JPH0747237A - 柔軟性材料から作られたハウジングをもつ中空繊維の膜の分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明は、端キャップにより取り囲まれた各端
にチューブシートをもつ、中空繊維の膜の１または２以
上の束を有する、中空繊維の分離アセンブリーである。
不透過性ハウジングは、好ましくは柔軟性ポリマー材
料、最も好ましくは収縮性管から作られ、前記束と接触
しかつそれを取り囲み、前記端キャップの間を延びる。
ポリマーの、不透過性ハウジングは束の中の繊維の列と
接触しかつそれらを圧縮して、個々の繊維の外側に沿っ
た軸方向の流れを増強し、端キャップの間の繊維束を保
護し、そして透過した流体を含有し、そしてそれを束の
１または２以上の端における１または２以上の口に向け
る。 【効果】この中空繊維の分離装置は大きい容量を提供
し、そしてまたコストが低く、軽量であり、単独に設置
された分離装置として使用することができ、そして試験
を必要とする高い圧力の区画もたない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、流体混合物または溶液を選択的
透過により分離する装置に関する。さらに詳しくは、本
発明は、流体混合物、ことにガス混合物を、選択的透過
性の中空繊維の膜との接触により分離する装置、および
ハウジングを流体分離装置の中にを組み込む方法に関す
る。

【０００２】流体混合物から少なくとも１つの流体成分
を選択的に分離するために、膜の装置が使用される。膜
の装置は、逆浸透およびガス分離を包含する広範な種類
の分離において使用される。問題の特定のガス分離は、
増強された燃焼プロセスにおいて使用するための、空気
からの酸素に富んだ流れの回収を包含する。あるいは、
易燃性流体の上の不活性雰囲気として使用するために、
あるいは食物の貯蔵のために、窒素に富んだ流れを空気
から得ることができる。他の態様において、窒素、水
素、ヘリウム、二酸化炭素または他の有機または無機の
ガスは塩化水素から分離することができる。

【０００３】流体の分離に適当な異なる膜の装置の形状
は、この分野において記載されており、プレートまたは
フレーム、管状、ら旋状の巻物および中空繊維の形状を
包含する。中空繊維の形状は一般に好ましい。なぜな
ら、装置の単位体積当たりにより高い表面積を得ること
がで、他の形状と比較して装置の生産性が増加するから
である。

【０００４】中空繊維の膜の束を利用することは知られ
ており、ここで繊維は実質的に平行であり、そして束は
容器、シェルまたはハウジングの中に位置し、流体混合
物から１つの流体を中空繊維の膜の壁を通してその孔に
透過させるか、あるいはその逆の方法により、混合物か
ら１つの流体を分離する。中空繊維の膜は通常ポリマー
材料から作られる。ハウジングは典型的にはシリンダー
状である。

【０００５】典型的には、複数の中空繊維をコアの回り
に平行にまたはバイアスに巻き付けることによって、中
空繊維の膜の分離装置は製作される。中空繊維は少なく
とも１つのチューブシートの中に埋め込められ、そして
このアセンブリーはハウジングの中に挿入される。１ま
たは２以上のチューブシートはハウジングの内側表面に
沿って密閉的にかみ合い、こうして普通にシェルサイド
またはチューブサイドの領域と呼ばれる、２つの流体領
域が形成される。シェルサイド領域は中空繊維の外側に
存在し、そしてハウジングの内壁とハウジングの内壁に
沿って密閉的にかみ合うチューブシートとの間に形成さ
れる。チューブサイド領域は中空繊維の内側およびハウ
ジングのキャップ上に存在する。２つの領域の間の連絡
は膜を通る１または２以上の成分の選択的透過により達
成される。

【０００６】流体混合物、例えば、ガス混合物を、少な
くとも１つの成分において一方が濃縮されそして他方が
枯渇した２つの部分に分離するために、この混合物を半
透過性中空繊維の膜の１つの側と接触させ、その膜を通
してガス成分の少なくとも１つは選択的に透過する。膜
を選択的に透過するガス成分は、混合物の他の１または
２以上の成分より急速に膜を通過する。これにより、ガ
ス混合物は選択的に透過する１または２以上の成分に富
んだ流れと、選択的に透過する１または２以上の成分が
枯渇した流れとに分割される。選択的に透過する１また
は２以上の成分が枯渇した流れは、比較的に非透過性の
成分に富んでいる。比較的に非透過性の成分は、他の１
または２以上の成分より膜をゆっくり透過する。取り扱
う混合物のために適当な膜材料は、流体混合物のある程
度の分離が達成されるように選択される。

