JPH0335969B2 - - Google Patents

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【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、膜を用いて流体分離を行うための流
体分離装置に関する。流体分離としては下記のよ
うないろいろな分離操作がある。

(1) 選択透過式ガス拡散によるガス混合物の分離 (2) 逆浸透による液体からの溶解固形物の分離 (3) 直接浸透による液体と溶解固形物の混合物か
らの液体の分離または同混合物の濃縮 (4) 透析による液体と固形物との分離または液体
の濃縮 (5) 逆浸透または超過による液体混合物からの
液体の分離 (6) 超過による液体からの固形物の分離 (7) 液体間でのガス交換 (8) 気相と液相との間の変換 本発明は、特に、簡略化された、商業的に有利
なプレート・フレーム構造の形態にまとめた、膜
積重体とスペーサ層から成る分離装置およびその
製造方法に関する。

発明の背景 膜を用いた流体分離法は、在来の分離法に比べ
て多くの利点を有する。海水淡水化の分野では、
逆浸透膜法が主流を占め、イオン交換法、蒸留法
および電気透析法に対する依存度が低くなつてき
ている。また、ガス分離においても、膜分離法
が、例えばプロセスガス流からの水素の除去・回
収または天然ガスからの二酸化炭素の除去などの
ようにガス混合物から特定の成分を除去するため
の新しい方法として受入れられている。また、水
処理処、医薬品製造、食品加工、廃水浄化、流体
からの特定物質の回収などにおいては超過膜式
分離法が極めて重要になつてきている。

上述したいろいろな流体分離は、単純な過工
程ではなく、供給流体の膜の一方の面に接触さ
せ、供給流体中の１つまたはそれ以上の成分を膜
を透過させて通し、該成分を除去された供給流体
を残すというような操作を伴う。供給流体は、連
続的に膜の表面を掃引するようにして通流し、非
透過成分は該供給流体内に保持されたまま運び去
られる。残留流体が目的の重要成分である場合も
あり、あるいは廃棄成分である場合もある。

現在多種の種類の膜が商業的に使用されてお
り、更に多くの種類のものが、世界中で開発され
つつある。用途に関係なく、どのような種類の膜
にも共通な要件は、膜を適当なパツケージの形に
支持し収容することである。膜がその所期の目的
を達成するためには、即ち、混合物から特定の成
分を分離するためには、膜パツケージ装置は下記
の要件を満たさなければならない。

１ 膜をその一方の面に加えられる静的および動
的圧力および力に抗して支持すること、 ２ 供給流体を膜へ通すための通路を設定するこ
と、 ３ 膜を透過した流体を排出するための通路を設
定すること、 ４ 供給流体と膜を透過した流体との混合（従つ
て、汚染）を防止すること、 ５ 膜に接触し特定成分を除去された後の残留流
体を通すための通路を設定すること、 ６ 分離された流体を収容するための安全なハウ
ジングを設けること、および ７ 製造費が安いこと。

膜をパツケージ内に組立てる方法は、該パツケ
ージ内の膜の量をできるだけ多くするように能率
的な方法でなければならない。また、組立てられ
たパツケージは、実用上可能な最少限のスペース
を利用することができるようにコンパクトなもの
でなければならない。

膜が開発されたとき、最初に提案された膜パツ
ケージは、米国特許第3473668号および3209915号
に記載されているように、過の技術分野から借
用され改変されたプレート・フレーム式のもので
あつた。その装置は、例えば米国特許第2597907
号に開示されているように、頂部プレートおよび
底部プレートと、それらの間に配設された膜支持
フレームおよびプレートから成つている。供給流
体は、頂部プレートを通して導入され、プレー
ト・フレーム型膜組立体の一方の側に設けられた
マニホールドを通つて供給流体スペーサへ流下す
る。供給流体のうち膜を透過することができる成
分は透過物キヤリア層に進入し、該層から透過物
マニホールドへ搬出される。所要の回収速度を達
成し、プレート・フレーム型膜組立体から透過流
体を引取るためには、流体をプレート・フレーム
型膜組立体を通して導くための複雑なポート（出
入口または連通口）を必要とする。透過物（膜を
透過した流体または成分）を除去された供給流体
は、濃縮物または残留物となり、プレート・フレ
ーム型膜組立体から濃縮物マニホールドを通して
排出される。プレート・フレーム型膜組立体は、
高圧下の供給流体を収容するのに十分な強度の材
料で造らなければならない。初期のプレート・フ
レーム型膜組立体は正方形または長方形であつ
た。

逆浸透法やガス分離膜を商業化するための初期
の試みにおいては、プレート・フレーム型膜組立
体が用いられた。逆浸透法やガス分離等の用途に
膜を使用する方法自体は開示されたが、そのシス
テムの経済性は非常に劣つていた。それは膜自体
の性能の劣悪さによるものではなく、プレート・
フレーム型膜組立体のコストが非常に高く、その
充填密度が低いことによるものであつた。逆浸透
法やガス分離法のためにプレート・フレーム型膜
組立体の形で膜を使用することは経済的ではなか
つたので、他の膜パツケージ法が研究開発されて
きた。

1970年に最初の高圧膜装置が設置された。この
逆浸透膜装置は、例えば米国特許第3417870号に
開示されているように、酢酸セルロースの扁平シ
ート状膜をらせん巻きの形にパツケージしたもの
であつた。その後、中空の細い繊維束の形に造ら
れた膜パツケージと、筒状組立体の形とされた膜
パツケージが商業化された。これらの３種類の膜
パツケージを利用して、1970年以降合成膜の高圧
工業用用途が数多く商業化された。

プレート・フレーム型膜組立体は、ここ25年間
に亘つて改良されてきたが、現在製造されている
ものは、中空の細繊維束やらせん巻き膜体を用い
た膜パツケージに対して競争力がない。なぜな
ら、プレート・フレーム型膜パツケージは非常に
複雑で、製造費が高いからである。米国特許第
3695444号および第3623610号の分離装置は、初期
のプレート・フレーム型膜組立体の代表的なもの
である。現行の分離装置の代表的なものは、米国
特許第4340475号に開示されたものである。この
装置においては、複雑な支持、分離、収集および
分配プレートが必要とされる。例えば、膜支持プ
レートは、多くの部片から形成され、複雑な製造
工程を要する。分離プレートも、同様に複雑であ
り、製造費が高いばかりでなく、2.54〜6.35mm
（0.1〜0.25in）もの厚さを有する。この種の厚い
プレートは、膜の充填密度を非常に低くしてしま
うので、中空細繊維束やらせん巻きの膜体と競合
することができない。米国特許第4255263号のプ
レート・フレーム型膜装置も、複雑なプレートを
有し、その製造に多くの部片と材料を必要とす
る。この装置の場合も、プレートの厚みが厚く、
充填密度を低下させる。米国特許第4310416号に
開示された更に別のプレート・フレーム型膜装置
においても、やはりプレートおよびその組立体が
複雑であり、各プレート間に多くのシールおよび
ポートを介設しなければならない。この装置のプ
レートも部厚く、従つて、膜充填密度を低下させ
る。

米国特許第4243536号には、高圧容器内に透過
物収集パイプの周りに同心的に配置されたデイス
ク型膜素子の種重組立体から成る分離装置が開示
されている。膜層は、膜支持体おおよび透過物キ
ヤリア層の両側に配置されている。この透過物キ
ヤリア層は、プラスチツクで成形され、複数の四
角い隆起部および流体導通路を備えている。この
キヤリア層は、かなり厚く、約6.35mmの厚さを有
しており、透過物を中央の収集パイプへ搬送す
る。収集パイプは、透過物収集層の中心に正確に
位置づけされるポートまたは穴を有している。透
過物キヤリア・膜組立体の上下には、やはり約
6.35mmの厚さの供給流体スペースが設けられてい
る。供給流体は、透過物収集パイプに隣接して偏
心位置に配置された供給流体パイプに流入する。
供給流体パイプの管壁には、供給流体を上記供給
流体スペースへ分配する複数のポートまたは穴が
穿設されている。供給流体スペーサ層は、供給流
体パイプのポートと整合するように正確に位置づ
けしなければならない。デイスクの縁には、残留
流体収集パイプを受容する切欠きが設けられてい
る。この収集パイプも、供給流体スペースと整合
させるべく正確に位置づけされた穴またはポート
を有している。

