JPH06154565A - 流体分離装置及びこれに使用される螺旋状に巻かれた半透膜要素を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単位体積当たりの濾過面積が大きな半透膜要
素を提供する。 【構成】 半透膜要素は、螺旋状に巻かれた構造体を備
える。構造体は、透過物通路材料の層１３をその間に挟
む２つの半透膜材料１５と、半透膜材料の一方の外側面
に隣接して設けられ、原料流通路材料から成る。上記構
造体は、螺旋状に巻かれて概ね円筒形の形態になされ、
原料流通路材料は、上記円筒形の形態の中央領域から外
側面まで伸長する。また、構造体の内側領域からその外
側の領域まで伸長する透過物出口チューブ２９を備え
る。構造体の螺旋状の内方端及び螺旋状の外方端は流体
の流れに対して閉じられる。構造体の軸方向の両端部を
シールして半透膜の包囲体を形成する。これにより、包
囲体の中へは半透膜を介してのみ流入でき、また、包囲
体からは出口チューブ２９を介してのみ流出できるよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、螺旋状に巻かれた半透
膜分離装置に関し、より詳細には、純粋な水を提供する
ために使用点で用いるように設計された半透膜分離装
置、並びに、多くの工程を自動化又は少なくとも半自動
化することができ、且つかなり大量に製造することので
きる、半透膜分離装置及び／又はこれに使用されるサブ
アセンブリの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】膜分離装置、特に、膜構造が中央の多孔
質のチューブの周囲で螺旋状に巻かれてモジュール又は
カートリッジを構成するモジュール又はカートリッジを
使用する膜分離装置は、今日十分に開発されており、そ
のようなモジュールは多くの且つ種々の分離装置並びに
プロセスに用途がある。米国特許第４，５４８，７１４
号及び同第４，９０６，３７２号は、包囲する圧力容器
の中で使用するための螺旋状に巻かれた膜カートリッジ
の例であり、これら膜カートリッジは、ある成分を、該
成分及び他の成分の混合物から、あるいは、当該成分を
含む溶液から分離し、原料の流れを実質的にその純粋な
成分を含む第１の流れと、濃縮物すなわち残留物の流れ
に変換する。米国特許第４，８３４，８８１号は、他の
タイプの螺旋状に巻かれた膜モジュールの例であり、該
モジュールにおいては、概ね波型のすなわちジグザグ形
状のスペーサが螺旋状の回旋部の間に使用されて原料の
流れに対する通路を提供している。

【０００３】”Ｈｉｇｈ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｓｐｉｒ
ａｌ Ｗｏｕｎｄ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｅｌｅｍｅｎ
ｔ”と題するＨｏｌｌａｎｄ外の米国特許第４，８５
５，０５８号は、上記一般的なタイプの螺旋状に巻かれ
た膜要素を開示しており、該膜要素においては、原料は
多孔質の中央チューブに入り、外方に向かって螺旋状の
通路の中に流れ、濃縮物の流れは、螺旋状の原料通路の
全長を通過した後に、螺旋状の回旋部の外縁部から出
る。螺旋状の透過物通路が、その螺旋状の外端部及びそ
の螺旋状の内端部が閉止された膜サンドイッチ体の中に
画成され、少なくとも１つの側縁部が開放されたままで
あり、これにより、透過物は、その開放された側縁部に
沿う、すなわち螺旋状に巻かれた要素の軸方向の一端部
にある螺旋状の透過物通路を出る。上記構成の結果、透
過物の流れる方向は、原料−濃縮物の流れが移動する螺
旋状の流路に対して直角である。螺旋状に巻かれた要素
の上記出口端とは反対側の軸方向の端部には端部キャッ
プが取り付けられ、且つ、粘性の低い接着剤のポッティ
ングすなわち埋め込みによってシールされる。しかしな
がら、この要素の構成は、膜包囲体の外側に高圧シール
を必要とすると共に、その後に注意深い製造工程を必要
とし、例えば、透過物出口の役割を果たす総ての縁部に
沿う編んだ透過物繊維にポリマフィルム又は金属箔を注
意深く付与し、透過物繊維に接着剤が浸透しないように
する必要がある（第７欄３０−５５行）。そのような付
与は、上記繊維を緊密な円筒体に巻いた後に、約１５２
ｍｍ乃至約２５４ｍｍ（６乃至１０インチ）の長さのシ
ールを提供するのが好ましい。また通常は、膜シート及
び原料スペーサシートに凹所を形成し、上記シートが要
素の全幅にわたって延在しないようにする必要もある。
実質的に、上記構造は標準的な螺旋状に巻かれた要素と
は異なっており、その理由は、原料−塩水スペーサシー
トは２枚の膜の間でその側縁部に沿ってシールされるか
らであり、これは、巻き作業を開始する前に２つの膜シ
ートの周部に沿って接着剤を広げてシールされた包囲体
を形成することにより完成され、かなり複雑で経費のか
かる製造方法である。ポッティングの後に、巻かれた要
素の軸方向の一端部の一部を切断することによりトリミ
ングを行い、透過物排出通路を開放する。