【０００７】これらの装置において、中空繊維の膜の束
を保持しかつ支持するために剛性のハウジングを使用し
て、剛性のアセンブリーを構成し、１または２以上のチ
ューブシートおよび／または端キャップと密閉的にかみ
合う剛性の表面を形成し、膜の外表面に沿って通る加圧
された流体を含有し、シェルサイド領域を定め、そして
中空繊維の膜の束を取り扱いの損傷からの保護する。こ
のような剛性のハウジングは、金属、プラスチックまた
は複合管から作られ、これらは要求される特定のサイズ
について、チューブシートとのシールのために適合する
ように機械加工しなくてはならないことがある。また、
いわゆる「シェルを含まない」中空繊維の透過装置、例
えば、米国特許第４,８７１,３７９号を構成することが
できる。

【０００８】しかしながら、孔供給中空繊維の透過装置
について、シェルサイド領域における流体の圧力は、ハ
ウジングが加圧された流体を含有する機能をもつ必要性
がないように、非常に低く、好ましくは大気圧である。

【０００９】剛性のハウジングは、また、損傷なしに繊
維を挿入すると同時にハウジング内に緊密な均一性の包
装を提供して、効率よい流体の操作を保証するという問
題を表す。透過装置内に緊密に充填される中空繊維の膜
は、流体の中の流れの中の成分に対してより高い選択性
を示す。異なる束は予測可能な寸法をもたないので、こ
の緊密な嵌合はことに困難である。この充填の問題に対
するいくつかの解決法が示唆された。

【００１０】米国特許第４,３６１,４８１号は、ハウジ
ングの中に挿入する前に束の回りに緊密に巻き付けら、
そして組み立て後シートを所定位置に残すか、あるいは
除去する、シートのアセンブリーを記載している。

【００１１】米国特許第４,３１５,８１９号は、ハウジ
ング内で繊維束を軸方向に圧縮し、これにより束を半径
方向に膨張させてハウジングの壁と接触させる手段を記
載している。

【００１２】前節に記載する装置は、小さい、薄い壁の
中空のポリマー繊維の固有に高い強さを利用する。ま
た、それらは単位体積当たりのより大きい表面積を利用
し、このような表面積は理論的に各繊維の全体の周囲の
外表面が分離すべき供給流体への暴露に入手可能である
という事実から生ずる。しかしながら、いくつかの問題
がこのような装置から発生する。

【００１３】先行技術の装置は、透過装置の全体の長さ
を延びる高いコストの剛性のハウジングを使用する。ま
た、ハウジングは装置にかなりの重量を付加する。他の
低いコストの透過装置（米国特許第４,８７１,３７９
号）は個々のハウジングをもたないが、その代わり一緒
に集まって透過物の収集のための金属シートの囲いを形
成する。それらは軽量でありかつ低いコストであるが、
単独で設置される透過装置として実際的ではない。先行
技術の装置は、また、中空繊維の膜の束を圧縮しかつ向
流を達成するために別の手段を使用することができる。
そのうえ、透過物の入口の高い圧力の区画を収容するハ
ウジングを有するある種の分離装置は、圧力容器の試験
を実施しなくてはならない。圧力試験の結果は規制委員
会に提出しなくてはならない。分離装置の高い圧力の入
口区画をハウジングから分離しているが、ある種の体積
を越える場合、試験および結果の提出はまた要求され
る。このような試験および報告はユニットのコストを増
大させる。したがって、大きい容量を提供するが、ま
た、低いコストであり、軽量であり、そして単独で設置
される装置として使用することができ、そして効能を改
良するために向流の最良の実施を使用することができ
る、中空繊維の分離装置が必要とされている。

【００１４】本発明は、剛性の端キャップにより取り囲
まれた各端にチューブシートをもつ、中空繊維の膜の１
または２以上の束を有する、中空繊維の分離アセンブリ
ーである。不透過性ハウジングは、好ましくは合致可能
なポリマー材料、最も好ましくは収縮性管から作られ、
前記束と接触しかつそれを取り囲み、前記端キャップの
間を延びる。ハウジングは束の輪郭に合致することがで
きる柔軟性または非剛性の材料から作られる。ハウジン
グは、一方のチューブシートから他方に延びる束の回り
に緊密にかみ合う。好ましくは、端キャップは活性繊維
の一部分とオーバーラップする。好ましい態様におい
て、ハウジングは１または２以上のチューブシートおよ
び端キャップとオーバーラップして、シールを形成しか
つ団結された束の形状に合致する。とくに、端キャップ
はチューブシートと密閉嵌合を有し、そして好ましくは
互いに直接に接続するか、あるいはチューブシートまた
は中央のロッドに接続して、高い透過物の圧力が存在す
る場合それに抗する。不透過性ハウジングは低いコスト
でありかつ軽量である、中空繊維の膜の束を保持および
支持し、端キャップの間の繊維束を保護し、透過した流
体を含有し、そしてそれを束の１または２以上の端にお
ける１または２以上の口に向け、そして好ましくは束の
中の繊維の列を圧縮または団結させて、個々の繊維の外
側に沿った軸方向の流れを増強する。好ましい態様にお
いて、束の端における排出口は端キャップの一部分であ
る。

