(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の柔軟なチューブユニットの端部（１１）及び第二の柔軟なチューブユニットの端部（１２）を有し、且つ相互に隣接して配置され透過性材料から作られた複数の柔軟なチューブ（１６）を有する柔軟なチューブユニットであって、柔軟なチューブ（１６）はそれぞれ柔軟なチューブの入り口（１７）から柔軟なチューブの出口（１９）に延びる長さ方向の軸（５）を有し且つ繰り返して生ずる狭窄部（５０）の在る柔軟なチューブの断面（１３）を有し、柔軟なチューブユニット（１０）は、少なくとも二つの隣接する柔軟なチューブ（１６）の間に配置され柔軟なチューブ（１６）の長さ方向の軸（５）に対して或る角度で柔軟なチューブに連結した連結要素（１８）を有する、柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項２】
連結要素が、長さ方向の軸（５）に関して２０度と１６０度の間の角度で柔軟なチューブの間に配置された、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項３】
柔軟なチューブ（１６）が、第一の柔軟なチューブユニットの端部（１１）から第二の柔軟なチューブユニットの端部（１２）に、柔軟なチューブ（１６）を通って流れる少なくとも一つの流体（２０）を保持するのに役立つ、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項４】
連結要素（１８）が、少なくとも一つの流体（２０）が流れることが出来る連結要素断面（２２）を有する、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項５】
柔軟なチューブ（１６）が、柔軟なチューブ断面の二つの狭窄部（５０）間で球形を取る、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項６】
柔軟なチューブ（１６）が、柔軟なチューブ断面の二つの狭窄部（５０）間で両凸の形状を取る、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項７】
柔軟なチューブ（１６）が、周期的に繰り返し生ずる狭窄部（５０）を有する、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項８】
狭窄部（５０）が、柔軟なチューブ（１６）の収縮領域を形成する、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項９】
狭窄部（５０）が、柔軟なチューブ（１６）の断面（１３）に配置された障害物を形成する、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項１０】
連結要素（１８）が、狭窄部（５０）の領域に配置された、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項１１】
連結要素（１８）が、柔軟なチューブ（１６）と同じ材料構造である、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項１２】
連結要素（１８）が、相互に繰り返し生ずる距離を保って配置された、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項１３】
連結要素（１８）が、相互に周期的に繰り返し生ずる距離を保って配置された、請求項１２に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項１４】
連結要素（１８）が、相互に少なくとも１ｍｍの距離を離して配置された、請求項１２に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項１５】
柔軟なチューブ（１６）が、０．１〜５ｍｍの内径を有する、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項１６】
連結要素（１８）が、柔軟なチューブ（１６）の内径の少なくとも１０％の内径を有する、請求項１５に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項１７】
柔軟なチューブ（１６）が中空繊維である、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項１８】
連結要素（１８）が中空繊維である、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項１９】
透過性材料が気体透過性である、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項２０】
透過性材料が液体を通さない、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項２１】
柔軟なチューブ（１６）が、複数の積層された層を有する、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項２２】
少なくとも一つの膜の層が、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリエチレン及びポリプロピレンを含むポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリケトン類、ポリスルフォン類、ポリカーボネート類、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリ弗化ビニリデンのようなフルオロポリマー類、ポリアクリレート類、ポリウレタン類、コポリエーテルエステル類、並びにコポリエーテルアミド類からなる物質のグループから選ばれる、請求項２１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項２３】