【０００４】比較的小さく螺旋状に巻かれた膜モジュー
ル、例えば、純粋な水を提供するように使用点で用いら
れるように設計された膜モジュールの製造コストの大部
分は、製造する際の労働コストである。しかしながら、
材料のコストも比較的高く、その理由は、標準的な製造
技術を用いる結果、材料のかなりの面積が損失しあるい
は使用不能となるからである。労働コストを極力少なく
することができる螺旋状に巻かれた要素の設計が望まれ
ており、特に自動化された又は半自動化された製造手法
に適した設計が望まれている。シートを螺旋状の要素に
巻く際に、これらシートの縁部に沿って接着剤の線を塗
布する伝統的な必要性は、巻き作業を行うことができる
速度を本来的に制限するが、予め切断したシートの縁部
に沿って接着剤の線を予め塗布することが好ましい。ま
た、接着剤で飽和された領域は、分離プロセス、すなわ
ち逆浸透（ＲＯ）又は限外濾過（ＵＦ）を行うという観
点からは作動不能すなわち非活性であるので、有効な活
性表面積が減少し、要素の全体的な処理能力が低下す
る。そのような欠点を解消するための改善が長年にわた
って模索されてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、伝統的な設
計並びに方法を用いた場合に比較して、単位容積当たり
の膜の活性表面積を大きくすることができる螺旋状に巻
かれた膜要素の構成を提供し、製造作業を十分に改善し
且つ労働コストを低くすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、螺旋状に巻
かれた膜要素を形成するために巻かれているシートの側
縁部に沿って、その巻き作業の前あるいはその巻き作業
の間に、接着剤の線を塗布する必要性を排除することに
よって達成される。螺旋状に巻かれた膜要素を製造する
ための伝統的なプロセスは、巻き作業の間に接着剤を塗
布し、且つ、そのような接着剤を繊維の開放領域に入れ
る（接着剤をかなり広い領域に広げる）ことを必要とす
るので、接着剤の粘性、繊維の多孔性並びに接着剤の線
の必要幅によって作業が制限される。巻き作業が完了す
るまで縁部に対する接着剤の塗布を必要としないので、
実質的に接着剤のないシート材料を巻く速度がかなり大
きくなり、例えば、従来の速度の５倍乃至１０倍となる
ことも多い。更に、膜包囲体の両方の側縁部に沿ってそ
れぞれの接着剤の縞すなわち線を塗布することを排除し
たので、膜の利用効率が大幅に増大し、ある場合には、
単位体積当たりの膜の活性表面積を５０％程度増大させ
ることができる。

【０００７】本発明は、使用点型の水分離装置に特に有
用な螺旋状に巻かれた半透膜要素を提供することにより
上述の目的を達成する。この半透膜要素においては、透
過物出口チューブが、螺旋状の半透膜包囲体のシールさ
れている領域を貫通し、純粋な水等を該要素の中間領域
から離れた箇所へ排出するための通路を提供する。この
構造と組み合わせて、該要素は、原料側の流路が、従来
の軸方向の通路、すなわち、螺旋状に外方又は内方へ伸
長するのではなく要素の一端部から他端部へ伸長する通
路ではなく、螺旋状に巻かれた要素を通るように設計さ
れている。シート材料の螺旋状に巻かれた層の側縁部の
中へ又は該側縁部からの軸方向の流れが存在しない上記
全体的な複合された構造は、巻き作業を完了した後に主
要な接着剤の塗布を行うことを可能とすることにより、
製造上の大きな利点をもたらす。

【０００８】上記改善された製造方法は、上記要素の自
動化された製造を容易にし、取り外し可能なコアすなわ
ちマンドレルの周囲で最初に異なったシートを単に巻く
ことにより製造を行うことを可能とし、接着剤のポッテ
ィングはそのような巻き作業を行った後且つコアを取り
除いた後に実行される。全体的な設計構造は、圧力容器
の役割を果たす包囲するシェルの中で螺旋状に巻かれた
要素に適宜なポッティング処理を行うことにより、螺旋
状に巻かれた半透膜要素を、別個の圧力容器に使用する
交換可能なモジュールとして、あるいは、内蔵型のユニ
ットとして形成することを可能にする。上記ユニット
は、約１４ｋｇ／ｃｍ²（約２００ｐｓｉ）程度の原料
側の供給圧力に接続された個々のユニットとして使用す
るのに特に適しており、使用点型の携帯用の水装置とし
て使用するのに特に適している。

【０００９】

【実施例】極めて概略的に言えば、本発明は、螺旋状に
巻かれた逆浸透膜又は限外濾過膜から形成されると共に
特に経済的に製造することのできる要素すなわちカート
リッジ１１を提供する。上記要素に使用される半透膜
は、原料混合物を別個の成分に分離するようなものであ
る。原料混合物とは一般に、少なくとも２つの成分から
成る流体混合物を表すために使用されるものであり、上
記成分は、ある液体の中に存在する固体又は他の液体か
ら成る溶液、又は２つの液体から成る混合物、あるいは
２つの気体から成る混合物とすることができる。原料混
合物が螺旋状の回旋部を通過する際に、ある気体又はあ
る液体すなわち「透過物」が残りの混合物すなわち「残
留物」から分離される。上記残留物は、供給された状態
に比較してより濃縮された状態で螺旋状の要素から出
る。例えば、カートリッジが飲用水を製造するように設
計されている場合には、実質的に純粋な液体の水が半透
膜を透過し、また、塩がより濃縮された溶液すなわち塩
水が原料通路の端部から排出される。

【００１０】図３に最も良く示すように、カートリッジ
１１は、半透膜から成る折り曲げられたシート１５の中
に透過物搬送材料のシート１３のサンドイッチ体を形成
することにより組み立てられる。上記折り曲げられたシ
ートは、対向する２つのパネルを形成する搬送材料の長
さの約２倍の長さを有する。上記サンドイッチ体は、原
料通路を提供する材料から成るシートすなわち層１７と
共に巻かれており、該層は、巻き作業の間に、膜サンド
イッチ体の半径方向外方の表面に沿って位置している。
巻き作業は、円形断面とすることができる取り外し可能
なマンドレル１９の周囲で行われる。該マンドレルは、
図３に示す如き溝２１を有しており、該溝は、折り曲げ
られた膜の過剰な長さの部分を収容する。上記折り曲げ
られた膜は、透過物が通るシート１３の端部を越えて伸
長し、後に説明する開放されたポケット２３を形成す
る。代替例においては、折り曲げられた膜は半径方向の
スロットを有することができ、該スロットの中に、必要
に応じて原料通過材料の先端を含む膜サンドイッチ体の
端部が収容される。そのようなスロット又は溝２１を設
けることにより、取り外し可能なマンドレル１９の周囲
で要素を巻くことが容易になる。

