JPH06154558A - 膜部材用ハウジング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 互いに平行に配置される多数の膜分離部材を
内包するハウジングにおいて、組立をしやすくすると共
に部材の交換を簡単にする。 【構成】 膜分離部材２は互いに平行に配置される。供
給物／残留物区域９は、部材２の同一端部に配置された
二つの管板３，７間の空間によって形成される。部材２
の中央マンドレル６は供給物／残留物区域９を貫通して
透過物収集区域１０内に注ぐ。第１管板３は穴Ｈ₁ を通
して膜部材２の内部と開放された関係にあり、残留物は
供給物／残留物区域９内に蓄積する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、格納容器内に並列に取
り付けられた多数の膜分離部材、好ましくは螺旋状に巻
かれた部材を内包するための多数部材用ハウジングに関
する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】過去
において単一の圧力格納容器内に多数の部材が並列に収
容されるときには、分離した供給物（ｆｅｅｄ）／残留
物（ｒｅｔｅｎｔａｔｅ）区域と透過物（ｐｅｒｍｅａ
ｔｅ）区域とを生成するのに用いられる管板は膜部材の
互いに反対側の両端部に夫々取り付けられていた。この
ことは、膜部材間の空間的制約および対向する管板間の
短い距離のために、ハウジング内への膜部材の設置およ
び交換に際して困難に遭遇することに帰着していた。一
般的に、一つの部材を交換する場合においてさえ、ハウ
ジング内のすべての部材から上方管板または下方管板を
分解することが必要とされてきた。また整列上の問題に
も遭遇され、二つの管板の対向する表面上の部材取付フ
ランジ間の精密な整列を保証するために厳密な機械加工
上の規約および手順が要求される。

【０００３】

【課題を解決するための手段】互いに並列に配置された
多数の膜分離部材、好ましくは螺旋状に巻かれた部材を
内包するための膜部材用ハウジングが開示される。これ
らの部材は格納容器内に並列に群をなして配置される。
互いに極めて接近して平行に配置されかつ部材の同一端
部に配置された二つの管板／フランジ板によって供給物
／残留物空間が形成される。これら二つの管板は格納容
器の内壁に対して流体が漏れない配置関係をなす。管板
を膜部材の同一端部にまとめて配置することは整列上の
問題を軽減すると共に部材の設置および交換を簡単にす
る。なぜならば、その中で作業するのに利用可能な追加
の空間が提供されるからである。このことはまた、部材
を交換するためにハウジングを完全に分解する必要性を
なくする。供給物／残留物空間は膜部材の内部と開放さ
れた関係にある。膜部材は好ましくは螺旋状に巻かれた
部材であり、以下螺旋状に巻かれた部材について本発明
を説明する。しかしながら、それらの構造に適合されな
ければならない特定の要件に十分な注意を払って、中空
のファイバ部材のような他の部材が利用されることがで
きる。斯くして、螺旋状に巻かれた部材の場合には中央
マンドレルが記載されるが、中空のファイバ部材の場合
には対応する構造要素は透過物収集管になる。

【０００４】螺旋状に巻かれた部材では選択性膜の層
が、透過物囲繞体（ｐｅｒｍｅａｔｅｅｎｖｅｌｏｐ
ｅ）を形成する透過物スペーサ材料を包囲する三つの縁
部の周りに接着され、各完全な透過物囲繞体の間に供給
物／残留物スペーサ材料の層が配置される。供給物／残
留物スペーサと透過物囲繞体とが交互に配置されたこれ
らの層は中空の中央マンドレルコアの周りに螺旋状に巻
かれ、中央マンドレルコアは透過物囲繞体の接着されて
いない第４の縁部を通して透過物囲繞体の内部と流体的
に連通しており、これらは膜モジュールを形成する。中
空の中央マンドレルは一端部が閉鎖されており、他端部
が開放されている。中央マンドレルの開放端部は膜モジ
ュールの螺旋状巻き部を越えて延びている。螺旋状のモ
ジュールの外側はモジュールがほどけないように包装体
内に包まれ、斯くして部材が生成される。多数の部材が
圧力格納容器内に取り付けられる。圧力容器は上方室に
よって形成され、この上方室内に膜部材が並列に配置さ
れる。この上方室は圧力格納容器の内壁と第１の管板の
頂面とによって形成され、この第１管板は圧力格納容器
の内壁と流体が漏れない関係をなす。膜部材は第１管板
に取り付けられる。一つの実施例ではこの第１管板は、
その内径が膜部材の外径に等しいパターン状の多数の穴
を含む。部材は、流体が漏れない配置関係をなしてこれ
らの穴内に嵌め込まれる。別の実施例では第１管板は、
その内径が中央マンドレルの外径に等しいパターン状の
多数の穴を含む。螺旋状に巻かれた部材の供給物／残留
物用螺旋状巻き部に整列されかつ部材の周囲によって画
定された追加の一連のより小さな二次穴が上述の各穴を
取り囲んでおり、これにより残留物は、後述するように
部材から二次穴を通して下方室内に通過する。上方室に
隣接する圧力格納容器の壁内に設けられた供給物入口手
段を介してこの上方室内に導入された供給物は、螺旋状
に巻かれた部材を強制的に通過せしめられ、これらの部
材を迂回することはできない。その中に部材が嵌め込ま
れる穴のために、この第１管板は部材の内部、例えば螺
旋状巻き部と開放された関係をなす。上述の別の実施例
では、中央マンドレルを包囲する穴を取り囲む二次穴が
部材の内部、例えば螺旋状巻き部と開放された関係をな
す。斯くして、部材を通過した供給物／残留物はこの第
１管板を通過する。圧力容器はまた、第１管板の底面と
第２の管板の頂面とによって形成される下方室によって
形成される。これらの管板の双方は、互いに平行に間隔
を隔てて部材の同一端部に配置され、かつ圧力格納容器
の内壁と流体が漏れない関係をなす。この下方室は供給
物／残留物蓄積区域として役立つ。蓄積された供給物／
残留物はこの区域から、この区域に隣接して位置する圧
力格納容器の壁内に設けられた供給物／残留物取り出し
手段を介して取り出される。第２管板は、第２管板内の
穴を貫通する中央マンドレルの延長された開放端部によ
って刺し通される。第２管板内のこれらの穴は、第１管
板の多数穴パターンに対応しており且つ第１管板の多数
穴パターンと整列されている。これらの穴はこのような
延長されたマンドレルの周りに流体が漏れない関係をな
す。供給物から膜を通して部材の透過物区域（例えば、
螺旋状に巻かれた部材の透過物囲繞体）内に通過した透
過物は中央マンドレルに移動し、次いで第２管板を通り
越す中央マンドレルを通過し、中央マンドレルの開放端
部を通して透過物収集区域内に流出する。別の実施例で
は、二つの管板は、中央マンドレルの外径に等しい内径
を有する所定の長さの管またはパイプによって互いに取
り付けられる。この管は、中央マンドレルがそこを通過
する上記管板内の穴に軸線方向に整列されて管板間に流
体が漏れないように取り付けられる（例えば溶接され
る）。斯くして中央マンドレルは、所定の箇所に溶接さ
れた所定の長さの管によって結合された互いに整列され
た穴内に挿入され、かつ所定の長さの管内に嵌合する。
螺旋状に巻かれた部材の端部には伸縮防止装置（anti-t
elescoping device)がかぶせられる。この伸縮防止装置
は、部材を第１管板に取り付けるための取付手段として
も役立つ。この取付手段は部材の外部と、部材の供給物
／残留物スペーサに整列された第１管板内の二次穴の周
りとの間の流体が漏れない密封を生成して、上方室に流
入した供給物が部材を迂回できずに部材を通過しなけれ
ばならないようにする。部材を通過した供給物／残留物
は二次穴を通って下方室内に流入する。透過物収集区域
は、圧力容器の壁と上述の第２管板の底面とによって画
定される圧力容器内の空間によって形成される。収集さ
れた透過物は、透過物収集区域に隣接した領域内の圧力
格納容器の壁内に取り付けられた透過物取り出し手段を
介して透過物収集区域から引き出される。