少なくとも一つの膜の層が、延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）から作られる、請求項２２に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項２４】
少なくとも一つの流体（２０）が、気体、蒸気、または液体である、請求項３に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項２５】
少なくとも一つの流体（２０）が、気体、蒸気、または液体である、請求項４に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項２６】
柔軟なチューブ（１６）が内表面（３０）及び外表面（４０）を有し、一つの表面に気体選択性被覆（２６）が施されている、請求項１に記載の柔軟なチューブユニット（１０）。
【請求項２７】
柔軟なチューブモジュール（６０）の中に、請求項１〜２６の少なくとも一つに記載の柔軟なチューブユニット（１０）を有する柔軟なチューブモジュールであって、柔軟なチューブ（１６）及び連結要素（１８）の中を流れる少なくとも一つの第一の流体（２０）と、柔軟なチューブ（１６）の周りを流れる少なくとも一つの第二の流体（２２）の間の物質移動のための柔軟なチューブモジュール。
【請求項２８】
柔軟なチューブモジュール（６０）の中での、請求項１〜２７の少なくとも一つに記載の柔軟なチューブユニット（１０）の使用法であって、柔軟なチューブ（１６）及び連結要素（１８）の中を流れる少なくとも一つの第一の流体（２０）と、柔軟なチューブ（１６）の周りを流れる少なくとも一つの第二の流体（２２）の間の熱交換のための柔軟なチューブユニット（１０）の使用法。
【請求項２９】
柔軟なチューブユニット（１０）の製造方法であって、次のステップ、即ち、
ａ）  少なくとも二つの平らな細長い片（３２、３４）を供給するステップ；
ｂ）  一つのローラー表面を有する少なくとも二つの長さ方向の溝（４５ａ）および交叉方向の溝（４５ｂ）が型彫りされたローラー（３６、３８）を供給するステップ；
ｃ）  少なくとも二つの型彫りしたローラー（３６、３８）の間のニップ部（３５）に、少なくとも二つの平らな細長い片（３２、３４）を一緒に導くステップ；
ｄ）  ローラーのニップ部（３５）の静止位置において、互いに隣接して平行に且つ或る距離を離して配置され、ローラーの表面に彫られた対応する溝（４５）に噛み合うワイヤー（４２）を供給するステップ；
ｅ）  ローラーのニップ部（３５）において平らな細長い片（３２、３４）を一緒に圧し付けるステップ；及び
ｆ）  一緒に積層された平らな細長い片（３２、３４）を静止状態のワイヤー（４２）から引き離すステップ、
からなる柔軟なチューブユニット（１０）の製造方法。
【請求項３０】
少なくとも一つの平らな細長い片（３２、３４）が、少なくとも一つの平らな細長い片状の透過性材料（３２）からなる、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
少なくとも一つの平らな細長い片状の透過性材料（３２）が、延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）からなる、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
複数の平らな細長い片（３２、３４）が、連続的に一緒に積層される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
積層された平らな細長い片（３２、３４）が、ステップｄ）の後に焼成浴（５０）の中を通過する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
積層された平らな細長い片（３２、３４）が、ステップｅ）の後に加熱空気ユニットの中を通過する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３５】
ステップｃ）が、供給される熱及び／または接着剤によって行なわれる、請求項３０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、少なくとも二つの液体間の物質移動のための柔軟なチューブユニット、並びに該ユニットの製造方法に関する。
【０００２】
液体／液体、気体／気体、または気体／液体の物質移動システムが、例えば膜状の柔軟なチューブまたは膜状の中空繊維のような、複数の柔軟なチューブを有する柔軟なチューブモジュールを使用することは知られている。そのような膜モジュールの利点の一つは、小さな空間で利用できる大量の物質移動の表面積である。このようにして小容積で軽量の物質移動モジュールを製造することが可能である。
【０００３】
この性質のモジュールは、例えば限外濾過、精密濾過、並びに気体分離に使用される。
【０００４】
気体分離は、一つの気体の流れから一つまたはそれより多くの気体成分を分離によって除去することを意味するものとする。そのような分離の特別の例として、例えば電力工場からの排ガスまたは天然ガスからＣＯ２を分離するための排ガス洗浄がある。
【０００５】
