JP3485947B2 - 分離用の改良型うず巻き型膜エレメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも１つの膜面
に沿って補給物−保留物スペーサ層が載っている少なく
とも１つの透過物エンベロープを作り出す、透過物スペ
ーサをとり囲む３つの縁部に沿って流体不透性密封され
た膜材料の層を含み、透過物エンベロープと補給物−保
留物スペーサとからなる多層構造体全体が中空中心マン
ドレル（これは片端で閉鎖されていてもよい）のまわり
に巻きつけられ、又第４の密封されていない縁部を通し
て透過物エンベロープがこれと流体が流動的に連絡する
状態にあるような改良型うず巻き型膜エレメントにおい
て、補給物側から透過物側へ膜を横切って圧力勾配が維
持される分離プロセスにおいて有用であり、しかも補給
物−保留物スペーサとして少なくとも３０〜７０％の開
放断面積をもつ材料の少なくとも１つの層を使用し、又
透過物スペーサとして少なくとも３つの材料層を用いる
ことが含まれ、さらに、その外側層が約１０〜５０％の
開放断面積を有する細かい材料でありこれらの細かい外
側層の間には約５０〜９０％の開放断面積をもつ粗い層
があり、細かい外側層は透過物スペーサをとり囲む膜層
と界面接触状態にあることを特徴とする改良型うず巻き
型膜エレメントに関する。 【０００２】 【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】標準的
なエレメント設計の日常的問題として、うず巻き型エレ
メントは、透過物スペーサ及び保留物スペーサを含んで
いる。例えばＵＳＰ３，４１７，８７０を参照された
い。スペーサ材料を改良するためにはさまざまな試みが
行なわれてきた。かくしてＵＳＰ４，８６１，４８７号
は、補給物流の流れ方向に対して一般に平行に位置づけ
された全体として平行な細長いフィラメントから成る低
圧力降下スペーサにおいて、細長いフィラメントが、低
い圧力降下を提供するべく補給物流の流れに対し一定の
角度を成して置かれた比較的短かいブリッジフィラメン
トによって連結されている低圧力降下スペーサについて
記述している。欧州特許出願第８９３０５９６６．７号
明細書（公開番号３４７１７４）は、補給物スペーサ材
料が、平行なリブに対し全体として垂直な、結果として
流れ抵抗の減少をもたらす比較的小さいフィラメントの
マトリクスによって相互連結された軸方向に延びる複数
の平行なリブを有するようなうず巻き型膜カートリッジ
について記述している。ＷＯ９１／１１２４９は、両側
に低密度の多孔性スペーサを配置した高密度の多孔性ス
ペーサを利用する透過物領域及び分割された中心マンド
レルを利用するうず巻き型エレメントについて記述して
いる。 【０００３】ＵＳＰ５，０６９，７９３は、エレメント
の体積あたりの最大透過流量を生ずるように設計された
透過蒸発で用いるためのうず巻き型エレメントについて
記述している。これは、透過物スペーサ材料の蒸気輸送
に対する抵抗が漸進的に減少するにつれてモジュールか
らの合計透過物流量が最大まで移行するという事実を利
用するべく選ばれた透過物スペーサを用いることによっ
て達成される。膜表面から透過物収集管まで透過蒸気を
輸送する透過物スペーサ材料の能力は、単位膜内外流束
あたり、透過物流路内の単位圧力降下あたりの透過物蒸
気流量つまり標準化された伝導率として表現される。透
過物流路は、透過物流量が可能最大値の６０〜９０％で
あるようなスペーサ材料を使用するように構成される。
透過物スペーサは、遠位縁部で比較的薄く中心マンドレ
ルに隣接する縁部では厚くなるように変化する断面積肥
厚材を有する材料のシートであってよい。代替的には、
スペーサは、同じ又は異なるスペーサ材料の多層からで
きていてもよい。 【０００４】 【課題を解決するための手段及び発明の効果】本発明
は、多層の膜がまわりに巻きつけられた中空中心マンド
レル（片端で閉鎖されていてもよい）、補給物スペーサ
及び透過物スペーサを含み、膜層が透過物スペーサをと
り囲んでおり、これらの膜層は３つの縁部に沿って流体
不透性密封され透過物エンベロープの葉状部分を生成
し、又中空中心マンドレルの内部と流体が流動するよう
に連絡した状態でその第４の密封されていない縁部に沿
って多数の透過物エンベロープ葉状部分がとりつけられ
ており、各透過物エンベロープ葉状部分の外表面に沿っ
て一層の補給物−保留物スペーサ材料が延びており、多
数の透過物エンベロープ葉状部分／補給物−保留物スペ
ーサのうず巻きは巻き戻らないように外部ラップ層で包
まれており、巻きの端部は使用中にうず巻き層の入れ子
式移動が起こらないように下流端部にとりつけられた入
れ子式移動防止装置によりキャッピングされているうず
巻き型膜分離エレメントにおいて、補給物−保留物スペ
ーサ材料として、少なくとも約３０〜７０％好ましくは
３０〜５０％の開放断面積をもつ材料の少なくとも１つ
の層、好ましくは隣接する透過物エンベロープ葉状部分
の間に置かれた２層の材料層を用い、この補給物−保留
物スペーサ材料は同じ材料又は異なる材料、そして同じ
断面積又は異なる断面積のいずれのものであってもよ
く、好ましくはこのような補給物−保留物スペーサ材料
は、重量が約１７．０〜３３９ｇ／ｍ ² （約０．５〜１
０オンス／平方ヤード）で１２．７ｍｍ（１／２イン
チ）の水圧でのＦｒａｚｉｅｒ透気度が０．１５〜３０
５ｍ ³ ／ｍｉｎ／ｍ ² （０．５〜１０００cfm ／平方フィ
ート）である厚み約２５〜３８０μｍ（約１〜１５ミ
ル）の化学的及び熱的に不活性の織布又は不織布の中間
層（不織材料の例としてはＮｏｍｅｘがある）によって
膜表面から隔絶されており、そのため多重透過物エンベ
ロープ葉状部分及び間に置かれた多重補給物−保留物ス
ペーサ層の巻きとり時点で巻きの中の隣接する透過物エ
ンベロープ葉状部分の間に補給物−保留物スペーサ材料
の２層が得られるようになっていること、及び透過物ス
