(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管壁に貫通孔が形成された中心筒、
原料ガスの流路となる、織布および不織布の少なくとも１つからなる供給ガス流路用部材、
前記供給ガス流路用部材を流れる原料ガスから酸性ガスを分離する、酸性ガスと反応するキャリアおよび前記キャリアを担持するための親水性化合物を含有する促進輸送膜と、前記促進輸送膜を支持し、前記促進輸送膜が分離した酸性ガスを通過させる多孔質支持体とを有する酸性ガス分離層、ならびに、
前記キャリアと反応して前記促進輸送膜を透過した酸性ガスが前記中心筒まで流れる流路となる透過ガス流路用部材を有し、
前記多孔質支持体が、前記促進輸送膜側の多孔質膜と、前記透過ガス流路用部材側の、織布および不織布の少なくとも１つからなる補助支持膜とを積層してなるものであり、
前記供給ガス流路用部材の繊維径の平均値が１００μｍ〜９００μｍであって、
前記補助支持膜の前記促進輸送膜とは反対側の面において、前記供給ガス流路用部材の繊維径の３／４以上の直径を有する半球と内接する凹部の面積率が５０％以下であり、
前記供給ガス流路用部材、前記酸性ガス分離層および前記透過ガス流路用部材を有する積層体を、少なくとも１つ、前記中心筒に巻回してなる酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
【請求項２】
前記促進輸送膜の厚さが５〜１５０μｍである請求項１に記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
【請求項３】
前記促進輸送膜の吸水率が１〜２０％である請求項１または２に記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
【請求項４】
前記供給ガス流路用部材の引張弾性係数が１〜５００ＭＰａである請求項１〜３のいずれか１項に記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
【請求項５】
前記供給ガス流路用部材が、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる１種以上の樹脂を含む糸で形成された網目構造を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
【請求項６】
前記酸性ガス分離層は、さらに、前記促進輸送膜と前記多孔質支持体との間に、疎水性の中間層を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
【請求項７】
前記中間層がシリコーン樹脂を含む層である請求項６に記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
【請求項８】
前記積層体は、前記促進輸送膜を内側にして二つ折りにした酸性ガス分離層で、前記供給ガス流路用部材を挟んでなる挟持体に、前記透過ガス流路用部材を積層してなる構成を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料ガスから酸性ガスを選択的に分離する、酸性ガス分離モジュールに関する。詳しくは、酸性ガス分離膜を有する積層体を巻回してなる、酸性ガス分離用スパイラル型モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水素ガスの製造や天然ガスの精製等を目的として、原料ガス（被処理ガス）から、炭酸ガスなどの酸性ガスを選択的に分離する技術の開発が進んでいる。例えば、酸性ガスを選択的に透過する酸性ガス分離膜を用いて、原料ガスから酸性ガスを分離する酸性ガス分離モジュールが開発されている。
【０００３】
具体的には、特許文献１には、管壁に貫通孔が形成された、分離した酸性ガスを収集するための中心筒（中心透過物収集管）に、酸性ガス分離膜を含む積層体を多重に巻き付けてなる酸性ガス分離モジュールが開示されている。
この特許文献１に開示される酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離膜として、いわゆる溶解拡散膜を用いる、溶解拡散型の酸性ガス分離モジュールである。この溶解拡散膜は、膜に対する酸性ガスと分離対象物質との溶解性、および、膜中の拡散性の差を利用して、原料ガスから酸性ガスを分離する。
【０００４】
また、特許文献２には、空間を酸性ガス分離膜で原料室と透過室とに分けて、原料室に原料ガス（ＣＯ2、Ｈ2およびＨ2Ｏからなる混合ガス）を供給し、酸性ガス分離膜で選択的に分離（透過）した酸性ガスを、透過室から取り出す酸性ガス分離モジュール（実験装置）が開示されている。
この特許文献２に開示される酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離膜として、いわゆる促進輸送膜を用いる、促進輸送型の酸性ガス分離モジュールである。この促進輸送膜は、膜中に酸性ガスと反応するキャリアを有し、このキャリアによって酸性ガスを膜の反対側に輸送することで、原料ガスから酸性ガスを分離する。
【０００５】
このような酸性ガス分離モジュールにおいて、特許文献１に示されるような、酸性ガス分離膜を有する積層体を、壁面に貫通孔を有する中心筒に巻回してなる（中心筒に巻き付けた）、いわゆるスパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、酸性ガス分離膜の面積を非常に大きくできる。そのため、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、効率の良い処理が可能で、非常に有力である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２１５８２４号公報
【特許文献２】特許第４６２１２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、一例として、酸性ガス分離膜および中心筒に加え、酸性ガスを分離される原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材、および、酸性ガス分離膜で分離された酸性ガスの流路となる透過ガス流路用部材を有して構成される。
このような部材からなるスパイラル型の酸性ガスモジュールは、酸性ガス分離膜、供給ガス流路用部材および透過ガス流路用部材を積層した積層体を、１つ、もしくは、複数積層して、中心筒に巻き付けた構成を有する。
【０００８】
例えば、前述の特許文献１には、酸性ガス分離膜を二つ折りにして供給ガス流路用部材（供給物スペーサ）を挟持し、二つ折りにした酸性ガス分離膜の一方に透過ガス流路用部材（透過物スペーサ）を積層した積層体を作製し、この積層体を、複数、積層した積層物を中心筒（透過物収集管）に巻き付けた、スパイラル型の酸性ガス分離モジュールが開示されている。
【０００９】
ところが、本発明者の検討によれば、促進輸送膜を利用する酸性ガス分離モジュールでは、このような構成のスパイラル型のモジュールを構成すると、往々にして、目的とする性能を有する酸性ガス分離モジュールが得られない場合が生じた。
【００１０】
すなわち、供給ガス流路用部材は、原料ガスの流路を構成すると共に、自身の中を流れる原料ガスを酸性ガス分離膜に接触させるために、網目構造を有するのが通常である。
他方、一般的に、促進輸送膜を有する酸性ガス分離膜は、促進輸送膜の吸湿性が高いほど、酸性ガスの分離速度（透過速度）が高くなる傾向にある。そのため、促進輸送膜は、超吸水性樹脂などの親水性化合物をバインダとして用い、このバインダにキャリアを分散してなる構成を有するものであり、柔らかい場合が多い。
【００１１】
ここで、スパイラル型の分離モジュールは、前述のような積層体を中心筒に巻き付けてなる構成を有するので、この巻き付けの際に、促進輸送膜と供給ガス流路用部材との位置ズレが生じる。
この位置ズレによって、促進輸送膜と供給ガス流路用部材とが摺接して、促進輸送膜が損傷し、甚だしい場合には、部分的にほぼ全てが除去されて欠陥となってしまう。その結果、促進輸送膜を用いるスパイラル型の酸性ガス分離モジュールでは、この促進輸送膜の損傷に起因して、目的とする性能を有する分離モジュールが得られない場合が生じる。
【００１２】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、促進輸送膜を有する酸性ガス分離層（分離膜）を用いる、スパイラル状の酸性ガス分離モジュールであって、巻回時における促進輸送膜と供給ガス流路用部材との摺接に起因する促進輸送膜の損傷を防止して、目的とする性能を有するモジュールを安定して得ることができる酸性ガス分離用スパイラル型モジュールを提供することに有る。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、織物および不織布の少なくとも１つを有する供給ガス流路用部材の繊維径の平均値が１００μｍ〜９００μｍであり、不織布からなる補助支持膜の、促進輸送膜とは反対側の面において、供給ガス流路用部材の繊維径の３／４以上の直径を有する半球と内接する凹部の面積率が５０％以下であることにより、巻回時における促進輸送膜と供給ガス流路用部材との摺接に起因する促進輸送膜の損傷を抑制できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明者は、以下の構成により上記課題が解決できることを見出した。
【００１４】
（１）  管壁に貫通孔が形成された中心筒、原料ガスの流路となる、織物および不織布の少なくとも１つからなる供給ガス流路用部材、供給ガス流路用部材を流れる原料ガスから酸性ガスを分離する、酸性ガスと反応するキャリアおよびキャリアを担持するための親水性化合物を含有する促進輸送膜と、促進輸送膜を支持し、促進輸送膜が分離した酸性ガスを通過させる多孔質支持体とを有する酸性ガス分離層、ならびに、キャリアと反応して促進輸送膜を透過した酸性ガスが中心筒まで流れる流路となる透過ガス流路用部材を有し、多孔質支持体が、促進輸送膜側の多孔質膜と、透過ガス流路用部材側の、織布および不織布の少なくとも１つからなる補助支持膜とを積層してなるものであり、供給ガス流路用部材の繊維径の平均値が１００μｍ〜９００μｍであって、補助支持膜の、促進輸送膜とは反対側の面において、供給ガス流路用部材の繊維径の３／４以上の直径を有する半球と内接する凹部の面積率が５０％以下であり、供給ガス流路用部材、酸性ガス分離層および透過ガス流路用部材を有する積層体を、少なくとも１つ、中心筒に巻回してなる酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
【００１５】
（２）  促進輸送膜の厚さが５〜１５０μｍである（１）に記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
（３）  促進輸送膜の吸水率が１〜２０％である（１）または（２）に記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
（４）  供給ガス流路用部材の引張弾性係数が１〜５００ＭＰａである（１）〜（３）のいずれかに記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
【００１６】
（５）  供給ガス流路用部材が、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリフッ化ビニリデンから選ばれる１種以上の樹脂を含む糸で形成された網目構造を有する（１）〜（４）のいずれかに記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