公知の柔軟なチューブモジュールでは、柔軟なチューブはハウジングの二つの端部のプレートの間に液が漏れないように且つ気体が漏れないように固定され、物質移動に含まれる流体、例えば液体は柔軟なチューブの中を通って流れる。柔軟なチューブは、もう一つの流体、例えば気体が流れるハウジングの中に配置される。他の流体は軸または半径方向に柔軟なチューブの上に流れることが出来る。
【０００６】
従来の柔軟なチューブモジュールでは、柔軟なチューブは個々にまたは束にしてモジュールのハウジング内に配置される。その後の発展において、柔軟なチューブユニットが個々の柔軟なチューブの代りに使用される。
【０００７】
この性質の膜状の柔軟なチューブユニットは、ＥＰ−Ｂ−０，６７７，３２１（ウイツコ、グリュンシュトイデル）に記述されている。この膜状の柔軟なチューブユニットは、一つの平面内で相互に隣接して配置され、ウエブによって連結された複数の柔軟なチューブから成る。ウエブは柔軟なチューブ間のスペーサーとして働く。膜状の柔軟なチューブは二つの積層された微多孔質延伸膨張ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）膜から成るのが好ましい。柔軟なチューブの内径は０．１から２ｍｍである。一つの実施態様において、柔軟なチューブは気体選択性被覆を有する。
【０００８】
これらの全ての物質移動システムの共通の特徴は、一つの流体から分離されるべき一つの成分が第二の流体中に通過し、第二の流体によって取り除かれるということである。この操作中物質は第一の流体から第二の流体中に分離されるべき成分から移動し、第二の流体はこの成分によって著しく濃厚になる。
【０００９】
気相からＣＯ２のような気体物質を分離する公知の方法は、気体／液体分離方法である。この分離方法では、吸収液は柔軟なチューブモジュールの柔軟なチューブの中を流れ、分離されるべき気体混合物は柔軟なチューブの外表面に沿って導かれる。この方法において、ＣＯ２は柔軟なチューブを貫通して拡散し、吸収液によって取り除かれ、柔軟なチューブユニットから外に運び出される。
【００１０】
例として上述した膜状の柔軟なチューブユニットのような柔軟なチューブユニットは、吸収液が層流形態で柔軟なチューの中を流れるという欠点を有する。層流のために吸収液の静止層（境界層）が膜状の柔軟なチューブ壁の直ぐの内表面上に形成される。気相から直接来るＣＯ２はこの静止層の中に通り、この場所での吸収液の濃度を高める。ＣＯ２のような気体の取り込みは、静止層中の吸収液の粘度を不均衡に高め、その結果吸収液はこの場所での流れが止まる。その結果静止相の大きさは益々大きくなる。飽和吸収液は更にＣＯ２分子を取りこむことが殆ど出来ず、また同時に新鮮な吸収液に場所を空けるために素早く柔軟なチューブから流れ出ることが出来ないので、これらの場所でのＣＯ２取りこみ容量は減少する。その結果物質移動は減少し、そのために膜状の柔軟なチューブユニット中のＣＯ２の物質交換が減少し、気体混合物から吸収され得るＣＯ２の量は一層少なくなる。
【００１１】
物質移動はとりわけ吸収液中に束縛されたＣＯ２の量に依存するので、膜状の柔軟なチューブ内の吸収液の混合を行なうことが必要である。吸収液の混合によって、吸収液中のＣＯ２の含有量を柔軟なチューブの断面全体にわたって均一に分散させることが出来、これによってＣＯ２濃度の高い吸収液を速やかに除去することが出来る。
【００１２】
断面に狭窄部を有する柔軟なチューブが、物質移動を改良するために開発された。この目的のために、膜状の柔軟なチューブの断面が一定の間隔で絞られる。これは柔軟なチューブの断面を収縮させることによって、または柔軟なチューブの断面に障害物を組み入れることによって行なわれる。これは層流が断面の狭窄部の領域で良く混合することを確かなものとする。断面の変化だけでは物質移動の満足出来る改良をもたらさないことが明らかになった。一方断面の狭窄部は圧力損失の増加をもたらし、これは柔軟なチューブの長さにわたって見られるように、チューブユニットの全体の効率に同様に悪影響を及ぼす。他方において若しも小さな柔軟なチューブの断面の膜状の柔軟なチューブまたは中空繊維が使用されるならば、断面に狭窄部を設けることは殆ど実行が不可能である。更に物質移動を改良するために、柔軟なチューブユニットは振動運動に曝された。併しながらこの方法によってもまた何らかの顕著な成功を収めることは出来なかった。
【００１３】
【特許文献１】
ヨーロッパ特許第ＥＰ−Ｂ−０，６７９，３２１号明細書
【特許文献２】
米国特許第３，９５３，５６６号明細書
【特許文献３】
米国特許第４，１８７，３９０号明細書
【特許文献４】
ヨーロッパ特許第ＥＰ０，６７７，３２１（Ｂ１）号明細書
さきに概説した問題に基づいて考え、本発明の目的は、柔軟なチューブの中を流れる液体または気体が、柔軟なチューブの内表面上に静止境界層が形成されるのが不可能なように混合される、柔軟なチューブユニットを提供することである。
【００１４】
更なる目的は、例えばＣＯ２のような気体成分の吸収液による取り込みのように、柔軟なチューブの中を流れる液体または気体による或る成分の取り込みを改良するために、柔軟なチューブ壁の内表面における物質移動を増大させることである。
【００１５】
更なる目的は、従来の柔軟なチューブモジュールよりも軽量で小さい寸法であるが、同程度または改良された物質移動を達成する柔軟なチューブモジュールを製造することに在る。
【００１６】
目的に対する解決策として、第一の柔軟なチューブユニット端部並びに第二の柔軟なチューブユニット端部を有し、且つ互いに隣接して配置され透過性材料から作られた複数の柔軟なチューブを有する、柔軟なチューブユニットが提供される。柔軟なチューブは夫々柔軟なチューブの入り口から柔軟なチューブの出口に延びる長さ方向の軸を有する。連結要素が少なくとも二つの隣接する柔軟なチューブの間に配置され、柔軟なチューブの長さ方向の軸に対して或る角度で柔軟なチューブに連結される。柔軟なチューブは、柔軟なチューブの中を第一の柔軟なチューブユニット端部から第二の柔軟なチューブユニット端部に流れる、少なくとも一つの流体を保持するのに役立つ。連結要素は、少なくとも一つの流体が流れることが出来る連結断面を有する。