本発明は、上記米国特許第4243536号の装置を
多くの点で改良したものである。第１に、内部パ
イプがなく、供給流体、残留流体および透過流体
は、積重組立体の各層に切込まれた切欠きを上下
に送合させることによつて形成されたチヤンネル
を通して該積重組立体内で導かれる。第２に、膜
充填密度が上記特許の装置よりはるかに高い。な
ぜなら、スペース層が極めて薄いからである。第
３に、上記特許の装置より製造費がはるかに安
い。なぜなら、各層は、上記特許のように射出成
形された材料ではなく、安価なマツト成形、編成
または織成された材料で造られているからであ
る。第４に、本発明の積重組立体の組立体は、上
記特許の装置の組立より非常に容易である。なぜ
なら、各層を整合させなければならない穿設穴を
有する内部パイプが存在しないからである。第５
に、本発明の透過物キヤリア層は、膜支持層とし
ての機能と、透過物キヤリアとしての機能の二重
の機能を兼備している。このキヤリア層は、紙ま
たは紙様材料、織成材料または編成材料で造るこ
とができる。この種の材料は、膜を支持するとと
もに、透過物を中央透過物収集チヤンネルへ導く
ようにキヤリア層を造ることができる。上記特許
の積重組立体においては、膜支持および透過物キ
ヤリア層はプラスチツクから成形されている。該
層は、膜を支持する平坦な平滑なランドと、それ
らのランドの間に形成されたトラフ形の流体移送
チヤンネルを有しているが、そのような方式は、
本発明に比べて経済的でなく、しかも、非能率で
ある。

蒸留法、極低温分別法、物理的化学的溶剤抽出
などの在来の流体分離法は、大規模プロゼクトに
した場合規模の経済性による利点が得られるとい
う点で、比較的新しい膜式分離法にない１つの利
点を有している。大規模な分離プラントは、大型
の容器、塔および配管を用いることができ、それ
によつて規模の経済性を享受することができる。
これに対して、膜式分離法は、現行の膜パツケー
ジ技法はサイズの拡大という点で非常な制約があ
るので規模の経済性を利用することができなかつ
た。

例えば、現行のらせん巻き膜パツケージは、直
径約30.48cm、長さ約152.4cmに限定されており、
収容可能な膜の総面積は約8385cm²である。らせん
巻き膜体は、膜と、透過物キヤリアと、供給流体
スペーサ層の多重葉で構成しなければならない。
例えば直径10.16cm、長さ101.6cmのらせん巻き膜
体は３〜４葉を有しており、各葉は、103〜161cm²
の有効膜面積を有する。「葉」とは、膜とキヤリ
アとスペーサとを重ね合わせた一定長のシート状
のものをいう。）葉の長さは、透過物キヤリアの
素材の効率が悪いため制限される。即ち、葉の長
さは101.6〜152.4cm以上とすると、葉に生じる背
圧が許容しえないほどに高くなる。従つて、らせ
ん巻き膜体の直径を大きくするには、葉の数を増
やさねばならない。例えば直径30.48cmのらせん
巻き膜体には24〜30枚の葉が含まれることにな
る。従つて、直径40.64cmを越えるらせん巻き膜
体を製造するとすれば、克服し難い製造上の問題
に直面することになる。即ち、各膜体に含まれる
膜の量が極めて多くなり、葉の数も多大になるの
で、各膜体に製造上の瑕疵が生じる可能性が極め
て高くなるからである。

本発明の重要な改良点の１つは、透過物が通ら
ねばならない経路が大幅に短縮されることであ
る。即ち、直径152.4cmの本発明の膜パツケージ
の場合、透過物が中央の透過物収集チヤンネルに
到達するまでに移動しなければならない距離は、
最大限僅か76.2cmである。

中空の細繊維束素体から成る分離装置にも、同
じ問題が存在する。現行の中空細繊維束素体は、
直径約20.32〜25.4cmである。直径を30.48〜40.64
cmに増大させると、製造工程が複雑になり、瑕疵
が生じる確率が極めて高くなる。また、中空細繊
維束は、各繊維の中空孔を通る透過物の圧力降下
を考慮しなければならないので長さの点で制限さ
れる。現行の設計による中空細繊維束は長さ約
366cmに制限されている。

たとえらせん巻膜体および中空細繊維束を
40.64cmの直径に製造することが可能であつたと
しても、その程度では現存の膜体サイズに比べて
規模の経済性を著しく増大することにはならな
い。世界的なプロゼクトにおいて在来の技法と競
合しうるためには、膜パツケージおよびそれを収
容するための圧力容器の直径は91.44〜152.4cmの
レベルにまで増大させなければならない。

本発明の利点の１つは、大規膜なシステムに使
用するために膜パツケージする（組立体としてま
とめる）ための方法および装置を提供することで
ある。現在製造可能な膜パツケージの直径が
20.32〜30.48cmであるのに対して、本発明によれ
ば、91.44〜152.4cm（36〜60in）の径の膜パツケ
ージを製造することが実用上可能である。本発明
の重要な利点は、各膜・透過物キヤリア組立体を
圧力容器またはモジユール内へ組入れる前に予め
瑕疵検査をすることができることである。このこ
とは、膜または接着密封剤の条線（ライン）にお
ける瑕疵の故に廃棄処分にされる膜が僅か数平方
フイートの膜ですむことを意味する。

工業用の高圧膜分離法の開発と併行して、小型
の低圧用膜パツケージも開発されてきた。そのよ
うな膜パツケージの例としては、人工腎臓、家庭
用および実験用逆浸透装置、食物および飲物加工
装置、およびその他の特殊な膜パツケージがあ
る。これらの装置も、らせん巻き膜体、中空繊維
束および筒状膜体等を使用しており、やはり初期
のプレート・フレーム型膜パツケージのいろいろ
な変型も開発されている。

本発明は、小型の医療器具を含むこの種の小型
膜パツケージにも適用することができ、ポータブ
ルの血液酸素供給器やそれに類する機器に特に適
している。本発明によれば、膜パツケージの高密
度化が達成されるので、能率的でコンパクトな膜
パツケージを製造することができるからである。

総括的にいえば、本発明は、構造が簡単で、製
造コストが安く、コンパクトで、作動効率が高い
新規な膜機器を提供する。従つて、本発明は当該
技術分野において広く採用されることが期待され
る。

発明の概要 基本的にいえば、本発明は２つ以上の異る物質
を分離するための分離装置において、 流体を圧力下で収容するための圧力容器と、 分離すべき供給流体を前記容器へ導入するため
の供給流体導入手段と、 前記容器から残留物を排出するための残留物排
出手段と、 前記容器から透過物を排出するための透過物排
出手段と、 分離膜と、分離すべき供給流体を該膜の動作面
を横切つて流すための分配帯域と、透過物を搬出
するために該膜の両面にそれぞれ衝接した透過物
キヤリア要素とを含む複数の積重ねられた要素か
ら成る、前記容器内に配設された少くとも１つの
コンパクトな積重組立体とから成り、 該積重組立体中の前記複数の要素は、該各要素
の周縁の２つの離隔した部位にそれぞれ第１切欠
きおよび第２切欠きを有し、該各要素の第１切欠
きは互いに整合して、分離すべき供給流体のため
の供給流体チヤンネルを形成し、各要素の第２切
欠きは互いに整合して残留物収集チヤンネルを形
成し、前記分配帯域は該整合した第１切欠きおよ
び第２切欠きのところにおいて該供給流体チヤン
ネルおよび残留物収集チヤンネルと連通してお
り、該各要素は、前記透過物キヤリア要素と連通
する透過物収集チヤンネルを形成する、互いに整
合した内方孔を有し、該積重組立体は前記供給流
体導入手段と前記残留物排出手段および透過物排
出手段の間に配置されていることを特徴とする分
離装置を提供する。

