JPH04501822A - 膜分離装置およびその製造法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 膜分離装置およびその製造法 本発明は膜分離装置および該装置の製造法に関する。この部分１１１８置は多数 の半浸透性中空縁ａＩｉから作られた膜分離モジュールをハウジングもしくはケ ース内に固定して配置して成るＶ＆置である。

透析、微ｍｍ過、限外濾過、逆浸透、血液酸素化、ガス分離、完全蒸発、膜スト リッピングなどに有用な中空繊維膜分離モジュールを含む分Ｒ装置は周知である ０種々の製造法が開示された。

然しなから一般に、中空５ａｕｉｉ分離モジュールは多数の微細な中空繊維から 成っていて、それら繊維の端部は】個または２個の活性な管板に植え込まれ、そ の開放端部１個または２個の活性管板面で終っていて流体を中空ａ維の内部に接 近させて出入させ、それによって中空＊躇の束と１個または２個の管板な含むモ ジュールが形成される。中空Ｉｌｌモモジュール、中空＊ｔｉｔ膜の分離もしく は浸透の性質によって制御される流体の流れによって２つの領域が形成されるよ うにハウジングもしくはケースの中に密封される。

この２つの領域は一般に外套側と管側として呼ばれる。外套側の領域は管板間に ある中空繊維の外部の領域であり、これに対して管側のＷ３２は中空ＷＡｌ＊の 内部の領域である。それぞれの領域は、装置への供給流体が中空！１ｍの外部に あるか内部にあるかに応じて、他方より高圧の又は低圧の流体をそれに通すこと ができる。

中空ｗＡ縄を通る（もしくは横切る）移送の駆動力は圧力、１度、および／また は電気ポテンシャルの差にもとづきつる。

中空繊維分離モジュールは１個または２個の管板をもつことができる。前者の場 合、中空ｌｉ維は２重になって戻り、中空１ｌｌＩＩｌｌの端部のすへては１つ の活性管板中に一緒に終結する。すべての中空ｌｌ維端部が終結する１個のこの ような管板はまた、中空ｉｕｉ束の生成を容易にして中空繊維束をハウジングも しくはケース内に密封するための非活性管板をもつこともできる。非活性管板は 中空繊維の終結端部を含まない、すなわち、流体はこのような非活性管の中に導 入されたりそこから抜き出されたりすることはありえない、管板は中空ｗＡ雄を 一緒に結合し、それらを所定位置に保持する。それぞれの管板はまたハウジング もしくはケースの内壁面に密封され、分離モジュールをケース内の所定位置に固 定する。

管板はケースと一緒になフて中空繊維の外部の外套側領域を形成し、これは中空 １ｕｔＯ内腔に直接に連通はしない。

中空！１雄膜分！Ｉ装置の技術を代表する特許として米国特許第２゜９７２．３ ４９号、同第３．３２８．８７６号、同＄３，２２８゜８７７号、同第３．４２ ２，００８号、同第３．４２３．４９１号、同＄３．３３９．３４１号および同 第３，４０３，５１５号があげられる。

従来技術は管板を作るための多数の樹脂の使用を開示した。そのような樹脂の代 表例はポリウレタン、ポリオレフィン、ワックス展間ボリオレフン、ポリオレフ ィンコポリマー、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、シリコーンゴム 、エポキシ樹脂などである。

中空繊維膜分離モジュールを使用する分離装置に間違して生じた問題は、大規Ｊ ＩＩＩＩ造に好適な包囲ケースの内面に管板を密封するための安価で便利な方法 が存在しなかったことである。熱、圧力および他の応力のために、管板とケース 内壁面との間の密封部材は弛緩するか又は亀裂が発生して２つの上記領域中の流 体を相互混合させる。流体のこの相互混合は許容しえない、このような部分ｌＩ 装置は流体が上記の別々の領域中に実質的に保持されることをｌ・要とするから である。

米国特許第４．２６９．７１２号には管板の内板部の内端部と！！置の包囲ジャ ケットの径方向および軸方向内部にのびるテーパ付き内壁面との間に圧力型メカ ニカルシールを挿入した中空ｌｌｌ維薬品分離装置が記載されている。上記特許 においては管板と容器との間の密封問題は分Ｍ装置のジャケットもしくはシェル の内面に径方向にのびるテーパ付き部分を与えることによって克服された。圧力 から生じる密封は周縁管板壁を軸方向内側に圧迫してテーパ付きシェルまたはジ ャケットの表面に対しての液およびガスの洩れないシールを行なう、然しながら 、そこに示されている構造は複雑であり、その製造は経済的でない。

米国特許第４．４２４．１１０号には繊維のそれぞれの端部において管板が切頭 円錐体の形状をもち、１１！Ｉがこの切頭体の外端平面において周縁に円錐体を 満たすような寸法になっている中空″ａ維薬品分離装置が記載されている。この 装置も経済的に製造することの困難な複雑なものである。

米国特許第４，５１２，８９２号には管状フィルタ装置の端部を密封するための 改良された方法と構造物が記載されており、そこではその方法が微孔性フィルタ 材料のシートの縁にそって非孔質フィルムのストリップを与え、このストリップ を外側部分においては流体を洩らさないがその内部ではフリー・フラウブを形成 するフィルタ材料に結合させ、フィルタ材料の一端において及び上流面の上に該 ストリップをもつ要素を生成させ、端部を液密封材料にストリップのフラップ端 部より上で終る深さに埋め込み、そして該密封材料を固化することから成る。更 にそこには長方影のひだ付き膜の自由端を支持体の対向壁にシールしうろこと、 次いで端部を上記のように密封することが記載されている。

包囲ケースもしくは容器の内面に管板をシールする上記方法のすへては一面にお いて又は別の面において欠陥があることが見出された。

管板および膜モジュールを包囲ケース内に密封するための単純化された手段をも つ中空ｍ維膜分離装置を提供することは５業技術における改良である。

特に、管板とケースとの間の密封の破壊もしくは弛緩の可能性を実質的に無くす 、包囲ケース内にそのような付随管板をもつ膜モジュールを密封するための効果 的で便利かつ経済的な方法を提供することは５業技術における改良である。

本発明はコアを包囲する束状に配置した多数の中空ｍ維を含み且つ該中空繊維を 一緒に結合する管板を束のそれぞれの端部に包囲させた中空ｌｌｌ腹膜分離モジ ュールケースに密封するための方法であフて、 Ａ、ケースを実質的に垂直位置に保持しながら、ケース内に該中空繊維分離モジ ュールを配置し； Ｂ、第１の管板において中空繊維の開放端部をかぶせる空間もしくは空所を保持 しながらケースの内部と第１の管板との間の該端部に隣接する領域を満たすに十 分な量の樹脂を間口を通してケ−スの第１の端部に導入し： Ｃ１この樹脂を硬化させ； ０、ケースの位置を逆にし； Ｅ、第２の管板において中空ｌｌ維の開放端部をかぶせる空間もしくは空所を保 持しながらケースの内部と第２の管板との間の該端部に隣接する領域を満たすに 十分な量の樹脂を間口を通してケースの第２の端部に導入し； Ｆ、この樹脂を硬化させ；そして Ｇ、中空１ｍ雄の端部なかぶせる空間に浸透する間口を該硬化樹脂を通してケー スの各端部において提供し、それによって中空繊維膜分離モジュールに流体を導 入し又はそこから流体を抜き出すための？Ｘ＃！を提供する； ことから成る方法に間する。

