JPH07194933A - 気体流または液体流からガス状物質を除去する装置と方法 - Google Patents

気体流または液体流からガス状物質を除去する装置と方法

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JPH07194933A
JPH07194933A JP6306168A JP30616894A JPH07194933A JP H07194933 A JPH07194933 A JP H07194933A JP 6306168 A JP6306168 A JP 6306168A JP 30616894 A JP30616894 A JP 30616894A JP H07194933 A JPH07194933 A JP H07194933A
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ribs
gas
pocket
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JP6306168A
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Valentin Kramer
クラマー ファレンティン
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WL Gore and Associates GmbH
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期間にわたって効率の良い物質交換比を維
持する。 【構成】 プレート状支持体１の一方の表面８にメンブ
レンポケット１１が配置され、このメンブレンポケット
の端縁側が表面８と結合されている。支持体１の反対側
の表面１６にはガス流を通過させる一連の貫流通路１２
が形成されており、その仕切り壁は支持体１の中央の領
域Ｂに形成された平行なリブ５によって形成されてお
り、領域Ｂに隣接する２つの側方領域Ａ、Ｃにはメンブ
レンポケット１１用の供給及び排出孔６がそれぞれ形成
されている。メンブレン９はリブ５の自由端縁上に支持
され、貫流通路１２全体の開放側を覆い、各支持体１に
形成された供給及び排出開口部６が互いに整合して重な
り合って、完全に貫通する通路を形成するように、互い
に積み重ねられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、請求項１の前提部分に
定義されているような新たな特徴を有する、気体流また
は液体流からガス状物質を除去する装置に関するもので
ある。さらに本発明は気体流または液体流からガス状物
質を除去する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ特許公報第４０２７１２６Ｃ１に
は、微生物によりガス状媒体からガス状物質を除去する
装置がすでに知られており、そこに設けられているメン
ブレンモジュールは大体においてボックス状のハウジン
グからなり、その中にガスを透過するが液体は透過しな
い材料からなる多数の平坦なメンブレンポケットが配置
されており、これらメンブレンポケットの外側寸法はハ
ウジングの内側寸法に相当する。互いに重なり合って配
置されたメンブレンポケット間に側方の端縁に沿って棒
状のスペーサ部材が設けられており、それによってメン
ブレンポケット間に一定の距離が保たれる。メンブレン
材料にさらに隆起部または厚肉部を設けて、それによっ
て２つのメンブレンポケット間の所定の距離が全面にわ
たって保証される。個々のメンブレンポケットはそれぞ
れ供給管と排出管が設けられており、これらは共通の供
給ないし排出パイプに連通している。使用されるメンブ
レン材料はガス透過性で液体不透過性であって、好まし
くはポリウレタンフィルムが使用される。
【０００３】この種の公知のメンブレンモジュールを例
えば排ガス浄化に使用する場合には、きわめて大きいメ
ンブレン面積が必要となる。この種の方法を経済的に使
用することができるようにするためには、製造コストを
減少させなければならない。各ポケットについて別々の
供給および排出管を共通の供給および排出パイプに接続
することは時間がかかり、複雑でかつ故障が発生しやす
い。他の欠点と見られるのはポケットであって、メンブ
レンポケットがポケット内にある液体の重量によって片
側に膨出し、それによってガス通過用の自由な流れ断面
を減少させることである。こうした状況のもとでは流れ
抵抗の正確な計算は困難である。というのは流れ抵抗は
時間に従って変化するからである。
【０００４】メンブレンポケットの側面に隆起部が形成
される場合には、メンブレンの製造が高価になり、かつ
それによってメンブレンを貫く物質交換の効率が減少さ
れる。メンブレンポケットは側方でしか保持されていな
いので、フレキシブルな前端縁がガス流の動圧を受けて
上へ巻上がって、ガス通過用に設けられている隣接の間
隙を閉鎖してしまうことがあり得る。
【０００５】さらに未公開のドイツ特許出願Ｐ４３０３
９３６．７（出願日１９９３年２月１０日）に記載され
ているメンブレンモジュールは互いに平行でかつガス流
の流れ方向に対して平行に配置された平坦な多数のメン
ブレンポケットから形成され、その内のそれぞれに平坦
なそれを取囲むフレームが設けられ、このフレームの両
側にはメンブレン材料がぴったりと張られ、そのフレー
ム平面に対して垂直に少なくとも１つの供給孔と少なく
とも１つの排出孔が設けられ、それらはメンブレンを貫
通し、メンブレン間において他の孔または溝によってメ
