JPH0429725A - 流体分離装置とその方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、一般的に流体を浸透部分と残留部分とに分
離するための中空繊維膜を使用する分離装置に関する。

更に詳しくは、本発明は、流体を導入するためのポート
と、流体の浸透部分及び残留部分を排出するためのポー
トを有するモジュール内に、同心に配置され圧縮された
複数のウェファ−の使用に関する。各モジュールは複数
の中空繊維膜シートを含み、各々のシートの中空繊維は
、平行に整列して配置されており、この繊維は弦状にウ
ェファ−を横切って走る。各中空繊維の両端は、ウェフ
ァ−の外面で終わり、この端を通して浸透流体か流れる
。

モジュールは超濾過の用途に有用であり、以下流体供給
流と称する、ガス、液体及びこれらの混合物の分離のた
めに使用することができる。かくして、種々の膜材料を
周知の組成並びに継続して開発されている新しい膜組成
から選択することかできる。以下で一層明らかになるよ
うに、ウェファ−は、ウェファ−の直径よりも長くなく
、分離モジュールの全長よりも著しく短い、比較的短い
中空繊維を使用する。

［従来の技術］ 流体の所望の部分を得るように流体の分離用の種々の形
態の膜を使用することが、よく知られている。一般的に
供給流体の一成分又は幾つかの成分が膜を浸透し、浸透
部分として集められる。分離される流体の新鮮な部分が
膜に供給されると、膜を通過できない流体部分（残留流
体）は、保持され排出される。

中空繊維すなわち管として形成された膜は特に有用であ
る、なぜなら中空繊維は本質的に強くて濾過圧力に耐え
、高い面積／体積比を有し、かつ中空繊維を種々の機械
的取付で容易に配置することかできるからである。従来
の分離モジュールは、軸線方向に配置され注封材料のプ
ラグで終わる中空繊維をもった長いシリンダとして形造
られた。

一方或いは両方のプラグが、開口繊維端を露出するよう
に薄く切られ、管状繊維の内腔からの浸透流体の流れを
可能にする。

既存の装置では、分離される流体は繊維の外側に供給さ
れ、浸透流体は繊維の内腔から集められる。変形例とし
て、分離すべき流体を繊維の内腔に供給し、浸透流体を
繊維の外側から排出することもある。

中空繊維膜は、連続的周囲及び開口中央部分を有する環
状フレーム又は同様のフレームすなわち保持器に有利に
は取付られる。繊維はフレームの開口中心部分に亘って
張られ、端は保持器に埋め込まれ、これによりウェファ
−を構成する。繊維の両端は保持器の外面に露出され、
繊維の内部に出入りができるようにし、一方繊維の外面
には保持器の開口中央部分で近ずくことかできる。

比較的高い容積分離速度を得るために、膜ウェファ−は
一般に同心に積重ねられ、従って保持器はシール接触状
態で互いに当たる。隣接したウェファ−の密シールは残
留流体と浸透流体の混合を避けるために不可欠である。

望ましい高い容積分離速度を達成するために、分離工程
にかけるられる流体の圧力は、できる限り高い。しかし
、圧力差の方向に応じて、繊維をつぶしたり破いたりし
ないように、流体の圧力は繊維の機械的強度によって制
限される。運転圧力は、ウェファ−を押し隔て、隣接し
たウェファ−保持器のシール係合をおびやかしがちであ
る流体力によっても制限される。

そのような膜と、その膜を有する対応した分離器は、種
々の特許及び出願に開示される。例えば米国特許第３．
９９３．８１６号は、流体の浸透流体が装置から流出し
、或いは流体を交換する場合に、第２流体が繊維の内部
に流入するように、中空繊維の内部を容器の外部に連結
した装置を説明する。

米国特許第４．７５２．３０５号は、流体を分離するた
めの中空繊維装置とこれに関連した方法を提供する。こ
の装置は、ハウジング１０の軸線方向に向いた、繊維１
１の束を使用する。流体供給流は一端か塞がれている分
散管１２を経て束の中心を通して供給される。浸透流体
は出口３９及び４０を経て各端から流出し、一方残留流
体は出口３５から抜き出される。

フランス特許第２．２２２．１３４号は、中空繊維の開
口が周囲に位置決めされるように、ウェファ−は流れの
方向に垂直な管内に配置された織物からなる。

日本特許第５６−２８０３１号は、中空管の両端を固定
し一体にする合成樹脂の使用によって形成された中空繊
維管板と、中空繊維の外側の流体の流れのための流路と
からなる中空繊維膜分離器を開示する。管板は、管の外
側の流体の流れ方向が中空繊維管の長さ方向軸線に垂直
であるように配置される。

最後に、西独特許第２．６５０．３４１号には、中空繊
維が本質的に平行でない配列で平面に配列され、分離さ
れる物質の流れ方向に垂直である、分離器に使用するた
めの中空繊維ウェファ−が開示される。

