JPS5940044B2 - ねじ羽状半透過膜モジユ−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小型、高性能の超涙過器に用いるに好ましい要
素を備えてなるモジュールに関する。

更に具体的（こは上記小型超沢過器、殊に使い捨て式で
あって人体体液の組成調整用モジュール、例えば人工じ
ん臓などに好ましいモジュールに関する。

すなわち本発明は一連の長い半透過膜チューブの断面を
封筒状の扁平とし、これをねじ羽状に巻き且つチューブ
外面の重なる部分を密に近接するよう（ご構成してなる
半透過膜要素と、その外部を覆うケーシングとを備え、
一つの流路を半透過膜チューブ内部で構成し、他の流路
をチューブ外面の重なる部分の各近接間隙を通じて中心
軸附近空間に連通して構成し、それぞれの流路を区画し
、ケーシング外へ導かれるように形成したことを特徴と
するねじ別状半透過膜モジュールを提供せんとするもの
である。

従来透析モジュールを含め次のようｔご種々の形式のモ
ジュールが上布され、あるいは提案されてきた。

これらを概観するに次のように認められる。イ）耐圧板
（ｐｌａｔｅ ａｎｄ ｆｒａｍｅ）型口）管コイル（
ｔｕｂｅ ｃｏｉｌ）型 ノつのり巻（５ｐｉｒａｌ ｗｏｕｎｄ）型二）中空繊
維（ｈｏｌｌｏｗ ｆｉｂｅｒ）型ホ）折ひだ（ｐｌｅ
ａｔｓ）型 へ）多重の封筒（ｅｎｖｅｌｏｐｅ）型（特開昭５３−
６７６８３号が殊に新規な構成を開示している。

このうち前記した分野では殊Ｅこイ）ノ９二）ホ）の型
式が従来多用されてきた。

これらの型式には原液、被処理液、例えば血液（本明細
書では「表側液」のようにいう。

）の流路が長く表側流路入口、出口間の大きな圧力差が
必要なため種々の問題点を生じ、へ）の型式、特に括弧
内に註記した特開昭５３−６７６８３号はかかる問題点
を解消すべくなされた提案の一つである。

すなわち、その透過膜モジュールは、封筒状断面を有す
る鍔状透過膜体を複数層同軸に重ねて平盤状のケーシン
グ内に収納せしめ、重合された透過膜の外面とケーシン
グ内面とによって画定された空間を表側流路とし、重合
された透過膜体内部をそれぞれの重合面に設けられた透
孔を対向させることによって並列的に連通しケーシング
外に通じるよう裏側流路（透過液流路）を形成し、且つ
上記表流路の入口を重合された透過膜体の中心部に向け
て設けられると共に表流路の出口を透過膜体の外周面寄
りから外部に通じるよう設けられている。

しかしながら上記提案には裏側流路が円環状封筒毎の流
路を該封筒の圧着（接）のみで表流路と流密的に画定す
る不確かな構成によること並びをご表側流路中の並列分
岐流路への分配には評価できるものの、対膜面表側流速
をできるだけ且つ平均的に高め、もって膜面の汚染をで
きるだけ遅らせ又最小化するには何の対策をも開示する
ものではないことが問題点として挙げられる。

本発明の目的は、上記の問題を基本的に解消すると共に
、表側流路の画定にケーシングと相まって相当の自由度
を与えることにより前記表側流路（裏側への液組成の移
行に伴って表側流量は流路にそって遂次減少する。

）に好ましい対膜面速度全維持させ、モジュールとして
好適な程度の長時間、その性能を維持せしめることがで
きるモジュールを提供することにある。

本発明の他の目的はできるだけ少い部品点数（一本化を
も含む。

）化した構成の提案にある。本発明の更に他の目的は以
下に述べる詳細な説明により明らかとなるであろう。

本発明において、半透過膜チューブとは、少なくとも断
面が封筒状の扁平チューブ状に半透過膜層を有し、その
内部を表側流路（表流路）と裏側流路（裏流路）のいず
れか一方の流路とし、外部を他方の流路に構成し得るも
のを意味する。

実際には、半透過膜層のみでチューブを構成することは
半透過膜層の機械的特性より非常に難しいので、その半
透過膜層の内側または外側に支持体層が付設される。

本発明において、これらの半透過膜チューブは、ねじ別
状に巻かれ、且つそのチューブ外面の重なる部分を密に
近接するよう構成される。

この構成物をここでは半透過膜要素（又は封筒要素）と
称する。

ここでこの半透過膜要素の構成上の特徴を挙げれば、 １）チューブがネジ状に（ネジコンベアの羽または螺旋
階段の段を限りなく細かくした状態に）連続的に延び、 ２）そのチューブの横断面が実質的に半径方向に延びる
扁平板状で、 ３）更に中心軸と同軸に断面円形状穴を有している。

具体的に例を挙げれば、第１４Ａ図及び第１４Ｂ図に詳
しい。

むお、このようなねじ別状に巻かれた半透過膜モジュー
ルは、その自由状態にてねじ別状に構成されるのが望ま
しい。

また半透過膜チューブ外面は隣接部において密に近接す
るよう構成されるが、これによってチューブ外面の近接
間隙に実質的に一つの流路、例えば°表流路又は裏流路
を形成しているわけである。

具体的には半透過膜モジュールはその各外表面を完全に
密着させて測定した高さ寸法に対して大きい内高さ寸法
を有するケーシングを用いる。

例えば実際にモジュール中に組み込まれて使用される状
態では羽根間のピッチがずっと小さく、要素としての羽
根の厚さｔ１隙間ｄ（１００〜５００ミクロン程度）と
すれば、ピッチｐ＝ｔ＋ｄ、で示されるような形状であ
る。