【００１７】
本発明によるこの設計によって、流体が第一の柔軟なチューブユニット端部から第二の柔軟なチューブユニット端部へのそのルート上で連結要素に遭遇し、且つこれらの点で流体が強制的に連結要素に入れられるのが確かなものとなる。
【００１８】
これによって、流体の流れ方向が連結要素の方向に急激に変化することになる。流体の流れが急激に変化するこれらの場所では静止層は消散し、以前の層流は非常に強力な混合を受け、少なくとも部分的に乱流に曝される。
【００１９】
特に柔軟なチューブと連結要素の両方が合流し、または互いに分かれる交差部では、良好な混合が行なわれ、好ましくは乱流が形成される。これらの角状に曲がる点、突然向きが変る角の部分、並びにその結果生ずる流体の方向の著しい変化によって、交叉方向に激しい運動が起り、静止層が消滅し、流体内部の強制混合がもたらされる。
【００２０】
これらの不規則な交叉運動によって、流れの運動方向の反対方向に作用する力が生じ、流体の良好な混合が行なわれる。
【００２１】
その結果生じた乱流が作動し、柔軟なチューブ内の全ての流体層を十分な強さで混合するので、柔軟なチューブの内表面上の静止層の形成が減らされ、或る場合には殆ど完全に避けられる。
【００２２】
連結要素の使用によって、柔軟なチューブモジュール内の物質移動が、本構造、即ち、本柔軟なチューブ並びにその配置によって、更に多くの気体の吸収が可能となる程度に増加することが出来る。本発明による柔軟なチューブユニットを有する柔軟なチューブモジュール内のこの物質移動の増加によって、同じ水準の物質移動を達成することが出来るであろう従来の柔軟なチューブモジュールと比較して、取り入れられた空間を３０%より多く減少し、また重さを２０%より多く減少することが可能となる。このことは、本発明による柔軟なチューブユニットは、従来の柔軟なチューブモジュールと比較して、より少ない交換表面積を持つことが出来る一方、それでも同じかまたはより一層良好な物質移動を生ずるという事実によるものであることが出来る。このようにして、一層小さく且つ軽量の柔軟なチューブモジュールを生産することが可能である。
【００２３】
実験室並びに実用試験によって、気体／液体系の気体分離工程において、気体の物質移動が３０%よりも多く増加することが示された。
【００２４】
連結要素は流れの方向に測って、２０度と１６０度の間の角度で柔軟なチューブの間に配置されるのが好ましい。その結果、選んだ角度によって、流体の流れの方向がより多くまたはより少なく変化し、その結果望ましい良好な混合が多かれ少なかれ強まる。角度が大きいほど流体がその周りを導かれる角は急となり、それゆえに混合は一層強力になる。
【００２５】
連結要素に加えて柔軟なチューブは、柔軟なチューブの断面に繰り返し生ずる狭窄部を有することが出来る。特別な実施態様において、柔軟なチューブは、柔軟なチューブ断面の二つの狭窄部の間に球形または両突形を取る。断面内のこれらの狭窄部は周期的に生ずるのが好ましい。断面内の狭窄部は、柔軟なチューブ内に収縮領域を形成することが出来、または軸方向または柔軟なチューブ壁の内表面上に、柔軟なチューブ断面内に配置された障害物を形成することが出来る。これらの柔軟なチューブの断面の狭窄部は乱流の形成を助け、その結果流れの混合を助ける。狭窄部の角の夫々で流れは著しく加速され、方向のかなりの変化を受け、その結果流体は良好に混合される。
【００２６】
連結要素は、繰り返し現れる距離、好ましくは周期的に繰り返し現れる距離で、柔軟なチューブの間に配置される。その結果柔軟なチューブユニットの長さ全体にわたって、流体は良好に混合される。連結要素間の距離は少なくとも１ｍｍであるのが好ましい。上述の断面の狭窄部との連携で、流体は柔軟なチューブユニットの全領域にわたって、周期的に、従って連続的に一貫して繰り返し現れる混合工程に曝され、その結果流体中の選択された成分は均一に分布することになる。
【００２７】
連結要素は、柔軟なチューブの内径の少なくとも１０%の内径を有する。連結要素の内径は、柔軟なチューブの内径よりも大きくまたは小さくすることも出来る。連結要素の内径は、柔軟なチューブの内径よりも小さいのが好ましい。柔軟なチューブと連結要素の内径が異なると、より小さい内径に移る点で流体の流速が増加するので、混合が更に増加される。
【００２８】
柔軟なチューブは、好ましくは連結要素も含めて、中空繊維の形態で存在し、中空繊維の内径は２ｍｍより小さい。一つの実施態様においては、連結要素だけが中空繊維である。この場合柔軟なチューブは２ｍｍより大きい内径を有する。柔軟なチューブは透過性材料で作られる。透過性とは、柔軟なチューブ材料が気体または液体または気体及び液体に対して透過性であり得ることを意味する。透過性材料は気体透過性であるのが好ましい。柔軟なチューブ材料は積層された膜の層を含むのが好ましく、この場合少なくとも一つの膜の層は、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリエチレン及びポリプロピレンを含むポリオレフィン類、ポリ塩化ビニール、ポリケトン類、ポリスルフォン類、ポリカーボネート類、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のようなフルオロポリマー類、ポリアクリレート類、ポリウレタン類、コポリエーテルエステル類、並びにコポリエーテルアミド類からなる高分子物質のグループから選ばれる。柔軟なチューブ材料はまた例えばポリエチレンとＰＴＦＥとの混合物のように、列挙した高分子物質の混合物を含むことも出来る。少なくとも一つの膜の層は延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）から作られるのが好ましい。一つの実施態様において、ｅＰＴＦＥは金属類、活性炭素、または二酸化チタンのような無機物質を充填される。