本発明の目的は、製造が容易で、経済的な分離
装置を提供することである。

より特定的にいえば、本発明の目的は、複数の
積重要素から成り、それらの要素の外周縁に切設
した縁切欠きを整合させることによつて供給流体
収集分配チヤンネルおよび残留流体収集分配チヤ
ンネルを形成し、それらの要素に設けた内方孔を
整合させることによつて透過物チヤンネルを形成
して成る分離装置を提供することである。

主な構成部材および用語の説明 Ａ 膜 「膜」とは、分離を行うための部材のことで
あり、多孔質の膜もあれば、非孔質の膜もあ
る。多孔質の膜は、超過膜として使用するこ
とができ、一般に、所定の均一な寸法の孔を有
するものとして規定される。超過膜は、供給
流体から成分の寸法に基いて特定の成分を除去
する。

非孔質膜は、孔を有していないか、あるい
は、除去すべき成分よりはるかに小さい孔を有
するものとして規定される。逆浸透、透析、ガ
ス拡散用の膜は非孔質である。このような非孔
質の膜は、一般に、供給流体に接する動作側の
面即ち前面と、供給流体が通る側とは反対側の
裏面を有している。

膜は、無機物質から最新のポリマー材に至る
までいろいろな材料で造ることができるが、多
孔質膜であれ、非孔質膜であれ、膜の素材自体
は本発明の関与するところではない。膜の構造
は、断面でみて均一である場合もあり、あるい
は異方性を有するものである場合もある。膜
は、一つの材料で製造される場合もあり、２つ
以上の材料の混合体または複合体で造られる場
合もある。

Ｂ 透過物キヤリア部材 「透過物」とは、供給流体のうち膜を分過し
た成分をいう。透過物キヤリア部材とは、膜の
裏面から透過物を受取り、膜組立体から搬出す
る部材のことである。透過物キヤリア部材は、
この仕事を独力で行う場合もあり、あるいは膜
組立体からの透過物の除去を完成するために他
の何らかの器具または部材に組入れられている
場合もある。他の器具または部材としては、透
過性チユーブ、パイプ、ポート、チヤンネル、
ダクト、ホース等がある。透過物キヤリア部材
は、また、膜を供給流体、従つて膜に及ぼされ
る静圧に抗して支持しなければならない。この
ような静圧力は、透過物キヤリア部材を圧潰ま
たは扁平化しようとする。従つて、透過物キヤ
リア部材が透過物を所望部署へ搬送する働きを
果すようにするためには、上記圧潰力に耐える
ようにキヤリア部材の素材を選択し、その構造
を設計しなければならない。

透過物キヤリア部材は、いろいろな材料で製
造し、いろいろな設計とすることができる。最
も簡単なものは、透過物を所望の位置へ差向け
る紙または布の層である。複雑なものとして
は、プラスチツクから射出成形された、多数の
複雑な通路やポートを有する透過物スペーサ部
材がある。本発明において有利に使用すること
ができる透過物キヤリア材は、トリコツトのよ
うな編成布や、ポリエステルまたはナイロン糸
のシンプレツクス（ダブルトリコツト）布など
である。このような布に、圧潰力に耐える抵抗
力および剛性を付与するために適当な樹脂を被
覆する。

Ｃ 供給流体スペーサ 「供給流体スペーサ」とは、供給流体を膜の
動作面に沿つて通すための層のことである。供
給流体スペーサは、供給流体を膜の動作面を均
一に覆うように導き、流れの停滞区域をできる
だけ少くする機能を果す。このスペーサは、ま
た、供給流体が膜の動作面に沿つて流される際
該供給流体に十分な撹拌を施すために乱流を起
させる働きをもする。供給流体スペーサは、織
成、編成、成形、現場鋳造などのいろいろな技
法によつて形成された部材であつてよく、ある
いは、何らの部材も設けず、膜の層と層の間に
設定した単なる空間であつてもよい。

Ｄ 圧力容器組立体 「圧力容器組立体」とは、膜組立体を収容す
るためのハウジングのことであり、加圧下の供
給流体を収容する。供給流体の圧力は、数千
psigもの高い圧力から大気圧ほどの低い圧力に
まで広範囲にわたる。ある種の操作方法におい
ては、圧力容器組立体が真空（負圧）にされる
こともある。圧力容器は、加圧された供給流体
を安全に収容することができなければならず、
また、被処理供給流体は毒性、腐食性または引
火性を有するものである場合があるので、供給
流体を外部環境に接触させないように収容する
ことができなければならない。

本発明の膜積重組立体は、らせん巻き膜体のも
のと同じ構成部材を用いた最初の積重型即ちプレ
ート・フレーム型膜組立体であるという点で当該
技術分野に大きな進歩をもたらすものである。従
来技術のプレート・フレーム型膜組立体では、ら
せん巻き膜体におけるような安価な、しかも効率
の高い構成部材を用いることができなかつた。直
径30.48cmの本発明の積重型膜組立体の膜充填密
度は、同じ30.48cmの直径のらせん巻き膜体の膜
充填密度と同じにすることができる。

実施例の説明 第１図を参照すると、膜・透過物キヤリア組立
体が平面図で示されている。この組立体は、円形
に切断された透過物キヤリア部材１０と、該キヤ
リア部材と同じ形の２層１８，２０の分離膜とか
ら成つている。キヤリア部材１０は、中央孔１２
を有し、外周縁には所定の寸法および形状の２つ
の対向した切欠き１４，１６が切設されている。
分離膜層（単に、「膜」または「膜層」とも称す
る）１８，２０は、それぞれ透過物キヤリア部材
１０の両側の面に接触して配置されており、それ
ぞれの動作面２２，２４は、キヤリア部材１０の
ある側とは反対の側に向けられている。これらの
３つの層、即ち、２つの膜層と透過物キヤリア層
の外周縁の切欠きは、互いに整合している。膜層
１８，２０とキヤリア部材１０との間にはそれら
の外周縁に沿つて接着剤線条２６が施されてい
る。キヤリア部材１０をその中央孔と流体連通さ
せることができるように該キヤリア部材の中央孔
１２の周縁区域２８には接着剤は施されていな
い。

第２図には、膜・透過物キヤリア組立体の外周
縁の断面が示されている。接着剤線条２６は、キ
ヤリア部材１０および膜１８，２０に飽和状態に
浸透しており、それれらの３層の間に周縁シール
を形成する。

第３図は、供給流体スペーサ層組立体の平面図
である。この組立体も、第１，２図に示された
膜・透過物キヤリア組立体と同じ形である。即
ち、供給流体スペーサ３２は、２つの対向した切
欠き３４，３６と中央孔３８を有している。スペ
ーサ３２の周縁にはシールリングまたはシールリ
ング４０が設けられているが、切欠き３４，３６
の縁４２，４４にはそのようなシールリングは設
けられていない。中央孔３８の周りにもシールリ
ングまたはシールボス４６が設けられている。供
給流体スペーサ部材３２には、その全面に流体停
滞区域を最少限にするような態様で供給流体を導
くための供給流体分配ライン４８が形成されてい
る。供給流体は、切欠き３４の点４２からスペー
サ層内に流入し、供給流体分配ライン４８，４８
の間のスペース５０を通つて流れ、切欠き３６の
点４４においてスペーサ層から流出する。いろい
ろな形態の供給流体分配ラインを用いることがで
きることは明らかであろう。名現すべき供給流体
の種類に適合するように供給流体分配ラインを選
定することが望ましい。その際、供給流体の組
成、粘性、速度、温度およびその他の要素を考慮
に入れて選定する。

