JPH05111620A - 最小有効膜厚を有する液体分離膜モジユール - Google Patents
最小有効膜厚を有する液体分離膜モジユールInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 液体膜モジュールを提供すること。
【構成】 流体分離、特に内蔵液体膜分離に用いるモジ
ュールは最小有効膜厚さを有する。このモジュールはモ
ジュールケースと、ケース内の第１セット及び第２セッ
トの重ね合わせ布帛層を有する。各布帛層は縦糸方向中
空繊維膜を含む。このようにして、布帛層の第１セット
の中空繊維膜は布帛層の第２セットの中空繊維膜と交互
になり、モジュールの有効膜厚さを最小にして、流体分
離の効率を高める。
ュールは最小有効膜厚さを有する。このモジュールはモ
ジュールケースと、ケース内の第１セット及び第２セッ
トの重ね合わせ布帛層を有する。各布帛層は縦糸方向中
空繊維膜を含む。このようにして、布帛層の第１セット
の中空繊維膜は布帛層の第２セットの中空繊維膜と交互
になり、モジュールの有効膜厚さを最小にして、流体分
離の効率を高める。
Description
【０００１】微孔質中空繊維（ＭＨＦ）は、フィード流
体とスイープ流体（例えば、液体及び／又は気体）が２
種類の疎水性ＭＨＦセット（それぞれ、フィード繊維と
スイープ繊維と呼ぶ）の内腔を通って流れ、ＭＨＦのシ
ェル側の液体が膜として作用する液体膜分離方法に用い
られることが、最近示唆されている。一般的には、マジ
ュムダール（Ｍａｊｕｍｄａｒ）等、「ガス分離のため
の新しい液体膜方法（Ａ Ｎｅｗ Ｌｉｑｕｉｄ Ｍｅ
ｍｂｒａｎｅ ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＧａｓ Ｓｅ
ｐａｒａｔｉｏｎ）」、ＡＩＣｈＥ ジャーナル ３４
巻、７号、１１３５−１１４５頁（１９８８）と、セン
グプタ（Ｓｅｎｇｕｐｔａ）等、「内蔵液体膜による水
溶液からの溶質の分離（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆｓ
ｏｌｕｔｅｓ ｆｒｏｍ Ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔ
ｉｏｎｓ ｂｙ Ｃｏｎｔａｉｎｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ
Ｍｅｍｂｒａｎｅ）」、ＡＩＣｈＥ ジャーナル３４
巻、１０号、１６９８−１７０８頁（１９８８）を参照
のこと、これらの各文献の全内容は参考文献としてここ
に関係する。
体とスイープ流体（例えば、液体及び／又は気体）が２
種類の疎水性ＭＨＦセット（それぞれ、フィード繊維と
スイープ繊維と呼ぶ）の内腔を通って流れ、ＭＨＦのシ
ェル側の液体が膜として作用する液体膜分離方法に用い
られることが、最近示唆されている。一般的には、マジ
ュムダール（Ｍａｊｕｍｄａｒ）等、「ガス分離のため
の新しい液体膜方法（Ａ Ｎｅｗ Ｌｉｑｕｉｄ Ｍｅ
ｍｂｒａｎｅ ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＧａｓ Ｓｅ
ｐａｒａｔｉｏｎ）」、ＡＩＣｈＥ ジャーナル ３４
巻、７号、１１３５−１１４５頁（１９８８）と、セン
グプタ（Ｓｅｎｇｕｐｔａ）等、「内蔵液体膜による水
溶液からの溶質の分離（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆｓ
ｏｌｕｔｅｓ ｆｒｏｍ Ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔ
ｉｏｎｓ ｂｙ Ｃｏｎｔａｉｎｅｄ Ｌｉｑｕｉｄ
Ｍｅｍｂｒａｎｅ）」、ＡＩＣｈＥ ジャーナル３４
巻、１０号、１６９８−１７０８頁（１９８８）を参照
のこと、これらの各文献の全内容は参考文献としてここ
に関係する。
【０００２】このいわゆる「内蔵液体膜」（ＣＬＭ）方
法は従来の固定液体膜（ＩＬＭ）分離方法を凌駕する幾
つかの利点を有すると報告されている。例えば、通常の
ＩＬＭ方法は典型的に、溶質飽和、消耗及び／又は汚染
（実施される分離の種類に依存して）による固定膜液体
の定期的交換を必要とする。この結果、通常のＩＬＭ方
法は典型的にバッチ分離処理にのみ限定される。しか
し、最近提案されたＣＬＭ方法による膜液体は分離モジ
ュールのシェル側に物理的に存在するので、多かれ少な
かれ連続的に更新及び／又は交換されることができ、そ
のために本質的に連続ベースで分離処理の実施を可能に
する。
法は従来の固定液体膜（ＩＬＭ）分離方法を凌駕する幾
つかの利点を有すると報告されている。例えば、通常の
ＩＬＭ方法は典型的に、溶質飽和、消耗及び／又は汚染
（実施される分離の種類に依存して）による固定膜液体
の定期的交換を必要とする。この結果、通常のＩＬＭ方
法は典型的にバッチ分離処理にのみ限定される。しか
し、最近提案されたＣＬＭ方法による膜液体は分離モジ
ュールのシェル側に物理的に存在するので、多かれ少な
かれ連続的に更新及び／又は交換されることができ、そ
のために本質的に連続ベースで分離処理の実施を可能に