ペーサとして３層以上の材料層が用いられ、そのうち膜
（つまり膜表面自体又は、膜が裏打ち上に成形されてい
る場合には膜の一体式裏打ち、ただしこの裏打ちはスペ
ーサ層の１つには教えられない）と接触状態にある外側
層は、少なくとも約１０〜５０％好ましくは少なくとも
約１０〜３０％の開放断面積を有する細かい材料であ
り、これらの細かい外側層の間には、少なくとも約５０
〜９０％好ましくは約６０〜９０％の開放断面積をもつ
粗い層があることを特徴とする改良に関する。ここでい
う「開放断面積」とは、補給物の流れに対して垂直な補
給物−保留物スペーサあるいは透過物スペーサの開放面
積として定義される。 【０００５】多層透過物スペーサは少なくとも３つの層
を含んでいるが、膜と接触状態にある外側層が細かい材
料層であることを条件として、細粗交互の３層乃至７層
の層を含んでいてもよい。かみ合いを最小限におさえる
ため奇数の層を使用することが好ましいが、偶数の層も
利用可能であり、この場合、層のかみ合いを防ぐか又は
最小限におさえるべく層は異なるメッシュサイズの材料
でできていることが好ましい。各透過物エンベロープ葉
状部分内で透過物スペーサ層を製造する上で用いられる
層の数、各葉状部分の厚み、各葉状部分の長さ、中心マ
ンドレルにとりつけられた葉状部分の数及び隣接する透
過物エンベロープの葉状部分の間の補給物−保留物スペ
ーサの数及び厚みについての制限は、中心マンドレルの
まわりに究極的にアセンブリを巻きつけるための能力、
各透過物エンベロープ葉状部分の長さに沿っての及び補
給物−保留物スペーサを横切っての圧力降下並びに各う
ず巻き型モジュール内で得ることのできる膜表面積を含
む競合する要因の間の妥協物として設定されることにな
る。 【０００６】用いられる層が過度に多い場合、又は使用
される層が過度に厚い場合、うず巻き型エレメントに巻
きつけることは困難になる。同様に、明らかに厚すぎる
透過物エンベロープは、一定の与えられた直径の最終的
にうず巻き型エレメントにおいて利用可能な合計膜表面
積に対してマイナスの影響をもつ。 【０００７】透過物スペーサ層の好ましい数は３〜５で
ある。 【０００８】多層透過物スペーサは、膜層がそれに沿っ
て液体不透過性密封されている３つの縁部で膜間部域内
にスペーサが貫入しないように、それをとり囲む膜層よ
りも寸法的にわずかに小さくサイズ決定されているとよ
い。この部域内への透過物スペーサの貫入は、透過物エ
ンベロープを作り出すべく膜の縁部を効果的にシ−ルす
る能力を阻害する。 【０００９】補給物−保留物スペーサ層の好ましい数は
２である。エレメントを調製するにあたり、補給物−保
留物スペーサ材料と膜の表面の間及び透過物スペーサ材
料と膜の表面の間に置かれた、１２．７ｍｍ（１／２イ
ンチ）の水圧において０．１５〜３０５ｍ ³ ／ｍｉｎ／
ｍ ² （０．５〜１０００cfm ／sq.ft）のＦｒａｚｉｅｒ
透気度を有し重量が約１７．０〜３３９ｇ／ｍ ² （約
０．５〜１０オンス／平方ヤード）の厚み約２５〜３８
０μｍ（約１〜１５ミル）の化学的及び熱的に安定した
織り物又は不織材料の層を介在させることによって、膜
エレメントの長期にわたる性能が改善され、又結果とし
て得られるうず巻き型パッケージの真空気密度が改善さ
れることがわかった。この中間層は、膜表面と補給物−
保留物スペーサ層及び／又は透過物スペーサの間のシー
ルドとして作用する。低温応用分野のためには、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ナイロンなどのフエルトを、
シールドとして用いることができる。高温応用分野のた
めには、選択肢はさらに制限され、ポリアミド（例えば
高温ナイロン及びポリエステルの配合物であるＮｏｍｅ
ｘ）、テフロン、グラスファイバ又はそれらの混合物が
適当な候補である。 【００１０】これらのシールド層は、透過物スペーサ層
又は補給物−保留物スペーサ層の数の中には入らない。
補給物側で使用される場合、シールド層は膜が補給物ス
ペーサによって破壊されないように保護し、透過物側に
使用される場合、これは、膜をサポートメッシュ／透過
物スペーサ層から保護する。 【００１１】透過物エンベロープの少なくとも片面の表
面上に広がる補給物−保留物材料の層は、長さ及び幅に
ついてその寸法上透過物エンベロープと実質的に等し
い。 【００１２】うず巻き型エレメントを調製する上で、接
着剤が用いられる。異なるタイプの応用分野及び環境の
ために異なる接着剤が識別されてきており、これらにつ
いては、ここに引用して内容に含めるＵＳＰ４，４６
４，４９４及びＵＳＰ４，５８２，７２６の中で記述さ
れている。高温エポキシ（例えばTra−Con 社製のＴｒ
ａ−ｂｏｎｄ２１２５又はCor−tronics Corp社製のＤ
ｕｒａｌｃｏ４４００，４５２５，４７００，４７０
３）又は非エポキシ接着剤（例えばCortronics Corp.社
製のＲｅｓｂｏｎｄ９０３ ＨＰ，９０４Ｚｉｒｃｏｎ
ｉａ，９０４Ｑｕａｒｔｚ及び９０６Ｍａｇｎｅｓｉａ
といったアルミナ／ジルコニア／セラミクス接着剤）な
どのその他のさまざまな接着剤も同様に利用可能であ
る。 【００１３】その外部ラップに包み込まれ入れ子式移動
防止装置がとりつけられたうず巻き型モジュールは、モ
ジュールの外径に等しい内径をもち１つ以上の任意の数
のモジュールを直列に保持するのに充分な長さをもつ圧
力容器内に挿入することができ、この圧力容器には、補
給物入口／保留物出口手段ならびに中空中心マンドレル
の開放端部から透過物を回収するための別々のマニホル
ド手段がとりつけられている。代替的には、米国特許４
０８３７８０号又は米国特許第５２３８５６３号中に記
述されているように単一の格納容器内に並列で多数のモ
ジュールを設置することが可能である。 【００１４】上述のような補給物−保留物スペーサ及び
透過物スペーサを有する本発明のうず巻き型ラップモジ
ュールを製造するにあたっては、必要とされるスペーサ