【００１１】当業界で周知の適宜な材料を用いて使用さ
れるシート材料を形成することができる。透過物通過層
は、当業界で周知の多孔質の繊維材料又はフェルトとす
ることができ、これも当業界で周知の「トリコット（Ｔ
ｒｉｃｏｔ）」の商品名で販売される編んだポリエステ
ル材料から成る繊維を使用するのが好ましい。エポキシ
又はメラミンでコーティングされたポリエステルの編物
又は織物材料の如き被覆された繊維を用いることもでき
る。原料通過材料は一般に、商品名「ベクサール（Ｖｅ
ｘａｒ）」として販売されている如き、押し出し成形さ
れたポリエチレン又はポリプロピレンの織物材料又は網
材料から形成される。必要であれば、非対称の半透性の
ＲＯメンブレン又は適宜なＵＦメンブレンを使用するこ
とができるが、より最近開発された複合体である薄膜の
ＲＯメンブレンがより広範に使用され始めている。後者
のタイプであるＲＯメンブレンにおいては、密度の高い
活性層は、非活性の支持材料とは化学的に異なる材料か
ら形成される。そのような複合膜は、種々の適宜な方法
によって形成することができるが、一般的には界面縮合
反応が実行され、該反応においては、２つの反応物質
が、多くはポリアミドである薄膜を形成し、該薄膜は、
所望の半透性を有する薄く密度の高い高分子表面を構成
する。この構成においては、上記密度の高い活性表面層
は、膜の包囲体の外側面に設けられ、非活性の支持層
が、透過物通過シート１３に接した状態でその内側に位
置する。極めて一般的には、界面縮合反応が生ずる中間
の支持層は、該支持層の前後に望ましくない高い圧力降
下を生ずることなく極めて薄い界面層を適正に支持する
所望の気孔径すなわちポアサイズを有する、適宜な高分
子材料であり、そのような材料としてはポリスルフォン
が好ましい。ポリスルフォン層を支持するそのような薄
膜メンブレン自身は、ポリエステルの不織フェルトの裏
当て材料の薄い層の上に形成され、上記裏当て材料は、
当業界においては周知の穿孔及び過剰の変形に対抗する
ために複合膜を実質的に一体に支持し、また、全体的な
透過物の通過に貢献する。

【００１２】従来は、透過物通路に面する半透膜のシー
トの側縁部は、透過物通路の層の縁部にそれぞれシール
されていた。該透過物通路の層は、巻き作業の間に十分
な接着剤を塗布することにより、上記縁部の間にサンド
イッチ状に挟まれており、透過物通路の層の各側縁部を
数インチ飽和させてその層の縁部全体に拡散させ、ま
た、半透膜シートの向かい合うフェルト表面に緊密にシ
ールされており、これにより、螺旋状に巻かれたアセン
ブリの上記特定の透過物領域の各々の側縁部に沿って完
全なシールを完成させている。同時に、過剰な量の接着
剤を塗布しないことが重要であり、過剰な量の接着剤を
塗布した場合には、接着剤が原料通路材料の隣接する縁
部の中に流入してこれらを閉塞する。また、接着剤が更
に内方へ広がるように縁部を過剰に飽和させずに、有効
な分離操作から半透膜のより広い表面を取り除かないよ
うにすることも重要であった。本発明は、巻き作業の間
のそのような縁部接着の必要性を排除したので、巻き作
業の速度は巻き作業を行う機械によってのみ制限され、
従ってその速度は、接着剤の縞を各側縁部に沿って塗布
した場合に得られる従来技術の速度よりも十分に大き
い。例えば、従来の方法は一般に、１分間当たり３乃至
４フィート（直線）の巻き作業を行っていたが、糊付け
（すなわち接着剤の塗布作業）を排除した場合には、そ
の約１０倍の作業速度を得ることができる。更に、その
長さが１０、２０、３０、４０又は４８インチのいずれ
の長さであるかに関係無く、各要素を個別に巻いて一時
に単一の要素だけを製造するのが一般的な手法であった
が、例えば、３又は４の螺旋状の要素を構成するに十分
な幅を有する一連のシート材料を巻くことが可能とな
る。そのような巻き作業が完了すると、特に長いアセン
ブリを等しい長さの３又は４の別個の部分に分割し、こ
れら部分を複数の個々のカートリッジすなわち要素を形
成するために使用する。

【００１３】巻き作業が概ね完了すると、接着剤の単一
の線すなわち縞２５が透過物通過層１３に塗布され、透
過物層の半径方向外方端すなわち後端に端部シールを形
成し、該層をその間に挟んでいる一対の半透膜シート１
５の対向するフェルト表面に層１３をシールする。約３
／４インチ幅の接着剤のストリップ２５（図２）を、端
部から約１インチの箇所に設け、その接着剤が上記端部
を越えて広がって原料通路層を通る流れを阻害しないよ
うにする。この時に、その一方の表面に接着剤を有し、
非常に細い不織のダクロンのフェルト等で形成された短
い多孔質のテープ２７が、原料通過材料の半径方向最外
方の端縁部に取り付けられる。多孔質のテープの部片
は、巻かれる要素アセンブリの軸方向の長さにほぼ等し
い１つの寸法を有する必要があり、その他の寸法は、要
素アセンブリの円周の約１５０％、すなわち、螺旋状に
巻かれたアセンブリの外周を１回よりも多く巻き、要素
１１を緊密に巻かれた状態に固定するに十分なながさに
する必要がある。多孔質のテープの外側層は、その薄さ
及び多孔性のために、原料通路層に対する流体の流れを
阻害しない。多孔質のテープ２７は、全周を包囲する薄
い層として図２に示されている。

【００１４】巻き作業が完了し多孔質のテープ２７が付
与された後に、必要とされる個々の要素１１の長さに応
じて、アセンブリを２、３、又は４、あるいは他の所望
の数に分割する。これと同時に、２つの最外方の縁部を
トリミングして通常は各縁部の１インチよりも少ない材
料を除去し、きれいな縁部の表面を形成する。その周囲
にアセンブリが巻かれている中央のマンドレル１９は、
スリットの形成及びトリミングを完了する前に取り除
く。スリットの形成の後に、螺旋状に巻かれたアセンブ
リのそれぞれを個々に処理して要素１１を完成させる。

【００１５】最初に、多孔質の小さな管すなわちストロ
ー２９を、螺旋状に巻かれたアセンブリの中央付近の箇
所に、詳細に言えば、半透膜のシート材料１５の折り曲
げ部に設けられた開放されたポケット２３の中に挿入す
る。上記ストローは、透過物層１３の端部を越えて伸長
し、図２及び図３に示すような受け入れポケットを形成
する。ストロー２９は、図１に示すように、アセンブリ
の左側の縁部で終端となるように挿入されるが、右側の
縁部を越えて軸方向に十分な距離だけ伸び、そこで要素
からの透過物の出口の役割を果たす。