ところで、上記羽根、つまり半透過膜チューブは、その
チューブ状の半透過膜層の内側または外側に支持体層を
付設している。

先ず上記支持体の製造方法のいくつかを説明する。

製造方法を先ず次のようにまとめてみよう。

■ 中心孔を有する円筒形の繊維集積体から切出す方法
。

ａ、繊維集積体中の繊維の主配向方向が円周方向である
集積体を用いる。

ｂ、繊維集積体中の繊維の主配向方向が半径方向及び、
あるいは交叉配向である集積体を用いる。

■ ねじ羽の部分形状の型面に、複数ノズルより溶融し
た熱可塑性樹脂組成物を噴射し、遂次型面を滑動せしめ
て直接的にねじ羽で連続的な支持体を得る方法。

ａ、上記複数ノズルを首振り、及び（或は）横振り（ノ
ズル軸線を横切る面内で循環運動せしめることをいう。

）せしめることにより、支持体を構成する繊維の主配向
方向が長手力向であるような支持体を得る方法。

ｂ、上記複数ノズルの上記首、横振りせしめることによ
り支持体の繊維の主配向方向が巾方向、及びあるいは交
叉配向であるような支持体を得る方法が挙げられる。

１項方法の実施に当り先ず「中心孔を有する円筒形の繊
維集積体」を得る必要があるのでその製法について説明
する。

１）回転するマンドレルＭ上に、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリエステル等を、多数のノズルＮ 、 Ｎ
’・・・・・・より溶融噴射し、且つ該多数のノズルＮ
、Ｎ’・・・・・・を上記マンドレル軸線に平行に往復
動（トラバース、矢印Ｔ、）せしめつつ上記繊維集積体
ｆ、を得ることができる（第１図参照、図中Ｆはつば、
Ｐはプレスロールを示す）。

この方法は若干の変更を加えて後記の■項方法を採る方
が有利であろう、また上記ノズルＮ。

Ｎ′・・・・・・に至る一連の設備を転用可能であるよ
うな場合採用されるべきであろう。

１１）より一般的には接着剤（結合剤ともいわれる、こ
こでは接着剤で代表させていう。

）の適用可能な不織布、織布なと（以下「不織布等」と
いう。

）を巻回重合し、必要に応じ接着剤の固化、あるいは溶
融固化工程を附加させて繊維集積体ｆ、を得ることがで
きる。

第２図においてマントルＭに繊維の主配向が長手方向で
ある不織布Ｓ１．Ｓ２を巻込む。

その際区域ＡＩ −Ａ１ ｔ Ａ２− Ａ２において接
着剤を上記不織布面に散布せしめる。

該接着剤の散布に当っては、接着後の接着層が流密な層
を形成しないように散布することが望ましく、且つ上記
不織布等に適合した接着剤を選定し、充分な接着強度を
発現せしめる必要がある。

上記不織布等は表側液、裏側液に耐え、好ましくはこれ
ら両液を汚染しない、少なくとも表側液に汚染などの影
響を与えないで且つ要素製造工程中にそこなわれない物
質、例えば精製バルブ、レーヨン、木綿、セルロースア
セテート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビ
ニール、ポリアミド、ポリエステル等一般に不織布に用
いられる物質から選ばれた１以上の種類の繊維（長繊維
、短繊維を含む。

）からなる。接着剤は上記繊維物質に応じポリビニルア
ルコール系、アクリル酸エステル共重合体系、アクリル
酸エステル酢ビ共重合体系、ポリ酢酸ビニール系、エチ
レン、酢ビ共重合体系、ポリアミド系、アクリルアミド
−ポリビニルアルコール共重合体系、ソジウムカルボキ
シメチルセルロース系、ポリエチレンオキサイド系接着
剤の他広く選択することができる。

また前記巻回重合に当り前記不織布Ｓ１．Ｓ２の区域Ａ
１−Ａ、 、 Ａ２−Ａ２に散布される接着剤の種類に
より、例えば相当時間の加熱通風（以下「熱通風」とい
う。

）を必要とするような場合には多孔の壁（内、外）を有
する処理ケースＣに仮りに収納し、熱風炉（図示せず）
内などで矢印Ｈ１のように熱通風（Ｅ、はその排風口す
ることができる。

一般にこのように不織布等を巻回重合する方法により得
られる繊維集積体ｆ、の内径面、外径面は必要に応じ切
削等の方法で形状修正を行なう。

このようにして得られた繊維集積体ｆは前記１項方法ａ
の実施に適する。

１１１）互いにはゾ直角方向から不織布等Ｓ３．Ｓ４が
外径を打抜くべきダイスＤ、ポンチＱ、に向って供給さ
れる。

（第３図参照）。上記不織布等Ｓ３．Ｓ４は上記ダイス
Ｄ、上に到る手前で中心孔０３，０４を打抜くことと、
夫夫区域Ａ３− Ａ３ ｙ Ａ４− Ａ４で前記接着剤
を散布することとが行われ、ついで上記ダイスＤ上に移
動されポンチＱで打抜くと共にダイスＤを通じケースＣ
３内に押込まれる。