【０００５】従って、この実施例では圧力格納容器が三
つの別個な区域または部屋に分割されることがわかる。
即ち、圧力格納容器は、圧力容器の壁と第１管板の頂面
とによって形成される上方室と、圧力容器の壁によって
第１管板の底面と第２管板の頂面との間に形成される下
方室と、下方室の下に圧力容器の壁と第２管板の底面と
によって形成される透過物収集区域とに分割される。第
１管板と第２管板とは互いに平行に間隔を隔てて配置さ
れる。好ましい実施例では第１管板と第２管板とは、こ
れらの管板間に溶接された上述の所定の長さの管によっ
て連結される。この所定の長さの管は、第１管板の頂面
に取り付けられた螺旋状に巻かれた部材の中央マンドレ
ルがそこを貫通する各管板内の穴と軸線方向に整列され
ている。

【０００６】管板が互いに平行に配置されるが膜部材の
互いに反対側の端部に配置される従来技術の格納容器と
比較すると、管板を互いに平行に、しかも部材の同一端
部に配置することは、部材の一方の端部と延長されたマ
ンドレルとのみを取り付けるために必要とされる穴の整
列のみを必要とする。これにより、部材配列の組合てが
非常にしやすくなると共に保守および部材の交換が大幅
に単純化される。

【０００７】オペレータの設計上の要求のみに応じて、
任意の個数の部材が単一の多数部材用ハウジング内に収
容されることができる。典型的には多数の部材は円筒状
のハウジング内に収容され、かつ円形の第１管板上に取
り付けられる。また多数の部材は、設置、取り外し、ま
たは他の保守または交換のためにすべての部材に容易に
アクセスしやすいように、単純でかつ互い違いに配され
る幾何パターンをなして且つ互いに十分に遠く間隔を隔
てて配置される。

【０００８】部材は、任意の典型的な取付技法によって
流体が漏れない配置関係で第１管板に取り付けられる。
部材は穴内に挿入され、次いで所定の位置に垂れ下げ錠
止（ｓｗａｇ ｌｏｃｋ）されることができる。この代
りに、部材が第１管板内の穴上に配置されると共に密閉
剤または接着剤のビードが部材と第１管板間の合わせ目
の周りにめぐらされることができる。管板から突出する
ねじと整列された穴を有するフランジのような取付手段
によって部材は個別に取り付けられることができる。管
板が中央マンドレル穴と、下方室内への残留物の流通の
ために部材の周囲内に配置された二次穴とを有する実施
例では、部材の取り付けは、取付フランジ付きの螺旋状
に巻かれた部材の端部を取り付けることによって達成さ
れることができ、この取付フランジにはガスケットが当
てがわれ且つ取付フランジは第１管板にボルト止めされ
る。この取付フランジは別個に付加された部品であるこ
とができる。或いはこの取付フランジは、螺旋状に巻か
れた部材を製造するのに典型的に使用される伸縮防止装
置と統合されて、伸縮防止装置および取付フランジの双
方として機能する一つの部分からなるハードウェアを生
成するようにすることができる。

【０００９】突出する延長された中央マンドレルは同様
に、任意の典型的な取付技法によって流体が漏れない配
置関係で取り付けられることができる。マンドレルの突
出延長端部は、マンドレルの端部に取り付けられた取付
フランジを用いて取り付けられることができ、かつ第２
管板の底面にボルト止めされることができる。マンドレ
ル及びフランジは、Ｏリングを用いることによって取り
付けられることができ、或いはフランジ内に切られた対
応するねじ山内にねじ込まれる場合にはマンドレルの端
部をねじ込むことによって取り付けられることができ
る。中央マンドレルがそこを貫通する各管板上の穴と軸
線方向に整列された所定の長さのパイプによって第１管
板と第２管板とが取り付けられる実施例では、上記管長
を貫通する中央マンドレルは、所定の長さの管内に挿入
された所定の長さのマンドレルの周りに嵌め込まれたガ
スケット又はＯリングによって流体が漏れないように取
り付けられることができ、これによりマンドレルの外壁
と所定の長さの管の内壁との間の密封が形成される。マ
ンドレル及び所定長の管はそれらの相補状の表面内に切
られた周方向の溝を有することができ、これらの溝内に
Ｏリングが嵌め込まれる。しかしながら、これは必要不
可欠というわけではない。マンドレルの延長端部にはね
じが切られることもでき、これにより部材は、ナットに
より又は第２管板内の対応する穴内に切られたねじ山に
より、第２管板に取り付けられることができる。これら
のナットは個別に分離して取り付けられることができ
る。または、これらのナットは下方管板（第２管板）の
底面において短い管部品の端部の所定の位置に溶接され
ることができ、部材全体が単純に所定の位置にねじ込ま
れることができる。同様に、もし短い長さの管が用いら
れない場合には、遠位端部にねじが切られた延長中央マ
ンドレルは、第２管板の頂面または底面に溶接されたナ
ットにより、または第２管板の対応する穴内に切られた
ねじ山により、第２管板の取り付けられることができ
る。