【００１６】図１に最も良く示すように、そこからスト
ロー２９が突出する螺旋状に巻かれたアセンブリの端部
は、アダプタすなわちコネクタ３１に接合されている。
アダプタ３１は、開放されたコップ型の部分３３を有し
ており、該部分３３は、中央に位置する短い中空のボス
３５を包囲しており、該ボスは、コップの基部から上方
に伸長している。上記ボスは、以前に取り外し可能なマ
ンドレル１９が占めていた螺旋状に巻かれたアセンブリ
の開放した中央領域３７の中に収容されるような寸法を
有している。中央通路３９は、アダプタを完全に貫通
し、中空のボス３５の基部に整合されている。アダプタ
３１はまた、入口部分を有する直径の小さな通路４１を
有しており、上記入口部分は、軸方向の中央通路３９に
平行であり、ストロー２９の突出する端部を収容するに
丁度十分な大きさの寸法を有している。

【００１７】製造するために、アセンブリを支持するた
めの適宜な治具が設けられ、該アセンブリは、その軸線
が垂直方向に整合され、その下縁部は、アダプタのコッ
プ部分３３の上方に伸長する側壁によって包囲される空
間の中に位置しており、ストロー２９は通路４１の中に
ぴったりと収容されている。次に、例えばエポキシ又は
ポリウレタンの樹脂成分の如き熱硬化性樹脂のような、
比較的粘性の低い高分子ポット材料４３の測定した量を
コップの中に流し込み、ゆっくりと全体に拡散させる。
ポット材料４３は、相対的に開放されたベクサー（Ｖｅ
ｘａｒ）原料通過層の中で上方に流れ、透過物層の役割
を果たすトリコット（Ｔｒｉｃｏｔ）繊維の中を上方に
移動し、半透膜サポートの基材の役割を果たす不織フェ
ルトの中に入る。樹脂が硬化すると、該樹脂は、ストロ
ー２９によってもたらされる通路並びに中空のボス３５
の中央を貫通する開放した軸方向の中央通路３９を除い
て、螺旋状に巻かれたアセンブリの軸方向の端部全体を
完全にシールする。このシールは極めて経済的であり、
その理由は、約５０．８ｍｍ（２インチ）の要素アセン
ブリに関して、１インチの数分の１、例えば１．６ｍｍ
から６．４ｍｍだけ螺旋状の回旋部の中へ伸長して全体
的なシールを行い、従って、膜すなわちメンブレンの大
きな作動表面積を損なわないからである。

【００１８】ポット材料が硬化し、これにより、アダプ
タ３１が、最終的には螺旋状に巻かれた要素の軸方向の
一端部と一体の部分になった後に、軸方向の他端部を、
成型面の解放コーティングを有するコップ型の鋳型の面
から概ね同じ距離だけ離すことにより、同様なポッティ
ングすなわち埋め込み操作を実行する。再び測定した量
のポット材料４３ａを鋳型に追加して全体に拡散させて
多孔質の原料通過材料、透過物通過層並びに半透膜の不
織の基材の縁部に浸透させ、ストロー２９の端部を充填
してその位置におけるプラグの役割を果たさせる。従っ
て、ポット材料４３ａが硬化すると、軸方向の他端部は
どのような液体の流れに対しても完全にシールされて螺
旋状に巻かれた要素１１の製造を完了し、次に該要素を
鋳型から取り除く。

【００１９】要素１１は、その特定のアダプタ３１のた
めに、飲用水を製造する交換可能なカートリッジ型の逆
浸透純化装置として使用されるように設計される。その
ような水純化装置全体は種々の形状を有することができ
るが、図１に示すものは、比較的簡単に製造され且つそ
の使用の際の効率が高い装置４５である。装置４５は、
ベース４７及び細長いハウジング４９を有する２部品型
の圧力容器であり、上記ハウジングは、一体に形成され
且つ丸いすなわち半球形状の端部を有する概ね管状の形
状を有している。ハウジング４９の開放端は、一連の外
ネジ５１を有しており、該外ネジは、ベース４７の一端
部から伸長する円筒形の短いフランジ５３に形成された
内ネジすなわち雌ネジに嵌合する。例えば、住居用に設
計されたハウジング４９は、約５０．８ｍｍ（２イン
チ）の内径と、約３０５ｍｍ（１２インチ）乃至約４５
７ｍｍ（１８インチ）の長さを有する。ベース４７は、
アダプタ３１の円筒形のステムすなわちヘッド端５６を
収容する円筒形の中央空所５５を有している。直角な通
路部分５７が、ストロー２９を収容する通路４１の端部
から半径方向外方に伸長し、ベースの連結排出通路５９
に連通している。アダプタの通路部分５７とベースの通
路５９とを確実に連通させるために、浅い溝６１がアダ
プタのステム５６の表面に形成されており、上記溝は、
上記表面領域の周囲で３６０°にわたって延在し、これ
により、アダプタからの透過物の流れは、要素の角度的
な向きに関係無く、ベースの主排出通路５９に到達する
ことができる。アダプタのステム部分５６の浅い溝６１
は、一対の追加の溝に連結され、これら追加の溝はＯリ
ング６３を保持し、従って、透過物通路を、原料の流れ
あるいは濃縮物の流れのいずれとも連通しないように効
果的にシールしている。

【００２０】排出通路５９に加えて、圧力容器のベース
部分４７は、これを貫通して直接連通する他の２つの通
路を有している。短い中央通路６５がアダプタ３１を貫
通する中央通路３９に整合され、図示の装置４５におい
ては、上記短い中央通路は濃縮物に対する出口の役割を
果たすように設計されている。適宜なフィルタを介して
都市の水供給ライン等に接続することのできる側部の入
口通路６７が、ベースの外側からベースの内側面まで伸
長しており、該内側面は、アダプタの対向する表面から
若干隔置され、原水が流入する隔室６９を形成してい
る。原水は、要素１１の外側面とハウジング４９の内側
面との間の環状の空間に充填され、更に、一連の隔置さ
れた棚部（ハウジングの内側面に成形されてステム５６
を作動位置に挟持している）７１の間に流れ込み、必要
に応じて取り除くことができる左側の中空の領域７３に
充填される。図２から分かるように、原料通路のスペー
サ材料１７は、要素の外側面全体を構成し、従って、原
水は上記領域に充填され、中央空所に到達するまではサ
ンドイッチ体を形成する膜のシート材料１５の外側面に
沿って螺旋状に内方へ流れる。ポッティングされた端部
のシールにより、原水は上記螺旋状の通路へ拘束され、
浸透圧よりも高い圧力で上記通路に沿って流れる際に、
純粋な水が半透膜を透過して透過物通過層１３に入り、
一方、螺旋状に流れる原水は徐々に濃縮される。要素の
中央空所３７に到達した濃縮された液体又は塩水は、ア
ダプタを貫通する中央の出口通路３９、並びに、濃縮物
出口の役割を果たすベース４７の整合された通路６５を
流過する。ベース４７は、３つの通路５９、６５、６７
の外方端を包囲する取付具が、この取付具に適宜な導管
を接続するのを容易にする雄型のパイプネジを有するよ
うに成形されるのが好ましい。