本発明の方法は中空繊維膜分離モジュールをケース内に密封するための便利で有 効な且つ経済的方法を提供する。このような方法はこのような装置の大規模製造 に好適である。本発明は本発明の方法によフて製造した流体分ａＩ装置をも包含 し、該装置はＡ、流体供給混合物からの１種またはそれ以上の流体の分離に適す る、束状に配置した多数の中空繊維膜：８０束の第１の端部において熱硬化性ま たは熱可塑性のポリマー材料から製造された第１の管板であって、該管板および 該管板の対向面の間口に連通ずる中空！ｉ＆ｔｌｉを該第１の管板に埋め込んだ 第１の管板； Ｃ０第１の端部に対向する束の第２の端部において熱硬化性または熱可塑性のポ リマー材料から製造された第２の管板であって第２の管板および該管板の対向面 の間口に連通ずる中空繊維膜を該第２の管板に埋め込んだ第２の管板；口、コア のまわりに中空繊維の束が生成されており、更にコアが第１の管板および第２の 管板を通フでのび且つこれらの管板に結合するように配置されているコア； Ｅ、第１の端部が第１の管板に結合もしくは埋込まれており、第２の端部が第２ の管板に結合もしくは埋込まれている、束をとり囲む管板支持シリンダ； Ｆ、第１の管板の対向面において供給混合物を中空ｍ維膜と接触させることによ って分離させるべき流体の供給混合物を中空繊維膜の孔中に導入するための供給 人口；Ｇ、供給入口部材が供給混合物を導入する空所を作るように配置された、 第１の管板の対向面に隣接する供給入口の空間もしくは領域であって、該領域が 流体のみがこの領域または中空繊維に入り又はそこを去ることができるように密 封され、そして供給入口領域を通る供給入口が供給流体混合物を中空ｌ！ｌ維膜 の孔中に導入するように配置されている、供給人口の空間もしくは領域；Ｈ，＄ ２の管板の対向面における中空１１！維膜の孔から中空ｉａｉｍ膜を通して浸透 しない流体を除くための非浸透物出口：１、中空繊維膜が該膜を浸透しない流体 を導入し且つ非浸透物出口が非浸透性流体をモジュールから除く空所を形成する ように配置された、第２の管板の対向面に隣接する非浸透物出口の空間もしくは 領域であって、非浸透物出口領域が流体のみが中空繊維膜または非浸透物出口部 材を通って該領域に入り又は該領域を去ることができるように密封されている、 非浸透物出口の空間もしくは領域； ｊ、全中空１Ｉｌｌｉ膜の束および２つの管板を包むように配置されたケーシン グ； に、中空繊維膜の近くから中空ｗＡ維膜中を浸透する流体を除くためのケーシン グおよび管板支持シリンダ中の開口；し、浸透物出口に向ってコアに平行な縦方 向に浸透物の流れを運ぶためのバッフルであって、該バッフルが１２の管板に埋 め込まれた１つの端部をもち、そして第２の端部が第１の管板から短い距離で終 っていて浸透物を浸透物出口部材に流れさせるバッフル； 門、供給入口または出口の領域と中空？ａ縄外側の２つの管板間の領域との間に 流体が連通しえないような、第１の管板とケーシングとの間および第２の管板と ケーシングとの間の樹脂シール；Ｎ、第１の管板の近くのケーシングの端部を密 封し、それによって供給人口空間もしくは領域を包むための、ケーシングに物理 的に固定させた第１の端部キャップ； Ｏ２第２の管板の近くのケーシングの端部を密封し、それによって非浸透物出口 空間もしくは領域を包むための、ケーシングに物理的に固定させた第２の端部キ ャップ；を含んで成ることを特徴とする。

上記の装置は中空繊維膜の浸透物側に掃引流体を導入するための浸透コアを含ん でいてもよい、１つの態様において該コアは第２の管板の近くのみが孔あけされ たものであり、それによって掃引流体および浸透物の流れは該コアに平行であり 、孔側の流体の流れに対して向流である。

第１図は本発明の膜分離装置の一部を形成する中空繊維膜分離モジュールの側面 図である。

第２図は本発明の膜分離装置の一部を形成する中空繊維膜分離モジュールの別の 種類の側面図である。

第３図は本発明の中空！ｌｌ模膜分離装置破断図であり、ケース内に配置した第 ２図の中空ｗｋ維膜分離モジュールを示すものである。

第４図は本発明の中空ｌｌ維膜分離装置の破断図であり、端部キャップ部材を取 付けたケース内に配置した第２図の中空！！ｉ＆Ｉ膜分離モジュールを示すもの である。

第５図はバッフルを含む本発明の中空ｌｌ維膜部分Ｉｌ装置の断面図である。

第６Ａ図およびｔｓ７Ａ図は第５図に示す本発明の中空繊維分離膜分ＩＩＩ装置 の・一端部の２つの態様の拡大図であり、包囲ケースの内壁面への管板の結合手 段を詳細に示すものである。

第６Ｂ図および第７Ｂ図は外套側の掃引流体を使用するのに適した本発明の中空 ＡＩｌ維膜分離装置の別の！１１様の対向端部の拡大図である。

本発明は中空繊維膜分離モジュールをケース内に密封する方法を包含する０本発 明はまた膜を横切って１種以上の流体を選択的に移送することによフて分離を行 なう、流体混合物中の１種以上の他の流体から１種以上の流体を分離するのに有 用な、本発明の方法によって製造した装置をも包含する０本発明において、膜は 中空繊維の形体にある０分離すべき流体混合物は中空！ｌｌ護膜外側に、あるい は中空繊維膜の孔もしくは内腔の下方に、導入することができる、ここに使用す る孔もしくは内腔とは繊維の中心に孔があるｌｌ碓の部分をいう、このような装 置は好ましくは中空繊維膜の孔の下に流体を供給するのに適している。

本発明の中空繊維膜分離装置は液体（複数）が膜中を又は膜を横切って異なる移 送速度をもつ流体混合物中の１種以上の他の流体から１種以上の流体を分離する のに使用することができる。流体はガス、蒸気、または液体の状態にありうる。

１つの好ましい態様において、本発明の中空繊維膜装置は１種以上のガスを供給 ガス混合物中の１種以上の他のガスから分離するのに有用である０分離すべきガ ス混合物は好ましくは水素、ヘリウム、酸素、窒素、−酸化炭素、二酸化炭素、 硫化水素、アンモニア、メタン、他の軽質炭化水素から成る群からえらばれた少 なくとも１種のガスを含む、ここに使用する軽質炭化水素とは飽和または不飽和 のＣ１−４炭化水素を意味する０分離されるこのようなガスの例は軽質炭化水素 からの水素および／またはヘリウム、メタンからの窒素、軽質炭化水素からの一 酸化炭素および／または二酸化炭素である。

別の好ましい態様において、分離すべき流体は液体である０分離すべき流体が液 体である１つの好ましい態様において、材料はガスまたは蒸気として膜中を又は 膜を横切って移送される。ガスまたは蒸気として膜中を又は膜を横切って浸透す る物質はガスまたは蒸気として装置から除くことができ、あるいは凝縮して液体 として装置から除くことができる。この分離は膜ストリッピング、膜蒸留または 完全蒸発と呼ぶこともある。膜分離においては、微孔性膜が使用され、膜中を又 は膜を横切って浸透する物質はガスまたは蒸気として装置から除かれる。膜蒸留 においては、微孔性膜が使用され膜中を又は膜を横切って浸透する物質は液体と して装置から除かれる。完全蒸発においては、非微孔性膜が使用され、膜中を又 は膜を横切って浸透する物質はガスまたは蒸気として除かれ、あるいは凝縮して 液体として装置から除かれる。これらの態様において、揮発性化合物すなわち分 離条件下で比較的高い蒸気圧をもつ化合物は、比較的低い蒸気圧をもつ化合物か ら分離される。液体混合物から除去しうる揮発性化合物の例はＣＩ−＋＠脂肪族 および芳香族ハロゲン化炭化水素たとえばジクロロメタン（メチレンクロライド ）、ジブロモメタン（メチレンブロマイド）、トリブロモメタン（クロロホルム ）、トリブロモメタン（ブロモホルム）、４塩化炭素、１．１−ジクロロエタン 、１．２−ジクロロエタン、１．１．１−）ジクロロエタン、１．１．２−）ジ クロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン（パークロロエチレ ン）、１．２−ジクロロプロパン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリク ロロベンゼン、およびヘキサクロロベンゼンＩＣ＋−１＠脂肪族および芳香族炭 化水素たとえばメタン、エタン、プロパン、ブタン、ヘキサン、ヘプタン、オク タン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ベンゼン、トルエン、およびキシレン ；ＣＩ−＋ｓ脂肪族および芳香族アルコールたとえばメタノール、エタノール、 プロパツール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、およびフェノール： ＣＩ−・ケトンたとえばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルテト ン、ペンタノン、およびヘキサノン；ＣＩ−＠エーテルたとえばビス−（２−ク ロロエチルエーテル）：ＣＩ−＠アミンたとえばメチルアミン、ジメチルアミン 、トリエチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、エチレンジアミン、トリ エチルアミン、エチレンジアミン、およびアニリン；などである、揮発性化合物 から除去しうる揮発性の小さい液体として、水および水と有機物質との混合物が あげられる。