【００１０】使用される取付技法は可逆タイプであるこ
とが好ましい。即ち、取り付けられた部材が交換または
保守のために容易に取り外し可能であることが好まし
い。この理由により、溶接が実施されないことが好まし
い。

【００１１】上述したように圧力格納容器は円形構造を
とることができるが、他の形態もまた可能である。従っ
て、多角形をなす容器、例えば６角形または８角形をな
す容器が用いられることができる。しかしながら、円形
の容器は製造がより容易であるので、また円形の容器は
その構造においてより少い組立界面しか有さないために
より強固であり且つ漏洩をより受けにくいので、円形の
容器が好ましい。

【００１２】圧力格納容器は一つの部分として形成され
る必要はなく、圧力格納容器は、平行な容器側壁、円形
の容器の場合には円筒状の壁に取り付けられた適合する
相補状のフランジにかみ合わされるフランジ手段によっ
て取り付けられた頂板またはカバー付きドームを具備す
ることができる。下方室は完全に独立して上方室の下に
別個の組体として取り付けられることができる。この実
施例では、下方室壁に対応する容器壁は、両方の縁部に
沿ってフランジが取り付けられた円形のカラーを具備す
る。上方フランジは上方室壁の下方縁部に沿って取り付
けられたフランジに対応し、下方フランジは透過物収集
区域を形成する容器の底部部分の縁部に沿って取り付け
られたフランジに対応する。上述の第１管板および第２
管板が対応するフランジ間に嵌め込まれ、Ｏリング、密
閉剤のビード、コーキング（かしめ）、またはガスケッ
トのような適切な密封手段が施された後に各管板はフラ
ンジ間で締め付けられ、流体が漏れない密封が形成され
ると共に上述の上方室と下方室と透過物収集室とが形成
される。この代わりに、互いに整列されかつ対向する二
つの管板に円形のカラーが溶接されることができ、この
組体には次いで、圧力容器の上方室壁および透過物室壁
とかみ合うようにフランジが取り付けられる。構造的な
完全性を確保すると共に所望の剛性を得るために、管板
は、管板の直径長および／または弦長を走る梁を用いて
適切に強化されることができる。この代わりに又はこれ
に加えて、二つの管板を一緒に結合する支持部材が、管
板の対向する表面間に嵌め込まれることができ、かつこ
れらの支持部材は互いに反対向きの表面を通して突出す
るボルトによって取り付けられることができる。所定の
長さの管が、部材の中央マンドレルがそこを貫通する穴
と軸線方向に整列されかつ対向する管板間の所定の位置
に溶接される場合には、追加の構造支持手段は必要とさ
れないであろう。透過物収集区域の頂部を形成する第２
管板の底面は、その下に支持部材を走らせることによっ
て同様に別個に強化されることができる。

【００１３】作動時に、上方室の格納容器壁内に取り付
けられた供給物入口手段によって供給物が上方室内に導
入される。供給物は上方室を満たし、この供給物は螺旋
状に巻かれた部材内の膜層と圧力下で強制的に接触せし
められる。供給物／残留物スペーサ材料を通した部材内
への供給物流れは膜と接触し、選択された成分が膜を透
過して他の透過物囲繞体内に流入する。透過物囲繞体内
の透過物は透過物スペーサに沿い囲繞体を通って移動
し、中空の中央マンドレル内に流入する。部材からの残
留物は部材を通過して下方室内に流出し、この残留物は
残留物出口を通して取り出される。

【００１４】中央マンドレル内に流入した透過物は透過
物収集区域内に集まり、この透過物は透過物出口を通し
て取り出される。作動のモードに依存して、この透過物
の取り出しは単純に透過物が部屋から徐々に流出するこ
とを許容することによって達成されることができ、或い
は、膜を通して透過物を引くと共にその透過物を部屋か
ら引き出すために真空が適用されることができる。

【００１５】明らかに、この多数部材用ハウジングは種
々の分離環境下で使用されるのに適している。この多数
部材用ハウジングは逆浸透または限外濾過の条件下で使
用されることができ、この場合には供給物にかけられる
圧力が分離のための駆動力を与える。また、この多数部
材用ハウジングは超蒸発条件（ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉ
ｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）下で使用されることがで
き、この場合には部材の透過物側で引かれる真空が分離
のための駆動力を与える。

【００１６】超抽出（ｐｅｒｓｔｒａｃｔｉｏｎ）に使
用するためには部材に変更がなされなければならない。
超抽出では駆動力は濃度勾配を維持する掃去流体（ｓｗ
ｅｅｐ ｆｌｕｉｄ）によって与えられるので、部材に
は掃去流体を供給するための手段が設けられなければな
らない。