（６）  酸性ガス分離層は、さらに、促進輸送膜と多孔質支持体との間に、疎水性の中間層を有する（１）〜（５）のいずれかに記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
（７）  中間層がシリコーン樹脂を含む層である（６）に記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
（８）  積層体は、促進輸送膜を内側にして二つ折りにした酸性ガス分離層で、供給ガス流路用部材を挟んでなる挟持体に、透過ガス流路用部材を積層してなる構成を有する（１）〜（７）のいずれかに記載の酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、促進輸送膜を用いるスパイラル型の酸性ガス分離モジュールにおいて、巻回時に生じる促進輸送膜と供給ガス流路用部材との摺接に起因する促進輸送膜の損傷を好適に防止できる。
そのため、本発明によれば、促進輸送膜の損傷に起因する性能低下を防止した、製品の安定性に優れ、かつ、目的とする性能を発現する酸性ガス分離モジュールを、安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の酸性ガス分離モジュールの一例を一部切り欠いて示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す酸性ガス分離モジュールの積層体の概略断面図である。
【図３】酸性ガス分離モジュールの積層体の一部を拡大して示す概略断面図である。
【図４】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、図１に示す酸性ガス分離モジュールの作製方法を説明するための概念図である。
【図５】図１に示す酸性ガス分離モジュールの作製方法を説明するための概念図である。
【図６】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、図１に示す酸性ガス分離モジュールの作製方法を説明するための概念図である。
【図７】図１に示す酸性ガス分離モジュールの作製方法を説明するための概念図である。
【図８】図１に示す酸性ガス分離モジュールの作製方法を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の酸性ガス分離用スパイラル型モジュールについて、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００２０】
図１に本発明の酸性ガス分離用スパイラル型モジュールの一例の一部切欠き概略斜視図を示す。
図１に示すように、酸性ガス分離用スパイラル型モジュール１０は、基本的に、中心筒１２と、酸性ガス分離膜（促進輸送膜２１）を有する積層体１４と、テレスコープ防止板１６とを有して構成される。なお、以下の説明では、酸性ガス分離用スパイラル型モジュールを、単に、分離モジュールとも言う。
分離モジュール１０は、例えば、一酸化炭素、炭酸ガス（ＣＯ2）、水（水蒸気）および水素を含有する原料ガスＧから、酸性ガスＧｃとして炭酸ガスを分離するものである。
【００２１】
本発明の分離モジュール１０は、いわゆるスパイラル型の分離モジュールである。すなわち、分離モジュール１０は、シート状の積層体１４を、１層、もしくは、複数積層して、中心筒１２に巻回して、積層体１４の巻回物の両端面に、中心筒１２を挿通してテレスコープ防止板１６を設けてなる構成を有する。また、巻回した積層体１４の最外周面は、ガス非透過性の被覆層１８で覆われている。
【００２２】
なお、以下の説明では、中心筒１２に巻回された、複数の積層体１４を積層した物の巻回物（すなわち、積層されて巻回された積層体１４による略円筒状物）を、便宜的に、スパイラル積層体１４ａとも言う。
【００２３】
このような分離モジュール１０において、酸性ガスを分離される原料ガスＧは、例えば図１中奥手側のテレスコープ防止板１６（その開口部１６ｄ）を通って、スパイラル積層体１４ａの端面に供給され、端面から積層体１４に流入して、積層体１４内を流れつつ、酸性ガスＧｃを分離される。
また、積層体１４によって原料ガスＧから分離された酸性ガスＧｃは、中心筒１２から排出される。他方、酸性ガスを分離された原料ガスＧ（以下、便宜的に残余ガスＧｒとする）は、スパイラル積層体１４ａ（積層体１４）の供給側とは逆側の端面から排出され、テレスコープ防止板１６（同前）を通って分離モジュール１０の外部に排出される。
【００２４】
中心筒（透過ガス集合管）１２は、原料ガスＧ供給側の端面が閉塞する円筒状の管で、周面（管壁）には複数の貫通孔１２ａが形成される。
原料ガスＧから分離された酸性ガスＧｃは、後述する透過ガス流路用部材２６を通って、貫通孔１２ａから中心筒１２内に至り、中心筒１２の開放端１２ｂから排出される。
【００２５】
中心筒１２において、後述する接着剤層３０で封止される領域における開口率（中心筒１２の外周面に占める貫通孔１２ａの面積率）は、１．５〜８０％が好ましく、３〜７５％がより好ましく、５〜７０％がさらに好ましい。中でも、実用的な観点から、中心筒１２の開口率は、５〜２５％が、特に好ましい。
中心筒１２の開口率を上記範囲とすることにより、効率的に酸性ガスＧｃを収集することができ、また、中心筒１２の強度を高め、加工適性を十分に確保できる。
【００２６】
また、貫通孔１２ａは、直径０．５〜２０ｍｍの円形の孔であるのが好ましい。さらに、貫通孔１２ａは、中心筒１２の周壁に、均一に形成されるのが好ましい。
【００２７】
なお、中心筒１２には、必要に応じて、分離した酸性ガスＧｃを開放端１２ｂ側に流すためのガス（スイープガス）を供給する供給口（供給部）を設けてもよい。
【００２８】
積層体１４は、酸性ガス分離層２０と、供給ガス流路用部材２４と、透過ガス流路用部材２６とを積層してなるものである。
なお、図１において、符号３０は、酸性ガス分離層２０と透過ガス流路用部材２６とを接着し、かつ、積層体１４同士を接着すると共に、透過ガス流路用部材２６における酸性ガスＧｃの流路を、中心筒１２側が開口するエンベロープ状にする接着剤層３０である。
【００２９】
前述のように、図示例の分離モジュール１０は、この積層体１４を、複数、積層して、中心筒１２に巻回して（巻き付けて）、略円筒状のスパイラル積層体１４ａを形成してなる構成を有する。
以下、便宜的に、この積層体１４の巻回に対応する方向を周方向（矢印ｙ方向）、周方向と直交する方向を幅方向（矢印ｘ方向）とする。なお、積層体１４は、一般的に、矩形のシート状物であるが、周方向は、通常、積層体１４（酸性ガス分離層２０、供給ガス流路用部材２４および透過ガス流路用部材２６）の長手方向になる。
【００３０】
分離モジュール１０において、積層体１４は１層でもよい。しかしながら、図示例のように、複数の積層体１４を積層することにより、酸性ガス分離層２０の膜面積を大きくして、１つのモジュールで分離する酸性ガスＧｃの量を向上できる。なお、酸性ガス分離層２０の膜面積の向上は、積層体１４の幅方向の長さを長くすることでも図れる。
積層体１４の積層数は、分離モジュール１０に要求される処理速度や処理量、分離モジュール１０の大きさ等に応じて、適宜、設定すればよい。ここで、積層する積層体１４の数は、５０以下が好ましく、４５以下がより好ましく、４０以下が特に好ましい。積層体１４の積層数を、この数とすることで、中心筒１２への積層体１４の巻回が容易になり、加工性を向上できる。
【００３１】
図２に、積層体１４の部分断面図を示す。前述のように、矢印ｘは幅方向、矢印ｙは周方向である。
図示例において、積層体１４は、二つ折りにした酸性ガス分離層２０の間に透過ガス流路用部材２４を挟み込んで挟持体３６とし（図５参照）、この挟持体３６に、透過ガス流路用部材２６を積層してなる構成を有する。この構成については、後に詳述する。
【００３２】
前述のように、分離モジュール１０において、原料ガスＧは、テレスコープ防止板１６（その開口部１６ｄ）を通って、スパイラル積層体１４ａの一方の端面から供給される。すなわち、原料ガスＧは、各積層体１４の幅方向（矢印ｘ方向）の端部（端面）に供給される。
図２に概念的に示すように、積層体１４の幅方向の端面に供給された原料ガスＧは、供給ガス流路用部材２４を幅方向に流れる。この流れの中で、酸性ガス分離層２０（促進輸送膜２１）に接触した酸性ガスＧｃは、原料ガスＧから分離されて、酸性ガス分離層２０を積層体１４の積層方向に通過して（促進輸送膜２１のキャリアによって積層方向に輸送されて）、透過ガス流路用部材２６に流入する。
【００３３】
透過ガス流路用部材２６に流入した酸性ガスＧｃは、透過ガス流路用部材２６を周方向（矢印ｙ方向）に流れて、中心筒１２に至り、中心通１２の貫通孔１２ａから中心筒１２内に流入する。
この酸性ガスＧｃの流れは、接着剤層３０によって規制される。すなわち、分離モジュール１０においては、透過ガス流路用部材２６を挟む２つの酸性ガス分離層２０（促進輸送膜２１）と、透過ガス流路用部材２６および酸性ガス分離層２０（多孔質支持体２２）に浸透した接着剤層３０とによって、面方向における接着剤層３０の内側に、透過ガス流路用部材２６を内包する、中心筒１２側が開放するエンベロープ状の流路（空間）が形成される（図５および図６（Ａ）参照）。分離モジュール１０は、これにより、酸性ガス分離層２０を透過した酸性ガスＧｃが外部に流出するのを防止している。
この接着剤層３０に関しては、後に詳述する。
【００３４】
中心筒１２内に流入した酸性ガスＧｃは、中心筒１２を幅方向に流れて、開放端１２ｂから排出される。
また、酸性ガスＧｃを除去された残余のガスＧｒは、供給ガス流路用部材２４を幅方向に流れて、スパイラル積層体１４ａの逆側の端面から排出され、テレスコープ防止板１６（その開口部１６ｄ）を通って、分離モジュール１０の外部に排出される。
【００３５】
供給ガス流路用部材２４は、その幅方向の端部から、原料ガスＧを供給され、部材内を流れる原料ガスＧと、酸性ガス分離層２０とを接触させる。
このような供給ガス流路用部材２４は、前述のように二つ折りされた酸性ガス分離層２０のスペーサとして機能して、原料ガスＧの流路を構成する。また、供給ガス流路用部材２４は、原料ガスＧを乱流にするのが好ましい。従って、この点を考慮して、供給ガス流路用部材２４は、網目構造（ネット状／メッシュ状）を有する。中でも、後述する樹脂材料の１以上を含有する糸で形成された網目構造が好ましい。
【００３６】
このような供給ガス流路用部材２４の形成材料としては、十分な耐熱性および耐湿性を有するものであれば、各種の材料が利用可能である。
一例として、紙、上質紙、コート紙、キャストコート紙、合成紙などの紙材料、セルロース、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルホン、アラミド、ポリカーボネートなどの樹脂材料、金属、ガラス、セラミックスなどの無機材料等が、好適に例示される。
中でも、樹脂材料もしくは樹脂材料を含有する材料）は好適に例示される。樹脂材料としては、具体的には、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンおよびポリフッ化ビニリデン等が、好適に例示される。このような樹脂材料は、複数を併用してもよい。
【００３７】
供給ガス流路用部材２４の厚さは、原料ガスＧの供給量や要求される処理能力等に応じて、適宜、決定すれば良い。
具体的には、１００〜１０００μｍが好ましく、１５０〜９５０μｍがより好ましく、２００〜９００μｍが特に好ましい。
【００３８】
ここで、供給ガス流路用部材２４は、樹脂製の糸等で形成される網目構造を有する織物や不織布であり、その繊維径は、１００〜９００μｍである。