別の好ましい態様において、液体中に捕捉された又は溶解したガスはそのような 液体から除去することができる。そのような捕捉または溶解ガスの例として酸素 、−酸化炭素、二酸化炭素、二酸化硫黄、硫化水素、アンモニアなどがあげられ る。

中空線１ｍ膜は多数の中空繊維膜を含む束の状態で配列される。

このような束は種々の形状をとることができ、種々の包装パターンをもつことが できる０本発明において有用な中空繊維膜の束は米国特許第３．２２８．８７６ 号（発明者マーオン）および米国特許第３．４２２，００８号（発明者マクレイ ン）に記載されたものを包含する種々の形状およびｌｌ維配列を含むことができ る。

好ましくは、束は組織化された、すなわち実質的に非ランダムな様式で配列され る。１つの好ましい態様において、中空ｉｉｉａｉｍの束は中空ｌｌ碓の端部が 円筒状束の各端部において配置された円筒状に配列される。このような束は好ま しくは直径より大きい長さをもつ細長い束である。好ましくは、束状の中空繊維 は平行な包みの様式で又は偏倚した包みの様式で配列される。平行な包みにおい て、中空ｗｉｔは相互に実質的に平行に存在し、中空繊維の各端部は束の各端部 において見出される。偏倚した包みにおいては、中空！！踵は固定角度の十字パ ターンで包まれ、中空繊維を束中の所定位置に保持する。この偏倚包みパターン において、中空繊維の端部は束の端部に配置される。ポリエステル布であるＤＹ ＮＥＬのような浸透性布の包みは中空繊維の束を一緒に保持するのを助（するた めに使用することができる。

中空＊ａ膜は一般に、１種以上の流体を流体混合物中の１種以上の他の流体から 分離しうるポリマー材料から製造される。中空１Ｉｌｌ！を膜を製造するのに使 用しうる材料は好ましくは、オレフィンポリマーたとえばポリ−４−メチルペン テン、ポリエチレン、およびポリプロピレン；ポリテトラフルオ口エチレン：セ ルロースエーテル、セルロースエーテルおよび再生セルロース：ボｌノアミド； ポリエーテルケトンおよびポリエーテルエーテノ１ケトン；ポリエステルカーボ ネート；ポリカーボネート（ビスフェノール基材ポリカーボネートの環置換体を 包含する）；ポリスチレン；ポリスルホン：ポリイミド；ポリエーテルスルホン ；ポリエステル；などを包含する。中空繊維膜は均質、対称（等方性）、非対称 （異方性）、または複合の膜でありうる。膜は膜の密な領域中での流体の溶解性 および拡散性の相違にもとづいて１種以上の流体を１種以上の他の流体から分離 する密な弁別領域をもつことめ１できる。あるいはまた膜は微孔性であって、流 体の相対揮発性にもとづいて１種以上の流体を１種以上の他の流体から分離する ものであることができる。

密な領域をもつ中空ａｍ膜はガス分離用に好ましい、非対称中空ｗｉｔ膜は中空 繊維の外側、中空繊維の内側（内腔面）、中空繊維膜面の外側と内側の双方に対 して内側にあるとこかに配置した、いづれかの位置に弁別領域をもつことができ る。中空ａｍ膜の弁別領域が中空ｌｌ維膜面の両面に対して内側にある態様にお いて、中空ｍ維膜の内側（内腔）面と外側は多孔質であり、然も膜はガスを分離 する能力を示す、ガスが分離される態様において、膜用に好ましいポリマー材料 はポリエステルカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアミ ド、ポリエステル、およびポリカーボネートを包含する。ガス分離膜用の更に好 ましいポリマー材料はポリカーボネートおよびポリエステルカーボネートを包含 する。１つの好ましい態様において、このような膜は米国特許第４，７７２．３ ９２号に記載の方法によって製造される。

微孔性膜は膜ストリッピングおよび膜蒸留のような液体分離用に好ましい、この ような膜は対称（等方性）Ｍまたは非対称く異方性）でありうる、液体を分離す る態様において、膜用の好ましいポリマー材料はポリオレフィンまたは弗素化ポ リオレフィン、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペンテ ン、弗素化ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、およびそれらのコポリ マーおよびブレンド、ポリスチレン、ポリエーテルケトン、およびポリエーテル エーテルケトンを包含する。このような中空１ａ縄膜の製造法は５業技術におい て周知である。

中空１１１ｍは好ましくは５０〜５．０００ミクロン、更に好ましくは１００〜 １．０００ミクロンの外径をもち、５〜５００ミクロン、更に好ましくは１０− １００ミクロンの壁厚をもつ。

束の各端部のまわりに管板がある。管板は中空１ａ維膜を所定位置に保持し、Ｍ Ｈ置を３つの異なった流体領域に分離する機能を果す、このような流体領域は第 １の管板の外側の第１の流体領域を含み、これは孔側の供給を利用する好ましい 態様において供給入口領域を含み、分離すべき流体混合物は中空繊維膜中に導入 される。第２の領域は管板（複数〉間の領域であり、中空１１１ｍ１１１の外部 にある、すなわち中空！ｌｌ護膜外套側（外側）にある。第３の領域は３１！２ の管板の外部にあり、孔側の供給を利用する好ましい態様においては流体が中空 繊維膜の孔を下降して流れる非浸透物の出口領域であり、膜を横切って浸透せず 、このような流体が除去されない領域である。

管板は熱硬化性または妨可塑性樹脂材料から構成されうる。このような樹脂材料 は中空ｌ！維模膜まわりに流体を洩らさない密封を形成しうるものであるへきで ある。若干の態様において、このような樹脂材料はまたコアおよび／またはケー スならびに中空繊維膜に結合しうるものでもあることが好ましい０束状の中空！ ！ｌ雄膜はそれぞれの管板を通して束の反対側のそれぞれの管板の面に連通ずる 。中空ｌｌｌ護膜孔はそれぞれの面に隣接する空間もしくは空所領域に対して開 放されており、それによってこのような空間もしくは空所から中空ｍ模膜への又 は膝部からの流体の連通を可能にする。それぞれの管板の主Ｗ部は樹脂材料中に 壇め込まれた中空繊維膜の複合物を含む、管板は前述の機能を果す任意の形状で ありうる。好ましくは、管板は十分な断面積と厚さをもつ円形であフて、中空繊 維膜の支持体を提供し、操作中に管板に及ぼす圧力に耐えつるものである０束の 外側のそれぞれの管板の部分は装置の設計に応じて種々の目的用に製作すること ができる。管板のこれらの部分は樹脂のみから成ることもでき、あるいはそれぞ れの管板の外側部分のまわりに包まれる樹脂含浸布から成ることもできる。

管板の樹脂材料として有用なそのような材料の例は人工の又は天然のゴム、フェ ノールアルデヒド、アクリル樹脂、ポリシロキサン、ポリウレタン、フルオロカ ーボン、およびエポキシ樹脂を包含する。

装置をガス分離用に使用する態様において、管板は好ましくはエポキシ樹脂から 製造される。中空ｌＩ維模膜接着し、且つ硬化した中空繊維膜装置に安定性を付 与する任意のエポキシ樹脂を本発明に使用することができる０本発明に有用な樹 脂配合物に望ましいポリエポキシド樹脂は多価フェノールのグリシジルポリエー テルを包含する。