【００１７】このような構成においては、部材の両端部
において螺旋状の巻き部の縁部を越えて延びかつ両端部
において開放された中央マンドレルが部材に取り付けら
れる。この中央マンドレルはその長さのおよそ中央にお
いて遮断され、これによりマンドレルが二つの部分に分
割される。また、透過物囲繞体を形成する螺旋状の巻き
部が次の点で変更される。即ち、透過物スペーサ材料を
包囲する膜シートは透過物スペーサを包囲する３辺に沿
って接着され、追加の接着剤線が透過物囲繞体の内部の
透過物スペーサの中心を延びている。この追加の接着剤
線は二つの平行な接着された縁部に平行をなし、かつマ
ンドレルに最も近い辺に位置する透過物囲繞体の包まれ
ていない長さの約１／２だけ延びている。これにより透
過物囲繞体がマンドレルの近くの二つの分離した内部区
域に分割され、透過物囲繞体の遠位端部において二つの
区域間に開放空間が設けられる。この囲繞体は第４の接
着されていない縁部を通して、分割された中央マンドレ
ルと流通連通する。透過物囲繞体内の第１の区域はマン
ドレルの第１の部分と整列し、一方透過物囲繞体の第２
の区域は分割されたマンドレルの第２の部分と整列す
る。マンドレルを分割する遮断部は、透過物囲繞体の内
部を分割する接着剤線と整列する。

【００１８】掃去流体は分割されたマンドレルの第１部
分内に導入される。この掃去流体は内部接着剤線に沿っ
て透過物囲繞体の第１部分内に循環し、次いで内部接着
剤線の端部の周りをぐるりと回って透過物囲繞体の第２
部分内に移動し、掃去流体は、膜を通過して透過物囲繞
体内に流入する透過物を始終掃去する。透過物および掃
去流体は透過物囲繞体の第２部分を出て分割されたマン
ドレルの第２部分内に流入し、このマンドレルの第２部
分を通って透過物収集区域内に流入する。供給物／残留
物はやはり、回収のために供給物／残留物収集区域内に
蓄積する。

【００１９】多数のこのような部材が他の部材と同じよ
うにして設置されることができる。一つの外部源から分
岐する個々の掃去流体管のような掃去流体マニホルド手
段によって、または別々の延長されたマンドレルの第１
部分を単一の掃去流体源から直列または並列に接続する
掃去流体回路を通して、掃去流体が分割されたマンドレ
ルの第１部分内に導入される。

【００２０】変形例として、着脱可能な第３の管板が上
方室内の延長されたマンドレルの第１部分の周りに流体
が漏れない関係をなして取り付けられることができ、こ
の第３管板は第１室の上方に掃去流体導入区域を形成す
る。しかしながら、これは、膜部材の両端部に管板を再
導入するという欠点を有する。

【００２１】一定の供給物体積流量において多数部材用
ハウジング内の部材内の流速を最大にし、これにより供
給物の側方物質移動抵抗を最小にすると共に可能な限り
最高の供給物レイノルズ数で運転して、より高い透過率
と改良された部材性能とをもたらすようにするために、
多数部材用ハウジングの構成は、下方室を複数の分離し
た区域に仕切ることによって変更されることができ、こ
れにより別々の分離したグループをなす平行な部材を通
る供給物流れの方向を変えるようにし、その結果分離し
たグループをなす平行な部材を通る順序立った流れを得
る。また、単一のハウジング内に収容された別々の分離
した部材グループの数を最大にするために、上方室が同
様に仕切られることができる。上方室および下方室をこ
のように仕切ることによって、別々の分離した部材グル
ープを通る曲りくねったカスケード式の供給物の直列流
れが達成される。

【００２２】この仕切られた実施例は、特定の変形例に
関する以下の説明を参照することによって最も良く理解
されるであろう。或るパターン状に配置された多数の部
材がそこに取り付けられる第１管板の頂面と、圧力格納
容器の内壁とによって形成される上述の多数部材用ハウ
ジングの上方室は、単一の領域として取り扱われる。第
１管板の底面と第２管板の頂面との間の空間によって形
成される下方室は、これらの管板に垂直をなし且つこの
空間を二つの区域に分割する仕切り手段によって分割さ
れる。この仕切りは、対向する管板の表面と、格納容器
の内壁とに流体が漏れないように取り付けられる。

【００２３】供給物は供給物入口手段を介して下方室内
の一つの区域（第１区域）内に導入される。なお、供給
物入口手段はこの第１区域に隣接する容器壁内に配置さ
れている。この供給物は、第１区域に隣接する上方管板
内の穴と整列された部材を強制的に上昇せしめられる。
透過物は中央マンドレルを通して透過物収集区域内に収
集される。供給物／残留物は第１のグループの部材から
上方室内に注ぎ、この上方室を満たす。上方室が満たさ
れたときに、供給物／残留物は第２の部材グループの巻
き部を通過することによって流出し、下方室の第２区域
内に注ぎ、この下方室の第２区域に隣接する容器壁内の
残留物取り出し手段を介して供給物／残留物が第２区域
から取り出される。また、第２グループの部材からの透
過物は第２管板の下の透過物収集区域内に収集され、透
過物取り出し手段を介して取り出される。この実施例で
は有孔性の板が、第１管板と反対側の部材の上方端部の
周りに取り付けられることができる。この有孔性の板は
部材の周りに液体が漏れない関係をなす必要はなく、ま
た容器内壁と流体が漏れないように接触する必要もな
い。メッシュを使用することさえ可能である。板は、供
給物がこのような部材から流出または流入する位置より
もわずかに下方の部材の端部の周りに取り付けられる。
部材から流出した供給物は部材の縁部上にあふれ出し、
次いで板を通過して上方室の本体を満たすようにする。
これにより、よどみ区域が生成される。即ち、第１グル
ープの部材の頂部から流出した供給物はこの板の下の上
方室を満たし、次いでこの供給物は、板が存在するの
で、上記第１グループの部材の頂部から流出する追加の
供給物／残留物と容易に混合し得ない。このような混合
を最小限に保つことにより、第２グループの部材は、よ
どんだ留分を含む供給物混合物に露呈されない。このこ
とは部材のよごれを低減させる。

【００２４】別の実施例では、圧力格納容器の内壁と第
１管板の頂面とによって形成される多数部材用ハウジン
グの上方室が、この上方室内に仕切りを設置することに
よって二つの分離した区域に分割される。なお、第１管
板内の穴に対応し且つこれらの穴と整列された或るパタ
ーン状に配置された多数の部材が第１管板に取り付けら
れる。また、上述の仕切りは管板に垂直をなし、かつハ
ウジングの直径またはハウジングの弦に対応している。
この仕切りは、上述の管板および上述の圧力格納容器壁
に対して流体が漏れない配置関係をなす。第１管板に取
り付けられるその縁部と反対側の仕切り壁の端部は、格
納容器の頂部または別個の頂板に流体が漏れない配置関
係をなして取り付けられる。この頂板は第１管板に平行
をなし、かつ頂板自体が圧力格納容器の上方室の内壁に
対して流体が漏れないように配置される。