本発明においては、供給ガス流路用部材２４の繊維径と、酸性ガス分離層２０の裏面（多孔質支持体２２の補助支持膜２２ｂ）側の凹部の大きさとの関係を規定することにより、積層体１４（積層体１４を積層した積層物）を中心筒１２に巻回する際における、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷を防止する。
この点に関しては、後に詳述する。
【００３９】
また、供給ガス流路用部材２４は、引張弾性係数が１〜５００ＭＰａであることが好ましい。
引張弾性係数が５００ＭＰａ超の場合には、すなわち、供給ガス流路用部材２４が硬いと、積層体の巻き付けの際に、膜表面への繊維の押し込み量が大きくなり、促進輸送膜２０ａを傷つけるおそれがある。従って、引張弾性係数は、５００ＭＰａ以下とするのが好ましい。
また、引張弾性係数が１ＭＰａ未満の場合には、供給ガス流路用部材２４が柔らかいため、酸性ガス分離膜２０間でスペーサとして機能しないおそれがある、すなわち、原料ガスの流路を確保できないおそれがある。従って、引張弾性係数は、１ＭＰａ以上とするのが好ましい。
【００４０】
なお、供給ガス流路用部材２４の引張弾性係数は、網目構造等の構造体としての引張応力とひずみ量との関係から求められるものである。
【００４１】
本発明の分離モジュール１０は、促進輸送型である。そのため、酸性ガス分離層２０は、促進輸送膜２１と、多孔質支持体２２とから構成される。
【００４２】
促進輸送膜２１は、少なくとも、供給ガス流路用部材２４を流れる原料ガスＧに含有される酸性ガスＧｃと反応するキャリア、および、このキャリアを担持する親水性化合物を含有する。このような促進輸送膜２１は、原料ガスＧから酸性ガスＧｃを選択的に透過させる機能（酸性ガスＧｃを選択的に輸送する機能）を有している。
促進輸送型の分離モジュールは、高温かつ高湿での使用が必要条件である。従って、促進輸送膜２１は、高温下（例えば、１００〜２００℃）でも、酸性ガスＧｃを選択的に透過させる機能を有する。また、原料ガスＧが水蒸気を含んでも、水蒸気を親水性化合物が吸湿して促進輸送膜２１が水分を保持することで、さらにキャリアが酸性ガスＧｃを輸送し易くなるので、溶解拡散膜を用いる場合に比べて分離効率が高まる。
【００４３】
促進輸送膜２１の膜面積は、分離モジュール１０の大きさ、分離モジュール１０に要求される処理能力等に応じて、適宜、設定すればよい。具体的には、０．０１〜１０００ｍ2が好ましく、０．０２〜７５０ｍ2がより好ましく、０．０２５ｍ〜５００ｍ2がさらに好ましい。中でも、促進輸送膜２１の膜面積は、実用的な観点から、１〜１００ｍ2が、特に好ましい。
促進輸送膜２１の膜面積を上記範囲とすることにより、膜面積に対して効率よく酸性ガスＧｃを分離でき、また、加工性も良好になる。
【００４４】
促進輸送膜２１の周方向の長さ（二つ折りする前の全長）も、分離モジュール１０の大きさや分離モジュール１０に要求される処理能力等に応じて、適宜、設定すればよい。具体的には、１００〜１００００ｍｍが好ましく、１５０〜９０００ｍｍがより好ましく、２００〜８０００ｍｍがさらにより好ましい。中でも、促進輸送膜２１の長さは、実用的な観点から、８００〜４０００ｍｍが、特に好ましい。
促進輸送膜２１の周方向の長さを、上記範囲とすることにより、膜面積に対して効率よく酸性ガスＧｃを分離することができ、さらに、積層体１４を巻回する際の巻きずれの発生が抑制され、加工性が容易となる。
なお、促進輸送膜の幅も、分離モジュール１０の幅方向のサイズに応じて、適宜、設定すれば良い。
【００４５】
促進輸送膜２１の厚さも、分離モジュール１０の大きさや分離モジュール１０に要求される処理能力等に応じて、適宜、設定すればよい。
【００４６】
ここで、後に詳述するが、スパイラル型の分離モジュールにおいて、性能低下の一因として、積層体１４（積層体１４を積層した積層物）を中心筒１２に巻回する際における、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷が例示される。
促進輸送膜２１の損傷に起因する性能低下は、促進輸送膜２１を厚くすることで、抑制できる。しかしながら、促進輸送膜２１が厚くなると、透過性能が低下するため、その分だけ、酸性ガスＧｃの分離性能が低下する。
これに対して、本発明の分離モジュール１０は、後に詳述するように、供給ガス流路用部材２４の繊維径が１００〜９００μｍであり、多孔質支持体２２の補助支持膜２２ｂ表面において、供給ガス流路用部材２４の繊維径３／４以上の直径を有する半球と内接する凹部の面積率が５０％以下であるので、積層体１４を中心筒１２に巻回する際における、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷を防止できる。すなわち、透過性能を向上するために、促進輸送膜２１を薄くしても、促進輸送膜２１の損傷に起因する性能低下を防止できる。
【００４７】
以上の点を考慮すると、促進輸送膜２１の厚さは、５〜１５０μｍが好ましく、１０〜１２０μｍがより好ましい。
促進輸送膜２１の厚さを、上記範囲にすることにより、高いガス透過性と分離選択性とを実現できる。
【００４８】
また、促進輸送膜２１の吸水率は、１〜２５％であるのが好ましく、１〜２０％であるのがより好ましい。
ここで、吸水率は、１０ｃｍ角の促進輸送膜２１の、露点−２０℃の環境下での質量をＡとし、２５℃、相対湿度２５％環境下における質量をＢとして、（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００％  の式により算出した値である。
促進輸送膜２１の吸水率を１％以上とすることで、促進輸送膜の透過性能を向上することができる。吸水率が１％未満ではモジュール作製時の折り曲げ工程等によりワレが発生しやすくなる。
また、促進輸送膜２１の吸水率を２５％以下、より好ましくは２０％以下とすることで、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷を防止できる。２５％より高くなると、摺接に起因する促進輸送膜２１の損傷が発生しやすくなってしまう。
【００４９】
親水性化合物はバインダとして機能するものであり、促進輸送膜２１において、水分を保持して、キャリアによる二酸化炭素等のガスの分離機能を発揮させる。また、親水性化合物は、耐熱性の観点から、架橋構造を有するのが好ましい。
このような親水性化合物としては、親水性ポリマーが例示される。
【００５０】
親水性化合物は、水に溶けて塗布液を形成できると共に、促進輸送膜２１が高い親水性（保湿性）を有するのが好ましいという観点から、親水性が高いものが好ましい。
具体的には、親水性化合物は、生理食塩液の吸水量が０．５ｇ／ｇ以上の親水性を有することが好ましく、同１ｇ／ｇ以上の親水性を有することがより好ましく、同５ｇ／ｇ以上の親水性を有することがさらに好ましく、同１０ｇ／ｇ以上の親水性を有することが特に好ましく、さらには、同２０ｇ／ｇ以上の親水性を有することが最も好ましい。
【００５１】
親水性化合物の重量平均分子量は、安定な膜を形成し得る範囲で、適宜、選択すればよい。具体的には、２０，０００〜２，０００，０００が好ましく、２５，０００〜２，０００，０００がより好ましく、３０，０００〜２，０００，０００が特に好ましい。
親水性化合物の重量平均分子量を２０，０００以上とすることで、安定して十分な膜強度を有する促進輸送膜２１を得ることができる。
特に、親水性化合物が架橋可能基として−ＯＨを有する場合には、親水性化合物は、重量平均分子量が３０，０００以上であるのが好ましい。この際には、重量平均分子量は更に好ましくは４０，０００以上であり、より好ましくは、５０，０００以上である。また、親水性化合物が架橋可能基として−ＯＨを有する場合には、製造適性の観点から、重量平均分子量は、６，０００，０００以下であることが好ましい。
また、架橋可能基として−ＮＨ2を有する場合には、親水性化合物は、重量平均分子量が１０，０００以上であるものが好ましい。この際には、親水性化合物の重量平均分子量は、１５，０００以上であるのがより好ましく、２０，０００以上であるのが特に好ましい。また、親水性化合物が、架橋可能基として−ＮＨ2を有する場合には、製造適性の観点から、重量平均分子量は、１，０００，０００以下であるのが好ましい。
なお、親水性化合物の重量平均分子量は、例えば、親水性化合物としてＰＶＡを用いる場合には、ＪＩＳ Ｋ ６７２６に準じて測定した値を用いればよい。また、市販品を用いる場合には、カタログ、仕様書などで公称される分子量を用いればよい。
【００５２】
親水性化合物を形成する架橋可能基としては、耐加水分解性の架橋構造を形成し得るものが、好ましく選択される。
具体的には、ヒドロキシ基（−ＯＨ）、アミノ基（−ＮＨ2）、塩素原子(−Ｃｌ）、シアノ基（−ＣＮ）、カルボキシ基（−ＣＯＯＨ）、および、エポキシ基等が例示される。これらの中でも、アミノ基およびヒドロキシ基が好ましく例示される。さらに、最も好ましくは、キャリアとの親和性およびキャリア担持効果の観点から、ヒドロキシ基が例示される。
【００５３】
親水性化合物としては、具体的には、単一の架橋可能基を有するものとしては、ポリアリルアミン、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリオルニチン、ポリリジン、ポリエチレンオキサイド、水溶性セルロース、デンプン、アルギン酸、キチン、ポリスルホン酸、ポリヒドロキシメタクリレート、ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミドなどが例示される。最も好ましくはポリビニルアルコールである。また、親水性化合物としては、これらの共重合体も例示される。
【００５４】
また、複数の架橋可能基を有する親水性化合物としては、ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体が例示される。ポリビニルアルコール−ポリアクリル塩共重合体は、吸水能が高い上に、高吸水時においてもハイドロゲルの強度が大きいため好ましい。
ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体におけるポリアクリル酸の含有率は、例えば１〜９５モル％、好ましくは２〜７０モル％、より好ましくは３〜６０モル％、特に好ましくは５〜５０モル％である。
なお、ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体において、ポリアクリル酸は、塩であってもよい。この際におけるポリアクリル酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩の他、アンモニウム塩や有機アンモニウム塩等が例示される。
【００５５】
ポリビニルアルコールは市販品としても入手可能である。具体的には、ＰＶＡ１１７（クラレ社製）、ポバール（クラレ製）、ポリビニルアルコール（アルドリッチ社製）、Ｊ−ポバール（日本酢ビ・ポバール社製）等が例示される。分子量のグレードは種々存在するが、重量平均分子量が１３０，０００〜３００，０００のものが好ましい。
ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸塩共重合体（ナトリウム塩）も、市販品として入手可能である。例えば、クラストマーＡＰ２０（クラレ社製）が例示される。
【００５６】
なお、本発明の分離モジュール１０の促進輸送膜２１において、親水性化合物は、２種以上を混合して使用してもよい。
【００５７】