【００１５】ハウジングは、束に種々の方法で適用し
て、束の中の繊維を容易に包装する、保護的、漏れ防止
のカバーを達成することができる。

【００１６】このアセンブリーは、いわゆる孔側の流れ
を使用する、流体、ことにがの混合物の分離にとくに有
用である。この中空繊維の分離装置は大きい容量を提供
し、そしてまたコストが低く、軽量であり、単独に設置
された分離装置として使用することができ、そして試験
を必要とする高い圧力の区画もたない。

【００１７】本発明の好ましい分離装置は図１および図
２に示されている。それは中空繊維の膜１０の束から成
り、そして束は端にチューブシート１２および１４を有
し、そしてチューブシートを一緒に結合しかつ剛性の
「支持」を束に提供するための管状の中央の支持軸１６
を有する。キャップ１８および２０は束の端を取り囲
み、そしてチューブシートに、例えば、「Ｏリング」２
２および２４において密閉的にかみ合い、そしてチュー
ブシートの端において中空繊維の膜の開いた孔と流体連
絡でチャンバー２６および２８を定め、そして各キャッ
プの中に第１口、例えば、口３０および３２を有する。
端キャップは、また、好ましくは束１０と周辺方向のク
リアランスを形成し、このクリアランスは、ゆるい活性
繊維が各チューブシートに入る場所付近において束の端
の回りに、チャンネル、例えば、チャンネル３６および
３６を形成する。チューブシートの界面および繊維の活
性部分と端キャップとのオーバーラップは、界面が繊維
のための高い応力の区域であるので、界面における繊維
を取り扱いの損傷から保護する。チャンネル３４および
３６は、端キャップの一部分である第２口３８および４
０と流体連絡である。端キャップは互いにタイ−ロッ
ド、例えば、４２および４４により固定して接続されて
いるので、チャンバー２６および２８の中の操作圧力は
チューブシートの端からキャップを分離させず、そして
取り扱いの間に束に追加の保護を提供するバンパーとし
て作用する。ハウジング４６は端キャップの間で管の束
をカバーし、そして端キャップと、例えば、「Ｏリン
グ」４８および５０において密閉的にかみ合う。

【００１８】ハウジング４６は分離されている流体に対
して透過性である。それは種々の材料から製作すること
ができ、このような材料は柔軟性または非剛性であり、
および／または束を団結しかつ束の形状に合致すること
ができる。適当な材料は、ポリマー材料、好ましくは中
空繊維の回りに密閉された管状構造体を形成できる柔軟
性ポリマーシート、最も好ましくは収縮性ポリマー材料
を包含する。ハウジングは、また、不透過性クロスまた
はファブリック（織製または不織）、金属、例えば、フ
ォイル、および紙などの材料から作ることができる。管
状構造体は押出されたシリンダーであるか、あるいは継
ぎ合わせて管状構造体に成形される巻き付けられたシー
トまたはストリップであることができる。シームは突合
わせシーム、オーバーラップシームまたはら旋状シーム
などであることができる。継ぎ合わされた管状構造体を
使用する場合、シームは中空繊維を取り囲む前後に作る
ことができる。

【００１９】「収縮性材料」は、延伸力の除去、圧縮力
の適用によるか、あるいはポリマー材料におけるコント
ロールされた化学的、熱的、または放射線的に誘発され
た変化により、少なくとも１つの表面の寸法を弾性的ま
たは可塑的に安定な値に減少することができる材料を意
味する。好ましくは、収縮性材料はポリマーの収縮管で
ある。適当な収縮性ポリマー材料は、ポリエステル、例
えば、マイラー（Ｍｙｌａｒ）ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリプロピレン、照射されたポリプロピレン、ポリ
オレフィン、例えば、ハイパロン（Ｈａｙｐａｌｏｎ）
ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ネオプレ
ン、ポリウレタン、シリコーン、エチレンプロピレンジ
エンモノマー（ＥＰＤＭ）、フルオロエラストマーおよ
びハロゲンポリマー（ビトン（Ｖｉｔｏｎ））などを包
含する。ハウジングは軽量でありかつ安価であるが、有
利には先行技術の線図の有益な性質のすべてを維持す
る。そのうえ、ハウジングが団結しそして束と合致する
ことができる柔軟性材料から形成された後、それは柔軟
性または非剛性である必要はない。例えば、収縮後、あ
る種のポリマー材料は比較的剛性でありかつ寸法的に安
定性であり、これはさらに繊維を取り扱いおよび操作の
間の損傷から保護する。

【００２０】図１において、ハウジング４６の材料は、
好ましくは、例えば、熱的または化学的手段により収縮
することができ、そして好ましくは透過装置の束および
透過装置において使用する流体と適合性である、ポリマ
ーの収縮管である。クランプ、例えば、５２および５４
を使用して、端キャップへのシェル４６のシールおよび
取り付けを増強することができる。図２は透過装置の端
面図である。