する。
【０００３】ＣＬＭ分離プロセスを実施するためのモジ
ュールは典型的にフィード繊維セット（フィード流体が
流れる）とストリップ繊維セット（ストリップ流体が流
れる）とに大体等しく分割された微孔質中空繊維の束を
含む。ＭＨＦ束は望ましいサイズと形状のモジュールケ
ース内に物理的に内蔵されるので、フィード繊維とスト
リップ繊維との内腔はそれぞれフィード流体とストリッ
プ流体の流れに結合した供給口と放出口とに流体連結す
る。このようにして、モジュールケース内のフィード繊
維とストリップ繊維との各セットを通る並流と向流の流
体流が確立される。
ュールは典型的にフィード繊維セット（フィード流体が
流れる）とストリップ繊維セット（ストリップ流体が流
れる）とに大体等しく分割された微孔質中空繊維の束を
含む。ＭＨＦ束は望ましいサイズと形状のモジュールケ
ース内に物理的に内蔵されるので、フィード繊維とスト
リップ繊維との内腔はそれぞれフィード流体とストリッ
プ流体の流れに結合した供給口と放出口とに流体連結す
る。このようにして、モジュールケース内のフィード繊
維とストリップ繊維との各セットを通る並流と向流の流
体流が確立される。
【０００４】理論的には、ＣＬＭ分離を実施する場合
に、フィード繊維とストリップ繊維との間の間隔が膜液
体によって満たされるように、各フィード繊維は各スト
リップ繊維と直接隣接するが非接触の関係にあるべきで
ある。それ故、この理想的な形態によると、フィード繊
維とストリップ繊維との距離が最小になるようなフィー
ド繊維とストリップ繊維との最も密接な充填が達成され
るように、理論的最小有効膜厚さが得られる。しかし、
個々のフィード繊維は個々のストリップ繊維の間に正確
にかつ確実に装入されることができないので、通常のモ
ジュール製造方法はこの理論的最小ＥＭＴに達すること
ができない。この結果、フィード繊維群がモジュール内
でストリップ繊維群に隣接するので、モジュールＥＭＴ
は理論的最小値よりも有意に大きくなる。
に、フィード繊維とストリップ繊維との間の間隔が膜液
体によって満たされるように、各フィード繊維は各スト
リップ繊維と直接隣接するが非接触の関係にあるべきで
ある。それ故、この理想的な形態によると、フィード繊
維とストリップ繊維との距離が最小になるようなフィー
ド繊維とストリップ繊維との最も密接な充填が達成され
るように、理論的最小有効膜厚さが得られる。しかし、
個々のフィード繊維は個々のストリップ繊維の間に正確
にかつ確実に装入されることができないので、通常のモ
ジュール製造方法はこの理論的最小ＥＭＴに達すること
ができない。この結果、フィード繊維群がモジュール内
でストリップ繊維群に隣接するので、モジュールＥＭＴ
は理論的最小値よりも有意に大きくなる。
【０００５】本発明の目的は、上記問題を解決すること
である。それ故、大ざっぱに言えば、本発明は内蔵液体
膜分離への使用に適し、通常の膜製造方法を用いて得ら
れるよりも理論値により近い有効膜厚さを有する中空繊
維膜含有モジュールに関する。さらに詳しくは、本発明
は重ね合わせ布帛層を有し、中空繊維膜が布帛の縦糸方
向に配置されるモジュールに関する。それ故、交互布帛
層中のこれらの縦糸方向中空繊維膜は、フィード繊維と
ストリップ繊維とがモジュール内に交互に配置され、そ
れぞれ、フィード繊維及びストリップ繊維に隣接するこ
とを保証するために、フィードガス流又はストリップガ
ス流の専用に用いられる。この結果、通常のＣＬＭモジ
ュールに比べて低いＥＭＴ値が得られる。
である。それ故、大ざっぱに言えば、本発明は内蔵液体
膜分離への使用に適し、通常の膜製造方法を用いて得ら
れるよりも理論値により近い有効膜厚さを有する中空繊
維膜含有モジュールに関する。さらに詳しくは、本発明
は重ね合わせ布帛層を有し、中空繊維膜が布帛の縦糸方
向に配置されるモジュールに関する。それ故、交互布帛
層中のこれらの縦糸方向中空繊維膜は、フィード繊維と
ストリップ繊維とがモジュール内に交互に配置され、そ
れぞれ、フィード繊維及びストリップ繊維に隣接するこ
とを保証するために、フィードガス流又はストリップガ
ス流の専用に用いられる。この結果、通常のＣＬＭモジ
ュールに比べて低いＥＭＴ値が得られる。
【０００６】好ましくは、本発明に用いる布帛は縦糸方
向中空繊維膜が横糸方向モノフィラメント繊維に合わさ
れている織布である。しかし、他の布帛形も本発明によ
って使用可能であり、例えば中空繊維膜が充填物として
挿入されるニット構造が用いられる。
向中空繊維膜が横糸方向モノフィラメント繊維に合わさ
れている織布である。しかし、他の布帛形も本発明によ
って使用可能であり、例えば中空繊維膜が充填物として
挿入されるニット構造が用いられる。
【０００７】横糸方向繊維は、モジュールの長さ方向の
中空繊維膜の間に繊維対繊維並行関係を維持するため
に、縦糸方向中空繊維膜に構造サポートを与えるのに役
立つ。さらに、横糸方向繊維は重ね合わせ布帛層中の中
空繊維膜にセルフーセンターリング（ｓｅｌｆ−ｃｅｎ
ｔｅｒｉｎｇ）機能を与える「スペーサー」として役立
つ。横糸方向繊維のこれらの機能的特徴はモジュールの
ＥＭＴ値をさらに最小にする（すなわち、モジュールＥ