ンブレンとフレーム間に形成される空間と接続されてお
り、さらに多数のメンブレンポケットが供給孔と排出孔
がそれぞれ互いに重なり合って貫通した通路を形成する
ように重ねられている。このように互いに重ねられたメ
ンブレンポケットによって形成されたスタック内にそれ
ぞれメンブレンポケット間の側方に配置されたスペース
ホルダがシールとして形成されており、そのシールには
大きさと配置がメンブレンポケットのフレーム内の供給
孔および排出孔と一致する孔が形成されており、さらに
重なり合ったメンブレンポケット間のそれぞれの間隙内
にそれぞれ支持構造が配置されており、その支持構造は
個々のメンブレンポケット間の距離をポケットの全面に
わたって規定し、かつ例えばジグザグ輪郭を有する硬い
箔によって、または曲げに強い繊維あるいはワイヤから
なる多孔構造によって形成されている。
【０００６】上述のドイツ特許出願に記載されたこの種
のメンブレンモジュールは種々の個別部材、特にフレー
ム、支持構造およびスペースホルダなどの製造を必要と
し、これらを組み合わせ、かつ互いに調節してメンブレ
ンモジュールとして形成しなければならない。それによ
って特にかなり高い製造コストが必要となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、経済
的に形成するとができ、かつ駆動時間が長期にわたって
も、改良された効率で物質交換比を維持できるように構
成された簡単な構造のメンブレンモジュールを有する、
冒頭で述べた種類の改良された装置を提供することであ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用】この課題は本発
明によれば、請求項１の特徴部分に記載された特徴によ
って解決される。本発明の核心となる概念は、メンブレ
ンモジュールの各メンブレンポケットについてほぼプレ
ート状に構成された予め形成済みの支持部材を設けるこ
とであって、その一方の側ないしは下方の表面に接して
それぞれ流体供給および排出開口部を有するメンブレン
ポケットが配置され、かつ端縁側でこれらの側ないしは
表面と密封結合されており、支持部材の少なくとも反対
側ないしは上方の表面上には並べて配置された一連の平
行な気体流または液体流用の貫流通路が形成され、その
画成壁は支持部材のこの側ないしは上方の表面に形成さ
れたスペースホルダとしての平行なリブによって形成さ
れている。その場合にさらに、支持部材のリブを有する
領域にそれぞれ接する支持部材の両側の領域に、それぞ
れすべてのメンブレンポケットに共通の供給及び排出孔
が形成されており、かつ支持体はそれぞれメンブレンポ
ケットの少なくとも１つのメンブレンが隣接の支持体の
リブの自由端縁上に支持され、その場合に貫流通路全体
の開放側を覆うようにして互いにスタックとして重ねら
れている。さらにまた、各支持体内に切欠かれた供給お
よび排出孔は互いに整合して重なり合っており、かつ支
持体のスタックを完全に貫通する対応する通路を形成す
る。
【０００９】本発明の装置の好ましい別の実施例が従属
請求項に記載されている。すなわち、特に好ましくは例
えば各メンブレンポケットは一方はメンブレンによって
仕切られると共に他方はメンブレンの端縁側が固定され
ている支持体の下方の平坦な表面によって仕切られ得
る。好ましくはその場合にそれぞれ支持体の下方の表面
へのメンブレンの端縁側の固定部分は供給開口部の位置
の前に配置されると共に、流出開口部の位置の後方に配
置され得る。
【００１０】本発明の変形された実施例によれば、各メ
ンブレンポケットが一方で第１のメンブレンによって、
他方で第２のメンブレンによって仕切られ、その場合に
これら第１と第２のメンブレンの端縁側がそれぞれ支持
体の下方の平坦な表面領域に固定されることも考慮の対
象になり得る。特にこの実施例においては、第１のメン
ブレンの端縁側の固定部分は支持体の壁の下方表面領域
においてそれぞれメンブレンポケットの供給開口部の前
方ないし排出開口部の後方に配置されており、第２のメ
ンブレンの端縁側の固定部分は支持体の壁の下方表面領
域においてそれぞれメンブレンポケットの供給開口部の
後方ないしは排出開口部の前方に配置することができ
る。
【００１１】本発明によるメンブレンモジュールの他の
好ましい変形例によれば、支持体のリブを有する領域に
大体において互いに平行な二重リブ構造を設けることが
でき、その場合に第１と第２のリブは支持体のこの領域
にあるプレート状の中央部分から互いに反対の方向、す
なわち一方は上方と他方は下方へそれぞれ同様に突出し
て形成されている。
【００１２】本発明の上述の実施例の場合には、メンブ
レンポケットのそれぞれ第１のメンブレンは上方へ突出
する一連の第１のリブによって支持され、その場合に対
応する第１の貫流通路のグループを覆い、メンブレンポ
ケットのそれぞれ第２のメンブレンは下方へ突出する一
連の第２のリブによって支持され、かつその際に対応す
る第２の貫流通路のグループを覆う。
【００１３】すでに説明したように、メンブレンモジュ
ールを形成するためにそれぞれ所定数のプレート状に予
め形成された支持体が積み重ねられる。互いに積み重ね
られた支持体の互いのより確実な固定を保証するため
に、本発明による他の好ましい実施例によれば、各支持
体の上方の壁上に所定数の突起状の突出部が、そして下
方の壁上に所定数の相補形状の切欠きが次のように、す
なわち互いに重なり合った支持体によって形成されるス
タック内で突起状の突出部が対応する切欠き内に差込み
可能であるように、設けられ得る好ましい方法としてこ