［発明が解決しようとする課題］ 前述した技術は、中空繊維ウェファ−を分離装置におい
て使用する幾つかの仕方を開示するが、それでもなお、
積層体の隣接したウェファ−間のシールを維持して複数
の中空繊維膜ウェファ−を使用する簡単な分離装置を提
供することが望ましい。その上、この装置は、隣接した
ウェファ−保持器のシール係合を促進するために、ウェ
ファ−積層体に加えられる圧縮力を変更することによっ
て、流体入口圧力の変化に応答するのか望ましい。

従って、本発明の目的は、中空繊維をモジュールの軸線
方向でない層にかつウェファ−の弦状に配列した、複数
の中空繊維膜ウェファ−を含む分離モジュールを提供す
ることである。

本発明の別の目的は、ウェファ−を通過する流体を残留
部分と浸透部分とに分離するように、軸線方向に整列し
て圧縮された複数の中空繊維膜ウェファ−を含む分離モ
ジュールを提供することである。

本発明の更に別の目的は、各ウェファ−か平行なシート
に配列された中空繊維の複数の層を含み、前記繊維は一
般に既存の中空繊維膜分離装置におけるモジュールの軸
線方向に使用される中空繊維よりも短い、複数の中空繊
維膜ウェファ−を含む分離モジュールを提供することで
ある。

本発明の更に別の目的は、小さいウェファ−からいろい
ろの寸法に組立てることができる分離モジュールを提供
することである。各ウェファ−は組立中、個々に試験す
ることができ、使用中故障するだろうウェファ−を容易
に除去することができる。

本発明の更に別の目的は、モジュールの弦状に向けられ
た繊維を有する複数の層を備えた中空繊維膜を使用した
モジュール内で流体を分離する方法を提供することであ
る。

広くは、本発明は、流体を浸透部分と残留部分とに分離
する装置を提供する。この装置は、複数の中空繊維分離
ウェファ−を備え、各ウェファ−は、ウェファ−の弦状
に配列された中空繊維のマットと、中空繊維の両端を囲
み、内面及び外面と上面及び下面とを有する周囲支持手
段とからなり、この装置は更に、流体を受け入れる第１
ポート、残留流体を取出す第２ポート、浸透流体を取出
す第３ポートを有する容器と、軸線方向に整列して複数
のウェファ−を圧縮する手段と、支持手段を圧縮する手
段によって供給流及び残留流体から隔てられた容器内の
浸透流体チャンバとを備える。

本発明は又、流体供給流を浸透部分と残留部分に分離す
る方法を提供する。この方法は供給流入口、軸線方向に
整列した複数のウェファ−によって連結された残留流体
チャンバ、及び浸透流体チャンバ、を有する分離モジュ
ールを準備するステップを含む。各ウェファ−は、ウェ
ファ−の弦状に配列された中空繊維のマットと、中空繊
維の両端を囲む周囲支持手段とからなる。残りのステッ
プは、供給流をウェファ−の上に差し向け、供給流を中
空繊維を浸透し周囲支持手段を通して浸透流体チャンバ
に流れる浸透部分と、中空繊維のまわりを通り残留流体
チャンバに流れる残留部分とに分離し、最後に浸透流体
と残留流体をモジュールから取り除く、ことを含む。

流体供給流を浸透部分と残留部分とに分離する別の方法
は、平行なシートに弦状に配置された複数の中空繊維を
含むモジュールに流体を差し向けるステップを含み、各
シートはモジュールの長さ方向の軸線に垂直に差し向け
られており、この方法は更に、中空繊維の内腔と連通し
ている浸透流体のチャンバと、中空繊維の間の領域と連
通している残留流体用のチャンバとを別々に準備し、浸
透流体と残留流体をモジュールから取り除く、各ステッ
プを含む。

当業者に明らかとなろうこれらの目的及びその他の目的
を、図面及び以下の明細書を参照して一層詳細に説明す
る。

［実施例］ 本発明の分離装置の基本構成部品は、第１図に示すシリ
ンダであり、以下これをウェファ−１０と呼ぶ。ウェフ
ァ−１０は、上面１２及び下面１３と、円筒形内面１４
及び円筒形外面１５とを有する外側環状注封リング１１
からなる。中空繊維１８の複数の層１６が各注封リング
１１内に積重ねられ、この中空繊維の両端１９は注封リ
ング１１内に取付られ、外面１５で終わる。

各層１６の構成は、第３Ａ図に示すように、中空繊維１
８が横糸方向に互いに平行に走り、縦糸方向にフィラメ
ント２０によって互いに保持された、繊維の織物マット
であるのが好ましい。中空繊維１８を、ナイロン、ポリ
エステル、等のような細い、中空でない繊維糸である縦
糸フィラメント２０によって、織るのが好ましい。この
目的は各層１６が平らなシートを形成し、かつ中空繊維
１８が平行であり、できるだけまっすぐであることであ
り、中空繊維を縦糸フィラメント２０に対して曲がりく
ねったり捻じれたりすることではない。