ＭＴは理論的最小ＥＭＴ値に近づく）。
中空繊維膜の間に繊維対繊維並行関係を維持するため
に、縦糸方向中空繊維膜に構造サポートを与えるのに役
立つ。さらに、横糸方向繊維は重ね合わせ布帛層中の中
空繊維膜にセルフーセンターリング（ｓｅｌｆ−ｃｅｎ
ｔｅｒｉｎｇ）機能を与える「スペーサー」として役立
つ。横糸方向繊維のこれらの機能的特徴はモジュールの
ＥＭＴ値をさらに最小にする（すなわち、モジュールＥ
ＭＴは理論的最小ＥＭＴ値に近づく）。
【０００８】本発明の他の態様及び利点は、下記の好ま
しい実施態様の詳細な説明を最新に考察するならば、よ
り明らかになるであろう。
しい実施態様の詳細な説明を最新に考察するならば、よ
り明らかになるであろう。
【０００９】下記では、添付図面を説明する、図面中で
種々な図を通して同じ参照数字は同じ構造要素を意味す
る 図１は、モジュールケース中に含まれる重ね合わせ布帛
層を露出するために一部切り欠いた、本発明によるモジ
ュールの側面透視図である。
種々な図を通して同じ参照数字は同じ構造要素を意味す
る 図１は、モジュールケース中に含まれる重ね合わせ布帛
層を露出するために一部切り欠いた、本発明によるモジ
ュールの側面透視図である。
【００１０】図２は、図１に示すモジュールのライン２
−２に沿った部分横断面図であり、表示の明確さのため
に非常に拡大したものである。
−２に沿った部分横断面図であり、表示の明確さのため
に非常に拡大したものである。
【００１１】図３は、本発明のモジュール製造に用いる
基本工程を説明するブロック図である。
基本工程を説明するブロック図である。
【００１２】図４は、微孔質中空フィード繊維とストリ
ップ繊維を含む布帛層が相互に重ね合わされる様子を示
す概略透視図である。
ップ繊維を含む布帛層が相互に重ね合わされる様子を示
す概略透視図である。
【００１３】添付図１は本発明による内蔵液体膜モジュ
ール１０の好ましい実施態様を示す。これに関連して、
モジュール１０はケースＣと、ケースの内部スペースＳ
（図２参照）内に配置された微孔質中空繊維束Ｂを含
む。拡大規模の図２から明確に分かるように、ケースＣ
内の束Ｂは、同じ広がりを有する微孔質中空フィード繊
維とストリップ繊維（各繊維の一部は図２にＦf及び
Ｆs’として確認される）を含む交互重ね合わせ布帛層
１２、１４から成る。フィード繊維Ｆfはこのように、
内蔵液体膜分離中にモジュール１０を用いる場合にスト
リップ流体が流れる流路を形成する。
ール１０の好ましい実施態様を示す。これに関連して、
モジュール１０はケースＣと、ケースの内部スペースＳ
（図２参照）内に配置された微孔質中空繊維束Ｂを含
む。拡大規模の図２から明確に分かるように、ケースＣ
内の束Ｂは、同じ広がりを有する微孔質中空フィード繊
維とストリップ繊維（各繊維の一部は図２にＦf及び
Ｆs’として確認される）を含む交互重ね合わせ布帛層
１２、１４から成る。フィード繊維Ｆfはこのように、
内蔵液体膜分離中にモジュール１０を用いる場合にスト
リップ流体が流れる流路を形成する。
【００１４】モジュールケースＣは最も好ましくは、細
長い中心管Ｃcと、中心管Ｃcの各端部に結合した１対の
Ｙ形末端管Ｙ1とＹ2とから成る。布帛層１２の末端部は
このように布帛層１４の末端部から分離され（好ましく
は、後述されるように）、各Ｙ形管の各枝管内に配置さ
れて、微孔質中空フィード繊維とストリップ繊維 Ｆf及
びＦs’の内腔を流体供給源に連通させる。すなわち、
布帛層１２中の微孔質中空フィード繊維 Ｆfの末端部は
Ｙ形管の枝管Ｙ1f内に配置され、布帛層１２中のフィー
ド繊維 Ｆfの反対末端部はＹ形管Ｙ2の枝管Ｙ2f内に配
置される。同様に、布帛層１４中のストリップ繊維Ｆs
の末端部はそれぞれ、枝管Ｙ1sとＹ2s’内に配置され
る。それ故、 このようにして、枝管Ｙ1f，Ｙ2f，
Ｙ1s，Ｙ2sはモジュール１０を通る望ましい相対流に依
存して、分離プロセス中に流体の供給口及び放出口とし
て役立つ。例えば、図１には向流の流体流を示すが、並
流の流体流も同様に可能である。同様に、望ましい分離
を実施するために、多数のモジュール１０を連続的に流
体結合させることもできる。
長い中心管Ｃcと、中心管Ｃcの各端部に結合した１対の
Ｙ形末端管Ｙ1とＹ2とから成る。布帛層１２の末端部は
このように布帛層１４の末端部から分離され（好ましく
は、後述されるように）、各Ｙ形管の各枝管内に配置さ
れて、微孔質中空フィード繊維とストリップ繊維 Ｆf及
びＦs’の内腔を流体供給源に連通させる。すなわち、
布帛層１２中の微孔質中空フィード繊維 Ｆfの末端部は
Ｙ形管の枝管Ｙ1f内に配置され、布帛層１２中のフィー
ド繊維 Ｆfの反対末端部はＹ形管Ｙ2の枝管Ｙ2f内に配
置される。同様に、布帛層１４中のストリップ繊維Ｆs
の末端部はそれぞれ、枝管Ｙ1sとＹ2s’内に配置され
る。それ故、 このようにして、枝管Ｙ1f，Ｙ2f，
Ｙ1s，Ｙ2sはモジュール１０を通る望ましい相対流に依
存して、分離プロセス中に流体の供給口及び放出口とし
て役立つ。例えば、図１には向流の流体流を示すが、並
流の流体流も同様に可能である。同様に、望ましい分離
を実施するために、多数のモジュール１０を連続的に流