の突起状の突出部と相補形状の切欠きは支持体のそれぞ
れ端縁側の厚肉にされた壁部分に設けることができる。
【００１４】本発明の上述の実施例においては、ある種
のユニットシステムが得られ、それは本発明による予め
形成済みの支持体が装着され、支持体は互いに積み重ね
る際に上述の差込み結合手段（一方の突起状の突出部と
他方の相補形状の切欠き）によって実際には自動的に互
いに固定される。それによって形成されるメンブレンモ
ジュールのきわめて良好な機械的安定性が保証される。
【００１５】さらに本発明の枠内で、リブの自由端縁に
リブの長手方向に互いに規則的な間隔で配置されたノッ
チを形成することができる。この種のノッチによって貫
流通路を通して導入される浄化すべき流体（ガス流ない
し液体流）がリブ表面の領域で一種の旋回を起し、それ
によって他方でこれらリブの自由端縁上に支持されるメ
ンブレンポケットのメンブレン表面領域における流体の
滞留時間が増大する。浄化すべき流体流のメンブレン表
面領域における滞留時間の増加によって、「ガス状／液
状」の物質交換の効率をさらに強化することができると
いう利点が生ずる。
【００１６】しかしまた同様な旋回効果はメンブレンポ
ケットを形成するために使用されるメンブレンに、好ま
しくは粗いフリースからなるラミネートを設けて、それ
によってこのフリースの表面が直接リブの自由端縁上に
載置されるようにすることによっても得られ、またさら
に増大する。いずれの場合にも本発明によるメンブレン
モジュールのメンブレンポケット用の支持体は好ましく
は一体的なプラスチック射出成型部材から形成され、そ
れは比較的妥当なコストで公知の射出成型方法を用いて
形成される。
【００１７】支持体の所定の領域に形成されたリブシス
テムはスペーサ部材としての機能と共に支持構造の機能
も満たし、従ってそのために別の部材が必要とされるこ
とはない。リブによってそれぞれ側方を仕切られるガス
流（ないし液体流）用の貫流通路は、少なくとも６０か
ら７０％の自由なガス通過（ないしは液体通過）が可能
であるように形成され、その場合に同時にメンブレンポ
ケットのメンブレン材料がこのリブによってきわめて良
好に支持される。さらにこの構造によって、メンブレン
ポケットのメンブレン材料がリブによりきわめて良好に
固定され、それによってもたらされる本発明によるメン
ブレンモジュールの安定性と寿命は公知の実施例に比較
して著しく改良され得る。
【００１８】そのほかこの種のモジュールにおける物質
交換の効率は、まず第１に流れ特性に作用するモジュー
ルの構造の他に、使用されるメンブレンの適性にも関係
する。すでに述べたポリウレタンフィルムの他に微生物
学からは、通気性かつ液体不透過性のメンブレンポケッ
ト内に細胞を培養することが知られている。このメンブ
レンの材料としてはポリエチレンとポリプロピレン（米
国特許出願３１８４３９５号）、エチレン−プロピレン
−コポリマー（米国特許出願３９４１６６２号）または
シリコンゴム（ＷＯ９０／１０６９０）が提案されてい
る。これらすべてのメンブレンは、ガスを透過する、す
なわちいずれの場合にも酸素分子を通過させるという特
性を有する。すでにまた、ゴア−テックス（ＧＯＲＥ−
ＴＥＸ、Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ ＆ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ
の登録商標）の商品名で市販されているようなミクロ多
孔性の延伸されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）メンブレンを使用することが提案されている。水蒸
気と空気は透過するが水は引き留めるという特性によっ
て、この種のメンブレンはスポーツ用の衣類を製造する
際に大規模に加工される。この種のメンブレンの製造に
ついては米国特許明細書第３，９５３，５５６号および
４，１８７，３９０号に記載されている。
【００１９】ＰＴＦＥメンブレンを装備したメンブレン
モジュールが一般に「ガス状／液状」の物質交換システ
ム用の反応容器として適しているが、微生物を用いて排
ガスを処理する場合には、微生物にミクロ多孔性のメン
ブレン構造を通して余りに多くの酸素が供給されること
が明らかになっている。この酸素供給によって微生物の
成長ないし増殖が促進されて、短時間にメンブレンポケ
ットの詰まりが観察される。その場合にはメンブレンポ
ケットの流れ抵抗が非常に高くなるので、メンブレンポ
ケットが機械的に耐えられないような圧力差で作業を行
わなければならなくなる。従ってメンブレンについて、
まず第１に微生物を使用しての排ガス浄化に使用できる
ことが要請される。
【００２０】未公開のドイツ特許出願第Ｐ４３２６６７
７．０号（出願日：１９９３年８月９日）では、面を覆
う連続的な親水性の材料からなる被覆層を有する多孔性
の延伸されたＰＴＦＥメンブレンが適していることが証
明されていることの記載がある。親水性の材料は平方メ
ートルおよび一日当り少なくとも１０００ｇの水蒸気透
過性を持たなければならない。この種の特性を有するの
は例えばポリウレンタンであって、被覆層としてＰＴＦ
Ｅフィルム上に平方メートル当り１から１５ｇの量を塗
布することができる。しかし親水性の層はまたポリエー
テル−ポリウレタンまたはパーフルオルスルホン酸から
なるメンブレンとすることができる。材料の組合せは、
衣服産業で使用されるものに相当する。すなわち米国特
許出願第４，１９４，０４１号にはミクロ多孔性のＰＴ
ＦＥ層と親水性の層からなる２層のラミネートが記載さ