第４図は、供給流体スペーサ層の変型実施例の
平面図である。この変型例は、ガスの分離におけ
るように、正確な供給流体の流れ案内および混合
が必要とされないような流体分離操作に適してい
る。従つて、この供給流体スペーサ層は、供給流
体分配ラインを有しておらず、実際、隣接する２
つの膜層の間に設定する単なる空間によつて構成
することもできる。供給流体は、切欠き５２から
流入し、膜の表面に沿つて中央孔５６のシールボ
ス５４の周りを通つて流れ、切欠き５８を通つて
膜表面から流出する。膜の外周縁にはシールビー
ドまたはシールリング５７が設けられている。

第５図は、第３図の供給流体スペーサ組立体の
断面図であり、供給流体スペーサ部材３２と、周
縁シールリング４０と、供給流体分配ライン４８
と、供給流体スペース５０を示す。作動において
供給流体は、切欠き３４（第３図）に流入し、分
配ライン５０によつて案内されてスペーサ部材３
２内を通り、切欠き３６（第３図）に至る。供給
流体は、中央孔３８（第３図）の周りを案内さ
れ、周縁シールリング４０によつてスペーサ部材
を真直ぐに通り抜けてしまうのを防止される。

第６図は、供給流体入口（または出口）分配プ
レート６０の平面図であり、入口（または出口）
ポート６２および周縁シール６４を示す。プレー
ト６０は円形であり、膜・透過物キヤリア組立体
と同じ直径を有する。

第７図は、中間残留物分配プレート６６と平面
図であり、ポート６８および中央孔７０を示す。
プレート６６は、円形であり、膜・透過物キヤリ
ア組立体と同じ直径を有する。中央孔７０の直径
は、膜・透過物キヤリア組立体の中央孔と同じで
ある。

第８図は、第６図のプレート６０の拡大断面図
であり、周溝７４に装着された周縁シール７２を
示す。第７図のプレート６６の構成も、プレート
６０と同様である。プレート６０は任意の適当な
厚さとすることができ、周縁シールの手段も適当
に選択することができる。

第９〜１１図を参照して、上記分離膜・透過物
キヤリア部材、供給流体スペーサ、供給流体分配
プレート、残留物分配プレート等の各要素を積重
ねた積重組立体について説明する。この積重組立
体は、圧力容器８４内に収容される。容器８４
は、その内部に供給流体の圧力を維持するように
上部隔壁８２と下部隔壁１６０によつて閉鎖され
ている。容器内への供給流体導入ポート７６は、
隔壁８２のポート８０に接続されたパイプ７８に
よつて構成される。隔壁８２は、容器８４の壁の
周溝８８に装着された分割リング（複数の円弧部
片から成るリング）８６によつて所定位置に保持
され、分割リング８６は、それに設けられた溝９
２内に装置した押えリング９０によつて保持され
ている。下部隔壁１６０も同様の態様で保持され
ている。供給流体は、隔壁８２の周溝９６に装着
されたシール９４により隔壁８２の周縁から漏出
するのを防止される。下部隔壁１６０にも同様の
シールが施されている。上部隔壁８２の下側に画
定された供給流体保持キヤビテイ９８は、供給流
体の速度を減速させる。供給流体は、入口側供給
流体分配プレート１００によりポート１０２を通
して導かれる。分配プレート１００は、その周縁
の溝１０６に装着されたシール１０４によつて圧
力容器８４の内壁面に対して密封されている。供
給流体は、積重組立体１１０の供給流体スペーサ
層と膜・透過物キヤリア組立体の上述した切欠き
（１４，３４）の整合によつて画定される供給流
体分配チヤンネル１０８内へ導かれる。積重副組
立体１１０は、交互に積重ねられた供給流体スペ
ーサ層１１２と膜・透過物キヤリア組立体１１４
とから成つている。各膜・透過物キヤリア組立体
１１４は、透過物キヤリア部材１１８と、該部材
の両面に周縁接着剤兼シールライン（線条）１２
０により動作面を外側に向けて密封接合された２
つの膜層１１６とから成つている。

供給流体スペーサ層１１２は、中央孔（第３図
の中央孔３８参照）を有し、中央孔の周りはシー
ル１２２（第１１図）によつて２つの膜層１１６
の動作面に対して封着されている。これらの層１
１２，１１４，１１６の中央孔の整合により積重
副組立体１１０の中央を貫通する透過物収集分配
チヤンネル１２４が画定される。供給流体分配チ
ヤンネル１０８の反対側には、積重副組立体１１
０の各層１１２，１１４，１１６の切欠き（第
１，３図の切欠き１６，３６参照）の整合により
残留物収集分配チヤンネル１２６が画定されてい
る。残留物即ち残留流体は、第１積重副組立体１
１０から中間分配プレート１２８によりポート１
３０を通して第２積重副組立体１３４の供給流体
分配チヤンネル１３２内へ分配される。プレート
１２８の周溝１３８に周縁シール１３６が設けら
れており、残留流体がプレート１２８の周縁から
漏れるのを防止している。

第２積重副組立体１３４も、第１積重副組立体
１１０と同様の構成であり、上述のようにして画
定される供給流体分配チヤンネル１３２、透過物
収集チヤンネル１２４および残留物収集分配チヤ
ンネル１４０を有している。第３積重副組立体１
４２も同様の構成であり、残留物収集分配チヤン
ネル１４４、残留物収集チヤンネル１２４および
供給流体分配チヤンネル１４６を有している。第
３積重副組立体１４２から流出する残留流体は、
分配プレート１４８によりポート１５０を通して
残留流体保持キヤビテイ１５２内へ導かれる。一
方、透過物は、チヤンネル１２４を通つて流下
し、分配プレート１４８のポート１５４を通して
搬出される。供給流体または残留流体と透過流体
との混合を防止するために供給流体スペーサ層と
分配プレート１４８との間で分配プレート１４８
のポート１５４の周りに適当なシール１５６が形
成されている。透過物チヤンネル１２４は、分配
プレート１４８および隔壁１６０に部位１６２，
１６２において密封（シール）結合されたパイプ
１５８を介して残留物保持キヤビテイ１５２を貫
通している。透過物は、隔壁１６０に設けられた
ポート１６４および部位１６８において隔壁１６
０にシール結合されたパイプ１６６を通すて積重
組立体から流出する。残留物は、分配プレート１
４８のポート１５０を通つて積重組立体から流出
して残留物保持キヤビテイ１５２内へ流入し、次
いで、隔壁１６０のポート１７０および部位１７
４において隔壁１６０にシール結合（封着）され
たパイプ１７２を通つて圧力容器から流出する。

第２積重副組立体１３４と第２積重副組立体１
４２とは別の中間分配プレート１７６によつて分
離されている。第２積重副組立体１３４からの残
留物（液体）は、ポート１７８を通つて供給流体
分配チヤンネル１４６へ流入する。

第１０図にみられるように、各積重副組立体の
各供給流体スペーサ層１１２の周縁には、第３〜
５図に関連して説明したように、切欠き部分を除
いて周縁シールリング１８０が施されている。

本発明を適正に機能させるためには、膜１１６
の動作面と供給流体スペーサ層１１２との間で中
央透過物チヤンネル１２４の周りに第１１図に符
号１１７で示されるように漏止めシールを形成す
ることが肝要である。このシール１１７の供給流
体側は圧力が非常に高くなる場合があり、シール
１１７の透過物側は、圧力は通常供給流体側より
はるかに低い。従つてシール１１７が完全でな
く、あるいは損傷していたり圧力差に耐えるだけ
の強度を備えていないと、供給流体が透過物側へ
圧入されることになる。この問題は、本発明の実
施に使用することができるある種の膜の場合、使
用中脆弱になるので一層増長される。その種の膜
の一例は、ガス分離のための乾燥酢酸セルロース
製の膜である。シール剤または接着剤を膜の動作
面に施した場合は、良好な接合が得られるが、使
用中この接着剤またはシール剤ライン（線条）が
応力を受ける。膜の動作面は非常に薄く、接着剤
またはシール剤が膜内へ浸透せず、該動作面に結
合してしまうので、接着剤またはシール剤ライン
のところに亀裂が生じ、漏れを生じるおそれがあ
る。この問題を解消するためには、膜をこのシー
ル剤ラインに沿つて補強しなければならない。