多価フェノールの例は単核フェノールおよび多核フェノールであり、後者にはノ ボラック樹脂として普通に知られているフェノールアルデヒド縮合樹脂が包含さ れる。

代表的な単核フェノールはレゾルシノール、ハイドロキノン、フェロログリシノ ールなどを包含する。多核フェノールは２．２−ビス（４−ヒドロキシフェニル ）プロパン（ビスフェノールＡ）、４．４′−ジヒドロキシベンゾフェノン、１ ．１−ビス（４−ヒドロキシフェニル）エタン、ビス（２−ヒドロキシナフチル ）メタン、２．２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ブタン、４゜４′−ジヒ ドロキシフェニルフェニルスルホン、などを包含する。

このようなエポキシ樹脂の製造は周知であり、多数の特許たとえば米国特許第２ ．９３５，４８８号、およびテキストブックたとえばＬｅｅ　ａｎｄ　Ｎｅｖｉ ｌｌｅ、ａ　ｄｂｏｏ　ＯＲ’　＊　ＭｃＧｒａｗ−旧ＩＩ　Ｂｏｏｋ　Ｃｏ、 、　１９６７に記載されている。

好ましいエポキシ樹脂はビスフェノールＡから誘導された樹脂たとえばビスフェ ノールへのジグリシジルエーテルである。このような好ましい樹脂は一般に次式 に相当する。

ただし式中、ｎはθ〜６、更に好ましくはθ〜４、更になお好ましくはＯ−１， ５の正の実数である。以後の記述において、樹脂配合物に間するすべての部はエ ポキシ樹脂１００重量部を基準にする（部／１００部樹脂；すなわちｐ　ｈ　ｒ 　）　ｅ本発明に使用するのに好ましいエポキシ樹脂はザ・ダウ・ケミカル・カ ンパニーから入手しうるり、Ｅ、Ｒ，エポキシ樹脂を包含する。

エポシ樹脂は当業者に知られている硬化剤を用いて硬化させる。好ましい硬化剤 は多官能性アミンたとえば芳香族ジアミンまたはその混合物またはその付加物を 包含する０代表的なアミンはｍ−フェニレンジアミン、メチレンジアニリン、ｍ −フェニレンジアミンとメチレンジアニリンとの混合物（付加物を包含する）、 ジアミノジフェニルスルホン、４−クロロフェニレンジアミン、などを包含する ０本発明に使用するのに好ましい硬化剤は＾ｎｃａ−ｉｎｅ　（パシフィ・ンク ・アンカー・ケミカル中コーポレーションから人手しうるアミン硬化剤）を包含 する。

管板エポキシ樹脂配合物の任意の第３成分はエポキシ硬化用触媒である。硬化剤 による多価フェノールのポリグリシジルエーテルの硬化を増進させる任意の周知 のエポキシ硬化用触媒を使用することができる。このような触媒は一般に触媒量 で、すなわち硬化剤によるエポキシ樹脂の硬化を増進させるに十分な量で、使用 される。好ましくは触媒は樹脂１００部当り０．５〜１０部の量で、更に好まし くは樹脂１００部当り０．５〜４部の量で、最も好ましくは樹脂１００部当り１ 〜２部の量で存在させる。好ましい触媒は第３級アミンたとえばベンジルジメチ ルアミン、Ｎ、Ｎ。

Ｎ’　、Ｎ’−テトラメチルブタンジアミン、ジメチルアミノプロとルアミン、 Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−）リエチレンジアミン、などを包含する。一般に、 硬化剤がアミン基材である場合には、触媒は必要ではない。

本発明の装置を膜ストリッピング、Ｍｕ留、または完全蒸発の用途に使用する態 様において、管板は好ましくは上述のエポキシ樹脂、またはポリウレタンを含む 。

中空８１８Ｍの束はコアのまわりに配置される。コアはそれが第１および第２の 管板の双方にとおフてのびこれらに結合されるように配置される。コアは２つの 管板の支持を与え、これらの管板が操業中に相互につぶれるのを防ぐ働きをする 。コアは更にコアのまわりに配置した中空ｍｉＩ！膜を支持する働きもする。コ アはそれが中空ａｍ膜および管板な支持するに十分な機械的強度をもつ限り、棒 、固体管、または孔あき管から成ることができる。コアは非円形断面をもつこと もできる。掃引用流体を使用しない１つの態様において、コアは固体管または固 体棒のいづれかであるのが好ましい、掃引用流体を使用しない別の態様において 、コアは第２の管板に隣接する第３の流体領域からモジュールの供給端部に非浸 透流体を戻すのに役立つ中空管であるのが好ましい、すなわち、第２の管板の付 近の中空ｗＡ維を出る非浸透流体はそのために適したコアを介して第１の管板の 付近に戻すことができる。

孔側の供給を利用する若干の！！様において、２つの管板の間の中空繊維膜の外 側の第２の流体領域の付近から浸透流体を除去するのを助けるために、中空１７ ａ維膜装置の外側に掃引流体を導入するのが望ましい、このような掃引流体を導 入する１つの方法は、コアに掃引流体を導入するのに適する掃引入口部材をコア の一端に取付けることである。二〇Ｕ様において、コアは中空ｗＡ維模膜束の付 近で孔あけされて、掃引流体が中空＆ｌｌ護膜束に入るようになる。コアはそれ が第１の流体供給人口領域および第３の非浸透流体出口領域を通過する場合には 好ましくは固体である。掃引流体を使用する別の好ましい態様において、コアは 管板（複数）間に配置されたコアの部分の一端において孔あけされる。１つのこ のような好ましい態様において、コアのこのような端部は第１の流体供給入口領 域とは反対側の第２の管板に隣接していて、向流を促進するのに役立つ。

コアは束と管板に所望の支持を与えるに十分な機械的強度をもつ任意の材料で作 ることができる。コアはＰＶＣのようなプラスチック、複合材料、または金属か ら構成することができる。好ましくは、コアは金属たとえばアルミニウムまたは 鋼から構成される。

全体の膜モジュールはケース内に配置される。ケースは膜モジュールの外側を損 傷から保護し、膜モジュールを外側環境から密封する機能をもつ、更に、ケース は第１の管板とケースとの間および第２の管板とケースとの間に密封を形成して 流体がこの密封を横切って又は通って連通しえないように管板のまわりに配置さ れる。従って膜装置は３つの別々の非連通領域に分割される。第１の空間または 領域は第１の管板の外部にあり、孔側の供給を使用する態様においては供給人口 領域から成る。第２の空間または流体領域は中空１１ｉＩ膜の外側にある管板（ 複数）間の領域である。

第３の空間または領域は第２の管板の外側にあり、孔側の供給を使用する態様に おいては非浸透物出口領域から成る。密封は管板のそれぞれとケースとの間に流 体を洩らさない密封を与える任意の手段によって形成される。好ましい態様にお いて、管板は管板とケースの双方に結合する接着剤でケースに直接結合させるこ とができる。別の好ましい態様において、ケースはリップまたはテーバを含み、 これにガスケットが任意に配置され、これにガスケットに隣接する管板面の外周 縁が装置の操業中に加わる静止水圧の影響下に密封される。管板とケースとの間 の空所空間は樹脂で満たされる。

ケースは１ｌｌＩＨ置を環境から保護しうる任意の材料から成ることができる。

孔側の供給を使用する態様においては、ケースは圧力容器であることができるが 、必須ではない、ケース内に浸透流体を集めることが望ましい場合の、孔側の供 給を使用する態様においては、ケースは浸透流体に対して実質的に不浸透性であ るべきである。好ましくはケース材料はプラスチックたとえばポリ塩化ビニル（ ＰＶＣ）　、複合体、または金属である。更に好ましくは、ケース材料は金属た とえばアルミニウムまたは鋼である。