体結合させることもできる。
【００１５】布帛層１２、１４の各々は最も好ましく
は、 フィード繊維とストリップ繊維Ｆf，Ｆs’がそれ
ぞれ布帛層の縦糸方向に配置される織布である。フィー
ド繊維とストリップ繊維Ｆf，Ｆs’を構成する中空繊維
膜とそれぞれ織り合わされる横糸方向繊維Ｗは、好まし
くは、合成モノフィラメント繊維、例えばナイロン、ポ
リエステル等のモノフィラメント繊維である。横糸方向
繊維がフィード繊維とストリップ繊維Ｆf，Ｆs’と本質
的に同じ合成樹脂から形成されることが特に好ましい。
は、 フィード繊維とストリップ繊維Ｆf，Ｆs’がそれ
ぞれ布帛層の縦糸方向に配置される織布である。フィー
ド繊維とストリップ繊維Ｆf，Ｆs’を構成する中空繊維
膜とそれぞれ織り合わされる横糸方向繊維Ｗは、好まし
くは、合成モノフィラメント繊維、例えばナイロン、ポ
リエステル等のモノフィラメント繊維である。横糸方向
繊維がフィード繊維とストリップ繊維Ｆf，Ｆs’と本質
的に同じ合成樹脂から形成されることが特に好ましい。
【００１６】モノフィラメント横糸方向繊維Ｗの直径
は、それぞれフィード繊維とストリップ繊維Ｆf，Ｆs’
を構成する中空繊維膜の直径よりも有意に小さいように
選択することが好ましい。これに関連して、横糸繊維Ｗ
の強度特性は、それらを形成する合成樹脂が一定である
ならば、横糸繊維の直径に実際の下限を与える。横糸繊
維Ｗは同様に、あまりに大きすぎる直径を有するべきで
はない、さもないと、モジュール１０の性能が不利な影
響を受けるからである。具体的なガイドラインとして、
横糸繊維１０の直径は約１０デニールより大きいように
選択することが最も好ましい。
は、それぞれフィード繊維とストリップ繊維Ｆf，Ｆs’
を構成する中空繊維膜の直径よりも有意に小さいように
選択することが好ましい。これに関連して、横糸繊維Ｗ
の強度特性は、それらを形成する合成樹脂が一定である
ならば、横糸繊維の直径に実際の下限を与える。横糸繊
維Ｗは同様に、あまりに大きすぎる直径を有するべきで
はない、さもないと、モジュール１０の性能が不利な影
響を受けるからである。具体的なガイドラインとして、
横糸繊維１０の直径は約１０デニールより大きいように
選択することが最も好ましい。
【００１７】横糸方向繊維Ｗは布帛層１２中のフィード
繊維Ｆfと布帛層１４中の隣接ストリップ繊維Ｆsとの分
離間隔を本質的に維持するためのスペーサーとして役立
つ。すなわち、フィード繊維とストリップ繊維Ｆf，
Ｆs’のそれぞれの隣接繊維は一方が他方から少なくと
も、横糸方向繊維Ｗのデニールに本質的に相当する寸法
だけ分離される。
繊維Ｆfと布帛層１４中の隣接ストリップ繊維Ｆsとの分
離間隔を本質的に維持するためのスペーサーとして役立
つ。すなわち、フィード繊維とストリップ繊維Ｆf，
Ｆs’のそれぞれの隣接繊維は一方が他方から少なくと
も、横糸方向繊維Ｗのデニールに本質的に相当する寸法
だけ分離される。
【００１８】横糸方向繊維Ｗがセルフーセンターリング
機能を果たすことも観察される。換言すると、横糸方向
繊維Ｗは布帛層１２と１４中の隣接する個々のフィード
繊維ＦfとＦsを、それぞれ、相互に対してスタガード
（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）関係に位置づけるのに役立つ
（すなわち、１布帛層の縦糸方向中空繊維膜の１つと結
合する横糸方向繊維の「山」は隣接布帛層内の隣接中空
繊維膜の間の対応横糸方向「谷」の中に存在するの
で）。
機能を果たすことも観察される。換言すると、横糸方向
繊維Ｗは布帛層１２と１４中の隣接する個々のフィード
繊維ＦfとＦsを、それぞれ、相互に対してスタガード
（ｓｔａｇｇｅｒｅｄ）関係に位置づけるのに役立つ
（すなわち、１布帛層の縦糸方向中空繊維膜の１つと結
合する横糸方向繊維の「山」は隣接布帛層内の隣接中空
繊維膜の間の対応横糸方向「谷」の中に存在するの
で）。
【００１９】分離されることが望ましい特定化学物質に
対して透過性を示す壁を有する中空繊維の実質的に全て
が、本発明によるモジュール１０に使用可能である。従
って、本明細書及び特許請求の範囲で用いる「中空繊維
膜」なる用語及び同様な用語は、特定化学物質に対して
透過性を示す壁を有する中空繊維を意味するものとす
る。従って、物理的に透過性である（例えば、中空繊維
壁中の孔の存在のために）及び／又は化学的に透過性で
ある（例えば、中空繊維壁を通る化学物質の質量移動の
ために）中空繊維がこの定義の意味に含まれる。
対して透過性を示す壁を有する中空繊維の実質的に全て
が、本発明によるモジュール１０に使用可能である。従
って、本明細書及び特許請求の範囲で用いる「中空繊維
膜」なる用語及び同様な用語は、特定化学物質に対して
透過性を示す壁を有する中空繊維を意味するものとす
る。従って、物理的に透過性である（例えば、中空繊維
壁中の孔の存在のために）及び／又は化学的に透過性で
ある（例えば、中空繊維壁を通る化学物質の質量移動の
ために）中空繊維がこの定義の意味に含まれる。
【００２０】しかし、好ましくは、本発明のモジュール
に用いられる中空繊維膜は、それぞれジェームス ジェ
イ．ローリー（Ｊａｍｅｓ Ｊ．Ｌｏｗｅｒｙ）の名前
