JPS62241505A - ２つ以上の異る物質を分離するための分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、膜を用いて流体分離を行うための流体分離装
置に関する。流体分離としては下記のようないろいろな
分離操作がある。

（１）選択透過式ガス拡散によるガス混合物の分離 （２）　　逆浸透による液体からの溶解固形物の分離（
３）直接浸透による液体と溶解固形物の混合物からの液
体の分離または同混合物の濃縮（４）透析による液体と
固形物との分離または液体の濃縮 （５）逆浸透または超濾過による液体混合物からの液体
の分離 （６）超濾過による液体からの固形物の分離（７）液体
間でのガス交換 （８）気相と液相との間の変換 本発明は、特に、簡略化された、商業的に有利なプレー
ト・フレーム構造の形態にまとめた、腹積重体とスペー
サ層から成る分離装置およびその製造方法に関する。

発明の背景 膜を用いた流体分離法は、在来の分離法に比べて多くの
利点を有する。海水淡水化の分野では、逆浸透膜法が主
流を占め、イオン交換法、蒸留法および電気透析法に対
する依存度が低くなってきている。また、ガス分離にお
いても、膜分離法が、例えばプロセスガス流からの水素
の除去・回収または天然ガスからの二９化炭素の除去な
どのようにガス混合物から特定の成分を除去するための
新しい方法として受入れられている。また、水処理処、
医薬品製造、食品加工、廃水浄化、流体からの特定物質
の回収などにおいては超ろ過膜式分離法が極めて重要に
なってきている。

上述したいろいろな流体分難は、単純なｆ過工程ではな
く、供給流体を膜の一方の面に接触させ、供給流体中の
１つまたはそれ以上の成分を膜を透過させて通し、該成
分を除去された供給流体を残すというような操作を伴う
。供給流体は、連続的に膜の表面を掃引するようにして
通流し、非透過成分は該供給流体内に保持されたまま運
び去られる。残留流体が目的の重要成分である場合もあ
り、あるいは廃棄成分である場合もある。

現在多数の種類の膜が商業的に使用されており、更に多
くの種類のものが、世界中で開発されつつある。用途に
関係なく、どのような種類の膜にも共通な要件は、膜を
適当なパッケージの形に支持し収容することである。膜
がその所期の目的を達成するためには、即ち、混合物か
ら特定の成分を分離するためには、膜パッケージ装置は
下記の要件を満たさなければならない。

ｔ　膜をその一方の面に加えられる静的および動的圧力
および力に抗して支持すること、λ　供給流体を膜へ通
すための通路を設定すること、 ５、　膜を透過した流体を排出するための通路を設定す
ること、 ４、供給流体と膜を透過した流体との混合（従って、汚
染）を防止すること、 ＆　膜に接触し特定成分を除去された後の残留流体を通
すための通路を設定すること、瓜　分離された流体を収
容するための安全なハウジングを設けること、および ２　製造費が安いこと。

膜をパッケージ内に組立てる方法は、該パッケージ内の
膜の量をできるだけ多くするように能率的な方法でなけ
ればならない。また、組立てられたパッケージは、実泪
上可能な最小限のスペースを利用することができるよう
にコンパクトなものでなければならない。

膜が開発されたとき、最初に提案された膜パッケージは
、米国特許第３．４７３．６　＋４８号および＆　２０
９．９１５号に記載されているように、濾過の技術分野
から借用され改変されたプレート・フレーム式のもので
あった。その装置は、例えば米国特許第２．５９１９０
７号に開示されているように、頂部プレートおよび底部
プレートと、それらの間に配設され、た膜支持７レーム
およびプレートから成っている。供給流体は、頂部プレ
ートを通して導入され、プレーＦ・７レ一ム型膜組立体
の一方の側に設けられたマニホールドを通って供給流体
スペーサへ流下する。供給流体のうち膜を透過すること
ができる成分は透過物キャリア層に進入し、該層から透
過物マニホールドへ搬出される。

所要の回収速度を達成し、プレート・フレーム型膜組立
体から透過流体を引取るためには、流体をプレート・７
レ一ム型膜組立体を通して導くための複雑なボー）（出
入口または連通口）を必要とする。透過物（膜を透過し
た流体または成分）を除去された供給流体は、濃縮物ま
たは残留物となり、プレート・フレーム型膜組立体から
濃縮物マ、　二ホールドを通して排出される。プレート
・フレーム型膜組立体は、高圧下の供給流体を収容する
のに十分な強度の材料で造らなければならない。

初期のプレート・フレーム型膜組立体は正方形または長
方形であった。

逆浸透法やガス分離膜を商業化するための初期の試みに
おいては、プレート・フレーム型膜組立体が用いられた
。逆浸透法やガス分離等の用途にＩＩｌ＄柿田ナス士体
白８：Ｌ→門云☆ｈ伽侃−添め〜フテムの経済性は非常
に劣っていた。それは膜自体の性能の劣悪さによるもの
ではなく、プレート・フレーム型膜組立体のコストが非
常に高く、その充填密度が低いことによるものであった
。逆浸透法やガス分離法＋≠嘴今憂奈のためにプレート
・フレーム型膜組立体の形で膜を使用することは経済的
ではなかったので、他の展パッケージ法が研究開発され
てきた。

１９７０年に最初の高圧膜装置が設置された。

この逆浸透膜装置は、例えば米国特許第Ｌ４１７，８７
０号に開示されているように、酢酸セルロースの扁平シ
ート状膜をらせん巻きの形にパッケージしたものであっ
た。その後、中空の細い繊維束の形に造られた膜パッケ
ージと、筒状組立体の形とされた膜パッケージが商業化
された。これらの３種類の膜パッケージを利用して、１
９７０年以降合成膜の高圧工業用用途が数多く商業化さ
れた。

プレート・７レ一ム型膜組立体は、ここ２５年間に亘っ
て改良されてきたが、現在製造されている本のは、中空
のｍ繊ｍ市やらせん強弁転住を田いた膜パッケージに対
して競争力がない。なぜなら、プレート・フレーム型膜
パッケージは非常に複雑で、製造費が高いからである。

米国特許第４６９へ４４４号および第５，６２３，６１
０号の分離装置は、初期のプレート・フレーム型膜組立
体の代表的なものである。現行の分離装置の代表的なも
のは、米国特許第４．５４０．４７５号に開示されたも
のである。この装置においては、複雑な支持、分離、収
集および分配プレートが必要とされる。例えば、膜支持
プレートは、多くの部片から形成され、複雑な製造工程
を要する。分離プレートも、同様に複雑であり、製造費
が高いばかりでなく、２．５４〜６．３５ｍ（０，１〜
０．２５　ｉｎ　）もの厚さを有する。この釉の厚いプ
レートは、膜の充填密度を非常に低くしてしまうので、
中空細繊維束やらせん巻きの膜体と競合することができ
ない。米国特許第４．２５５．２６５号のプレート・フ
レーム型膜装置も、複雑なプレートを有し、その製造に
多くの部片と材料を必要とする。この装置の場合も、プ
レートの厚みが厚く、充填密度を低下させる。米国特許
第４，５１０，４１６号に開示された更に別のプレート
・フレーム型膜装置においても、やはりプレートおよび
その組立体が複雑であり、各プレート間に多くのシール
およびボートを介設しなければならない。この装置のプ
レートも部厚く、従って、膜充填密度を低下させる。

米国特許第４．２４　＆　５３６号には、高圧容器内に
透過物収集パイプの周りに同心的に配置されたディスク
型膜素子の積重組立体から成る分離装置が開示されてい
る。膜層は、膜支持体および透過物キャリア層の両側に
配置されている。この透過物キャリア層は、プラスチッ
クで成形され、ｖＩ数の四角い隆起部および流体導通路
を備えている。

このキャリア層は、かなり厚く、約４３５１１１１の厚
さを有しており、透過物を中央の収集パイプへ搬送する
。収集パイプは、透過物収集層の中心に正確に位置づけ
されるボートまたは穴を有している。

透過物キャリア・膜組立体の上下には、やはり約＆５５
ｍの厚さの供給流体スペースが設けられている。供給流
体は、透過物収集パイプに隣接して偏心位置に配置され
た供給流体パイプに流入する。

供給流体パイプの管壁には、供給流体を上記供給流体ス
ペースへ分配する複数のボートまたは穴が穿設されてい
る。供給流体スペーサ層は、供給流体パイプのボートと
整合するように正確に位置づけしなければならない。デ
ィスクの縁には、残留流体収集パイプを受容する切欠含
か設けられている。この収集パイプも、供給流体スペー
スと整合させるべく正確に位置づけされた大またはボー
トを有している。