【００２９】
高分子物質は多孔質または無孔質であることが出来る。
【００３０】
一つの実施態様において、透過性材料は気体選択性のシールされた被覆を備えた透過性支持材料を有する。
【００３１】
この実施態様において、本発明による柔軟なチューブユニットは柔軟なチューブ材料から生産され、次いで気体選択性のシールされた被覆が与えられる。
【００３２】
気体選択性のシールされた被覆は、柔軟なチューブ並びに好ましくは連結要素の外表面または内表面に選択的に施される。気体選択性被覆は取り除かれるべき気体に従って選択される。柔軟なチューブは、極性がある気体に対して透過性であるペルフルオロジオキソールの被覆を含むのが好ましい。この場合気体選択性層は、例えばＣＯ２のような気体成分を吸収液に向って中を通過させ、同時に吸収液に関しては液を通さない。
【００３３】
若しも吸収液が柔軟なチューブの内側に配置されるならば、気体選択性被覆は柔軟なチューブ並びに連結要素の内表面に施されるのが好ましい。
【００３４】
連結用の柔軟なチューブは、柔軟なチューブと同じように設計され、また同じ材料構造を有するのが好ましい。本発明により柔軟なチューブユニットを生産する方法は次のステップに分けることが出来る：即ち、ａ）  少なくとも二つの平らな細長い片を供給するステップ；ｂ）  一つのローラー表面を有する少なくとも二つの型彫りしたローラーを供給するステップ；ｃ）  二つの型彫りしたローラーの間のニップ部に、少なくとも二つの平らな細長い片を一緒に導くステップ；ｄ）  ローラーのニップ部の静止位置において、互いに隣接して平行に且つ或る距離を離して配置され、ローラーの表面に彫られた対応する溝に噛み合うワイヤーを供給するステップ；ｅ）  ローラーのニップ部において平らな細長い片を一緒に圧し付けるステップ；及びｆ）  一緒に積層された平らな細長い片を静止状態のワイヤーから引き離すステップ、である。
【００３５】
平らな細長い片はｅＰＴＦＥから作られた少なくとも一つの平らな細長い片状の透過性材料の形態で存在することが好ましい。
【００３６】
本発明による柔軟なチューブユニット１０の第一の実施態様が図１に示されている。
【００３７】
柔軟なチューブユニット１０は、互いに隣接して配置された複数の柔軟なチューブ１６を意味するものとする。柔軟なチューブ１６は、シート状の構造が形成されるように互いに接続される。このような柔軟なチューブユニット１０は、気体分離に対して図７に図解された柔軟なチューブモジュール６０の一部を形成する。少なくとも一つの柔軟なチューブユニット１０、好ましくは複数のチューブユニット１０を、柔軟なチューブモジュール６０の中に互いに隣接して、または互いに重ねて、または巻いた形状で詰めることが出来る。
【００３８】
柔軟なチューブユニット１０は互いに隣接して平行に配置された複数の柔軟なチューブ１６を含む。柔軟なチューブ１６は、第一の柔軟なチューブユニット端部１１から第二の柔軟なチューブユニット端部１２に柔軟なチューブ１６の中を流れる少なくとも一つの流体２０を保持するために使用される。柔軟なチューブ１６は大体において円形の柔軟なチューブ断面１３を有する。大体において円形であるとは、柔軟なチューブ断面１３は、例えば楕円形のような円形の性質の他の形状を取ることも出来ることを意味する。
【００３９】
柔軟なチューブユニット１０の中の柔軟なチューブ１６の長さは、特別の用途及び柔軟なチューブモジュールの大きさに従って適合される。柔軟なチューブ１０の長さは、１００ｍｍから６０００ｍｍであるのが好ましい。
【００４０】
夫々の柔軟なチューブ１６の柔軟なチューブ壁１４は、内表面３０及び外表面４０を有する。更に夫々の柔軟なチューブ１６は、柔軟なチューブの入り口１７から柔軟なチューブの出口１９に延びる長さ方向の軸５によって特徴付けられる。
【００４１】
柔軟なチューブの内径は０．１〜１０ｍｍ、好ましくは３ｍｍである。併しながら任意の他の柔軟なチューブ内径も使用可能である。好ましい実施態様において、柔軟なチューブ１６は中空繊維の形態である。中空繊維は２ｍｍより小さい非常に小さい柔軟なチューブ内径を有する。柔軟なチューブ内径は、夫々の場合柔軟なチューブ壁１４の内表面３０において決められる。柔軟なチューブ内径は、Ｎｉｋｏｎ  Ｖ  １２プロフィールプロジェクターを用いた光学的測定方法を使用して決められる。
【００４２】
図１に図解された実施態様においては、柔軟なチューブ１６は更に断面の狭窄部５０を備えて設計されている。断面のこれらの付加的な狭窄部５０は、少なくとも一つの流体２０の混合を改良するのを助ける。
【００４３】
断面の狭窄部５０は柔軟なチューブ断面１３中に少なくとも一つの狭窄部を構成し、柔軟なチューブ１６は互いに離れて配置された断面内の複数の狭窄部を有するのが好ましい。断面内のこれらの狭窄部５０は周期性を持ち、その結果断面内の狭窄部５０は柔軟なチューブ１６の長さ全体にわたって均一に分配されるのが好ましい。或る好ましい設計において、断面内の一つの狭窄部５０から断面内の次の狭窄部５０までの距離は１〜１０ｍｍであり、一方他の設計では断面内の隣接する二つの狭窄部間の距離は１ｍｍである。断面内の狭窄部５０の直径は０．１〜３ｍｍである。断面内の狭窄部５０の長さは０．５〜４ｍｍであり、１ｍｍが好ましい。
【００４４】