での米国特許第４，４０５，６８８号と第４，４５１，
９８１号に開示されている「アップースピニング（ｕｐ
−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）」方法によって製造される微孔質
中空繊維である、上記２特許はそれぞれ参考文献として
ここに関係する。要約すると、非孔質中空繊維をこれら
の先行技術特許に開示された方法に従って、先駆体繊維
を実質的に垂直上方に溶融紡糸する（すなわち、アップ
ースピニング）ことによって製造する。このような溶融
紡糸中空先駆体繊維を次に、先駆体繊維に対して急冷媒
質を実質的に均一に分配するように１個以上の開口をそ
の内面に有する、先駆体繊維を囲む中空環状構造体を用
いて、対称的急冷工程に先駆体繊維をさらしながら、紡
糸−配向する（ｓｐｉｎ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ）。このよ
うに形成された先駆体繊維を次に、例えば非孔質先駆体
中空繊維を約５℃〜１００℃の温度に少なくとも数秒間
（例えば、数秒間から約２４時間まで、好ましくは約３
０分間から約２時間まで）さらすことによって熱アニー
ルする。
に用いられる中空繊維膜は、それぞれジェームス ジェ
イ．ローリー（Ｊａｍｅｓ Ｊ．Ｌｏｗｅｒｙ）の名前
での米国特許第４，４０５，６８８号と第４，４５１，
９８１号に開示されている「アップースピニング（ｕｐ
−ｓｐｉｎｎｉｎｇ）」方法によって製造される微孔質
中空繊維である、上記２特許はそれぞれ参考文献として
ここに関係する。要約すると、非孔質中空繊維をこれら
の先行技術特許に開示された方法に従って、先駆体繊維
を実質的に垂直上方に溶融紡糸する（すなわち、アップ
ースピニング）ことによって製造する。このような溶融
紡糸中空先駆体繊維を次に、先駆体繊維に対して急冷媒
質を実質的に均一に分配するように１個以上の開口をそ
の内面に有する、先駆体繊維を囲む中空環状構造体を用
いて、対称的急冷工程に先駆体繊維をさらしながら、紡
糸−配向する（ｓｐｉｎ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ）。このよ
うに形成された先駆体繊維を次に、例えば非孔質先駆体
中空繊維を約５℃〜１００℃の温度に少なくとも数秒間
（例えば、数秒間から約２４時間まで、好ましくは約３
０分間から約２時間まで）さらすことによって熱アニー
ルする。
【００２１】完成した微孔質中空繊維は約５〜約１５０
０ミクロン、好ましくは約７０〜約１５００ミクロンの
範囲内の平均内径を有する。繊維は実質的に均一な内径
（Ｉ．Ｄ．）、例えば繊維軸に対して垂直な横断面の内
径の変化率、約８％未満、好ましくは約５％未満、より
好ましくは約３％未満によってさらに特徴づけることが
できる。
０ミクロン、好ましくは約７０〜約１５００ミクロンの
範囲内の平均内径を有する。繊維は実質的に均一な内径
（Ｉ．Ｄ．）、例えば繊維軸に対して垂直な横断面の内
径の変化率、約８％未満、好ましくは約５％未満、より
好ましくは約３％未満によってさらに特徴づけることが
できる。
【００２２】好ましい微孔質中空繊維の孔は、１外面又
は１表面部分から他の表面部分へ達する曲がりくねった
流路によって本質的に相互連絡する、すなわち連続気泡
状である。さらに、本発明の好ましい微孔質中空繊維の
孔は顕微鏡的である、すなわち孔形状又は配置の詳細は
顕微鏡的サイズによってのみ表現される。従って、繊維
の連続気泡又は孔は通常の光学顕微鏡によって測定され
るよりも小さい、これは約５，０００オングストローム
の可視光線の波長が連続気泡又は孔の最長平面サイズも
しくは表面サイズよりも長いからである。顕微鏡的中空
繊維の孔度は５，０００オングストローム未満の孔度の
細部の分解を可能にする電子顕微鏡によって又は水銀孔
度測定法（ｍｅｒｃｕｒｙ ｐｏｒｏｓｉｍｉｔｒｙｔ
ｅｃｈｎｉｑｕｅ）によって確認することができる。
は１表面部分から他の表面部分へ達する曲がりくねった
流路によって本質的に相互連絡する、すなわち連続気泡
状である。さらに、本発明の好ましい微孔質中空繊維の
孔は顕微鏡的である、すなわち孔形状又は配置の詳細は
顕微鏡的サイズによってのみ表現される。従って、繊維
の連続気泡又は孔は通常の光学顕微鏡によって測定され
るよりも小さい、これは約５，０００オングストローム
の可視光線の波長が連続気泡又は孔の最長平面サイズも
しくは表面サイズよりも長いからである。顕微鏡的中空
繊維の孔度は５，０００オングストローム未満の孔度の
細部の分解を可能にする電子顕微鏡によって又は水銀孔
度測定法（ｍｅｒｃｕｒｙ ｐｏｒｏｓｉｍｉｔｒｙｔ
ｅｃｈｎｉｑｕｅ）によって確認することができる。
【００２３】本発明の実施に有用な顕微鏡的中空繊維の
平均有効孔度は好ましくは５０〜２０００オングストロ
ーム、より典型的には１００〜１０００オングストロー
ムである。「平均有効孔度」とは、同サイズの一般に球
状粒子の通過を可能にするような孔の最小サイズを意味
する。孔は一般に幅５０〜２０００オングストローム、
長さ５００〜１０，０００オングストロームを有する細