本発明は、上記米国特許第４，２４５．５５６号の装置
を多くの点で改良したものである。第１に、内部パイプ
がなく、供給流体、残留流体および透過流体は、積重組
立体の各層に切込まれた切欠含を上下に送台させること
によって形成されたチャンネルを通して該積重組立体内
で導かれる。第２に、膜充填密度が上記特許の装置より
はるかに高い。なぜなら、スペーサ層が極めて薄いから
である。第３に、上記特許の装置より製造費がはるかに
安い。なぜなら、各層は、上記特許のように射出成形さ
れた材料ではなく、安価なマット成形、の装置の組立よ
り非常に容易である。なぜなら、各層を整合させなけれ
ばならない穿設穴を有する内部パイプが存在しないから
である。第５に、本発明の透過物キャリア層は、膜支持
層としての機能と、透過物キャリアとしての機能の二重
の機能を兼備している。このキャリア層は、紙または紙
様材料、織成材料または編成材料で造ることができる。

この種の材料は、膜を支持するとともに、透過物を中央
透過物収集チャンネルへ導くようにキャリア層を造るこ
とができる。上記特許の積重組立体においては、膜支持
および透過物キャリア層はプラスチックから成形されて
いる。該層は、膜を支持する平坦な平滑なランドと、そ
れらのランドの間に形成されたトラフ形の流体移送チャ
ンネルを有しているが、そのような方式は、本発明に比
べて経済的でなく、シかも、非能率である。

蒸留法、極低温分別法、物理的化学的溶剤抽出などの在
来の流体分離法は、大規模プ讐ゼクトにした場合規模の
経済性による利点が得られるという点で、比較的新しい
模式分離法にない１つの利点を有している。大規模な分
離プラントは、大型の容器、塔および配管を用いること
ができ、それによってｍ模の経済性を享受することがで
きる。

これに対して、模式分離法は、現行の膜パッケージ技法
はサイズの拡大という点で非常な制約があるので規模の
経済性を利用することができなかった０ 例えば、現行のらせん巻き膜パッケージは、直径約３１
４９ｃｍ、長さ約１５２．４ｃＲ゛に限定されており、
収容可能な膜の総面積は約８３Ｂ５ＣＩ＆”である。ら
せん巻き膜体は、膜と、透過物キャリアと、供給流体ス
ペーサ層の多重葉で構成しなければならない。例えば直
径１　（Ｌｌ　６ｃＩＬ、長さ１０ｔ６１のらせん巻き
膜体は３〜４葉を有しており、各葉は、１０３〜１６１
ｃｓｃ”の有効膜面積を有する。

「葉」とは、膜とキャリアとスペーサとを重ね合わせた
一定長のシート状のものをいう。）葉の長さは、透過物
キャリアの素材の効率が悪いため制限される。即ち、葉
の長さを１０１６〜１５２．４１以上とすると、葉に生
じる背圧が許容しえないほどに高くなる。従って、らせ
ん巻き膜体の直径を大きくするには、葉の数を増やさね
ばならない。

例えば直径５１４８Ｃ１１のらせん巻き膜体には２４〜
３０枚の葉が含まれることになる。従って、直径４α６
４Ｃ１ｌを越えるらせん巻き膜体を脚辺するとすれば、
克服し難い製造上の問題に直面することになる。即ち、
各膜体に含まれる膜の月が極めて多くなり、葉の数も多
大になるので、各膜味製造上の堰疵が生じる可能性が極
めて高くなるからである。

本発明の重要な改良点の１つは、透過物が通らねばなら
ない経路が大幅に短縮されることである。

即ち、直径１５２．４ｃ１１の本発明の膜パッケージの
場合、透過物が中央の透過物収集チャンネルに到達する
までに移動しなければならない距離は、最大限僅か７へ
２３である。

中空の細繊細束素体から成る分離装置にも、同じ問題が
存在する。現行の中空細繊細束素体は、直径約２０．５
２〜２５．４鋼である。直径を３１４８〜４　［Ｌ６４
３＋に増大させると、製造工程が複雑になり、環流が生
じる確率が極めて高くなる。また、中空細繊維束は、各
繊維の中空孔を通る透過物の圧力降下を考慮しなければ
ならないので長さの点で制限される。現行の設計による
中空細繊維束は長さ約５６６Ｃ１１に制限されている。

たとえらせん巻膜体および中空細繊維束を４Ｑ、６４工
の直径に製造することが可能であったとしても、その程
度では現存の膜体サイズに比べて規模の経、済性を著し
く増大することにはならない。世界的なプ豐ゼクトにお
いて在来の技法と競合しつるためには、膜パフケージお
よびそれを収容するための圧力容器の直径は９ｔ４４〜
１５２．４１１のレベルにまで増大させなければならな
い。

本発明の利点の１つは、大規模なシステムに使用するた
めに膜をパッケージする（組立体としてまとめる）ため
の方法および装置を提供することである。現在製造可能
な膜パッケージの直径が２１３２〜５１４８３であるの
に対して、本発明によれば、９ｔ４４〜１５１４ｃＩＬ
（３６〜６０　ｌｎ）径の膜パッケージを製造すること
が実用上可能である。本発明の重要な利点は、各膜・透
過物キャリア組立体を圧力容器またはモジュール内へ組
入れる前に予め環流検査をすることができることである
。このことは、膜または接着密封剤の条線（ライン）に
おける堰疵の故に廃棄処分にされる膜が僅か数平方フィ
ートの膜ですむことを意味する。

工業用の高圧膜分離法の開発と併行して、小型の低圧用
膜パッケージも開発されてきた。そのような膜パッケー
ジの例としては、人工腎臓、家庭用および実験用逆浸透
装置、食物および飲物加工装置、およびその他の特殊な
膜パッケージがある。

これらの装置も、らせん巻き膜体、中空繊維束および筒
状膜体等を使用しており、やはり初期のプレート・フレ
ーム型膜パッケージのいろいろな変型も開発されている
。

本発明は、小型の医療器具を含むこの種の小型膜パッケ
ージにも適用することができ、ポータプルの血液酸素供
給器やそれに類する機器に特に適している。本発明によ
れば、膜パッケージの高密度化が達成されるので、能率
的でコンパクトな膜パッケージを製造することができる
からである。

総括的にいえば、本発明は、構造が簡単で、製造コスト
が安く、コンパクトで、作動効率が高い新規な膜機器を
提供する。従って、本発明は当該技術分野において広く
採用されることが期待される。

発明の概要 基本的にいえば、本発明は２つ以上の異る物１質を分離
するための分離装置において、 流体を圧力下で収容するための圧力容器と、分離すべき
供給流体をＩ’ｌｌ記容器へ導入するための供給流体導
入手段と、 前記容器から残留物を排出するための残留物排出手段と
、 前記容器から透過物を排出するための透過物排出手段と
、 分離膜と、分離すべき供給流体を放膜の動作面を横切っ
て流すための分配帯域と、透過物を搬出するために放膜
の両面にそれぞれ衝接した透過物キャリア要素とを含む
複数の積重ねられた要素から成る、前記容器内に配設さ
れた少くとも１つのコンパクトな積重組立体とから成り
、 該積重組立体中の前記複数の要素は、該各要素の周縁の
２つの離隔した部位にそれぞれ第１切欠含および第２切
欠含を有し、該各要素の第１切欠含は互いに整合して、
分離すべき供給流体のための供給流体チャンネルを形成
し、各要素の第２切欠含は互いに整合して残留物収集チ
ャンネルを形成し、前記分配帯域は該整合した第１切欠
含および第２切欠含のところにおいて該供給流体チャン
ネルおよび残留物収集チャンネルと連通しており、該各
要素は、前記透過物キャリア要素と連通ずる透過物収集
チャンネルを形成する、互いに整合した内方孔を有し、
該積重組立体は前記供給流体導入手段と前記残留物排出
手段および透過物排出手段の間に配置されていることを
特徴とする分離装置を提供する。

本発明の目的は、製造が容易で、経済的な分離装置を提
供することである。

より特定的にいえば、本発明の目的は、複数の積重要素
から成り、それらの要素の外周縁に切設した縁切欠含を
整合させることによって供給流体収集分配チャンネルお
よび残留流体収集分配チャンネルを形成し、それらの要
素に設けた内方孔を整合させることによって透過物チャ
ンネルを形成して成る分離装置を提供することである。

主な構成部材および用語の説明 Ａ、膜 「膜」とは、分離を行うための部材のことであり、多孔
質の膜もあれば、非孔質の膜もある。多孔質の膜は、超
濾過膜として使用することができ、一般に、所定の均一
な寸法の孔を有するものとして規定される。超Ｆｉ膜は
、供給流体から成分の寸法に基いて特定の成分を除去す
る。

非孔質膜は、孔を有していないか、あるいは、除去すべ
き成分よりはるかに小さい孔を有するものとして規定さ
れる。逆浸透、透析、ガス拡散用の膜は非孔質である。

このような非孔質の膜は、一般に、供給流体に接する動
作側の面即ち前面と、供給流体が通る側とは反対側の裏
面を有している。

膜は、無機物質から最新のポリマー材に至るまでいろい
ろな材料で造ることができるが、多孔質膜であれ、非％
孔質膜であれ、膜の素材自体は本発明の関与するところ
ではない。膜の構造は、断面でみて均一である場合もあ
り、あるいは異方性を有するものである場合もある。膜
は、一つの材料で製造される場合もあり、２つ以上の材
料の混合体または複合体で造られる場合もある。