促進輸送膜２１における親水性化合物の含有量は、促進輸送膜２１を形成するためのバインダとして機能し、かつ、水分を十分に保持できる量を、親水性組成物やキャリアの種類等に応じて、適宜、設定すればよい。
具体的には、０．５〜５０質量％が好ましく、０．７５〜３０質量％がより好ましく、１〜１５質量％が特に好ましい。親水性化合物の含有量を、この範囲とすることにより、上述のバインダとしての機能および水分保持機能を、安定して、好適に発現できる。
【００５８】
親水性化合物における架橋構造は、熱架橋、紫外線架橋、電子線架橋、放射線架橋、光架橋等、従来公知の手法により形成できる。
好ましくは光架橋もしくは熱架橋であり、最も好ましくは熱架橋である。
【００５９】
また、促進輸送膜２１の形成には、親水性化合物と共に、架橋剤を用いるのが好ましい。すなわち、塗布法によって促進輸送膜２１を形成する際には、架橋剤を含む塗布組成物を用いるのが好ましい。
架橋剤としては、親水性化合物と反応し、熱架橋や光架橋等の架橋をし得る官能基を２以上有する架橋剤を含むものが選択される。また、形成された架橋構造は、耐加水分解性の架橋構造となるのが好ましい。
このような観点から、促進輸送膜２１の形成に利用される架橋剤としては、エポキシ架橋剤、多価グリシジルエーテル、多価アルコール、多価イソシアネート、多価アジリジン、ハロエポキシ化合物、多価アルデヒド、多価アミン、有機金属系架橋剤などが好適に例示される。より好ましくは多価アルデヒド、有機金属系架橋剤およびエポキシ架橋剤であり、中でも、アルデヒド基を２以上有するグルタルアルデヒドやホルムアルデヒドなどの多価アルデヒドが好ましい。
【００６０】
エポキシ架橋剤としては、エポキシ基を２以上有する化合物であり、４以上有する化合物も好ましい。エポキシ架橋剤は市販品としても入手可能であり、例えば、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル（共栄社化学株式会社製、エポライト１００ＭＦ等）、ナガセケムテックス株式会社製ＥＸ−４１１、ＥＸ−３１３、ＥＸ−６１４Ｂ、ＥＸ−８１０、ＥＸ−８１１、ＥＸ−８２１、ＥＸ−８３０、日油株式会社製エピオールＥ４００などが例示される。
また、エポキシ架橋剤に類似する化合物として、環状エーテルを有するオキセタン化合物も、また、好ましく使用される。オキセタン化合物としては、官能基を２以上有する多価グリシジルエーテルが好ましく、市販品としては、例えばナガセケムテックス株式会社製ＥＸ−４１１、ＥＸ−３１３、ＥＸ−６１４Ｂ、ＥＸ−８１０、ＥＸ−８１１、ＥＸ−８２１、ＥＸ−８３０、などが例示される。
【００６１】
多価グリシジルエーテルとしては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等が例示される。
【００６２】
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピレングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリオキシプロピル、オキシエチエンオキシプロピレンブロック共重合体、ペンタエリスリトール、ソビトール等が例示される。
【００６３】
多価イソシアネートとしては、例えば、２，４−トルイレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等が例示される。
多価アジリジンとしては、例えば、２，２−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス［３−（１−アシリジニル）プロピオネート］、１，６−ヘキサメチレンジエチレンウレア、ジフェニルメタン−ビス−４，４’−Ｎ，Ｎ’−ジエチレンウレア等が例示される。
【００６４】
ハロエポキシ化合物としては、例えば、エピクロルヒドリン、α−メチルクロルヒドリン等が例示される。
多価アルデヒドとしては、例えば、グルタルアルデヒド、グリオキサール等が例示される。
多価アミンとしては、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリエチレンイミン等が例示される。
さらに、有機金属系架橋剤としては、例えば、有機チタン架橋剤、有機ジルコニア架橋剤等が例示される。
【００６５】
例えば、親水性化合物として、重量平均分子量が１３０，０００以上のポリビニルアルコールを用いる場合には、この親水性化合物と反応性が良好で、加水分解耐性も優れている架橋構造が形成可能である点から，エポキシ架橋剤やグルタルアルデヒドが好ましく利用される。
また、親水性化合物として、ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体を用いる場合は、エポキシ架橋剤やグルタルアルデヒドが好ましく利用される。
また、親水性化合物として、重量平均分子量が１０，０００以上のポリアリルアミンを用いる場合には、この親水性化合物と反応性が良好で、加水分解耐性も優れている架橋構造が形成可能である点から、エポキシ架橋剤、グルタルアルデヒド、および、有機金属架橋剤が好ましく利用される。
さらに、親水性化合物として、ポリエチレンイミンやポリアリルアミンを用いる場合には、エポキシ架橋剤が好ましく利用される。
【００６６】
架橋剤の量は、促進輸送膜２１の形成に使用する親水性化合物や架橋剤の種類に応じて、適宜、設定すればよい。
具体的には、親水性化合物が有する架橋可能基量１００質量部に対して０．００１〜８０質量部が好ましく、０．０１〜６０質量部がより好ましく、０．１〜５０質量部が特に好ましい。架橋剤の含有量を上記範囲とすることにより、架橋構造の形成性が良好であり、かつ、形状維持性に優れる促進輸送膜を得ることができる。
また、親水性化合物が有する架橋可能基に着目すれば、架橋構造は、親水性化合物が有する架橋可能基１００ｍｏｌに対し、架橋剤０．００１〜８０ｍｏｌを反応させて形成されたものであるのが好ましい。
【００６７】
前述のように、分離モジュール１０の酸性ガス分離層２０において、促進輸送膜２１は、このような親水性化合物に加え、キャリアを含有する。
キャリアは、酸性ガス（例えば、炭酸ガス）と親和性を有し、かつ、塩基性を示す各種の水溶性の化合物である。具体的には、アルカリ金属化合物、窒素含有化合物および硫黄酸化物等が例示される。
なお、キャリアは、間接的に酸性ガスと反応するものでも、キャリア自体が、直接、酸性ガスと反応するものでもよい。
前者は、供給ガス中に含まれる他のガスと反応し、塩基性を示し、その塩基性化合物と酸性ガスが反応するものなどが例示される。より具体的には、スチーム（水分）と反応してＯＨ-を放出し、そのＯＨ-がＣＯ2と反応することで、促進輸送膜２１中に選択的にＣＯ2を取り込むことができる化合物であり、例えば、アルカリ金属化合物である。
後者は、キャリア自体が塩基性であるようなもので、例えば、窒素含有化合物や硫黄酸化物である。
【００６８】
アルカリ金属化合物としては、アルカリ金属炭酸塩、アルカリ金属重炭酸塩、および、アルカリ金属水酸化物等が例示される。ここで、アルカリ金属としては、セシウム、ルビジウム、カリウム、リチウム、および、ナトリウムから選ばれたアルカリ金属元素が好ましく用いられる。なお、本発明において、アルカリ金属化合物とは、アルカリ金属そのもののほか、その塩およびそのイオンも含む。
【００６９】
アルカリ金属炭酸塩としては、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸ルビジウム、および、炭酸セシウム等が例示される。
アルカリ金属重炭酸塩としては、炭酸水素リチウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ルビジウム、および、炭酸水素セシウム等が例示される。
さらに、アルカリ金属水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、および、水酸化セシウム等が例示される。
これらの中でも、アルカリ金属炭酸塩が好ましく、また、酸性ガスとの親和性が良いという観点から、水に対する溶解度の高いカリウム、ルビジウム、および、セシウムを含む化合物が好ましい。
【００７０】
また、キャリアとしてアルカリ金属化合物を用いる際には、２種以上のキャリアを併用してもよい。
促進輸送膜２１中に２種以上のキャリアが存在することにより、膜中で異なるキャリアを距離的に離間させることができる。これにより、複数のキャリアの潮解性の違いによって、促進輸送膜２１の吸湿性に起因して、製造時等に促進輸送膜２１同士や、促進輸送膜２１と他の部材とが貼着すること（ブロッキング）を、好適に抑制できる。
また、ブロッキングの抑制効果を、より好適に得られる等の点で、２種以上のアルカリ金属化合物をキャリアとして用いる場合には、潮解性を有する第１化合物と、第１化合物よりも潮解性が低く比重が小さい第２化合物を含むのが好ましい。一例として、第１化合物としては炭酸セシウムが、第２化合物としては炭酸カリウムが、例示される。
【００７１】
窒素含有化合物としては、グリシン、アラニン、セリン、プロリン、ヒスチジン、タウリン、ジアミノプロピオン酸などのアミノ酸類、ピリジン、ヒスチジン、ピペラジン、イミダゾール、トリアジンなどのヘテロ化合物類、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミン、トリプロパノールアミンなどのアルカノールアミン類、クリプタンド［２．１］、クリプタンド［２．２］などの環状ポリエーテルアミン類、クリプタンド［２．２．１］、クリプタンド［２．２．２］などの双環式ポリエーテルアミン類，ポルフィリン、フタロシアニン、エチレンジアミン四酢酸等が例示される。
さらに、硫黄化合物としては、シスチン、システインなどのアミノ酸類、ポリチオフェン、ドデシルチオール等が例示される。
【００７２】
促進輸送膜２１におけるキャリアの含有量は、キャリアや親水性化合物の種類等に応じて、適宜、設定すればよい。具体的には、０．３〜３０質量％が好ましく、０．５〜２５質量％がより好ましく、１〜２０質量％が特に好ましい。
促進輸送膜２１におけるキャリアの含有量を、上記範囲とすることにより、促進輸送膜２１を形成するための組成物（塗料）において、塗布前の塩析を好適に防ぐことができ、さらに、促進輸送膜２１が、酸性ガスの分離機能を確実に発揮できる。
【００７３】
促進輸送膜２１（促進輸送膜２１を形成するための組成物）は、このような親水性化合物、架橋剤およびキャリアに加え、必要に応じて、各種の成分を含有してもよい。
【００７４】
このような成分としては、ジブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）等の酸化防止剤、炭素数３〜２０のアルキル基または炭素数３〜２０のフッ化アルキル基と親水性基とを有する化合物やシロキサン構造を有する化合物等の特定化合物、オクタン酸ナトリウムや１−ヘキサスルホン酸ナトリウム等の界面活性剤、ポリオレフィン粒子やポリメタクリル酸メチル粒子等のポリマー粒子等が例示される。
その他、必要に応じて、触媒、保湿（吸湿）剤、補助溶剤、膜強度調整剤、欠陥検出剤等を用いてもよい。
【００７５】
酸性ガス分離層２０は、このような促進輸送膜２１と、多孔質支持体２２とから構成される。
多孔質支持体２２は、酸性ガス透過性を有し、かつ、促進輸送膜２１を形成するための塗布組成物の塗布が可能（塗膜の支持が可能）であり、さらに、形成された促進輸送膜２１を支持するものである。
このような機能を発現するため、多孔質支持体２２は、多孔質膜２２ａと補助支持膜２２ｂとを積層した２層構成を有する。
このような２構成を有することにより、多孔質支持体２２は、上記酸性ガス透過性、促進輸送膜２１となる塗布組成物の塗布および促進輸送膜２１の支持という機能を、より確実に発現する。