長い形状である。それ故、好ましい顕微鏡的中空繊維の
「平均有効孔度」は通常、孔の幅サイズによって表され
る。さらに、これらの孔は繊維の周囲においてかなり均
一である。例えば、好ましい顕微鏡的中空繊維は繊維の
全周囲にわたって最大孔密度対最小孔密度の平均比、約
３：１未満、通常は約２：１未満を有する。
平均有効孔度は好ましくは５０〜２０００オングストロ
ーム、より典型的には１００〜１０００オングストロー
ムである。「平均有効孔度」とは、同サイズの一般に球
状粒子の通過を可能にするような孔の最小サイズを意味
する。孔は一般に幅５０〜２０００オングストローム、
長さ５００〜１０，０００オングストロームを有する細
長い形状である。それ故、好ましい顕微鏡的中空繊維の
「平均有効孔度」は通常、孔の幅サイズによって表され
る。さらに、これらの孔は繊維の周囲においてかなり均
一である。例えば、好ましい顕微鏡的中空繊維は繊維の
全周囲にわたって最大孔密度対最小孔密度の平均比、約
３：１未満、通常は約２：１未満を有する。
【００２４】上述のような微孔質中空繊維は、ヘキスト
セラニーズ コーポレーション、分離製品部門（Ｈｏ
ｅｃｈｓｔ Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ｃｏｔｐｏｒａｔｉｏ
ｎ，Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｄｉｖ
ｉｓｉｏｎ）（ノースカロライナ州、シャルロッテ）か
ら登録商標ＣＥＬＧＡＲＤRで商業的に入手可能であ
る。
セラニーズ コーポレーション、分離製品部門（Ｈｏ
ｅｃｈｓｔ Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ｃｏｔｐｏｒａｔｉｏ
ｎ，Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｄｉｖ
ｉｓｉｏｎ）（ノースカロライナ州、シャルロッテ）か
ら登録商標ＣＥＬＧＡＲＤRで商業的に入手可能であ
る。
【００２５】添付図３は、ブロック形式で、モジュール
１０の製造に用いる主要工程を示す。図から分かるよう
に、使用モジュールケースＣの内部スペースＳに対して
適当な幅の布帛ストリップを工程２０において、望まし
い長さに切断する。布帛の切断ストリップを工程２２に
おいて、布帛ストリップを相互に重ねることによって、
層状に堆積し、各布帛ストリップ中の中空繊維膜がモジ
ュールの長さ方向に配向されるようにする。この工程中
に、各布帛ストリップの端部が隣接ストリップの端部か
ら確実に分離されるように注意する（すなわち、重ね合
わせ布帛層おいて微孔質中空ストリップ繊維のセットか
ら中空微孔質フィード繊維セットを分離するために）。
１０の製造に用いる主要工程を示す。図から分かるよう
に、使用モジュールケースＣの内部スペースＳに対して
適当な幅の布帛ストリップを工程２０において、望まし
い長さに切断する。布帛の切断ストリップを工程２２に
おいて、布帛ストリップを相互に重ねることによって、
層状に堆積し、各布帛ストリップ中の中空繊維膜がモジ
ュールの長さ方向に配向されるようにする。この工程中
に、各布帛ストリップの端部が隣接ストリップの端部か
ら確実に分離されるように注意する（すなわち、重ね合
わせ布帛層おいて微孔質中空ストリップ繊維のセットか
ら中空微孔質フィード繊維セットを分離するために）。
【００２６】個々の切断ストリップの幅は、有意なギャ
ザー又は歪みなしに、モジュールの内部を本質的に完全
に充填するように選択する。従って、個々のストリップ
の幅は他のストリップの幅から多少の差があっても、堆
積関係に組み立てた場合に、堆積の断面形状がモジュー
ルの断面形状に類似する。
ザー又は歪みなしに、モジュールの内部を本質的に完全
に充填するように選択する。従って、個々のストリップ
の幅は他のストリップの幅から多少の差があっても、堆
積関係に組み立てた場合に、堆積の断面形状がモジュー
ルの断面形状に類似する。
【００２７】所望の数の布帛ストリップを重ね合わせた
ならば、次に得られた束Ｂを工程２４においてモジュー
ルケースＣの中心管Ｃｃ内に挿入する。この工程中に、
布帛層１２、１４の分離末端部を位置によって拘束して
（例えば、テープによって）それらの分離関係を維持す
る。束Ｂが中心管Ｃｃ内に位置づけられたならば、布帛
ストリップ１２、１４の分離末端部をＹ形端部Ｙ1とＹ2
の各枝管内に挿入する。Ｙ形端部Ｙ1とＹ2を次に管カッ
プリングＴＣによって中心管Ｃｃに結合させる。
ならば、次に得られた束Ｂを工程２４においてモジュー
ルケースＣの中心管Ｃｃ内に挿入する。この工程中に、
布帛層１２、１４の分離末端部を位置によって拘束して
（例えば、テープによって）それらの分離関係を維持す
る。束Ｂが中心管Ｃｃ内に位置づけられたならば、布帛
ストリップ１２、１４の分離末端部をＹ形端部Ｙ1とＹ2
の各枝管内に挿入する。Ｙ形端部Ｙ1とＹ2を次に管カッ
プリングＴＣによって中心管Ｃｃに結合させる。
【００２８】モジュール１０を、工程２６においてＹ形
コネクターＹ1とＹ2の各枝管内に中空繊維膜の末端部を
入れ、必要な品質管理検査を実施することによって、完