このような操作が繰り返えされて、更に必要に応じ矢印
Ｈ３に示されるように熱通風され吸引パイプを通じ排気
口Ｅ３に導かれて、繊維集積体ｆ′が連続的に形成され
る。

上記打抜かれた不織布等はケースＣ３内壁との摩擦抵抗
により図上、下方へ押込まれながら相互に加圧された状
態で接着される。

従って最初はダイスＤ頂面と、その頂面をほぼ一致させ
た、ケースＣ３内壁と適当な摩擦を保持する栓体（図示
せず）を用いることができる。

このようにして得た繊維集積体ｆ′は前記１項方法すの
実施に適する。

上述の説明から繊維集積体ｆ、ｆ’の全容が稗握される
であろう。

次に支持体１１ａ、１１ｂの製法についてのべる（特に
第７〜１３Ａ、Ｂ図参照）。

鼓に１１ａは前記１項方法ａあるいはＨ項方法ａの実施
により得られた支持体を、１１ｂは前記１項方法ｂ、■
項方法すを実施して得られる支持体をいう。

前記ｉ） ｉｉ）号において第１，２図を参照して説明
したごとくにして得られた繊維集積体ｆ１あるいは１１
１）号において第３図を参照して説明したようにして得
られた繊維集積体ｆ′より（以下両者を指す時は「繊維
集積体ｆ」で代表する）上記支持体１１ａ、１１ｂ（以
下両者を指す時は「支持体１１、」で代表する）を得る
方法の具体的例について第４図を参照しながら説明する
。

このことはＩ項方法ａ、ｂ（以下両者を指す時は「方法
Ｉ」で代表する）の具体例であるということができる。

まず第４図において、上記繊維集積体ｆを図の上方から
マンドレルＭｓ上に滑入される該マンドレルＭｓはアー
ムＭａを介し、複数本の支柱Ｍｃのうちの少なくとも１
本によって支持される。

また繊維集積体ｆはその外周に圧接し、頂板Ｂｔと中板
Ｂｍとに回動駆動せしめるように枢着される複数個（図
上では鎖線でその１のみを示しである）の駆動ロールＰ
ｓ 、Ｐｓ 、Ｐｓ・・・・・・、に把持されるように
囲繞せられ、且つ該駆動ロールＰｓ 、Ｐｓ 。

Ｐｓ・・・・・・、は上記繊維集積体ｆ１ より支持体
１１を切出すに当り該繊維集積体ｆ、外周面上に予定し
うる螺線状の切出線と、その軸線に直角な面とのなす角
度θ、即ちねじれ角（Ｊｉｓ Ｂｏｌｏｌ、第１２０４
号参照）をγとすれば、θ＝９０−γ（何れも元は（角
）度）で表わされる角度θだけ傾けて配される（第４図
参照、なお駆動ロールＰｓ、Ｐｓ、Ｐｓの駆動系統は図
示していない）。

ローラＲｐは繊維集積体ｆの下面を位置決めする。

前記駆動される繊維集積体ｆの一方端（図上、下端）面
は直線状の切刃り、（糸鋸刃をも含む。

）で支持体を切出す。

上記切刃りは駆動部Ｇにより往復動し、マンドレルの切
込Ｍｂ部によって上記作動を保証される。

また切刃りの代りに例えば８社の製造販売にかかる高圧
水噴流を用いる「ジェット、カッター」等を適用するこ
ともできる。

切出された支持体１１は必要に応じ表面処理を施こす。

区域Ｚにおいて表層材（短繊維など）と接着剤の配合剤
のようなものを少なくとも片面に散布されロールＲｕ、
Ｒｖにより加圧される。

ロールＲｕ、Ｒｖは駆動源Ｉにより駆動される。

またＲｕ、Ｒｖは必要に応じ少くともその一方を熱ロー
ルとすることも出来る。

このような方法に用いられる装置は基板Ｂｂに組付けら
れ、且つ支持される。

このようにして得られた支持体１１は竪軸Ｋｊに固着回
転するテーブルＪ上ｔ？Ｌ貯えて適宜取出すことができ
るし、又次の処理へ連らねることもできる。

ナオロールＲｐ 、Ｒｕ 、Ｒｖはすべてコニカルロー
ルであることは説明するまでもなく、そうあるべきこと
は容易に理解されるであろう。

またマンドレルＭｓの上方端を延長し、適宜の部分で次
々と屑入される繊維集積体ｆ、ｆ、ｆ・・・・・・を例
えば第３図に示される熱通風部のようにしてすべて一体
的につなげることも可能であるし、下方に延長して次の
処理につなげることもできる（第５図参照）。

次いで前記■項方法ａ、ｂ（以下両者を代表して「方法
■」という。

）についてその具体例を第５〜６図について述べる。

方法■に適用される装置の例と共に以下に詳説する。

不織布を形成するに必要な寸法、形状を有しマンドレル
Ｍｖに固着された振動ねじコンベアＶ上面に適宜上方に
隔ったノズルＨｚ ｔＨｚ’、Ｈｚ“・・・・・・の群
が上記コンベアＶ上面に対向して配されてなる装置によ
り、上記ノズルＮｚ 、 、Ｎ、ｚ ’ 、 Ｎｚ ″
・・・・・・群体は矢印Ｔｃ、Ｔｒの如くトラバースさ
れ上記コンベア■上面ノズルＮｚ、Ｎｚ’、Ｎｚ″−・
・・・・より溶射される前記例示した物質のうち溶融紡
糸に適する材料によりねじ羽状の不織布が形成される。