ケースのそれぞれの端部には端部キャップ部材が配置されている。これらのキャ ップ部材は、中空ｗＡ維模膜対して開放されている管板（複数）の対向面に隣接 して空間または空所領域を形成するように管板付近のケース端部を密封するよう に配置される。第１の管板の外側の面に隣接する領域は第１の流体空間または空 所領域である。第２の管板の外側の面に隣接する領域はｔａ３の流体空間または 空所領域である。このような端部キャップ部材は、密封が形成されて外側と第１ の流体領域との間の又は外側と第３の流体領域との間の流体連通を阻止するよう に取付けおよび密封部材によってケースに取付けられる。好ましい態様において 、端部キャップ部材は取付は部材によってケースに取付けられる端部板である。

このような端部板はケースに直接に端部板をボルト付けする方法を与えることに よって取付けることができる。ケースはそのまわりに又はそれに結合して、ケー スの端部に端部キャップ部材を取付けるに適した取付は部材を配置させたもので あってもよい、ケースのそれぞれの端部は、端部キャップ部材をｗｉ看させるフ ランジをその外側のまわりに配置させたものでもよい、１つの態様において、フ ランジは管板を構築することによって形成させることがてきる。別の態様におい て、分離したフランジを管板、ケース、または管板とケースの双方、のまわりに 取付けることもできる、別の態様において、スリップ・フランジをケースのまオ ）りに配置することもできる。そのような！１様において、管板はスリップ・フ ランジが膜装置に保持されるように製作される。端部キャップ部材はフランジに 固定され、フランジは製作された管板によって装置に保持される。別の態様にお いて、端部キャップ部材はケースに溶接またはハンダ付けすることもできる。別 の態様において、端部キャップ部材の１つはケースの一体部分から成ることもで きる。

本発明の膜装置は更に供給入口部材を含んでいてもよい、一般に、これは分離す べき流体混合物を装置に導入させる人口、ノズル、装着具、またはその他の開口 である。孔側の供給装置において、供給人口部材は装置の一端に配置されて、供 給物が中空繊維膜の孔に導入されるようになる。このような供給入口部材は第１ の管板の対向（外１１Ｊ）面の近くに配置される。好ましくは、この装置は、第 １の流体空間または領域、すなわち膜装置の外側との又は中空繊維膜の外側にあ る管板（複数）の閏の領域との流体連通を防ぐようにシールされる供給入口空間 、が存在するように設計される。この入口供給領域は第１の管板、第１の端部キ ャップ部材、およびケースによって形成される。このような供給人口領域は圧力 容器として機能する。供給人口部材は供給流体混合物をこのような領域に導入す る。このような領域は中空繊維膜の一端部と連通して、分離すべき供給流体混合 物を中空繊維膜の孔の中に又は孔を下降して流れさせる。供給入口部材は第１の 端部キャップ部材中に配置される。外側（シェル側）供給装置においては、供給 人口部材は管板（複数）間の中空繊維の外側の第２の流体領域の付近に配置され る。このようなＩＪ様において、供給人口部材は好ましくはケース内に配置され る。

非浸透流体の出口部材は膜装置から中空繊維膜を通って浸透しない流体を除去す るのに適している。孔側の供給装置において、膜を通って浸透しない流体は流体 混合物を導入する端部と反対側の端部において中空繊維膜の孔を出る。好ましく は流出流体は第３の流体空間またはｆｌ域すなわち非浸透流体出口領域に入る。

このような空間または領域は第２の管板の対向（外側）爾に隣接し、そして流体 が膜装置の外側と又は中空！ｌｌ維膜模膜側にある管板（複数）間の領域と連通 しえないように密封される。この領域は一般に第２の管板、ケース、および第２ のキャップ部材によって形成される空間または空所である。非浸透流体出口部材 は一般に装置からの非浸透流体の除去を可能にする出口、ノズル、装着具、また は他の開口である。非浸透流体出口部材は第２の端部キャップ部材中に配置する ことができる。シェルｌ１ｌ（外側）装置においては、非浸透流体出口部材は第 ２の流体領域Φ近隣内に、好ましくはケース内に配置される。

孔側の供給装置においては、中空！ｌｌ腹膜外側にある２つの管板間の領域から 中空繊維膜を通って浸透する流体を除去するための浸透流体出口部材は、膜Ｈｔ ａのシェル側からの浸透流体を取出すのに適する出口、ノズル、装着具または他 の開口である。１つの態様において、浸透流体出口部材は供給流体混合物に導入 される膜装置の端部近くに配置するのが好ましい、浸透流体出口部材のこのよう な配置は浸透流体の流れに対して供給流体混合物の向流をもたらし、中空！ｍｌ ！膜にそった濃度勾配を増大し、それによって膜装置の回収および生産性を改良 する。シェル側供給装置において、浸透流体出口部材は第１の流体領域および／ または第３の流体領域（それぞれ第１および第２の管板の外部にある）の近くに 配置される。このような浸透流体出口部材は好ましくは端部キャップ部材中に配 置される。

孔側の供給を使用する態様において、本発明の膜装置は任意にチャンネリング流 用の部材を含む、このようなチャンネリング流の又はブッフルの任意部材は浸透 流体出口部材に向ってコアに平行な縦方向に浸透流体の流れをチャンネリングす るように配置される。流れをチャンネリングさせるためのこの任意部材は従って 分離させるべき供給流体混合物の向流を浸透流体および掃引流体（存在する場合 ）の流れに対して中空繊維の孔の下方に加速する機能を果す。

本発明のこのような膜装置は浸透流体の流れを運ぶ（チャンネリングする）ため の１つ以上の任意部材を含む、好ましくは、流れを運ぶための１つの部材は中空 ｍ＆Ｉ束の外部をとりまき、そしてその第１＃部を第２の管板に取付は又は埋め 込んで、浸透流体が１２の管板近くて装置から出られないようにする。流れを運 ぶための該部材の第２端部は第１の管板から距離をおいて配置され、流れを運ぶ ための部材の第２端部と第１の管板との間の距離は、浸透流体および掃引流体（ 存在する場合）を浸透流体出口部材を通して抜出すに十分であり、そしてこのよ うな流れは第１の管板の近くて起る。

別の態様において、流れを運ぶ１つの任意部材は両方の管板に埋め込むことがで きる。このような態様において、浸透流体な中空繊維の外側から浸透流体出口部 材を介して装置より流出させる若干の部材を流れを運ぶ部材中にくみ入れること ができる。好ましくは、このような態様における浸透流体出口部材へ流体を流れ させる部材は、流れを運ぶ部材中の孔である。このような孔は第１の管板に埋め 込まれた端部の近くに配置される。

流れ運ぶ１つ以上の任意部材は中空線＆Ｉｉ膜の内部に配置することができる。

流れをこのような内部部材の第１端部は第２の管板の近くに配置して、第２管板 と流れを運ぶ内部部材との間の距離を浸透流体と掃引流体く存在する場合〉を流 れを運ぶ内部部材によって生ずる流れ溝に流れさせるに十分なものとする。流れ を運ぶためのこのような内部部材の第２端部は第１管板の近くに配置し、第２端 部と第１管板との間の距離を浸透流体の流れと掃引流体（存在する場合）を浸透 流体出口部材から取出すに十分なものとする。流れを運ぶこのような内部部材は 装置中にくまなく向流を保持し、装置内の浸透流体濃度を制御する機能を果す、 掃引流体を使用しない態様においては、流れを運ぶためのこのような内部の任Ｉ Ｉ！、部材は第２管板に埋め込まれた第１端部および第１管板からある距離をお いて配置された第２端部をもち、流れを運ぶための内部部材の端部と第１管板と の間の距離は流れを運ぶための内部部材にそって流れる浸透流体を浸透流体出口 部材から抜出すに十分な距離である。流れを運ぶためのこのような内部任意部材 は供給流体混合物が中空！ｌｌ腹膜孔を下降して流れる方向に対して向流で浸透 流体を押し流す機能を果す、このような向流の流れは第２管板に最も近い領域中 の浸透流体の濃度を減少させ、従って膜装置の長さの大部分を横切る濃度勾配を 最大にするという機能を果す。