Ｂ、透過物キャリア部材 「透過物」とは、供給流体のうち膜を透過した成分をい
う。透過物キャリア部材とは、膜の裏面から透過物を受
取り、膜組立体から搬出する部材のことである。透過物
キャリア部材は、この仕事を独力で行う場合もあり、あ
るいは膜組立体からの透過物の除去を完成するために他
の何らかの器具または部材に組入れられている場合もあ
る。他の器具または部材としては、透過性チューブ、パ
イプ、ボート、チャンネル、ダクト、ホース等がある。

透過物キャリア部材は、また、膜を供給流体、従って膜
に及ぼされる静圧に抗して支持しな、ければならない。

このような静圧力は、透過物キャリア部材を圧潰または
扁平化しようとする０従って、透過物キャリア部材が透
過物を所望部署へ搬送する働きを果すようにするために
は、上記圧潰力に耐えるようにキャリア部材の素材を選
択し、その構造を設計しなければならない。

透過物キャリア部材は、いろいろな材料で製造し、いろ
いろな設計とすることができる。最も簡単なものは、透
過物を所望の位置へ差向ける紙または布の層である。複
雑なものとしては、プラスチックから射出成形された、
多数の複雑な通路やボートを有する透過物スペーサ部材
がある。本発明において有利に使用することができる透
過物キャリア材は、トリコットのような編成布や、ポリ
エステルまたはナイロン糸のシンプレックス（タプルト
リコット）布表どである。このような布に、圧潰力に耐
える抵抗力および剛性を付与するために適轟な樹脂を被
覆する。

Ｃ０供給流体スペーサ 「供給流体スペーサ」とは、供給流体を膜の動作面に沿
って通すための層のことである。供給流体スペーサは、
供給流体を膜の動作面を均一に覆うように導き、流れの
停滞区域をできるだけ少くする機能を果す。このスペー
サは、また、供給流体が膜の動作面に沿って流される際
該供給流体に十分な攪拌を施すために乱流を起させる働
きをもする。供給流体スペーサは、織成、編成、成形、
現場鋳造などのいろいろな技法によって形成された部材
であってよく、あるいは、何らの部材も設けず、膜の層
と層の間に設定した単なる空間であってもよい。

Ｄ、圧力容器組立体 「圧力容器組立体」とは、膜組立体を収容するためのハ
ウジングのことでｓｂ、加圧下の供給流体を収容する。

供給流体の圧力は、数千ｐｓｉｇもの高い圧力から大気
圧はどの低い圧力にまで広範囲にわたる。ある種の操作
方法においては、圧力容器組立体が真空（負圧）にされ
ることもある。圧力容器は、加圧された供給流体を安全
に収容することができなければ々らず、また、被処理供
給流体は毒性、腐食性または引火性を有するものである
場合があるので、供給流体を外部環境に接触させないよ
うに収容することができなければならない０ 本発明の膜積重組立体は、らせん巻き膜体のものと同じ
構成部材を用いた最初の積重型即ちプレート・フレーム
型膜組立体であるという点で当該技術分野に大きな進歩
をもたらすものである＠従来技術のプレート−フレーム
型膜組立体では、らせん巻き膜体におけるような安価な
、しかも効率の高い構成部材を用いることができなかっ
た。直径３［Ｌ４８ｃｆｎの本発明の積重型膜組立体の
膜充填密度は、同じ３（１４８ｔＭの直径のらせん巻き
膜体の膜充填密度と同じにすることができる。

第１図を参照すると、膜・透過物キャリア組立体が平面
図で示されている。この組立体は、円形に切断された透
過物キャリア部材１０と、該キャリア部材と同じ形の２
層１８．２０の分離膜とから成っている。キャリア部材
１０は、中央孔１２を有し、外周縁には所定の寸法およ
び形状の２つの対向した切欠含１４．１６が切設されて
いる。

分離膜層（単に、「膜」または「膜層」とも称する）１
８．２０は、それぞれ透過物キャリア部材１０の両側の
面に接触して配置されておシ、それぞれの動作面２２．
２４は、キャリア部材１０のある側とは反対の側に向け
られている。これらの３つの層、即ち、２つの膜層と透
過物キャリア層の外周縁の切欠含は、互いに整合してい
る。膜層１８．２０とキャリア部材１０との間にはそれ
らの外周縁に沿って接着剤線条２６が施されている。

キャリア部材１０をその中央孔と流体連通させることが
できるように該キャリア部材の中央孔１２０周縁区域２
８には接着剤は施されていない。

第２図には、膜・透過物キャリア組立体の外周縁の断面
が示されている。接着剤線条２６は、キャリア部材１０
および膜１８．２０に飽和状態に浸透しておシ、それら
の３層の間に周縁シールを形成する。

第３図は、供給流体スペーサ層組立体の平面図である。

この組立体も、第１．２図に示された膜・透過物キャリ
ア組立体と同じ形である。即ち、供給流体スペーサ３２
は、２つの対向した切欠含３４．３６と中央孔３８を有
している。スペーサ３２の周縁にはシールリングまたは
シールリング４０が設けられているが、切欠含５４．３
６の縁４２．４４にはそのようなシールリングは設けら
れていない。中央孔３８の周シにもシールリングまたは
シールボス４６が設けられている。供給流体スペーサ部
材５２には、その全面に流体停滞区域を最少限にするよ
うな態様で供給流体を導くための供給流体分配ライン４
８が形成されている。

供給流体は、切欠含３４０点４２からスペーサ層内に流
入し、供給流体分配ライン４８．４８の間のスペース５
０を通って流れ、切欠含３６の点４４においてスペーサ
層から流出する０いろいろな形態の供給流体分配ライン
を用いることができることは明らかであろう。名現すべ
き供給流体の種類に適合するように供給流体分配パター
ンを選定することが望ましい。その際、供給流体の組成
、粘性、速度、温度およびその他の要素を考慮に入れて
選定する。

第４図は、供給流体スペーサ層の変型実施例の平面図で
ある。この変型例は、ガスの分離におけるように、正確
な供給流体の流れ案内および混合が必要とされないよう
な流体分離操作に適している。従って、この供給流体ス
ペーサ層は、供給流体分配ラインを有しておらず、実際
、隣接する２つの膜層の間に設定する単なる空間によっ
て構成することもできる。供給流体は、切欠含５２から
流入し、膜の表面に沿って中央孔５６のシール水１５４
０周シを通って流れ、切欠含５８を通って膜表面から流
出する。膜の外周縁にはシールビードまたはシールリン
グ５７が設けられている。

第５図は、第３図の供給流体スペーサ組立体の断面図で
あシ、供給流体スペーサ部材３２と、周縁シールリング
４０と、供給流体分配ライン４８と、供給流体スペース
５０を示す。作動において供給流体は、切欠含３４（第
３図）に流入し、分配ライン５０によって案内されてス
ペーサ部材３２内を通シ、切欠含３６（第３図）に至る
。供給流体は、中央孔５８（第３図）の周シを案内され
、周縁シールリング４０によってスペーサ部材を真直ぐ
に通シ抜けてしまうのを防止される。

第６図は、供給流体入口（または出口）分配プレート６
０の平面図であシ、入口（または出口）ポート６２およ
び周縁シール６４を示す。プレート６０は円形であシ、
膜・透過物キャリア組立体と同じ直径を有する。

第７図は、中間残留物分配プレート６６と平面図であシ
、ポート６８および中央孔７０を示す。

プレート６６は、円形であシ、膜・透過物キャリア組立
体と同じ直径を有する。中央孔７０の直径は、膜・透過
物キャリア組立体の中央孔と同じである。

第８図は、第６図のプレート６０の拡大断面図であシ、
周溝７４に装着された周縁シール７２を示す。第７図の
プレート６６の構成も、プレート６０と同様である。プ
レート６０は任意の適当な厚さとすることができ、周縁
シールの手段も適当に選択することができる。

第９〜１１図を参照して、上記分離膜、透過物キャリア
部材、供給流体スペーサ、供給流体分配プレート、残留
物分配プレート等の各要素を積重ねた積重組立体につい
て説明する。この積重組立体は、圧力容器８４内に収容
される□容器８４は、その内部に供給流体の圧力を維持
するように上部隔壁８２と下部隔壁１６０によって閉鎖
されている。容器内への供給流体導入ポート７６は、隔
壁８２のポート８０に接続されたパイプ７８によって構
成される。隔壁８２は、容器８４の壁の周溝８８に装着
された分割リング（複数の円弧部片から成るリング）８
６によって所定位置に保持され、分割リング８６は、そ
れに設けられｆｒニー溝９２内に装置した押えリング９
０によって保持されている。