上記ノズルＮｚ、Ｎｚ’、Ｎｚ“・・・・・・ははシコ
ンベア■の半径方向に配され、夫々のノズルが受持つべ
き円弧部分の面積に応じ配列が定められる。

このことはこの方法で得られる支持体１１の内縁１１ｉ
外縁１１ｏ附近及びその間の厚さと繊維分布とを一様に
保つために必要な配慮である。

このようにして作られたねじ羽状の不織布は必要に応じ
面ならしロールＲｑにより平担化され、所望の密度と剛
性とが附与される。

上記コンベアＶはマンドレルＭｖを介して上方の振動装
置（スパイラルシュート用バイブレータ−１図示せず。

）により振動を附与される。上記不織布は必要に応じて
区域Ｚｓにおいて必要な面に前記配合剤が散布され、つ
いでロールＲｕ 、Ｒｖにより加圧される。

ロールＲｕ、Ｒｖについては前記説明通りである。

このようにして得られた支持体が支持体１１ａ。

１１ｂの何れであるかはトラバース（矢印）Ｔｒを緩慢
に、同Ｔｃを急速にする（ことで支持体１１ａが得られ
る）か、逆にする（ことで支持体１１ｂが得られる）か
、で何れをも選ぶことができる。

このようにして得られた支持体１１の厚さは、はゾ前記
のような分野では０．１〜３ミリメートル程度が選ばれ
、好ましくは０．１〜１ミリメートル程度であり更に詳
しくは支持体１１ａでは０．２〜３ミリメートル、支持
体１１ｂでは０．１〜２ミリメートル程度が用いられる
。

次いでエレメント１０の製造方法について述べるに先立
ってその方法をまとめてみよう。

■、支持体１１の表面に半透過膜１２を形成せしめる。

ａ、支持体１１ａの少なくとも広巾の２面に半透過膜１
２を形成せしめ支持体１１ａの横断面は上記半透過膜１
２を含む層ですべて外界と画定させてねじ羽状封筒要素
を得る方法。

ｂ、支持体１１ｂ、１１ｂ夫々の広巾両面のうち片面に
半透過膜１２．１２を形成せしめて後上記半透過膜１２
．１２を対向せしめ支持体１１ｂ、１１ｂ共々その両耳
縁部を接合せしめてねじ羽状封筒要素を得る方法。

先ず■順方法ａについて第７図以下に一具体例を示して
説明する。

装置要部とその下方に流線図的に支持体１１ａの表面に
半透過膜１２を形成する過程にある中間体１３の処理の
状態を示す。

前記Ｉ項ａ方法または■項ａ方法で得られた支持体１１
ａ１マンドレル上に置きロールＲａで定位置にその最下
面を位置決めし、且つロールＲａは駆動装置Ｉｒにより
駆動される。

かくして下方から繰出された支持体１１ａは送りロール
Ｒｂ 、ＲｃによりホッパＹの透孔Ｙ１を貫通しながら
その表面に半透過膜となるべき表層を伴った中間体１３
としてその距離（高さ）ｈｔの範囲を通過する時間域内
で表層表面が気中乾燥される。

次いで水（必要に応じ冷水など温度調節がなされる。

）圏Ｗ、中において引続いて表層中の溶媒が除去される
。

このような表層の処理方法は例えばセルロースアセテー
ト系のドープを支持体１１ａ上の表層として形成せしめ
るような場合であって以下にも同様の例示で説明する。

ついで第７図Ｂのように処理後いくつかの要素１０を得
るに充分な長さの中間体１３（自由長さｈ２）が切取ら
れフックＮｈに吊るされて所要時間水圏Ｗ内に置かれる
。

ホッパＹについて第８，９図によって説明する。

ホッパ本体ＹＩＯには前記例によればセルロースアセテ
ートドープを受入れる入口Ｙ１１から、流路Ｙ１□を通
ってギヤラリＹ１３に通じる。

シムＹ２０は前記支持体１１ａに面する開口￥２□を画
定し、シムＹ２０自体はらせん刺状の支持体１１ａの中
心からの距離（半径）にほぼ比例した厚さを有し、上記
開口Ｙ２１を左記厚さに等しく画定する。

正面のプレートＹ３ｏはギャップスクリューＹ４０ ｔ
Ｙ４０ ’・・・・・・により上記ホッパ本体Ｙ１ｏシ
ムＹ２０と共に一体的に組立てられてホッパＹを構成す
るような例である。

ついで別状支持体１１ａの横断面との対応において、ド
ープコーティング中の開口Ｙ、との隙間（ドープ層厚さ
を支配する）は、上記支持体１１ａの巾広面（図上天地
面）において隙間ＣＤであり、両（耳）縁面において隙
間ＣＥであり、且ＣＤくＣＥである。

［支持体の少くとも広巾の２面に半透過膜層を形成せし
められてなり、必要に応じ該支持体両縁は流密化せられ
ており、」とは上記の特にＣＤくＣＥの場合をさし、更
にＣＤ＝ＣＥをも含めた表現である。

このことは前記のように支持体１１ａが製造される過程
においてそのねじ状態の厚さはできるだけ高い寸法精度
と、受圧下での実用上必要な寸法安定性を附与されてい
るものの、該巾の寸法規制は前記１項ｂ（第３，４図参
照）方法によるものの外は余り寸法精度を期待し難いこ
とと、第９図に見られるようにホッパＹの開口￥１の直
線的な形状に対し支持体１１ａが該開口￥１を通るとき
の形状が彎曲しており、多少の隙間の増大により隙間Ｃ
ＤくＣＥのようにならないよう予定する必要があるから
であり、隙間ＣＤは半透過膜１２の大部分の膜厚さを規
制するものであり、同質膜である限りにおいては両縁部
の膜厚さを規制する隙間ＣＥくＣＤであってはならない
ことは容易に理解されるであろう。

