JPH05212253A - 両端開口中空繊維束及び流体分離装置 - Google Patents
両端開口中空繊維束及び流体分離装置Info
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- JPH05212253A JPH05212253A JP4283427A JP28342792A JPH05212253A JP H05212253 A JPH05212253 A JP H05212253A JP 4283427 A JP4283427 A JP 4283427A JP 28342792 A JP28342792 A JP 28342792A JP H05212253 A JPH05212253 A JP H05212253A
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Classifications
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
-
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- B01D63/031—Two or more types of hollow fibres within one bundle or within one potting or tube-sheet
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- B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
- B01D2313/23—Specific membrane protectors, e.g. sleeves or screens
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】並流向流いずれも可能で流体混合物から１つの
流体成分を分離するための３ポート又は４ポート付両端
開口中空繊維束流体分離装置を提供する。 【構成】殻体４と、長手方向に互いに離隔した１対の管
板１１，１２に埋設され、内孔の両端が管板の外表面に
開口している複数の中空繊維束からなる円筒形の中空繊
維束５と、その中空繊維束の外周面を包被した実質的に
不透過性のフィルムバリヤー３と、１対の管板間にあり
その側壁に穿孔をもつ中心コアーチューブ９と、供給流
体入口２、透過流体出口１５，１６とからなり、不透過
流体は中心コアーチューブの１端が片側の管板を貫通し
てその内孔を通して流体の通流が可能である。
流体成分を分離するための３ポート又は４ポート付両端
開口中空繊維束流体分離装置を提供する。 【構成】殻体４と、長手方向に互いに離隔した１対の管
板１１，１２に埋設され、内孔の両端が管板の外表面に
開口している複数の中空繊維束からなる円筒形の中空繊
維束５と、その中空繊維束の外周面を包被した実質的に
不透過性のフィルムバリヤー３と、１対の管板間にあり
その側壁に穿孔をもつ中心コアーチューブ９と、供給流
体入口２、透過流体出口１５，１６とからなり、不透過
流体は中心コアーチューブの１端が片側の管板を貫通し
てその内孔を通して流体の通流が可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、両端開口中空繊維束に
関し、流体の混合物から成る供給流体から１つの流体成
分を分離するための３ポート又は４ポート付両端開口中
空繊維束流体分離装置（両端開口中空繊維束から成る流
体分離装置）に関する。本明細書でいう「流体混合物」
とは、液体の混合物又は気体の混合物のことである。
関し、流体の混合物から成る供給流体から１つの流体成
分を分離するための３ポート又は４ポート付両端開口中
空繊維束流体分離装置（両端開口中空繊維束から成る流
体分離装置）に関する。本明細書でいう「流体混合物」
とは、液体の混合物又は気体の混合物のことである。
【０００２】本発明の両端開口中空繊維束流体分離装置
（両端が開口した中空繊維束から成る流体分離装置）の
向流式実施例においては、供給流体を流体分離装置の殻
体側（中空繊維束を囲包している殻体内の空間即ち各中
空繊維の外側の空間）へ導入し、供給流体を入口領域を
通して中空繊維半透（選択透過）膜束（半透膜を有する
中空繊維の束）の外側表面に接触させ、中空繊維半透膜
束（単に「中空繊維膜束」又は「中空繊維束」とも称す
る）の内孔の両端の開口から透過流体成分を排出させ、
不透過流体成分を抽出チューブ即ち中心コアチューブを
通して排出させる。「中空繊維膜」とは、中空繊維の壁
を構成する半透過性即ち選択透過性の膜、中空繊維の壁
を構成する多孔質の基材とそれに被覆された半透過性即
ち選択透過性のコーチング層とから成る膜を意味する。
後者、即ち、中空繊維の多孔質の基材とそれに被覆され
た半透過性即ち選択透過性のコーチング層から成るもの
を「複合膜」と称する。流体の分離は、中空繊維束の全
長に沿って供給流体と透過流体の間に向流流れを維持し
た状態で行われる。
（両端が開口した中空繊維束から成る流体分離装置）の
向流式実施例においては、供給流体を流体分離装置の殻
体側（中空繊維束を囲包している殻体内の空間即ち各中
空繊維の外側の空間）へ導入し、供給流体を入口領域を
通して中空繊維半透（選択透過）膜束（半透膜を有する
中空繊維の束）の外側表面に接触させ、中空繊維半透膜
束（単に「中空繊維膜束」又は「中空繊維束」とも称す
る）の内孔の両端の開口から透過流体成分を排出させ、
不透過流体成分を抽出チューブ即ち中心コアチューブを
通して排出させる。「中空繊維膜」とは、中空繊維の壁
を構成する半透過性即ち選択透過性の膜、中空繊維の壁
を構成する多孔質の基材とそれに被覆された半透過性即
ち選択透過性のコーチング層とから成る膜を意味する。
後者、即ち、中空繊維の多孔質の基材とそれに被覆され
た半透過性即ち選択透過性のコーチング層から成るもの
を「複合膜」と称する。流体の分離は、中空繊維束の全
長に沿って供給流体と透過流体の間に向流流れを維持し
た状態で行われる。
【０００３】
【従来の技術】流体混合物を中空繊維膜で分離するのに
使用される中空繊維束流体分離装置としては、従来から
様々なタイプのものが提案されているが、大抵の流体分
離において、基本的に３つの流れ、即ち、供給流体の流
れと、透過流体（中空繊維半透膜を透過した流体）の流
れと、不透過流体（中空繊維半透膜を透過しなかった流
体）の流れが存在する。従って、中空繊維束流体分離装
置（「透過器」とも称する）は、通常、１つの入口ポー
トと２つの出口ポートの合計３つのポートを必要とする
が、４つのポートが使用され、透過流体が２つの別個の
ポートから抽出されるように構成される場合もある。周
知のように、大型の長手方向のケーシング即ち殻体内に
密閉された単一の長い中空繊維束を使用する場合、中空
繊維の内孔側の圧力降下が大きくなりすぎることがあ
る。
使用される中空繊維束流体分離装置としては、従来から
様々なタイプのものが提案されているが、大抵の流体分
離において、基本的に３つの流れ、即ち、供給流体の流
れと、透過流体（中空繊維半透膜を透過した流体）の流
れと、不透過流体（中空繊維半透膜を透過しなかった流
体）の流れが存在する。従って、中空繊維束流体分離装
置（「透過器」とも称する）は、通常、１つの入口ポー
トと２つの出口ポートの合計３つのポートを必要とする
が、４つのポートが使用され、透過流体が２つの別個の
ポートから抽出されるように構成される場合もある。周
知のように、大型の長手方向のケーシング即ち殻体内に
密閉された単一の長い中空繊維束を使用する場合、中空
繊維の内孔側の圧力降下が大きくなりすぎることがあ
る。
【０００４】米国特許第３，５３６，６１１号は、中心
分配チューブの周りに織成された繊維のネット即ち繊維
束から成る毛管（半透過）膜を開示している。供給流体
は、繊維束の各繊維の内孔内へその一端から導入され、
不透過流体は繊維束の他端において回収される。透過流
体は、中心分配チューブの軸線に対して半径方向に流れ
る。しかしながら、供給流体と透過流体の間に並流流れ
又は向流流れを維持するための手段は講じられていな
い。
分配チューブの周りに織成された繊維のネット即ち繊維
束から成る毛管（半透過）膜を開示している。供給流体
は、繊維束の各繊維の内孔内へその一端から導入され、
不透過流体は繊維束の他端において回収される。透過流
体は、中心分配チューブの軸線に対して半径方向に流れ
る。しかしながら、供給流体と透過流体の間に並流流れ
又は向流流れを維持するための手段は講じられていな
い。
【０００５】米国特許第４，０８２，２９６号は、同じ
殻体内に密閉された２つの中空繊維束から透過流体を抽
出するようにした中空繊維束透過器を開示している。し
かしながら、この発明は、透過流体を同じ中空繊維束の
両端から抽出する構成を教示しておらず、半径方向の流
れパターンを開示しているだけである。
殻体内に密閉された２つの中空繊維束から透過流体を抽
出するようにした中空繊維束透過器を開示している。し
かしながら、この発明は、透過流体を同じ中空繊維束の
両端から抽出する構成を教示しておらず、半径方向の流
れパターンを開示しているだけである。
【０００６】米国特許第４，６２２，１４３号は、単一
の中空繊維束の両端から透過流体を抽出するようにした
３ポート付中空繊維束透過器を開示している。しかしな
がら、この発明は、そのモジュール即ち中空繊維束を並
流流れパターン又は向流流れパターンで使用する態様に
ついては何ら教示していない。
の中空繊維束の両端から透過流体を抽出するようにした
３ポート付中空繊維束透過器を開示している。しかしな
がら、この発明は、そのモジュール即ち中空繊維束を並
流流れパターン又は向流流れパターンで使用する態様に
ついては何ら教示していない。
【０００７】米国特許第４，７８１，８３４号は、中空
繊維束から成る膜式分離装置を開示している。中空繊維