特性を満たすべくさまざまな構成材料を用いることがで
きる。 【００１５】補給物−保留物スペーサは、織りメッシュ
材料又は不織メッシュ材料であってよく、例えば、平行
で離隔されたフィラメントの第１層がこの第１層に対し
垂直又は斜め方向に横たわる第２の平行で離隔したフィ
ラメントの層で覆われており、ここで、第１及び第２の
層のフィラメントはその接触点で互いに付着されてい
る。このような材料を以下「非織り合せフィラメント材
料」と呼ぶ。 【００１６】補給物−保留物スペーサとしてこのような
メッシュ材料を用いる場合、スペーサは単一層又は多重
層を含み、そのうちの少なくとも一層は１６〜８０メッ
シュ、好ましくは１６〜６０メッシュ、より好ましくは
２０〜６０メッシュであり、厚みは２５４〜７６２μｍ
（１０〜３０ミル）好ましくは４３２〜６３５μｍ（１
７〜２５ミル）である。製造の容易さのためには、補給
物−保留物スペーサとして、共に好ましくは同じ材料で
作られている２つの材料層が用いられることが好まし
い。かみ合いを防ぐために異なるメッシュサイズを使用
することもできる。３層以上の層が使用される場合に
は、膜の各面と接触状態にある層は比較的細かい材料で
あり、これらの面接触層の間の層は上述の限界内で比較
的粗い材料である。例えば細かい層は５０〜８０メッシ
ュを有することができ、一方比較的粗い層は２０〜５０
メッシュを有することができる。使用される材料は、少
なくとも３０〜７０％好ましくは約３０〜５０％の開放
断面積を有する補給物−保留物スペーサを提供するよう
なものである。前述の通り、膜及び補給物−保留物スペ
ーサがＮｏｍｅｘといったような化学的及び熱的に不活
性な織り物又は不織布の絶縁層によって直接的な接触か
ら分離されていることが好まれる。 【００１７】直列で多重エレメントを用いる場合に遭遇
する問題点は、補給物の大部分が最初のいくつかのエレ
メント内で膜を横切って透過してしまうことから、端部
エレメントを通しての補給物−保留物の流量が低いとい
う点にある。この結果、端部エレメントを通しての流速
は低くなり、これらのエレメントの性能は落ちる。端部
エレメントを通しての低い速度は、うず巻きエレメント
の設計において補給物スペーサとして比較的高い開放面
積のアルミニウム（３０メッシュ−０．２５４ｍｍ
（０．０１″）ワイヤ径−４９％の開放面積）スクリー
ンが用いられる場合に、悪化する。このスクリーンは補
給物側と保留物側との圧力差を小さくし、このことは、
６つの直列エレメントの場合に重要な考慮事項である。
このエレメント設計の場合、補給物を再加熱するために
用いられる２つの中間熱交換器を伴いエレメントを横断
しての全体的圧力降下は、１０３ｋＰａ（１５psi）未
満であることが予想される。 【００１８】エレメントを通しての補給速度は、補給物
スペーサとして比較的低い開放面積のスクリーンを用い
ることによって増大させることができる。このような材
料の一例としては、３０％の開放面積をもつ５０メッシ
ュ−０．２２９ｍｍ（０．００９０″）ワイヤ直径のス
テンレス鋼スクリーンがある。このスクリーンの２層が
補給物スクリーンとして用いられる場合、補給物−保留
物圧力降下は１０kg／分の補給速度で３１．７ｋＰａ
（４．６psi）である。これは、３０メッシュのアルミ
ニウム補給物スペーサを単一層含む前述の設計に比べ
て、著しい圧力降下の増大を表わしている。２×５０メ
ッシュのスクリーン設計は、補給速度を増大しかくして
乱流を作り出す上で優れたものであるが、その欠点は、
例えば６つの直列エレメントと２つの中間熱交換器とい
った多重エレメントを用いた時の全体的圧力降下が、こ
のエレメント設計を使用した場合の２７６ｋＰａ（４０
psi）をはるかに上回るという点にある。保留物上に少
なくとも６９ｋＰａ（１０psi）の圧力を維持すること
が必要であるため、３４５ｋＰａ（５０psi）以上の入
口圧力で先行エレメントを作動させることが必要とな
る。このことは、これが２７６ｋＰａ（４０psi）前後
である透過蒸発用うず巻き型エレメントの最大許容圧力
を上回ることになるため、許容できない。 【００１９】好ましい透過蒸発プロセスにおいては、本
発明のエレメントは、端部エレメントを通る補給物速度
を大きくするために圧力降下の徐々に高くなる補給物ス
ペーサを用いることによって、段階付けされている。こ
の段階的透過蒸発プロセスの場合、３０メッシュのアル
ミニウムといった比較的高い開放面積の補給物スペーサ
を最初の４つのエレメントについて使用し、一方最後の
２つのエレメントについては２×５０メッシュのステン
レス鋼といった比較的低い開放面積の補給物スペーサを
使用することになる。この組合せの場合、システムのた
めの全体的圧力降下は、１７２ｋＰａ（２５psi）未満
であると予想され、これは許容可能である。さらに重要
なことに、補給速度が高くなることから、端部エレメン
トの性能は大幅に改善されるということも予想できる。 【００２０】もう１つの例は、最初の２つのエレメント
のための補給物スペーサとしては３０メッシュのアルミ
ニウムを用い、次の２つのエレメントのためには４０メ
ッシュのアルミニウム補給物スペーサを又、最後の２つ
のエレメントについては２×５０メッシュのステンレス
鋼の補給物スペーサを使用することである。当然のこと
ではあるが、端部エレメントを通して望まれる高い速度
を達成するためには徐々に圧力降下が高くなる補給物ス
ペーサでエレメントを段階付けする方法としては他にも
数多く存在する。 【００２１】多数の直列式うず巻き型エレメントの下流
エレメントにおける圧力降下が徐々に増大する補給物−
保留物スペーサのこの利用は、性能が補給速度に対して
特に敏感であるような逆浸透及び限外ろ過のためにも有
用であるはずである。 【００２２】使用される透過物スペーサの材料も同様
に、前述の織り又は非織り合せフィラメント材料から選
択できる。前述のように、スペーサは、細粗交互の材料
の３層以上の層のアセンブリを含んでいる。膜を支持し