ホッパＹはねじ羽の中心側端において、マンドレルの下
方への延長部Ｍｅとドープを送入するパイプＹｐとで支
持させることができる。

又中間体１３を水圏Ｗ中に吊下するためのフックＮｂの
一例を第１０．１１図により説明する。

水圏Ｗを保持する槽壁の近傍、水圏Ｗの水面上に配され
内部に適宜の圧力水を通ぜられた軟ゴム質よりなる管Ｗ
Ｐに細い内径１ミリメートル程度までの、注射針様の管
から作られ頂部につまみに便なるていどのループを形成
し一方端は下方に短かく垂下し、斜めにそがれ、上記管
ＷＰに刺通むことができ、他方端は上記刺通んだ状態で
水圏Ｗの水面下にのびフックを形成すると共にその最下
端部付近（好ましくはフック尖端寄り）で約半分ていと
かそがれフック尖端部は鋭く形成されてなる。

支持体１１ａの雨中広面と両縁部とのすべてをドープ表
層で囲繞された該支持体１１ａ中に僅か程であるが通水
を可能とするものである（第１１図矢印）。

勿論このような通水は本例において必要であるというも
のではないけれども、本例及びより広い膜組成物の適用
には有利である。

次いで■順方法すについて第１２，７図を参照しながら
詳細に一例について説明する。

マンドレルＭ’ｓ頂部に連らなる分岐Ｍ ｅ ’ 、Ｍ
ｒ ’に夫々屑入された支持体１１ｂ、１１ｂは竪軸上
に支承され該軸のまわりに回転自在な球状のローラＲ’
ｅにより上記分岐Ｍ’ｅ 、 Ｍ’ ｒ上に位置決めさ
れる。

第１２図に例示した装置による方法においては上記支持
体１１ｂ、１１ｂは共に同じ勝手のねじれ方向のねじ状
羽根であることが必要条件であって図ではすべて左ねじ
型の支持体１１ｂ、１１ｂとして示しである。

もしたとえば図上左側の支持体１１ｂが右ねじである場
合は、該支持体１１ｂより支持体１４に移るときねじ羽
を反転させると共に、ロールＲ’ａは移動家具のキャス
タなどに見られるように図上で水平軸上に回転しうる構
成（図示せず）とする（このことは後記の要素１０ｉｉ
の製造過程に参照されよう）。

第１２図に見られるように支持体１１ｂ、１１ｂは重合
され支持体１４をマンドレルＭ’ ｓ上に形成しロール
Ｒ’ａでその下面を位置決めされ、且該ロールＲ’ａは
駆動装置Ｉ’ｒにより駆動される。

かくして下方へ繰出された支持体１４は送りロールＲ’
ｂ、Ｒ’ｃによってホッパＹ′の透孔を貫通し乍らその
表面に表層を形成する。

以下の説明は■順方法ａの説明と同様に中間体１５は処
理される。

上記ホッパＹ′はまたマンドレルの下方への延長部Ｍ’
ｅとドープを送入するパイプＹ／ｐとで支持される。

ただし上記支持体１４の両縁部の表層厚さはこれを必要
としない（厚さがＯミリメートルであってもよい）こと
が■順方法ａと異なる点である。

又第７．１０．１１図に示したようなフックＮｈはこれ
を必要としない。

方法■において得られた中間体１３．１５の前記水圏Ｗ
中での処理が完了したのち上記中間体１３．１５は（イ
）グリセリン水溶液（グリセリン濃度は５０〜７０重量
％）中で表層中の水分をグリセリンでもって置換処理を
施すか、或は（ロ）凍結真空乾燥処理を施すかの何れか
の処理を癩こす。

かくして中間体１３から要素１０ｉを得ることができる
。

中間体１５から要素１０ｉｉを得るには前記■順方法す
において支持体１１ｂ、１１ｂを重合して支持体１４と
なした逆手順で一旦半透過膜１２を片面に具えた支持体
１１ｂ即ち単位体に分離し改めて上記分離された２単位
体を半透過膜１２．１２を対向させた重合体となし両級
部を結合（融着、溶着、接着などの方法をいう）せしめ
て要素１０ｘｉを得ることができる。

（第１３図参照）。

要素１０ｉが本発明の態様項２で、要素１０ｉｉが同じ
く態様項３でいうものに対応することは理解されるであ
ろう。

要素１０ｉにあってはねじ羽の外側（ねじ羽とねじ羽と
の間の隙間をも含め）が表流路１６を形成し、支持体１
１ａがそのねじ状に延びる方向に裏流路１７を形成する
ことは容易に首肯できよう。

また、要素１０ｉｉにあっては半透過膜１２゜１２と結
合部１８ａ、１８ａに画定された空間が表流路１８を、
支持体１１ｂを含む外側空間に裏流路１９を形成せしめ
るものである。

上記「ねじ羽」状封筒の内部流路（要素１０ｉにおいて
は裏流路１７要素１０ ｉｉにおいては表流路１８は一
連の即ち上記封筒１巻きにつき長い１筋の流路を構成す
ることとなる。

随って上記要素１０ｉ或は要素１０ｉｉを用いて、モジ
ュールを構成するに当り必要に応じ、複数巻の要素１０
１（或は１０ｉｉ）を重合ヒ前記封筒内部流路を複数並
列的となすことができる。

本発明に用いる半透過膜１２即ち合成樹脂製湿式或は乾
燥タイプの半透過膜としては、超沢適用に好適な、例え
ば酢酸セルロース系、酢酸酪酸セルロース系、ポリアミ
ド系などの膜を挙げることができる。