掃引流体をコアから中空１０１束に導入する態様においては、浸透流体の流れを 運ぶための少なくとも２つの部材をもつことが好ましい。

流れを運ぶための部材の端部と第１管板との間の実際の距離は、流れを運ぶため の部材の端部と管板との間に浸透性ガスを浸透流体出口部材によって抜出させる に十分な空間が与えられる限り、臨界的ではない、これは孔側供給を使用する装 置に改良された回収と生産性をもたらす。

流れを運ぶための部材は、１つの好ましい態様において、一連の実質的に不浸透 性のバッフル（もしくはラップ）から成る。このようなバッフルは好ましくは、 分離される流体に対して実質的に不浸透性の柔軟な材料から構成される。好適な 不浸透性バッフル材料の例はＩＣＩから人手しうるＭＹＬＡＲポリエステルフィ ルムおよびザ・ダウ・ケミカル・カンパニーから入手しうる５ＡＲＡＮポリ塩化 ビニリデンプラスチツクフイルムである。このようなバッフルはコアに平行な同 心管として配置することができる。

任意に、このようなバッフルはコアで始まり束の外側で又はその近くで終るラセ ン状に形成することができる。存在しうるバッフルの数は実質的な向流の流れを 保つに十分な浸透流体の運びを提供するに十分な数である。使用するバッフルの 数は束の直径、束中の中空繊維膜の充てん係数、および束の長さに応じて変わる 。

１つの好ましい態様において、バッフルはコアから束の直径にそって測定して好 ましくは１／４〜２インチ（０，６〜５．１（２））、更に好ましくは３７４〜 １１７２インチ（１，９〜３．８＋！ＩＩ）、更になお好ましくは３／４〜１　 １／４インチ（１、９〜３．２ｃｍ）の間隔て配置される。バッフルの長さは中 空ａ＆を膜の長さの主要部分にそって向流の流れを促進するに十分な長さである べきである。

バッフルは管板（複数）間の束の長さにそフて好ましくは５０〜９５％、更に好 ましくは７５〜９５％、更になお好ましくは８０〜９０％のびている。

任意に、装置は管板の外縁を支持し管板の外側の加圧の結果としての曲げおよび 圧縮による応力を防ぐか又は減少させる機能を果す部材から成る別の管板支持部 材を含むことができる。管板支持部材は中空！！維離京外側部分を包囲し管板の まわりに樹脂で固定されている円筒であるのが好ましい、管板を管板支持体に接 着させ且つ通常の条件下で結合を保つに十分なモジュラスをもつ任意の樹脂がこ のような結合の生成に有用である。このような結合を生成するのに使用しうる樹 脂として管板の製造に使用しうる樹脂があげられる。支持部材は管板の一部を囲 んでこれに結合させることができ、あるいは支持部材はそのまわりに作られる管 板中に埋め込むことができる。管板支持部材は管板上の圧縮応力および曲げ応力 を防止または減少して管板が相互につぶれるのを防ぐに十分な支持を与える任意 の材料で作ることができる。このような材料としてＰＣｖのような高強度プラス チックス、複合物、および金属があげられ、金属が好ましい、使用しうる金属の 例としてアルミニウムまたは鋼があげられる。管板支持部材は浸透流体をｕｉ置 から流出させる１個以上の出口もしくは間口を含む。

任意に、膜装置を絶縁しそして／またはショックを吸収する機能を果す材料を、 ２つの管板面の領域中の中空繊維束の外側に、ケース内に配置することができる 。この材料は一般に中空繊維束の外側の一部を覆う、この覆いの部分は中空ｌｌ 維模膜束の長さにそって第２管板から第１管板に向フてのび、浸透流体および掃 引流体く存在する場合）を浸透流体出口部材への間口を流出させるに十分な間口 が存在するように第１管板の短い部分で終っている。

好ましい態様において、絶縁および／またはショック吸収材料はまた満流の外部 部材としての機能も果す。

本発明の中空１ｉｆｔ膜の束は当業技術において周知の方法を使用して構成させ ることができる。一般に、中空繊維膜束の製造において、中空繊維膜は装置構造 に好適な形体をもつ束に形成される。

好ましい束の配列は平行配置のｌｌ縄または偏倚配置の繊維を含む。

管板は繊維の配置と同時に束の端部のまわりに形成される。それはたとえば繊維 が敷かれている際に！！碓にそって樹脂をしたたらすことによって行なわれる。

あるいはまた、束を製造してから管板を束の各端部のまわりに、当業技術に周知 のように遠心キャスティングまたは施肥植込み技術によって、形成させることが できる。中空ｔａ繊維束周辺より大きい周辺に管板を作るのが望まれる態様にお いて、次の方法を使用することができる。管板が束の生成後に製作されるとき、 キャスティングまたは植込みの技術は適当な鋳型を使用して大きな周辺の管板を 作ることを包含する。繊維が敷かれつつあるときに管板を作る場合、すべての繊 維が敷かれたら、管板は種々の方法によって作ることができる。１つのこのよう な方法は樹脂および含浸布を管板の端部または管板の周辺のまわりに包みつづけ 、そして更に樹脂を与えて管板を製作し、その後に樹脂を硬化させることである 。

任意の流れを運ぶ部材すなわち好ましくはバッフルは、束の製造中に中空ｗＡ維 離京中に導入される。バッフルがラセンまたはジェリーロールの形態に配置され るならば、バッフルはＳＵｔが敷かれつつあるときに繊維のまわりに配置される 。あるいはまた、バッフルが同心円筒配列であるならば、繊維の一部が敷かれた 後にバッフルをｗＡ維の上に配直し、そして更に繊維層を次のバッフルが繊維の 上に配置されるまで敷き、この方法を装置が完了するまでつづける。

中空繊維束、管板、およびバッフルが組立てられたならば、次いて任意の管板支 持部材を中空繊維束の外側のまわりに配置し、樹脂を使用して管板に結合させる か、あるいは管板支持部材の端部のまわりに管板を製作する。管板支持部材を管 板に結合させる１つの態様において、次の方法が使用される。端部に管板支持部 材をもつ場合、管板および中空繊維束な管板支持部材に挿入する。

この場合一端において管板を予め製作して機械加工して肩を与え、この肩に対し て管板支持部材を該端部に着座させる０次いで管板を任意に管板支持部材のまわ りに製作し、その後にケース内のモジュールを前述のように着座させる。

管板は管板支持部材の内側に植込みおよび配置することができ、管板の生成およ び管板と管板支持部材との間の結合は単一工程で行なわれる。ひとたび管板支持 部材が管板に結合されたならば、次いて端部キャップ部材の取付けに好適な取付 は部材が管板支持部材または管板あるいは両者に結合される。１つの態様におい て、フランジは管板支持部材に溶接されるか、樹脂を介して管板に結合されるか 、あるいは両者に溶接および結合される。その後に、端部キャップ部材がこのよ うなフランジに取付けられる。必要な場合、ガスケットが管板のまわりのフラン ジと端部キャップ部材との間に配置されて流体を洩らさない密封が（ｉｉ［侃さ れる。あるいはまた、スリップ・フランジを前述のようにして使用することもで きる。

中空繊維膜モジュールをケース内に密封するために、下部および一端部の保護キ ャップ部材を所定位置に配置したケースがまず得られ、そして実質的に垂直な位 置に配置される。前述のようにして予め製作した中空１ｉｆｔ膜分離モジュール を次いでケース内に配置して、適当な部材によって実質的に固定位置に保持する 。その後に、ケースまたは下部端部キャップの底部の間口から、ケースの内面と 管板の外面との閏の内部領域に樹脂を注入する。樹脂はケース中の該領域を実質 的に満たすに十分な量で注入して、管板の開放繊維端部に横たわる空間または空 所を保持しながら樹脂が管板の実質的部分を包囲するようにする。

次いて樹脂を硬化させる。その後にケースの位置を逆にしてこの方法をくりかえ す、すなわち、はじめに頂部にあったケース部分は今や底部に位置し、そして樹 脂がケースもしくは端部キャップの新しい底部にある間口からケースの内壁面と 管板の外面との間の内部領域に注入される。樹脂はケース中の該領域を実質的に 満たすように注入され、樹脂が管板の実質的部分を包囲するようにする。この後 に樹脂を硬化させる。