【００２５】第１管板の底面と第２管板の頂面との間の
空間によって形成される下方室は、同様に第１の仕切り
によって分割される。この第１仕切りは二つの管板間の
空間の高さを延びており、かつ第１仕切りは上述の二つ
の管板と下方室内の対向する格納容器壁とに流体が漏れ
ないように取り付けられる。また、この第１仕切りは上
方室内の仕切りにほぼ垂直をなす関係にあり、この第１
仕切りは下方室を二つの分離した区域に分割する。下方
室内の第２の仕切りは、第１仕切りにほぼ垂直をなすが
第１仕切りの一方の表面のみから延びており、かつ下方
室の一つの内壁にのみ取り付けられる。この第２仕切り
は、上述の二つの区域の内の一つを更に二つのより小さ
な区域に再度分割するために嵌合せしめられる。従っ
て、下方室内の二つの仕切りは下方室を三つの区域、即
ち第１の大きな区域と二つの追加区域とに分割する。二
つの追加区域の各々の大きさは第１区域の大きさのほぼ
二分の一である（第１および第２のより小さな区域）。

【００２６】二つのより小さな区域の内の第１の区域に
隣接する下方室壁内の供給物入口手段を介して供給物が
上述の第１区域内に導入される。第１区域内の供給物は
第１グループの螺旋状に巻かれた部材を通って強制的に
上昇せしめられ、上方室内に流出し、二つの上方室区域
の一方を満たし、これにより上方室の上記第１区域を占
める第２グループの螺旋状に巻かれた部材内にカスケー
ド式に流入する。この供給物は第２グループの螺旋状に
巻かれた部材を下方に向けて通過し、供給物／残留物と
して下方室の大きな区域内に流出する。この下方室の大
きな区域において供給物／残留物は第３グループの螺旋
状に巻かれた部材にカスケード式に流入し、第３グルー
プの部材を上方に向けて通過して上方室の第２区域内に
流入する。この上方室の第２区域において供給物／残留
物はこの第２区域を満たし、次いで第４グループの螺旋
状に巻かれた部材内にカスケード式に流入し、第４グル
ープの部材を下方に向けて通過する。第４グループの部
材からの供給物／残留物は、供給物／残留物蓄積区域に
対応する下方室内の第２のより小さな区域内に流出す
る。供給物／残留物蓄積区域に隣接する下方室の壁内に
設けられた供給物／残留物出口手段を介して供給物／残
留物が供給物／残留物蓄積区域から取り出される。

【００２７】上述したように、中央マンドレル内に収集
された透過物は中央マンドレルの開放端部を通過して透
過物収集区域内に流入せしめられる。このように、管板
に垂直をなす仕切り障壁を設置することによって、多数
部材用ハウジングは、上方室および下方室の各々内で任
意の個数の個別の区域に分割されることができる。

【００２８】全体的に云って、上方室の直径または主弦
にほぼ対応する上方室内の第１仕切り又は一次仕切りを
配置することによって、上方室は二つ又はそれ以上の区
域に分割される。この第１仕切りは第１管板に垂直をな
し、かつ第１仕切りは第１管板および圧力格納容器の内
壁に流体が漏れないように取り付けられ、上方室を二つ
の区域に分割する。頂板が、第１管板に平行をなすよう
に第１仕切りの頂縁部に取り付けられる。この頂板は、
第１管板内に取り付けられた互いに平行な螺旋状に巻か
れた部材の上方縁部の上方に或る有限の距離だけ間隔を
隔てて配置される。

【００２９】上方室内に嵌め込まれた第２または第３以
降の仕切り（以下、二次上方室仕切りと称す）を使用す
ることにより、追加区域が生成される。二次上方室仕切
りは第１仕切り障壁から延びており、好ましくは第１仕
切り障壁から垂直に延びており、これにより二次上方室
仕切りは元の二つの区域をより多数の細分割区域に細分
割する。これらの二次上方室仕切りは一次仕切り、上方
室内壁、第１管板、および頂板に対して流体が漏れない
配置関係で取り付けられる。上方室内のこれらの区域お
よび細分割区域は上方室内の分離した別個の部材グルー
プの生成に帰着する。下方室内の仕切りは上方室仕切り
の配置を考慮に入れて配置され、上方室内の分離した別
個の部材グループを通る供給物の曲りくねったカスケー
ド式の流れがもたらされるように下方室仕切りが下方室
内に設置される。下方室内の供給物区域に対応する格納
容器壁内には供給物入口手段が取り付けられる。一方、
分離性の供給物流れ経路の端部における下方室内の最終
区域に対応する格納容器壁内には残留物取り出し手段が
取り付けられる。

【００３０】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を詳細
に説明する。図１は圧力格納容器１を具備する多数の部
材用のハウジングを示す。圧力格納容器１内には複数の
螺旋状に巻かれた部材２が取り付けられ、これらの部材
２は第１の管板３に対して流体が漏れないように取り付
けられる。第１管板３は、第１管板３内の穴Ｈ₁ を通し
て、螺旋状に巻かれた部材２の内部巻き部と開放された
関係にある。この第１管板３はその外周部に沿って位置
４において圧力格納容器１の内壁と流体が漏れない関係
をなし、これにより第１管板３は上方室５を形成する。
螺旋状に巻かれた部材２の中央マンドレル６は第２の管
板７内の穴Ｈ₂内に延びかつ穴Ｈ₂ を貫通する。この延
長されたマンドレル６はその外壁において第２管板７の
穴Ｈ₂ と流体が漏れない関係をなす。第２管板７は第１
管板３から平行に間隔を隔てて配置され、かつ第２管板
７は、その周辺部に沿って位置８において圧力格納容器
１の内壁と流体が漏れない関係をなす。二つの管板３，
７の対向する表面と圧力格納容器１の壁との間の空間は
下方室９として形成される。第２管板７を貫通する延長
されたマンドレル６は、第２管板７の底面と圧力格納容
器１の底部とによって形成される透過物収集区域１０内
に注ぐ。供給物（ｆｅｅｄ）は供給物入口１１を介して
上方室５内に導入され、この供給物は部材２を通過す
る。透過物（ｐｅｒｍｅａｔｅ）は部材２内の膜葉を通
過して中央マンドレル６内に入る。中央マンドレル６は
透過物収集区域１０内に注いでおり、透過物はこの透過
物収集区域１０から透過物収集手段１２を介して引き出
されることができる。部材２を通過した供給物および残
留物（ｒｅｔｅｎｔａｔｅ）は下方室９内に注ぎ、残留
物出口１３を介して収集される。