パッケージ即ち中空繊維束の外表面は、小さな不包被部
分を除いて不透過性フィルムバリヤーによって包被され
ている。この構成は、流体の並流流れ又は向流流れパタ
ーンを可能にするが、透過流体の出口が中空繊維束の一
端に限定される。
繊維束から成る膜式分離装置を開示している。中空繊維
パッケージ即ち中空繊維束の外表面は、小さな不包被部
分を除いて不透過性フィルムバリヤーによって包被され
ている。この構成は、流体の並流流れ又は向流流れパタ
ーンを可能にするが、透過流体の出口が中空繊維束の一
端に限定される。
【０００８】米国特許第４，８６５，７３６号は、環状
の中空繊維束を透過性フィルムバリヤーで包被すること
によって構成した中空繊維束膜式分離モジュールを開示
している。このモジュールは、並流流れ又は向流流れパ
ターンで作動させることができるが、やはり、中空繊維
束の一端だけしか透過流体の出口として機能することが
できない。
の中空繊維束を透過性フィルムバリヤーで包被すること
によって構成した中空繊維束膜式分離モジュールを開示
している。このモジュールは、並流流れ又は向流流れパ
ターンで作動させることができるが、やはり、中空繊維
束の一端だけしか透過流体の出口として機能することが
できない。
【０００９】米国特許第４，８８１，９５５号は、供給
流体が中空繊維束の一端から各中空繊維の内孔に流入
し、不透過流体が中空繊維束の他端から流出するように
構成された巻装中空繊維束カートリッジを開示してい
る。この構成では、並流流れパターンも、向流流れパタ
ーンも容易に可能にされるが、供給流体の流れを中空繊
維の内孔側に限定しなければならないという制約があ
る。
流体が中空繊維束の一端から各中空繊維の内孔に流入
し、不透過流体が中空繊維束の他端から流出するように
構成された巻装中空繊維束カートリッジを開示してい
る。この構成では、並流流れパターンも、向流流れパタ
ーンも容易に可能にされるが、供給流体の流れを中空繊
維の内孔側に限定しなければならないという制約があ
る。
【００１０】米国特許第４，２９３，４１９号は、透過
流体を同じ圧力容器内の２つの中空繊維束から抽出する
ように構成した中空繊維束モジュールを開示している。
この構成では、透過流体の回収は中空繊維束の一端だけ
からに限定され、流体の流れパターンは半径方向の流れ
だけに限定される。並流流れパターン及び向流流れパタ
ーンを可能にする構成は教示されていない。
流体を同じ圧力容器内の２つの中空繊維束から抽出する
ように構成した中空繊維束モジュールを開示している。
この構成では、透過流体の回収は中空繊維束の一端だけ
からに限定され、流体の流れパターンは半径方向の流れ
だけに限定される。並流流れパターン及び向流流れパタ
ーンを可能にする構成は教示されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、両端開口中
空繊維膜束と、該中空繊維膜束を密閉した殻体とから成
り、合計３つ又は４つの（好ましくは４つの）流体出口
ポート及び入口ポートを備えることができ、かつ、並流
流れパターン及び向流流れパターンのいずれをも可能に
する両端開口中空繊維膜束流体分離装置（透過器）を提
供することを課題とする。
空繊維膜束と、該中空繊維膜束を密閉した殻体とから成
り、合計３つ又は４つの（好ましくは４つの）流体出口
ポート及び入口ポートを備えることができ、かつ、並流
流れパターン及び向流流れパターンのいずれをも可能に
する両端開口中空繊維膜束流体分離装置（透過器）を提
供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、環状の両端開口中空繊維膜束と、該中空
繊維膜束を密閉した殻体とから成る流体分離装置を提供
する。ここで、「両端開口中空繊維膜束」又は「両端開
口中空繊維膜カートリッジ」とは、中心コアチューブ又
はマンドレルと、１対の管板と、該中心コアチューブの
周りに全体として円筒形をなすように巻装又は束ねら
れ、両端を該１対の管板に固定された中空繊維の束とか
ら成り、中空繊維の内孔の両端を透過流体を排出するこ
とができるように開口させた組立体のことをいう。「両
端開口中空繊維膜束」又は「両端開口中空繊維膜カート
リッジ」は、ここでは単に「中空繊維膜束」又は「中空
繊維膜カートリッジ」とも称し、その構成要素である
「両端開口中空繊維束」は、ここでは単に「中空繊維
束」とも称することとする。
決するために、環状の両端開口中空繊維膜束と、該中空
繊維膜束を密閉した殻体とから成る流体分離装置を提供
する。ここで、「両端開口中空繊維膜束」又は「両端開
口中空繊維膜カートリッジ」とは、中心コアチューブ又
はマンドレルと、１対の管板と、該中心コアチューブの
周りに全体として円筒形をなすように巻装又は束ねら
れ、両端を該１対の管板に固定された中空繊維の束とか
ら成り、中空繊維の内孔の両端を透過流体を排出するこ
とができるように開口させた組立体のことをいう。「両
端開口中空繊維膜束」又は「両端開口中空繊維膜カート
リッジ」は、ここでは単に「中空繊維膜束」又は「中空
繊維膜カートリッジ」とも称し、その構成要素である
「両端開口中空繊維束」は、ここでは単に「中空繊維
束」とも称することとする。
【００１３】この透過器即ち流体分離装置の殻体に合計
４つの流体出口ポート及び入口ポートを設ける場合は、
１つの供給流体入口ポートと、１つの不透過流体出口ポ
ートと、２つの透過流体出口ポートを設けることとす
る。殻体に合計３つの流体出口ポート及び入口ポートを
設ける場合は、１つの供給流体入口ポートと、１つの不
透過流体出口ポートと、１つの透過流体出口ポートを設
けることとする。中空繊維膜束又はカートリッジは、中
心コアチューブ又はマンドレルの外周の周りに円筒状に
束ねられた中空繊維の束を含む。それらの中空繊維は、
中心コアチューブの周りにらせん状に巻装されたもので
あることが好ましい。上記中心コアチューブは、１対の
管板の間の長手の選択された特定の部位、好ましくは中
心部位において側壁に穿設されたパーフォレーション
（多数の小穴）を有するチューブである。実質的に不透
過性のフィルムバリヤーを上記円筒形の中空繊維束のほ
ぼ全長の外周面に密接させて該外周面を包被する。ただ
し、殻体内の空間と中空繊維束の外周面、従って各中空
繊維の外表面との間に流体連通を設定するために中空繊
維束の外周の特定の円周出入口領域は、不透過性のフィ
ルムバリヤーで包被せず、露出したままに残しておく。
中空繊維束の外周の露出したままに残された円周出入口
領域を「不包被」領域と称することとする。不包被領域
は、中空繊維束の、管板に隣接した両端部分、又は中空
繊維束の両端間の中間部分とすることができる。
４つの流体出口ポート及び入口ポートを設ける場合は、
１つの供給流体入口ポートと、１つの不透過流体出口ポ
ートと、２つの透過流体出口ポートを設けることとす
る。殻体に合計３つの流体出口ポート及び入口ポートを
設ける場合は、１つの供給流体入口ポートと、１つの不
透過流体出口ポートと、１つの透過流体出口ポートを設
けることとする。中空繊維膜束又はカートリッジは、中
心コアチューブ又はマンドレルの外周の周りに円筒状に
束ねられた中空繊維の束を含む。それらの中空繊維は、
中心コアチューブの周りにらせん状に巻装されたもので
あることが好ましい。上記中心コアチューブは、１対の
管板の間の長手の選択された特定の部位、好ましくは中
心部位において側壁に穿設されたパーフォレーション
（多数の小穴）を有するチューブである。実質的に不透
過性のフィルムバリヤーを上記円筒形の中空繊維束のほ
ぼ全長の外周面に密接させて該外周面を包被する。ただ
し、殻体内の空間と中空繊維束の外周面、従って各中空
繊維の外表面との間に流体連通を設定するために中空繊
維束の外周の特定の円周出入口領域は、不透過性のフィ
ルムバリヤーで包被せず、露出したままに残しておく。
中空繊維束の外周の露出したままに残された円周出入口
領域を「不包被」領域と称することとする。不包被領域
は、中空繊維束の、管板に隣接した両端部分、又は中空
繊維束の両端間の中間部分とすることができる。
【００１４】中空繊維束の両端は、前記１対の管板内に
埋封させる。管板内に埋封された中空繊維束の両端を通
して各中空繊維の内孔との流体の連通を可能にするため
に、中空繊維束の両端を埋封させた管板の外端を切断
し、中空繊維束の各中空繊維の内孔の両端をそれぞれ対
応する管板の外表面に開口させる。前記中心コアチュー
ブは、その内孔を通しての流体の通流を可能にするよう
に前記管板の１つを貫通して延長させる。中心コアチュ
ーブは、その内孔と中空繊維束の各中空繊維の外表面と
の間での流体の流れを可能にするために、１対の管板の
間の長手の中心部位においてチューブの側壁に穿設され
たパーフォレーションを有している。ただし、図６の実
施例におけるように、パーフォレーションは、中心コア
チューブの側壁の、管板に隣接した両端部位に穿設する
こともできる。
埋封させる。管板内に埋封された中空繊維束の両端を通
して各中空繊維の内孔との流体の連通を可能にするため
に、中空繊維束の両端を埋封させた管板の外端を切断
し、中空繊維束の各中空繊維の内孔の両端をそれぞれ対
応する管板の外表面に開口させる。前記中心コアチュー
ブは、その内孔を通しての流体の通流を可能にするよう
に前記管板の１つを貫通して延長させる。中心コアチュ
ーブは、その内孔と中空繊維束の各中空繊維の外表面と
の間での流体の流れを可能にするために、１対の管板の
間の長手の中心部位においてチューブの側壁に穿設され
たパーフォレーションを有している。ただし、図６の実
施例におけるように、パーフォレーションは、中心コア
チューブの側壁の、管板に隣接した両端部位に穿設する
こともできる。
【００１５】上記のように組立てられた両端開口中空繊
維膜束又はカートリッジを殻体内に設置することによっ
て本発明の流体分離装置が得られる。両端開口中空繊維
膜束は、該束の不透過性バリヤーで包被された外周面と