【００７６】
この２層構成の多孔質支持体２２では、多孔質膜２２ａが促進輸送膜２１側となる。
多孔質膜２２ａは、耐熱性を有し、また加水分解性の少ない材料からなることが好ましい。このような多孔質膜２２ａとしては、具体的には、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリプロピレン、セルロースなどのメンブレンフィルター膜、ポリアミドやポリイミドの界面重合薄膜、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や高分子量ポリエチレンの延伸多孔膜等が例示される。
中でも、ＰＴＦＥや高分子量ポリエチレンの延伸多孔膜は、高い空隙率を有し、酸性ガス（特に炭酸ガス）の拡散阻害が小さく、さらに、強度、製造適性などの観点から好ましい。その中でも、耐熱性を有し、また加水分解性の少ない等の点で、ＰＴＦＥの延伸多孔膜が、好適に利用される。
【００７７】
多孔質膜２２ａは、使用環境下において、水分を含有した促進輸送膜２１が多孔部分に浸み込み易くなり、かつ、膜厚分布や経時での性能劣化を引き起こさないために、疎水性であるのが好ましい。
また、多孔質膜２２ａは、孔の最大孔径が１μｍ以下であるのが好ましい。
さらに、多孔質膜２２ａの孔の平均孔径は、０．００１〜１０μｍが好ましく、０．００２〜５μｍがより好ましく、０．００５〜１μｍが特に好ましい。多孔質膜２２ａの平均孔径をこの範囲とすることにより、後述する接着剤の塗布領域は接着剤を十分に染み込ませ、かつ、多孔質膜２２ａが酸性ガスの通過の妨げとなることを好適に防止できる。
【００７８】
補助支持膜２２ｂは、多孔質膜２２ａの補強用に備えられるものである。
この補助支持膜２２ｂは、要求される強度、耐延伸性および気体透過性を満たすものであれば、各種の物が利用可能である。例えば、不織布、織布、ネットなどを、適宜、選択して用いることができる。
【００７９】
補助支持膜２２ｂも、前述の多孔質膜２２ａと同様、耐熱性を有し、また加水分解性の少ない素材からなることが好ましい。
不織布、織布、編布を構成する繊維としては、耐久性や耐熱性に優れる、ポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン、アラミド（商品名）などの改質ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素含有樹脂などからなる繊維が好ましい。メッシュを構成する樹脂材料も同様の素材を用いるのが好ましい。これらの材料のうち、安価で力学的強度の強いＰＰからなる不織布は、特に好適に例示される。
【００８０】
多孔質支持体２２が補助支持膜２２ｂを有することにより、力学的強度を向上させることができる。そのため、例えば、後述するロール・トゥ・ロール（以下、ＲｔｏＲとも言う）を利用する塗布装置においてハンドリングしても、多孔質支持体２２に皺がよることを防止でき、生産性を高めることもできる。
【００８１】
多孔質支持体２２は、薄すぎると強度に難がある。この点を考慮すると、多孔質膜２２ａの膜厚は５〜１００μｍ、補助支持膜２２ｂの膜厚は５０〜３００μｍが好ましい。
【００８２】
ここで、糸で形成された織布や不織布等からなる補助支持膜２２ｂは、気体透過性の観点では繊維密度が低いことが好ましい。しかしながら、繊維密度を小さくすると促進輸送膜２１に損傷が発生する場合があった。
本発明者が、鋭意検討したところ、補助支持膜２２ｂ内に、供給ガス流路用部材２４の繊維が嵌る空間があると、積層体１４を中心筒１２に巻回する際に、その空間（凹凸）の位置で、供給ガス流路用部材２４の繊維が酸性ガス分離層２０に嵌った状態となり、供給ガス流路用部材２４側の表面の促進輸送膜２１が引っ掻かれて、促進輸送膜２１が損傷する場合があることが分かった。また、甚だしい場合には、部分的に、ほぼ完全に促進輸送膜２１が除去されて、欠陥部になってしまい、ここから、原料ガスＧが漏れて分離性能が低下したり、原料ガスＧを処理するために掛ける圧力が抜けてしまう場合もある（機密性の低下）。
【００８３】
これに対して、本発明は、補助支持膜２２ｂの、多孔質膜２２ａ（促進輸送膜２１）とは反対側の面（すなわち、補助支持膜２２ｂ（多孔質支持体２２）の裏面）において、供給ガス流路用部材２４の繊維径（平均値）の３／４以上の直径を有する半球と内接する凹部の面積率が５０％以下である。これにより、巻回時における促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との摺接に起因する促進輸送膜の損傷を防止することができる。
そのため、本発明によれば、高い製造安定性で、機密性が高く、促進輸送膜２１の損傷に起因する性能低下、原料ガスＧの漏れ、圧力の抜け等が無い、目的とする性能を有する分離モジュール１０を得ることができる。
ここで、凹部の面積率は、補助支持膜２２ｂの裏面に垂直な方向から見た際の、補助支持膜２２ｂの面積に対する、凹部の面積の割合である。
【００８４】
この点について、図３を用いてより詳細に説明する。
図３は、積層体１４の酸性ガス分離層２０と供給ガス流路用部材２４との一部を拡大して示す概略断面図である。
気体透過性のために補助支持膜２２ｂの繊維密度を小さくして、補助支持膜２２ｂ内の空隙を多くした場合に、繊維の不均一性などにより、図３に示すように、部分的に大きな空隙が形成される場合がある。なお、図３では、大きな空隙が裏面側の表面に露出して、凹部Ｖが形成されている場合を示している。
【００８５】
補助支持膜２２ｂ中にこのような大きな空隙があり、この大きな空隙が供給ガス流路用部材の繊維径よりも大きいと、酸性ガス分離膜２０等を積層した積層体１４を中心筒１２に巻回する際に、供給ガス流路用部材２４の繊維２４ａが、酸性ガス分離膜２０内の空隙に押し込まれて、補助支持膜２２ｂの空隙（凹部Ｖ）が、促進輸送膜２１側に反映されて、この凹部Ｖに繊維２４ａが嵌った状態となる。酸性ガス分離層２０の表面の促進輸送膜２１はゲル状で柔らかいので、凹部Ｖに繊維２４ａが嵌った状態で、供給ガス流路用部材２４と酸性ガス分離層２０とが相対移動すると、促進輸送膜２１が損傷し欠陥を生じて、目的とする性能を有する分離モジュールが得られない場合が生じる。
【００８６】
これに対して、本発明は、供給ガス流路用部材２４の繊維径の平均値を１００〜９００μｍとし、多孔質支持体２２の補助支持膜２２ｂ表面において、供給ガス流路用部材２４の繊維径の３／４以上の直径を有する半球と内接する凹部の面積率が５０％以下とする。
これにより、巻回時における供給ガス流路用部材２４の繊維が酸性ガス分離層２０の凹凸に嵌ることを防止でき、促進輸送膜２１が損傷することを防止することができる。
【００８７】
ここで、繊維径の３／４以上の直径を有する半球と内接する凹部Ｖとは、図３に示すように、凹部Ｖの開口に内接する円の直径Ｄｖが、供給ガス流路用部材２４の繊維径の３／４以上で、かつ、凹部の断面に内接する円の半径Ｒｖが、供給ガス流路用部材２４の繊維の半径の３／４以上の大きさであると言い換えることができる。
【００８８】
なお、補助支持膜２２ｂ中に生じる大きな空隙は、繊維の分布のバラツキ等により生じるものであるので、大きな空隙は補助支持膜２２ｂ中にランダムに形成される。従って、補助支持膜２２ｂの表面での凹部Ｖの割合に応じて、補助支持膜２２ｂ中に大きな空隙が存在するとみなすことができる。
【００８９】
また、供給ガス流路用部材２４の繊維径の３／４以上の直径を有する半球と内接する凹部の面積率は、４５％以下が好ましく、４０％以下がより好ましい。凹部の面積率をこの範囲とすることにより、供給ガス流路用部材２４の繊維が酸性ガス分離層２０の凹凸に嵌り、促進輸送膜２１が損傷することをより好適に防止することができる。
【００９０】
また、供給ガス流路用部材２４の繊維径の平均値は１００μｍ以上である。繊維径が小さいと、補助支持膜２２ｂの表面での凹部の割合が相対的に高くなり、食い込みやすくなるので、供給ガス流路用部材２４の繊維径は１００μｍ以上とする。
また、繊維径が大きいと、補助支持膜２２ｂの表面での凹部の割合が相対的に低くなるが、供給ガス流路用部材２４の柔軟性が低くなるので、巻回時に酸性ガス分離層２０（促進輸送膜２１）に食い込みやすくなる。従って、供給ガス流路用部材２４の繊維径は９００μｍ以下とする。
【００９１】
このような酸性ガス分離層２０は、促進輸送膜２１となる成分を含む液体状の塗布組成物（塗料／塗布液）を調製して、多孔質支持体２２（多孔質膜２２ａ）に塗布して、乾燥する、いわゆる塗布法で作製できる。
すなわち、まず、親水性化合物、キャリア、および、必要に応じて添加するその他の成分を、それぞれ適量で水（常温水または加温水）に添加して、十分、攪拌することで、促進輸送膜２１となる塗布組成物を調製する。
この塗布組成物の調製では、必要に応じて、攪拌しつつ加熱することで、各成分の溶解を促進させてもよい。また、親水性化合物を水に加えて溶解した後、キャリアを徐々に加えて攪拌することで、親水性化合物の析出（塩析）を効果的に防ぐことができる。
【００９２】
この組成物を多孔質支持体２２に塗布して、乾燥することで、酸性ガス分離層２０を作製する。
ここで、組成物の塗布および乾燥は、所定のサイズに切断されたカットシート状の多孔質支持体２２に行う、いわゆる枚葉式で行ってもよい。
好ましくは、酸性ガス分離層２０の作製は、いわゆるＲｔｏＲによって行う。すなわち、長尺な多孔質支持体２２を巻回してなる送り出しロールから、多孔質支持体２２を送り出して、長手方向に搬送しつつ、調製した塗布組成物を塗布し、次いで、塗布した塗布組成物（塗膜）を乾燥して、多孔質支持体２２の表面に促進輸送膜２１を形成してなる酸性ガス分離層２０を作製し、作製した酸性ガス分離層２０を巻き取る。
【００９３】
ＲｔｏＲにおける多孔質支持体２２の搬送速度は、多孔質支持体２２の種類や塗布液の粘度等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、多孔質支持体２２の搬送速度が速すぎると、塗布組成物の塗膜の膜厚均一性が低下するおそれがあり、遅過ぎると生産性が低下する。この点を考慮すると、多孔質支持体２２の搬送速度は、０．５ｍ／分以上が好ましく、０．７５〜２００ｍ／分がより好ましく、１〜２００ｍ／分が特に好ましい。
【００９４】
塗布組成物の塗布方法は、公知の方法が、各種、利用可能である。
具体的には、カーテンフローコーター、エクストルージョンダイコーター、エアードクターコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、ナイフコーター、スクイズコーター、リバースロールコーター、バーコーター等が例示される。
【００９５】
塗布組成物の塗膜の乾燥も、公知の方法で行えばよい。一例として、温風による乾燥が例示される。
温風の風速は、ゲル膜反を迅速に乾燥させることができるともにゲル膜反が崩れない速度を、適宜、設定すればよい。具体的には、０．５〜２００ｍ／分が好ましく、０．７５〜２００ｍ／分がより好ましく、１〜２００ｍ／分が特に好ましい。
温風の温度は、多孔質支持体２２の変形などが生じず、かつ、ゲル膜反を迅速に乾燥させることができる温度を、適宜、設定すればよい。具体的には、膜面温度で、１〜１２０℃が好ましく、２〜１１５℃がより好ましく、３〜１１０℃が特に好ましい。
また、塗膜の乾燥には、必要に応じて、多孔質支持体２２の加熱を併用してもよい。
【００９６】
ここで、酸性ガス分離層は、さらに、促進輸送膜２１と多孔質支持体２２との間に、疎水性の中間層を有していてもよい。