断面の狭窄部５０は、柔軟なチューブ断面１３において、面積を収縮させることまたは障害物を組み入れることによって作ることが出来る。図１の実施態様においては、断面の狭窄部５０は面積を収縮させることによって形成される。これらの収縮された面積は、柔軟なチューブ材料の局部的な変形、例えば狭窄部の形成を意図した点で外表面４０に圧力を加えることによって作られ得る。
【００４５】
夫々の場合、面積の収縮によって形成された二つの狭窄部５０の間で、柔軟なチューブ１６は球形または好ましくは両突の形状を取る。他の設計では断面の狭窄部５０は波型の柔軟なチューブ壁１４の形状、例えば正弦曲線的波型壁の形状である。柔軟なチューブ断面１３に挿入された障害物の形状の断面の狭窄部５０の場合、例えば円盤状の内部部材が適当である。これらの内部部材は、柔軟なチューブ１６の長さ方向の軸５上または柔軟なチューブ１６の内表面３０上に配置され得る。
【００４６】
柔軟なチューブ１６の中を流れる流体２０は、気体、蒸気、液体、または上述の流体の混合物であることが出来る。液体または吸収液が存在するのが好ましい。気体分離の場合、吸収液の選択は分離されるべき気体成分に依存する。分離されるべき気体成分が、例えばＣＯ２、Ｈ２Ｓ、またはＮＨ３の場合には、吸収液は分離されるべき気体成分と化学反応を起すアミン液であるのが好ましい。この目的のためにはアルカノールアミンの使用が好ましい。例えば電力工場またはごみ焼却工場からの排ガスのような気体混合物からのＣＯ２の分離に対しては、使用吸収液は３０％のモノエタノールアミン（ＭＥＡ）を含む水の混合物である。使用が可能な他の吸収液はメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）またはＮＦＭ−ＮＡＭ（Ｎ−フォルミルモルフォリン−Ｎ−アセチルモルフォリン）である。気体乾燥の場合には、例えばトリエチレングリコールのような吸湿性の液体が流体２０として使用される。気体混合物から気体のＳＯ２を分離するためには、亜硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ３）が流体２０として使用される。
【００４７】
特別の適用に依存して、吸収液は１ｍｍ／秒と１ｍ／秒の間の速度で柔軟なチューブユニット１０の柔軟なチューブ１６の中を流れる。速度は２〜１０ｃｍ／秒が好ましい。
【００４８】
柔軟なチューブ１６の間には連結要素１８がある。連結要素１８は、少なくとも二つの隣接する柔軟なチューブ１６の間に配置され、流れが貫通する連結要素断面２２を有し、その結果少なくとも一つの流体２０が連結要素１８の中を流れる。その結果、連結要素１８は、柔軟なチューブ１６間に少なくとも一つの流体２０を輸送し、柔軟なチューブユニット１０の全ての柔軟なチューブ１６を一緒に連結するために使用される。
【００４９】
連結要素の断面２２は大体において円形であり、楕円形のような断面形状もまた使用される。
【００５０】
連結要素１８の内径は柔軟なチューブ１６の内径と同じ、またはより大、またはより小である。併しながら、連結要素の内径は、柔軟なチューブの内径よりも著しく小さいのが好ましい。少なくとも一つの流体２０が中を流れることを確かなものとするためには、連結要素１８の内径は柔軟なチューブ内径の少なくとも１０%である。連結要素１８の内径が比較的小さいことは、流体２０の流速が柔軟なチューブ１６から連結要素１８に移るところで加速される利点を有する。流速の増加は良好な混合を促進し、また乱流の形成をも促す。
【００５１】
二つの隣接する柔軟なチューブ１６間の連結要素１８の長さは１ｍｍが好ましいが、これよりも大きいまたは小さいことも可能である。連結要素１８の内径２２は２ｍｍより小さいのが好ましい。内径も同様に  Ｎｉｋｏｎ  Ｖ  １２  プロフィールプロジェクターを使用して決められる。
【００５２】
連結要素１８は柔軟なチューブユニット１０を貫通する少なくとも一つの流体２０の流れの中の良好な混合を増大し、その結果物質移動を増加する。第一の柔軟なチューブの入り口端１１において、少なくとも一つの流体２０が柔軟なチューブ１６に流入する。流れの方向は少なくとも柔軟なチューブの入り口１７においては柔軟なチューブ１６の形状によって予め決められる。流体２０が連結要素１８に遭遇すると、その流れの方向は連結要素１８中に転換させられる。この方向転換によって、流体２０中に渦及び乱流並びに良好な混合が作られる。
【００５３】
連結要素１８は柔軟なチューブの形態であるのが好ましい。とりわけ中空繊維の形態の連結要素１８が特に好ましい。
【００５４】
本発明によれば、連結要素１８は、少なくとも二つの隣接する柔軟なチューブ１６間で、柔軟なチューブ１６の長さ方向の軸５に対して或る角度で配置される。少なくとも二つの隣接するチューブ１６間で連結要素１８が配置される角度は、流れの方向に測って２０度と１６０度の間であるのが好ましい。角度αの大きさは望み通りに選ぶことが出来、角度αの選択は少なくとも一つの流体２０が混合される程度に影響を及ぼす。角度αが９０度の時、連結要素１８は柔軟なチューブ１６間で長さ方向の軸５に直角に配置される。図解の柔軟なチューブユニット１０においては、連結要素１８は第一の柔軟なチューブ１６ａと第二の柔軟なチューブ１６ｂの間に斜めに配置される。斜めに配置されるとは、第一の柔軟なチューブ１６ａと第二の柔軟なチューブ１６ｂの間で、連結要素１８が第一の柔軟なチューブ１６ａの長さ方向の軸５に対して９０度より小さい角度βで配置され、且つ第二の柔軟なチューブ１６ｂの長さ方向の軸５に対して９０度より大きい角度γで配置されることを意味する。
【００５５】
その結果連結要素１８は第一の柔軟なチューブ１６ａと第二の柔軟なチューブ１６ｂの間に流れの連結を与え、それによって少なくとも一つの流体２０が第一の柔軟なチューブ１６ａと第二の柔軟なチューブ１６ｂの間を流れる。