れており、これは本発明の範囲内においても使用するこ
とができる。この特許明細書の開示内容を参照している
ことを明示しておく。
【００２１】物質交換の効率は直接メンブレンの厚みに
関係するので、しばしば非常に薄くて劣悪な機械的特性
を有し、例えば容易に裂けてしまうようなメンブレンが
使用される。これを防止するために、メンブレンが好ま
しくは空気を透過する支持材料と結合され、この支持材
料は好ましくはフリース、多孔フィルムまたは織物材料
などとすることができる。層材料をメンブレンポケット
に加工する場合に、支持材料がメンブレンポケットの内
側、すなわち液体側に来ないようにすることに注意しな
ければならない。というのは微生物が支持体材料の多孔
性の構造に侵入してその孔を詰まらせるからである。従
って支持材料でラミネートされたメンブレンの場合に
は、この支持材料をメンブレンポケットの外側、すなわ
ちガス流が供給される側に配置しなければならない。
【００２２】非対称の通路における処理の困難さを除去
するために、対称に構成されたメンブレンを使用するこ
とも可能であって、その場合には支持材料はそれぞれ親
水性の材料、好ましくはポリウレタンで被覆された２つ
のミクロ多孔性のＰＴＦＥフィルム間に封入される。こ
の対称のメンブレン構造の利点は、効率が低くなること
によってある程度相殺される。
【００２３】ＰＴＦＥフィルムと親水性のコーティング
は、それぞれ０．００５から１．５ｍｍの領域の好まし
くは同一の厚みを有する。上述のように被覆されたＰＴ
ＦＥメンブレンは特に排ガスからＮｏx 分子を除去する
のに効果的に使用できることが明らかになっている。そ
の場合には多分メンブレンが拡散メンブレンとして作用
すると思われる。というのは被覆によってＰＴＦＥメン
ブレンのミクロ多孔性の性質が失われてしまい、従って
メンブレンの貫流が行われないからである。好ましくは
液状の反応混合物の側に配置される親水性の被覆によっ
て、ある程度の水分吸収が保証される。この膨潤によっ
て意図した物質交換が促進されると思われる。
【００２４】
【実施例】次に、添付の図面を参照して、本発明の実施
例について詳細に説明する。特に図１と図３から明らか
なように、メンブレンポケット用の支持体１は大体にお
いて、図には部分的に示されているプレート状の部材か
らなり、この部材は上方の壁２と下方の壁３を有し、下
方の壁３は支持体１の幅全体にわたって延びているが、
上方の壁２は支持体１のそれぞれ側方の領域に設けられ
ている。この側方の領域は図１では符号Ａで示されてお
り、反対側の側方のプレート領域は、プレート領域Ｂに
連続して支持体１の図示していない反対側に設けられて
いる（図５に符号Ｃで示した支持体１’の部分領域も参
照）。
【００２５】さらに図１と図３から明らかなように、上
方の壁領域２には厚肉にされた端縁側の壁部分４が設け
られており、この壁部分は実際には上方の壁２の水平面
を越えて突出しており、かつ上方の壁２の約２倍の壁厚
を有する。この肉厚にされた壁部分４の領域に、Ｏリン
グを収容するための切欠き４’が形成されている（図２
を参照）。
【００２６】プレート部分Ａにはさらに上方の壁２と下
方の壁３間に種々の切欠き、特に供給孔６、内側の流体
通路６’、他の開口部７および端縁側の切欠き１９が形
成されている。さらに図２を用いて後述するように、供
給孔６、内側の流体通路６’および開口部７はメンブレ
ンポケット１１の内部空間と接続されている。
【００２７】支持体１の壁３の下方の表面は符号８で示
され、支持体１の壁２の上方の表面は符号１６で示され
ている。支持体１のプレート領域Ａに連続するプレート
領域Ｂには所定数の支持体に形成された平行なリブ５が
設けられており、これらリブはスペーサ部材として用い
られると共にこれに対応して互いに平行に並んで延びる
貫流通路１２を画成する側方の仕切り壁を形成する。こ
の貫流通路は浄化すべきガス流（または液体流）を貫流
させる通路を形成する。
【００２８】このガス流の流れ方向は図３では概略的に
矢印Ｐｆ1 で示されている。図１と図２においてはこの
流れ方向は紙面に対して垂直である。特に図２から明ら
かなように、メンブレンモジュール２０を形成するため
に図１と図３に示す多数の支持体が、それぞれ支持体１
の下方壁３が上方壁２の端縁側の壁部分４上に直接接す
るようにして互いに積み重ねられる。
【００２９】図２には３つの支持体１しか積み重ねられ
ていないが、実際にはメンブレン２０を形成するために
きわめて多数のこの種の支持部材が設けられる。図２か
らさらに明らかなように、それぞれ支持体１の下方表面
８に接してメンブレンポケット１１が配置されており、
メンブレンポケットの一方はメンブレン９によって、他
方は主として支持体１の下方表面８によって仕切られて
おり、このメンブレン９のそれぞれ端縁は支持体１の下
方表面８に、特に接着または溶接によって固定されてい
る。メンブレン９と支持体１の下方表面８間のそれぞれ
端縁側の固定部分は符号１０で示されている。こゝで特
にメンブレン９が支持体１の下方表面８へ固定される端
縁側固定部分１０は供給開口部７の位置の前に配置され
ており、支持体１の図示されていない反対側においては
それぞれ端縁側の固定部分は排出開口部の位置の後方に
配置されている。
【００３０】このことについては後に図５を用いてさら
に説明する。この構造によって、供給孔６、内側の流体
通路６’および供給開口部７はメンブレンポケット１１
の内部空間と接続され、同様にして支持体１の領域Ｂに
接する側ではメンブレンポケット１１はそこに形成され
た排出孔とそれに連続する内側の流体通路を介してそこ