前述のとおり、促進輸送膜２１は、キャリアを十分に機能させるために、膜中に多量の水分を保持させる必要があるため、非常に吸水性および保水性が高いポリマーが用いられる。加えて、促進輸送膜２１は、金属炭酸塩などのキャリアの含有量が多い程、吸水量が増えて、酸性ガスの分離性能が向上する。そのため、促進輸送膜２１は、ゲル膜や低粘性の膜である場合が多く、更に、酸性ガスの分離時には、例えば、温度１００〜１３０℃、湿度９０％程度の原料ガスを、１．５ＭＰａ程度の圧力で供給される。そのため、使用により、次第に、促進輸送膜２１が多孔質支持体２２に入り込み（染み込み）、経時と共に酸性ガスの分離能力が低下する傾向がある。
そのため、前述のとおり、多孔質支持体２２の促進輸送膜２１側の表面となる多孔質膜２２ａは、好ましい態様として、促進輸送膜の染み込みを抑制する観点から、疎水性を有するが、より効果的に促進輸送膜２１の多孔質支持体２２への浸み込みを抑制する観点から、促進輸送膜２１と多孔質支持体２２との間に、疎水性の中間層を備えるのがより好ましい。
【００９７】
中間層としては、ガス透過性を有し、疎水性の層であれば特に限定はないが、通気性を有し、多孔質膜２２ａよりも密な層であることが好ましい。このような中間層を備えることにより、均一性の高い促進輸送膜２１が多孔質支持体２２中に入り込むことを防止して形成することができる。
【００９８】
ここで、中間層は、多孔質膜２２ａの上に形成されていればよいが、多孔質膜２２ａ中に浸み込んでいる浸み込み領域を有していてもよい。浸み込み領域は、多孔質膜２２ａと中間層との密着性が良好な範囲内で少ないほど好ましい。
【００９９】
中間層としては、繰り返し単位内にシロキサン結合を有するポリマー層が好ましい。かかるポリマー層としては、オルガノポリシロキサン（シリコーン樹脂）やポリトリメチルシリルプロピンなどシリコーン含有ポリアセチレン等が挙げられる。オルガノポリシロキサンの具体例としては、下記の一般式で示されるものが例示される。
【化１】
0006001013.tif 000002
なお、上記一般式中、ｎは１以上の整数を表す。ここで、入手容易性、揮発性、粘度等の観点から、ｎの平均値は１０〜１，０００，０００の範囲が好ましく、１００〜１００，０００の範囲がより好ましい。
また、Ｒ1n、Ｒ2n、Ｒ3、および、Ｒ4は、それぞれ、水素原子、アルキル基、ビニル基、アラルキル基、アリール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、および、エポキシ基からなる群より選択されるいずれかを示す。なお、ｎ個存在するＲ1nおよびＲ2nは、それぞれ、同じであっても異なっていても良い。また、アルキル基、アラルキル基、アリール基は環構造を有していても良い。さらに、前記アルキル基、ビニル基、アラルキル基、アリール基は置換基を有していても良く、アルキル基、ビニル基、アリール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基またはフッ素原子から選ばれる。これらの置換基は、可能であればさらに置換基を有することもできる。
Ｒ1n、Ｒ2n、Ｒ3、および、Ｒ4に選択されるアルキル基、ビニル基、アラルキル基、および、アリール基は、入手容易性などの観点から、炭素数１〜２０のアルキル基、ビニル基、炭素数７〜２０のアラルキル基、炭素数６〜２０のアリール基がより好ましい。
特に、Ｒ1n、Ｒ2n、Ｒ3、および、Ｒ4は、メチル基またはエポキシ置換アルキル基が好ましく、例えば、エポキシ変性のポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などが好適に利用できる。
【０１００】
中間層としてのシリコーン樹脂層は、塗布成膜により形成されることが好ましい。成膜に用いる塗布液（シリコーン塗布液）は、シリコーン樹脂層となる化合物のモノマー、ダイマー、トリマー、オリゴマー、プレポリマー、又は、これらの混合物を含み、更に、硬化剤、硬化促進剤、架橋剤、増粘剤、補強剤等を含んでいてもよい。塗布製膜の架橋構造は、熱架橋、紫外線架橋、電子線架橋、放射線架橋、光架橋等、公知の手法により形成できる。好ましくは光架橋もしくは熱架橋であり、支持体の変形（支持体のカール及び塗布製膜の劣化）、支持体を構成する樹脂の劣化等を低減する観点から、最も好ましくは紫外線架橋である。
また、シリコーン塗布液の硬化は、シリコーン塗布液に含有されるモノマー等の種類に応じて、シリコーン塗布液を硬化できる方法を、適宜、利用すればよい。
具体的には、紫外線の照射、電子線の照射、加熱、加湿等が例示される。
【０１０１】
中間層は、ガス透過性を有する膜であるが、厚すぎるとガス透過性を顕著に低下させる可能性がある。また、中間層は、疎水性多孔質体の表面を抜けなく全面的に覆っていれば、薄くても構わない。この点を考慮すると、中間層の膜厚は、０．０１μｍ以上３０μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上１５μｍ以下がより好ましい。
【０１０２】
積層体１４には、さらに、透過ガス流路用部材２６が積層される。
透過ガス流路用部材２６は、キャリアと反応して酸性ガス分離層３２を透過した酸性ガスＧｃを、中心筒１２の貫通孔１２ａに流すための部材である。
前述のように、図示例において、積層体１４は、酸性ガス分離層２０を、促進輸送膜２１を内側にして二つ折りにして、供給ガス流路用部材２４を挟み込んだ挟持体３６を有する。この挟持体３６に、透過ガス流路用部材２６を積層して、接着剤層３０で接着することにより、１つの積層体１４が構成される。
透過ガス流路用部材２６は、積層体１４間でスペーサとして機能して、積層体１４の巻回中心（内側）に向かって中心筒１２の貫通孔１２ａに至る、原料ガスＧから分離した酸性ガスＧｃの流路を構成する。また、この酸性ガスＧｃの流路を適正に形成するために、後述する接着剤層３０が浸透する必要が有る。この点を考慮すると、透過ガス流路用部材２６は、供給ガス流路用部材２４と同様、網目構造（ネット状／メッシュ状）の部材が好ましい。
【０１０３】
透過ガス流路用部材２６の形成材料は、十分な強度や耐熱性を有するものであれば、各種の材料が利用可能である。具体的には、エポキシ含浸ポリエステルなどポリエステル系の材料、ポリプロピレンなどポリオレフィン系材料、ポリテトラフルオロエチレンなどフッ素系の材料が、好適に例示される。
【０１０４】
透過ガス流路用部材２６の厚さは、原料ガスＧの供給量や要求される処理能力等に応じて、適宜、決定すれば良い。
具体的には、１００〜１０００μｍが好ましく、１５０〜９５０μｍがより好ましく、２００〜９００μｍが特に好ましい。
【０１０５】
前述のように、透過ガス流路用部材２６は、原料ガスＧから分離されて酸性ガス分離層２０を透過した酸性ガスＧｃの流路となる。
そのため、透過ガス流路用部材２６は、流れるガスに対しての抵抗が少ないのが好ましい。具体的には、空隙率が高く、圧をかけたときの変形が少なく、かつ、圧損が少ないのが好ましい。
【０１０６】
透過ガス流路用部材２６の空隙率は、３０〜９９％が好ましく、３５〜９７．５％がより好ましく、４０〜９５％が特に好ましい。
また、圧をかけたときの変形は、引張試験を行ったときの伸度で近似できる。具体的には、１０Ｎ／１０ｍｍ幅の荷重をかけたときの伸度が５％以内であることが好ましく、４％以内であることがより好ましい。
さらに、圧損は、一定の流量で流した圧縮空気の流量損失で近似できる。具体的には、１５ｃｍ角の透過ガス流路用部材２６に、室温で１５Ｌ／分の空気を流した際に、流量損失が７．５Ｌ／分以内であるのが好ましく、７Ｌ／分以内であるのがより好ましい。
【０１０７】
以下、積層体１４の積層方法、および、積層した積層体１４の巻回方法すなわちスパイラル積層体１４ａの作製方法を説明する。なお、以下の説明に用いる図４（Ａ）〜図７では、図面を簡潔にして構成を明確に示すために、供給ガス流路部材２４および透過ガス流路部材２６は、端面（端部）のみをネット状で示す。
【０１０８】
まず、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に概念的に示すように、中心筒１２の延在方向と短手方向とを一致して、中心筒１２に、瞬間接着剤等の固定手段３４を用いて、透過ガス流路用部材２６の端部を固定する。
【０１０９】
一方で、図５に概念的に示すように、酸性ガス分離層２０を、促進輸送膜２１を内側にして二つ折りにし、間に供給ガス流路用部材２４を挟み込む。すなわち、供給ガス流路用部材２４を、二つ折りにした酸性ガス分離層２０で挟持した挟持体３６を作製する。なお、この際には、酸性ガス分離層２０は均等に二つ折りにするのではなく、図５に示すように、一方が、若干、長くなるように、二つ折りする。
また、供給ガス流路用部材２４による促進輸送膜２１の損傷を防止するために、酸性ガス分離層２０を二つ折りにした谷部に、二つ折りにしたシート状の保護部材（例えば、カプトンテープなど）を配置するのが好ましい。
【０１１０】
さらに、二つ折りにした酸性ガス分離層２０の短い方の表面（多孔質支持体２２の表面）に、接着剤層３０となる接着剤３０ａを塗布する。
ここで、接着剤３０ａ（すなわち、接着剤層３０）は、図５に示すように、幅方向（矢印ｘ方向）の両端部近傍で、周方向（矢印ｙ方向）の全域に延在して帯状に塗布し、さらに、折り返し部と逆側の端部近傍で幅方向の全域に延在して帯状に塗布する。
【０１１１】
次いで、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に概念的に示すように、接着剤３０ａを塗布した面を透過ガス流路用部材２６に向け、かつ、折り返し側を中心筒１２に向けて、挟持体３６を、中心筒１２に固定した透過ガス流路用部材２６に積層し、透過ガス流路用部材２６と酸性ガス分離層２０（多孔質支持体２２）とを接着する。
【０１１２】
さらに、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、積層した挟持体３６の上面（長い側の多孔質支持体２２の表面）に、接着剤層３０となる接着剤３０ａを塗布する。なお、以下の説明では、最初に固定手段３４で中心筒１２に固定された透過ガス流路用部材２６と逆側の方向を、上側とも言う。
図６（Ａ）に示すように、この面の接着剤３０ａも、先と同様、幅方向の両端部近傍で、周方向の全域に延在して帯状に塗布し、さらに、折り返し部と逆側の端部近傍で幅方向の全域に延在して帯状に塗布する。
【０１１３】
次いで、図７に概念的に示すように、接着剤３０ａを塗布した挟持体３６の上に、透過ガス流路用部材２６を積層し、酸性ガス分離層２０（多孔質支持体２２）と透過ガス流路用部材２６とを接着し、積層体１４が形成される。
【０１１４】
次いで、先と同様、図５に示すように、酸性ガス分離層２０で供給ガス流路用部材２４を挟み込んだ挟持体３６を作製して、接着剤層３０となる接着剤３０ａを塗布して、接着剤を塗布した側を下に向けて、最後に積層した透過ガス流路用部材２６と挟持体３６とを積層して、接着する。
さらに、先と同様、積層した挟持体３６の上面に、図６（Ａ）に示すように接着剤３０ａを塗布して、次いで、図７に示すように、その上に、透過ガス流路用部材２６を積層して、接着し、２層目の積層体１４を積層する。
【０１１５】
以下、図５〜図７の工程を繰り返して、図８に概念的に示すように、所定数の積層体１４を積層する。
なお、この際においては、図８に示すように、積層体１４は、上方に行くにしたがって、次第に、周方向に中心筒１２から離間するように積層するのが好ましい。これにより、中心筒１２への積層体１４の巻回（巻き付け）を容易に行い、かつ、各透過ガス流路用部材２６の中心筒１２側の端部もしくは端部近傍が、好適に中心筒１２に当接できる。
【０１１６】
所定数の積層体１４を積層したら、図８に示すように、中心筒１２の外周面に接着剤３８ａを、最初に中心筒３８に固定した透過ガス流路用部材２６の上面の中心筒１２と挟持体３６との間に接着剤３８ｂを、それぞれ、塗布する。