殻体の内側面との間に環状の空間を画定するように該殻
体内に配置し、両端開口中空繊維膜束の外周面の不包被
領域と該環状空間との間に流体連通が設定されるように
する。
維膜束又はカートリッジを殻体内に設置することによっ
て本発明の流体分離装置が得られる。両端開口中空繊維
膜束は、該束の不透過性バリヤーで包被された外周面と
殻体の内側面との間に環状の空間を画定するように該殻
体内に配置し、両端開口中空繊維膜束の外周面の不包被
領域と該環状空間との間に流体連通が設定されるように
する。
【００１６】本発明の両端開口中空繊維束及びそれを組
入れた流体分離装置は、流体混合物からその第１成分を
分離して、該混合物の少くとも１つの他の成分を濃縮す
るために、あるいは、２種類以上の液体又は気体の混合
物から水を除去するために使用することができる。本発
明の両端開口中空繊維束及びそれを組入れた流体分離装
置によって分離することができる代表的な多成分流体混
合物としては、Ｈｅ／Ｎ2 ，空気，ＣＯ2／ＣＨ4 ，Ｈ
ｅ／ＣＨ4 ，Ｏ2 ／Ｎ2 ，Ｈ2 ／ＣＯ2 ／ＣＯ／Ｎ2 ，
ＣＨ4 ／ＣＯ2 ／Ｈ2 Ｓ，ＣＯ／Ｈ2 ，Ｈ2 ／ＣＨ4 ，
Ｈｅ／ＣＨ4 ／Ｎ2 ，Ｈｅ／Ｏ2 ／Ｎ2 ，Ｎ2 ／Ｈ2 ，
Ｎ2 ／ＣＨ4 ，Ｈ2 Ｏ／Ｏ2 ／Ｎ2 等があり、その他に
も、膜透過法によって分離することができるものとして
知られている多くの混合物がある。
入れた流体分離装置は、流体混合物からその第１成分を
分離して、該混合物の少くとも１つの他の成分を濃縮す
るために、あるいは、２種類以上の液体又は気体の混合
物から水を除去するために使用することができる。本発
明の両端開口中空繊維束及びそれを組入れた流体分離装
置によって分離することができる代表的な多成分流体混
合物としては、Ｈｅ／Ｎ2 ，空気，ＣＯ2／ＣＨ4 ，Ｈ
ｅ／ＣＨ4 ，Ｏ2 ／Ｎ2 ，Ｈ2 ／ＣＯ2 ／ＣＯ／Ｎ2 ，
ＣＨ4 ／ＣＯ2 ／Ｈ2 Ｓ，ＣＯ／Ｈ2 ，Ｈ2 ／ＣＨ4 ，
Ｈｅ／ＣＨ4 ／Ｎ2 ，Ｈｅ／Ｏ2 ／Ｎ2 ，Ｎ2 ／Ｈ2 ，
Ｎ2 ／ＣＨ4 ，Ｈ2 Ｏ／Ｏ2 ／Ｎ2 等があり、その他に
も、膜透過法によって分離することができるものとして
知られている多くの混合物がある。
【００１７】
【実施例】本発明は、流体分離工程に使用するための両
端開口中空繊維束及び両端開口中空繊維束流体分離装置
１（単に「流体分離装置」又は「透過器」とも称する）
を提供する。この流体分離装置は、耐圧殻体（単に「殻
体」とも称する）４に設けられた合計３つ又は４つの
（好ましくは４つの）流体出口ポート及び入口ポート
２，１０，１５，１６を有する。本発明の流体分離装置
の重要な特徴は、中空繊維束５の外周面を包被する実質
的に不透過性のフィルムバリヤー（単に「不透過性のフ
ィルムバリヤー」又は「不透過性のバリヤー」又は「バ
リヤー」とも称する）３の包被部位を規定したことと、
中空繊維束の各中空繊維の内孔を両端において開口させ
たことである。中空繊維束を両端開口中空繊維束と称す
るのはこのためである。
端開口中空繊維束及び両端開口中空繊維束流体分離装置
１（単に「流体分離装置」又は「透過器」とも称する）
を提供する。この流体分離装置は、耐圧殻体（単に「殻
体」とも称する）４に設けられた合計３つ又は４つの
（好ましくは４つの）流体出口ポート及び入口ポート
２，１０，１５，１６を有する。本発明の流体分離装置
の重要な特徴は、中空繊維束５の外周面を包被する実質
的に不透過性のフィルムバリヤー（単に「不透過性のフ
ィルムバリヤー」又は「不透過性のバリヤー」又は「バ
リヤー」とも称する）３の包被部位を規定したことと、
中空繊維束の各中空繊維の内孔を両端において開口させ
たことである。中空繊維束を両端開口中空繊維束と称す
るのはこのためである。
【００１８】本発明の流体分離装置１は、耐圧殻体４
と、その中に収容された両端開口中空繊維膜束又はカー
トリッジとから成る。この両端開口中空繊維膜束を、中
心コアチューブ９の周りに多数の中空繊維を巻回し、次
いで、それらの中空繊維の両端を開放させることによっ
て形成した場合、その両端開口中空繊維膜束を組入れた
流体分離装置には、図１〜６に示されるように４つの流
体ポート２，１０，１５，１６を設ける。
と、その中に収容された両端開口中空繊維膜束又はカー
トリッジとから成る。この両端開口中空繊維膜束を、中
心コアチューブ９の周りに多数の中空繊維を巻回し、次
いで、それらの中空繊維の両端を開放させることによっ
て形成した場合、その両端開口中空繊維膜束を組入れた
流体分離装置には、図１〜６に示されるように４つの流
体ポート２，１０，１５，１６を設ける。
【００１９】図１〜５に示された実施例では、中心コア
チューブ９は、その内孔と中空繊維束５の各中空繊維の
外表面の周囲との間での流体の流れを可能にするため
に、１対の管板１１と１２の間の長手の中心部位におい
てチューブの側壁に穿設されたパーフォレーション８を
有している。図６に示された実施例では、中心コアチュ
ーブ９は、その内孔と中空繊維束５の各中空繊維の外表
面の周囲との間での流体の流れを可能にするために、１
対の管板１１，１２に隣接した部位においてチューブの
側壁に穿設されたパーフォレーション８を有している。
図１、４及び５の実施例では、第１ポート２は、供給流
体を導入するための入口ポートであり、第２ポート１０
は、不透過流体を排出するための出口ポートであり、第
３及び第４ポート１５，１６は透過流体を排出するため
の出口ポートである。図３及び６の実施例では、第１ポ
ート２は、不透過流体を排出するための出口ポートであ
り、第２ポート１０は、供給流体を導入するための入口
ポートであり、第３及び第４ポート１５，１６は透過流
体を排出するための出口ポートである。
チューブ９は、その内孔と中空繊維束５の各中空繊維の
外表面の周囲との間での流体の流れを可能にするため
に、１対の管板１１と１２の間の長手の中心部位におい
てチューブの側壁に穿設されたパーフォレーション８を
有している。図６に示された実施例では、中心コアチュ
ーブ９は、その内孔と中空繊維束５の各中空繊維の外表
面の周囲との間での流体の流れを可能にするために、１
対の管板１１，１２に隣接した部位においてチューブの
側壁に穿設されたパーフォレーション８を有している。
図１、４及び５の実施例では、第１ポート２は、供給流
体を導入するための入口ポートであり、第２ポート１０
は、不透過流体を排出するための出口ポートであり、第
３及び第４ポート１５，１６は透過流体を排出するため
の出口ポートである。図３及び６の実施例では、第１ポ
ート２は、不透過流体を排出するための出口ポートであ
り、第２ポート１０は、供給流体を導入するための入口
ポートであり、第３及び第４ポート１５，１６は透過流
体を排出するための出口ポートである。
【００２０】本発明の利点は、中空繊維膜束の両端から
透過流体を抽出するように構成されているので、各中空
繊維の内孔を通る流体流の流れ抵抗を低くすることがで
きることである。従って、本発明の両端開口中空繊維束
流体分離装置は、一端だけから透過流体を抽出するよう
にした従来技術の中空繊維膜束より相当に長い中空繊維
膜束を使用しても、それより短い中空繊維膜束を有する
従来技術の分離装置と実質的に同じ分離性能を達成する
ことができる。あるいは、本発明の流体分離装置は、従
来技術の中空繊維膜束と同じ長さの中空繊維膜束を用い
た場合には、従来技術の分離装置より優れた分離性能を
発揮することができる。
透過流体を抽出するように構成されているので、各中空
繊維の内孔を通る流体流の流れ抵抗を低くすることがで
きることである。従って、本発明の両端開口中空繊維束
流体分離装置は、一端だけから透過流体を抽出するよう
にした従来技術の中空繊維膜束より相当に長い中空繊維
膜束を使用しても、それより短い中空繊維膜束を有する
従来技術の分離装置と実質的に同じ分離性能を達成する
ことができる。あるいは、本発明の流体分離装置は、従
来技術の中空繊維膜束と同じ長さの中空繊維膜束を用い
た場合には、従来技術の分離装置より優れた分離性能を
発揮することができる。
【００２１】しかも、本発明によれば、図１〜６に示さ
れたどの実施例においても、中空繊維膜束の両端から透
過流体を抽出することができ、しかも、並流流れパター
ン又は向流流れパターンのどちらの流れパターンでも採
用することができる。
れたどの実施例においても、中空繊維膜束の両端から透
過流体を抽出することができ、しかも、並流流れパター
ン又は向流流れパターンのどちらの流れパターンでも採
用することができる。
【００２２】本発明の両端開口中空繊維束流体分離装置
は、中空繊維膜束の両端から透過流体を抽出することが
できるように両端において開口した単一の中空繊維膜束
又はカ ートリッジを有する。本発明は単一の中空繊維
膜カートリッジを用いるのにも拘らず、図１、４及び５
の実施例においては、供給流体は、２つの流れに分割さ
れてカートリッジに流入し、カートリッジの各中空繊維
の壁即ち半透膜を透過した透過流体は中空繊維の内孔を
通ってその両端から流出する。一方、各中空繊維の半透
膜を透過しなかった不透過流体は、パーフォレーション
８を通って中心コアチューブ９に流入し、中心コアチュ
ーブの内孔を通して排出される。図６の実施例において
は、供給流体は、単一の流れとしてカートリッジに流入
する。透過流体をカートリッジの両端から同じ圧力下で
流出させるようにした場合、カートリッジの両端におけ
るステージカット即ち供給流体に対する透過流体の流量
比は、実質的に同じである。図１〜５の実施例において
パーフォレーション８の位置を左右どちらかへ相当程度
ずらせたとすれば、カートリッジの両端は、同じステー
ジカットでは作動しないことは明らかであろう。
は、中空繊維膜束の両端から透過流体を抽出することが
できるように両端において開口した単一の中空繊維膜束
又はカ ートリッジを有する。本発明は単一の中空繊維
膜カートリッジを用いるのにも拘らず、図１、４及び５