に形成された排出孔と接続されているが、その詳細につ
いては図面には図示されていない。このような構造にお
いては、各メンブレンポケット１１には供給孔６、内側
の液体通路６’、供給開口部７（矢印Ｐｆ2 、Ｐｆ3 、
Ｐｆ4 に示す流れ方向を参照）を介して流体が供給さ
れ、メンブレンポケット１１を通過した流体の排出は同
様にして右側で行われる。
【００３１】図２から明らかなように支持体１は、それ
ぞれメンブレンポケット１１のメンブレン９が隣接する
支持体１に設けられたリブ５の自由端縁１７上に支持さ
れて、その際に貫流通路１２全体の開放側を覆うように
して、互いに積み重ねられている。このような構造にす
ることによって、メンブレン材料、従ってメンブレンポ
ケット１１のメンブレン９がリブ５の上方の自由端縁１
７によって堅固に固定され、例えばメンブレン９とそれ
の属する支持体１の下方表面８との間に約０．０５ｍｍ
の間隙が残される。それによってそれぞれメンブレン９
を支持体１の下方表面９に比較的堅固に、ほぼ固着の形
式で固定することができる。
【００３２】すでに説明したように、リブ５はメンブレ
ン９の支持構造として用いられるだけでなく、浄化すべ
きガス流（ないしは液体流）を通過させる貫流通路１２
を形成するためにも用いられ、リブ５がこの貫流通路１
２の仕切り壁を形成する。図４と図５に示すような、メ
ンブレンモジュールの変形実施例によれば、各メンブレ
ンポケット１１’を一方で第１メンブレン９で仕切り、
他方で第２メンブレン９’で仕切るようにすることもで
き、第１と第２のメンブレン９と９’の端縁側がその属
する支持体１’の下方の平坦な表面領域８’に固定され
ている。このような固定方法において特に第１のメンブ
レン９の端縁側の固定部分１０はそれぞれ支持体１’の
壁３’の下方表面領域８’においてメンブレンポケット
１１’の供給開口部７’の前方ないし排出開口部１５の
後方（図５を参照）に配置されている。そして他方にお
いて第２のメンブレン９’のそれぞれ端縁側の固定部分
１０’は支持体１’の壁３’の下方の表面８’において
メンブレンポケット１１’の供給開口部７’の後方ない
しは排出開口部１５の前方に配置されている。
【００３３】さらに図４と図５に示す実施例において
は、支持体１’のリブ５を有する領域Ｂには大体におい
て互いに平行な二重リブ５’と５”からなるシステムが
設けられており、第１と第２のリブ５’と５”は支持体
１’の支持体領域Ｂに設けられたプレート状の中央部分
１８から出て互いに反対の２つの方向、すなわち上方と
下方へ同様に突出して形成されている。
【００３４】それによってそれぞれ支持体１’のプレー
ト状の中央部分１８の上方と下方には、対をなして同様
に配置された上方と下方の貫流通路１２’と１２”が形
成される。第１のメンブレン９は上方へ突出する第１リ
ブ５’の列によって支持され、このメンブレン９は対応
するグループの第１貫流通路１２’を覆っている。
【００３５】また第２のメンブレン９’は下方へ突出す
る第２リブ５”の列によって支持され、第２貫流通路１
２”の該当する第２のグループを覆う。図５において部
分的にだけ図示されたメンブレンモジュール２０’は互
いに積み重ねられた支持体１’とそれに固定されたメン
ブレンポケット１１’から形成されている。図５には単
に、互いに積み重ねられた３つの支持体１’しか図示さ
れていないが、通常はメンブレンモジュール２０’を形
成するためにはこの種の支持体１’がきわめて多数使用
され、これらの支持体１’は図４と図５に示すように互
いに積み重ねられる。
【００３６】すでに説明したように、この支持体１’の
幅方向にはそれぞれ順次機能する３つの領域Ａ、Ｂおよ
びＣが設けられており、図５には右の領域Ｃの一部のみ
が示されている。図５に示す右側の領域Ｃは左の部分領
域Ａに対応する。すなわち右の部分領域Ｃの図５には示
されていない端部には供給孔６の左側におけるのと同様
に、互いに重なり合った支持体１’の排出孔全体が互い
に整合して重なり合っているので、右の部分領域Ｃのこ
の端部においても支持体１’のスタックを完全に貫通す
る対応排出通路が形成される。この排出孔もメンブレン
ポケット１１’全体に共通である。図５にはさらに矢印
Ｐｆ5 、Ｐｆ6 によってそれぞれメンブレンポケット１
１’の内部空間からメンブレンモジュール２０’の図５
の右側に示す排出孔１５の方向への流れが示されてい
る。
【００３７】それぞれ支持体１’の下方表面上に、正確
に言うとそれぞれ下方壁３’の下側にメンブレン９と
９’を固定することは、好ましくは接着または溶接によ
って行われるので、すでに説明したように、それぞれ端
縁側の固定部分１０と１０’が支持体１’の下方壁３’
の対応する下方表面領域８’に形成される。メンブレン
ポケット１１’のそれぞれ一方のメンブレン９はリブ
５’の上方自由端縁１７’上に支持され、第２メンブレ
ン９’はそれぞれ反対側のリブ５”の下方自由端縁上に
密着する。
【００３８】さらに図２、４および５から明らかなよう
に、互いに積み重ねられる支持体１ないし１’を互いに
流体を通さないようにシールするために、Ｏリング１３
が設けられており、このＯリングはそれぞれ供給孔６の
上方ないしは支持体１ないし１’の厚肉にされた端縁側
の壁部分４内部のそれぞれの切欠き４’の対応する排出
孔の上方に設けられている。
【００３９】さらに支持体１ないし１’の外側の右と左
の２つの壁部分４のそれぞれ切欠き１９（図１と図３を
参照）内にさらに他のシール部材１４が設けられてい
る。図６と７には支持体の他の変形例が示されている。
この場合には図７から明らかなように各支持体１の上方