又、第３Ｂ図に示すように、各層１６の中空繊維を各層
１６の上側２２又は下側２３の、或いは両側の、適当な
接着剤被覆フィラメント２１で互いに固定しても良い。

変形例として、第３Ｃ図に示すように、薄い接着剤ビー
ド２４を用いて繊維１８を互いに結んでも良い。

図面から明らかなように、軸線方向に流体、すなわちガ
ス又は液体の流れる密なマット２５を作るために中空繊
維１８を弦状に配列し、層１６を第１図に示すように平
行な整列か横切った角度に配列する。作動中、供給流が
マット２５に、すなわちウェファ−１０に軸線方向に流
される。流体が中空繊維１８に接触すると、ある成分が
中空繊維１８を通して内腔の中に入り、ついでウェファ
−の周囲まで流出し、ここで浸透流体は繊維の開口端１
９から排出される。この間、残留流体の流れは、マット
及びウェファ−を軸線方向に通過し、その下に集められ
る。

中空繊維の組成に関しては、現在利用でき、或いは今後
利用できるであろう、あらゆる中空繊維を使用すること
ができる。種々のガス混合物及び液体混合物の分離用の
中空繊維の組成及び準備は当業者に良く知られているの
で、その詳細な説明はここに記載しない。本発明は特定
の中空繊維の組成或いはその準備方法すなわち製造方法
に限定されないことが理解されよう。

ウェファ−１０は、遠心分離機を利用する注封技術によ
って製造される。第４図を参照すると、遠心分離機（図
示せず）のスピンドル３２に固定された底部分３１、側
型部分３３、類型部分３４及びスリンガ−板３５からな
る型３０が設けられる。

ウェファ−を製造するために、複数の中空繊維層１６を
型内部３６の寸法に切断し、型内部に置く。次いで、型
を閉じて回転させ、同時に急速固化工ポキン、ワックス
等のような樹脂層をスリンガ−板３５の上に注ぐ。回転
中、樹脂は遠心注型され、第４図から明らかなように、
樹脂は中空繊維の層を通して下方に流れ、繊維層１６の
両端を包囲する型内壁３９に堆積して環状リング３８に
なる。次いで、注封樹脂がスリンガ−板の上に注がれる
。その注封樹脂も遠心注型され、中空繊維の層を通して
下方に流れウェファ−の環状注封リング１１を形成し、
その環状注封リングの外径は環状リング３８によって定
められ、一方その内径は準備された樹脂の量によって形
成される。

注封樹脂が固まり注封リング１１が形成された後に、ウ
ェファ−１０を型３０から取り外す。この段階で、第１
環状リング３８を切断、研磨又は溶解によって注封リン
グ１１の周縁１５と面一に取り除く。これは、縁のまわ
り全体に複数の中空繊維端を残し、その繊維端のあるも
のは、縁に垂直であり、他は縁に傾斜するか平行である
。この仕方で、すべての繊維端１９はウェファ−１０の
外部に開口する。

図示されないが、注封リング１１に対して接線方向であ
る両側に沿って、層１６の先端を切るのが望ましい、な
ぜなら層１６はさもなければ供給材料に露出されず、そ
れゆえ無駄になるからである。もちろん、注封リング１
１内に露出された中空繊維は注封リング１１を貫通し、
外面１５に開口する。

ウェファ−１０の使用に由来する利点は、ウェファ−の
比較的短く、弦状に配置された繊維である。流体混合物
を分離する既存の中空繊維装置は、第５図に全体的に示
すように、装置すなわちモジュール内に長い、軸線方向
に配置された繊維を使用する。番号４０で示すそのよう
なモジュールは、軸線方向に配置された繊維の長い連続
した束４１を使用する。繊維は平らなディスク状の上下
のエポキシプラグ、すなわち管板４２．４３でそれぞれ
終わり、これらの管板を繊維は貫通し、一端又は両端で
終わる。束は、ベース４５、上部ハウシング４６及び取
外し自在な上蓋４８を有する円筒形ハウジング４４内に
配置される。代表的には、上部ハウジング４６は内部フ
ランジ４９を有し、この内部フランジ上に上部エポキシ
プラグ４２は支持される。上蓋４８は又、束４１をモジ
ュール４０内に保持するように上部管板４２と係合可能
なフランジ５０または同様の構造物を有する。

上部ハウジングの側部に設けられたポート５１が、供給
流の入口として設けられる。浸透流体は繊維を通して軸
線方向に移動し、頂部のポート５２を通過し、一方残留
流体は、繊維の間を流れ、ベースのポート５３を通過す
る。