【００３１】図２、図３および図４に本発明の別の実施
例を示す。この実施例は格納容器１０１を具備し、格納
容器１０１内には複数の螺旋状に巻かれた部材１０２が
取り付けられ、これらの部材１０２は第１の管板１０３
に対して流体が漏れない関係で取り付けられる。第１管
板１０３は、穴Ｈ₁ を通して、螺旋状に巻かれた部材１
０２の内部巻き部と開放された流通関係にある。この第
１管板１０３はその外周部に沿って位置１０４において
格納容器１０１の内壁と流体が漏れない関係をなし、こ
れにより第１管板１０３は耐圧性の上方室１０５を形成
する。螺旋状に巻かれた部材１０２の中央マンドレル１
０６は第２の管板１０７内の穴Ｈ₂ 内に延びかつ穴Ｈ₂
を貫通する。この延長されたマンドレル１０６はその外
壁に沿って第２管板１０７の穴Ｈ₂ と流体が漏れない関
係をなす。第２管板１０７は第１管板１０３から平行に
間隔を隔てて配置される。また第２管板１０７は、その
周辺部に沿って位置１０８において格納容器１０１の内
壁と流体が漏れない関係をなす。二つの管板１０３，１
０７の対向する表面と格納容器１０１の壁との間の空間
は下方室１０９を形成する。延長されたマンドレル１０
６は第２管板１０７を通過し、第２管板１０７の底面と
格納容器１０１の底部とによって形成される透過物収集
区域１１０内に注ぐ。上方室１０５は仕切り１１５によ
って二つの分離した区域に分割される。この仕切り１１
５は、第１管板１０３の頂面と格納容器１０１の内壁と
頂板ＴＰとに垂直に取り付けられる。頂板ＴＰは第１管
板１０３に平行をなし、かつ頂板ＴＰは同様にその周辺
部に沿って取付位置ＡＰにおいて格納容器１０１の内壁
と流体が漏れない関係をなす。これにより上方室１０５
は二つの区域１０５（ａ）と１０５（ｂ）に分割され
る。同様に下方室１０９が仕切りを用いて細分割され
る。図２、図３および図４を参照すると、第１の下方室
仕切り１１６（図４参照）が管板１０３，１０７の対向
する表面間に流体が漏れない関係をなして嵌め込まれ、
この第１下方室仕切り１１６が下方室１０９を二つの区
域に分割する。また、二次仕切り１１７（図２および図
４参照）が下方室１０９内に嵌め込まれ、この二次仕切
り１１７は第１仕切り１１６から半径方向に延びてい
る。これら二つの仕切り１１６，１１７は下方室１０９
を三つの分離した区域Ａ，Ｂ及びＣに分割する。供給物
は供給物入口１１１（図４参照）を通して区域Ａ内に導
入される。この供給物は部材グループ１（図３参照）の
螺旋状に巻かれた部材を上方に向けて流れて上方室の区
域１０５（ａ）（図３参照）内に流入し、次いで部材グ
ループ２（図３参照）の部材を下方に向けて流れて下方
室の区域Ｂ（図４参照）内に流入し、次いで部材グルー
プ３（図３参照）の部材を上方に向けて流れて上方室の
区域１０５（ｂ）（図３参照）内に流入し、次いで部材
グループ４の部材を下方に向けて流れて下方室の区域Ｃ
（図４参照）内に流入する。この下方室区域Ｃは残留物
収集区域（図２参照）として機能し、この残留物収集区
域から残留物が出口１１３を介して取り出される。透過
物収集区域１１０内に収集された透過物は透過物出口１
１４（図２参照）を介して取り出される。

【００３２】図５に、図２から図４に示す実施例の変形
例を示す。これら二つの実施例の間で同様の構成要素に
は共通の参照符号を用いる。異なる構成要素には２００
番代の参照符号を用いる。

【００３３】図５において、多数の部材用のハウジング
は格納容器１０１を具備し、格納容器１０１内には複数
の螺旋状に巻かれた部材１０２が取り付けられ、これら
の部材１０２は第１の管板１０３に対して流体が漏れな
い関係をなして取り付けられる。第１管板１０３は、第
１管板１０３内の穴Ｈ₁ を通して、螺旋状に巻かれた部
材１０２の内部巻き部と開放された流通関係にある。こ
の第１管板１０３はその外周部に沿って位置１０４にお
いて格納容器１０１の内壁と流体が漏れない関係をな
し、これにより第１管板１０３は耐圧性の上方室１０５
を形成する。螺旋状に巻かれた部材１０２の中央マンド
レル１０６は第２の管板１０７内の穴Ｈ₂内に延びかつ
穴Ｈ₂ を貫通する。この延長されたマンドレル１０６は
その外壁に沿って第２管板１０７内の穴Ｈ₂ と流体が漏
れない関係をなす。第２管板１０７は第１管板１０３か
ら平行に間隔を隔てて配置される。また第２管板１０７
は、その周辺部に沿って位置１０８において格納容器１
０１の内壁と流体が漏れない関係をなす。二つの管板１
０３，１０７の対向する表面と格納容器１０１の壁との
間の空間は下方室１０９を形成する。延長されたマンド
レル１０６は第２管板１０７を通過し、第２管板１０７
の底面と格納容器１０１の底部とによって形成される透
過物収集部１１０内に注ぐ。