壁２に所定数の突起状の突出部２１が設けられており、
反対側の下方壁３には所定数の相補形状の切欠き２２が
形成されている。
【００４０】好ましくはこれら突起状の突出部２１と相
補形状の切欠き２２は支持体プレート１の厚肉にされた
端縁側の壁部分４の領域に設けられる。支持体１を積み
重ねてメンブレンモジュールを形成する場合に突起状の
突出部２１が対応する切欠き２２内に、差込み結合シス
テムが形成されるように差し込まれ、それによって互い
に積み重ねられた支持体１がより確実な方法で互いに固
定される。
【００４１】支持体１の厚肉にされた壁部分４上の突起
状に形成された突出部は好ましくは丸いディスク形状で
あって、突起状の突出部２１を収容する対応する切欠き
２２もそれに対応して形成される。その他この突出部２
１は一般に円錐形に形成することができ、例えば丸くす
る代わりに矩形などに形成することも可能である。それ
ぞれ突起状の突出部２１の幾何学的な形状に従って、こ
の突出部を収容するための切欠き２２が形成されること
はもちろんである。
【００４２】図７には互いに重なり合って配置された２
つの端縁側の壁部分４がそれぞれ支持プレート１の図６
に示すＡ−Ｂ線に沿った部分断面で示されており、図か
ら明らかなように、それぞれ隣接し合う２つの支持体１
を積み重ねる際に一方の表面にある突起状の突出部２１
が他方の表面にある切欠き２２内へ矢印Ｐｆ7 方向に挿
入される。それによって互いに積み重ねられた支持体１
が互いに確実に固定される。
【００４３】さらに図８から明らかなように、リブ５の
上方自由端縁１７の領域にそれぞれノッチ２３が形成さ
れており、これらのノッチ２３はリブ５の長手方向に互
いに規則的な間隔で配置されている。以上述べたよう
に、例えば図２において、メンブレンポケット１１のメ
ンブレン９がリブ５の自由端縁１７上に支持され、貫流
通路１２全体の開放側を覆うことを説明した。図８に示
すリブ５の上方自由端縁にノッチ２３を有する実施例に
基づいて、メンブレン表面の領域でガス流の旋回が強化
され、それによってまたメンブレン領域におけるガス滞
留時間が増大し、その結果「ガス状／液状」の物質交換
システムの効率がさらに改良される。
【００４４】従ってメンブレン表面はリブ５の自由端縁
１７上にずっと続いて載っているのではなく、この載置
面は実際にはノッチ２３によって中断されており、それ
によって所望の旋回効果が得られる。最後に、図には詳
細には示されていないが、カバープレートと底プレート
が設けられており、それらによってそれぞれ互いに積み
重ねられた支持体１ないし１’から形成されるメンブレ
ンモジュール２０ないし２０’が閉鎖されており、この
カバープレートと底プレートにはそれぞれ供給および排
出通路が形成されており、これらは一方で供給孔６と連
通すると共に他方で排出孔とも連通している。
【００４５】さらにメンブレンモジュール２０ないし２
０’の前部分と後部分において、図の平面に対して平行
に延びると仮想される平面に前方および後方のウエブな
いしレールが配置され、それにメンブレン９と９’の対
応する部分が固定され、ウエブまたはレールを同様に支
持体１ないし１’の構成部分とすることもでき、または
この支持体１上に接着または挟持することができる。
【００４６】固定部分１０ないし１０’に対応するメン
ブレン９ないし９’の固定領域はメンブレンポケット１
１ないし１１’の前方および後方部分をいわば仕切って
いる。すでに説明したようにメンブレンモジュール２０
ないし２０’の支持体１ないし１’は好ましくはプラス
チックからなる前もって製造された一体の射出成型部材
から形成されているので、メンブレンモジュールを形成
するためにはこの支持体の他にはメンブレン材料とＯリ
ング１３と場合によってはさらに付加的なシール部材１
４しか必要とされない。
【００４７】上述の装置は一般にガスの浄化に使用され
るだけでなく、液体の浄化にも使用される。
【図面の簡単な説明】
【図１】メンブレンポケットの支持体の一部断面で示す
概略的な部分図である。
【図２】図１に示す支持体を多数重ねたものによって形
成されるメンブレンモジュールの部分断面図である。
【図３】図１に示す支持体プレートの概略的な部分斜視
図である。
【図４】変形実施例に従って、積み重ねられた支持体に
より形成されたメンブレンモジュールの他の実施例の概
略的な部分断面図である。
【図５】図４に示すメンブレンモジュールの他の概略的
な部分断面図である。
【図６】他の実施例による支持体プレートの概略的な部
分斜視図である。
【図７】図６に示す実施例における積み重ねられた支持
体のそれぞれ端縁側の厚肉にされた壁部分の、図６の矢
印Ａ−Ｂに沿った概略的な部分断面図である。
【図８】本発明の他の実施例による支持体プレートの概
略的な部分斜視図である。
【符号の説明】
１，１’…支持体 ２，２’，３，３’…壁 ４…肉厚壁部分 ４’…切欠き ５，５’，５”…リブ ６…供給孔 ６’…流体通路 ７，７’…開口部 ８，８’…下方表面 ９，９’…メンブレン １０，１０’…固定部分 １１，１１’…メンブレンポケット １２，１２’，１２”…貫流通路 １３…Ｏリング １４…シール部材 １７，１７’…自由端縁 １９…切欠き ２０，２０’…メンブレンモジュール ２１…突出部 ２２…切欠き ２３…ノッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ファレンティン クラマー ドイツ連邦共和国，デー−83620 フェル トキルヘン−ベスターハム，フルールシュ トラーセ ３