第１２図は、セルロール製の膜層１１６の裏面
即ち多孔質側の平面図である。補強剤として、中
央収集チヤンネル１２４の周りの膜層に低粘度の
エポキシ、ウレタンまたはその他の適当な樹脂が
施されている。この樹脂は、膜の多孔質の下部構
造内に浸透し膜層内に完全に含浸されるように選
定される。この樹脂を硬化工程中圧縮し、硬化後
この樹脂を含浸した膜部分がその周りに不含浸部
分より厚くならないようにする。この適当な樹脂
を含浸させる工程は、膜層を所定の形に切断した
後、膜・透過物キヤリア組立体として組立てる前
に行う。第１２図において、区域１８２は、中央
収集チヤンネル１２４の周りに施された含浸樹脂
の環状リングを示す。区域１２２は、中央収集チ
ヤンネル１２４の周りに膜１１６の動作面即ちお
もて面上に施されたシール剤または接着剤の環状
リングを示す。含浸樹脂区域１８２の方が接合即
ちシールリング区域１２２より幅が広い（第１３
図をも参照）ことに留意すべきである。

第１３図は、第１２図の中央収集チヤンネル１
２４の周りの積重組立体の断面図である。第１３
図において、１１２は供給流体スペーサ、１１６
は膜、１１８は透過物キヤリア部材、１８６は
膜・透過物キヤリア組立体である。区域１２２
は、膜１１６の動作面とスペーサ１１２との間に
施されたシール剤または接着剤区域である。区域
１８２は、シール剤ライン１２２を膜層との界面
に沿つて補強する樹脂含浸膜部分である。１８８
は、透過物キヤリア部材１１８がチヤンネル１２
４と流体連通する区域である。

第１４図は、積重組立体の断面図であり、供給
流体、残留流体および透過物流体の流れ経路を示
す。作動において、供給流体は、ポート７６から
流入し、隔壁８２を貫通して供給流体保持キヤビ
テイ９８内に流入する。次いで、供給流体は、供
給流体分配プレート１００のポート１０２を通つ
て第１積重副組立体１１０内に入る。分配プレー
ト１００は、その供給流体分配ポート１０２がチ
ヤンネル１０８の上に整合するように位置づけさ
れている。各層に切設される切欠きは図示のよう
に長方形に限定されるものではなく、いろいろな
形状および寸法とすることができる。切欠きの寸
法は、理論的には流体の流れ速度を許容しうる速
度に維持しうる範囲内で可能な限り小さくするよ
うに定められる。積重副組立体の各層に切設する
切欠きの寸法、形状および位置は、通常、同じに
する。ただし、各層の２つの切欠きは、必ずしも
図示のように直径方向に対向させて配置する必要
はなく、例えば、２つの切欠きは両者を分離する
薄い壁を挾んで隣り合せに配置することもでき
る。実際、２つの切欠きの間隔は、角度でみて1゜
から180゜の範囲とすることができる。供給流体
は、第１積重副組立体１１０の切欠きによつて画
定されるチヤンネル１０８に流入し、中間分配プ
レート１２８によりチヤンネル１４０を通つて流
下するのを防止されて、該積重副組立体１１０の
各供給流体スペーサ層内へ並流関係をなして流入
せしめられ、該副組立体の反対側に切欠きの整合
によつて画定されたチヤンネル１２６の方に向つ
て前進せしめられる。このチヤンネル１２６は、
残留流体（供給流体から透過流体を除いた残りの
流体）収集チヤンネルである。第１積重副組立体
１１０からの残留流体は、チヤンネル１２６から
中間分配プレート１２８のポート１３０を通つて
流出する。この残留流体は、次の第２積重副組立
体１３４に対する供給流体となり、供給流体分配
チヤンネル１３２から第２積重副組立体の各供給
流体スペーサ層内へ分配される。供給流体が供給
流体スペーサ層を通つて流れる間に供給流体中の
透過可能成分が膜を透過して透過物キヤリア層内
に流入する。この透過物即ち透過流体は、膜・透
過物キヤリア組立体の中央部に位置する比較的低
圧の区域に向つて流れ、中央透過物収集チヤンネ
ル１２４内に流入し、他の積重副組立体および他
の透過物キヤリア層からの透過物と合流する。透
過物は、中央チヤンネル１２４内を流下し、透過
物排出パイプ１６６を通つて積重組立体から流出
する。

一方、供給流体分配チヤンネル１３２を通つて
積重副組立体１３４に流入した供給体は、供給流
体スペーサ層を通つて該副組立体のチヤンネル１
３２とは反対側のチヤンネル１４０へ流れ、この
副組立体１３４の残留流体となつて中間分配プレ
ート１７６のポート１７８を通つて次の第３積重
副組立体１４２へ流入する。従つて、この残留流
体は第３積重副組立体１４２にとつては供給流体
となる。この供給流体は、供給流体分配チヤンネ
ル１４６内に入り、該副組立体の各供給流体スペ
ーサ層内を並流関係をなして流れ、チヤンネル１
４４内に集められて残留流体となる。この残留流
体は、分配プレート１４８のポート１５０を通つ
て副組立体１４２から流出して残留物保持キヤビ
テイ１５２内に入り隔壁１６０の残留流体排出ポ
ート１７０を通つて積重組立体から流出する。

１つの積重組立体内に複数の積重副組立体を形
成することが可能であり、そのような副組立体の
数は、供給流体中の膜によつて除去すべき透過可
能成分の量によつて決められる。１つの積重組立
体に組込まれる副組立体の数が多ければ多いほ
ど、供給流体が膜と接触する経路が長くなり、供
給流体中の透過可能成分の回収または除去率が高
くなる。各副組立体の供給流体スペーサ層の数お
よび膜・透過物キヤリア組立体の数は、供給流体
スペーサ層を通つて流れる供給流体の速度を最適
にするように決められる。供給流体分配チヤンネ
ルに流入してくる供給流体の量が一定であるとす
れば、１つの供給流体スペーサ層を通る供給流体
の速度は、その副組立体内に存在する供給流体ス
ペーサ層の数によつて決まる。即ち、並列関係に
配置された供給流体スペーサ層の数が多ければ多
いほど各１つのスペーサ層を通る供給流体の速度
は低くなる。従来技術に比べて本発明の１つの利
点は、実際上どのような所望の回収率を達成する
にも、単一の圧力容器でまかなうことができるこ
とである。これは、在来の中空細繊維束やらせん
巻き膜体を用いた膜組立体においては不可能であ
る。

再び第１４図を参照して説明すると、積重組立
体の供給流体保持キヤビテイ９８と残留物保持キ
ヤビテイ１５２との間には圧力差が存在する。こ
の圧力差は、各供給流体スペーサ層を通つて流れ
る流体の摩擦とその結果生じる圧力降下によるも
のである。上述した本発明の実施例ではこの圧力
差を利用して積重組立体を圧縮させる。残留物分
配プレート１４８は固定であつて、動かない。し
かし、供給流体分配プレート１００およびすべて
の中間分配プレート１２８，１７６は自由浮動で
あるから、残留物分配プレート１４８の方に向つ
て下方へ移動することができ、積重組立体の各層
に圧縮力を及ぼす。これは、中央孔の周りにおけ
る各膜の外向き表面即ち動作面と供給流体スペー
サ層との間に漏止めシールを形成する作用があ
り、有利である。実際、ある種の膜と供給流体ス
ペーサ層の組合せによれば、この区域（中央孔の
周）の動的シールを形成することが可能である。