この設計は機能的であるが、中空繊維すべてか、管板４
２で軸線方向に終わる。管板は供給流体と浸透流体の間
の圧力差の方向に垂直の平らな両面を持ち、これは圧力
に対して非常に弱い。その結果、管板の直径は制限され
、管板を非常に厚く作らなければならず、或いは圧力差
を制限しなければならない。本発明のウェファ−設計に
ついての管板の相当品は、注封リング１１であり、この
注封リングは本質的に強く、モジュール内の差圧に対し
て抵抗力がある。

中空繊維１８は注封リング１１を貫通することによって
注封リングを弱くする傾向があるが、隣接した層１６を
横切った角度に向けることによって、かつ同数の繊維が
注封リング１１を貫通しない場合に層の先端を切ること
によってこの影響を最小にすることができる。

本発明のモジュールは第６図に比較のため示され、−船
釣に番号６０で示される。このモジュールは、円筒形ハ
ウシング６１、ベース６２、上部ハウシング６３及び取
外し自在な上蓋６４からなる容器５９を使用する。支持
棚６５か、ハウシング６１の底近くに設けられ、この支
持棚の上にウェファ−１Ｏが積重ねられる。モジュール
６０は又、供給流体ポート６６、浸透流体ポート６８、
及び残留流体ポート６９、並びに、供給流チャンバ７０
、浸透流体チャンバ７１及び残留流体チャンハフ２を有
し、このモジュールを以下に論じる。

最後に一般的に番号７３で示された、ウェファ−の積層
体を圧縮する手段が設けられる。手段７３のいくつかの
変形を第７図乃至第１１図に示す。

第７図を参照すると、モジュール６０は一層詳細に示さ
れている。円筒形ハウジング６１、ベース６２及び上部
ハウジング６３は、鋼或いはステンレス鋼のような他の
金属で作られるのが好ましい。それらは別々の構成部品
として製造しても良いか、連続した一体のモジュール６
０を形成するように溶接又は他の適当な手段でそれらを
互いに結合し、そこに上蓋６４か固定される。適当な厚
さの金属の使用が、１つ以上のウェファ−の突発的故障
に対する保護として望ましい。サドル７３．７４をモジ
ュール６０を水平に取付るためにハウジング６３．６１
に固定しても良い。

ウェファ−１０はケージ８０内に保持され、このケージ
は、ベースの支持棚６５に実際に載る第１リング８１、
浸透流体チャンバ７１及びハウジング６３内に嵌まる上
部心だしリング８２、及びウェファ−１０の受け入れの
ためほぼ円筒形でありリング８１と８２を互いに連結す
る開口網胴体８３とからなる。ケージ８０はウェファ−
１０の挿入、取り出しを容易にするばかりでなく、モジ
ュール６０の組立中、ウェファ−の軸線方向の整列を維
持するのに役立つ。

モジュール６０の組立及びその後の使用中、供給流が隣
接した注封リング１１の間を通り浸透流体を汚染するの
を阻止するようにウェファ−１０を互いにシールするこ
とが重要である。第２図に最も良く示されるように、こ
のシールは、各リング１０の上面１２の凹部８５、並び
にもっとも下のウェファ−１０Ａが載るケージリング８
１に〇−リング８４を嵌めることによって達成される。

ウェファ−１０は、次ぎに説明する圧縮手段７３によっ
ても互いにシールされる。外部フランジ９０は上部ハウ
ジング部材６３の一部であり、この外部フランジに上蓋
６４がフランジ９０、上蓋６４、及びナツト９２の軸線
方向に整列した孔を貫通するスタット９１によって固定
される。供給ポート６６は、上蓋６４に溶接或いは別の
方法で固定され、かつ反対の端か押し板９４に固定され
たスロート９３を有する。供給流（図示せず）はスロー
ト９３によって構成された入口通路９５を通して供給流
体ポート６６に供給され、いちばん上のウェファ−１０
Ｂと接触する。この実施例では、供給流チャンバを設け
ない。押し板は、浸透流体チャンバ７１をシールするよ
うに少なくともＯ−リング９６と金属ピストンリング９
８を備え、この押し板はもっとも上のウェファ−１０Ｂ
に載る。ピストンリングの使用により、モジュール６０
を可燃性供給流について使用するところに安全手段を設
ける。上蓋６４とフランジ９０を互いに連結するとき、
押し板９４かウェファ−の積層体を支持体６５にしっか
りと押すことは明らかである。

ウェファ−のエポキシ注封リング１１と金属ノ＼ウジン
ク′との間の熱膨張の差に順応するように、積重ねた皿
ワツシヤ１００か上蓋６４といちばん上のナツトとの間
に設けられる。ワッシャ１００は、部分的に圧縮される
と、ウェファ−を−緒に付勢する。