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多数のメンブレンポケットを有するメン
    ブレンモジュールからなり、メンブレンポケットの少な
    くとも１つのメンブレン壁がガスを透過するが液体を透
    過しない材料からなり、メンブレンポケットが大体互い
    に平行でかつ気体または液体の流れ方向に対して平行に
    配置され、液状の反応混合物または微生物の懸濁液を収
    容するように形成されており、かつ供給開口部を介して
    供給を受け、排出開口部を介して排出が可能であって、
    さらにそれぞれメンブレンモジュールの軸方向に互いに
    連続するメンブレンポケット間に所定数のスペーサ部材
    によって気体流または液体流を貫流させる貫流通路が形
    成されている、気体流または液体流からガス状の物質を
    除去する装置において、 各メンブレンポケット（１１；１１’）について予め大
    体プレート状に形成された支持体（１、１’）が設けら
    れ、その支持体の一方の側、つまり例えば下方表面
    （８、８’）に接してそれぞれ流体供給および排出開口
    部（７、１５）を有するメンブレンポケット（１１、１
    １’）が設けられ、かつその端縁側、つまり表面（８、
    ８’）と密封結合されており、支持体（１、１’）の少
    なくとも反対側、つまり例えば上方表面（１６、１
    ６’）には互いに並べて配置された平行な一連の気体流
    または液体流貫流通路（１２、１２’）が形成されてお
    り、その仕切り壁は支持体（１、１’）のこの側、つま
    り表面（１６、１６’）の領域（Ｂ）に形成されたスペ
    ーサ部材としての平行なリブ（５、５’）によって形成
    されており、 支持体（１、１’）のリブ（５）の領域（Ｂ）に隣接す
    る２つの側方領域（Ａ、Ｃ）にそれぞれすべてのメンブ
    レンポケット（１１、１１’）に共通の供給および排出
    孔（６）が形成されており、 支持体（１、１’）が、メンブレンポケット（１１、１
    １’）のそれぞれ少なくとも１つのメンブレン（９）が
    隣接する支持体（１、１’）のリブ（５、５’）の自由
    端縁（１７、１７’）上に支持され、貫流通路（１２、
    １２’）全体の開放側を覆うように、互いに積み重ねら
    れており、かつ各支持体（１、１’）に形成された供給
    および排出孔（６）が互いに整合して重なり合い、かつ
    支持体（１、１’）の積み重ねを完全に貫通する対応通
    路を形成することを特徴とする気体流または液体流から
    ガス状物質を除去する装置。
  2. 【請求項２】 各メンブレンポケット（１１）が一方で
    メンブレン（９）によって仕切られ、他方で支持体
    （１）の下方の平坦な表面（８）によって仕切られてお
    り、その表面にメンブレン（９）の端縁側が固定されて
    いることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 メンブレン（９、９’）の、支持体
    （１、１’）の下方表面（８、８’）に固定されるそれ
    ぞれ端縁側の固定部分（１０、１０’）が供給開口部
    （７、７’）の位置の前方ないしは排出開口部（７’）
    の位置の後方に配置されていることを特徴とする請求項
    １または２に記載の装置。
  4. 【請求項４】 各メンブレンポケット（１１’）が一方
    で第１のメンブレン（９）によって、他方では第２のメ
    ンブレン（９’）によって仕切られており、第１と第２
    のメンブレン（９、９’）のそれぞれ端縁側が支持体
    （１’）の下方の平坦な表面領域（８’）に固定されて
    いることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 第１のメンブレン（９）の端縁側の固定
    部分（１０）が支持体（１’）の壁（３’）の下方表面
    領域（８’）においてそれぞれメンブレンポケット（１
    １’）の供給開口部（７’）の前方ないしは排出開口部
    （１５）の後方に配置され、第２のメンブレン（９’）
    の端縁側の固定部分（１０’）が支持体（１’）の壁
    （３’）の下方表面領域（８’）においてそれぞれメン
    ブレンポケット（１１’）の供給開口部（７’）の後方
    ないしは排出開口部（１５）の前方に配置されているこ
    とを特徴とする請求項４に記載の装置。
  6. 【請求項６】 支持体（１’）のリブを有する領域
    （Ｂ）に平行なダブルリブ（５’、５”）構造が設けら
    れており、第１と第２のリブ（５’、５”）が支持体
    （１’）の領域（Ｂ）に設けられているプレート状の中
    間部（１８）から互いに反対の方向、すなわち上方と下
    方へ同様に突出するように形成されていることを特徴と
    する請求項４または５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 第１のメンブレン（９）が上方に突出す
    る一連の第１のリブ（５’）によって支持され、対応す
    る第１の貫流通路（１２’）のグループを覆っており、 第２のメンブレン（９’）が対応して下方に突出する一
    連の第２のリブ（５”）によって支持され、その場合に
    第２の貫流通路（１２”）の対応する第２のグループを
    覆っていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 互いに重なり合った支持体（１、１’）