下部隔壁１６０も同様の態様で保持されている。

供給流体は、隔壁８２の周溝９６に装着されたシール９
４Ｖｃよシ隔壁８２の周縁から漏出するのを防止される
。下部隔壁１６０にも同様のシールが施されている。上
部隔壁８２の下側に画定された供給流体保持キャビティ
９８は、供給流体の速度を減速させる。供給流体は、入
口側供給流体分配プレート１００によシボート１０２を
通して導かれる。分配プレート１００は、その周縁の溝
１０６に装着されたシール１０４によって圧力容器８４
の内壁面に対して密封されている。供給流体は、積重副
組立体１１０の供給流体スペーサ層と膜・透過物キャリ
ア組立体の上述した切欠含（１４，３４）の整合によっ
て画定される供給流体分配チャンネル１０８内へ導かれ
る。積重副組立体１１０は、交互に積重ねられ大供給流
体スペーサ層１１２と膜・透過物キャリア組立体１１４
とから成っている。各層・透過物キャリア組立体１１４
は、透過物キャリア部材１１８と、該部材の両面に周縁
接着剤兼シールライン（線条）１２０によシ動作面を外
側に向けて密封接合された２つの膜Ｎｌ！１１６とから
成っている。

供給流体スペーサ層１１２は、中央孔（第３図の中央孔
３８参照）を有し、中央孔の周シはシール１２２（第１
１図）によって２つの膜層１１６の動作面に対して封着
されている。これらの層１１２．１１４．１１６の中央
孔の整合によシ積重副組立体１１０の中央を貫通する透
過物収集分配チャンネル１２４が画定される。供給流体
分配チャンネル１０８の反対側には、積重副組立体１１
０の各層１１２．１１４．１１６の切欠含（第１．３図
の切欠含１６．３６参照）の整合によシ残留物収集分配
チャンネル１２６が画定されている。残留物即ち残留流
体は、第１積重副組立体１１０から中間分配プレート１
２８によ）ボート１３０を通して第２積重刷組立体１３
４の供給流体分配チャンネル１３２内へ分配される。プ
レー）１２８の周溝１３８に周縁シール１３６が設けら
れておシ、残留流体がプレート１２８の周縁から漏れる
のを防止している。

第２８［重刷組立体１５４も、第１積重副組立体１１０
と同様の構成であシ、上述のようにして画定される供給
流体分配チャンネル１３２、透過物収集チャンネル１２
４および残留物収集分配チャンネル１４０を有している
。第３８を重刷組立体１４２も同様の構成であシ、残留
物収集分配チャンネル１４４、透過物収集チャンネル１
２４および供給流体分配チャンネル１４６を有している
。

第３積重副組立体１４２から流出する残留流体は、分配
プレート１４８によシポート１５０を通して残留流体保
持キャビティ１５２内へ導かれる。一方、透過物は、チ
ャンネル１２４を通って流下し、分配プレート１４８の
ボート１５４を通して搬出される。供給流体または残留
流体と透過流体との混合を防止するために供給流体スペ
ーサ層と分配プレート１４８との間で分配プレート１４
８のポー）１５４の周シに適尚なシール１５６が形成さ
れている。透過物チャンネル１２４は、分配プレー）１
４８および隔壁１６０に部位１６２．１６２において密
封（シール）結合されたパ゛イブ１５８を介して残留物
保持キャピテイ１５２を貫通している。透過物は、隔壁
１６０に設けられたポート１６４および部位１６８にお
いて隔壁１６０にシール結合されたパイプ１６６を通っ
て積重組立体から流出する。残留物は、分配プレート１
４８のポート１５０を通って積重組立体から流出して残
留物保持キャビティ１５２内へ流入し、次いで、隔壁１
６０のボート１７０および部位１７４において隔壁１６
０にシール結合（封着）されたパイプ１７２を通って圧
力容器から流出する。

第２積重副組立体１３４と第２私正副組立体１４２とは
別の中間分配プレート１７６によって分離されている。

第２．ｌｉｔ重副重文組立体１３４の残留物（液体）は
、ポート１７８を通って供給流体分配チャンネル１４６
へ流入する。

第１０図にみられるように、各積重副組立体の各供給流
体スペーサＭ１１２の周縁には、第５〜５図に関連して
説明したように、切欠含部分を除いて周縁シールリング
１８０が施されている。

本発明を適正に機能させるためには、膜１１６の動作面
と供給流体スペーサ層１１２との間で中央透過物チャン
ネル１２４０周シに第１１図に符号１１７で示されるよ
うに漏止めシールを形成することが肝要である。このシ
ール１１７の供給流体側は圧力が非常に高く々る場合が
あシ、シール１１７の透過物側は、圧力は通常供給流体
側よシはるかに低い。従ってシール１１７が完全でなく
、あるいは損傷していたシ圧力差に耐えるだけの強度を
備えていないと、供給流体が透過物側へ圧入されること
になる。この問題は、本発明の実施に使用することがで
きるある種の膜の場合、使用中脆弱になるので一層増長
される。その種の膜の一例は、ガス分離のための乾燥酢
酸セルロース裂の膜でちる。シール剤または接着剤を膜
の動作面に施した場合は、良好な接合が得られるが、使
用中この接着剤″またはシール剤ライン（線条）が応力
を受ける。膜の動作面は非常に薄く、接着剤またはシー
ル剤が膜内へ浸透せず、該動作面に結合してしまうので
、接着剤またはシール剤ラインのところに亀裂が生じ、
漏れを生じるおそれがある。

この問題を解消するためには、膜をこのシール剤ライン
に沿って補強しなければならない。

第１２図は、セルロース製の膜層１１６の裏面即ち多孔
質側の平面図である。補強剤として、中央収集チャンネ
ル１２４の周シの膜層に低粘度のエポキシ、ウレタンま
たはその他の適当な樹脂が施されている。この樹脂は、
膜の多孔質の下部構造内に浸透し膜層内に完全に含浸さ
れるように選定される。この樹脂を硬化工程中圧綿し、
硬化後との樹脂を含浸した膜部分がその周υの不含浸部
分よシ厚くならないようにする。この適当な樹脂を含浸
させる工程は、膜層を所定の形に切断した後、膜・透過
物キャリア組立体として組立てる前に行う。第１２図に
おいて、区域１８２は、中央収集チャンネル１２４の周
りに施された含浸樹脂の環状リングを示す。区域１２２
は、中央収集チャンネル１２４の周ｆｉｌ（膜１１６の
動作面即ちおもて面上に施されたシール剤または接着剤
の環状リングを示す。含浸樹脂区域１８２の方が接合即
ちシールリング区域１２２よシ幅が広い（第１３図をも
参照）ことに留意すべきである。

第１３図は、第１２図の中央収集チャンネル１２４の周
シの積重組立体の断面図である◇第１３図において、１
１２は供給流体スペーサ、１１６は膜、１１８は透過物
キャリア部材、１８６は膜・透過物キャリア組立体であ
る。区域１２２は、膜１１６の動作面とスペーサ１１２
との間に施されたシール剤または接着剤区域である。区
域１８２は、シール剤ライン１２２を膜層との界面に沿
って補強する樹脂含浸膜部分である。１８８は、透過物
キャリア部材１１８がチャンネル１２４と流体連通する
区域である。

第１４図は、積重組立体の断面図であり、供給流体、残
留流体および透過物流体の流れ経路を示す。作動におい
て、供給流体は、ボート７６から流入し、隔壁８２を貫
通して供給流体保持キャビティ９８内に流入する。次い
で、供給流体は、供給流体分配プレート１００のポート
１０２を通って第１＆重副組立体１１０内に入る。分配
プレート１００は、その供給流体分配ポート１０２がチ
ャンネル１０８の上に整合するように位置づけされてい
る。各層に切設される切欠含は図示のように長方形に限
定されるものではなく、いろいろな形状および寸法とす
ることができる。切欠含の寸法は、理論的には流体の流
れ速度を許容しうる速度に維持しうる範囲内で可能な限
シ小さくするように定められる。積重副組立体の各層に
切設する切欠含の寸法、形状および位置は、通常、同じ
にする。ただし、各層の２つの切欠含は、必ずしも図示
のように直径方向に対向させて配置する必要はなく、例
えば、２つの切欠含は両者を分離する薄い壁を挾んで隣
シ合せに配置することもできる。

実際、２つの切欠含の間隔は、角度でみて１°から１８
０°の範囲とすることができる。供給流体は、第１８を
重刷組立体１１０の切欠含によって画゛定されるチャン
ネル１０８に流入し、中間分配プレート１２８によシチ
ャンネル１４０を通って流下するのを防止されて、該積
重副組立体１１０の各供給流体スペーサ層内へ並流関係
をなして流入せしめられ、該副組立体の反対側に切欠含
の整合によって画定されたチャンネル１２６の方に向つ
て前進せしめられる０このチャンネル１２６は、残留流
体（供給流体から透過流体を除いｆｃｘｂの流体）収集
チャンネルである。第１ｇ重刷組立体１１０からの残留
流体は、チャンネル１２６から中間分配プレート１２８
のポート１３０を通って流出する。この残留流体は、次
の第２積重副組立体１５４に対する供給流体となシ、供
給流体分配チャンネル１３２から第２積重副組立体の各
供給流体スペーサ層内へ分配される０供給流体が供給流
体スペーサ層を通って流れる間に供給流体中の透過可能
成分が膜を透過して透過物キャリア層内に流入する。こ
の透過物即ち透過流体は、腺・透過物キャリア組立体の
中央部に位置する比較的低圧の区域に向って流れ、中央
透過物収集チャンネル１２４内に流入し、他の積重副組
立体および他の透過物キャリア層からの透過物と合流す
る０透過物は、中央チャンネル１２４内を流下し、透過
物排出パイプ１６６を通って積重組立体から流出する。