成する。完成モジュール１０を包装して、顧客に輸送す
る。
コネクターＹ1とＹ2の各枝管内に中空繊維膜の末端部を
入れ、必要な品質管理検査を実施することによって、完
成する。完成モジュール１０を包装して、顧客に輸送す
る。
【００２９】布帛ストリップ積層工程２２に用いるジグ
アセンブリー３０の概略透視図を図４に示す。このジグ
アセンブリーは幅木（ｂａｓｅｂｏａｒｄ）３２と、布
帛ストリップ１２、１４のチャンネルを画定するように
配向したポスト３４の幾つかの側方分離アップライト対
を含む。端部中心ポスト対３６はジグ３０の各端部にお
いてポスト３４の最端部対と協同して形成される。中心
ポスト３６とそれらと協同するように配置されたポスト
対３４は布帛ストリップ１２、１４の各末端部１２’，
１４’を受容するための端部チャンネルを集合的に形成
する。このようにして、各布帛ストリップ１２、１４の
各末端部１２’，１４’はそれぞれ、相互から分離す
る。これらの分離端部１２’，１４’を次に一緒に束ね
て、既述したように、Ｙ形管Ｙ1とＹ2の各枝管に挿入す
る。
アセンブリー３０の概略透視図を図４に示す。このジグ
アセンブリーは幅木（ｂａｓｅｂｏａｒｄ）３２と、布
帛ストリップ１２、１４のチャンネルを画定するように
配向したポスト３４の幾つかの側方分離アップライト対
を含む。端部中心ポスト対３６はジグ３０の各端部にお
いてポスト３４の最端部対と協同して形成される。中心
ポスト３６とそれらと協同するように配置されたポスト
対３４は布帛ストリップ１２、１４の各末端部１２’，
１４’を受容するための端部チャンネルを集合的に形成
する。このようにして、各布帛ストリップ１２、１４の
各末端部１２’，１４’はそれぞれ、相互から分離す
る。これらの分離端部１２’，１４’を次に一緒に束ね
て、既述したように、Ｙ形管Ｙ1とＹ2の各枝管に挿入す
る。
【００３０】上記モジュール１０の特定の形状が本発明
の好ましい実施態様を特に表すことによってのみ説明さ
れることは理解されよう。本発明の製造方法によって実
現されるＥＭＴ減少が、中空繊維膜を用いる他の末端用
途においても適用可能であることは当業者が認識するで
あろう。
の好ましい実施態様を特に表すことによってのみ説明さ
れることは理解されよう。本発明の製造方法によって実
現されるＥＭＴ減少が、中空繊維膜を用いる他の末端用
途においても適用可能であることは当業者が認識するで
あろう。
【００３１】それ故、現在最も実用的かつ好ましい実施
態様と考えられる実施態様に関して本発明を説明した
が、本発明が開示された実施態様に限定されず、本発明
の要旨及び特許請求の範囲に含まれるような種々な変更
及び同等な配置をも含むものであることを理解すべきで
ある。
態様と考えられる実施態様に関して本発明を説明した
が、本発明が開示された実施態様に限定されず、本発明
の要旨及び特許請求の範囲に含まれるような種々な変更
及び同等な配置をも含むものであることを理解すべきで
ある。
【図１】モジュールケース中に含まれる重ね合わせ布帛
層を露出するために一部切り欠いた、本発明によるモジ
ュールの側面透視図である。
層を露出するために一部切り欠いた、本発明によるモジ
ュールの側面透視図である。
【図２】図１に示すモジュールのライン２−２に沿った
部分横断面図であり、表示の明確さのために非常に拡大
したものである。
部分横断面図であり、表示の明確さのために非常に拡大
したものである。
【図３】本発明のモジュール製造に用いる基本工程を説
明するブロック図である。
明するブロック図である。
【図４】微孔質中空フィード繊維とストリップ繊維を含
む布帛層が相互に重ね合わされる様子を示す概略透視図
である。
む布帛層が相互に重ね合わされる様子を示す概略透視図
である。
１０． モジュール １２． 布帛層 １４． 布帛層 Ｃ． モジュールケース Ｃｃ． 中心管 Ｓ． 内部スペース ３０． ジグ
Claims (13)
- 【請求項１】 モジュールケース及び中空フィード繊維
膜とストリップ繊維膜とのセットを有するモジュールに
おいて、中空フィード繊維膜とストリップ繊維膜との前
記セットが前記モジュールケース内の各交互布帛層を構
成する改良モジュール。 - 【請求項２】 前記微孔質中空フィード繊維膜と前記ス
トリップ繊維膜がそれらの各布帛層の縦糸方向に配置さ
れる請求項１記載の改良モジュール。 - 【請求項３】 前記フィード繊維膜と前記ストリップ繊
維膜とがそれらの各布帛層において横糸方向繊維と織り
合わされる請求項１又は２記載の改良モジュール。 - 【請求項４】 前記横糸方向繊維が合成モノフィラメン
ト繊維である請求項３記載の改良モジュール。 - 【請求項５】 前記モジュールケースが前記フィード繊
維膜と前記ストリップ繊維膜の各々のための各供給口と
放出口を有し、前記布帛層の末端部分が相互から分離さ
れて、前記フィード繊維膜と前記ストリップ繊維膜とが
結合した、前記各供給口と放出口内に配置される請求項
１記載の改良モジュール。 - 【請求項６】 次の要素：膜液体を含むための内部スペ
ースを有する細長いモジュールケース；及び前記モジュ
ールケースの前記内部スペース内に配置されたフィード
流体布帛とストリップ流体布帛との重ね合わされた交互