【００２１】図１および図２の分離装置を組み立てると
き、次の工程に従うことが好ましい： （ａ）中央の軸および各端におけるチューブシートをも
つ管の束を、既知の「ゼリーロール」技術を使用して製
作して、好ましくは実質的にシリンダー状である、二重
端の中空繊維の管の束を作る； （ｂ）チューブシートを機械加工して大きさを合わせか
つ中空繊維の端を開く； （ｃ）１つの端キャップを束の１つの端に配置し、そし
てチューブシートの端とかみ合う肩、例えば、５６で保
持する； （ｄ）好ましくは収縮性ポリマーの管から作られた、不
透過性ハウジング（仮想図において４６′として示す）
を、管の束の上にかつ所定位置にある端キャップの開い
た端の上に配置する； （ｅ）柔軟性ハウジングの軸方向の収縮を収容するため
に、管は中央から第１端に向かってそして、第２端キャ
ップを所定位置に配置する前に、束に沿って束の反対の
端付近の点に収縮する； （ｆ）第２端キャップを束の他方の端に配置し、そして
キャップの開いた端をハウジングの内側に配置する； （ｇ）４本のタイ−ロッドを２つの端キャップの間の所
定位置に置き、そしてチューブシートが端キャップ上の
肩５６および５８とかみ合うまで、端キャップを互いに
向けて引く； （ｈ）熱収縮性ポリマーのハウジングの場合において、
例えば、取り囲む火炎または輻射熱源、または熱空気ま
たは炉で、ハウジングをさらに加熱して、ポリマーのハ
ウジングを管の束および端キャップの開いた端の回りに
緊密に収縮させ、これにより束および端キャップに合致
させかつ束の中の繊維を一緒に団結または絞りそしてシ
ール４８および５０とかみ合わせる。中空繊維への損傷
を防止するために過度の熱を回避することが必要である
ことがある；そして （ｉ）補助的クランプ５２および５４を所定位置に配置
して、収縮したシェルを端キャップの中のみぞの中に絞
り込んで、ハウジングと端キャップとの間の追加の密閉
および取り付けを提供する。

【００２２】管の特定の収縮特性および端キャップの特
定のデザインおよびそれらを保持する方法を収容するた
めに、他の組み立て工程が可能である。収縮性管の半径
方向の収縮の間に有意の軸方向の収縮が存在しない場
合、２工程の収縮は不必要であることがあり、そして両
方の端キャップを設置した後、、全体の管を収縮させる
ことができる。このような場合において、炉を便利に使
用して収縮の熱を管に加えることができる。

【００２３】好ましい場合において、供給流体１１は口
３０を通り、そこからチャンバー２６の中に入り、チュ
ーブシート１２を通り、そして中空繊維の束１０を通
る。供給流体の一部分は束の中の個々の中空繊維の外側
表面に透過し、これにより透過物の流れ１３となり、そ
して残留の部分、または残留の流れ１５はチューブシー
ト１４を通過してチャンバー２８に行き、そして口３２
を通して分離装置を去る。個々の繊維の外側の透過物１
３は繊維の外側に沿って半径方向および軸方向の両者の
方向に移動し、そして束の入口端のチューブシート付近
の端キャップにおいてチャンネル３４に入る。チャンネ
ル３４から、透過物１３は端キャップ１８の中の口３８
を通して分離装置から流れ出る。透過物の軸方向の流れ
は個々の中空繊維の外表面に近接して起こる。なぜな
ら、繊維は緊密に嵌合するハウジングにより密接に一緒
に保持されており、そしてシリンダー状繊維の表面が一
緒になりかつ軸方向の通路を去るところで、繊維を通る
最低圧力の通路が生ずるからである。好ましくは、透過
物のためのただ１つの出口、例えば、口３８が存在する
ので、軸方向の流れすべては供給流体に対して向流の方
向で生ずるであろう。これは分離装置の効率よい作動を
促進する。繊維束を一緒に団結または絞る手段をもたな
い装置と比較すると、本発明の分離装置はより高い選択
性を提供することを期待できる。

【００２４】向流の配置に対する別法として、追加の口
４０（プラグ４１を有することが示されている）を端キ
ャップ２０の中に設けて、両方向の透過物１３の流れを
可能として、透過物の流れの中の圧力低下より低くする
か、あるいは口４０で入りそして口３８から出ることが
できるスイープ流体を供給することができる。端キャッ
プ１８および２０は好ましくは６インチまたはそれより
小さい直径を有し、こうして圧力容器として試験する必
要性をなくす。チャンバー２６および２８の体積を最小
にして、ある国における大きい体積の試験の規制を回避
することができる；キャップにより取り囲まれた小さい
体積のチャンバーは、また、キャップの重量を低く保持
する。これらの圧力試験の考慮に対する本発明の分離装
置の適応は、先行技術において見いだされる分離装置に
より、コストを低下し、重量を軽くする。