一方、供給流体分配チャンネル１３２を通って積重副組
立体１３４に流入した供給体は、供給流体スペーサ層を
通って該副組立体のチャンネル１３２とは反対側のチャ
ンネル１４０へ流れ、この副組立体１３４の残留流体と
なって中間分配プレート１７６のポート１７８を通って
次の第３積重副組立体１４２へ流入する。従って、この
残留流体は第３積重副組立体１４２にとっては供給流体
となる。この供給流体は、供給流体分配チャンネル１４
６内に入シ、該副組立体の各供給流体スペーサ層内を並
流関係をなして流れ、チャンネル１４４内に集められて
残留流体となる０この残留流体は、分配プレート１４８
のポート１５０を通って副組立体１４２から流出して残
留物保持キャビティ１５２内に入り隔壁１６０の残留流
体排出ポート１７０を通って積重組立体から流出する。

１つの積重組立体内に複数の積重副組立体を形成するこ
とが可能であシ、そのような副組立体の数は、供給流体
中の膜によって除去すべき透過可能成分の量によって決
められる。１つの積重組立体に組込まれる副組立体の数
が多ければ多いほど、供給流体が膜と接触する経路が長
くなシ、供給流体中の透過可能成分の回収または除去率
が高くなる＠各側組立体の供給流体スペーサ層の数およ
び膜・透過物キャリア組立体の数は、供給流体スペーサ
層を通って流れる供給流体の速度を最適にするように決
められる。供給流体分配チャンネルに流入してくる供給
流体の量が一定であるとすれば、１つの供給流体スペー
サ層を通る供給流体の速度・は、その副組立体内に存在
する供給流体スペーサ層の数によって決まる。即ち、並
列関係に配置された供給流体スペーサ層の数が多ければ
多い＃魯ど各１つのスペーサ層を通る供給流体の速度は
低くなる。従来技術に比べて本発明の１つの利点は、実
際上どのような所望の回収率を達成するにも、単一の圧
力容器でまかなうことができることでちる。これは、在
来の中空細繊維束やらせん巻き膜体を用いた膜組立体に
おいては不可能である。

再び第１４図を参照して説明すると、積重組立体の供給
流体保持キャピテイ９８と残留物保持キャビティ１５２
との間には圧力差が存在する。この圧力差は、各供給流
体スペーサ層を通って流れる流体の摩擦とその結果化じ
る圧力降下によるものである。上述し六本発明の実施例
ではこの圧力差を利用して積重組立体を圧＃１させる。

残留物分配プレート１４８は固定であって、動かない。

しかし、供給流体分配プレート１００およびすべての中
間分配プレート１２８．１７６は自由浮動であるから、
残留物分配プレート１４８の方に向って下方へ移動する
ことができ、積重組立体の各層に圧縮力を及ぼす。これ
は、中央孔のａｂにおける各層の外向き表面部ち動作面
と供給流体スペーサ層との間に漏止めシールを形成する
作用があシ、有利である。実際、ある種の膜と供給流体
スペーサ層の組合せによれば、この区域（中央孔の周）
に動的シールを形成することが可能である。

第１５図は、本発明の変型実施例の断面図でおる。この
実施例の圧力容器およびその中のａＸ組立体は第９図に
示されたものと同じであるが、中央チャンネル１２４を
通して引張バーナｒ番手１→→ドＨＨトｂ−レ÷　　　
　　　　　１４楢鵡τを延設し、引張バー締付装置を設
けた点が異る。

引張バー１９０は、透過物排出ボート１６６を貫通し、
シールグランド１９２および端部シール１９４を貫通し
て下端において締付ナツト１９６に螺合しており、ナツ
ト１９６を締めれば、引張バー１９０が容器８４から外
方へ引張られるようになされている。引張バー１９０を
外方へ引張ると、積重組立体に対して圧縮力を及ぼす。

この圧縮力は、供給流体が膜・透過物キャリア組立体の
中央孔の周りに形成されるシールを通って漏れるのを防
止するのに必要とされる場合がある。この引張バーによ
って及ぼされる圧縮力は、キャビティ９８と１５２との
間の圧力差によって及ぼされる圧縮力に付加される。透
過流体は、Ｔ字義手管２００を通して積重組立体から排
出される。

引張バー１９０の周シにシールを形成する手段および引
張バーを圧力容器から外方へ引張るための手段としては
、他のいろいろな手段が考えられることは当業者には明
らかであろう。

第１６．１７および１８図は、それぞれ、本発明の変型
実施例を示す。第１６図の実施例では、圧力容器は、パ
イプとして形成されておシ、パイプ７ランジによって閉
鎖されている。即ち、パイプ型圧力容器の上端および下
端には標準のウェルド・オン・７ランジ２１８．２１８
がそれぞれ符号２０２で示されるように溶接され、各７
ランジ２１８には孔無７ランジ２０４がナツト２１２と
ボルト２１４によって固定されている。上端のフランジ
２０４には供給流体導入ボート２０６が設けられ、下端
の７ランジ２０４には、透過物排出ボート２０８および
残留物排出ボート２１０が設けられている。７ランジ２
０４と２１８の間にはガスフット２１６が介設されてい
る。この積重組立体のその他の部分は、第９．１４およ
び１５図のものと同じである。

第１７図の変型実施例では、供給流体導入ボート２２０
が圧力容器の側壁に設けられておシ、残留物排出ボート
２２２も容器の側壁に設けられている。積重組立体は符
号２２８で示されている。

第１８図の変型実施例は、第１７図の構成の変型であシ
、供給流体が容器の上下端の中間部から積重組立体内へ
導入され、容器内で上下に分流されて容器の上下両端に
おいて残留物および透過物が排出されるようになされて
いる。

本発明の圧力容器の閉鎖手段としては、いろいろな手段
が考えられることは当業者には明らかであろう。

第２実施例の説明 第１〜１８図に示された実施例では、膜およびそれに付
随する各要素は円形であるが、第２実施例では半円形の
ものを用いる。第１９囚は、半円形形状の膜・透過物キ
ャリア組立体５００の平面図である。この組立体の周縁
には連続した周縁接着剤（シール）ライン３０２が施さ
れている。点線は、組立体３００の切断ラインに平行な
、かつ、中央透過物収集チャンネル３０４の中心線ヲ通
る線である。チャンネル３０４の中心線から組立体３０
０の縁までの距離（間隔）は、３０６で示されている。

透過物収集チャンネル３０４を形成するように耳片５０
８が組立体３００の側部に突設されておシ、この耳片に
も周縁接着剤ライン３１０が施されている。この接着剤
ライン３１０は、チャンネル３０４の周シの区域３１２
には施されておらず、組立体３００の主要区域から中央
透過物収集チャンネル３０４への連絡チャンネルを設定
する。第１９図に示されている２つの縁区域３１４．３
１６は、第２２図を参照して後述するように供給流体分
配チャンネル３１４′および残留物収集チャンネル５１
６”ｆｆ画定する。

第２０図は、この第２実施例のための供給流体スペーサ
層３１８の平面図である。３２０は、スペーサ層３１８
の区域３２２．３２４を除く周縁に施された周縁シール
リングである。中央透過物収集チャンネル３０４の周夛
の区域にもシールが施されている。この供給流体スペー
サ層５１８の形状および面積は、膜・透過物キャリア組
立体３００と同じである。このスペーサＭ３１８には供
給流体分配ラインは設けられていない。

第２１図は、この実施例のための供給流体スペーサ層の
変型実施態様の平面図である。このスペーサ層には供給
流体分配ライン３２７が設けられている。周縁シールリ
ング３２０は、縁区域３２８．３３０には施されていな
いが、縁区域３２６には施されている。作動において、
供給流体は縁区域５２８からスペーサ層に流入し、縁区
域３３０においてスペーサ層から流出する。あるいは、
反対に縁区域３３０から流入して縁区域３２８から流出
するようにしてもよい。いずれの場合にも、供給流体は
スペーサ層内において供給流体分配２イン３２７によっ
て案内される。供給流体分配ラインは、いろいろな形態
のものを用いることができるが、処理すべき供給流体の
組成、粘度、流速、温度等の要因に鑑みて決定するのが
好ましい。