【００２１】半透膜の細孔を通過した後に螺旋状の透過
物層の全長に沿って該透過物層に入る透過した純粋な水
は、膜のサンドイッチ体の内方端に到達するまで、螺旋
状に内方へ（濃縮されている原水の流れに平行に）流れ
る。ここにおいて、透過物は、ストローの側壁に設けら
れる複数の穴７５を通って多孔質のストロー２９の中へ
入る。ストローの左側の端部がポット材料４３ａによっ
てシールされているので、排出流全体は右側の端部を出
てアダプタの通路４１に入り、連結通路５７及び浅い溝
６１を通って、側部の出口通路５９において圧力容器か
ら出る。従って、本発明は、飲用水を製造するための非
常に経済的で使用型の螺旋状に巻かれたカートリッジ１
１を形成するための特に効率的な設計を提供し、その設
計は、従来の設計に比較して幾つかの経済性を有してい
る。

【００２２】図４乃至図７に示すのは螺旋状に巻かれた
要素の代替実施例であって、該要素は、全体的に使い捨
て可能なユニット８１として交換するのを容易にする一
体の圧力容器の中に組み込まれている。この使用型の水
分離装置すなわちユニット８１の設計においては、３つ
の異なった方向に伸長する３つのパイプ取り付け接続具
８３、８５、８７が圧力容器に担持されており、上記接
続具には、圧力容器の３つの要素と一体の部分としての
雄型のパイプネジを有する成形ニップルを設けるのが好
ましく、上記ネジは入口及び出口への接続を容易にす
る。上記設計は各家庭において個人が交換することを容
易にするが、その理由は、ハウジングが水で満たされて
いる間に該ハウジングをベースから取り外さなければな
らないのではなく、入口及び出口の取付具８３、８５、
８７への３つのパイプ接続部を容易に取り外すことがで
き、それまで使用していた圧力容器と交換される圧力容
器ユニット８１が良好な寿命を有するからである。

【００２３】より詳細に言えば、ユニット８１は、要素
１１に関して説明したのと概ね同様な手順で製造される
螺旋状に巻かれた半透性の膜アセンブリを使用してい
る。上記ユニットは、半透性の膜材料９１の折り曲げら
れたシートの間にポリエステル繊維等のサンドイッチ体
を用いており、上記繊維は、折り曲げられた内方端の手
前で終端となってポケット用の空間を残しており、該ポ
ートの中には、透過物排出導管の役割を果たす細い多孔
質の管すなわちストロー９３が挿入されている。この場
合にも、要素は取り外し可能なマンドレルの周囲に巻か
れ、透過物通路の繊維８９とベクサー（Ｖｅｘａｒ）の
原料通路の材料９５との間にサンドイッチ状に挟まれた
予め切断されたある長さの折り曲げられた膜９１が実質
的に完成されると、幅”ａ”（図７）を有する接着剤の
縞すなわち線が透過物の繊維に塗布される。その距離は
約１２．７ｍｍ（１／２インチ）であり、上記縞は、繊
維シートの長手方向の外方端から約２５．４ｍｍ（１イ
ンチ）の位置にあるのが好ましい。十分な接着剤が塗布
されるので、接着剤は繊維を飽和させて半透膜のサンド
イッチ材料の向かい合うフェルト表面に対する強固な接
合を形成し、螺旋状に巻かれたサンドイッチの半径方向
の外方端をシールする。同時に、非常に薄い多孔質のテ
ープが原料通過材料の外側面に付与され、上述のように
アセンブリの周囲に完全に巻かれ、その緊密に巻かれた
形態を維持する。トリミングを行い且つアセンブリを適
宜な寸法に切断した後に、マンドレルを取り除き、小径
の多孔質のチューブすなわちストロー９３を、折り曲げ
られた半透膜の内方端のポケットに挿入する。

【００２４】次に、螺旋状に巻かれたサブアセンブリを
端部が開放された管状のハウジング９９に取り付ける。
上記管状のハウジングには、取付具８５を担持する側室
１０３につながる側方通路１０１が形成されている。図
４に示すように、最初に左側の端部にポッティングが施
される。ハウジング９１の端部は、取付具を有する鋳型
固定具の中に設けられており、エポキシ又はポリウレタ
ンの如きポット樹脂１０５の所定量が、上記取付具を介
して上方に注入され、これにより、ポット樹脂は、管状
のハウジング９９の底部を充填し、多孔質のベクサー
（Ｖｅｘａｒ）原料通路材料９５の端縁部、透過物通過
層８９、並びに、半透膜の不織のフェルト基材の中に、
数分の１インチだけ軸方向に侵入する。

【００２５】ポット樹脂１０５が硬化した後に、膜サブ
アセンブリを担持する端部開放型のハウジング９９の他
端部を垂直方向に向け、要素の右側の端部から伸長する
多孔質のストロー９３の端部を収容するように設計され
た概ね同様の固定具の中に着座させる。固定具を管状の
圧力容器の端部に嵌合させることにより形成された鋳型
の空所の中に再び十分な量のポット樹脂１０５ａを注入
する。

【００２６】両端部のポッティング処理を完了した後
に、ポット樹脂１０５を通って中央領域１０９へ入る穴
１０７を左側の端部に穿孔し、アセンブリの内側並びに
螺旋状の原料通路の半径方向内方端に連通させる。次
に、軸方向の端部分１１１、１１３を、スピン溶接、接
着剤接合又は他の方法によって、概ね正円筒形の圧力容
器の端部に永続的に取り付け、これにより、螺旋状に巻
かれた要素を圧力容器の中で永続的に包囲する。左側の
端部分１１１は、標準的なパイプネジを有する取付具８
３を担持しており、該取付具を通って通路１１５が中空
室１１７まで伸長している。実際には、大きな室１１７
は必ずしも必要ではなく、そのような大きな室は、取付
具を貫通する通路１１５とポット材料に穿孔された通路
１０７との間を連通するためにだけ必要である。従っ
て、必要であれば、ポット樹脂が硬化した後に、ネジ付
きの取付具を含む端部ユニット全体をチューブの端部に
成形することができ、そのような取付具を貫通して単一
の穴を中央領域まで直接穿孔し、螺旋状の要素の一端部
の中央領域１０９に連通させることができる。