全要素１０１１巻きからなるなるモジュールの要部を第
１４図Ａに例示する。

同図Ｂとともにケースを省略しである。

表流路は（矢印）φ１から同φ２に連り要素１０ｉの外
径面を満たし、封筒間を（矢印）φ３．φ３゜φ３・・
・・・・、を通過して表側流体は濃縮されて（矢印）φ
・４より糸外に導かれる。

図中、表側流体（原液）の流れは斜線でハツチングした
三角矢印頭で、濃縮された表側流体（濃縮液）の流れは
網目へツチングを付した三角矢印頭で示しである。

（以下の図においても同様である）。

又裏側流体（透過液）は前記１筋の流路（矢印：φ５を
通り系外に導かれる。

図中（以下の図においても同じ）裏側流体の流れはハツ
チングのない三角矢印頭で示す。

要素１０ｉｉ１巻きからなるモジュールの要部を同図Ｂ
に例示する。

表流路は封筒内を連らねる１筋の、（矢印）φ１で示さ
れ、その出口附近では表側流体は濃縮されている。

裏流路は上記封筒表面から（矢印）φ２．φ２゜φ２・
・・・・・、に示されるように中央に集り（矢印）φ３
で示される如く系外に導ひかれる。

第１４図Ａ、Ｂでは本発明モジュール（以下「本モジュ
ール」という）。

の最も基本的な構成例であって表、裏流路も極めて単純
化される。

このことは以下に更に実際的な例を図面によって説明す
るが前記必要に応じ複数巻の要素１０ｉ（或は１０ｉｉ
）を重合して用いることによって上記表、裏流路の多
くの変形を構成することの可能性が理解されるであろう
。

ここに複数巻（複数山ねじ状）の要素１０ｉ（或は１０
ｉｉ）の一重合体は前記支持体１４を得るようにして容
易に行いうるものである。

このことは、第１２図を参照した前記した説明、即ち上
記「単巻の要素」＋「単巻の要素」から「複巻の要素」
をうる方法を、必要回繰返してもよく、また第１２図に
おける分岐Ｍ’ｅ 、 Ｍ’ｒは更にもう１軸設けうる
ことも、上記図面とその説明の記載から極めて容易に想
当されることであり、このような装置をも含めて具体的
に上記「複数巻の要素Ｊ １０ｉ（或は１０ｉｉを得る
方法は本明細書及び図面による開示に基いて容易に導き
うろことであることをいう。

さて第１５ 、１６図により本モジュール１００の一実
施例について具体的に説明する。

５重巻きに構成された要素１０ｉはケーストップ１１０
にその上端部をスリット１１１を円周５ケ所で貫通し接
着層１１２中に埋没、固着せしめられる。

硬化後の該層と、上記要素１０ｉより、上記５ケ所で貫
通して延びる５枚のねじ状態と、共に切削され形成され
たギヤラリ１１３により上記各ねじ羽裏側流路が一括的
に連通される。

上記要素１０ｉのねじ別状封筒内には予め摘記の流体、
例えば空気或は後記密封接合に支障のない流体（液体で
もよい）の摘記の量を封入し、上記封筒両端１０’ｅ
、 １０’ｅを密封接合しておくことが好ましい。

このことは、上記接着層１１２形成中上記封筒（内側）
裏側流路を確保するために好都合である。

上記封筒両端の密封接合は例えば超音波融着及び、或は
所望の、例えば上記封筒端より数ミリメートル含浸する
ような粘度の接着剤を適用して密封することもできる。

上記接着層１１２は実際には後記接着層１３２と同時に
形成するのが工程管理上好ましい。

上記要素１０ｉと、ケーストップ１１０のスリット１１
１，１１１，１１１・・・・・・、に少くとも上記要１
０ｉねじ胴端１０’ｅ、１０’ｅ、１０’ｅ・・・・・
・、をそれぞれ貫通した状態でケースボデー１２０内に
要素１０ｉを収めるち共ｌこ、スリット１２１゜１２１
．１２１・・・・・・、に上記要素１０ｉ他端側のねじ
胴端１０’ｅ、１０’ｅ、１０’ｅ・・・・・・、を貫
通せしめる。

ボトム１２４の中央にはライザパイプ（表側流路を形成
する透孔１２３，１２３，１２３・・・・・・、を備え
、上記要−素１０ｉの内径に密接するバブ１２５と、そ
の上方に延び、要素１０ｉの内径との間に流路１５１だ
け隔たるような外径をもつトップ１２６からなる）を設
ける。

ケースボデー１２０外壁は、上記ボトム１２４に連らな
り、要素１０ｉ外径に密接するウェスト１２７とボデー
１２８とからなる。

ついでケースボトム１３０のウオール１３１とボトム１
３２とで画定されるスペース１３３に適量、且つ適当な
粘度をもつ硬化性接着剤を供給してケースボデー１２０
の下方より組付けて、上記ケーストップ１１０ケースボ
デー１２０とケースボトム１３０とは接合される。

ケースボトム１３０のボトム１３２の中央にはコラムを
設ける。

コラムは前記透孔１２３，１２３゜１２３・・・・・・
、下縁を画定するショルダ１３４を備えボトム１３２に
連らなるバブ１３５と、それより上方に延びて流路１５
２を画定するトップ１３６とからなる。

上記ケーストップ１１０ケースボデー１２０ケースボト
ム１３０を、要素１０ｉを内包して、且つケースボトム
１３０内のスペース１３３内に硬化性接着剤を含み、接
合された後、前述のようにケーストップ１１０上側のス
ペース１１４（そこには前記のように要素１０ｉのねじ
胴端１０６゜１０’ｅ 、 １０’ｅ・・・・・・、部
が突出している）に前記のような硬化性接着剤を充満せ
しめると共に、ケーストップ１１０の上面を充分に覆い
うる平板蓋（図示せず）を置いて前記２ケ所の硬化性接
着剤を硬化せしめる。