【００３４】下方室１０９は仕切り２１１によって二つ
の区域に分割される。この仕切り２１１は対向する管板
間に垂直に配置され、かつ仕切り２１１はその縁部に沿
って管板および下方室１０９内の格納容器壁と流体が漏
れない関係をなす。

【００３５】供給物は供給物入口手段１１１を通して下
方室１０９の供給区域２１２内に導入される。この供給
物は、第１の区域２１２の内部空間と連通する第１のグ
ループの螺旋状に巻かれた部材Ａの巻き部を上方に向け
て通過する。供給物は上記第１グループの螺旋状に巻か
れた部材Ａの頂部から流出して上方室１０５内に注ぎ、
遂にはこの上方室１０５を満たす。これにより供給物は
次いで、下方室１０９の第２の区域２１４と連通する第
２のグループの螺旋状に巻かれた部材Ｂの螺旋状の巻き
部を下方に向けて強制的に流される。第２区域２１４は
残留物収集区域として機能し、この残留物収集区域か
ら、収集された残留物が残留物取り出し手段１１３を介
して取り出される。透過物はすべての部材１０２の中央
マンドレル１０６内に収集され、この透過物は中央マン
ドレル１０６によって透過物収集区域１１０内に通さ
れ、この透過物収集区域１１０から透過物は透過物収集
手段１１４を介して回収される。

【００３６】オプションとして、有孔性の邪魔板２１７
が上方室１０５内の螺旋状に巻かれた部材１０２の頂部
の近くに取り付けられることができる。この邪魔板２１
７は流体が漏れないようにはなっていない。グループＡ
の螺旋状に巻かれた部材の頂部から流出した供給物は、
邪魔板２１７を通過して上方室１０５内に蓄積すること
ができる。ひとたび上方室１０５内の供給物のレベル
（高さ位置）が邪魔板２１７よりも高くなると、この邪
魔板２１７の存在により、部材Ａの頂部から流出する供
給物が、邪魔板２１７の下の上方室１０５内に既に蓄積
している供給物と混合することが防止される。邪魔板２
１７より下の供給物は、新しい供給物から隔離された実
際上のよどみ区域内に保持される。斯くして、よどんだ
供給物はグループＢの螺旋状に巻かれた部材内に送り込
まれないようになっている。これにより、よどんだ供給
物内に蓄積する可能性があり且つ部材１０２を詰まらせ
たり部材１０２の性能を著しく劣化させたりする可能性
がある沈積物または他の有害材料に、このような部材１
０２が露呈されることが防止される。邪魔板２１７より
下のよどんだ供給物は、よどみ供給物取り出し手段Ｓを
通して周期的に引き出されることができる。

【００３７】図６に、螺旋状に巻かれた部材の管板への
取り付け方法、および、下方室および透過物収集区域か
らの上方室の分離方法の好ましい実施例を示す。螺旋状
に巻かれた一つの部材が参照符号３０１によって示され
ている。この部材３０１は、膜と供給物および残留物ス
ペーサとの巻き部（winding of membrane feed and ret
entate spacers）３０３によって包囲された中央マンド
レル３０２を内包する。部材３０１の両端部にはキャッ
プ状の要素がかぶせられている。部材３０１の頂部には
端部片（伸縮防止装置（anti-telescoping device)）３
０４がかぶせられる。この端部片３０４は開放してお
り、かつ端部片３０４を通した流体の流通を許容する。

【００３８】部材３０１の底端部には、取付フランジ３
０５としても役立つ伸縮防止装置がかぶせられる。上方
管板または第１の管板３０６と下方管板または第２の管
板３０７の双方には軸線方向に整列された導管用穴３０
８があけられる。これらの導管用穴３０８は、これらの
導管用穴３０８内に溶接され且つこれらの導管用穴３０
８を結合する一つの管またはパイプ３０９によって連結
される。この一つの管３０９は導管として役立つ。第１
管板３０６にはまた一連の二次穴３１０があけられる。
これらの二次穴３１０は導管用穴３０８の周りに群がっ
て配置されるが、螺旋状に巻かれた部材３０１の周囲に
よって囲まれた領域内に完全に入るように間隔を隔てて
配置される。螺旋状に巻かれた部材３０１の巻き部を通
過した供給物／残留物は部材３０１から流出し、これら
の二次穴３１０を通過して二つの管板３０６，３０７間
の残留物収集区域ＲＣＺ内に流入する。螺旋状に巻かれ
た部材３０１は、二つの管板３０６，３０７内の軸線方
向に整列された穴３０８を結合する導管パイプ３０９内
に中央マンドレル３０２を挿入することによって取り付
けられる。中央マンドレル３０２の外壁と導管パイプ３
０９の内壁との間の空間内に密封要素（ｓｅａｌａｎ
ｔ）を施すことによって、流体が漏れない関係が得られ
る。この密封要素は、マンドレル３０２の周りに嵌め込
まれたＯリング３１１の形式をとることができ、及び／
又は圧縮ガスケット３１２の形式をとることができる。
この圧縮ガスケット３１２はマンドレル３０２の周りに
配置され、かつ第１管板３０６の頂面と伸縮防止取付フ
ランジ３０５の底面との間に嵌め込まれるが、残留物通
過穴３１０に重ならないように配置される。部材３０１
は上方管板３０６内のスタッド３１３を用いて上方管板
３０６に取り付けられ、これらのスタッド３１３は取付
フランジ３０５内の穴とかみ合う。管板３０６と取付フ
ランジ３０５間の界面に配置されたガスケット３１４を
用いることにより、流体が漏れないようにすることがで
きる。

【００３９】図７に、図６に示す実施例の変形例を示
す。図７に示す実施例では、第１管板３０６内および第
２管板３０７内の穴３０８は所定の長さの管によって連
結されておらず、これらの穴３０８は単に整列され、か
つ膜部材の中央マンドレル３０２によって刺し通されて
いる。中央マンドレル３０２と管板３０６および３０７
内の穴３０８との対向する表面間にＯリング３１１を用
いることによって、流体が漏れない連結が達成される。
また、上方管板３０６と伸縮防止装置３１３間のガスケ
ット手段３１２が、流体が漏れない密封を生成するため
に用いられることができる（図６参照）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による多数の部材用のハウジングの実施
例の概略側面断面図である。