【０１１７】
次いで、図８に矢印ｙｘで示すように、積層した積層体１４を巻き込むようにして、積層体１４を中心筒１２に巻回する（巻き付ける）。
ここで、本発明の分離モジュール１０では、供給ガス流路用部材２４の繊維径が１００〜９００μｍであり、補助支持膜２２ｂの表面において、供給ガス流路用部材２４の繊維径の３／４以上の直径を有する半球と内接する凹部の面積率が５０％以下である。そのため、この中心筒１２への巻回時に、促進輸送膜２１と供給ガス流路用部材２４との位置が相対的に移動して、両者が摺接しても、促進輸送膜２１が損傷することを、好適に防止できる。
【０１１８】
巻き終わったら、最外周（すなわち、最初に中心筒１２に固定した最下層）の透過ガス流路用部材２６に、ひき出す方向（巻き絞める方向）の張力を掛けた状態で、所定時間、維持して、接着剤３０ａ等を乾燥させる。
所定時間が経過したら、最外周の透過ガス流路用部材２６を１周した位置で超音波融着等によって固定し、固定位置よりも外方の余分な透過ガス流路用部材２６を切断して、積層した積層体１４を中心筒に巻回してなるスパイラル積層体１４ａを完成する。
【０１１９】
前述のように、原料ガスＧは、供給ガス流路用部材２４の端部から供給され、酸性ガスＧｃは、酸性ガス分離層２０を積層方向に通過して（輸送されて）、透過ガス流路用部材２６に流入し、透過ガス流路用部材２６内を流れて、中心筒１２に至る。
【０１２０】
ここで、接着剤３０ａを塗布されるのは、多孔質支持体２２であり、また、接着剤３０ａによって接着されるのは、網目構造の透過ガス流路用部材２６である。従って、接着剤３０ａは、多孔質支持体２２および透過ガス流路用部材２６内に浸透（含浸）し、両者の内部に接着剤層３０が形成される。
また、接着剤層３０（接着剤３０ａ）は、前述のように、幅方向の両端部近傍で、周方向の全域に延在して帯状に形成される。さらに、接着剤層３０は、この幅方向両端部近傍の接着剤３０を幅方向に横切るように、中心筒１２側となる折り返し部と逆側の端部近傍で幅方向の全域に延在して帯状に形成される。すなわち、接着剤層３０は、中心筒１２側を開放して、透過ガス流路用部材２６および多孔質支持体２２の外周を囲むように形成される。また、透過ガス流路用部材２６は、促進輸送膜２１によって挟まれた状態となっている。
これにより、積層体１４の透過ガス流路用部材２６には、中心筒１２側が開放するエンベロープ状の流路が形成される。従って、酸性ガス分離層２０を透過して透過ガス流路用部材２６に流入した酸性ガスＧｃは、外部に流出することなく、透過ガス流路用部材２６内を中心筒１２に向かって流れ、貫通孔１２ａから中心筒１２内に流入する。
【０１２１】
本発明の分離モジュール１０において、接着剤層３０（接着剤３０ａ）は、十分な接着力、耐熱性および耐湿性を有するものであれば、各種の公知の接着剤が利用可能である。
一例として、エポキシ樹脂、塩化ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニルブチラール、ポリエステル、セルロース誘導体（ニトロセルロース等）、スチレン−ブタジエン共重合体、各種の合成ゴム系樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、シリコン樹脂、尿素ホルムアミド樹脂等が好適に例示される。
【０１２２】
なお、接着剤層３０となる接着剤３０ａは、一度塗りでもよいが、好ましくは、最初はアセトン等の有機溶剤で希釈した接着剤を塗布し、その上に、接着剤のみを塗布するのが好ましい。また、この際には、有機溶剤で希釈した接着剤は幅広に塗布し、接着剤は、これよりも狭い幅で塗布するのが好ましい。
これにより、多孔質支持体２２および透過ガス流路用部材２６に、好適に接着剤層３０（接着剤３０ａ）を浸透させることができる。
【０１２３】
本発明の分離モジュール１０において、このようにして作製されるスパイラル積層体１４ａの両端部には、テレスコープ防止板（テレスコープ防止部材）１６が配置される。
前述のように、テレスコープ防止板１６は、スパイラル積層体１４ａが原料ガスＧによって押圧されて、供給側の端面が入れ子状に押し込まれ、逆側の端面が入れ子状に突出する、いわゆるテレスコープ現象を防止するための部材である。
【０１２４】
本発明において、テレスコープ防止板１６は、スパイラル型の分離モジュールに用いられる公知のものが、各種、利用可能である。
図示例において、テレスコープ防止板は、円環状の外環部１６ａと、外環部１６ａの中に中心を一致して配置される円環状の内環部１６ｂと、外環部１６ａおよび内環部１６ｂを連結して固定するリブ（スポーク）１６ｃとを有して構成される。前述のように、積層体１４が巻回される中心筒１２は、内環部１６ｂを挿通する。
図示例において、リブ１６ｃは、外環部１６ａおよび内環部１６ｂの中心から、等角度間隔で放射状に設けられおり、外環部１６ａと内環部１６ｂとの間で、かつ、各リブ１６ｃの間隙が、原料ガスＧもしくは残余ガスＧｒが通過する開口部１６ｄとなっている。
【０１２５】
また、テレスコープ防止板１６は、スパイラル積層体１４ａの端面に接触して配置しても良い。しかしながら、一般的には、スパイラル積層体１４ａの端面全域を原料ガスの供給や残著ガスＧｒの排出に使用するために、テレスコープ防止板１６とスパイラル積層体１４ａの端面とは、若干の間隙を有して配置される。
【０１２６】
テレスコープ防止板１６の形成材料は、十分な強度と、耐熱性および耐湿性を有する、各種の材料が利用可能である。
具体的には、金属材料（例えば、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミニウム、アルミニウム合金、錫、錫合金等）、樹脂材料（例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ナイロン１２、ナイロン６６、ポリサルフィン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル・ブタジエン・スチレン樹脂、アクリル・エチレン・スチレン樹脂、エポキシ樹脂、ニトリル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等）、およびこれら樹脂の繊維強化プラスチック（例えば繊維としては、ガラス繊維、カーボン繊維、ステンレス繊維、アラミド繊維などで、特に長繊維が好ましい。具体例としては、例えばガラス長繊維強化ポリプロピレン、ガラス長繊維強化ポリフェニレンサルファイドなど）、並びに、セラミックス（例えばゼオライト、アルミナなど）等が好適に例示される。
なお、樹脂を用いる際には、ガラス繊維等で強化した樹脂を用いてもよい。
【０１２７】
被覆層１８は、スパイラル積層体１４ａの周面を覆って、この周面すなわちスパイラル積層体１４ａの端面以外から外部への原料ガスＧや残余ガスＧｒの排出を遮断するためのものである。
【０１２８】
被覆層１８は、原料ガスＧ等を遮蔽できる物が、各種、利用可能である。また、被覆層１８は、筒状の部材であってもよく、線材やシート状の部材を巻回して構成してもよい。
一例として、ＦＲＰ製の線材に、前述の接着剤層３０に利用される接着剤を含浸して、接着剤を含浸した線材を、隙間無く、必要に応じて多重に、スパイラル積層体１４ａに巻き付けてなる被覆層１８が例示される。
なお、この際においては、必要に応じて、被覆層１８とスパイラル積層体１４ａとの間に、スパイラル積層体１４ａへの接着剤の染み込みを防止するためのカプトンテープ等のシート状部材を設けてもよい。
【０１２９】
以上、本発明の分離用モジュール（酸性ガス分離用スパイラル型モジュール）について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【０１３０】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明の酸性ガス分離モジュールについて、より詳細に説明する。
【０１３１】
［実施例１］
＜酸性ガス分離層の作製＞
ポリビニルアルコール−ポリアクリル酸共重合体（株式会社クラレ製  クラストマーＡＰ-２０）を２．４質量％、架橋剤（和光純薬工業株式会社製  ２５質量％グルタルアルデヒド水溶液）を０．０１質量％、含む水溶液を調製した。この水溶液に、１Ｍ塩酸をｐＨ１．５になるまで添加して、架橋させた。
架橋後、キャリアとしての、４０％炭酸セシウム水溶液（稀産金属株式会社製）を炭酸セシウム濃度が５．０重量％になるように添加して、塗布組成物を調製した。すなわち、本例では、炭酸セシウムが促進輸送膜２１のキャリアとなる。
【０１３２】
この塗布組成物を、多孔質支持体（ＰＰ不織布の表面に多孔質のＰＴＦＥを積層してなる積層体（ＧＥ社製））に塗布して、乾燥することで、促進輸送膜２１と多孔質支持体２２とからなる酸性ガス分離層２０を作製した。
すなわち、多孔質支持体２２は、補助支持膜２２ｂとしての不織布と、多孔質膜２２ａとしてのＰＴＦＥとを積層したものである。
促進輸送膜２１の厚さは、１６０μｍとした。また、促進輸送膜２１の吸水率は、２１％であった。
【０１３３】
補助支持体２２ｂにおける、凹部の面積率は５％であった。
なお、補助支持体２２ｂ表面の凹部Ｖの面積率は、レーザーマイクロスコープ（キーエンス株式会社製  ＶＫ−Ｘ２００）を用いて、３ｃｍ角の領域における３次元画像解析を実施して、供給ガス流路用部材２４の繊維径の３／４以上の直径を有する半球と内接する凹部を測定することで求めた。補助支持体２２ｂ表面の１０カ所で測定を行い、この平均値を凹部の面積率とした。
【０１３４】
＜分離モジュールの作製＞
まず、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示すように、中心筒１２に、透過ガス流路用部材２６（トリコット編みのエポキシ含浸ポリエステル）を固定した。
【０１３５】
一方、供給ガス流路用部材２４は、厚さ１．６ｍｍのポリプロピレン製ネットとした。繊維径は８５０μｍ、引張弾性係数は８００ＭＰａであった。
引張弾性係数は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７に準拠し、供給ガス流路用部材２４を長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍの短冊状に切り出したものを試験片として、引張試験機（株式会社オリエンテック製  テンシロンＲＴＣ−１１５０Ａ）で、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎにて引張試験を行い測定した。また、引張弾性係数の算出に関して、試験片体積を繊維間の空間は考慮せず、試験片サイズの直方体状とした。
【０１３６】
次に、酸性ガス分離層２０を促進輸送膜２１を内側にして二つ折りした。二つ折りは、図５に示すように、一方の酸性ガス分離層２０が、若干、長くなるように行った。二つ折りした酸性ガス分離層２０の谷部にカプトンテープを貼り、供給ガス流路用部材２４の端部が促進輸送膜２１の膜谷部を傷つけないように補強した。
次いで、二つ折りした酸性ガス分離層２０に、供給ガス流路用部材２４を挟み込んで、挟持体３６を作製した。
【０１３７】
この挟持体３６の酸性ガス分離層２０が短い方の多孔質支持体２２側に、図５に示すように、幅方向（矢印ｘ方向）の両端部近傍に、周方向（矢印ｙ方向）の全域に延在し、かつ、周方向の折り返し部と逆側の端部近傍に、幅方向の全域に延在して、高粘度（約４０Ｐａ・ｓ）のエポキシ系樹脂からなる接着剤３０ａ（ヘンケルジャパン株式会社製  Ｅ１２０ＨＰ）を塗布した。
次いで、接着剤３０ａを塗布した側を下方に向けて、図６（Ｂ）に示すように、挟持体３６と中心筒１２に固定した透過ガス流路用部材２６とを積層し、接着した。