の実施例においては、供給流体は、２つの流れに分割さ
れてカートリッジに流入し、カートリッジの各中空繊維
の壁即ち半透膜を透過した透過流体は中空繊維の内孔を
通ってその両端から流出する。一方、各中空繊維の半透
膜を透過しなかった不透過流体は、パーフォレーション
８を通って中心コアチューブ９に流入し、中心コアチュ
ーブの内孔を通して排出される。図６の実施例において
は、供給流体は、単一の流れとしてカートリッジに流入
する。透過流体をカートリッジの両端から同じ圧力下で
流出させるようにした場合、カートリッジの両端におけ
るステージカット即ち供給流体に対する透過流体の流量
比は、実質的に同じである。図１〜５の実施例において
パーフォレーション８の位置を左右どちらかへ相当程度
ずらせたとすれば、カートリッジの両端は、同じステー
ジカットでは作動しないことは明らかであろう。
【００２３】本発明の両端開口中空繊維膜束は、中心コ
アチューブ９と、中心コアチューブ９の外周の周りに円
形状に、好ましくはらせん状に巻装された中空繊維束５
と、長手方向に互いに離隔して配置され、中空繊維束５
の両端を埋封した１対の管板１１，１２と、該中空繊維
束５の露出中空繊維のほぼ全長の外周面を密に（密着状
態に）包被した実質的に不透過性のバリヤー３とから成
る。バリヤー３は、１層又は複数層の不透過性の薄いフ
ィルムから成る。ここで、「露出中空繊維」とは、１対
の管板１１と１２の内側端面の間の中空繊維の全長を意
味する。ただし、中空繊維束５の外周の特定の領域は、
殻体４内の空間と中空繊維束５の外周面との間に流体連
通を設定するために、バリヤー３で包被せず、むき出し
のままに残しておく。中空繊維束５の外周のそのような
むき出し領域を「不包被円周出入口領域」又は単に「不
包被領域」と称する。図１〜５の実施例では、不包被円
周出入口領域６，７は、中空繊維束５の、管板１１，１
２に隣接した両端部分であり、図６の実施例では、中空
繊維束５の両端間の中間部分に不包被円周出入口領域７
が配置されている。
アチューブ９と、中心コアチューブ９の外周の周りに円
形状に、好ましくはらせん状に巻装された中空繊維束５
と、長手方向に互いに離隔して配置され、中空繊維束５
の両端を埋封した１対の管板１１，１２と、該中空繊維
束５の露出中空繊維のほぼ全長の外周面を密に（密着状
態に）包被した実質的に不透過性のバリヤー３とから成
る。バリヤー３は、１層又は複数層の不透過性の薄いフ
ィルムから成る。ここで、「露出中空繊維」とは、１対
の管板１１と１２の内側端面の間の中空繊維の全長を意
味する。ただし、中空繊維束５の外周の特定の領域は、
殻体４内の空間と中空繊維束５の外周面との間に流体連
通を設定するために、バリヤー３で包被せず、むき出し
のままに残しておく。中空繊維束５の外周のそのような
むき出し領域を「不包被円周出入口領域」又は単に「不
包被領域」と称する。図１〜５の実施例では、不包被円
周出入口領域６，７は、中空繊維束５の、管板１１，１
２に隣接した両端部分であり、図６の実施例では、中空
繊維束５の両端間の中間部分に不包被円周出入口領域７
が配置されている。
【００２４】管板１１，１２の外端部を切断して管板内
に埋封されている中空繊維束５の各中空繊維の端部を開
口させる。かくして、中空繊維の開口した両端が、後に
詳述するように隣接するチャンバーと流体連通する。周
知のように、管板１１，１２の外端部は、すべての中空
繊維の内孔の端部を露出させ即ち開口させるために、図
１、３、５、６に示されるように角度をなして（斜め
に）切断してもよく、あるいは、図４に示されるように
平坦に切断してもよい。そのように切断された管板は、
通常、適当な流れ分配プレート（場合によっては多孔質
のプレート）によって支持する。
に埋封されている中空繊維束５の各中空繊維の端部を開
口させる。かくして、中空繊維の開口した両端が、後に
詳述するように隣接するチャンバーと流体連通する。周
知のように、管板１１，１２の外端部は、すべての中空
繊維の内孔の端部を露出させ即ち開口させるために、図
１、３、５、６に示されるように角度をなして（斜め
に）切断してもよく、あるいは、図４に示されるように
平坦に切断してもよい。そのように切断された管板は、
通常、適当な流れ分配プレート（場合によっては多孔質
のプレート）によって支持する。
【００２５】中空繊維束５内の中心コアチューブ（単に
「コアチューブ」とも称する）９は、該コアチューブの
中空内部即ち内孔及び透過器の殻体側（即ち、中空繊維
の外表面の外側の殻体４内の空間）が、中空繊維の開口
した両端に連通するチャンバーとは直接連通しないよう
に構成され、配置される。図示の各実施例では、コアチ
ューブ９は、連続した単一のチューブであり、両管板を
通して延長したものとして示されているが、コアチュー
ブは、Ｏリングシール又は螺条で流体密状態に互いに連
結された複数本のチューブによって構成することもでき
る。
「コアチューブ」とも称する）９は、該コアチューブの
中空内部即ち内孔及び透過器の殻体側（即ち、中空繊維
の外表面の外側の殻体４内の空間）が、中空繊維の開口
した両端に連通するチャンバーとは直接連通しないよう
に構成され、配置される。図示の各実施例では、コアチ
ューブ９は、連続した単一のチューブであり、両管板を
通して延長したものとして示されているが、コアチュー
ブは、Ｏリングシール又は螺条で流体密状態に互いに連
結された複数本のチューブによって構成することもでき
る。
【００２６】中心コアチューブ９は、該チューブの内孔
と中空繊維の外表面との間で流体の流れを可能にするた
めにチューブの側壁に穿設されたパーフォレーション
（複数の開口又は穴）を有するチューブである。パーフ
ォレーションのサイズ（直径）及び個数は、中空繊維膜
カートリッジのサイズと、殻体側の気体の流速に応じて
決められる。パーフォレーションは、図１〜５の実施例
に示されるように、コアチューブ９の、２つの管板１
１，１２の間の長手の実質的に中心部位に設けるのが好
ましい。これらのパーフォレーションは、ドリルで穿孔
した穴、切込みスロット、又はその他の開口であってよ
い。これらのパーフォレーションの合計流れ面積は、基
本的には圧力降下要件によって決定され、許容最小限に
とどめることが好ましい。パーフォレーションは、最適
の流れ力学を得るには図１〜５に示されるように１対の
管板の間の実質的に中心部位に位置させることが好まし
い。コアチューブ９は、金属、ガラス、木材、プラスチ
ック、複合積層材等の任意の不透過性材料で形成するこ
とができる。
と中空繊維の外表面との間で流体の流れを可能にするた
めにチューブの側壁に穿設されたパーフォレーション
（複数の開口又は穴）を有するチューブである。パーフ
ォレーションのサイズ（直径）及び個数は、中空繊維膜
カートリッジのサイズと、殻体側の気体の流速に応じて
決められる。パーフォレーションは、図１〜５の実施例
に示されるように、コアチューブ９の、２つの管板１
１，１２の間の長手の実質的に中心部位に設けるのが好
ましい。これらのパーフォレーションは、ドリルで穿孔
した穴、切込みスロット、又はその他の開口であってよ
い。これらのパーフォレーションの合計流れ面積は、基
本的には圧力降下要件によって決定され、許容最小限に
とどめることが好ましい。パーフォレーションは、最適
の流れ力学を得るには図１〜５に示されるように１対の
管板の間の実質的に中心部位に位置させることが好まし
い。コアチューブ９は、金属、ガラス、木材、プラスチ
ック、複合積層材等の任意の不透過性材料で形成するこ
とができる。
【００２７】両端開口中空繊維束５の外周面を包被する
１層又は複数層のフィルムから成る実質的に不透過性の
バリヤー３は、露出中空繊維の実質的に全長に亙って中
空繊維束の外周面に緊密に接触させなければならない。
このような密な接触（密着）は、流体の流れが中空繊維
膜の動作表面をチャンネリング（素通り）又は迂回（バ
イパス）するのを防止するために必要とされる。このよ
うなバリヤーは、中空繊維束の外周面に液状の硬化性樹
脂を成形又は被覆することによっても得られる。更に、
そのような樹脂を外側シェル又は編組によって補強する
こともできる。本発明の一実施例では、不透過性バリヤ
ー３は、中空繊維束の寸法に合わせて中空繊維束の外周
面に緊密に巻装した薄いプラスチックフィルムである。
１層又は複数層のフィルムから成る実質的に不透過性の
バリヤー３は、露出中空繊維の実質的に全長に亙って中
空繊維束の外周面に緊密に接触させなければならない。
このような密な接触（密着）は、流体の流れが中空繊維
膜の動作表面をチャンネリング（素通り）又は迂回（バ
イパス）するのを防止するために必要とされる。このよ
うなバリヤーは、中空繊維束の外周面に液状の硬化性樹
脂を成形又は被覆することによっても得られる。更に、
そのような樹脂を外側シェル又は編組によって補強する
こともできる。本発明の一実施例では、不透過性バリヤ
ー３は、中空繊維束の寸法に合わせて中空繊維束の外周
面に緊密に巻装した薄いプラスチックフィルムである。
【００２８】実質的に不透過性のバリヤー３は、任意の
組成のものであってよく、例えば、ポリオレフィン又は
ポリ塩化ビニリデンの薄い可撓性フィルムであってよ
い。あるいは、バリヤー３は、無害の溶剤から得られた
不透過性のコーチング材であってもよく、あるいは、中
空繊維束に収縮性プラスチックフィルムのスリーブを被
せて収縮させ中空繊維束の外周面に密着させたものであ
ってもよい。
組成のものであってよく、例えば、ポリオレフィン又は
ポリ塩化ビニリデンの薄い可撓性フィルムであってよ
い。あるいは、バリヤー３は、無害の溶剤から得られた
不透過性のコーチング材であってもよく、あるいは、中
空繊維束に収縮性プラスチックフィルムのスリーブを被
せて収縮させ中空繊維束の外周面に密着させたものであ
ってもよい。
【００２９】不透過性のバリヤー３は、所望ならば管板
１１，１２を形成する前に中空繊維束５の外周面に適用
してもよく、あるいは、管板を形成した後に中空繊維束