【００５６】
上述のように連結要素１８と柔軟なチューブ１６の間の角度の選択は、流体２０が混合される程度に影響する。
【００５７】
例えば若しも連結要素１８が柔軟なチューブ１６に対して９０度よりも小さい角度βであるならば、混合は９０度よりも大きい角度γが在る場合よりも小さいであろうことが期待される筈である。これは角度γが９０度よりも大きいと、流体２０の流れは、流体２０の流れのもとの方向に対してほぼ反対の方向に方向転換させられるからである。このような流体２０の強力な方向転換は、連結要素１８と柔軟なチューブ１６の間の角度が形成される領域において、強力な交叉方向の運動及び乱流をひきおこす。
【００５８】
連結要素１８は、柔軟なチューブ１６の長さ方向の軸５に関して、交互に生ずる９０度よりも小さい角度β及び９０度よりも大きい角度γで在るのが好ましい。
【００５９】
一つの柔軟なチューブユニット１０の中の連結要素１８の数は、希望する混合の水準に依存する。柔軟なチューブ１６の間に連結要素１８が多く存在するほど、柔軟なチューブユニットを横切る圧力降下が過度になってはならないことが確認されねばならないが、混合は増大する。
【００６０】
一つの実施態様においては、連結要素は相互に繰り返し生ずる距離、好ましくは周期的に繰り返される距離で存在するのが好ましい。連結要素１８の数に関係無く、連結要素１８間の距離は少なくとも１ｍｍであることが見出された。
【００６１】
一つの設計において、連結要素１８は断面の狭窄部５０の領域に配置される。連結要素１８は、断面の狭窄部５０の直ぐ上流側または直ぐ下流側に配置されるのが好ましい。
【００６２】
柔軟なチューブ１６は透過性材料から作られる。透過性とは、柔軟なチューブ材料が気体または液体または気体及び液体に対して透過性であり得ることを意味する。好ましい一つの実施態様においては、柔軟なチューブ材料は気体に対しては透過性であるが、液体に対しては不透過性である。
【００６３】
一つの実施態様において、透過性材料はシールされたポリマーの被覆を備えた透過性の柔軟なチューブ材料を有する。
【００６４】
透過性の柔軟なチューブ材料は多孔質であることまたは通気性が無いことが可能であり、且つ少なくとも一つの膜の形態であることが出来る。柔軟なチューブ材料は少なくとも一つの多孔質膜を含むことが好ましい。膜は、膜状の柔軟なチューブまたは膜状の中空繊維として設計される。好ましい設計において、少なくとも一つの多孔質膜は、ポリエステル類、ポリアミド類、ポリエチレン及びポリプロピレンを含むポリオレフィン類、ポリ塩化ビニール、ポリケトン類、ポリスルフォン類、ポリカーボネート類、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）のようなフルオロポリマー類、ポリアクリレート類、ポリウレタン類、コポリエーテルエステル類、コポリエーテルアミド類、ポリイミド類、並びにポリエーテルイミド類からなる物質のグループから選ばれる。
【００６５】
柔軟なチューブ材料はまた、例えばポリエチレンとＰＴＦＥとの混合物のような、列挙したポリマー物質の混合物を含むことが出来る。延伸膨張ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から作られた多孔質膜が最も好ましい。一つの実施態様において、ｅＰＴＦＥは金属類、活性炭素、または二酸化チタンのような無機物質が充填される。
【００６６】
ポリマー物質は多孔質であることまたは空気を通さないことが出来る。
【００６７】
延伸膨張ＰＴＦＥからこのような多孔質膜を製造する方法は、例えば米国特許第３９５３５６６号明細書及び米国特許第４１８７３９０号明細書に記述されている。これらの膜の不活性な構造及び疎水性表面のために、この材料は特に物質移動システムに適している。ｅＰＴＦＥから作られた膜は５〜５００μｍの間、好ましくは５０〜３００μｍの間の厚さで存在する。
【００６８】
この材料は多数の開口し相互に連絡している空洞、大きな空洞容積、及び高い強度によって特徴付けられている。延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンは滑らかで、柔軟で、安定した化学的性質、気体及び蒸気に対する高い透過性、及び不純物を跳ね除けることに成功する表面を有する。
【００６９】
その結果本材料は気体透過性である。多孔度及び孔の大きさは気体拡散が妨げられないように選択される。平均の孔の大きさは０．０２〜３μｍ、好ましくは０．１〜０．５μｍであることが出来る。多孔度は３０〜９０%、好ましくは５０〜８０%である。同時に本材料は液体を通さない。
【００７０】
柔軟なチューブ１６は互いに重ねて積層された一層以上の膜から成ることが出来る。
【００７１】
多孔質とは、材料を貫通する連続的通路及び連絡が作られるような、相互に連絡した孔または空洞の構造を意味するものと解釈される。孔の大きさは、フロリダ州のＨｉａｌｅａｈに在るコウルターエレクトロニクス社によって製造されたＣｏｕｌｔｅｒ  Ｐｏｒｏｍｅｔｅｒ（商標）を使用して測定することが出来る。
【００７２】
一つの実施態様において、ポリマー被覆が多孔質の柔軟なチューブ材料に適用される。このポリマー被覆は、汚染物質及び液体、特に柔軟なチューブ１６中の液状流体２０に対して保護の役目をする追加のバリアーとして役立つ。ポリマー被覆は柔軟なチューブ材料の両方の側面に置くことが出来るが、特に液体に対して面する側面に置くのが好ましい。
【００７３】