    を流体が漏れないようにシールするために支持体の積み
    重ね内にＯリング（１３）が設けられており、Ｏリング
    はそれえぞれ支持体（１、１’）の厚肉にされた端縁側
    の壁部分（４）内部の対応する切欠き（４’）内で供給
    孔（６）ないしは排出孔の上方に挿入されており、場合
    によってはさらにこの壁部分（４）に他のシール部材
    （１４）が設けられることを特徴とする請求項１から７
    までのいずれか１項に記載の装置。
  9. 【請求項９】 互いに積み重ねられた支持体（１、
    １’）から形成されるメンブレンモジュール（２０、２
    ０’）がカバープレートおよび底プレートによって閉鎖
    されており、そのカバープレートおよび底プレートに供
    給および排出通路が形成され、それが一方では供給孔
    （６）と接続されると共に他方では排出孔とも接続され
    ていることを特徴とする請求項１から８までのいずれか
    １項に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 各支持体（１、１’）の上方壁（２）
    上に所定数の突起状の突出部（２１）が設けられ、下方
    壁（３）には所定数の相補形状の切欠き（２２）が、互
    いに重ね合わされた支持体（１、１’）により形成され
    るスタック内で突起状の突出部（２１）と切欠き（２
    ２）が噛み合うように差込み可能であるように、設けら
    れていることを特徴とする請求項１から９までのいずれ
    か１項に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 突起状の突出部（２１）と相補形状の
    切欠き（２２）がそれぞれ支持体（１、１’）の端縁側
    の厚肉にされた壁部分（４）の領域に設けられているこ
    とを特徴とする請求項１０に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 突起状の突出部（２１）がほぼ丸いデ
    ィスク状ないし円錐形の形状であって、相補形状の切欠
    き（２２）がそれに応じた形状にされていることを特徴
    とする請求項１０または１１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 リブ（５、５’、５”）の自由端縁
    （１７、１７’）にノッチ（２３）が形成されており、
    それがリブの長手方向に互いに規則的な間隔で配置され
    ていることを特徴とする請求項１から１２までのいずれ
    か１項に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 支持体（１、１’）が一体的なプラス
    チック射出成型部材によって形成されていることを特徴
    とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載の装
    置。
  15. 【請求項１５】 流体状の反応混合物、特に微生物水性
    懸濁液を含む空間の境をなす、液体を通さないメンブレ
    ンに接して気体流を通過させることにより、気体流また
    は液体流からガス状の物質を除去する方法において、 メンブレンがミクロ多孔性の延伸されたポリテトラフル
    オロエチレンフィルムである第１の疎水性の層と第２の
    親水性の層を有し、第２の親水性の層が第１の層に結合
    されており、かつ平方メートルおよび１日当り１０００
    ｇを越える水蒸気透過性を有することを特徴とする、気
    体流または液体流からガス状の物質を除去する方法。
  16. 【請求項１６】 疎水性の層と親水性の層がそれぞれ５
    −１５００μ、好ましくは２０−１００μの厚みを有す
    ることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 親水性の層がポリウレタンからなる被
    覆層であることを特徴とする請求項１５または１６に記
    載の方法。
  18. 【請求項１８】 平方メートル当り５−１５ｇの量の被
    覆層が設けられることを特徴とする請求項１７に記載の
    方法。
  19. 【請求項１９】 親水性の層がポリエーテル−ポリウレ
    タンであることを特徴とする請求項１５または１６に記
    載の方法。
  20. 【請求項２０】 親水性の層がパーフルオルスルホン酸
    からなるメンブレンであることを特徴とする請求項１５
    または１６に記載の方法。
  21. 【請求項２１】 疎水性の層と親水性の層がラミネート
    を形成することを特徴とする請求項１５から２０までの
    いずれか１項に記載の方法。
  22. 【請求項２２】 メンブレンが、好ましくはフリース、
    多孔フィルムまたは織物からなる通気性の支持体材料と
    結合されていることを特徴とする請求項１５から２１ま
    でのいずれか１項に記載の方法。
  23. 【請求項２３】 支持体材料が２つのメンブレン間に封
    入されていることを特徴とする請求項２２に記載の方
    法。
  24. 【請求項２４】 メンブレンの親水性の層が外側にある
    ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
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