装置の両端部の樹脂が硬化した後に、間口をたとえば樹脂を始めに注入した間口 の少なくとも１つを通して孔あけすることによって作り、ケースの外面から、流 体を導入または取出す中空繊維面に横たわる内部空間または領域への連通がえら れるようにする。

本発明の方法を第１図〜第７図を参照して更に具体的に説明する。なお、説明を 単純化するためにこれらの図には中空繊維は示していない、′ｓ５図を参照して 、任意要素のバッフル（１１）を含む中空ｗＡ雄束（１０）は閉塞コア（１２） のまわりの管板（１４，１５）と共に形成されて中空ａｍ膜モジュールを構成す る。

中空ｔａ維膜モジュールは中空繊維の開放端部の上にある空間または空所領域（ １９，２０）を形成し保護する保護管板キャップを含む。符号「１９」および「 ２０ノはそれぞれ第１または第２の管板に隣接して形成される保護管板キャップ または空間もしくは空所のいづれかを表わすために図中において示されている。

モジュールは間口（２２）を配置した一体の端部キャップ（１日）を含むケース （１６）に挿入され、管板（１５）および空間（２０）を上に置く保護管板キャ ップを含む中空１ａ紺束が垂直配置のケース（１６）の底部に存在するようにな る。ケース（１６）の内面と保護管板キャップ（２０）および管板（１５）の外 面との間に形成される領域に樹脂が注入される。樹脂が硬化した後に、管板（１ ６）の位置を逆にしてこの方法をくりかえす、保護管板キャップ（１９）上のポ ル）　（２４）を介して端部キャップ（１７）を所定位置に取付ける。端部キャ ップ（１７）は樹脂注入用の開口（２１）を含む、樹脂を満たした間口（２１， ２２）を孔あけして保護管板キャップ（１９，２０）に通して流体をそこを通し て導入または取出しうるようにする。

第６Ａ図および第７Ａ図は第５図の装置の端部の拡大図であって、第５図の密封 部材を示すものである。

第６Ｂ図および第７Ｂ図はシェル側の掃引流体に適し、交互の密封部材を有する 、本発明の膜装置の端部の拡大図である。中空繊維の外部に掃引流体を流すこと に間して前述したように、孔（１２）が孔あけされている（このような孔あけは 図には示していない）、掃引流体はいづれかの一端または両端における開口（２ ３，２５）によってコア（１２）中に導入することができ、浸透流体と掃引流体 との混合物は第１の管板（１４）の近くのケース（１６）上の装着具から抜出さ れる。所望により他の流体配列も使用しうる。

本発明の方法は、膜モジュールがそれが配置されるケースの内面に結合される部 分Ｍ装置組立体を構成させることを可能にし、それによって領域間の流体の相互 混合の可能性なしに、流体の通過する領域間に流体を洩らさない密封を与えるこ とを可能にする。

供給流体は中空ａ模膜分離装置の管側またはシェル側において導入することがで きる。好ましくは、供給流体は中空繊維の孔を下降して導入される。装置ユニッ ト並流の流れ、向流の流れ、および半径方向の流れを包含する種々のシェル側の 流れの形態のもとで操作されうる。

掃引流体を用いる孔側供給を利用する態様において、掃引流体は膜装置のシェル 側からの浸透流体の除去を助けるいづれかの流体でありうる。掃引流体は液体、 蒸気またはガスでありうる。ガス分離または膜ストリッピング分離において、掃 引流体は好ましくはガスである。好ましい掃引流体として空気、窒素なとがあげ るれる。

装置の操作の温度および圧力は使用する膜の種類および使用する膜分離方法に応 じて変わる。操作温度は膜の一体性に悪影響を及ぼす温度より低くあるへきであ る、すなわち膜を構成してるポリマーの軟化点または融点より低くあるべきであ る。操作温度は好ましくは９５℃未満、更に好ましくは６０℃未満である。室温 での操作が多くの場合便利である。操作圧力は処理すべき流体をポンプ移送する に十分な、然も使用する供給様式に応じて中空繊維の破裂またはつぶれ圧力より 低い、圧力であるへきである。破裂およびつぶれ圧力は膜材料および！ｌ維寸法 に応じて変わる。好ましくは操作圧力はシェル儒供給の場合に２，０００ｐｓ　 ｉｇ（１３，８９１ｋＰａ絶対圧）未満であり、孔側供給の場合には好ましくは １１００ｐｓｉ　（７９１ｋＰａ絶対圧）未満である。

本発明は次の実施例によって更に十分に理解されるであろう。

然しこの実施例は本発明を具体的に説明するためのものであって、本発明の範囲 を限定するものと解すべきではない。

爽施阻１ 米国特許第４．７７２．３９２号に記載の方法によりテトラブロモビスフェノー ルＡから押出した多数の半浸透性中空繊維によって包囲された管状中心コアを含 む中空ｗＡ維護膜分離モジュール製造する。繊維を中心コアに平行に配置して綱 長い円筒状装置を形成する。この装置のそれぞれの端部をエポキシ樹脂に植込み 、中空繊維を所定位置に保持する管板を与える。保護管板キャップをモジュール のそれぞれの端部において管板のそれぞれの開放面の上に配置し、そしてモジュ ールを管状ケースに挿入する。管状ケースはその一端が端部キャップによって閉 鎖されている。管状ケースはその側部に流体を導入または抜き出しうる口をもち 、且つ中空繊維膜分離装置のそれぞれの端部の上に保護キャップによフて形成さ れた空間または領域に連通する間口をもつ。

このケースを次いで実質的に垂直の位置に配置し、そして管板の外面とケースの 内面との間の領域を管板の内側に向う面にほぼ等しい水準にまで満たすに十分な 量の樹脂をケースの底部の間口から導入する０次いでこの樹脂を硬化させる。

その後に、ケースを逆さにして、始めに底部にあった部分を今や頂部に配置し、 そして始めに頂部を形成した部分を今や底部に再配置する。

その後に、樹脂を今やケースの底部に配置されている間口から、管板の外面と、 膜モジュールの配置されているケースの内壁との間の有効空間に、管板の内側に 向う面の水準に等しい水準まで満たすに十分な量で導入する０次いでこの樹脂を 硬化させる。

その後に樹脂が導入されそして今や硬化樹脂を含んでいる膜装置のそれぞれの端 部の開口を、中空繊維の開放面および各端部における管板の内側に向う面をかぶ せる保護キャップが浸透されている深さまで再孔あけする。

このようにして、管板の面の上の保護カバーによって付与された区域にそれぞれ 再孔あけされた開口を通して流体を導入または抜き出すための部材が提供される 。これはガスまたは液を中空繊維膜に導入し又は膝部から抜出すことを可能にす る。