第２２囚は、第１９図の膜・透過物キャリア組立体３０
０と第２０図の供給流体スペーサ層３１８とを上下に整
合して積重ねた牛円形積重体を２個向い合わせ並置関係
に組合わせた、全体として断面円形の積重組立体の平面
図であ）、図の上半分には膜・透過物キャリア組立体３
００の膜の動作面３３２が示され、図の下半分には供給
流体スペーサ層３１８の面３３４が示されている。この
ように２個の同一の半円形棟重体を向い合わせに並置さ
せると、両者の縁区域３１４と３１４および縁区域３１
６と３１６の間にそれぞれ供給流体分配チャンネル３１
４′および残留物分配チャンネル３１６′が画定される
。中央透過物収集チャンネル３０４も画定される。第２
４図に矢印で示されるように、この構成では、供給流体
はチャンネル５１４′に流入してスペーサ層３１８全通
して分配され、残留物分配チャンネル３１６′へ流出す
る。透過物キャリア層に流入した透過物は、複数のスペ
ーサ層３１８および膜・透過物キャリア組立体３００の
整合によって画定された中央透過物収集チャンネル３０
４に流入する。第２４図の点線矢印は、組立体３００の
下に位置するスペーサ層内を通る供給流体の流れを示す
。第２３図は第６図のものとほぼ同様の供給流体導入分
配プレートの平面図である。

＠２５図は、第１９〜２４図の半円形形態の実施例によ
る分離装置全体の概略図である。第２５図の装置も、第
９および１４図の装置と多くの点で類似している。供給
流体は、ボート３３６から供給流体保持キャビティ３３
８に流入し分配プレー）３６０の供給流体分配ボート５
６２ｆ通って積重副組立体３４０の供給流体分配チャン
ネル３１４′に流入し、第２５図に円弧状の実線および
点線矢印で示されるように各供給流体スペーサ層３１８
を通って残留物収集チャンネル３１６′へ集まる。この
残留物収集チャンネル３１６′に集められた流体は、次
の積ｍ副組立体３４６のための供給流体となって分配プ
レート３４４のボー）３４２’（ｉ通って流下する。一
方、供給流体のうち積重副組立体３４０の各層を透過し
た成分（透過物）は、第２５図に直線状の点線矢印で示
されるように透過物キャリア層を通って中央透過物収集
チャンネル５０４内へ流入する。各供給流体スペーサ層
３１８の周縁シールリング３２０は、圧力容器の内壁と
の間にシールを設定し、供給流体が積重刷組体をバイパ
スして単に流下してしまりのを防止する。第２ＷＨ！副
組立体３４６に流入した供給流体は、供給流体分配チャ
ンネル３１４′から各スペーサ層内を並流関係をなして
流れ、残留物収集チャンネル３１６′に集まシ、分配プ
レー）３５０のボート３４８を通って残留物保持キャビ
ティ５５２内に流入し、ボー）５５４’ｉ通って組立体
から流出する。中央透過物収集チャンネル３０４に集め
られた透過物は、ボー）３５６’ｉ通って組立体から流
出する。第２５図の＠型組立体には、第２０図に示され
た供給流体分配ラインのない供給流体スペーサ層が用い
られているが、第２１図の供給流体分配ライン３２７を
有するスペーサＷＩｔ用いた場合は供給流体の流れパタ
ーンが違ったものとなることはいうまでもない。

各積重副組立体３４０．３４６は、第２２および２４図
に示された型式の半円形の要素を積重ね、かつ、向い合
せ並ｔｉｔｇ係に組合せて全体として円筒形としたもの
であるが、このような副組立体の数は必要に応じて任意
に定めることができる。

第３実施例の説明 第２６図は本発明の第３実施例による膜・透過物キャリ
ア組立体の平面図である。この膜・透過物キャリア組立
体は、総体的に円形であるが、偏心位置に設けられた透
過物収集チャンネル４０４の両側に、それぞれ供給流体
分配チャンネルおよび残留物収集チャンネルを画定する
切欠含４００および４０２が設けられている。断面図で
みれは、この組立体は第２図に示されたものと同じであ
る。

周縁接着剤（シール）ライン４０６は、透過物キャリア
層を透過物収集チャンネル４０４に連通させるために区
域４０８には施されていない。

第２７図は、第２６図の組立体の供給流体スペーサ層の
平面図であシ、供給流体分配パターンの一例を示す。こ
の例では供給流体は区域４１０から流入し、区域４１２
から流出する。供給流体分配ラインは４１４で示され、
それによって画定される流れ空間は４１６で示されてい
る。

これらの膜・透過物キャリア組立体の各々を１対の供給
流体スペーサ層の間に挿入して整合させれば、切欠含４
００および４０２によって供給流体および残留流体収集
分配チャンネルが形成され、透過物収集チャンネル４０
４も形成される。これらの切欠含４００．４０２は、第
２６および２７図に示される位置とは異る位置に設ける
こともできる。

第２８図は、ポート４２８および周縁シール４２２″Ｉ
ｋ有する供給流体分配プレート４１８の平面図である。

第２９図は、残留流体収集分配ボート４２６および透過
物収集ボー）４２８ｉ有する中間分配プレート４２４の
平面図である。４５０は周縁シールである。

この実施例の作動は、透過物が偏心位置のチャンネルに
収集される点が異るが、第９図および第１４図に関連し
て説明した態様と実質的に同じである。

第４実施例の説明 第３０および５１図は、各構成要素の形状を円形ではな
く、正方形または長方形とした本発明の別の実施例であ
シ、第３０図は膜・透過物キャリア組立体を示し、第３
１図は供給流体スペーサ層を示す。全体的にこの構成は
第１〜１３図に関連して説明したのと同じである。これ
らの要素？、積重ねた積重組立体を正方形または長方形
の圧力容器に収容すればよい。作動は第９図および１４
図に関連して説明したものと同じである。

第５実施例の説明 上述した本発明の各実施例においては積重組立体の各層
が直接圧力容器内へ挿入され、各供給流体スペーサ層は
、供給流体が膜層をバイパスして流れることがないよう
に圧力容器の内壁との間にシールを形成する。以下に述
べる本発明の実施例は、積重組立体を圧力容器内へ挿入
するのにモジュール型式上用いたものである。即ち、積
重組立体をモジュール（ユニット）として構成し、積重
組立体の各層または層群としてではなく、積重組立体全
体を１個のモジュール即ちユニットとして圧力容器に対
して出入れすることを可能にする。

第３２図は、第９図に示されたような断面円形の積重組
立体をモジュールとして構成し九積重組立体モジュール
の透視図である。透過物収集チューブ５００が頂部プレ
ー）５０２１貫通してプレー）５０４に符号５０６で示
されるように密封（シール）接続されている。供給流体
は、頂部プレート５０２を貫通した供給流体導入ポート
５０７を通して供給流体保持キャビティ５０８内へ導入
され、プレート５０４のボー）５１０ｔ′通って積重組
立体内へ流入する。積重組立体の区域５１２の各層は第
９図および２５図に示されたのと同様のものである。５
１４および５１６は中間分配プレートである。５１８は
残留物分配プレートである。残留流体は、残留物保持キ
ャビティ５２０から底部プレート５２４のポー）５２２
’ｉ通って流出する。透過物は、モジュールの両端のチ
ューブ５００または５０１のどちらかを通してモジュー
ルから流出させることができる。モジュールの両端の透
過物チューブ５００．５０１には、他のモジュールの透
過物チューブに接続するための継手５３０が設けられて
いる。継手５３０は、７２ンジとＯリングまたはガスケ
ットまたはユニオン継手のようなねじ付コネクタであっ
てもよい。

このモジュールは、流体バリヤを設定し、機械的強度を
高めるために適当な材料のラップ（外側カバー）５３４
でくるむことができる。ラップ５３４は、ニジストマー
または繊維入りプラスチック材などで形成することがで
きる。供給流体を高圧をかけてモジュール内へ導入する
ことができるように、頂部プレート５０２の周溝にシー
ル５３６が装着されている。シール５３６は圧力容器の
内壁に圧接して供給流体の漏れを防止する。

別法として、積重組立体を薄壁の容器または金属または
プラスチック製のパイプ内に密閉し、該容器またはパイ
プの両端に頂部および底部プレートラ接合するようにし
てもよい。

このモジュール型構造には、第１９へ２５図の半円形の
要素を使用することも、第２６〜２７図の変型実施例の
要素を用いることもできる。

第３３図は、第３２図に示されたモジュールを複数個組
合わせた組合せ体を示す。モジュール５３８．５５６・
・・は、圧力容器５４０内に挿入されている。圧力容器
５４０の頂端には端部フランジ５４２が溶接されておシ
、端部キャップ５４４がボルト５４６によって所定僚友
に固定されている。供給流体は、ボー）５４８’ｉｉ通
って容器内のキャピテイ５５０に入り、ポート５０７を
通って第１積重組立体モジュール５３８内に流入する。