の外周面に適用してもよい。先に述べたように、バリヤ
ー３は、管板１１と１２の間の中空繊維束５の全長を覆
うのではなく、中空繊維束５に対する流体の出入りを可
能にするために中空繊維束の円周出入口領域６，７を被
覆せず不包被状態に残しておく。これらの不包被領域
６，７は、いろいろな幅とすることができるが、一般に
は、管板１１と１２の間の中空繊維束５の全長の約１％
〜約１０％、好ましくは約１％〜約５％の幅とする。最
適の流れ力学性能を得るためには、不包被領域６，７の
幅は、最小限にすることが望ましい。ただし、不包被領
域６，７の幅を過度に狭くすると過度の圧力降下を惹起
することになるので、不包被領域の幅寸法は、最小限の
圧力降下要件によっても規定される。
１１，１２を形成する前に中空繊維束５の外周面に適用
してもよく、あるいは、管板を形成した後に中空繊維束
の外周面に適用してもよい。先に述べたように、バリヤ
ー３は、管板１１と１２の間の中空繊維束５の全長を覆
うのではなく、中空繊維束５に対する流体の出入りを可
能にするために中空繊維束の円周出入口領域６，７を被
覆せず不包被状態に残しておく。これらの不包被領域
６，７は、いろいろな幅とすることができるが、一般に
は、管板１１と１２の間の中空繊維束５の全長の約１％
〜約１０％、好ましくは約１％〜約５％の幅とする。最
適の流れ力学性能を得るためには、不包被領域６，７の
幅は、最小限にすることが望ましい。ただし、不包被領
域６，７の幅を過度に狭くすると過度の圧力降下を惹起
することになるので、不包被領域の幅寸法は、最小限の
圧力降下要件によっても規定される。
【００３０】本発明の両端開口中空繊維束流体分離装置
１に用いるべき中空繊維のタイプは、実施すべき特定の
流体分離工程に応じて決められる。この種の中空繊維の
組成及び製造方法は、当業者には周知である。本明細書
では、中空繊維の壁即ち膜は主として複合膜から成るも
のとして述べられているが、緻密壁、多孔質膜、非対称
膜から成る中空繊維を用いることもできる。本発明は、
両端において開口した内孔を有する中空繊維膜束を用い
た透過器（流体分離装置）を提供する。本発明の透過器
を用いる場合、供給流体と透過流体の間に向流流れパタ
ーン又は並流向流流れパターンのどちらでも採用するこ
とができるが、気体分離の用途の場合には、向流流れパ
ターンが望ましいことが多い。
１に用いるべき中空繊維のタイプは、実施すべき特定の
流体分離工程に応じて決められる。この種の中空繊維の
組成及び製造方法は、当業者には周知である。本明細書
では、中空繊維の壁即ち膜は主として複合膜から成るも
のとして述べられているが、緻密壁、多孔質膜、非対称
膜から成る中空繊維を用いることもできる。本発明は、
両端において開口した内孔を有する中空繊維膜束を用い
た透過器（流体分離装置）を提供する。本発明の透過器
を用いる場合、供給流体と透過流体の間に向流流れパタ
ーン又は並流向流流れパターンのどちらでも採用するこ
とができるが、気体分離の用途の場合には、向流流れパ
ターンが望ましいことが多い。
【００３１】環状の中空繊維束５は、個々の中空繊維を
中心コアチューブ又はマンドレル９の周りに好ましくは
らせん状に巻回することによって形成される。コアチュ
ーブ９の側壁には、コアチューブへの流体の出入りを可
能にするための少くとも１列のパーフォレーション８を
管板１１，１２が形成されたときその管板と管板の間の
ほぼ中心に位置するように穿設しておく（図１〜５）。
あるいは、パーフォレーション８は、コアチューブの両
端の側壁に管板１１，１２が形成されたときそれら管板
に隣接するように穿設しておく（図６）。次いで、得ら
れた環状の中空繊維束５を上述したように不透過性バリ
ヤー３によって包被する。
中心コアチューブ又はマンドレル９の周りに好ましくは
らせん状に巻回することによって形成される。コアチュ
ーブ９の側壁には、コアチューブへの流体の出入りを可
能にするための少くとも１列のパーフォレーション８を
管板１１，１２が形成されたときその管板と管板の間の
ほぼ中心に位置するように穿設しておく（図１〜５）。
あるいは、パーフォレーション８は、コアチューブの両
端の側壁に管板１１，１２が形成されたときそれら管板
に隣接するように穿設しておく（図６）。次いで、得ら
れた環状の中空繊維束５を上述したように不透過性バリ
ヤー３によって包被する。
【００３２】中空繊維を中心コアチューブ又はマンドレ
ルの周りに巻回する方法も、管板を製造する方法及びそ
の素材も、中空繊維の両端を露出させるために管板を切
断する方法も、当該技術分野において周知である。中空
繊維の両端は、管板にスロット又は切欠きを切設するこ
とによって切断する。管板は斯界において周知の技法に
より平坦な表面を創生するように切断してもよく、その
場合、管板を多孔質プレート又はその他の手段によって
支持することができる。
ルの周りに巻回する方法も、管板を製造する方法及びそ
の素材も、中空繊維の両端を露出させるために管板を切
断する方法も、当該技術分野において周知である。中空
繊維の両端は、管板にスロット又は切欠きを切設するこ
とによって切断する。管板は斯界において周知の技法に
より平坦な表面を創生するように切断してもよく、その
場合、管板を多孔質プレート又はその他の手段によって
支持することができる。
【００３３】中心コアチューブ９の軸線に対して垂直な
平面を０°とした場合、中空繊維を中心コアチューブ９
の周りに該垂直平面から最大２０°までの角度でらせん
状に巻回しても、供給流体と透過流体の間に向流流れパ
ターンを維持することができることが認められた。一般
に、この種の透過器において向流流れパターンを得るに
は、殻体側の（各中空繊維の外側で殻体内の空間を流れ
る）流体は、各中空繊維に対して接線方向に流動しなけ
ればならないと考えられる。従って、中空繊維を殻体側
の流体の流れ方向に対して相当大きな角度に配置して
も、向流流れパターンを維持することができるというこ
とは驚くべきことである。中空繊維束の中空繊維の螺旋
巻き角度は、往々にして、その透過器の中空繊維の内孔
側の圧力降下要件によって決定される。中空繊維の内孔
を通る流体の圧力降下を減少させるためには、多くの場
合、中空繊維を４５°以上の螺旋巻き角度で巻回する。
平面を０°とした場合、中空繊維を中心コアチューブ９
の周りに該垂直平面から最大２０°までの角度でらせん
状に巻回しても、供給流体と透過流体の間に向流流れパ
ターンを維持することができることが認められた。一般
に、この種の透過器において向流流れパターンを得るに
は、殻体側の（各中空繊維の外側で殻体内の空間を流れ
る）流体は、各中空繊維に対して接線方向に流動しなけ
ればならないと考えられる。従って、中空繊維を殻体側
の流体の流れ方向に対して相当大きな角度に配置して
も、向流流れパターンを維持することができるというこ
とは驚くべきことである。中空繊維束の中空繊維の螺旋
巻き角度は、往々にして、その透過器の中空繊維の内孔
側の圧力降下要件によって決定される。中空繊維の内孔
を通る流体の圧力降下を減少させるためには、多くの場
合、中空繊維を４５°以上の螺旋巻き角度で巻回する。
【００３４】透過性中空繊維を製造する方法及びその素
材は、周知である。例えば、そのような中空繊維は、カ
ーク−オスマー編「化学技術辞典」１２巻、第３版、４
９２−５１７頁（１９８０年）に掲載されたＩ．カバッ
ソ著「中空繊維膜」、及び「ポリマーの科学とエンジニ
アリング」９巻、第２版、５０９−５７９頁（１９８７
年）に掲載されたＩ．カバッソ著「膜」に記載された方
法によって容易に製造される。大抵の中空繊維は、その
外表面と内表面の間で流体を通すためのチャンネル（気
孔）を有する多孔質の壁即ち半透（選択透過）膜を有す
る。多孔質の壁の気孔は、一般に、約２００，０００Å
未満の平均直径を有し、ある種の中空繊維においては、
約５０，０００Å未満あるいは約１０，０００Å未満の
平均直径を有する。約５Å〜約２００Åもの小さい平均
直径を有するものもある。用途（気体−気体分離、液体
−液体分離、微小濾過、超濾過等）に応じて、適当な気
孔サイズを有する中空繊維を選択することができる。
材は、周知である。例えば、そのような中空繊維は、カ
ーク−オスマー編「化学技術辞典」１２巻、第３版、４
９２−５１７頁（１９８０年）に掲載されたＩ．カバッ
ソ著「中空繊維膜」、及び「ポリマーの科学とエンジニ
アリング」９巻、第２版、５０９−５７９頁（１９８７
年）に掲載されたＩ．カバッソ著「膜」に記載された方
法によって容易に製造される。大抵の中空繊維は、その
外表面と内表面の間で流体を通すためのチャンネル（気
孔）を有する多孔質の壁即ち半透（選択透過）膜を有す
る。多孔質の壁の気孔は、一般に、約２００，０００Å
未満の平均直径を有し、ある種の中空繊維においては、
約５０，０００Å未満あるいは約１０，０００Å未満の
平均直径を有する。約５Å〜約２００Åもの小さい平均
直径を有するものもある。用途（気体−気体分離、液体
−液体分離、微小濾過、超濾過等）に応じて、適当な気
孔サイズを有する中空繊維を選択することができる。
【００３５】中空繊維の壁即ち膜は、それを取扱うため
に特別な装置又は器具を必要としないほど十分な厚みを
有することが有利である。個々の中空繊維の外径は、約
１ミル〜約１００ミル以上の範囲で選択することがで
き、約２ミル〜約８０ミルとするのが好ましい。中空繊
維の壁厚は、約０．１ミル〜約１２ミル以上の範囲で選
択することができ、少くとも約０．２ミルから最大約２
０ミルの範囲とするのが好ましい。
に特別な装置又は器具を必要としないほど十分な厚みを
有することが有利である。個々の中空繊維の外径は、約
１ミル〜約１００ミル以上の範囲で選択することがで
き、約２ミル〜約８０ミルとするのが好ましい。中空繊
維の壁厚は、約０．１ミル〜約１２ミル以上の範囲で選
択することができ、少くとも約０．２ミルから最大約２
０ミルの範囲とするのが好ましい。
【００３６】多孔質の中空繊維、特に少くとも約０．２