【００２７】右側の端部ユニット１１３は、純粋な水が
溜まる透過物収集室の役割を果たし、純粋な水は該収集
室から、逆止弁１２１が設けられている小さな出口室１
１９を通って流れ、雄型のパイプネジを有する取付具８
７の排出通路１２３に出る。側室１０３は、原料出口室
の役割を果たすように設計されているが、後に説明する
ように、原料の入口として使用することができる。側室
は、毛細管型の流れ絞り手段すなわちレストリクタ又は
他の形態の流れ調整手段すなわちレギュレータを備え、
該手段は、流量を制御し、膜の原料側に所望の背圧が維
持されるようにする。側室は更に安全フィルタ１２５を
備え、該安全フィルタは、特に製造の際に混入した小さ
な粒子によって毛細管型の流れレストリクタの閉塞を防
止する役割を果たし、上記レストリクタは、約０．０２
０インチの直径を有するポリエチレン等の短い管とする
ことができる。

【００２８】作動の際には、内蔵型の純化ユニット８１
を、左側の端部ユニットの取付具８３を介して、標準的
な家庭用の水の入口ラインに接続することができる。側
室１０３の取付具８５を次に排水につながる導管に接続
する。純粋な水の出口ラインを、逆止弁１２１に隣接す
る右側端の取付具８７に接続する。通常の供給圧の水
が、穿孔された穴１０７を介して中央領域１０９に入
り、原料通過材料９５の中に流れる。ユニットの両方の
軸方向端部はポット樹脂でシールされているので、唯一
の流路は外方へ螺旋状に伸びる通路である。原水が上記
螺旋状の通路をゆっくりと移動する際に、純粋な水は、
半透膜を包む螺旋状の回旋部の表面を通って連続的に浸
透する。上記回旋部は、上記螺旋状の原料通路の両面を
形成する。その純粋な水は、透過物通路の繊維に入り、
細長いサンドイッチ体の両方の側縁部がポット樹脂でシ
ールされているので、中央付近の多孔質のストロー９３
に到達するまで、螺旋状に内方に流れる。純粋な水は、
右側の端部分１１３の中空室を満たし、次に、逆止弁１
２１を通って純粋な水の排出通路１２３から出る。濃縮
された水すなわち塩水は、螺旋状に巻かれた膜のサンド
イッチ体を包囲する原料材料９５の最外方の層（図７参
照）に到達し、そこから通路１０１を通って出て側室１
０３を通って取付具８５を出、そこからドレーン又は何
等かのリサイクル構造に流れる。

【００２９】幾つかの好ましい実施例を参照して本発明
を説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、当
業者には自明の種々の変形及び変更を行うことができる
ことを理解する必要がある。例えば、螺旋状に巻かれた
新規な半透膜要素を用いた装置の例示的な２つの実施例
を示したが、本発明の改善されたユニットから他の設計
をすることもできる。例えば、原料通路の流れを反転さ
せた圧力容器ユニット８１を用い、原水が側室１０３に
入り、原料流路を螺旋状に内方へ通って左側の継ぐ８３
から出るようにすることができる。取付具８５を入口と
して使用する場合には、流れレストリクタ１２４は取り
除かれ、また、フィルタ１２５も取り除かれることにな
る。分離装置４５の原料側の入口及び出口接続部を反転
させ、原水の流れが螺旋状に反対方向に流れるようにす
ることもできる。

【００３０】図８に示すのは、図４乃至図７に示す一体
型の圧力容器ユニット８１に対して行うことのできる変
更例である。複数のシートの螺旋状の巻き作業、並び
に、ストローの挿入を上述のように行ってサブアセンブ
リ１３１を形成し、該サブアセンブリの一端部からスト
ロー１３３を突出させる。このサブアセンブリを次に、
圧力容器の本体の役割を果たす端部開放型の管状のハウ
ジング１３５に挿入する。上記ハウジングは、その各々
の軸方向の端部の内側面に形成された環状の凹所１３７
を備えている。各々の凹所は、端部キャップ１４１の一
部として形成された直立する環状のフランジ１３９を収
容し、上記フランジは、ポット樹脂を受け入れるための
上述の如きコップを提供する。端部キャップ１４１は、
ストロー１３３が貫通する通路１４３と、パイプネジが
形成された一体型の取付具１４５とを備え、上記端部キ
ャップの中空の一体部分は、サブアセンブリが端部キャ
ップ１４１に嵌合された時に、ストロー１３３の端部を
収容する。図８に示すように、管状の本体１３５の凹陥
した端部と、端部キャップの円筒形のフランジ部分１３
９との間には、接着剤等による流体密シールが形成され
ている。第２の通路１４７が端部キャップ１４１の端部
壁に形成されており、上記第２の通路は、計量した所定
量のポット樹脂をアセンブリに注入するための装置１４
９を該アセンブリに接続する供給導管として使用され
る。その樹脂の量は、螺旋状に巻かれたアセンブリの軸
方向の端部を完全にシールし、更に、サンドイッチ体を
形成する半透膜のシートの両面の間の原料通路領域及び
透過物通路領域の空隙の中に入るように若干上方に流れ
るに十分な量である。硬化した高分子樹脂は、注入が行
われた通路１４７もシールする。従って、図８に示す構
成においては、透過した水は、ストロー１３３から、純
粋な水のリザーバまた他の使用点へつながる取付具１４
５の内部へ直接排出される。同様なタイプの端部キャッ
プが他端部に装着されるが、その際には、パイプネジを
有する取付具の部分を軸方向の中央に置き、これによ
り、樹脂が硬化した後に、取付具の中央部に軸方向の孔
を穿孔して螺旋状に巻かれた要素の中央領域に直接連通
させることができる。