５５２は周縁シールリングである。残留流体は、第１Ｗ
１重組立体５３８からキャビティ５５４内へ入シ、そこ
から次の第２積重組立体モジュールへ流入する。これら
のモジュールは、継手５３２によって互いに連結され、
透過物排出パイプ５５８に接続されている。透過物は、
パイプ５５８および５６０ｔ−通して回収される。本発
明のモジュールは任意の適当な圧力容器内へ挿入するこ
とができる。この実施例の利点は、モジュールを使用現
場で圧力容器内へ容易に出入れすることができることで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の膜・透過物キャリア組立体の平面図、
第２図は第１図の腺２−２に沿ってみた拡大断面図、第
５図は本発明の供給流体スペーサヨの平面図、第４図は
変型実施例の供給流体スペーサ層の平面図、第５図はｌ
Ｘ５図の線５−５に沿ってみた拡大断面図、第６図は入
口分配プレートの平面図、第７図は中間残留物分配プレ
ートの平面図、第８図は第６図のプレートの拡大断面図
、第９図は圧力容器内に収容された膜・透過物キャリア
および供給流体スペーサの積重組立体の断面図、第１０
図および１１図は、第９図の積重組立体のそれぞれ異る
一部分の拡大図、第１２図はセルロース製膜層の多孔質
側即ち裏面の平面図、第１３図は第１２図の膜と、透過
物キャリアおよびスペーサとの組立体の中央チャンネル
周辺の断面図、第１４図は供給流体および透過流体の流
れ経路金示す積重組立体の断面図、第１５図は引張バー
を備えた実施例の、第９図と同様の断面図、第１６図は
圧力容器として規格パイプを利用した実施例の断面図、
第１７図は供給流体を容器のｍ壁から導入し、残留流体
を容器の側壁から取出すようにした変型実施例の断面図
、第１８図は供給流体の導入態様および残留物の取出し
態様に関する変型例の立面図、′Ｍ１９図は本発明の変
型実施例の膜・透過物キャリア層組立体の平面図、第２
０囚は変型実施例の供給流体キャリア層の平面図、第２
１図は更に別の変型実施例の供給流体スペーサ層の平面
図、第２２図は第１９〜２１図の各層の積重体を並置し
て円形組立体とした構成の平面図、第２３図は分配プレ
ートの平面図、第２４図は供給流体の流れパターンを示
す第２２図と同様の平面図、第２５図は、第１９〜２４
図の各層の積重組立体を圧力容器内に挿入して成る分離
装置の透視図、第２６図は変型実施例の膜・キャリア層
組立体の平面図、第２７図は変型実施例の供給流体スペ
ーサ層の平面図、第２８図は供給流体分配プレートの平
面図、第２９図は中間分配プレートの平面図、第３０図
は変型実施例の腺・キャリア層組立体の平面図、第３１
図は第３０図の実施例に用いられるスペーサ層の平面図
、第３２図は積重組立体をモジュール構造とした実施例
の透視図、第３３図は第３２図のモジュールを圧力容器
に挿入して成る分濫装瀘の透視図である。 １０：透過物キャリア層 １２：中央孔 １４．１６：切欠含 １８．２０：換 ２２．２４：動作面 ３２：供給流体スペーサ層 ３４．３６：切欠含 ３８：中央孔 ７６：供給流体導入ポット ７８：導入パイプ ８４：圧力容器 １０８：供給流体分配チャンネル １１０：積重副組立体 １１２：供給流体スペーサ層 １１４：膜・透過物キャリア層組立体 １１６：膜層 １１８：透過物キャリア層 １２４：透過物収集分配チャンネル １２６；残留物収集分配チャンネル １２８：中間分配プレート ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、４ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ、　１２ ＦＩＧ、　　１３ ＦＩＧ、＋４ ＦＩＧ、＋５ ＦＩＧ、＋６ ＦＩＧ、１７ ＦＩＧ、２９ ＦＩＧ、３０ ＦＩＧ、３１ ＦＩＧ、３２ ＦＩＧ、３３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２つ以上の異る物質を分離するための分離装置にお
   いて、 流体を圧力下で収容するための圧力容器と、分離すべき
   供給流体を前記容器へ導入するための供給流体導入手段
   と、 前記容器から残留物を排出するための残留物排出手段と
   、 前記容器から透過物を排出するための透過物排出手段と
   、 分離膜部材と、分離すべき供給流体を該膜部材の動作面
   を横切つて流すための分配帯域と、透過物を搬出するた
   めに該膜部材の両面にそれぞれ衝接した透過物キャリア
   部材とを含む複数の積重ねられた部材から成る、前記容
   器内に配設された少くとも１つのコンパクトな積重組立
   体とから成り、該積重組立体中の前記複数の部材は、該
   各部材の周縁の２つの離隔した部位にそれぞれ第１切欠
   きおよび第２切欠きを有し、該各部材の第１切欠きは互
   いに整合して、分離すべき供給流体のための供給流体チ
   ャンネルを形成し、各部材の第２切欠きは互いに整合し
   て残留物収集チャンネルを形成し、前記分配帯域は該整
   合した第１切欠きおよび第２切欠きのところにおいて該
   供給流体チャンネルおよび残留物収集チャンネルと連通
   しており、該各部材は、前記透過物キャリア部材と連通
   する透過物収集チャンネルを形成する、互いに整合した
   内方孔を有し、該積重組立体は前記供給流体導入手段と
   前記残留物排出手段および透過物排出手段の間に配置さ
   れていることを特徴とする分離装置。 ２）前記積重組立体は、互いに並置関係に配置された２
   つの部材積重体から成り、該２つの部材積重体は、それ
   らの間に前記切欠きを形成するように賦形され、前記内
   方孔において整合するようになされている特許請求の範
   囲第１項記載の分離装置。 ３）供給流体は前記圧力容器へ該容器の長手の中間部位
   において導入され、残留物および透過物は該圧力容器の
   両端において取出されるようにした特許請求の範囲第１
   項記載の分離装置。 ４）前記各膜部材の前記内方孔に隣接した部分が補強さ
   れている特許請求の範囲第１項記載の分離装置。 ５）前記分配帯域は前記透過物収集チャンネルと連通し
   ないようにシールされている特許請求の範囲第１項記載
   の分離装置。 ６）前記各膜部材および透過物キャリア部材は、その周
   縁からの供給流体の侵入を防止するために該周縁をシー
   ルされている特許請求の範囲第１項記載の分離装置。 ７）複数個の前記積重組立体が前記圧力容器内に垂直方
   向に配設されており、１つの積重組立体からの残留物が
   次の積重組立体への供給流体となるように構成された特
   許請求の範囲第１項記載の分離装置。 ８）前記膜部材は超ろ過膜である特許請求の範囲第１項
   記載の分離装置。 ９）前記膜部材は逆浸透膜である特許請求の範囲第１項
   記載の分離装置。 １０）２つ以上の異る物質を分離するための分離装置に
   おいて、 流体を圧力下で収容するための細長い円筒形圧力容器と
   、 分離すべき供給流体を前記容器へ導入するための供給流
   体導入手段と、 前記容器から残留物を排出するための残留物排出手段と
   、 前記容器から透過物を排出するための透過物排出手段と
   、 分離膜部材と、分離すべき供給流体を該膜部材の動作面
   を横切つて流すための分配帯域と、透過物を搬出するた
   めに該膜部材の両面にそれぞれ衝接した透過物キャリア
   部材とを含む複数の積重ねられた部材から成る、前記容
   器内に配設された少くとも１つのコンパクトな積重組立
   体とから成り、該積重組立体中の前記複数の部材は、該
   各部材の周縁の２つの離隔した部位にそれぞれ第１切欠
   きおよび第２切欠きを有し、該各部材の第１切欠きは互
   いに整合して、分離すべき供給流体のための供給流体チ
   ャンネルを形成し、各部材の第２切欠きは互いに整合し
   て残留物収集チャンネルを形成し、前記分配帯域は該整
   合した第１切欠きおよび第２切欠きのところにおいて該
   供給流体チャンネルおよび残留物収集チャンネルと連通
   しており、該各部材は、前記透過物キャリア部材と連通
   する透過物収集チャンネルを形成する、互いに整合した
   内方孔を有し、該積重組立体は前記供給流体導入手段と
   前記残留物排出手段および透過物排出手段の間に配置さ
   れていることを特徴とする分離装置。 １１）２つ以上の異る物質を分離するための分離装置に
   おいて、 流体を圧力下で収容するための細長い円筒形圧力容器と
   、 分離すべき供給流体を前記容器へ導入するための供給流
   体導入手段と、 前記容器から残留物を排出するための残留物排出手段と
   、 前記容器から透過物を排出するための透過物排出手段と
   、 分離膜部材と、分離すべき供給流体を該膜部材の動作面
   を横切つて流すための分配部材と、透過物を搬出するた
   めに該膜部材の両面にそれぞれ衝接した透過物キャリア
   部材とを含む複数の積重ねられた部材から成る、前記容
   器内に配設された少くとも１つのコンパクトな積重組立
   体とから成り、該積重組立体中の前記複数の部材は、該
   各部材の周縁の２つの離隔した部位にそれぞれ第１切欠
   きおよび第２切欠きを有し、該各部材の第１切欠きは互