第８図を参照すると、別の実施例がモジュール１０５に
よって示されている。モジュール１０５はモジュール６
０に本質的に一致するが、圧縮手段１０４とこれに関連
した上部モジュール構成部品が異なる。第１に、ポート
６６のスロート９３は上蓋６４に固定されるが、上蓋６
４は押し板１０６に対して別々に移動できる。次に、積
重ねられた大きい皿ワツシヤ１０８が、押し板１０６と
上蓋６４の間に用いられる。この実施例では、金属ガス
ケット等１０９が、上蓋６４とフランジ９０の間に主シ
ールを作るように使用される。それゆえ、押し板１０６
には、０−リング９６が設けられる。モジュール１０５
では、単独の供給流チャンバ１１０が入口通路９５とウ
ェファ−１０の間に設けられる。皿ワツシヤか加える力
に加えて、供給流の圧力も又ウェファ−１０に軸線方向
の力を加える。

モジュール１１５とウェファ−をシールする別の手段が
第９図に示されている。モジュール１１５はやはりモジ
ュール６０に似ているか、圧縮手段１１１とこれに関連
した上部モジュール構成部品が相違している。このモジ
ュールは圧力板でなく圧縮リング１１６を使用し、この
圧縮リングは浸透流体チャンバ７１をシールする○−リ
ング９６を含む。圧縮リング１１６は、ベース１１９と
、首部１２０を形成する円筒側壁と、円筒側壁から半径
方向外方に延びたフランジ１２１とからなる。供給ポー
ト６６は、やはり上蓋６４に結合されるか、圧縮リング
１１６とは当接しない。圧縮ばね１２２が圧縮リング川
１６内に受け入れられ、上蓋６４をボルトを締めて下げ
ると、ベース１１９をもつとも上のウェファ−１０Ｂに
押す。

ベローズシール１２４か、通路９５とウェファ−１０の
間の単独の供給流チャンバ１２６を閉し込めるように上
蓋６４の下側１２５と圧縮リング１１６のフランジ１２
１とに固定される。供給流流１体は、フランジ１２１に
圧力を加え、このフランジ１２１は大形ピストンに作用
してウェファ−に下向きの圧力を及ぼす。

ここに説明したモジュール６０．１０５及び１１５をガ
ス状の供給流の分離中出会う高圧用として設計したが、
別の容器を低圧が通常普通である液体並びにガスの分離
用に使用することかできる。２つのかかる設計が第１０
図と第１１図に準備され、今これらを参照する。

全体的に番号１３０で示された第１０図のモジュールは
、円筒形ハウジング１３１、半球状端キャップ１３２．
１３３からなる容器１２９を使用する。構成部品１３１
−１３３は一般に薄肉であり、金属或いは繊維強化プラ
スチックで作ることかできる。ねじ付ボス１３４．１３
５及び１３６が、それぞれ供給ポート、浸透流体ポート
、残留流体ポートとして設けられる。全体的に番号１３
８で示された圧縮手段が以下に説明するようにモジュー
ル１３０内に設けられる。

下部端キャップ１３３はノ＼ウシング用３１の一部とし
て製作するか、上部端キャップ１３２のように単独に製
作しハウジングに固定しても良い。

上部端キャップ１３２には外部フランジ１３９か設けら
れ、このフランジはハウシング１３１の端に設けられた
外部フランジ１４０と合う。これらの２つのフランジは
、適当な機械的クランプ装置１４１で結合される。

圧縮手段１３８は溶接、リベット、等のような適当な仕
方で固定された第１の、傾斜した圧縮リング１４２を含
む。リング１４２はベースを形成し、その上に積重ねた
個々のウェファ−１０が置かれる。第２の、傾斜した圧
縮リング１４３が、圧縮手段１３８の構成部品であり、
上部端キヤ・ノブ１３２内に同様の仕方で位置決めされ
る。両リング１４２．１４３は、休止中、互いの方に傾
いている。しかし、ウェファ−１０か存在し、モジュー
ル１３０か組立られると、リング１４２．１４３は押し
隔てられ、従って、ウェファ−に圧締力を与えウェファ
−を互いに保持する。複数の案内ロッド１４４か、ハウ
シング部材１３１内に任意に固定され、組立中、モジュ
ール１３０内のウェファ−１０を心だしするのに役立つ
。○−リング８４は、上述したように、ウェファ−１０
の間に設けられる。

モジュール１３０の設計は、航空機内のような重量を考
慮するところに使用することができる。

使用の一例として、空気を供給ポート１３４を通して供
給し、ウェファ−によって酸素と窒素に分離する。酸素
（浸透流体）を呼吸用に供給し、窒素（残留流体）を燃
料のブランケットとして利用することができる。モジュ
ール１３０は、複数のウェファ−１０を使用した前述の
モジュール６０と共通である。この構成の利点は、早期
に故障することがあるウェファ−を新しいウェファ−で
容易に交換することができることである。