透過物スペーサ内への貫入を防ぐ細かい材料は、少なく
とも５０メッシュ又はそれ以上に細かい、好ましくは６
０〜３００メッシュ、より好ましくは６０〜１５０メッ
シュ、さらに好ましくは８０〜１２０メッシュ、最も好
ましくは１００〜１２０メッシュで、厚み約７６〜３８
０μｍ（約３〜１５ミル）の織り又は非織り合せフィラ
メント材料でありうる。粗い材料も同様に、８０メッシ
ュ未満、好ましくは５０メッシュ未満、より好ましくは
３５メッシュ未満、最も好ましくは２０メッシュ未満を
有し、厚みが２５４〜７６２μｍ（１０〜３０ミル）好
ましくは４３２〜６３５μｍ（１７〜２５ミル）の織り
又は非織り合せフィラメント材料であってよく、ここで
実際には、用いられる細かい材料が、用いられる粗い材
料よりも細かいメッシュを有することになる。同様にし
て、２００〜３００メッシュ範囲の細かいメッシュ材料
を用いる場合、高い温度及び圧力でエレメントが使用さ
れなくてはならない場合には粗い層が３０〜８０メッシ
ュ範囲内にあることが好まれる。 【００２３】透過物スペーサは、３層以上の層を含むこ
とができる。３層が使用される場合、２層の細かい材料
の層（サポート層）が膜層と接触した状態で用いられ、
一層の粗い層が２つの細かい層の間に置かれる。スペー
サ材料の４層が使用される場合、膜と接触する２つの外
側層はなおも細い材料のサポート層であり、粗い材料が
２つの細かい外側層の間に置かれた２つの内側層を構成
する。この４層態様を用いる場合には、各々と接触状態
にある２つの粗い層が異なる断面形状をもつか或いは又
同じ断面形状をもつ場合には互いに目がずれた状態にあ
ってそのため粗い材料が互いにかみ合わないように注意
することが必要である。なお粗い材料がかみ合った場
合、透過物の流れにとって利用可能な材料の開放断面積
は著しく減少することになる。このようなかみ合い状況
の下では、流れは阻止され、流束の低減をひきおこす透
過物スペーサを横切っての望ましくない圧力降下に遭遇
することになる。５つの層が使用される場合には、３つ
の細かい層が前述の細かい材料の定義の範囲内で、同じ
又は異なる細かい断面積の同じ又は異なる材料であって
よい、細／粗／細／粗／細の順序で層を配置することに
なる。又同様にして、ここで２つの粗い層は、同じく前
述の粗い材料の定義の範囲内で、同じ又は異なる粗い断
面積の同じ又は異なる材料であってよい。 【００２４】スペーサ材料は、例えばポリエステル、ポ
リスルフォン、ポリエステル、ナイロン、テフロンなど
又はグラスファイバ又はステンレス鋼、アルミニウムも
しくは真ちゅうなどといったあらゆるプラスチック又は
金属で作ることができる。一般に、最終的エレメントの
意図された使用環境において化学的に不活性であり熱的
に安定しているような全ての材料が、構成材料として使
用可能である。しかしながら、スペーサ材料が例えばア
ルミニウム又はステンレス鋼といった金属でできている
ことが好ましく、さらに好ましくは、特に細かいメッシ
ュ材料の場合鋼で作られる。最終エレメントの最適な操
作性を確保するためには、スペーサは、使用圧力下で透
過物空間内に膜が貫入するのを防ぐことができなくては
ならない。膜の貫入を防止するこの能力は、スペーサの
剛性に相関されてきた。利用可能な剛性尺度は、引張り
弾性率である。一般的ないくつかのスペーサ材料の剛性
は、以下のとおりである。 【００２５】 ポリエステル １．３８〜２．０７ＧＰａ （２〜３×１０⁵ポンド／平方インチ） アルミニウム ６８．９ＧＰａ （１０×１０⁶ポンド／平方インチ） ステンレス鋼 １９３ＧＰａ （２８×１０⁶ポンド／平方インチ） 【００２６】かくして本発明において、細かい透過物ス
ペーササポート材料は、上述の開放断面積を有する他、
少なくとも約１．３８〜２．０７ＧＰａ(約２〜３×１
０⁵ポンド／平方インチ）、好ましくは少なくとも約６
８．９ＧＰａ（約１０×１０⁶ポンド／平方インチ）、
最も好ましくは少なくとも約１９３ＧＰａ（約２８×１
０⁶ポンド／平方インチ）の剛性を有し、細かい透過物
スペーササポート材料は最も好ましくはステンレス鋼で
ある。 【００２７】材料の剛性が高くなればなるほど、支持
（サポート）は優れたものとなり、貫入は無くなるか又
は最小限におさえられ、一方このことが透過物の圧力降
下を最小限におさえる。このことは特に作動条件下（す
なわち透過物内で１４０℃以上で）で言えることであ
る。これは、ポリエステルといった剛性が比較的低い材
料の性能に比較されるべきことである。ポリエステルの
低剛性率のため、膜及びポリエステルサポートは、特に
比較的高い温度及び／又は圧力において透過物スペーサ
流路内に押し込まれる。かくして、メッシュサイズと共
に材料の剛性を考慮するならば、比較的剛性の低い類似
の細かいメッシュの材料に比べて、比較的粗い層と組合
わせて、より剛性の高い比較的細かい材料を使用するこ
とができる。 【００２８】例えば、８０メッシュの粗い層とでは２０
０メッシュのアルミニウムサポートが充分に作動しうる
が、２００メッシュのアルミニウムサポートは１７〜５
０メッシュの粗い層の場合充分ではない。しかしなが
ら、２００メッシュのステンレス鋼のサポートは、その
剛性がより高いものであるため、３０〜８０メッシュの
層で充分である。エレメントの利用分野の温度及び圧力
ならびにエレメントを横断しての設計し又は目標とする
透過物の圧力降下について考慮しながら、上述の範囲内
での材料の特定的選択は、実施者に委ねられる。 【００２９】透過蒸発のためにエレメントを使用する場
合、透過物スペーササポートとして用いられる細かい材
料が６０〜１５０メッシュ、好ましくは８０〜１２０メ
ッシュの範囲内にあって、１２７〜３８１μｍ（５〜１
５ミル）の厚みをもち、ステンレス鋼製であり、一方粗
い材料が５０メッシュ未満のメッシュサイズと３８１〜
７６２μｍ（１５〜３０ミル）の厚みを有することが好
ましい。 【００３０】前述の織り又は非織り合せ材料に加えて、