ミルの壁厚を有する多孔質の中空繊維を通る流束を望ま
しい値とするためには、相当に大きい空隙容積を有する
中空繊維を用いるのが有利である。「空隙」とは、中空
繊維の壁内の繊維材料のない空隙をいう。従って、空隙
が存在する中空繊維の場合、その中空繊維密度は、その
中空繊維の未加工時の材料の密度より小さい。中空繊維
の空隙容積は、その壁容積（即ち中空繊維の総容積から
中空内孔の容積を差引いた容積）を基準として、９０％
もの高い値とすることができ、通常、約１０〜約８０
％、場合によっては約２０〜約７０％とすることができ
る。
ミルの壁厚を有する多孔質の中空繊維を通る流束を望ま
しい値とするためには、相当に大きい空隙容積を有する
中空繊維を用いるのが有利である。「空隙」とは、中空
繊維の壁内の繊維材料のない空隙をいう。従って、空隙
が存在する中空繊維の場合、その中空繊維密度は、その
中空繊維の未加工時の材料の密度より小さい。中空繊維
の空隙容積は、その壁容積（即ち中空繊維の総容積から
中空内孔の容積を差引いた容積）を基準として、９０％
もの高い値とすることができ、通常、約１０〜約８０
％、場合によっては約２０〜約７０％とすることができ
る。
【００３７】多くの場合、中空繊維は、多孔質の中空繊
維の表面に薄膜形成材料を被覆した複合膜の形とされ
る。このような複合膜は、周知の任意の方法、例えば米
国特許第４，４６７，００１号に記載されているような
周知の方法によって製造することができる。同米国特許
の方法によれば、膜形成材料の溶液を多孔質中空繊維の
外表面に塗布して乾燥付着させ、最大限約７，０００
Å、好ましくは約５００Å〜約２，０００Åの厚さのコ
ーチングを被覆する。場合によっては、その付着を結合
剤及び、又は化学処理によって促進させる。
維の表面に薄膜形成材料を被覆した複合膜の形とされ
る。このような複合膜は、周知の任意の方法、例えば米
国特許第４，４６７，００１号に記載されているような
周知の方法によって製造することができる。同米国特許
の方法によれば、膜形成材料の溶液を多孔質中空繊維の
外表面に塗布して乾燥付着させ、最大限約７，０００
Å、好ましくは約５００Å〜約２，０００Åの厚さのコ
ーチングを被覆する。場合によっては、その付着を結合
剤及び、又は化学処理によって促進させる。
【００３８】本発明の両端開口中空繊維膜束を耐圧殻体
４内に設置することによって図１〜６に示されるような
新規な流体分離装置１が得られる。この両端開口中空繊
維膜束を組入れた流体分離装置１には、通常、１つの供
給流体入口ポートと、１つの不透過流体出口ポートと、
２つの透過流体出口ポートを設けるが、変型例として、
透過流体を本発明の両端開口中空繊維膜束の両端から抽
出し、その流体分離装置の一端から排出させる構成とす
ることもできる。そのような構成は、例えば、米国特許
第４，６２２，１４３号に記載されているように周知で
ある。
４内に設置することによって図１〜６に示されるような
新規な流体分離装置１が得られる。この両端開口中空繊
維膜束を組入れた流体分離装置１には、通常、１つの供
給流体入口ポートと、１つの不透過流体出口ポートと、
２つの透過流体出口ポートを設けるが、変型例として、
透過流体を本発明の両端開口中空繊維膜束の両端から抽
出し、その流体分離装置の一端から排出させる構成とす
ることもできる。そのような構成は、例えば、米国特許
第４，６２２，１４３号に記載されているように周知で
ある。
【００３９】図１は、供給流体を中空繊維の殻体側に導
入し、向流流れパターンを維持するようになされた本発
明による両端開口流体分離装置の一実施例が示されてい
る。この両端開口流体分離装置１は、耐圧殻体４と、中
空繊維束５と、中心コアチューブ９と、不透過性バリヤ
ー３と、管板１１，１２とから成り、殻体４には第１ポ
ート２、第２ポート１０、第３ポート１５及び第４ポー
ト１６が設けられている。更に、図１には、中心コアチ
ューブ９の側壁に穿設されたパーフォレーション８、中
空繊維束５の不包被円周入口領域６，７、管板１１，１
２に形成されたスロット又は切欠きの形とされた中空繊
維の両端の開口部１３，１４、Ｏリングシール１７，１
８、管板１１，１２の外端を閉鎖するための円筒形プラ
グ２１，２１、円筒形プラグ２１を押えるための、螺条
２０を有するねじ付リング１９，１９、殻体４の内周面
と中空繊維束５の外周面（不透過性バリヤー３）の間に
画定される環状空間２２が示されている。
入し、向流流れパターンを維持するようになされた本発
明による両端開口流体分離装置の一実施例が示されてい
る。この両端開口流体分離装置１は、耐圧殻体４と、中
空繊維束５と、中心コアチューブ９と、不透過性バリヤ
ー３と、管板１１，１２とから成り、殻体４には第１ポ
ート２、第２ポート１０、第３ポート１５及び第４ポー
ト１６が設けられている。更に、図１には、中心コアチ
ューブ９の側壁に穿設されたパーフォレーション８、中
空繊維束５の不包被円周入口領域６，７、管板１１，１
２に形成されたスロット又は切欠きの形とされた中空繊
維の両端の開口部１３，１４、Ｏリングシール１７，１
８、管板１１，１２の外端を閉鎖するための円筒形プラ
グ２１，２１、円筒形プラグ２１を押えるための、螺条
２０を有するねじ付リング１９，１９、殻体４の内周面
と中空繊維束５の外周面（不透過性バリヤー３）の間に
画定される環状空間２２が示されている。
【００４０】図１の装置の典型的な使用例においては、
供給流体例えば空気を第１ポート２（供給流体入口ポー
ト）を通して流体分離装置１内へ導入する。第１ポート
２は、管板１１と１２の間の中間点において殻体４に配
置することができる。殻体４内に導入された供給流体
は、不透過性バリヤー３（例えば、ポリオレフィン又は
ポリ塩化ビニリデンの薄い可撓性フィルム）によって殻
体４の内周面と不透過性バリヤー３の間の環状空間２２
に沿って分離装置の両端に向って振分けられる。供給流
体の流れは、最初に、不包被円周入口領域６，７におい
て中空繊維束５の外周面に接触する。中空繊維は、例え
ば、多孔質のポリスルフォンから成る基材にスルフォン
化ポリスルフォンの非常に薄いコーチング層を被覆した
複合膜で形成されてものである。
供給流体例えば空気を第１ポート２（供給流体入口ポー
ト）を通して流体分離装置１内へ導入する。第１ポート
２は、管板１１と１２の間の中間点において殻体４に配
置することができる。殻体４内に導入された供給流体
は、不透過性バリヤー３（例えば、ポリオレフィン又は
ポリ塩化ビニリデンの薄い可撓性フィルム）によって殻
体４の内周面と不透過性バリヤー３の間の環状空間２２
に沿って分離装置の両端に向って振分けられる。供給流
体の流れは、最初に、不包被円周入口領域６，７におい
て中空繊維束５の外周面に接触する。中空繊維は、例え
ば、多孔質のポリスルフォンから成る基材にスルフォン
化ポリスルフォンの非常に薄いコーチング層を被覆した
複合膜で形成されてものである。
【００４１】入口領域６，７から中空繊維束５内に流入
した供給流体は、中空繊維束５の各中空繊維の外表面に
沿って流れ、中空繊維の半透膜を透過して中空繊維の中
空内孔に流入しなかった不透過流体は、図１に矢印で示
されるように中空繊維束の両端間の中心に向って流れ、
中心コアチューブ９の側壁のパーフォレーション８を通
って該コアチューブの内孔に流入し、流体分離装置即ち
透過器の一端から第２ポート１０（不透過流体出口ポー
ト）を通って流出する。
した供給流体は、中空繊維束５の各中空繊維の外表面に
沿って流れ、中空繊維の半透膜を透過して中空繊維の中
空内孔に流入しなかった不透過流体は、図１に矢印で示
されるように中空繊維束の両端間の中心に向って流れ、
中心コアチューブ９の側壁のパーフォレーション８を通
って該コアチューブの内孔に流入し、流体分離装置即ち
透過器の一端から第２ポート１０（不透過流体出口ポー
ト）を通って流出する。
【００４２】一方、入口領域６，７から中空繊維束５内
に流入した供給流体のうち、中空繊維束５の各中空繊維
の半透膜を透過して中空繊維の中空内孔に流入した透過
流体は、図１に矢印で示される不透過流体の流れに対し
て向流関係をなして各中空繊維の内孔を通って流れ、管
板１１，１２に埋入された各中空繊維の両端の開口部１
３，１４からそれらに連通した第３ポート１５及び第４
ポート１６を通り、透過器の両端から流出する。Ｏリン
グシール１７，１８は、透過器の高圧側と低圧側を分離
する、即ち、供給流体及び不透過流体を透過流体から隔
絶する流体密シールとして機能する。
に流入した供給流体のうち、中空繊維束５の各中空繊維
の半透膜を透過して中空繊維の中空内孔に流入した透過
流体は、図１に矢印で示される不透過流体の流れに対し
て向流関係をなして各中空繊維の内孔を通って流れ、管
板１１，１２に埋入された各中空繊維の両端の開口部１
３，１４からそれらに連通した第３ポート１５及び第４
ポート１６を通り、透過器の両端から流出する。Ｏリン
グシール１７，１８は、透過器の高圧側と低圧側を分離
する、即ち、供給流体及び不透過流体を透過流体から隔
絶する流体密シールとして機能する。
【００４３】第１ポート２は、環状空間２２が過度の圧
力増大を生じることなく流体の自由な流れを可能にする
のに十分な幅を有する場合は、必ずしも殻体４の両端間
の中心から導入する位置に配置しなくともよいが、ほぼ
中心に配置することが好ましい。
力増大を生じることなく流体の自由な流れを可能にする
のに十分な幅を有する場合は、必ずしも殻体４の両端間
の中心から導入する位置に配置しなくともよいが、ほぼ
中心に配置することが好ましい。
【００４４】高圧の供給流体が、中空繊維束５の殻体側
（中空繊維束を囲包している殻体内の空間即ち各中空繊
維の外側の空間）へ導入されると、管板１１，１２の内
側面に作用する圧力が各管板を軸方向外方へ押しのけよ
うとする。管板の押のけ又は撓みを防止するために、各
管板の外側面に圧接する物理的な支持体が設けられてい
る。即ち、図１に示されるように、ねじ付リング１９が