第１５図は、本発明の変型実施例の断面図であ
る。この実施例の圧力容器およびその中の積重組
立体は第９図に示されたものと同じであるが、中
央チヤンネル１２４を通して引張バーを延設し、
引張バー締付装置を設けた点が異る。引張バー１
９０は、透過物排出ポート１６６を貫通し、シー
ルグランド１９２および端部シール１９４を貫通
して下端において締付ナツト１９６に螺合してお
り、ナツト１９６を締めれば、引張バー１９０が
容器８４から外方へ引張られるようになされてい
る。引張バー１９０を外方へ引張ると、積重組立
体に対して圧縮力を及ぼす。この圧縮力は、供給
流体が膜・透過物キヤリア組立体の中央孔の周り
に形成されるシールを通つて漏れるのを防止する
のに必要とされる場合がある。この引張バーによ
つて及ぼされる圧縮力は、キヤビテイ９８と１５
２との間の圧力差によつて及ぼされる圧縮力に付
加される。透過流体は、Ｔ字継手管２００を通し
て積重組立体から排出される。

引張バー１９０の周りにシールを形成する手段
および引張バーを圧力容器から外方へ引張るため
の手段としては、他のいろいろな手段が考えられ
ることは当業者には明らかであろう。

第１６，１７および１８図は、それぞれ、本発
明の変型実施例を示す。第１６図の実施例では、
圧力容器は、パイプとして形成されており、パイ
プフランジによつて閉鎖されている。即ち、パイ
プ型圧力容器の上端および下端には標準のウエル
ド・オン・フランジ２１８，２１８がそれぞれ符
号２０２で示されるように溶接され、各フランジ
２１８には孔無フランジ２０４がナツト２１２と
ボルト２１４によつて固定されている。上端のフ
ランジ２０４には供給流体導入ポート２０６が設
けられ、下端のフランジ２０４には、透過物排出
ポート２０８および残留物排出ポート２１０が設
けられている。フランジ２０４と２１８の間には
ガスケツト２１６が介設されている。この積重組
立体のその他の部分は、第９，１４および１５図
のものと同じである。

第１７図の変型実施例では、供給流体導入ポー
ト２２０が圧力容器の側壁に設けられており、残
留物排出ポート２２２も容器の側壁に設けられて
いる。積重組立体は符号２２８で示されている。

第１８図の変型実施例は、第１７図の構成の変
型であり、供給流体が容器の上下端の中間部から
積重組立体内へ導入され、容器内で上下に分流さ
れて容器の上下両端において残留物および透過物
が排出されるようになされている。

本発明の圧力容器の閉鎖手段としては、いろい
ろな手段が考えられることは当業者には明らかで
あろう。

第２実施例の説明 第１〜１８図に示される実施例では、膜および
それに付随する各要素は円形であるが、第２実施
例では半円形のものを用いる。第１９図は、半円
形形状の膜・透過物キヤリア組立体３００の平面
図である。この組立体の周縁には連続した周縁接
着剤（シール）ライン３０２が施されている。点
線は、組立体３００の切断ラインに平行な、か
つ、中央透過物収集チヤンネル３０４の中心線を
通る線である。チヤンネル３０４の中心線から組
立体３００の縁までの距離（間隔）は、３０６で
示されている。透過物収集チヤンネル３０４を形
成するように耳片３０８が組立体３００の側部に
突設されており、この耳片にも周縁接着剤ライン
３１０が施されている。この接着剤ライン３１０
は、チヤンネル３０４の周りの区域３１２には施
されておらず、組立体３００の主要区域から中央
透過物収集チヤンネル３０４への連絡チヤンネル
を設定する。第１９図に示されている２つの縁区
域３１４，３１６は、第２２図を参照して後述す
るように供給流体分配チヤンネル３１４′および
残留物収集チヤンネル３１６′を画定する。

第２０図は、この第２実施例のための供給流体
スペーサ層３１８の平面図である。３２０は、ス
ペーサ層３１８の区域３２２，３２４を除く周縁
に施された周縁シールリングである。中央透過物
収集チヤンネル３０４の周りの区域にもシールが
施されている。この供給流体スペーサ層３１８の
形状および面装は、膜・透過物キヤリア組立体３
００と同じである。このスペーサ層３１８には供
給流体分配ラインは設けられていない。

第２１図は、この実施例のための供給流体スペ
ーサ層の変型実施態様の平面図である。このスペ
ーサ層には供給流体分配ライン３２７が設けられ
ている。周縁シールリング３２０は、縁区域３２
８，３３０には施されていないが、縁区域３２６
には施されている。作動において、供給流体は縁
区域３２８からスペーサ層に流入し、縁区域３３
０においてスペーサ層から流出する。あるいは、
反対に縁区域３３０から流入して縁区域３２８か
ら流出するようにしてもよい。いずれの場合に
も、供給流体はスペーサ層内において供給流体分
配ライン３２７によつて案内される。供給流体分
配ラインは、いろいろな形態のものを用いること
ができるが、処理すべき供給流体の組成、粘度、
流速、温度等の要因に鑑みて決定するのが好まし
い。

第２２図は、第１９図の膜・透過物キヤリア組
立体３００と第２０図の供給流体スペーサ層３１
８とを上下に整合して積重ねた半円形積重体を２
個向い合わせ並置関係に組合わせた、全体として
断面円形の積重組立体の平面図であり、図の上半
分には膜・透過物キヤリア組立体３００の膜の動
作面３３２が示され、図の下半分には供給流体ス
ペーサ層３１８の面３３４が示されている。この
ように２個の同一の半円形積重体を向い合わせに
並置させると、両者の縁区域３１４と３１４およ
び縁区縁３１６と３１６の間にそれぞれ供給流体
分配チヤンネル３１４′および透過物分配チヤン
ネル３１６′が画定される。中央透過物収集チヤ
ンネル３０４も画定される。第２４図に矢印で示
されるように、この構成では、供給流体はチヤン
ネル３１４′に流入してスペーサ層３１８を通し
て分配され、残留物分配チヤンネル３１６′へ流
出する。透過物キヤリア層に流入した透過物は、
複数のスペーサ層３１８および膜・透過物キヤリ
ア組立体３００の整合によつて画定された中央透
過物収集チヤンネル３０４に流入する。第２４図
の点線矢印は、組立体３００の下に位置するスペ
ーサ層内を通る供給流体の流れを示す。第２３図
は第６図のものとほぼ同様の供給流体導入分配プ
レートの平面図である。

第２５図は、第１９〜２４図の半円形形態の実
施例による分離装置全体の概略図である。第２５
図の装置も、第９および１４図の装置と多くの点
で類似している。供給流体は、ポート３３６から
供給流体保持キヤビテイ３３８に流入し分配プレ
ート３６０の供給流体分配ポート３６２を通つて
積重副組立体３４０の供給流体分配チヤンネル３
１４′に流入し、第２５図に円弧状の実線および
点線矢印で示されるように各供給流体スペーサ層
３１８を通つて残留物収集チヤンネル３１６′へ
集まる。この残留物収集チヤンネル３１６′に集
められた流体は、次の積重副組立体３４６のため
の供給流体となつて分配プレート３４４のポート
３４２を通つて流下する。一方、供給流体のうち
積重副組立体３４０の各膜を透過した成分（透過
物）は、第２５図に直線状の点線矢印で示される
ように透過物キヤリア層を通つて中央透過物収集
チヤンネル３０４内へ流入する。各供給流体スペ
ーサ層３１８の周縁シールリング３２０は、圧力
容器の内壁との間にシールを設定し、供給流体が
積重副組立体をバイパスして単に流下してしまう
のを防止する。第２積重副組立体３４６に流入し
た供給流体は、供給流体分配チヤンネル３１４′
から各スペーサ層内を並流関係をなして流れ、残
留物収集チヤンネル３１６′に集まり、分配プレ
ート３５０のポート３４８を通つて残留物保持キ
ヤビテイ３５２内に流入し、ポート３５４を通つ
て組立体から流出する。中央透過物収集チヤンネ
ル３０４に集められた透過物は、ポート３５６を
通つて組立体から流出する。第２５図の積重組立
体には、第２０図に示された供給流体分配ライン
のない供給流体スペーサ層が用いられているが、
第２１図の供給流体分配ライン３２７を有するス
ペーサ層を用いた場合は供給流体の流れパターン
が違つたものとなることはいうまでもない。