必要な断面積をもつスペーサ材料はメッシュを全く示さ
ずむしろ薄い中実のサポートシート上に平行に走る離隔
したリブであるような材料であってよい。このようなシ
ートは、シートの一部分として成形又は押出し加工され
た前述のリブを伴うものとして、成形又は押出し加工に
よって製造できる。代替的には、個々のフィラメントを
既存のシート上に被着させることができる。平行なリブ
又はフィラメントの間の空間及びリブ又はフィラメント
の高さによって構成される流路は、上述の定義の範囲内
に入る断面積、すなわち、補給物−保留物スペーサ材料
については少なくとも約３０〜７０％、好ましくは３０
〜５０％の開放断面積、透過物スペーサの細かい外側層
については少なくとも約１０〜５０％、好ましくは少な
くとも約１０〜３０％の開放断面積、そして透過物スペ
ーサの粗い層については少なくとも約５０〜９０％、好
ましくは約６０〜９０％の開放断面積、を提供すること
になる。このような材料を使用するためには、流路が中
空中心マンドレル内へのエンベロープ内の透過物の流れ
の方向に配列されるように透過物エンベロープ内でシー
トが方向づけされていることが必要である。 【００３１】本発明を実施することにより、流束及び選
択性の両方に関するうず巻きエレメントの性能は、スペ
ーサ材料によって導入されるあらゆる流体力学的効果に
よる影響無く、単独で使用された場合の膜の性能とほぼ
同一である。 【００３２】本発明は重質ナフサ分離、中質ナフサ分
離、軽質ナフサ分離などといった非芳香族からの芳香族
の分離において特に有用である。 【００３３】このような分離において有用である膜とし
ては、米国特許第４，９１４，０６４号に開示され特許
請求されているポリ尿素ウレタン、米国特許第４，９２
９，３５８号に開示され特許請求されているポリウレタ
ンイミド、米国特許第４，９４４，８８０号に開示され
特許請求されているポリエステルイミド、米国特許第
４，９８３，３３８号及び第４，９２９，３５７号に開
示され特許請求されているイソシアヌレート架橋ポリウ
レタン膜、米国特許第４，９７６，８６８号に開示され
特許請求されているポリエステル膜、好ましくは米国特
許第４，９４４，８８０号及び米国特許第４，９９０，
２７５号のポリエステルイミドがあり、これらは全てこ
こに引用して記載に含める。ポリアクリレート膜も同様
に使用可能である。アクリル酸エステル単独重合体又は
それらの互いの共重合体又はアクリル酸との共重合体
も、膜に形成することができる。アクリル酸単量体単位
は、遊離酸の形のものであってもよいし、或いは又部分
的又は全体的に金属又はアルキルアンモニウムイオンと
中和されていてよい。膜は、共有結合によって又はイオ
ン結合で架橋されうる。 【００３４】重質ナフサ分離といった芳香族／非芳香族
分離プロセスにおいて用いられたとき膜上の腐食被着物
層（例えば硫化鉄）の堆積のために経時的に性能を喪失
するポリエステルイミド膜といったような膜は、５００
〜３０００の分子量をもつ界面活性材料であるガソリン
分散剤／洗剤中に膜を浸漬させることによって、その当
初の性能レベルまで回復させることが可能である。分散
剤／洗剤は、エーテルアミン、ヒドロカルボニルアミ
ン、ヒドロカルボニルアミド又はその混合物を含む官能
基を伴う、ポリブテン又はポリプロピレンでありうる主
鎖構造を有する。使用可能な膜再生用洗剤／分散剤の一
例としては、ＢＡＳＦから入手可能なＣＳ−３ Ｋｅｒ
ｏｆｌｕｉｄがある。 【００３５】膜分離プロセス特に透過蒸発（ｐｅｒｖａ
ｐｏｒａｔｉｏｎ）プロセスにおいては、膜に欠陥が無
いことも同様に重要である。膜内の穴の存在は、膜の選
択性性能を著しく減少させうる。透過蒸発膜内の微小な
欠陥は、ヘプタンといったような液体で膜の表面をブラ
シがけし真空をかけて引くか又は水、イソプロピルアル
コール（ＩＰＡ）混合物（例えば５０対５０の重量比）
で膜の表面をブラシがけだけすることによって、モジュ
ール又はエレメントの組立ての前に識別することができ
る、ということが見出された。欠陥を通過するヘプタン
又はＩＰＡは、膜が成形される膜の裏打ちを湿らせ、そ
の結果半透明なスポットがもたらされかくして欠陥を識
別する。この欠陥は、欠陥部域上ににかわを塗布するこ
とによってつぎ当てすることができる。 【００３６】 【実施例】本発明を以下の例で説明するが、これらは本
発明を制限するものではない。 【００３７】例１ 補給物−保留物及び透過物スペーサが１４メッシュのポ
リエステルで構成された（透過物スペーサは膜サポート
として働くＴｒｉｃｏｔ８８４６ポリエステルの層によ
り膜から分離されている）エレメントを、１４メッシュ
のポリエステル透過物スペーサがサポートとして８０メ
ッシュのステンレス鋼層の間にはさまれ（Ｔｒｉｃｏｔ
８８４６ポリエステルサポート層は全く使用されな
い）、補給物−保留物スペーサが３３メッシュのテフロ
ンである本発明の範囲に入る改良型エレメントと比較し
た。Ｔｒｉｃｏｔ８８４６は、メリーランド州のHornwo
od Inc. から入手可能である。これは、２５．４ｍｍ
（１インチ）あたり４８ストランドの縦の目と２５．４
ｍｍ（１インチ）あたり５８ストランドの横の目をもつ
厚さ１０２μｍ（４ミル）の織布である。この織布は、
１６％の樹脂ピックアップをもつエポキシでコーティン
グされている。 【００３８】２つのエレメントを、ポリ尿素／ウレタン
膜を用いて１００℃、１０ミリバールの透過物圧力での
重質ナフサの分離について評価した。 【００３９】膜は、以下のようにして調製した。 【００４０】ポリ尿素／ウレタン重合体を含む液体を調
製する。ポリエチレンアジペート（ＭＷ−２０００）
４．５６グラム（０．００２２８モル）、５００MWのポ
リエチレンアジペート２．６６グラム（０．００５３２
モル）、及び４，４′ジフェニルメタンジイソシアネー
ト３．８１グラム（０．０１５２モル）を、撹拌器と乾
燥用管の備わった２５０mLフラスコに加える。温度を９