その螺条２０によって殻体４の内周面に螺合し（米国特
許第４，７０９，８３１号参照）、円筒形のプラグ２１
を押圧して、管板の内側からの圧力と均衡するようにな
されている。
（中空繊維束を囲包している殻体内の空間即ち各中空繊
維の外側の空間）へ導入されると、管板１１，１２の内
側面に作用する圧力が各管板を軸方向外方へ押しのけよ
うとする。管板の押のけ又は撓みを防止するために、各
管板の外側面に圧接する物理的な支持体が設けられてい
る。即ち、図１に示されるように、ねじ付リング１９が
その螺条２０によって殻体４の内周面に螺合し（米国特
許第４，７０９，８３１号参照）、円筒形のプラグ２１
を押圧して、管板の内側からの圧力と均衡するようにな
されている。
【００４５】供給流体の導入と排出を逆にすることもで
きる。例えば、図３に示されるように、供給流体を第２
ポート１０に導入し、不透過流体を第１ポート２から流
出させ、透過流体を第３ポート１５及び第４ポート１６
から流出させるようにすることができる。
きる。例えば、図３に示されるように、供給流体を第２
ポート１０に導入し、不透過流体を第１ポート２から流
出させ、透過流体を第３ポート１５及び第４ポート１６
から流出させるようにすることができる。
【００４６】図４及び５は、本発明の両端開口中空繊維
束流体分離装置の変型例を示す。これらの実施例では、
中心コアチューブ９のパーフォレーション８の配置は、
図１及び３の実施例の場合と同じであるが、下記の点で
異る。図４の実施例では、中空繊維束５は、図１の実施
例とは異なる手段によって耐圧殻体４内に装着されてい
る。即ち、透過流体封じ込めプレート２４をガスケット
２５、ボルト２６及びナット２７によって管板１２に流
体密状態に固定する。Ｏリングシール２８，３２は、透
過流体封じ込めプレート２４が設けられた側の流体装置
の一端の円筒形プラグ２１のための流体密シールであ
る。Ｏリングシール３１，３２は、流体装置の他端の円
筒形プラグ２９のための流体密シールである。
束流体分離装置の変型例を示す。これらの実施例では、
中心コアチューブ９のパーフォレーション８の配置は、
図１及び３の実施例の場合と同じであるが、下記の点で
異る。図４の実施例では、中空繊維束５は、図１の実施
例とは異なる手段によって耐圧殻体４内に装着されてい
る。即ち、透過流体封じ込めプレート２４をガスケット
２５、ボルト２６及びナット２７によって管板１２に流
体密状態に固定する。Ｏリングシール２８，３２は、透
過流体封じ込めプレート２４が設けられた側の流体装置
の一端の円筒形プラグ２１のための流体密シールであ
る。Ｏリングシール３１，３２は、流体装置の他端の円
筒形プラグ２９のための流体密シールである。
【００４７】図４の実施例では、中空繊維束５の両端の
管板１１，１２の外端面が平坦に切断され、その外端面
で符号１３，１４で示されるように中空繊維の端部が開
口している。端部プラグ２９は、透過流体を第３ポート
１５を通して収集することができるように管板１１の外
周を支持し密封している。
管板１１，１２の外端面が平坦に切断され、その外端面
で符号１３，１４で示されるように中空繊維の端部が開
口している。端部プラグ２９は、透過流体を第３ポート
１５を通して収集することができるように管板１１の外
周を支持し密封している。
【００４８】図５の実施例は、中空繊維束５の両端間の
ほぼ中間点にバリヤー２３を配設した点で図１の実施例
と異る。バリヤー２３は、パーフォレーション８の近傍
での殻体側流体の混合を少なくする働きを有する。バリ
ヤー２３の構成自体は、当業者には周知であり、例え
ば、中空繊維を中心コアチューブ９の周りに巻装する際
に、中空繊維の所望の部位にポリマーを塗布することに
よって形成することができる。このポリマーは、例え
ば、中空繊維に有害な影響を及ぼさないような温度で熱
硬化する熱硬化性流体ポリマーであってよく、あるい
は、後に硬化させることによって固体バリヤー２３を形
成することができる硬化性ポリマー例えばエポキシ樹脂
であってもよい。
ほぼ中間点にバリヤー２３を配設した点で図１の実施例
と異る。バリヤー２３は、パーフォレーション８の近傍
での殻体側流体の混合を少なくする働きを有する。バリ
ヤー２３の構成自体は、当業者には周知であり、例え
ば、中空繊維を中心コアチューブ９の周りに巻装する際
に、中空繊維の所望の部位にポリマーを塗布することに
よって形成することができる。このポリマーは、例え
ば、中空繊維に有害な影響を及ぼさないような温度で熱
硬化する熱硬化性流体ポリマーであってよく、あるい
は、後に硬化させることによって固体バリヤー２３を形
成することができる硬化性ポリマー例えばエポキシ樹脂
であってもよい。
【００４９】図６は、本発明の両端開口中空繊維束流体
分離装置の更に別の変型例を示す。この実施例では、中
心コアチューブ９のパーフォレーション８を管板１１，
１２に近接したところに配置し、中空繊維束５の、バリ
ヤー３で包被されない不包被円周出口領域７を中空繊維
束の両端間の中間点に配置した点で図３の実施例と異
る。不透過性バリヤー３は、ポリエチレンフィルム又は
補強エポキシ複合材であってよい。中空繊維束５を通す
流体の流量が高く、圧力降下が大きい場合は、補強エポ
キシ複合材が好ましい。
分離装置の更に別の変型例を示す。この実施例では、中
心コアチューブ９のパーフォレーション８を管板１１，
１２に近接したところに配置し、中空繊維束５の、バリ
ヤー３で包被されない不包被円周出口領域７を中空繊維
束の両端間の中間点に配置した点で図３の実施例と異
る。不透過性バリヤー３は、ポリエチレンフィルム又は
補強エポキシ複合材であってよい。中空繊維束５を通す
流体の流量が高く、圧力降下が大きい場合は、補強エポ
キシ複合材が好ましい。
【００５０】図６の実施例では、供給流体は、第２ポー
ト１０（供給流体入口ポート）から導入され、中心コア
チューブ９内を通り、パーフォレーション８を経て中空
繊維束５に流入する。中心コアチューブ９内を通る流体
の流れに対する抵抗は、両端のパーフォレーション８を
通して中空繊維束５内へ流れる流体の流れが等量になる
ように小さくなるようにすべきである。中空繊維束５内
に流入した供給流体のうち、中空繊維束５の各中空繊維
の半透膜を透過して中空繊維の中空内孔に流入した透過
流体は、各中空繊維の内孔を通って流れ、管板１１，１
２に埋入された各中空繊維の両端の開口部１３，１４か
らそれらに連通した第３ポート１５及び第４ポート１６
を通り、透過器の両端から流出する。中空繊維の半透膜
を透過して中空繊維の中空内孔に流入しなかった不透過
流体は、図６に矢印で示されるように中空繊維束の両端
間の中心に向って流れ、円周出口領域７を通って中空繊
維束から流出し、第１ポート２（不透過流体出口ポー
ト）を通って流体分離装置から流出する。
ト１０（供給流体入口ポート）から導入され、中心コア
チューブ９内を通り、パーフォレーション８を経て中空
繊維束５に流入する。中心コアチューブ９内を通る流体
の流れに対する抵抗は、両端のパーフォレーション８を
通して中空繊維束５内へ流れる流体の流れが等量になる
ように小さくなるようにすべきである。中空繊維束５内
に流入した供給流体のうち、中空繊維束５の各中空繊維
の半透膜を透過して中空繊維の中空内孔に流入した透過
流体は、各中空繊維の内孔を通って流れ、管板１１，１
２に埋入された各中空繊維の両端の開口部１３，１４か
らそれらに連通した第３ポート１５及び第４ポート１６
を通り、透過器の両端から流出する。中空繊維の半透膜
を透過して中空繊維の中空内孔に流入しなかった不透過
流体は、図６に矢印で示されるように中空繊維束の両端
間の中心に向って流れ、円周出口領域７を通って中空繊
維束から流出し、第１ポート２（不透過流体出口ポー
ト）を通って流体分離装置から流出する。
【００５１】図６の実施例の不透過流体の流れに対する
透過流体の流れパターンは、向流関係をなすものとして
示されているいるが、供給流体の入口ポートと不透過流
体の出口ポートを逆にすれば、並流流れパターンを設定
することができる。
透過流体の流れパターンは、向流関係をなすものとして
示されているいるが、供給流体の入口ポートと不透過流
体の出口ポートを逆にすれば、並流流れパターンを設定
することができる。
【００５２】以上、本発明を実施例に関連して説明した
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
【図１】図１は、供給流体を中空繊維の殻体側に導入
し、向流流れパターンを維持するようになされた本発明
による両端開口流体分離装置の一実施例の断面図であ
る。
し、向流流れパターンを維持するようになされた本発明
による両端開口流体分離装置の一実施例の断面図であ
る。
【図２】図２は、図１の線Ａ−Ａに沿ってみた断面図で
あり、流体ポートの構成を詳細に示す。
あり、流体ポートの構成を詳細に示す。
【図３】図３は、本発明による両端開口流体分離装置の
並流流れパターンのための変型実施例の断面図である。
並流流れパターンのための変型実施例の断面図である。
【図４】図４は、管板の支持構造と透過流体収集機構を
改変した、図１の両端開口流体分離装置の変型実施例の
断面図である。
改変した、図１の両端開口流体分離装置の変型実施例の
断面図である。
【図５】図５は、両端開口中空繊維束の左側と右側の間
にバリヤーを配置した、図１の両端開口流体分離装置の
変型実施例の断面図である。
にバリヤーを配置した、図１の両端開口流体分離装置の
変型実施例の断面図である。
【図６】図６は、パーフォレーションを中心コアチュー
ブの側壁の、管板に隣接した両端部位に穿設し、不包被
領域を中空繊維束の両端間の中間部分に設けた本発明に
よる両端開口流体分離装置の更に別の実施例の断面図で
ある。
ブの側壁の、管板に隣接した両端部位に穿設し、不包被
領域を中空繊維束の両端間の中間部分に設けた本発明に
よる両端開口流体分離装置の更に別の実施例の断面図で
ある。