図面から明らかなように、供給流チャンバ１４５は、上
部端キャップ１３２、圧力リング１４３及びもっとも上
のウェファ−１０Ｂによって構成される。同様に、残留
流体チャンバ１４６は、下部端キャップ１３３、圧力リ
ング１４２及びもっとも下のウェファ−１０Ａによって
構成される。浸透流体チャンバ１４８は、チャンバ１４
５と１４６の間にあり、ハウジング壁とウェファ−１０
の環状注封リング１１とによって構成される。

この設計は、軸線方向の中空繊維を使用した既存のモジ
ュールよりも相当の節約をもたらすか、使い捨てモジュ
ールを作るのか望ましいことかある。第１１図に示すモ
ジュール１５０は、そのような設計を提供する。この設
計は、円筒形ハウジング１５１、上部端キャップ１５２
及び下部端キャップ１５３、クランプリング１５４、供
給ポート１５５、浸透流体ポート１５６及び残留流体ポ
ート１５８、圧縮手段１６１を構成する上部圧力リング
１５９及び下部圧力リング１６０を含む容器１４９を使
用する。モジュール１５０は又、モジュール１３０に関
して説明したチャンバに匹敵する供給流チャンバ１６２
、残留流体チャンバ１６３及び浸透流体チャンバ１６４
を含む。

番号１６５で示された繊維積層体は、隣接面の間に付け
られた適当な接着剤（図示せず）によって、互いに固着
された複数の個々のウェファ−１０からなる。

モジュール１５０の組立中、各ウェファ−１０を個々に
試験し、次いで積層体１６５に加える。

Ｏ−リングは、ウェファ−が互いに接着されるので、ウ
ェファ−の間からなくすことができる。

旦モジュール１５０を内部に入れると、浸透流体の流れ
が汚染されるか、非常に少なくなるまでモジュールを運
転することができ、ついで全モジュールを捨てるか、変
形例では、積層体１６５を取り外して新しい積層体で置
き換えることができる。

今、明らかなように、本発明のモジュールは弦状に向け
られた中空繊維を含む個々のウェファ−の積層体を使用
する。繊維の内腔の浸透流体の流体流れの圧力損失は、
中空繊維モジュールの性能に有害なので、繊維か長けれ
ば長いほど、性能は悪影響を受ける。かくして、軸線方
向の繊維を使用する既存のモジュールに勝る本発明のモ
ジュール設計の性能上の特定の進歩は、短い弦状の繊維
の使用によって達成される。

本発明は又、流体供給流を浸透部分と残留部分に分離す
る方法を提供する。前述したように、分離される流体は
カス状混合物と液体混合物を含む。

説明のために、第７図のモジュール６０を考えるが、こ
の方法を第８図乃至第１１図に示した他のモジュール１
０５．１１５．１３０及び１５０のどれでも実施するこ
とかできることは理解されるへきである。

モジュール６０への流体供給流（カス又は液体）は、ポ
ート６６を経て入口通路９５に供給される。

このモジュールは、一端の供給流通路９５を反対の端の
残留流体チャンバ７２から隔てる複数のウェファ−１０
を有する。ウェファ−１０は、個々の単位がモジュール
６０等において互いに圧縮され、或いはモジュール１５
０のように適当な接着剤で互いに固定されるように、軸
線方向に配列される。

流体は、入口通路からウェファ−を通し中空繊維の各シ
ートの上に差し向けられる。前述の開示から明らかなよ
うに、繊維の各シートは、モジュールの長さ方向軸線Ａ
に垂直に向けられる。各ウェファ−内で、流体の浸透部
分は、中空繊維に入り、内腔を通りウェファ−の周囲支
持部を通って流れ浸透流体チャンバ７１に入る。この浸
透流体チャンバはモジュールの壁とウェファ−の同心に
整列した支持部１１の間に形成される。この段階で、流
体は、モジュールから最終的に除去される浸透部分と残
留部分とに分離される。

そのような使用を実証するために、試験モジュールを製
作し、プロパンからプロピレンの分離に使用し、ウェフ
ァ−とモジュールの実施可能性が確立された。

前述の説明と例に基すき、ここに開示したモジュール及
びウェファ−が本発明の目的を満たすことは明らかであ
ろう。個々のウェファ−のモジュールの性質により、は
とんど任意の長さの弦状モジュールを、単にウェファ−
を積層体に追加するたけでウェファ−の１つの寸法から
組立てることかできる。多くの異なるモジュール構成を
異なるいくつかのウェファ−径だけで組み立てることか
できる。その上、ウェファ−をモジュールの組立の前に
個別に試験することかでき、かくして、軸線方向繊維の
全モジュールを交換しなければならない場合よりも少な
い中空繊維の損失で、欠陥ウェファ−をモジュールから
取り除き廃棄することができる。

明らかであろう本発明の別の重要な特徴は、モジュール
内のウェファ−の圧縮を行うことが可能な別の手段にあ
る。図示した種々の実施例は各々、圧力変化と温度変化
による寸法変化に順応できるウェファ−の−層均一な圧
縮とシールを行う。