各積重副組立体３４０，３４６は、第２２およ
び２４図に示された型式の半円形の要素を積重
ね、かつ、向い合せ並置関係に組合せて全体とし
て円筒形としたものであるが、このような副組立
体の数は必要に応じて任意に定めることができ
る。

第３実施例の説明 第２６図は本発明の第３実施例による膜・透過
物キヤリア組立体の平面図である。この膜・透過
物キヤリア組立体は、総体的に円形であるが、偏
心位置に設けられた透過物収集チヤンネル４０４
の両側に、それぞれ供給流体分配チヤンネルおよ
び残留物収集チヤンネルを画定する切欠き４００
および４０２が設けられている。断面図でみれ
ば、この組立体は第２図に示されたものと同じで
ある。周縁接着剤（シール）ライン４０６は、透
過物キヤリア層を透過物収集チヤンネル４０４に
連通させるために区域４０８には施されていな
い。

第２７図は、第２６図の組立体の供給流体スペ
ーサ層の平面図であり、供給流体分配パターンの
一例を示す。この例では供給流体は区域４１０か
ら流入し、区域４１２から流出する。供給流体分
配ラインは４１４で示され、それによつて画定さ
れる流れ空間は４１６で示されている。

これらの膜・透過物キヤリア組立体の各々を１
対の供給流体スペーサ層の間に挿入して整合させ
れば、切欠き４００および４０２によつて供給流
体および残留物収集分配チヤンネルが形成され、
透過物収集チヤンネル４０４も形成される。これ
らの切欠き４００，４０２は、第２６および２７
図に示される位置とは異る位置に設けることもで
きる。

第２８図は、ポート４２８および周縁シール４
２２を有する供給流体分配プレート４１８の平面
図である。

第２９図は、残留流体収集分配ポート４２６お
よび透過物収集ポート４２８を有する中間分配プ
レート４２４の平面図である。４３０は周縁シー
ルである。

この実施例の作動は、透過物が偏心位置のチヤ
ンネルに収集される点が異るが、第９図および第
１４図に関連して説明した態様と実質的に同じで
ある。

第４実施例の説明 第３０および３１図は、各構成要素の形状を円
形ではなく、正方形または長方形とした本発明の
別の実施例であり、第３０図は膜・透過物キヤリ
ア組立体を示し、第３１図は供給流体スペーサ層
を示す。全体的にこの構成は第１〜１３図に関連
して説明したのと同じである。これらの要素を積
重ねた積重組立体を正方形または長方形の圧力容
器に収容すればよい。作動は第９図および１４図
に関連して説明したものと同じである。

第５実施例の説明 上述した本発明の各実施例においては積重組立
体の各層が直接圧力容器内へ挿入され、各供給流
体スペーサ層は、供給流体が膜層をバイパスして
流れることがないように圧力容器の内壁との間に
シールを形成する。以下に述べる本発明の実施例
は、積重組立体を圧力容器内へ挿入するのにモジ
ユール型式を用いたものである。即ち、積重組立
体をモジユール（ユニツト）として構成し、積重
組立体の各層または層群としてではなく、積重組
立体全体を１個のモジユール即ちユニツトとして
圧力容器に対して出入れすることを可能にする。

第３２図は、第９図に示されたような断面円形
の積重組立体をモジユールとして構成した積重組
立体モジユールの透視図である。透過物収集チユ
ーブ５００が頂部プレート５０２を貫通してプレ
ート５０４に符号５０６で示されるように密封
（シール）接続されている。供給流体は、頂部プ
レート５０２を貫通して供給流体導入ポート５０
７を通して供給流体保持キヤビテイ５０８内へ導
入され、プレート５０４のポート５１０を通つて
積重組立体内へ流入する。積重組立体の区域５１
２の各層は第９図および２５図に示されたのと同
様のものである。５１４および５１６は中間分配
プレートである。５１８は残留物分配プレートで
ある。残留流体は、残留物保持キヤビテイ５２０
から底部プレート５２４のポート５２２を通つて
流出する。透過物は、モジユールの両端のチユー
ブ５００または５０１のどちらかを通してモジユ
ールから流出させることができる。モジユールの
両端の透過物チユーブ５００，５０１には、他の
モジユールの透過物チユーブに接続するための継
手５３０が設けられている。継手５３０は、フラ
ンジとＯリングまたはガスケツトまたはユニオン
継手のようなねじ付コネクタであつてもよい。

このモジユールは、流体バリヤを設定し、機械
的強度を高めるために適当な材料のラツプ（外側
カバー）５３４でくるむことができる。ラツプ５
３４は、エラストマーまたは繊維入りプラスチツ
ク材などで形成することができる。供給流体を高
圧をかけてモジユール内へ導入することができる
ように、頂部プレート５０２の周溝にシール５３
６が装着されている。シール５３６は圧力容器の
内壁に圧接して供給流体の漏れを防止する。

別法として、積重組立体を薄壁の容器または金
属またはプラスチツク製のパイプ内に密閉し、該
容器またはパイプの両端に頂部および底部プレー
トを接合するようにしてもよい。