１：両端開口中空繊維束流体分離装置 ２：第１ポート ３：不透過性バリヤー ４：殻体 ５：中空繊維束 ６，７：不包被円周出入口領域 ８：パーフォレーション ９：中心コアチューブ（マンドレル） １０：第２ポート １１，１２：管板 １３，１４：中空繊維の内孔の開口端又は管板の端面 １５：第３ポート １６：第４ポート ２２：環状空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サルバトーレ・ジリア アメリカ合衆国マサチューセッツ州ノーウ ッド、ネポンセット・ストリート379ビー
Claims (29)
- 【請求項１】 環状の両端開口中空繊維膜束と、該中空
繊維膜束を密閉した殻体とから成る流体分離装置であっ
て、 前記殻体は、１つの供給流体入口ポートと、１つの不透
過流体出口ポートと、少くとも１つの透過流体出口ポー
トを有し、前記両端開口中空繊維膜束は、(i)長手方向
に互いに離隔した１対の管板と、 (ii) 該１対の管板の
間の長手の選択された特定の部位において側壁に穿設さ
れたパーフォレーションを有する中心コアチューブと、
(iii)該中心コアチューブの外周の周りに円筒状に束ね
られ、前記殻体の内部の実質的に全長に亙って延設され
た複数の中空繊維から成る円筒形の中空繊維束と、 (i
v) 該中空繊維束の各中空繊維の外表面と前記中心コア
チューブの内孔との間の前記パーフォレーションを通し
ての流体の流れを可能にするためにむき出しのままに残
された中空繊維束の外周の特定の不包被円周出入口領域
を除いて、該中空繊維束のほぼ全長の外周面を包被した
実質的に不透過性のフィルムバリヤーとから成り、該中
空繊維束の両端は、前記１対の管板内に埋封されて流体
密状態に該管板を貫通し、各中空繊維の内孔の両端がそ
れぞれ対応する管板の外表面に開口しており、前記中心
コアチューブは、その内孔を通しての流体の通流を可能
にするように前記管板の１つを貫通して延長しており、
中空繊維膜束は、その各中空繊維の内孔側と殻体側との
間に流体密関係が設定されるようにして該殻体内に配置
されていることを特徴とする流体分離装置。 - 【請求項２】 前記中心コアチューブの側壁の前記パー
フォレーションは、前記１対の管板の間の長手の中心部
位に配置されており、前記不透過性フィルムバリヤー
は、前記中空繊維束の該１対の管板に隣接した両端に近
い不包被円周出入口領域を除いて、該中空繊維束のほぼ
全長の外周面を包被していることを特徴とする請求項１
に記載の流体分離装置。 - 【請求項３】 前記中心コアチューブの側壁の前記パー
フォレーションは、前記１対の管板に実質的に隣接した
領域で前記中空繊維束の両端に近いところに配置されて
おり、前記不透過性フィルムバリヤーは、該中空繊維束
の該１対の管板の間の長手の中心部位の不包被円周出入
口領域を除いて、該中空繊維束のほぼ全長の外周面を包
被していることを特徴とする請求項１に記載の流体分離
装置。 - 【請求項４】 前記中空繊維束は、複数の繊維をマンド
レルの周りに巻装することによって製造されたものであ
ることを特徴とする請求項１に記載の流体分離装置。 - 【請求項５】 前記マンドレルが前記中心コアチューブ
を構成するものとしたことを特徴とする請求項４に記載
の流体分離装置。 - 【請求項６】 前記殻体は耐圧殻体であり、前記管板は
注封材料で形成されており、該耐圧殻体と該管板との間
にシールが介設されていることを特徴とする請求項１に
記載の流体分離装置。 - 【請求項７】 前記殻体と前記不透過性フィルムバリヤ
ーの間に環状の空間が画定されていることを特徴とする
請求項１に記載の流体分離装置。 - 【請求項８】 前記不透過性フィルムバリヤーは、１層
又は複数層のプラスチックフィルムから成ることを特徴
とする請求項１に記載の流体分離装置。 - 【請求項９】 単一の透過流体出口を有することを特徴
とする請求項１に記載の流体分離装置。 - 【請求項１０】 ２つの透過流体出口を有することを特
徴とする請求項１に記載の流体分離装置。 - 【請求項１１】 単一の透過流体出口を有することを特
徴とする請求項２に記載の流体分離装置。 - 【請求項１２】 単一の透過流体出口を有することを特
徴とする請求項３に記載の流体分離装置。 - 【請求項１３】 ２つの透過流体出口を有することを特
徴とする請求項２に記載の流体分離装置。 - 【請求項１４】 ２つの透過流体出口を有することを特
徴とする請求項３に記載の流体分離装置。 - 【請求項１５】 流体混合物から第１成分を分離して、
該混合物の少くとも１つの他の成分を濃縮するために、
前記流体混合物を流体分離装置内へ供給流体入口ポート
を通して供給し、不透過流体を不透過流体出口ポートを
通して排出し、前記第１成分を透過流体出口ポートを通
して回収することから成る流体分離方法であって、 前記流体分離装置として、環状の両端開口中空繊維膜束
と、該中空繊維膜束を密閉した殻体とから成る流体分離
装置であって、該殻体は、１つの供給流体入口ポート
と、１つの不透過流体出口ポートと、少くとも１つの透
過流体出口ポートを有し、前記両端開口中空繊維膜束
は、(i) 長手方向に互いに離隔した１対の管板と、 (i
i) 該１対の管板の間の長手の選択された特定の部位に
おいて側壁に穿設されたパーフォレーションを有する中
心コアチューブと、 (iii)該中心コアチューブの外周の
周りに円筒状に束ねられ、前記殻体の内部の実質的に全
長に亙って延設された複数の中空繊維から成る円筒形の
中空繊維束と、 (iv) 該中空繊維束の各中空繊維の外表
面と前記中心コアチューブの内孔との間の前記パーフォ
レーションを通しての流体の流れを可能にするためにむ
き出しのままに残された中空繊維束の外周の特定の不包
被円周出入口領域を除いて、該中空繊維束のほぼ全長の
外周面を包被した実質的に不透過性のフィルムバリヤー
とから成り、該中空繊維束の両端は、前記１対の管板内
に埋封されて流体密状態に該管板を貫通し、各中空繊維
の内孔の両端がそれぞれ対応する管板の外表面に開口し
ており、前記中心コアチューブは、その内孔を通しての
流体の通流を可能にするように前記管板の１つを貫通し
て延長しており、中空繊維膜束は、その各中空繊維の内
孔側と殻体側との間に流体密関係が設定されるようにし
て該殻体内に配置されている流体分離装置を使用するこ
とを特徴とする流体分離方法。 - 【請求項１６】 前記中心コアチューブの側壁の前記パ
ーフォレーションは、前記１対の管板の間の長手の中心
部位に配置されており、前記不透過性フィルムバリヤー
は、前記中空繊維束の該１対の管板に隣接した両端に近
い不包被円周出入口領域を除いて、該中空繊維束のほぼ
全長の外周面を包被していることを特徴とする請求項１
５に記載の流体分離方法。 - 【請求項１７】 前記中心コアチューブの側壁の前記パ
ーフォレーションは、前記１対の管板に実質的に隣接し
た領域で前記中空繊維束の両端に近いところに配置され
ており、前記不透過性フィルムバリヤーは、該中空繊維
束の該１対の管板の間の長手の中心部位の不包被円周出
入口領域を除いて、該中空繊維束のほぼ全長の外周面を
包被していることを特徴とする請求項１５に記載の流体
分離方法。 - 【請求項１８】 前記流体分離装置は、単一の透過流体
出口を有することを特徴とする請求項１５に記載の流体
分離方法。 - 【請求項１９】 前記流体分離装置は、２つの透過流体
出口を有することを特徴とする請求項１５に記載の流体
分離方法。 - 【請求項２０】 前記流体分離装置は、単一の透過流体
出口を有することを特徴とする請求項１６に記載の流体
分離方法。 - 【請求項２１】 前記流体分離装置は、単一の透過流体
出口を有することを特徴とする請求項１７に記載の流体
分離方法。 - 【請求項２２】 前記流体分離装置は、２つの透過流体
出口を有することを特徴とする請求項１６に記載の流体
分離方法。 - 【請求項２３】 前記流体分離装置は、２つの透過流体
出口を有することを特徴とする請求項１７に記載の流体
分離方法。 - 【請求項２４】 前記第１成分は、酸素であることを特
徴とする請求項１５に記載の流体分離方法。 - 【請求項２５】 前記第１成分は、水素であることを特
徴とする請求項１５に記載の流体分離方法。 - 【請求項２６】 前記流体混合物は、酸素と窒素を含む
ものであることを特徴とする請求項１５に記載の流体分
離方法。 - 【請求項２７】 前記流体混合物は、空気であることを
特徴とする請求項１５に記載の流体分離方法。 - 【請求項２８】 中心コアチューブの外周の周りに円筒
状に束ねられた多数の半透過性中空繊維から成る環状の
両端開口中空繊維束であって、 前記中空繊維束の両端は、１対の管板内に埋封されて流
体密状態に該管板を貫通し、各中空繊維の内孔の両端が
それぞれ対応する管板の外端に開口しており、前記中心
コアチューブは、その内孔を通しての流体の通流を可能
にするように前記管板の１つを貫通して延長しており、
該中心コアチューブは、該１対の管板の間の長手の中心
部位において側壁に穿設された、流体を通すためのパー
フォレーションを有しており、該中空繊維束の外表面
は、流体に対して不透過性のフィルムバリヤーによって
包被されており、該フィルムバリヤーは、流体の流れを
可能にするためにむき出しのままに残された、前記管板
に実質的に隣接した該中空繊維束の両端に近い外周の不
包被円周出入口領域を除いて、該中空繊維束のほぼ全長
の外周面を包被していることを特徴とする環状の両端開
口中空繊維束。 - 【請求項２９】 前記中心コアチューブの側壁の前記パ
ーフォレーションは、前記１対の管板に実質的に隣接し
た領域に配置されており、前記不透過性フィルムバリヤ
ーは、該中空繊維束の該１対の管板の間の長手の中心部
位の不包被円周出入口領域を除いて、該中空繊維束のほ
ぼ全長の外周面を包被していることを特徴とする請求項
２８に記載の環状の両端開口中空繊維束。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19961022 |