該接着剤硬化後頂面を切削すると共に前記ギヤラリ１１
３を削り込み、ねじ胴端１０’ｅ 、 １０’ｅ。

１０′ｅ・・・・・・、の一部を取去って要素１０ｉの
封筒のすべてを上記ギヤラリ１１３に連通ずると共に、
上記ギヤラリ１１３とこれに連通ずる上記要素１０ｉと
区画しつる位置にポケット１１５の裏流路入口を形成す
る透孔１１６を穿設され流路１５０に連らなる。

次いでカバー１４０がケーストップ１１０の頂面に、硬
化切削された接着剤層の頂面１１７を含めて接合される
。

このことは前記ギヤラリ１１３と、ポケット１１５と流
路１５２とは夫々独立した空間を形成することを意味す
る。

随って上記カバー１４０と頂面１１７との接合に替えて
、ガスケット（図示せず）を適用することもできること
はいうまでもないことであろう。

カバー１４０には上記ポケット１１５に対応する位置に
表側流入口を形成するノズル１６０が、中央部には流路
１５２に連らなり表側出口を形成するノズル１７０が、
また上記ギヤラリ１１３に対応する位置（この実施例の
ように環状をなすギヤラリ１１３に対しては、これの上
なれば任意に定めうる）に裏側出口を形成するノズル１
８０が、それぞれ配されてなる。

このようなケース、カバーなどの材料としては各種セル
ロース系樹脂、硬質塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂
、ＳＡＮ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＭＡ樹脂、ポリアセター
ル樹脂、ポリプロピレン樹脂などが用いられ、そのうち
ノズル１６０ 、１７０ 。

１８０には上記のほかにポリエチレン樹脂、軟質塩化ビ
ニル樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂などが用いられる。

本モジュール１００内における液流動について説明する
。

（主に第１５図Ａを参照されたい）。ノズル１６０から
ポケット１１５透孔１１６（第１５図Ｅ参照）を通し流
路１５０に導かれた裏側流は区域Ｚ１内において、要素
１０ｉのねじ羽の間隙（通常１００〜１５０ミクロン、
好ましくは１５０〜３００ミクロンていど）を並列的に
該別の半径方向に求心的に流れ、内側流路１５１上方域
に達する。

この間に半透過膜１２を透過し該流れの１部分は裏側流
となり、表側流はその分だけ減少することとなる。

ついで上記流路１５１下方域より上記ねじ胴間に流れ込
み区域Ｚ２内はねじ羽にそって旋回し乍ら下方へ向う表
側流は、区域Ｚ３内でライザパイプのバブ１２５に設け
られた透孔１２３ 、１２３ 。

１２３・・・・・・、を通じ流路１５２へ流れる。

この間でも引続いて表側流はその１部分を裏側流とし、
表側流は減少する。

このことに対処する一方法として前記のように区域Ｚ１
．Ｚ２のそれぞれで表側流の量に応じた流□路面積を与
えるように設計することができつる構成の一例を示すも
のである。

ついて表側流は流路１５２からカバー１４０中央に配設
されたノズル１７０に通じ、本モジュール１００外に導
かれる。

裏側流は要素１０ｉのねじ胴端１０’ｅ、１０’ｅ。

１０′ｅ・・・・・・、からギヤラリ１１３に集まり、
ノズル１８０を通じ本モジュール１００外に導かれる。

このような構成になる本モジュール１００は小形で内部
の流路１５０，１５１．１５２などの表側流体の滞溜空
間容積も少く、上記のように有効対膜面表側流体流速を
好ましい速い速度に保持できるように設計することがで
き、又その自由度も広い。

即ち表側流を要素１０ｉに対し少くとも２様に流しうろ
ことにより設計の自由度が広げられるのである。

また本モジュール１００は第１５図Ａ１第１６図、では
図上竪軸方向の寸法を誇張して示しであるが、実際には
小型の、少くとも厚さ、（上記竪軸方向の寸法、高さ）
において取扱いに好適な寸法に（つまみ易い寸法に）納
めることが容易である。

また上記のような構成になるものであるから、充分堅牢
であるなどすぐれた特徴を具備するものである。

なお、第１４図以降、図面中、要素１０ｉのねじ羽の断
面形状は偏平な長方形で、要素１０ｉｉのねじ羽の断面
形状は偏平な橢円形で、区別して示しである。

つぎに要素１０ｉｉを用いた本モジュール２００の一実
態様を第１７図以下について説明する。

要素１０ｉ ｉは５重巻きに構成されたものを用い、３
重巻きと、２重巻きとの２群として用い、前者を表側流
路前段に 後者を同流路後段に当て、本モジュール入口
から出口に至る間に裏側流だけ減少する表側流の対膜面
流速を平均的に高く維持しうる構成になる。

ケーストップ２１０の底板に配設された５ケ所のスリッ
ト、２１１，２１１，２１１・・・・・・、に要素１０
ｉｉの、前者のように予め密封されただねじ別封筒端１
０／ｅ、１０’ｅ、１０’ｅを挿通し、ケースボデー２
２０に結合するに当り周壁２２２に連る底板２２３に配
設されたスリット２２１ 。