【図２】曲りくねったカスケード式の供給物流れのため
の別々の隔離された部材グループを生成するために仕切
りが用いられている、本発明による多数の部材用のハウ
ジングの別の実施例の概略側面断面図である。

【図３】図２の実施例の上方室における概略平面断面図
である。

【図４】図２の実施例の下方室における概略平面断面図
である。

【図５】図２から図４に示す実施例の分離性の流れパタ
ーンのハウジングの単純化された変形例であって、下方
室のみが細分割された変形例を示す概略側面断面図であ
る。

【図６】本発明によるハウジング内の部材取り付け部の
実施例を示す側面断面図である。

【図７】図６の実施例の変形例を示す側面断面図であ
る。

【符号の説明】

１，１０１…格納容器 ２，１０２，３０１…部材 ３，１０３，３０６…第１の管板 ５，１０５…上方室 ６，１０６，３０２…中央マンドレル ７，１０７，３０７…第２の管板 ９，１０９…下方室 １０，１１０…透過物収集区域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チャールズ フィリップ ダーネル アメリカ合衆国，ルイジアナ 70809，バ トン ルージュ，メアリー エディス プ レイス 13543 (72)発明者 タン−イェン チェン アメリカ合衆国，ルイジアナ 70810，バ トン ルージュ，クロッシング ブールバ ード 17806 (72)発明者 リチャード ジョン ベイシル アメリカ合衆国，ニュージャージー 07885，ファートン，イースト セントラ ル アベニュ 117 (72)発明者 バーグハード ハーマン ルーターボリー ズ アメリカ合衆国，ニュージャージー 07950，モーリス プレインズ，ウィコフ ウェイ ６ (72)発明者 デビッド ハロルド ホプキンス アメリカ合衆国，カリフォルニア 92029, エスコンディドー，ロイヤル クレスト ドライブ 2349

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の膜部材（２）を内包するための膜
   部材用ハウジング（１）であって、該多数の部材は平行
   に設置され、該ハウジングは格納容器内に第１の支持管
   板（３）と第２の支持管板（７）とを具備し、両方の管
   板は互いに平行に配置され、かつ格納容器内で互いに極
   めて接近して位置し、かつ格納容器の内壁に対して流体
   が漏れないように配置され、下方室供給物／残留物空間
   （９）が二つの管板間に形成され、上方室（５）が格納
   容器内の第１管板より上の空間によって形成され、透過
   物室（１０）が格納容器内の第２管板より下の空間によ
   って形成され、上方室内の多数の膜部材は第１管板内の
   穴（Ｈ₁ ）と整列されかつ該管板に対して流体が漏れな
   いように取り付けられ、膜部材は第１管板と第２管板間
   の下方室供給物／残留物区域と流体連通し、該膜部材内
   の頂部が閉鎖されかつ底部が開放された中央透過物マン
   ドレル（６）は第２管板内の穴（Ｈ₂ ）を介して二つの
   管板間の供給物残留物区域（９）を貫通し、該中央透過
   物マンドレルは第２管板に対して流体が漏れない関係を
   なすが、中央透過物マンドレルの開放された底端部を介
   して透過物室（１０）と流体連通し、部材の外部の流体
   は、該第１管板に取り付けられた膜部材を通過すること
   による以外には該穴（Ｈ₁ ）を通って上方室を離れるこ
   とが防止され、該上方室には上方室に対応する格納容器
   の壁内の供給物入口手段（１１）が取り付けられ、第１
   管板と第２管板間の該下方室供給物／残留物区域には供
   給物／残留物区域に対応する格納容器の壁内の残留物引
   き出し手段（１３）が取り付けられ、該透過物室には透
   過物室に対応する格納容器の壁内の透過物引き出し手段
   （１２）が取り付けられる、膜部材用ハウジング。
2. 【請求項２】 多数の膜部材を内包するための膜部材用
   ハウジングであって、該多数の膜部材は平行に配置さ
   れ、該ハウジングは格納容器（１０１）を具備し、該格
   納容器は上方室（１０５）と下方室（１０９）と透過物
   室（１１０）とに分割され、該上方室は、格納容器の内
   壁と、該内壁に位置（１０４）において流体が漏れない
   ように取り付けられた第１の管板（１０３）の頂面とに
   よって形成され、該下方室は、格納容器の内壁と、第１
   管板（１０３）の底面と、該第１管板に平行にかつ第１
   管板に極めて接近して配置された第２の管板（１０７）
   の頂面とによって形成され、該透過物室は格納容器の内
   壁と第２管板の底面とによって形成され、多数の部材
   （１０２）は、第１管板内の穴（Ｈ₁ ）と整列されて該
   上方室内に配置されかつ上方室内の該管板に対して流体
   が漏れないように取り付けられ、膜部材は第１管板と第
   ２管板間の下方室と流体連通し、該膜部材内の頂部が閉
   鎖されかつ底部が開放された中央透過物マンドレル（１
   ０６）は第２管板（１０７）内の穴（Ｈ₂ ）内へ該下方
   室（１０９）を貫通し、該中央透過物マンドレルは下方
   室（１０９）内の該第２管板に対して流体が漏れないよ
   うに取り付けられるが、該中央透過物マンドレルはその
   開放された端部を介して透過物室（１１０）と流体連通
   し、下方室は該管板に垂直をなす仕切り手段（２１１）
   によって分割され、これにより該下方室が第１の区域
   （２１２）と第２の区域（２１４）とに分割され、該仕
   切り手段は対向する管板の表面および格納容器の内壁に
   対して流体が漏れないように取り付けられ、下方室内の
   第１区域の領域内の該格納容器壁には供給物入口手段
   （１１１）が取り付けられ、該第２区域の領域内の該格
   納容器壁には残留物取り出し手段（１１３）が取り付け
   られ、透過物室の領域内の格納容器壁には透過物取り出
   し手段（１１４）が取り付けられる、膜部材用ハウジン
   グ。