【００３１】図１乃至図３に示す交換可能なユニットに
関しては、種々のタイプのアダプタ及びハウジングのユ
ニットを採用することができ、例えば、純粋な水だけが
多孔質のストローに連通する通路を通ってアダプタのス
テムから出るようになされたセットを用いることができ
る。そのような構造においては、シェブロン型（ｃｈｅ
ｖｒｏｎ−ｔｙｐｅ）のシールの如き適宜なシールを準
備し、要素の左側のポッティングされた端部を、支持棚
部が示される付近の領域で３６０°にわたって包囲する
ことができる。上記シールは、ポット樹脂が注入される
浅い端部キャップの一部として形成することができる。
そのようなシールは、要素を包囲する環状の領域を、左
側の端部の中空の領域から分離し、上記中空の領域は、
ハウジングの左側の端部の適宜な取付具によって形成さ
れる原水入口につながる隔室すなわち接続通路の役割を
果たす。ポット材料を穿孔して形成された穴は、左側の
隔室と螺旋状に巻かれた要素の中央領域との間を連通す
るために用いられる。そのような構造においては、原水
は螺旋状に外方へ流れ、要素を包囲する環状の領域に到
達する濃縮物又は塩水は、図１の実施例の入口通路６７
と同様の位置に設けられる塩水出口を通って装置を出る
ことになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】螺旋状に巻かれた取り外し可能な半透膜要素を
備え、本発明の種々の特徴を具体化する使用点型の水分
離装置を示す断面図である。

【図２】図１の線２−２に概ね沿って上記要素だけを示
す断面図である。

【図３】取り外し可能なコアを破線で表しながら図１の
半透膜要素の最初の巻を示す概略図である。

【図４】図１の装置の螺旋状に巻かれた半透膜要素と概
ね類似し、圧力容器の中に一体に取り付けられた半透膜
要素を備える使用点型の水分離装置の代替実施例を示す
断面図である。

【図５】図４の線５−５に概ね沿って示す断面図であ
る。

【図６】図４の線６−６に概ね沿って、図５の半透膜要
素の中央部を拡大して示す断面図である。

【図７】図５の螺旋状に巻かれた半透膜要素を備える装
置の外側部分の一部を拡大して示す断面図である。

【図８】本発明の種々の特徴を具体化する、図４に示す
装置の代替実施例を製造するために、別個に型成形され
適所に嵌合された端部キャップを有する端部開放型の管
状体の中に、螺旋状に巻かれた膜サブアセンブリの一端
部をどのように一体に埋め込むかを示す概略図である。

【符号の説明】

１１ 要素（カートリッジ） １３ 原料通路シ
ート １５ 半透膜シート １７ スペーサ材
料 １９ マンドレル ２１ 溝（スロッ
ト） ２３ ポケット ２９ ストロー ３１ アダプタ（コネクタ） ３３ コップ型の
部分 ３５ ボス ３９ 中央通路 ４５ 水分離装置 ４７ ベース ４９ ハウジング