ＦＩＧ−７８ 手続補正書 平成２年１０月１５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．コアを包囲する束状に配置した多数の中空繊維を含み且つ該中空繊維を一緒 に結合する管板を束のそれぞれの端部に包囲させた中空繊維膜分離モジュールを ケースに密封するための方法であって、 Ａ．ケースを実質的に垂直位置に保持しながら、ケース内に該中空繊維膜分離モ ジュールを配置し； Ｂ．第１の管板において中空繊維の開放端部をがぶせる空間もしくは空所を保持 しながらケースの内部と第１の管板との間の該端部に隣接する領域を満たすに十 分な量の樹脂を開口を通してケースの第１の端部に導入し： Ｃ．この樹脂を硬化ざせ： Ｄ．ケースの位置を逆にし； Ｅ．第２の管板において中空繊維の開放端部をかぶせる空間もしくは空所を保持 しながらケースの内部と第２の管板との間の該端部に隣接する領域を満たすに十 分な量の樹脂を開口を通してケースの第２の端部に導入し； Ｆ．この樹脂を硬化させ；そして Ｇ．中空繊維の端部をかぶせる空間に浸透する開口を該硬化樹脂を通してケース の各端部において提供し、それによって中空繊維膜分離モジュールに流体を導入 し又はそこから流体を抜き出すための流路を提供する； ことを含んで成る方法。 ２．中空繊維分離モジュールが Ａ．束（１０）に配置した、且つ流体供給混合物から１種またはそれ以上の流体 を分離するのに適した、多数の中空繊維膜；Ｂ．束（１０）の第１の端部に配置 した熱硬化性または熱可塑性のポリマー材料で作った第１の管板（１４）であっ て、中空繊維膜がこの第１の管板に埋め込まれていて、第１の管板を通して連通 してより、そして第１の管板の対向面で開放している、第１の管板（１４）； Ｃ．束の第１端部と反対側の束（１０）の第２端部に配置した熱硬化性または熱 可塑性のポリマー材料で作った第２の等板（１５）であって、中空繊維膜がこの 第２の管板に埋め込まれていて、第２の管板を通して連通しており、そして第２ の管板の対向面で開放している、第２の管板（１５）； Ｄ．中空繊維膜の東がそのまわりに形成されているコア（１２）であって、更に コア（１２）が第１の管板（１４）および第２の管板（１５）中をのびていてこ れらの管板に結合されているように配置されたコア（１２）；および ε．中空繊維膜中を浸透する流体の流れを上記２つの管板の間の及び中空繊維膜 の外側の領域に運ぶための部材（１１）であって、該部材が流れをコアに■に平 行に運び、該部材が第２の管板（１５）に埋め込まれた又は取付けられた１つの 端部をもち、そして反対側の端部が第１の管板（１４）から該流体を該モジュー ルから取出すに十分な距離で配置されている流体の流れを連ぶための部材； を含む請求項１記載の方法。 ３．該コア（１２）が、中空繊維膜の外側にある第１および第２の管板間のモジ ュールの部分に掃引流体を導入するために浸透される請求項２記載の方法。 ４．流れを運ぶための部材が、 中空繊維束（１０）の外部を包囲する外部バッフル（１１）であって、該バッフ ル（１１）の第１端部が第２の管板（１５）に取付けられ又は埋め込まれ、該バ ッフルの反対側の端部が浸透流体の取出しを行なうに十分な第１管板（１４）か らの距離で配量されている外部バッフル（１１）；および中空繊維の内部にある 少なくとも１つの内部バッフルであって、該内部バッフルの第１端部が第１の管 板（１４）の近くに、該モジュールから浸透流体を取出するのに十分なそこから の距離に配置され、そして該バッフルの第２端部が第２の管板（１５）に固定さ れている内部バッフル； を含む請求項２または３に記載の方法。 ５．中空繊維膜が、１種またはそれ以上の流体を１種またはそれ以上の他の流体 から分離する密な弁別領域、をもつ請求項１記載の方法。 ６．中空繊維膜がポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエズ デルカーボネート、またはポリカーボネートの少なくとも１つを含む請求項６記 載の方法。 ７．膜が微孔性であり且つポリオレフイン、弗素化ポリオレフイン、ポリスチレ ン、ポリエーテルケトン、またはポリエーデルエーテルケトンの少なくとも１つ を含む請求項１記載の方法。 ８．ポリオレフインがポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリ−４−メチルベ ンテンである請求項７記載の方法。 ９．流れを運ぶための部材が、２つの管板間の束の長さの５０〜９５％のひる不 浸透性バッフルを含む請求項２記載の方法。 １０．中空繊維膜の束が偏倚して包まれているか又は平行に包まれている請求項 １記載の方法。 １１．ケースと管板との間の領域を満たすための樹脂がエポキシ樹脂またはポリ ウレタン樹脂を含む請求項１記載の方法。 １２．コア（１２）が第２管板の付近の中空繊維膜中を浸透しない流体を第１管 板の付近に戻すに適したものである請求項２記載の方法。 １３．下記の構成要素すなわち、 Ａ．流体供給混合物からの１積またはそれ以上の流体の分離に適する、束（１０ ）状に配置した多数の中空繊維膜；Ｂ．束の第１の端部において熱硬化性または 熱可塑性のポリマー材料から製造された第１の管板（１４）であって、該管板（ １４）および該管板（１４）の対向面の開口に連通する中空繊維膜を該第１の管 板に埋め込んだ第１の管板（１４）；Ｃ．第１の端部に対向する束の第２の端部 において熱硬化性または熱可塑性のポリマー材料から製造された第２の管板（１ ５）であって第２の管板（１５）および該管板（１５）の対向面の開口に連通す る中空繊維膜を該第２の管板（１５）に埋め込んだ第２の管板（１５）； Ｄ．コア（１２）のまわりに中空繊維の束（１０）が生成されており、更にコア （１２）が第１の管板（１４）および第２の管板（１５）を通ってのび且つこれ らの管板に結合するように配置されているコア（１２）； Ｅ．第１の端部が第１の管板（１４）に結合もしくは埋込まれており、第２の端 部が第２の管板（１５）に結合もしくは埋込まれている、束をとり囲む管板支持 円筒；Ｆ．第１の管板の対向面において供給混合物を中空繊維膜と接触させるこ とによって分離させるべき流体の供給混合物を中空繊維膜の孔中に導入するため の供給入口（１２）；Ｇ．供給入口部材が供給混合物を導入する空所を作るよう に配置された、第１の管板（１４）の対向面に隣接する供給人口の空間もしくは 領域（１９）であって、該領域が流体のみがこの供給入口領域または中空繊維に 入り又はそこを去ることができるように密封され、そして供給入口が供給流体混 合物を中空繊維膜の孔中に導入するように配置されている、供給入口の空間もし くは領域（１９）； Ｈ．第２の管板の対向面における中空繊維膜の孔から中空繊維膜を過して浸透し ない流体を除くための非浸透流体出口（２２）Ｉ．中空繊維膜が該膜を浸透しな い流体を導入し且つ非浸透流体出口が非浸透性流体をモジュールから除く空所を 形成するように配置された、第２の管板（１５）の対向面に隣接する非浸透流体 出口の空間もしくは領域であって、非浸透流体出口領域が流体のみが中空繊維膜 または非浸透流体出口部材を通って該領域に入り又は該領域を去ることができる ように密封されている、非浸透流体出口の空間もしくは領域； Ｊ．全中空繊維膜の束および２つの管板を包むように配置されたケーシング（１ ６）； Ｋ．中空繊維膜の近くから中空繊維膜中を浸透する流体を除くためのケーシング （１６）および管板支持円筒中の開口；Ｌ．浸透流体出口に向ってコアに平行な 縦方向に浸透流体の流れを運ぶためのバッフル（１１）であって、該バッフル（ １１）が第２の管板に埋め込まれた１つの端部をもち、そして第２の端部が第１ の管板から短い距離で終っていて浸透流体を浸透流体出口部材に流れさせるバッ フル（１１）；Ｍ．供給入口または出口の領域と中空繊維外側の２つの管板間の 領域との間に流体が連通しえないような、第１の管板（１４）とケーシング（１ ６）との間および第２の管板（１５）とケーシング（１６）との間の樹脂シール ； Ｎ．第１の管板（１４）の近くのケーシング（１６）の端部を密封し、それによ って供給入口空間もしくは領域（１９）を包むための、且つケーシング（１６） に物理的に固定させた第１の端部キヤッブ（１７）； Ｏ．第２の管板（１５）の近くのケーシング（１６）の端部を密封し、それによ って非浸透流体出口空間もしくは領域（２０）を包むための、且つケーシング（ １６）に物理的に固定させた第２の端部キヤッブ（１８）； を含んで成ることを特徴とする流体分離装置。 １４．中空繊維膜の浸透流体側に掃引流体を導入するための浸透されたコア（１ ２）を更に含む請求項１３記載の装置。 １５．コア（１２）が第２の管板（１５）の近くでのみ孔あけされており、それ によって該コアに平行な掃引流体および浸透流体の流れを孔側の流体の流れに対 して向流になした請求項１４記載の装置。