   いに整合して、分離すべき供給流体のための供給流体チ
   ャンネルを形成し、各部材の第２切欠きは互いに整合し
   て残留物収集チャンネルを形成し、前記分配部材は該整
   合した第１切欠きおよび第２切欠きのところにおいて該
   供給流体チャンネルおよび残留物収集チャンネルと連通
   しており、該各部材は、前記透過物キャリア部材と連通
   する透過物収集チャンネルを形成する、互いに整合した
   内方孔を有し、該積重組立体は前記供給流体導入手段と
   前記残留物排出手段および透過物排出手段の間に配置さ
   れていることを特徴とする分離装置。 １２）前記各分配部材の周縁は、該周縁からの供給流体
   の侵入を防止するために前記切欠きのところを除いてシ
   ールされている特許請求の範囲第１１項記載の分離装置
   。 １３）前記分配部材は供給流体分配ラインを備えている
   特許請求の範囲第１１項記載の分離装置。 １４）前記膜部材はガス分離膜である特許請求の範囲第
   １１項記載の分離装置。 １５）前記透過物キャリア部材は、織成または編成され
   た部材である特許請求の範囲第１１項記載の分離装置。 １６）前記透過物キャリア部材はプラスチック樹脂で補
   強された織成または編成された部材である特許請求の範
   囲第１１項記載の分離装置。 １７）２つ以上の異る物質を分離するための分離装置に
   おいて、 流体を圧力下で収容するための細長い円筒形圧力容器と
   、 分離すべき供給流体を前記容器へ導入するための供給流
   体導入手段と、 前記容器から残留物を排出するための残留物排出手段と
   、 前記容器から透過物を排出するための透過物排出手段と
   、 分離膜部材と、分離すべき供給流体を該膜部材の動作面
   を横切つて流すための分配部材と、透過物を搬出するた
   めに該膜部材の両面にそれぞれ衝接した透過物キャリア
   部材とを含む複数の積重ねられた平坦なディスク状部材
   から成る、前記容器内に配設された少くとも１つのコン
   パクトな積重組立体とから成り、 該積重組立体中の前記複数の部材は、該各部材の周縁の
   ２つの離隔した部位にそれぞれ第１切欠きおよび第２切
   欠きを有し、該各部材の第１切欠きは互いに整合して、
   分離すべき供給流体のための供給流体チャンネルを形成
   し、各部材の第２切欠きは互いに整合して残留物収集チ
   ャンネルを形成し、前記分配部材は該整合した第１切欠
   きおよび第２切欠きのところにおいて該供給流体チャン
   ネルおよび残留物収集チャンネルと連通しており、該各
   部材は、前記透過物キャリア部材と連通する透過物収集
   チャンネルを形成する、互いに整合した内方孔を有し、
   該積重組立体は前記供給流体導入手段と前記残留物排出
   手段および透過物排出手段の間に配置されていることを
   特徴とする分離装置。 １８）２つ以上の異る物質を分離するための分離装置に
   おいて、 流体を圧力下で収容するための細長い直方形の圧力容器
   と、 分離すべき供給流体を前記容器へ導入するための供給流
   体導入手段と、 前記容器から残留物を排出するための残留物排出手段と
   、 前記容器から透過物を排出するための透過物排出手段と
   、 分離膜部材と、分離すべき供給流体を該膜部材の動作面
   を横切つて流すための分配部材と、透過物を搬出するた
   めに該膜部材の両面にそれぞれ衝接した透過物キャリア
   部材とを含む複数の積重ねられた部材から成る、前記容
   器内に配設された少くとも１つのコンパクトな積重組立
   体とから成り、該積重組立体中の前記複数の部材は、該
   各部材の周縁の２つの離隔した部位にそれぞれ第１切欠
   きおよび第２切欠きを有し、該各部材の第１切欠きは互
   いに整合して、分離すベき供給流体のための供給流体チ
   ャンネルを形成し、各部材の第２切欠きは互いに整合し
   て残留物収集チャンネルを形成し、前記分配部材は該整
   合した第１切欠きおよび第２切欠きのところにおいて該
   供給流体チャンネルおよび残留物収集チャンネルと連通
   しており、該各部材は、前記透過物キャリア部材と連通
   する透過物収集チャンネルを形成する、互いに整合した
   内方孔を有し、該積重組立体は前記供給流体導入手段と
   前記残留物排出手段および透過物排出手段の間に配置さ
   れていることを特徴とする分離装置。 １９）２つ以上の異る物質を分離するための分離装置に
   おいて、 流体を圧力下で収容するための細長い直方形の圧力容器
   と、 分離すべき供給流体を前記容器へ導入するための供給流
   体導入手段と、 前記容器から残留物を排出するための残留物排出手段と
   、 前記容器から透過物を排出するための透過物排出手段と
   、 分離膜部材と、分離すべき供給流体を該膜部材の動作面
   を横切つて流すための分配部材と、透過物を搬出するた
   めに該膜部材の両面にそれぞれ衝接した透過物キャリア
   部材とを含む複数の積重ねられた平坦な長方形の部材か
   ら成る、前記容器内に配設された少くとも１つのコンパ
   クトな積重組立体とから成り、 該積重組立体中の前記複数の部材は、該各部材の周縁の
   ２つの離隔した部位にそれぞれ第１切欠きおよび第２切
   欠きを有し、該各部材の第１切欠きは互いに整合して、
   分離すべき供給流体のための供給流体チャンネルを形成
   し、各部材の第２切欠きは互いに整合して残留物収集チ
   ャンネルを形成し、前記分配部材は該整合した第１切欠
   含および第２切欠きのところにおいて該供給流体チャン
   ネルおよび残留物収集チャンネルと連通しており、該各
   部材は、前記透過物キャリア部材と連通する透過物収集
   チャンネルを形成する、互いに整合した内方孔を有し、
   該積重組立体は前記供給流体導入手段と前記残留物排出
   手段および透過物排出手段の間に配置されていることを
   特徴とする分離装置。 ２０）２つ以上の異る物質を分離するための分離装置に
   おいて、 流体を圧力下で収容するための細長い円筒形圧力容器と
   、 分離すべき供給流体を前記容器へ導入するための供給流
   体導入手段と、 前記容器から残留物を排出するための残留物排出手段と
   、 前記容器から透過物を排出するための透過物排出手段と
   、 分離膜部材と、分離すべき供給流体を該膜部材の動作面
   を横切つて流すための分配部材と、透過物を搬出するた
   めに該膜部材の両面にそれぞれ衝接した透過物キャリア
   部材とを含む複数の積重ねられた平坦なディスク状部材
   から成る、前記容器内に配設された少くとも１つのコン
   パクトな積重組立体とから成り、 該積重組立体中の前記複数の部材は、該各部材の周縁の
   ２つの離隔した部位にそれぞれ第１切欠きおよび第２切
   欠きを有し、該各部材の第１切欠きは互いに整合して、
   分離すべき供給流体のための供給流体チャンネルを形成
   し、各部材の第２切欠きは互いに整合して残留物収集チ
   ャンネルを形成し、前記分配部材は該整合した第１切欠
   きおよび第２切欠きのところにおいて該供給流体チャン
   ネルおよび残留物収集チャンネルと連通しており、該各
   部材は、前記透過物キャリア部材と連通する透過物収集
   チャンネルを形成する、互いに整合した中央孔を有し、
   該積重組立体は前記供給流体導入手段と前記残留物排出
   手段および透過物排出手段の間に配置されていることを
   特徴とする分離装置。 ２１）前記各膜部材の前記中央孔に隣接した部分が補強
   されている特許請求の範囲第２０項記載の分離装置。 ２２）２つ以上の異る物質を分離するための分離装置に
   おいて、 流体を圧力下で収容するための細長い円筒形圧力容器と
   、 分離すべき供給流体を前記容器へ導入するための供給流
   体導入手段と、 前記容器から残留物を排出するための残留物排出手段と
   、 前記容器から透過物を排出するための透過物排出手段と
   、 分離膜部材と、分離すベき供給流体を該膜部材の動作面
   を横切つて流すための分配部材と、透過物を搬出するた
   めに該膜部材の両面にそれぞれ衝接した透過物キャリア
   部材とを含む複数の積重ねられた平坦なディスク状部材
   から成る、前記容器内に配設された少くとも１つのコン
   パクトな積重組立体とから成り、 該積重組立体中の前記複数の部材は、該各部材の周縁の
   ２つの離隔した部位にそれぞれ第１切欠きおよび第２切
   欠きを有し、該各部材の第１切欠きは互いに整合して、
   分離すべき供給流体のための供給流体チャンネルを形成
   し、各部材の第２切欠きは互いに整合して残留物収集チ
   ャンネルを形成し、前記分配部材は該整合した第１切欠
   きおよび第２切欠きのところにおいて該供給流体チャン
   ネルおよび残留物収集チャンネルと連通しており、該各
   部材は、前記透過物キャリア部材と連通する透過物収集
   チャンネルを形成する、互いに整合した中央孔を有し、
   該積重組立体は前記供給流体導入手段と前記残留物排出
   手段および透過物排出手段の間に配置されていることを
   特徴とする分離装置。