０℃まで上昇させ、撹拌しながら２時間保持して、イソ
シアネートでエンドキャッピングされたプレポリマーを
生成する。２０グラムのジメチルホルムアミドをこのプ
レポリマーに加え、透明になるまで混合物を撹拌する。
１０グラムのジメチルホルムアミドに１．５グラム
（０．００７６モル）の４，４′ジアミノ−ジフェニル
メタンを溶解させ、次に鎖延長量剤として前記プレポリ
マー溶液に加える。次にこの混合物を２０分間室温で
（約２２℃）反応させた。この溶液を、６０／４０重量
％のジメチルホルムアミド／アセトンの混合物を含むこ
とになるように５重量％まで希釈した。溶液を１週間放
置した。熟成した溶液の粘度は約３５cps.であった。こ
の時間の後、熟成した溶液に対して１重量％のＺｏｎｙ
ｌＦＳＮ（デュポン社）フルオロ界面活性剤を加えた。
組合せの厚みが１０２μｍ（４ミル）である、不織Ｎｏ
ｍｅｘ／ポリエチレンテレフタレートの裏打ちの上に成
形された７５％の多孔度の公称０．１μｍの孔をもつ微
孔性テフロン膜（Gore社製Ｋ−１５０）に、連続作業で
前記重合体溶液をコーティングした。コーティングを６
０℃まで加熱したオーブンの中で乾燥させた。この技術
は、厚みが３〜４μｍのポリ尿素／ウレタン層の伴う複
合膜を作り出した。 【００４１】評価の結果は、第１表に示す通りである。 【００４２】 第１表 透過蒸発用エレメントの設計間の性能差 うず巻き型エレメントの設計 透過物スペーササポート／ あり／Tricot 8846 あり／80メッシュ メッシュサイズ ステンレス鋼 透過物スペーサメッシュサイズ 14 14 補給物スペーサメッシュサイズ 14 33エレメント の性能（１） 選択性、デルタＲＯＮ 8.1 10.2 流束、kg／Ｍ² −日 31 48 ─────────── （１）１００℃及び１０ミリバールの透過物圧力。 【００４３】表を見ればわかるように、ポリエステルト
リコットスペーササポートを用いたうず巻き型設計の場
合、８．１という選択率が達成された。これとは対照的
に、ステンレス鋼スペーササポートを用いたうず巻き型
設計の場合、１０．２という選択率が達成された。芳香
族／飽和物分離においては、選択率は、透過物と補給物
の間のオクタン差によって測定される。流束も著しく改
善した。パッケージ間の性能差は、流束が著しく高くな
ることから温度が高くなるにつれてさらに大きくなるこ
とが予想できる。 【００４４】重質ナフサを用いたエレメント性能評価を
検討した後、透過物スペーサの流れ特性を直接測定する
研究が行なわれた。これらの研究については、エレメン
トのまわりの外側ラップ層を除去し、中空中心マンドレ
ルと平行でここから最も遠く離れた密封縁部に沿って１
枚の葉状部分の透過物エンベロープを入念に大気へと開
放した。次に、中空中心マンドレルについてさまざまな
真空レベルで引き、透過物スペーサを通しての結果とし
て得られた空気流速を測定した。データを、第１Ｂ表に
示す。 【００４５】 第１Ｂ表 透過物スペーサ設計の流れ特性の比較 中心マンドレル 測定した流速（Ｌ／分）（ＳＴＰでの空気） 内の真空レベル （即ち、透過物 スペーサ内の圧力 ポリエステルトリコット ステンレス鋼サポート降下）、mmHg サポート層を伴うエレメント 層を伴うエレメント 4.0 4.0 7.6 6.8 14.7 11.3 16.2 25.1 27.9 11.9 32.1 36.8 46.0 46.4 50.8 30.3 54.0 19.3 76.2 38.5 127. 53.5 140. 62.3 【００４６】このデータは、一定の与えられた圧力降下
について、ステンレス鋼サポート層を伴うエレメントを
通る空気流が、ポリエステルのＴｒｉｃｏｔ８８４６サ
ポート層を伴うエレメントの場合に比べて著しく多いこ
とを示している。データの線形回帰からスペーサの流れ
抵抗パラメータを計算することができる。ポリエステル
Ｔｒｉｃｏｔ層を利用するエレメントについては、パラ
メータは３０７Ｐａ（２．３０mmHg）／（ＳＴＰ空気Ｌ
／分）であるのに対して、ステンレス鋼層を利用するエ
レメントについては１２８Ｐａ（０．９６mmHg）／（Ｓ
ＴＰ空気Ｌ／分）である。流れ抵抗パラメータの低い値
は、透過物圧力降下の減少ひいては比較的低い平均透過
物絶対圧が存在することを表わしていることから、望ま
しいものである。透過蒸発については、比較的低い透過
物絶対圧力は、比較的高い選択率及び比較的高い流束と
結びつけられる。 【００４７】例２ 透過装置の性能に対する補給物−保留物スペーサの開放
断面積と厚さの影響を決定するため、別の例を実施し
た。 【００４８】４つのエレメントを製造した。各々のエレ
メントは、まず第１に２部のピロメリット酸二無水物
（ＰＭＤＡ）で１部の分子量２０００のポリエチレンア
ジペート（ＰＥＡ）をエンドキャッピングし、次にこの
エンドキャッピングした重合体の１部をメチレンジアニ
リン（ＭＤＡ）と反応させてポリアミド酸を形成するこ
とによって作った、同じポリエステルイミド膜材料を使
用した。次にこのポリアミド酸を、例１において前述し
たとおりの０．１μｍのテフロンシート上にコーティン
グさせた。このポリアミド酸の粘度は、室温で９０〜１
５０cps の範囲内であった。このポリアミド酸をテフロ
ンシート上に被着させた後、このポリアミド酸を７．２
５分間２６０℃で硬化させた。使用した透過物スペーサ
は、５層のスクリーン、すなわち１２０メッシュのステ
ンレス鋼／１７メッシュのアルミニウム／１２０メッシ
ュのステンレス鋼／１７メッシュのアルミニウム／１２
０メッシュのステンレス鋼で構成されていた。 【００４９】この４つのエレメントは、重質ナフサ上で
１４０℃、１０ミリバールの透過物圧力にて評価した。 【００５０】さまざまな開放断面積（メッシュ）及び厚
みの補給物スペーサを使用した。結果を第２表に示す。 【００５１】 第２表 透過蒸発用エレメントの性能に対する補給物スペーサの効果 補給物スペーサ スクリーンサイズ、メッシュ 67 33 18 14 厚み、ミル 10 21 17 33エレメント の選択率 デルタＲＯＮ 8.9 10.2 11.8 8.1 【００５２】厚く粗いスペーサ（３３ミル（８３８μ