【００２５】ハウジングの形成に使用する柔軟性材料は
束に種々の方法で適用して、保護的な漏れ防止の不透過
性のカバー、およびハウジングの中の繊維の効率よい半
径方向の包装を達成することができる。ハウジング材料
の柔軟性は、いくつかの方法、例えば、次の方法により
束に対して組み立てることを可能とする： （ａ）図７Ａに示すように、束および端キャップの回り
に張力下に、ら旋状巻き付けられる、柔軟性の接着剤被
覆または自己シール性のストリップを準備する； （ｂ）図７Ｂに示すように、束および端キャップの回り
に張力下に周辺方向に巻き付けられそしてオーバーラッ
プでシールされる、柔軟性シートを準備する； （ｃ）図７Ｃに示すように、弾性的に膨張させかつ束お
よび端キャップの上に配置し、次いで解放して弾性的に
収縮しかつ束を圧縮することができる、柔軟性の管材料
を準備する；あるいは （ｄ）図１におけるように、束および端キャップの上に
配置し、次いで収縮させて束を圧縮することができる、
柔軟性、収縮性材料を準備する。ハウジングは管状材
料、シートまたは自己シール性ストリップから形成する
ことができる。

【００２６】収縮性ポリマーのハウジングを使用する分
離装置の他の変形は可能である。図３は、中央の支持ロ
ッドを排除し、そして端キャップをねじ込み接続により
各チューブシートに対して直接保持して、端キャップ内
の圧力に抗する態様示す。タイ−ロッドを保持させてア
センブリーに対して構造的剛性を与え、そして取り扱い
の間に束を保護するバンパーとして作用させる。それら
は装置の機能を弱めないで排除することができる。透過
物のための出口は、ハウジング４６により所定位置に保
持されるサドル型取付部品６４によることができる；接
着剤、例えば、シリコーンなどを使用してサドル取付部
品をハウジングにシールすることができる。サドル取付
部品はポリマーのハウジングと同一の材料であることが
でき、そして加硫または熱的結合により取り付けること
ができる。サドル取付部品と中空繊維の束との間の連続
気泡のフォームのインサート、例えば、６６を使用し
て、サドルとの接触にクッションを与え、そして束の回
りおよびサドルの下に流路を形成することができる。こ
の変形において、より簡単な端キャップ６８および７０
が出口なしに使用され、そしてハウジングは装置の端に
おいてチューブシートの回りで収縮する。

【００２７】図４は、図３のサドル型取付部品を使用す
る図１の中央の軸構造の他の変形示す。端キャップは、
示すように、ボルトまたは他の手段で中央軸に固定する
ことができる。他の変形において、図１の端キャップ１
８および２０をわずかに変更して口３０および３２を中
央から外れるように動かし、こうしてキャップ（口３８
および４０を含む）を図１の中央のロッド１６に図４に
示す方法に類似する方法で別に取り付けることができ
る。

【００２８】図５は図４の変形を示し、ここで不透過性
ハウジング４６は束の製作の間に所定位置で収縮し、そ
してチューブシートの樹脂はハウジングの端の中の孔の
中に流入して、ハウジングをチューブシートにしっかり
取り付けかつシールする。端キャップはハウジングおよ
びチューブシートの端の上に嵌合する。

【００２９】ハウジングは一方のチューブシートから他
方に延び、そして端キャップをハウジング材料とオーバ
ーラップさせてチューブシートとかみ合うか、あるいは
ハウジングは一方のキャップから他方に延び、そして端
キャップをハウジングとオーバーラップさせることによ
って端キャップとかみ合う。

【００３０】いずれの場合においても、端キャップは好
ましくはチャンバーをチューブシートの端において形成
し、チューブシートとシールを形成し、そしてチューブ
シートとオーバーラップする；しばしば、しかし常にで
はないが、シールはオーバーラップすう部分において形
成された。図５において、ハウジングは、また、チュー
ブシートとオーバーラップし、そしてチューブシートお
よび追加のチューブシートの注封材料はハウジングをオ
ーバーラップにおいてハウジングをカバーする；この場
合において、ハウジングはチューブシートの一体的部分
となるので、端キャップはなおチューブシートおよびハ
ウジングとオーバーラップする。