層を含む改良液体膜含有モジュールであって、前記フィ
ード流体布帛とストリップ流体布帛の各々が前記モジュ
ールケースの長さ方向と同一の広がりを有し、フィード
流体とストリップ流体とがそれぞれ流れるフィード繊維
とストリップ繊維とを構成する中空繊維膜を含むモジュ
ール。 - 【請求項７】 モジュールケースと、モジュールケース
の内部スペース内の中空繊維膜の束とを含む中空繊維モ
ジュールであって、中空繊維膜の前記束が重ね合わされ
た織布層から成り、この織布層内で前記中空繊維膜が前
記布帛層の縦糸方向繊維を構成するモジュール。 - 【請求項８】 前記重ね合わされた布帛層の各々の前記
中空繊維膜が相互に及び隣接布帛層の中空繊維膜に対し
て、織り合わされた横糸方向繊維によって、並行に維持
される請求項７記載の中空繊維モジュール。 - 【請求項９】 前記横糸方向繊維が前記縦糸方向の中空
繊維膜の直径よりも小さいデニールを有する合成モノフ
ィラメント繊維である請求項８記載の中空繊維モジュー
ル。 - 【請求項１０】 次の工程：それぞれが同一の広がりに
多数の並行縦糸方向の中空繊維膜を含む布帛層を重ね合
わせる工程；及び前記重ね合わせ布帛層をモジュールケ
ース内に、縦糸方向中空繊維膜がケースの長さ方向に伸
びるように、入れる工程を含む中空繊維膜含有モジュー
ルの製造方法。 - 【請求項１１】 前記布帛層を重ね合わせる工程が交互
布帛層の端部を分離して、中空繊維膜を含む布帛層の第
２セットと交互である、中空繊維膜を含む布帛層の第１
セットを得る工程を含む請求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 前記端部が、それらの前記分離を維持
するために、位置によって再度引っ張られる請求項１１
記載の方法。 - 【請求項１３】 前記布帛層を重ね合わせる工程が所定
の幅と長さを有する布帛のストリップを形成し、次に、
前記布帛ストリップの配向と前記端部の分離を可能にす
るようなジグサイズと形状になる範囲内に前記布帛スト
リップを配置する工程を含む請求項１１記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US68817991A | 1991-04-22 | 1991-04-22 | |
| US688179 | 1996-07-26 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05111620A true JPH05111620A (ja) | 1993-05-07 |
Family
ID=24763433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4103216A Pending JPH05111620A (ja) | 1991-04-22 | 1992-04-22 | 最小有効膜厚を有する液体分離膜モジユール |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0515034A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05111620A (ja) |
| KR (1) | KR950008630B1 (ja) |
| CA (1) | CA2065918A1 (ja) |
| NO (1) | NO921534L (ja) |
Cited By (11)
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| US9889635B2 (en) | 2012-12-13 | 2018-02-13 | Corning Incorporated | Facilitated processing for controlling bonding between sheet and carrier |
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| US11905201B2 (en) | 2015-06-26 | 2024-02-20 | Corning Incorporated | Methods and articles including a sheet and a carrier |
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| DE102005028718A1 (de) | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Carl Freudenberg Kg | Hohlfaseranordnung |
| EP2482962A1 (en) | 2009-09-30 | 2012-08-08 | Membrana GmbH | Hollow fiber membrane mats with fluid impermeable segments and related methods |
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