ｍ）／１４メッシュ）の場合、エレメントの性能は、補
給速度が一定の与えられた流速において比較的低いため
に、低くなっていることがわかる。逆に薄く細かいスペ
ーサ（１０ミル（２５４μｍ）／６７メッシュ）のエレ
メントでは、高い圧力降下のため、性能は厚く粗いスペ
ーサで達成されるものに比べ改善されているものの、粗
と細の間の中庸な厚さと粗さをもつスペーサで得られる
ものほど高くはない。 【００５３】従って、透過エレメントにおける補給物ス
ペーサは、有利には１６〜８０メッシュ、好ましくは１
６〜６０メッシュ、より好ましくは２０〜６０メッシュ
であり、厚みは２５４〜７６２μｍ（１０〜３０ミル）
好ましくは４３２〜３８１μｍ（１７〜１５ミル）であ
る。 【００５４】例３ 改良型エレメント設計の有効性をさらに例示するため、
いくつかのエレメントを製作し、重質ナフサの透過蒸発
についてテストした。全てのテストエレメントは同じ膜
材料つまり、前述のように同じテフロン膜裏打ち上に成
形された例２のポリエステルイミドを利用した。 【００５５】４つの試料エレメントＡ，Ｂ，Ｃ及びＤを
製造した。 【００５６】エレメントＡは、補給物スペーサ及び透過
物スペーサの両方として１４メッシュのポリエステルの
単一層を利用した。透過物スペーサとして用いる場合、
これは、エレメント製造中の粗い透過物スペーサによる
膜層に対する損傷を防ぐため、透過物スペーサの各側に
一層ずつ計２層のポリエステルフェルトスペーササポー
ト（Ｔｒｉｃｏｔ８８４６）によって膜表面から隔離し
た。 【００５７】エレメントＢ，Ｃ及びＤは、Ｎｏｍｅｘ層
を介在させることによって膜表面から隔離された多重の
透過物スペーサ材料層及び隣接する透過物エンベロープ
葉状部分の間に置かれた単一又は多重の補給物スペーサ
を使用した。なおあらゆるケースにおいて、補給物スペ
ーサ材料は２０以上のメッシュを有する比較的細かい材
料であった。 【００５８】第３表は、４つの膜エレメントの各々にお
いて用いられ、結果として得られる透過物のデルタＭＯ
Ｎ（モーター法オクタン価）で表わされた各エレメント
の選択率を記した、補給物及び透過物スペーサの詳細を
示している。 【００５９】エレメントは全て、１４０℃、補給物圧力
１０３ｋＰａ（１５psi）及び透過物圧力１０ミリバー
ルで重質ナフサを用いて、再循環パイロットプラント内
でテストした。各エレメントの有効性は、透過物と補給
物の間のモータ法オクタン価の差（デルタＭＯＮ）を測
定することによって評価した。流束は、テストに用いら
れたＨＣＮが酸素にさらされていて膜の流束性能にマイ
ナスの影響を与えるため、比較しなかった。 【００６０】いかなる補給物スペーサ又は透過物スペー
サも無く平担な円形テストセルの中で単独で用いられた
場合、細かい焼結多孔性金属サポートによって支持され
た膜は、同じ条件下でΔＭＯＮ単位で１２．９という選
択率を示した。 【００６１】第３表を見ればわかるように、エレメント
Ａは、９．９というΔＭＯＮ単位での選択率を示し、こ
れは膜単独の場合より３．０ＭＯＮ低いものである。 【００６２】これに較べて、より剛性の高いスペーサ材
料とより細かく／剛性の高い補給物−保留物スペーサ材
料は１１．７〜１２．４までのΔＭＯＮ単位の選択率を
示し、全てのケースにおいてエレメントの効率は９０％
以上であった。 【００６３】膜と１４メッシュのポリエステルスペーサ
の間にいかなる細かいメッシュのサポート中間層も無し
に１４メッシュのポリエステル透過物スペーサ上に直接
膜が置かれたならば、膜は透過物スペーサ内に充分に埋
込まれ、結果として性能が重大な劣化を受けることにな
るか、或いは又スペーサによって破壊されて結果として
運転不可能となることが予想される。 【００６４】 第３表 透析蒸発エレメントの性能エレメント 補給物スペーサ 透過物スペーサ 選択率 番号 配置 配置 デルタＭＯＮ Ａ 14メッシュのPE PEフェルト(Tricot8846) 14メッシュのPE 9.9 PEフェルト Ｂ Nomex 33メッシュのAL 120メッシュのSS 11.7 33メッシュのAL 17メッシュのAL 17メッシュのAL 120メッシュのSS Nomex Ｃ Nomex 33メッシュのAL 100メッシュのSS 11.7 17メッシュのAL 100メッシュのSS 17メッシュのAL 100メッシュのSS Nomex Ｄ Nomex 50メッシュのSS 100メッシュのSS 12.4 50メッシュのSS 17メッシュのAL 100メッシュのSS 17メッシュのAL 100メッシュのSS Nomex （１）ＰＥＩ膜単独のデルタＭＯＮ選択率は１２．９で
ある。 （２）ＰＥ：ポリエステル 【００６５】例４ 膜と補給物−保留物スペーサ層の間に不織シールド層を
置くことの効果を評価するため数多くのうず巻き型エレ
メントパッケージを調製した。各エレメントは、例２に
おいて記述したものと同じ膜を使用した。結果を以下に
示す。 【００６６】エレメント Ｉ． II． Nomex 補給物スペーサ配置 50メッシュのSS 50メッシュのSS 50メッシュのSS 50メッシュのSS Nomex 透過物スペーサ配置 Nomex Nomex 100メッシュのSS 100メッシュのSS 17メッシュのAL 17メッシュのAL 100メッシュのSS 100メッシュのSS 17メッシュのAL 17メッシュのAL 100メッシュのSS 100メッシュのSS Nomex Nomex 真空降下時間（分） 4 21 【００６７】真空降下時間は、うず巻き型エレメントパ
ッケージの気密性の尺度である。この試験においては、
エレメント上で９８．２ｋＰａ（２９″Hg）の真空を引
く。真空ポンプはその後オフに切換える。エレメント内
部の圧力は上昇する。真空降下時間は、エレメントが９