【００３１】本発明は種々の形状の分離装置、チューブ
シートおよび膜とともに有利に使用することができる。
分離装置およびその中に含有されるチューブシートはよ
く知られている。チューブシートの断面の形状（すなわ
ち、中空繊維の膜の縦方向の向きに対して垂直の平面内
に横たわる形状）は、通常一般に、円形である。また、
断面の形状は任意の他の形態、例えば、三角形、三裂
状、正方形、長方形、台形、五角形、六角形、自由の形
態などであることができる。収縮性ハウジングはチュー
ブシートおよび束の選択した断面の形状に合致すべきで
ある。チューブシートの面は任意の適当な形状であるこ
とができそして、一般に、それに対して垂直に切断した
とき、チューブシートの断面の形状と実質的に同一の形
状である。この面は実質的に平らであるか、あるいは湾
曲状または不規則の表面の輪郭であることができる。チ
ューブシートは中空繊維の膜の１または２以上の束を含
有することができる。

【００３２】図６は本発明の別の形状であり、ここで束
７１は１端に分割されたチューブシート７２をもつＵ字
形である。分割されたチューブシートを取り囲む端キャ
ップ７４は同様に分割されていて、バリヤー８０により
分離された２つのチャンバー７６および７８を形成す
る。一方のチャンバーはチューブシートの一方と流体連
絡し、そして他方のチャンバーは分割されたチューブシ
ートの他の部分と流体連絡している。チューブシートか
ら束により定められたＵ字形の中央に沿って「Ｕ」の底
部まで延びる束ディバイダー８２が存在する。束ハウジ
ング８４は閉じた端の柔軟性管であり、好ましくは収縮
性ポリマーの管から作られ、閉じた端においてＵ字形束
を取り囲み、そして管の開いた端において二重のチャン
バー端キャップ７４とかみ合う。ハウジングは、また、
束ディバイダーの反対の端とかみ合って、ディバイダー
の長さに沿って流れの制限区域を形成する。

【００３３】操作において、供給流体は端キャップの一
方のチャンバー７６に入口９６において入り、そしてチ
ューブシートの一方の部分において中空繊維の中に流入
する。流体は管の束を残留物としてチューブシートの他
方の部分において出て、分割された端キャップの他方の
チャンバー７８に入り、そして残留物は出口８８におい
てチャンバーを出る。Ｕ字形束の壁を通過する透過物９
０は、中空繊維の外側に沿って、分割された束の出口か
ら、それが「Ｕ」の端に到達するまで、流れ、次いで束
の入口に向かって流れる。入口端において、透過物は、
端キャップの側において、この場合において示す、透過
物口９２を通してハウジングから流れ出る。

【００３４】こうして分離装置のこの変形は次の構成成
分からなる：（ａ）第１チューブシート（一方の部分）
の中に開いた孔および第２チューブシート（他の部分）
の中にから外にを有する中空繊維の束；（ｂ）前記チュ
ーブシートの各々は端キャップ（一方および他方のチャ
ンバー）により取り囲まれている；および（ｃ）処理さ
れている流体に対して実質的に不透過性である、適当な
材料から作られ、束と接触しかつそれを取り囲み、そし
て端キャップ（一方および他方のチャンバー）の間を延
びるハウジング、前記ハウジングは（チューブシートま
たは）端キャップと密閉的に接触している。

【００３５】チューブシートを形成するための注封材料
は、それと接触する選択した収縮性ハウジング材料と適
合性の任意の適当な材料から構成されることができる。
中空繊維の膜は任意の形状であることができ、そしてそ
れらと接触する選択したハウジング材料と適合性の任意
の適当な材料から構成されることができる。チューブシ
ートおよび中空繊維の膜は、それ以外は、本発明の範囲
を限定しない。

【００３６】本発明の主な特徴および態様は、次の通り
である。

【００３７】１．（ａ）１または２以上のチューブシー
トの中に開いた孔を有する中空繊維の膜の束、（ｂ）前
記１または２以上のチューブシートの各々は端キャップ
により取り囲まれている；および（ｃ）柔軟性または非
剛性の材料から作られ、処理されている流体に対して実
質的に不透過性であり、前記束と接触しかつそれを取り
囲み、そして端キャップの間を延びるハウジング、前記
ハウジングは前記チューブシートまたは前記端キャップ
と密閉的に接触している、からなる中空繊維の分離装
置。

【００３８】２．前記ハウジングがポリマー材料から作
られている上記第１項記載の分離装置。

【００３９】３．前記ポリマー材料がポリエステル、ポ
リアミド、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリ塩化
ビニル、ポリウレタン、シリコーン、エチレンプロピレ
ンジエン、フルオロエラストマーまたはハロゲンをもつ
フルオロエラストマーから成る群より選択される上記第
２項記載の分離装置。