かくして、ここに開示した中空繊維分離モジュールを製
作し、組立て、使用する仕方は当業者に明らかであろう
。前述の開示に基づき、ここに開示したモジュールの使
用が前述した目的をなし遂けることも明らかである。本
発明のモジュールを種々の形式の供給流の分離に容易に
使用することができることも当業者に明らかであろう。

あらゆる変更が本発明の特許請求の範囲に明らかに属す
ることが理解されよう。それゆえ、特定の構成要素の選
択は、ここに開示し説明した本発明の精神から逸脱する
ことなく決定することができる。その上、本発明の範囲
は、特許請求の範囲に属するあらゆる変更物及び変形物
を包含しよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、個々の中空繊維層を示すように部分的に切除
した、本発明のウェファ一部材の斜視図であり、 第２図は、隣接したウェファ−の積重ねを示す、部分断
面側面図であり、 第３Ａ図乃至第３Ｃ図は、層を形成するために繊維を互
いにつなぐ別の手段を示す、繊維層から取り出した幾つ
かの中空繊維の斜視図であり、第４図は、ウェファ−の
構成を示す、本発明のウェファ一部材を組み立てるため
の型の側断面図であり、 第５図は、先行技術の中空繊維分離モジュールの部分断
面側面図であり、 第６図は、本発明による中空繊維分離モジュールの部分
断面側面図であり、 第７図は、本発明による中空繊維分離モジュールを一層
詳細に示す側断面図であり、 第８図は、標準の管シールを用いた、本発明による別の
中空繊維分離モジュールの上部部分の側断面図であり、 第９図は、ベローズシールを用いた、本発明による別の
中空繊維分離モジュールの上部部分の側断面図であり、 第１０図は、軽量用を意図した、本発明による別の中空
繊維分離モジュールの側断面図であり、第１１図は、使
い捨てエレメント用を意図した、本発明による別の中空
繊維分離モジュールの側断面図である。 １０・・・ウェファ−１２・・・上面、１３・・・下面
、　　　１４・・・内面、１５・・・外面、　　１６・
・・層、 １８・・・中空繊維、２０・・・フィラメント、２５・
・・マット、　　３０・・・型、４０．６０．１０５．
１３０．１５０・・・モジュール、 ５９・・・容器、　　　６１・・・ハウジング、６２・
・・ベース、　　６６・・供給流体ポート、６８・・・
浸透流体ポート、 ６９・・・残留流体ポート、 ７０．１２６．１４５．１６２・・・供給流チャンバ、 ７１．１４８．１６４・・・浸透流体チャンバ、７２．
１４６．１６３・・・残留流体チャンバ、７３．１０４
．１１１．１３８．１６１・・・圧縮手段、 ８０・・・ケージ、　　９４・・・押し板、１００．１
０８・・・皿ワツシヤ。 ＦＩＧ、５ ＦＩＧ。 句

