリエチレンなどの熱可塑性材料が好ましいことがある。

以上の例は、単に例示的なものにすぎず、本発明の特徴の一部を例示するものにすぎない。特許請求の範囲には、想定されているだけの広く本発明を特許請求することが意図されており、本明細書において示されている例は、すべての可能な実施形態から選択された実施形態を例示したものである。したがって、本出願人が意図していることは、特許請求の範囲を、本発明の特徴を例示するために使用される選ばれた例によって制限されるべきではないことである。また、特許請求の範囲に使用される「備える」という語及びその文法上の変形には、理論的に、例えばそれらに限定されないが、「本質的にからなる」及び「からなる」などの変化し、且つ、異なる範囲の表現の境界が示され、且つ、含まれる。必要に応じて範囲が示されており、これらの範囲には、それらの間にあらゆる副範囲が含まれる。これらの範囲内の変形形態は、当業者には思い付くこと、また未だ公開されていない場合、これらの変形形態を、可能な場合、特許請求の範囲内にあると解釈すべきであることが期待されている。また、言語の不正確性のために現時点では企図されていない均等物及び置換も、科学及び技術の進歩によって可能になることが期待され、したがって、可能である場合、これらの変化も特許請求の範囲内にあると解釈すべきである。

１８ 多孔性排出コンジット
１１０ 透過液キャリヤ層
１１１ 共通透過液キャリヤ層
１１２ 膜層
１１３、１００１ 開口（供給制御孔）
１１６ 供給キャリヤ層
１１８ 透過液排出コンジット
１１９ 透過液排出コンジットチャネル（排出チャネル、内部チャネル）
１２０ 膜スタックアセンブリ
１２２ 透過液排出コンジットを回転させる方向
２００ 膜スタックアセンブリの第１の部分及び第２の部分の中央部分
２２２ 中央コアエレメントを回転させる方向
２３１ 膜スタックアセンブリの第１の部分
２３２ 膜スタックアセンブリの第２の部分
２４０ 部分的に巻かれた構造
３００ セパレータアセンブリ
３１６ 封止部分
３２５ 横断シーラント線
３２６ 隙間シーラント
３２８ セパレータアセンブリの外部表面と多層膜アセンブリの最も外側の層の間、及び透過液排出コンジットの部分と多層膜アセンブリの部分との間の隙間
３４０ テープ
４００ 螺旋流逆浸透装置
４０５ 加圧可能ハウジング
４０６ ガスケット
４１０ 供給入口
４２０ セパレータアセンブリの供給表面
４２２ 供給溶液がセパレータアセンブリの中に流入し、且つ、セパレータアセンブリを通って流れる方向
４２５ セパレータアセンブリの濃縮液表面
４２６ 濃縮液が現れる方向
４２８ 濃縮液排出出口
４２９ 濃縮液が流れる方向
４３６ カップリング部材
４３８ 透過液排出出口
４３９ 透過液が流れる方向
４４０ 中央コアエレメント
４４２、４４４ 半円筒形管
４４５ 中央コアエレメントの一方の末端（多孔性排出コンジットの閉じた末端、遮断端）
４４６、４４７ スペーサエレメント
４４９ 透過液が流れる方向（透過液又は濃縮液が現れる方向）
４５０ 空洞
５０８ セパレータアセンブリを製造中の構造
５２６ 縁シーラントエレメント
６０１ 加圧可能ハウジングの取外し可能な第１の部分
６０２ 加圧可能ハウジングの取外し可能な第２の部分
６０３、６０４ 加圧可能ハウジングのねじ山
７１０ 供給制御空洞
７１２ チャネル遮断エレメント
７１４ バッフル
７１６ 溝
８０１ 膜スタックアセンブリの第１の部分
８０２ 膜スタックアセンブリの第２の部分
１２１０ 部分構造
１２３２、１２３４ 透過液又は濃縮液が流れる方向
１３００ 中央コアエレメントコンポーネント
１３０５ 遮断部材
１３０８ 共通流出空洞
１３０９ 中央コアエレメントコンポーネントの多孔性排出コンジット間の隙間

Claims (13)

1. セパレータアセンブリ用の中央コアエレメント（４４０）であって、
   ２以上の多孔性排出コンジット（４４２，４４４）を備え、
   前記多孔性排出コンジットが、排出チャネル（１１９）と、前記多孔性排出コンジットの外部表面と前記排出チャネルとの間の流体連絡を可能にする１以上の開口（１１３）とを備え、
   前記多孔性排出コンジット（４４２，４４４）が１以上のスペーサエレメント（４４６，４４７）と共に形成されていて前記２以上の多孔性排出コンジット（４４２，４４４）の間に空洞（４５０）を画成しており、
   前記空洞（４５０）が、膜スタックアセンブリ（１２０）の一部分（２３１）を収容するように構成されている、
   中央コアエレメント（４４０）。
2. 前記多孔性排出コンジット（４４２，４４４）のうちの１以上が多孔性半円筒形の管である、請求項１記載の中央コアエレメント（４４０）。
3. 前記多孔性排出コンジット（４４２，４４４）のうちの１以上が、多孔性半八角形の管、多孔性半十面体形の管及び多孔性半四十面体形の管からなる群から選択される、請求項１又は請求項２記載の中央コアエレメント（４４０）。
4. すべての前記多孔性排出コンジット（４４２，４４４）が同一の形を有する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の中央コアエレメント（４４０）。
5. 前記多孔性排出コンジット（４４２，４４４）のうちの２以上が異なる形を有する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の中央コアエレメント（４４０）。
6. 涙滴状の形を有する多孔性排出コンジット（４４２，４４４）を備える、請求項１記載の中央コアエレメント（４４０）。
7. ３以上の多孔性排出コンジットを備える、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の中央コアエレメント（４４０）。
8. ４以上の多孔性排出コンジットを備える、請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の中央コアエレメント（４４０）。
9. ４つの多孔性排出コンジットを備える、請求項８記載の中央コアエレメント（４４０）。
10. 前記多孔性排出コンジット（４４２，４４４）のうちの１以上が、排出チャネル（１１９）を遮蔽して排出コンジットの一端に供給制御空洞（７１０）を画成するように構成された遮断エレメント（７１２）を備える、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の中央コアエレメント（４４０）。
11. 前記多孔性排出コンジット（４４２，４４４）のうちの１以上が流量制御エレメントを備える、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の中央コアエレメント（４４０）。
12. 前記多孔性排出コンジット（４４２，４４４）が、Ｏリングを固定するように適合された１以上の溝を備える、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載の中央コアエレメント（４４０）。
13. 前記中央コアエレメント（４４０）が、膜スタックアセンブリの一部分（２３１）を収容するように構成された２以上の空洞を画成する、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項記載の中央コアエレメント（４４０）。