【００４０】４．前記ポリマー材料が前記束と接触しか
つそれを団結させる収縮性材料である上記第２項記載の
分離装置。

【００４１】５．前記収縮性材料が収縮管である上記第
４項記載の分離装置。

【００４２】６．前記装置がガス分離装置であり、そし
て前記ハウジングがガスの流体に対して実質的に不透過
性である上記第１項記載の分離装置。

【００４３】７．前記ハウジングが前記束の表面に合致
する上記第１項記載の分離装置。

【００４４】８．前記ハウジングが前記束を団結する上
記第１項記載の分離装置。

【００４５】９．前記ハウジングがエラストマーである
上記第１項記載の分離装置。

【００４６】１０．さらに、（ａ）流体混合物を前記装
置の中に導入して、前記膜を通過する透過物部分および
前記膜を通過しない非透過物部分を生成する手段、
（ｂ）前記装置から前記流体混合物の非透過物部分を取
り出す手段、および（ｃ）前記装置から前記流体混合物
の透過物部分を取り出す手段、を含む上記第１項記載の
分離装置。

【００４７】１１．１つのチューブシートを取り囲む端
キャップが前記繊維束の外表面と流体連絡した部分を有
し、そして前記口と流体連絡しかつ前記繊維束の回りを
延びる周辺方向のチャンネルを有し、そして前記ハウジ
ングが前記端キャップの中の前記チャンネルと密閉的に
接触している、上記第１項記載の分離装置。

【００４８】１２．前記ハウジング、１または２以上の
チューブシートおよび１または２以上の端キャップがオ
ーバーラップする関係にある上記第１項記載の分離装
置。

【００４９】１３．前記端キャップに固定して接続され
た１または２以上のタイロッドをさらに含む上記第１項
記載の分離装置。

【００５０】１４．（ａ）１または２以上のチューブシ
ートの中に開いた孔を有する中空繊維の膜の束、（ｂ）
前記１または２以上のチューブシートの各々は端キャッ
プにより取り囲まれている；および（ｃ）処理されてい
る流体に対して実質的に不透過性であり、前記束に合致
しかつそれを取り囲みそして端キャップの間を延びるハ
ウジング、前記ハウジングは前記チューブシートまたは
前記端キャップと密閉的に接触している、からなる中空
繊維の分離装置。

【００５１】１５．前記ハウジングがポリマー材料から
作られている上記第１４項記載の分離装置。

【００５２】１６．前記ポリマー材料がポリエステル、
ポリアミド、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリ塩
化ビニル、ポリウレタン、シリコーン、エチレンプロピ
レンジエン、フルオロエラストマーまたはハロゲンをも
つフルオロエラストマーから成る群より選択される上記
第１５項記載の分離装置。

【００５３】１７．前記ポリマー材料が前記束と接触し
かつそれを団結させる収縮性材料である上記第１５項記
載の分離装置。

【００５４】１８．前記収縮性材料が収縮管である上記
第１７項記載の分離装置。

【００５５】１９．前記装置がガス分離装置であり、そ
して前記ハウジングがガスの流体に対して実質的に不透
過性である上記第１４項記載の分離装置。

【００５６】２０．前記ハウジングが前記束を団結する
上記第１４項記載の分離装置。

【００５７】２１．前記ハウジングがエラストマーであ
る上記第１４項記載の分離装置。

【００５８】２２．さらに、（ａ）流体混合物を前記装
置の中に導入して、前記膜を通過する透過物部分および
前記膜を通過しない非透過物部分を生成する手段、
（ｂ）前記装置から前記流体混合物の非透過物部分を取
り出す手段、および（ｃ）前記装置から前記流体混合物
の透過物部分を取り出す手段、を含む上記第１４項記載
の分離装置。

【００５９】２３．１つのチューブシートを取り囲む端
キャップが前記繊維束の外表面と流体連絡した部分を有
し、そして前記口と流体連絡しかつ前記繊維束の回りを
延びる周辺方向のチャンネルを有し、そして前記ハウジ
ングが前記端キャップの中の前記チャンネルと密閉的に
接触している、上記第１４項記載の分離装置。

【００６０】２４．前記ハウジング、１または２以上の
チューブシートおよび１または２以上の端キャップがオ
ーバーラップする関係にある上記第１４項記載の分離装
置。 ２５．前記端キャップに固定して接続された１または２
以上のタイロッドをさらに含む上記第１４項記載の分離
装置。

【００６１】２６．（ａ）１または２以上のチューブシ
ートをもつ中空繊維の膜の束を製作し、（ｂ）前記チュ
ーブシートを機械加工して前記中空繊維の膜の端を開
き、（ｃ）端キャップを少なくとも１つのチューブシー
トの上に配置し、そして（ｄ）不透過性材料を前記束の
上にかつ前記端キャップの開いた端の上に配置し、前記
材料は非剛性または柔軟性であるか、あるいは前記束と
合致する、からなる分離装置を組み立てる方法。

【００６２】２７．第２端キャップを前記束の開いた端
の上にかつ前記ハウジング内に配置することをさらに含
む上記第２６項記載の方法。

【００６３】２８．前記ハウジングが収縮性であり、そ
して収縮させて前記束と接触さかつ前記端キャップと密
閉的にかみ合わせることをさらに含む上記第２６項記載
の方法。