２２１．２２１に上記ねじ羽の他端側の封筒端１０／ｅ
、１０’ｅ、１０／ｅ・・・・・・、に挿通し、上記ケ
ーストップ２１０と、ケースボデー２２０とは結合され
る。

ついで（第１８図参照）ジグトレイＪをケースボデー２
２０下端に図のようにジグトレイｊのショルダｊ３によ
り、ボトムｊ２との間にスペースｊ４を確保させて組合
わせる。

次いでケースボデー２２０のライザパイプ２２４（上に
細まり外、内にリブ２２５，２２６を有する）内の開口
２５２より前記のような硬化性接着剤を上記空間ｊ４内
に上記封筒端１０′ｅ、１０／ｅ。

１０′ｅ・・・・・・、を軽るく軸方向に圧迫した状態
で例えばレベル２５３附近まで注入する。

つぎにケーストップ２１０上承面に前記接着剤を適量注
入しその上から更に次のジグトレイｊを装着し、空間ｊ
５を形成させて上記接着剤を硬化させる。

ｊｌはジグトレイｊの周壁である。

前記接着剤硬化後それぞれ端面、必要に応じ外周面を切
削し、樹脂の硬化層２１２，２２８を形成せしめると共
に前記ねじ羽の厚さていどの深さのギャラＩＪ ２１３
、２１４ 、２２９が削設される。

ここにギヤラリ２１３は３の封筒端１Ｑ％、。

１０ｅ、１０ｅを連通せしめ、ギヤラリ２１４はこの封
筒端１０’ｅ 、 １０′ｅを連通、更にギヤラリ２２
９は５の封筒端１０′ｅ、１０／ｅ、１０／ｅ・・・・
・・、を連通せしめる。

ついでカバー２４０とケースボトム２３０とはそれぞれ
ケーストップ２１０、ケースボデー２２０とに結合され
ると共に上記硬化層２１２，２２８とにも流密に結合さ
れる。

このようにして表側流路はノズル２６０、ギヤラリ２１
３．３の封筒、ギヤラリ２２９．２の封筒、ギヤラリ２
１４次いでノズル２７０のように形成される。

裏側流路は要素１０ｉｉのすべての封筒の自由すき間か
ら流路２５０，２５１、ノズル２８０のように形成され
る。

このようにして全体的に丈夫で、コンパクトで、互生透
過膜１２，１２，１２・・・・・・、の所謂ファウリン
グも、表側流の平均的に高く保ちうる（上記のような構
成になる故に）対膜面流速に基づいて生じ難く、前記の
目的をことごとく達成するものである。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は各々有孔円筒形の繊維集束体７を得るため
の方法を説明するための装置の１例の要部斜視図、第４
図は繊維集束体７より支持体１１を得る装置の１例の要
部斜視図、第５図は直接的に支持体１１をうる装置１例
の要部平面図、第６図は同要部立面図、第７図Ａは支持
体１１ａの表面に半透過膜１２を形成する装置の要部立
面図、同図Ｂは中間体１３の水圏での処理を示す要部立
面図、第８図はホッパＹ正面図、第９図は第８図のＡ−
Ａ断面図、第１０図はフックＮｈの一例の使用状態を示
す立面図、第１１図は第１０図Ｘ′部部分拡大図、第１
２図は中間体１５をうるための装置の例の要部正面図、
第１３図Ａは要素１０１の、Ｂは同１０ｉｉの立面図で
いずれも円内は拡大断面図を示す。 第１４図Ａは要素１０ｉから、Ｂは要素１０ｉｉからな
るそれぞれ最も単純なモジュールの概念を示す要部断面
の斜視図、第１５図Ａはモジュール１００の縦断面図、
Ｂは上記ＡのＢ−Ｂ視平面図、Ｃは同Ｃ−Ｃ断面図、Ｄ
は同Ｃ−Ｃ断面図、Ｅは上記ＢのＥ−Ｅ断面展開図、Ｆ
は同ＣのＦ−Ｆ断面展開図、第１６図はモジュール１０
０の構成を４ブロツクに分割して示す斜視図、第１７図
Ａはモジュール２００の縦断面図、同図Ｂは上記ＡのＧ
−Ｇ視平面図、同図Ｃは上記ＡのＨ−Ｈ断面図、同図り
は上記ＡのＩ−Ｉ断面図、第１８図はこのモジュールの
製造過程を説明する断面図である。 なお符号は要素又はその中間体モジュールなどは夫々２
桁、３桁の数字で、その余はアルファベットで共通的に
示しである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一連の長い半透過膜チューブの゛断面を封筒状の扁
   平とし、これをねじ羽状に巻き且つチューブ外面の重な
   る部分を密ｌご近接するようｌこ構成してなる半透過膜
   要素と、その外部を覆うケーシングとを備え、一つの流
   路を半透過膜チューブ内部で構成し、他の流路をチュー
   ブ外面の重なる部分の各近接間隙を通じて中心軸附近空
   間に連通して構成し、それぞれの流路を区画し、ケーシ
   ング外へ導かれるように形成したことを特徴とねじ別状
   半透過膜モジュール。 ２ 半透過膜チューブが、連続的な繊維集積材からなる
   板状支持体層と、その外周囲を実質的に被覆する半透過
   膜層とを備え、半透過膜要素内部の支持体層で構成され
   る一つの流路を裏側流路とし、他の流路を表側流路とし
   てなる特許請求の範囲第１項に記載のねじ別状半透過膜
   モジュール。 ３ 半透過膜チューブが半透過膜チューブ層と、その外
   周を実質的に被覆する支持体層とを備え、半透過膜要素
   内部で構成される一つの流路を表側流路とし、他の流路
   を裏側流路としてなる特許請求の範囲第１項ｌこ記載の
   ねじ別状半透過膜モジュール。