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体を浸透部分と残留部分とに分離する装置であっ
   て、 軸線方向に通過する前記流体の分離用の複数の中空繊維
   分離ウエファーを備え、 前記各ウエファーは、前記ウエファーの弦状に配列され
   かつ複数の平らな連続的な層に配列された中空繊維のマ
   ットを備え、前記各層は間に軸線方向流れ空間をもって
   隣接した平行に整列した複数の真っ直ぐな中空繊維を有
   し、 前記装置は更に、前記中空繊維の両端を囲み、内面及び
   外面と上面及び下面とを有する連続的な周囲支持手段と
   、 前記流体を受け入れる第１ポート、前記浸透流体を取出
   す第２ポート、及び前記残留流体を取出す第３ポートを
   有する容器と、 前記支持手段に作用し、前記複数のウエファーを軸線方
   向に整列して圧縮する手段と、 前記圧縮手段及び前記支持手段によって前記供給流及び
   前記残留流体から隔てられた前記容器の浸透流体チャン
   バと、 を備える流体分離装置。 ２、少なくとも幾つかの層の前記中空繊維が、前記中空
   繊維の隣接した層に対して横切った角度にあるように前
   記層が配列される、請求項第１項に記載の装置。 ３、前記支持手段の前記内面内の前記中空繊維のマット
   と連通している、前記第１ポート内の供給流入口通路と
   、 前記第２ポート及び前記支持手段の前記内面内の前記中
   空繊維のマットと連通した、前記供給流通路の下流の残
   留流体チャンバと、を更に備え、 前記浸透流体は前記中空繊維に入り、前記支持手段を通
   して前記浸透流体チャンバに流れる、請求項第２項に記
   載の装置。 ４、前記容器が、 一端が閉鎖された細長い本体と、 前記軸線方向に整列した複数のウエファーを受け入れて
   支持するための内部棚と、 前記細長い本体の反対の端に取外し自在に固定された端
   キャップと、を含み、 前記第１ポートは前記端キャップに固定されている、 請求項第１項に記載の装置。 ５、前記圧縮手段は、 前記第１ポートに固定され、前記軸線方向に整列した複
   数のウエファーの一番目と当接した押し板と、 前記端キャップ及び前記押し板を前記ウエファーの一番
   目に押すばね手段と、を含む請求項第４項に記載の装置
   。 ６、前記容器内に位置決め可能なケージを更に備え、該
   ケージは、前記内部棚によって支持可能な第１リングと
   、前記ケージを前記細長い本体内に心だしする第２リン
   グと、前記複数のウエファーを受け入れる、第１リング
   と第２リングの間の開口網胴部材と、を有する請求項第
   ５項に記載の装置。 ７、前記第１ポート、及び前記支持手段の前記内面内の
   前記中空繊維のマットと連通した供給流チャンバと、 前記第２ポート、及び前記支持手段の前記内面内の前記
   中空繊維のマットと連通した、前記供給流チャンバの下
   流の残留部チャンバと、を更に備え、 前記浸透流体が前記中空繊維に入り、前記支持手段を通
   して前記浸透流体チャンバに流れる、請求項第２項に記
   載の装置。 ８、前記第１ポートは前記端キャップによって支持され
   、かつ前記供給流チャンバに延びたスロートを有する、
   請求項第７項に記載の装置。 ９、前記圧縮する手段は、 前記軸線方向に整列した複数のウエファーの一番目と当
   接しうる押し板と、 前記押し板を前記端キャップから押し隔てて、前記ウエ
   ファーの前記一番目に押すばね手段と、を含む請求項第
   ４項に記載の装置。 １０、前記容器内に位置決め可能なケージを更に備え、
   該ケージは、前記内部棚によって支持可能な第１リング
   と、前記ケージを前記細長い本体内に心だしする第２リ
   ングと、前記複数のウエファーをうけいれる、第１リン
   グと第２リングの間の開口網胴部材と、を有する請求項
   第９項に記載の装置。 １１、前記圧縮する手段は、 前記軸線方向に整列した複数のウエファーの一番目と当
   接しうる圧縮板と、 前記圧縮板を前記端キャップから押し隔てて、前記ウエ
   ファーの前記一番目に押すばね手段と、を含む請求項第
   ４項に記載の装置。 １２、前記圧縮板は、 前記複数のウエファーの一番目の前記支持手段と係合可
   能なベースと、 前記ベースから前記ウエファーと反対側に延びた首部と
   、 前記首部によって反対の端に支持され、前記ベースに対
   して外向きに延びる外部フランジと、を含む請求項第１
   １項に記載の装置。 １３、前記圧縮板が前記端キャップと無関係に移動する
   、請求項第１２項に記載の装置。 １４、前記外側フランジと前記端キャップとの間に膨張
   可能なシールを形成し、前記供給流チャンバを構成する
   ベローズを、更に備える、 請求項第１３項に記載の装置。 １５、前記容器内に位置決め可能なケージを更に備え、
   該ケージは、前記内部棚によって支持可能な第１リング
   と、前記ケージを前記細長い本体内に心だしする第２リ
   ングと、前記複数のウエファーを受け入れる、第１リン
   グと第２リングの間の開口網胴部材と、を有する請求項
   第１４項に記載の装置。 １６、前記容器は、 一端が閉鎖された細長い本体と、 前記細長い本体の反対の端に取外し自在に固定された端
   キャップと、を含む請求項第１項に記載の装置。 １７、前記圧縮する手段は、 前記容器内の周縁に固着され、前記軸線方向に整列した
   複数のウエファーによって、弾性的に互いに隔てられる
   対向した第１圧縮リング及び第２圧縮リングを含む、 請求項第１６項に記載の装置。 １８、流体供給流を浸透部分と残留部分とに分離する方
   法であって、 供給流入口及び軸線方向に整列した複数のウエファーに
   よって連結された残留流体チャンバを有する分離モジュ
   ールを準備し、 前記各ウエファーは、前記ウエファーの弦状に配列され
   かつ複数の平らな層に配列された中空繊維のマットを備
   え、前記各層は、間に軸線方向流れ空間をもって隣接し
   た平行に整列した複数の真っ直ぐな中空繊維を有し、 前記ウエファーは更に、前記中空繊維の両端を囲む連続
   的な周囲支持手段を備え、 前記方法は更に、前記供給流を前記ウエファーの上の前
   記供給流入口を通して前記ウエファーを通る軸線方向に
   向け、 前記供給流を前記中空繊維を浸透し前記周囲支持手段を
   通して半径方向に前記浸透流体チャンバに流れる浸透部
   分と、前記中空繊維のまわりを通り軸線方向に前記残留
   流体チャンバに通る残留部分とに分離し、 前記浸透流体と前記残留流体を前記モジュールから分離
   する、各ステップを含む流体分離方法。