次いで、透過ガス流路用部材２６に積層した挟持体３６の酸性ガス分離層２０の上面に、図６（Ａ）に示すように、幅方向の両端部近傍に、周方向の全域に延在し、かつ、周方向の折り返し部と逆側の端部近傍に、幅方向の全域に延在して、接着剤３０ａを塗布した。さらに、接着剤３０ａを塗布した酸性ガス分離層２０の上に、図７に示すように、透過ガス流路用部材２６を積層して、接着することにより、１層目の積層体１４を形成した。
【０１３８】
先と同様にして、図５に示す、酸性ガス分離層２０からなる挟持体３６を、もう一つ作製し、同様に、短い側の酸性ガス分離層２０の多孔質支持体２２側に、同様に接着剤３０ａを塗布した。次いで、図６（Ａ）と同様に、接着剤３０ａを塗布した側を先に形成した１層目の積層体１４（その透過ガス流路用部材２６）に向けて、挟持体３６を、１層目の積層体１４（透過ガス流路用部材２６）の上に積層し、接着した。さらに、この挟持体３６の上面に、図６（Ａ）と同様に接着剤３０ａを塗布し、その上に、図７と同様に透過ガス流路用部材２６を積層して、接着することにより、２層目の積層体１４を形成した。
さらに、上記２層目と同様にして、２層目の積層体１４の上に、３層目の積層体１４を形成した。
【０１３９】
中心筒１２に固定した透過ガス流路用部材２６の上に、３層の積層体１４を積層した後、図８に示すように、中心筒１２の周面に接着剤３８ａを塗布し、さらに、中心筒１２と最下層の積層体１４との間の透過ガス流路用部材２６上に、接着剤３８ｂを塗布した。接着剤３８ａおよび３８ｂは、接着剤３０ａと同じ物を用いた。
次いで、図８の矢印ｙｘ方向に中心筒１２を回転することで、積層した３層の積層体１４を巻き込むようにして中心筒１２に多重に巻き付け、積層体１４を牽引する方向に張力を掛けてスパイラル積層体１４ａとした。
【０１４０】
さらに、スパイラル積層体１４ａの両端部に、内環部１６ｂに中心筒１２を挿通して、図８に示される形状の、厚さ２ｃｍのＳＵＳ製のテレスコープ防止板１６を取り付けた。
さらに、テレスコープ防止板１６の周面およびスパイラル積層体１４ａの周面に、ＦＰＲ樹脂テープを巻き付けて、封止することにより、被覆層１８を形成して、直径４ｃｍ、幅３０ｃｍの図１に示されるような分離モジュール１０を作製した。なお、被覆層１８の厚さは、５ｍｍとした。
【０１４１】
［実施例２］
補助支持膜２２ｂの凹部の面積率を４０％とした以外は、実施例１と同様にして、分離モジュールを作製した。
【０１４２】
［実施例３］
供給ガス流路用部材２４の繊維径を２５０μｍ、引張弾性係数を６２０ＭＰａとし、補助支持膜２２ｂの凹部の面積率を１５％とした以外は、実施例１と同様にして、分離モジュールを作製した。
【０１４３】
［実施例４］
補助支持膜２２ｂの凹部の面積率を４５％とした以外は、実施例３と同様にして、分離モジュールを作製した。
【０１４４】
［実施例５］
供給ガス流路用部材２４の繊維径を１２０μｍ、引張弾性係数を５１０ＭＰａとし、補助支持膜２２ｂの凹部の面積率を１０％とした以外は、実施例１と同様にして、分離モジュールを作製した。
【０１４５】
［実施例６］
補助支持膜２２ｂの凹部の面積率を３０％とした以外は、実施例５と同様にして、分離モジュールを作製した。
【０１４６】
［実施例７］
促進輸送膜２１の膜厚を１０μｍとし、吸水率を２％とした以外は、実施例４と同様にして、分離モジュールを作製した。
【０１４７】
［実施例８］
促進輸送膜２１の吸水率を７．３％とした以外は、実施例７と同様にして、分離モジュールを作製した。
【０１４８】
［実施例９］
促進輸送膜２１の吸水率を１９％とした以外は、実施例７と同様にして、分離モジュールを作製した。
【０１４９】
［実施例１０〜１２］
促進輸送膜２１の膜厚を７０μｍとした以外は、実施例７〜９と同様にして、分離モジュール１０を作製した。
【０１５０】
［実施例１３〜１５］
促進輸送膜２１の膜厚を１２０μｍとした以外は、実施例７〜９と同様にして、分離モジュール１０を作製した。
【０１５１】
［実施例１６］
供給ガス流路用部材２４の繊維密度を変えて、引張弾性係数を２．１ＭＰａとした以外は、実施例７と同様にして、分離モジュール１０を作製した。
【０１５２】
［実施例１７］
供給ガス流路用部材２４の繊維密度を変えて、引張弾性係数を２．１ＭＰａとした以外は、実施例９と同様にして、分離モジュール１０を作製した。
【０１５３】
［実施例１８］
供給ガス流路用部材２４の繊維密度を変えて、引張弾性係数を６ＭＰａとした以外は、実施例１１と同様にして、分離モジュール１０を作製した。
【０１５４】
［実施例１９］
供給ガス流路用部材２４の繊維密度を変えて、引張弾性係数を６ＭＰａとした以外は、実施例１２と同様にして、分離モジュール１０を作製した。
【０１５５】
［実施例２０］
供給ガス流路用部材２４の繊維密度を変えて、引張弾性係数を３２０ＭＰａとした以外は、実施例１５と同様にして、分離モジュール１０を作製した。
【０１５６】
［実施例２１］
多孔質膜２２ａと促進輸送膜との間に、以下に示す疎水性の中間層を設けた以外は、実施例８と同様にして、分離モジュール１０を作製した。
【０１５７】
中間層を形成するためのシリコーン塗布液として、信越化学工業株式会社製のＫＦ−１０２を用いた。また、硬化剤として、東京化成工業社製の４−イソプロピル−４´−メチルジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラートをシリコーン樹脂に対して０．５重量％添加した。
まず、多孔質膜１２ａの表面にシリコーン塗布液を塗布し、紫外線を照射してシリコーン塗布液を硬化して、多孔質支持体２２上に中間層を形成した。多孔質支持体２２上の中間層の形成は、ＲｔｏＲによって製膜し、支持体の搬送速度は、５０ｍ／ｍｉｎとした。また、シリコーン塗布液を塗布した後、２秒でシリコーン塗布液が硬化するように、硬化装置２８における紫外線の照射位置および照射量を調節した。硬化後の中間層の厚さは２μｍとした。
その後、実施例１と同様の方法で、中間層の上に促進輸送膜２１を形成した。
【０１５８】
［実施例２２］
多孔質膜２２ａと促進輸送膜との間に、実施例２１と同様の中間層を設けた以外は、実施例１１と同様にして、分離モジュール１０を作製した。
【０１５９】
［比較例１］
補助支持膜２２ｂの凹部の面積率を６０％とした以外は、実施例１と同様にして、分離モジュールを作製した。
【０１６０】
［比較例２］
補助支持膜２２ｂの凹部の面積率を７０％とした以外は、実施例１と同様にして、分離モジュールを作製した。
【０１６１】
これらの実施例および比較例毎に、５本の分離モジュール１０を作製した。
【０１６２】
［性能評価］
＜気密性（製造安定性）＞
作製した分離モジュール１０の排出側を閉塞して、供給側から、圧力が０．３４ＭＰａとなるまでＨｅガスを充填して、密閉し、分離モジュール１０の内部の圧力が０．３ＭＰａに減少するまでの時間を測定した。
圧力が０．３ＭＰａになるまでに１００００秒以上かかった分離モジュール１０を適正と判断して、適正な分離モジュール１０が５本中、何本、有るかで評価した。評価は、以下のとおりである。
Ａ：  ５本中、適正なモジュール１０が４本以上
Ｂ：  ５本中、適正なモジュール１０が３〜１本
Ｃ：  ５本中、適正なモジュール１０が０本
【０１６３】
＜分離性能＞
作製した分離モジュール１０に、テスト用の原料ガスＧとして、Ｈ2：ＣＯ2：Ｈ2Ｏ＝４５：５：５０（分圧比）の混合ガスを、流量２．２Ｌ／ｍｉｎ、温度１３０℃、全圧３０１．３ｋＰａの条件で供給した。また、中心筒１２の原料ガス供給側の端部に、スイープガス供給用の貫通孔を形成して、ここから、スイープガスとして、流量０．６Ｌ／ｍｉｎのＡｒガスを供給した。
分離モジュール１０を透過してきたガス（酸性ガスＧｃおよび残余ガスＧｒ）をガスクロマトグラフで分析し、ＣＯ2透過速度（Ｐ（ＣＯ2））を算出した。なお、透過速度の単位ＧＰＣは、『１ＧＰＵ＝［１×１０-6ｃｍ3（ＳＴＰ）］／［ｓ・ｃｍ2・ｃｍＨｇ］』である。
各例毎に、５本の分離モジュール１０のＣＯ2透過速度の平均値を算出して、分離性能を評価した。評価は以下のとおりである。
Ａ：  ＣＯ2透過速度の平均値が３０ＧＰＵ以上
Ｂ：  ＣＯ2透過速度の平均値が２０ＧＰＵ以上３０ＧＰＵ未満
Ｃ：  ＣＯ2透過速度の平均値が２０ＧＰＵ未満
【０１６４】
＜総合評価＞
以下の評価規準で、分離モジュール１０の性能を評価した。
Ａ：  気密性および分離性能の評価が、共にＡ
Ｂ：  気密性および分離性能の評価が、一方がＡで他方がＢ
Ｃ：  気密性および分離性能の評価が、共にＢ
Ｄ：  気密性および分離性能の評価に、１つでもＣが有る
各分離モジュール１０の諸元、および、上記評価の結果を、下記の表に示す。なお、性能評価の結果の欄における『−』は、分離モジュールの製造段階に欠陥が発生したため、評価が不可であることを示す。
【０１６５】
【表１】
0006001013.tif 000003
【０１６６】
上記表に示されるように、供給ガス流路用部材２４の繊維径が１００〜９００μｍであり、補助支持膜２２ｂの表面において、供給ガス流路用部材２４の繊維径の３／４以上の直径を有する半球と内接する凹部の面積率が５０％以下である実施例１〜２０の分離モジュール１０は、比較例１〜２に比べて、いずれも、気密性および分離性能、共に、良好である。
中でも、促進輸送膜２１の膜厚が好適な範囲に入っている実施例７〜２０の分離モジュール１０は、気密性および分離性能のいずれかが『Ａ』評価であり、より優れた性能を発揮している。
中でも特に、促進輸送膜２１の膜厚が好適な範囲に入り、かつ、供給ガス流路用部材２４の引張弾性係数が好ましい範囲に入る実施例１６〜２０は、気密性および分離性能が共に『Ａ』評価であり、特に優れた性能を発揮している。
【０１６７】
また、実施例８と実施例２１との対比、ならびに、実施例１１と実施例２２との対比から、多孔質支持体２２と促進輸送膜２１との間に中間層を形成することで、補助支持膜２２ｂの凹部の面積率が高め（４５％）であっても、気密性が向上できることがわかる。中間層を形成することで、凹部に対応する位置での供給ガス流路用部材２４の押し込みに伴う変形量を低減できると考えられる。
【０１６８】
これに対して、補助支持膜２２ｂの凹部の面積率が、５０％超の比較例１および２は、積層体１４を中心筒１２に巻回する際に、供給ガス流路部材２４によって促進輸送膜２１が大きく損傷してしまったと考えられ、機密性が不十分で、かつ、分離性能の評価はできなかった。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【符号の説明】
【０１６９】
１０    （酸性ガス）分離モジュール
１２    中心筒
１２ａ  貫通孔
１４    積層体
１４ａ  スパイラル積層体
１６    テレスコープ防止板
１６ａ  外環部
１６ｂ  内環部
１６ｃ  リブ
１６ｄ  開口部
１８    被覆層
２０    酸性ガス分離層
２１    促進輸送膜
２２    多孔質支持体
２２ａ  多孔質膜
２２ｂ  補助支持膜
２４    供給ガス流路用部材
２６    透過ガス流路用部材
３０    接着剤層
３０ａ、３８ａ、３８ｂ  接着剤
３４    固定手段
３６    挟持体
【図１】
0006001013.tif 000004
【図３】
0006001013.tif 000005
【図４】
0006001013.tif 000006
【図５】
0006001013.tif 000007
【図６】
0006001013.tif 000008
【図７】
0006001013.tif 000009
【図８】
0006001013.tif 000010
【図２】
0006001013.tif 000011