８．２ｋＰａ（２９″Hg）から７４．５ｋＰａ（２２″
Hg）の真空まで移行するのにかかった時間である。真空
降下時間が長くなればなるほど、エレメントの気密性は
高い。 【００６８】エレメントII及びIII を、真空降下時間及
び重質ナフサの透過蒸発法による分離について評価し
た。まずは２〜１０日間１４０℃で、次に２０〜２１日
間１５０℃で、１．３３ｋＰａ（１０mmHg）の真空圧力
下で、５９０ｋｇ（１３００ポンド）／時の流速で、透
過蒸発試験を重質ナフサについて行なった。１５０℃で
の作業からの結果を、以下に詳細に報告する。 【００６９】エレメント III II Nomex 補給物スペーサ配置 30メッシュのAL 50メッシュのSS 50メッシュのSS Nomex 透過物スペーサ配置 Nomex Nomex 100メッシュのSS 100メッシュのSS 17メッシュのAL 17メッシュのAL 100メッシュのSS 100メッシュのSS 17メッシュのAL 17メッシュのAL 100メッシュのSS 100メッシュのSS Nomex Nomex 真空降下時間（分） 4 21 １５０℃でオイル上の日数 20 21 初期流束（kg／ｍ²／日） 288 229 一日当たりの流束降下（％） − 0.27^＊ 0.24^＊ 初期透過物ＲＯＮＣ 100.5 100.4 一日当たりの透過物ＲＯＮＣ − 0.087 − 0.018^＊ 降下（％） ＊ 統計学的に有意でない （ＲＯＮＣ＝リサーチ法単味オクタン価） 【００７０】上表を見るとわかるように、１５０℃の高
い温度の作業で、Ｎｏｍｅｘ無しのエレメントIII は、
補給物側にＮｏｍｅｘを有するエレメントIIに比べて、
一定の選択率でより高い初期性能、より高い流束を示し
ていた。しかしながら、エレメントIII はオイル上の日
数につれて著しい選択度の損失を示したのに対して、エ
レメントIIはオイル上の日数につれて統計的に有意な選
択度損失を全く示さなかった。両方のエレメントの流束
安定性は満足のいくものであった。 【００７１】上述のエレメントにおいて、５０メッシュ
のＳＳは厚みが２７９μｍ（１１ミル）であり、１００
メッシュのＳＳは厚みが２２９μｍ（９ミル）であり、
１７メッシュのＡＬは厚みが５８４μｍ（２３ミル）で
あり、３０メッシュのＡＬは厚みが６１０μｍ（２４ミ
ル）である。Ｎｏｍｅｘ層はＶｅｒａｔｅｋ Ｉｎｃ．
からの不織布である。このＮｏｍｅｘは、Ｎｏｍｅｘ１
０１９として識別され、ポリアミドとポリエステルの混
合物から成る（Ｎｏｍｅｘ自体はＤｕｐｏｎｔ社製の高
温安定プラスチックの商標名である）。これは、厚みが
１１７μｍ（４．６ミル）で、重量は１０２ｇ／ｍ
² （３オンス／平方ヤード）で、Ｆｒａｚｉｅｒ透気度
は１２．７ｍｍ（１／２インチ）の水圧で０．７６２ｍ
³ ／ｍｉｎ／ｍ ² （２．５cfm／ft² ）である。エレメント
は、メーカーの推奨事項通り樹脂９部に対して１部の触
媒の割合でＴｒａ−ｂｏｎｄ２１２５接着剤を用いて組
立てた。粘度を低くするため希釈剤を加えた。希釈剤
は、ブチルベンジルフタレートであるMon−santo 社製
のＳａｎｔｉｃｉｚｅｒ１６０可塑剤であり、１０％の
希釈剤に対し９０％のＴｒａ−ｂｏｎｄ２１２５を用い
た。中心管はグリースや汚れをとり除くためB.F.Goodri
ch社のＡ−９３４−ＢＹプライマーで拭ったものの、透
過物スペーサについてはいかなる表面処理も必要でなか
った。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 タン−ジェン チェン アメリカ合衆国，ルイジアナ 76810, バトン ルージュ，クロッシング ブー ルバード 17806 (72)発明者 ディーン リロイ スミス，ジュニア アメリカ合衆国，ニュー ジャージー 07092，マウンテンサイド，チャッティ ン コート 295 (72)発明者 ドナルド セオドア ブライ アメリカ合衆国，カリフォルニア 92025，エスコンディド，イースト ナ インス 206 (72)発明者 デボラ デ ラ クルツ アメリカ合衆国，カリフォルニア 92026，エスコンディド，ノース グレ ープ ストリート 1170 (56)参考文献 特表 平６−500498（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 63/00,63/10

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 膜材料の層を含むうず巻き型膜エレメン
   トであり、この膜材料の層は３つの縁部に沿って流体不
   透性密封されて透過物スペーサを取り囲み少なくとも１
   つの透過物エンベロープを作り出し、そしてそれが少な
   くとも１つの膜面に沿って補給物−保留物スペーサと接
   触させられていて、この透過物エンベロープと補給物−
   保留物スペーサとからなる多層構成全体が中空の中心マ
   ンドレルのまわりに巻きつけられ、かつ透過物エンベロ
   ープがその４番目のシールの無い縁部を通してこれと流
   体が流動するように連絡し、かくしてうず巻き型エレメ
   ントを作り出していて、該補給物−保留物スペーサには
   少なくとも３０〜７０％の開放断面積をもつ少なくとも
   １つの層が含まれ、該透過物スペーサが少なくとも３層
   を含んでいるうず巻き型膜エレメントであって、該３層
   のうちの外側層は約１０〜５０％の開放断面積と少なく
   とも１．３８〜２．０７ＧＰａ（２〜３×１０⁵ポンド
   ／平方インチ）の剛性をもつ細かい材料であり、約５０
   〜９０％の開放断面積をもつ粗い層が上述の細かい外側
   層の間に置かれ、かつ、該補給物−保留物スペーサ及び
   該透過物スペーサが、厚み約２５〜３８０μｍ（約１〜
   １５ミル）の化学的及び熱的に不活性の織布又は不織布
   の層を介在させることにより該膜材料から隔絶されてい
   ることを特徴とするうず巻き型膜エレメント。