このモジユール型構造には、第１９〜２５図の
半円形の要素を使用ることも、第２６〜２７図の
変型実施例の要素を用いることもできる。

第３３図は、第３２図に示されたモジユールを
複数個組合わせた組合せ体を示す。モジユール５
３８，５５６…は、圧力容器５４０内に挿入され
ている。圧力容器５４０の頂端には端部フランジ
５４２が溶接されており、端部キヤツプ５４４が
ボルト５４６によつて所定位置に固定されてい
る。供給流体は、ポート５４８を通つて容器内の
キヤビテイ５５０に入り、ポート５０７を通つて
第１積重組立体モジユール５３８内に流入する。
５５２は周縁シールリングである。残留流体は、
第１積重組立体５３８からキヤビテイ５５４内へ
入り、そこから次の第２積重組立体モジユールへ
流入する。これらのモジユールは、継手５３２に
よつて互いに連結され、透過物排出パイプ５５８
に接続されている。透過物は、パイプ５５８およ
び５６０を通して回収される。本発明のモジユー
ルは任意の適当な圧力容器内へ挿入することがで
きる。この実施例の利点は、モジユールを使用現
場で圧力容器内へ容易に出入れすることができる
ことである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の膜・透過物キヤリア組立体の
平面図、第２図は第１図の線２−２に沿つてみた
拡大断面図、第３図は本発明の供給流体スペーサ
層の平面図、第４図は変型実施例の供給流体スペ
ーサ層の平面図、第５図は第３図の線５−５に沿
つてみた拡大断面図、第６図は入口分配プレート
の平面図、第７図は中間残留物分配プレートの平
面図、第８図は第６図のプレートの拡大断面図、
第９図は圧力容器内に収容された膜・透過物キヤ
リアおよび供給流体スペーサの積重組立体の断面
図、第１０図および１１図は、第９図の積重組立
体のそれぞれ異る一部分の拡大図、第１２図はセ
ルロール製膜層の多孔質側即ち裏面の平面図、第
１３図は第１２図の膜と、透過物キヤリアおよび
スペーサとの組立体の中央チヤンネル周辺の断面
図、第１４図は供給流体および透過流体の流れ経
路を示す積重組立体の断面図、第１５図は引張バ
ーを備えた実施例の、第９図と同様の断面図、第
１６図は圧力容器として規格パイプを利用した実
施例の断面図、第１７図は供給流体を容器の側壁
から導入し、残留流体を容器の側壁から取出すよ
うにした変型実施例の断面図、第１８図は供給流
体の導入態様および残留物の取出し態様に関する
変型例の立面図、第１９図は本発明の変型実施例
の膜・透過物キヤリア層組立体の平面図、第２０
図は変型実施例の供給流体キヤリア層の平面図、
第２１図は更に別の変型実施例の供給流体スペー
サ層の平面図、第２２図は第１９〜２１図の各層
の積重体を並置して円形組立体とした構成の平面
図、第２３図は分配プレートの平面図、第２４図
は供給流体の流れパターンを示す第２２図と同様
の平面図、第２５図は、第１９〜２４図の各層の
積重組立体を圧力容器内に挿入して成る分離装置
の透視図、第２６図は変型実施例の膜・キヤリア
層組立体の平面図、第２７図は変型実施例の供給
流体スペーサ層の平面図、第２８図は供給流体分
配プレートの平面図、第２９図は中間分配プレー
トの平面図、第３０図は変型実施例の膜・キヤリ
ア層組立体の平面図、第３１図は第３０図の実施
例に用いられるスペーサ層の平面図、第３２図は
積重組立体をモジユール構造とした実施例の透視
図、第３３図は第３２図のモジユールを圧力容器
に挿入して成る分離装置の透視図である。 １０：透過物キヤリア層、１２：中央孔、１
４，１６：切欠き、１８，２０：膜、２２，２
４：動作面、３２：供給流体スペーサ層、３４，
３６：切欠き、３８：中央孔、７６：供給流体導
入ポツト、７８：導入パイプ、８４：圧力容器、
１０８：供給流体分配チヤンネル、１１０：積重
副組立体、１１２：供給流体スペーサ層、１１
４：膜・透過物キヤリア層組立体、１１６：膜
層、１１８：透過物キヤリア層、１２４：透過物
収集分配チヤンネル、１２６：残留物収集分配チ
ヤンネル、１２８：中間分配プレート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２つ以上の異る物質を分離するための分離装
   置において、 流体を圧力下で収容するための圧力容器と、 分離すべき供給流体を前記容器へ導入するため
   の供給流体導入手段と、 前記容器から残留物を排出するための残留物排
   出手段と、 前記容器から透過物を排出するための透過物排
   出手段と、 分離膜部材と、分離すべき供給流体を該膜部材
   の動作面を横切つて流すための分配帯域と、透過
   物を搬出するために該膜部材の両面にそれぞれ衝
   接した透過物キヤリア部材とを含む複数の積重ね
   られた部材から成る、前記容器内に配設された少
   くとも１つのコンパクトな積重組立体とから成
   り、 該積重組立体中の前記複数の部材は、該各部材
   の周縁の２つの離隔した部位にそれぞれ第１切欠
   きおよび第２切欠きを有し、該各部材の第１切欠
   きは互いに整合して、分離すべき供給流体のため
   の供給流体チヤンネルを形成し、各部材の第２切
   欠きは互いに整合して残留物収集チヤンネルを形
   成し、前記分配帯域は該整合した第１切欠きおよ
   び第２切欠きのところにおいて該供給流体チヤン
   ネルおよび残留物収集チヤンネルと連通してお
   り、該各部材は、前記透過物キヤリア部材と連通
   する透過物収集チヤンネルを形成する、互いに整
   合した内方孔を有し、該積重組立体は前記供給流
   体導入手段と前記残留物排出手段および透過物排
   出手段の間に配置されていることを特徴とする分
   離装置。 ２ 前記積重組立体は、互いに並置関係に配置さ
   れた２つの部材積重体から成り、該２つの部材積
   重体は、それらの間に前記切欠きを形成するよう
   に賦形され、前記内方孔において整合するように
   なされている特許請求の範囲第１項記載の分離装
   置。 ３ 供給流体は前記圧力容器へ該容器の長手の中
   間部位において導入され、残留物および透過物は
   該圧力容器の両端において取出されるようにした
   特許請求の範囲第１項記載の分離装置。 ４ 前記各膜部材の前記内方孔に隣接した部分が
   補強されている特許請求の範囲第１項記載の分離
   装置。 ５ 前記分配帯域は前記透過物収集チヤンネルと
   連通しないようにシールされている特許請求の範
   囲第１項記載の分離装置。 ６ 前記各膜部材および透過物キヤリア部材は、
   その周縁からの供給流体の侵入を防止するために
   該周縁をシールされている特許請求の範囲第１項
   記載の分離装置。 ７ 複数個の前記積重組立体が前記圧力容器内に
   垂直方向に配設されており、１つの積重組立体か
   らの残留物が次の積重組立体への供給流体となる
   ように構成された特許請求の範囲第１項記載の分
   離装置。 ８ 前記膜部材は超過膜である特許請求の範囲
   第１項記載の分離装置。 ９ 前記膜部材は逆浸透膜である特許請求の範囲
   第１項記載の分離装置。 １０ 前記圧力容器は、細長い円筒形圧力容器で
   ある特許請求の範囲第１項記載の分離装置。 １１ 前記圧力容器は、細長い円筒形圧力容器で
   あり、前記分配帯域は、分配部材によつて形成さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の分離装置。 １２ 前記各分配部材の周縁は、該周縁からの供
   給流体の侵入を防止するために前記切欠きのとこ
   ろを除いてシールされている特許請求の範囲第１
   １項記載の分離装置。 １３ 前記分配部材は供給流体分配ラインを備え
   ている特許請求の範囲第１１項記載の分離装置。 １４ 前記膜部材はガス分離膜である特許請求の
   範囲第１１項記載の分離装置。 １５ 前記透過物キヤリア部材は、織成または編
   成された部材である特許請求の範囲第１１項記載
   の分離装置。 １６ 前記透過物キヤリア部材はプラスチツク樹
   脂で補強された織成または編成された部材である
   特許請求の範囲第１１項記載の分離装置。 １７ 前記圧力容器は、細長い円筒形圧力容器で
   あり、前記分配帯域は、分配部材によつて形成さ
   れており、前記複数の積重ねられた部材は、平坦
   なデイスク状部材である特許請求の範囲第１項記
   載の分離装置。 １８ 前記圧力容器は、細長い直方形の圧力容器
   であり、前記分配帯域は、分配部材によつて形成
   されている特許請求の範囲第１項記載の分離装
   置。 １９ 前記圧力容器は、細長い直方形の圧力容器
   であり、前記分配帯域は、分配部材によつて形成
   されており、前記複数の積重ねられた部材は、平
   坦な長方形の部材である特許請求の範囲第１項記
   載の分離装置。 ２０ 前記圧力容器は、細長い円筒形圧力容器で
   あり、前記分配帯域は、分配部材によつて形成さ
   れており、前記複数の積重ねられた部材は、平坦
   なデイスク状部材であり、前記透過物キヤリア部
   材と連通する透過物収集チヤンネルを形成する、
   該複数の積重ねられた部材の前記孔は、それらの
   中央に形成された中央孔である特許請求の範囲第
   １項記載の分離装置。 ２１ 前記各膜部材の前記中央孔に隣接した部分
   が補強されている特許請求の範囲第２０項記載の
   分離装置。 ２２ 前記圧力容器は、細長い円筒形圧力容器で
   あり、前記分配帯域は、分配部材によつて形成さ
   れており、前記複数の積重ねられた部材は、平坦
   なデイスク状部材であり、前記第１切欠きと第２
   切欠きは直径方向に対向して配置されており、前
   記透過物キヤリア部材と連通する透過物収集チヤ
   ンネルを形成する、該複数の積重ねられた部材の
   前記孔は、それらの中央に形成された中央孔であ
   る特許請求の範囲第１項記載の分離装置。