【００６４】２９．前記束の上に前記不透過性膜を配置
することにより、前記束を団結させて前記束の円周を減
少する、上記第２６項記載の方法。

【００６５】３０．前記不透過性材料が収縮管である上
記第２６項記載の方法。

【００６６】３１．前記収縮管が前記端キャップとオー
バーラップし、そして前記収縮管を収縮させ、これによ
り前記端キャップと密閉的にかみ合わせる上記第３０項
記載の方法。

【００６７】３２．前記不透過性材料がポリマー材料で
ある上記第２６項記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】標準の二重端のチューブシート、繊維束および
非剛性または柔軟性材料から作られたハウジングをもつ
分離装置を部分的断面図で示す。

【図２】図１に示す分離装置の端面図である。

【図３】中央の支持ロッドをもたず、そして口および簡
素化された端キャップのためにサドル型取付部品を使用
する、縫合装置の別の態様を部分断面図で示す。

【図４】口および簡素化された端キャップのためにサド
ル型取付部品を使用する、図１に示す装置の別の態様を
示す。

【図５】中空繊維の膜の端をカバーする収縮性ハウジン
グを有する縫合装置の端を示し、そしてチューブシート
のポリマーはハウジングの端における孔に流入する。

【図６】膜の束が分割されたチューブシートを端にもつ
「Ｕ」字形である、装置の別の態様示す。

【図７】ハウジングと膜の束を組み立てる３つの方法示
す。

【符号の説明】

１０ 中空繊維の膜 １１ 供給流体 １２ チューブシート １３ 透過物 １４ チューブシート １５ 残留物の部分または残留物の流れ １６ 管状の中央の支持軸 １８ 端キャップ ２０ 端キャップ ２２ Ｏリング ２４ Ｏリング ２６ チャンバー ２８ チャンバー ３０ 口 ３２ 口 ３４ チャンネル ３６ チャンネル ３８ 第２口 ４０ 第２口、追加の口 ４１ プラグ ４２ タイ−ロッド ４４ タイ−ロッド ４６ ハウジング、シェル ４６′ 不透過性ハウジング ４８ Ｏリング、シール ５０ Ｏリング、シール ５２ クランプ ５４ クランプ ５６ 肩 ５８ 肩 ６０ みぞ ６２ みぞ ６４ サドル型取付部品 ６６ 連続気泡のフォームのインサート ６８ 端キャップ ７０ 端キャップ ７１ 管の束 ７２ 分割されたチューブシート ７４ 端キャップ ７６ チャンバー ７８ チャンバー ８０ バリヤー ８２ 束ディバイダー ８４ 束ハウジング ８６ 入口 ８８ 出口 ９０ 透過物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ビリー・ジヨセフ・エテイーン アメリカ合衆国デラウエア州19711ニユー アーク・スコツチパインロード28 (72)発明者 ウエイン・リー・ミルズ アメリカ合衆国デラウエア州19711ニユー アーク・スペクトラムドライブ12 (72)発明者 ブリユーノ・レプラーンス−ランゲ アメリカ合衆国デラウエア州19810ウイル ミントン・フローラルドライブ2014 (72)発明者 フレデリク・フイエ フランス・94407ビトリシユールセーヌ・ ケジユールゲド18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）１または２以上のチューブシート
   の中に開いた孔を有する中空繊維の膜の束、 （ｂ）前記１または２以上のチューブシートの各々は端
   キャップにより取り囲まれている；および （ｃ）柔軟性または非剛性の材料から作られ、処理され
   ている流体に対して実質的に不透過性であり、前記束と
   接触しかつそれを取り囲み、そして端キャップの間を延
   びるハウジング、前記ハウジングは前記チューブシート
   または前記端キャップと密閉的に接触している、からな
   る中空繊維の分離装置。
2. 【請求項２】 （ａ）１または２以上のチューブシート
   の中に開いた孔を有する中空繊維の膜の束、 （ｂ）前記１または２以上のチューブシートの各々は端
   キャップにより取り囲まれている；および （ｃ）処理されている流体に対して実質的に不透過性で
   あり、前記束に合致しかつそれを取り囲みそして端キャ
   ップの間を延びるハウジング、前記ハウジングは前記チ
   ューブシートまたは前記端キャップと密閉的に接触して
   いる、からなる中空繊維の分離装置。
3. 【請求項３】 （ａ）１または２以上のチューブシート
   をもつ中空繊維の膜の束を製作し、 （ｂ）前記チューブシートを機械加工して前記中空繊維
   の膜の端を開き、 （ｃ）端キャップを少なくとも１つのチューブシートの
   上に配置し、そして （ｄ）不透過性材料を前記束の上にかつ前記端キャップ
   の開いた端の上に配置し、前記材料は非剛性または柔軟
   性であるか、あるいは前記束と合致する、からなる分離
   装置を組み立てる方法。