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 螺旋状に巻かれた半透膜要素を備えた流
   体分離装置において、 螺旋状に巻かれた構造体を備え、該構造体が、 透過物通路材料の層をその間にサンドイッチ状に挟むよ
   うに配列され、半透膜材料から成る少なくとも２つの細
   長いパネルと、 半透膜材料製の前記細長いパネルの一方の外側面に隣接
   して設けられ、原料流の通路を提供する材料から成る層
   とを備え、 前記サンドイッチ体及び前記原料流の通路を提供する材
   料は、螺旋状に巻かれて概ね円筒形の形態になされ、前
   記原料流通路材料は、前記円筒形の形態の中央領域から
   外側面まで伸長しており、 また、前記サンドイッチ体の中の内側領域から該サンド
   イッチ体の外側の領域まで伸長する透過物出口チューブ
   手段を備え、前記細長いサンドイッチ体の螺旋状の内方
   端及び螺旋状の外方端は流体の流れに対して閉じられて
   おり、 更に、前記螺旋状に巻かれた構造体の軸方向の両端部を
   シールして前記サンドイッチ体の中の前記透過物通路材
   料の周囲にシールされた半透膜包囲体を形成し、その結
   果、前記半透膜材料を通ってのみ前記包囲体の中へ入る
   ことができ、また、前記透過物出口チューブ手段を通っ
   てのみ前記包囲体から出ることができるようにする固形
   化された高分子材料と、 一方の軸方向の端部の前記固形化された高分子材料を通
   って前記螺旋状に巻かれた構造体の前記中央領域に連通
   する手段と、 前記端部がシールされた螺旋状に巻かれた構造体を包囲
   する外側ハウジングとを備え、該ハウジングは、その内
   側及び外側の間に連通する第１、第２及び第３の通路を
   有し、上記第１及び第２の通路は、前記原料流通路材料
   の螺旋状の外方端、及び、前記連通する手段にそれぞれ
   流体連通しており、前記第３の通路は、前記透過物出口
   チューブ手段に流体連通していることを特徴とする流体
   分離装置。
2. 【請求項２】 請求項１の流体分離装置において、前記
   外側ハウジングは、概ね管状の部分を有すると共に、２
   つの軸方向の端部封鎖体を備え、前記端部がシールされ
   螺旋状に巻かれた構造体は、前記固形化した高分子材料
   を介して前記外側ハウジングに一体に接続されているこ
   とを特徴とする流体分離装置。
3. 【請求項３】 請求項２の流体分離装置において、前記
   第２の通路手段は、前記軸方向の端部閉鎖手段の一方を
   貫通することを特徴とする流体分離装置。
4. 【請求項４】 請求項３の流体分離装置において、前記
   第１の通路手段は、前記ハウジングの前記管状の部分の
   側壁を貫通することを特徴とする流体分離装置。
5. 【請求項５】 請求項４の流体分離装置において、前記
   第３の通路手段は、前記２つの軸方向の端部閉鎖手段の
   他方を貫通することを特徴とする流体分離装置。
6. 【請求項６】 請求項５の流体分離装置において、前記
   連通する手段は、前記端部かシールされ螺旋状に巻かれ
   た構造体の軸方向の一端部の前記固体の高分子材料を貫
   通する穴を有し、該穴は、前記螺旋状に巻かれた構造体
   の軸線に概ね沿って位置することを特徴とする流体分離
   装置。
7. 【請求項７】 請求項３の流体分離装置において、前記
   透過物出口チューブは、一方の軸方向の端部の前記固体
   の高分子材料を、概ね軸方向において且つ前記螺旋状に
   巻かれた包囲体の内側の幅の主要な部分を横断する方向
   において貫通し、前記包囲体の中の前記チューブ部分は
   流体の流れに対して多孔質であることを特徴とする流体
   分離装置。
8. 【請求項８】 請求項１の流体分離装置において、前記
   端部がシールされ螺旋状に巻かれた構造体は、前記外側
   ハウジングから分離可能で且つ該外側ハウジングに取り
   外し可能に装着することのできるカートリッジの一部で
   あることを特徴とする流体分離装置。
9. 【請求項９】 請求項８の流体分離装置において、前記
   カートリッジは、前記端部がシールされ螺旋状に巻かれ
   た構造体の一端部に設けられるコネクタ手段を備え、前
   記外側ハウジングは、概ね管状の本体部分に取り外し可
   能に接続することができる端部封鎖手段を有し、前記端
   部封鎖手段及び前記コネクタ手段は、これらを分離可能
   に相互に接続する相互係合手段を有することを特徴とす
   る流体分離装置。
10. 【請求項１０】 請求項９の流体分離装置において、前
    記第１、第２及び第３の通路手段は総て前記端部封鎖手
    段に設けられていることを特徴とする流体分離装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０の流体分離装置において、
    前記端部封鎖手段の前記第２及び第３の通路手段は、前
    記コネクタ手段に形成された第４及び第５の通路手段に
    連通することを特徴とする流体分離装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１の流体分離装置において、
    前記取り外し可能な端部封鎖手段の前記第１の通路手段
    は、前記概ね管状の本体部分の内壁面と前記カートリッ
    ジの外側面との間の環状の領域につながっていることを
    特徴とする流体分離装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１の流体分離装置において、
    前記端部がシールされ螺旋状に巻かれた構造体は、その
    軸方向の一端部の前記固体の高分子材料によって、前記
    コネクタ手段に固定されていることを特徴とする流体分
    離装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３の流体分離装置において、
    前記透過物出口チューブ手段は、前記コネクタ手段の前
    記第５の通路手段の中に伸長していることを特徴とする
    流体分離装置。
15. 【請求項１５】 請求項９の流体分離装置において、前
    記概ね管状の本体は、１つの開放端及び１つの閉鎖端を
    有しており、前記開放端は、該開放端に沿って形成され
    るネジ手段を有しており、前記端部封鎖手段の対応する
    領域に沿って嵌合ネジ手段が形成され、これにより、一
    方を他方に流体密に且つ取り外し可能に接続できること
    を特徴とする流体分離装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５の流体分離装置において、
    前記概ね管状の本体の前記開放端の外側面には雄ネジが
    形成され、また、前記端部封鎖体の一部には雌ネジが形
    成されていることを特徴とする流体分離装置。
17. 【請求項１７】 請求項１６の流体分離装置において、
    前記概ね管状の本体の内壁面から伸長する着座手段が設
    けられており、該着座手段は、前記コネクタ手段に取り
    付けられた前記端部とは反対側の前記カートリッジの軸
    方向の端部に圧接するように位置決めされ、更に、前記
    コネクタ手段及び前記端部封鎖手段は、前記本体が前記
    端部封鎖手段と流体密に接続されている時には常に、相
    互に接続されるように構成されることを特徴とする流体
    分離装置。
18. 【請求項１８】 分離装置に使用するに適した螺旋状に
    巻かれた半透膜要素を形成するための方法において、 半透膜材料製の２つの細長いパネルを、その間に透過物
    通路材料の層をサンドイッチ状に挟むように配設し、該
    サンドイッチ体の長手方向の先端を流体の流れに対して
    閉じる段階と、 原料流通路提供材料製の細長いシートを、前記サンドイ
    ッチ体の中の半透膜材料製の前記細長いパネルの一方の
    外側面に隣接して配置する段階と、 前記サンドイッチ体及び前記原料流通路提供材料を前記
    先端から螺旋状に巻いて概ね円筒形の形態となして前記
    原料流通路材料が前記円筒形の形態の外側面まで伸長す
    るようにし、これにより、螺旋状に巻かれた構造体を形
    成する段階と、 前記サンドイッチ体の後端を流体の流れに対してシール
    する段階と、 透過物出口チューブ手段を前記サンドイッチ体の中に挿
    入し、前記サンドイッチ体の中の内側領域から該サンド
    イッチ体の外側領域まで伸長させる段階と、 固化することにより前記サンドイッチ体の中の前記透過
    物通路材料の周囲にシールされた半透膜の包囲体を形成
    する流動可能な高分子材料によって、前記螺旋状に巻か
    れた構造体の軸方向の両端部をシールし、前記半透膜の
    材料を通ってのみ前記シールされた包囲体の中へ入るこ
    とができ、また、前記透過物出口チューブ手段を通って
    のみ前記包囲体から出ることができるようにし、これに
    より、螺旋状の原料流通路を形成し、該原料流通路の長
    手方向の両端部に該原料流通路の入口及び出口を形成す
    る段階と、 前記固形化された高分子材料を通って前記螺旋状に巻か
    れた構造体の中へ入り、これにより、前記螺旋状の原料
    流通路の螺旋状の内方端に連通する通路を形成する段階
    とを備え、これにより、 端部がシールされ螺旋状に巻かれた構造体を形成し、該
    構造体は、その内部及び外部の間に連通する３つの通路
    を有する包囲する外側ハウジングの中に位置させること
    ができ、前記通路の２つは、前記原料流通路の螺旋状の
    外方端及び前記通路にそれぞれ連通するように配置さ
    れ、前記第３の通路は、前記透過物出口チューブ手段に
    連通するように配置されることを特徴とする方法。
19. 【請求項１９】 請求項１８の方法において、前記螺旋
    状の巻き作業はマンドレルの周囲で行われ、前記マンド
    レルは、前記巻き作業の後で且つ前記軸方向の端部をシ
    ールする前に取り除かれ、これにより、前記マンドレル
    を取り除くことにより、前記螺旋状に巻かれた構造体の
    中に開放された中央の空間が形成され、該中央の空間
    が、前記原料流通路に連通する前記中央領域を構成する
    ことを特徴とする方法。