本発明によるポリマー被覆は、多孔質の柔軟なチューブ材料と対照を成すシールされた層を形成する。シールされた層とは、汚染物質や液体が柔軟なチューブ材料中に及びそれを貫通して通過することに対するバリア−の働きをするが、気体成分を拡散によって十分な量通過させる層を意味する。シールされた層は非常に顕著な特性を持たせることが出来るので、例えばＣＯ２のような特定の気体成分だけを通過させる。このシール層はまた薄い、孔の無い、気体選択性層とも呼ぶことも出来る。本発明の特別な実施態様において、本ポリマー被覆は好ましくはペルフルオロジオキソールのような非結晶ポリマーである。０．１〜１０μｍの間の厚さのペルフルオロジオキソール層が、好ましいポリマー層として使用される。
【００７４】
特に好ましい設計において、ポリマー被覆は８７モル％の２、２−ビス−トリフルオロメチル−４、５−ジフルオロ−１、３−ジオキソール（ＰＤＤ）及び１３モル％のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む。これは  Ｔｅｆｌｏｎ  ＡＦ  ２４００  の商標名で米国、デラウエア州、ウイルミントンのデュポン社から入手可能な非結晶の硝子質のポリマーである。使用可能な他のポリマー被覆の例には、旭硝子社によって  ＣＹＴＯＰ  の名前で販売されているペルフルオロジオキソールまたはポリ（１−トリメチル−シリル−１−プロピン）（ＰＴＭＳＰ）がある。
【００７５】
シール層は０．１〜１０μｍ、好ましくは１μｍの厚さを有することが出来る。
【００７６】
支持材料とポリマー被覆間の結合を作る適当な方法は  ＷＯ９８／１３２３４Ａ１  に記述されており、特にこの刊行物に対して言及されている。
【００７７】
図２ａは本発明に従って使用される透過性材料を貫通する断面を示す。断面は、本発明によって使用される柔軟なチューブ１６の柔軟なチューブ壁１４を貫通する部分を表わす。例えば凡そ２００μｍの密度を有する延伸膨張ＰＴＦＥから作られた多孔質の柔軟なチューブ材料２５は外表面４０及び内表面３０を有する。外表面４０は気体混合物２７の方に面し、内表面３０は吸収液３０の方に面する。
【００７８】
更なる設計が図２ｂに示されている。例えば凡そ２００μｍの厚さを有する延伸膨張ＰＴＦＥの多孔質支持材料２５は、例えば凡そ１μｍの厚さの  Ｔｅｆｌｏｎ  ＡＦ  ２４００  のポリマー被覆を有する。分離されるべき気体混合物２７は支持材料２５の被覆されてない表面４０に置かれる。ポリマー被覆２６は、吸収液２８の方に面し、内表面３０を形成する支持材料２５の側面に適用される。
【００７９】
連結要素１８は柔軟なチューブ１６と同じ材料から作られ、図２に示されたものと大体において同じ構造であるのが好ましい。それゆえ連結要素１８の材料構造に関しては、柔軟なチューブ１６についての上記の記述が参考になる。
【００８０】
本発明による柔軟なチューブユニット１０の更なる第二の好ましい実施態様が図３ａに示されている。柔軟なチューブユニット１０は相互に隣接して配置された複数の柔軟なチューブ１６からなり、連結要素１８は二つの隣接する柔軟なチューブ１６の間に配置される。この設計において、連結要素１８は柔軟なチューブ１６の流れの方向に対して直角、即ち、角度α＝９０度で配置される。併しながら、図１に示された柔軟なチューブ１６とは対照的に、図３に示された柔軟なチューブは断面に狭窄部５０を全く示さない。併しながら、この配置においてもまた、柔軟なチューブ１６に断面の狭窄部５０を与えることは可能である。
【００８１】
例えば図１に関して上述した吸収液のような少なくとも一つの流体２０が、柔軟なチューブ１６及び連結要素１８の中を流れる。柔軟なチューブ１６及び連結要素１８の構造は図１に関して与えられた説明に対応する。図１とは対照的に連結要素１８は柔軟なチューブ１６よりも大きな内径を有する。連結要素１８の内径は柔軟なチューブ１６の内径の５倍までの大きさであり得る。この実施態様において、連結要素の内径は２〜５ｍｍの間であるのが好ましい。
【００８２】
図３ｂは本発明による柔軟なチューブユニット１０の更なる第三の好ましい実施態様を示す。柔軟なチューブユニット１０は相互に隣接して配置された複数の柔軟なチューブ１６からなり、連結要素１８が隣接する柔軟なチューブ１６の間に配置されている。この設計においてもまた連結要素１８は柔軟なチューブ１６の流れの方向に対して直角、即ち、角度α＝９０度に配置されている。二つの隣接する柔軟なチューブ１６間の連結要素１８は、相互に周期的に変化する距離が離れて存在する。この距離は同一または異なることが可能である。図解の実施態様においては、連結要素１８間の距離は、夫々の場合二つの隣接する連結要素１６の中心線の間で測って、凡そ４ｍｍと凡そ８ｍｍの間で交互に変化する。
【００８３】
連結要素１８及び柔軟なチューブ１６の構造及び大きさは、図１に示された柔軟なチューブユニット１０に相当する。連結要素１８は柔軟なチューブ１６よりも小さな内径を有し、それゆえ柔軟なチューブ１６よりも狭い。柔軟なチューブ１６から連結要素１８に移るところで、少なくとも一つの流体２０または吸収液は、連結要素１８が始まる分岐部で、吸収液が良好に混合されるように加速される。このようにして、物質移動が増大し例えばＣＯ２のより多くの量が分離されるべき気体混合物２７から分離され得る。
【００８４】
図４、５及び６は、本発明による柔軟なチューブユニット１０の製造方法を図解する。図４は生産方法を実行するための装置を示す。
【００８５】
柔軟なチューブユニット１０は少なくとも二つの積層膜層３２、３４からなり、これらは多孔質延伸膨張ＰＴＦＥ製であるのが好ましい。柔軟なチューブ１６はまた相互に重ねて積層された複数の膜層から成ることも出来る。第一の膜層３２及び第二の膜層３４は、平らな細長い片の形態で、第一の型彫りされたローラー３６と第二の型彫りされたローラー３８の間のニップ部３５に導入される。
【００８６】
図５にその配置の一つの例を図で示した溝４５が、型彫りされたローラー３６、３８の表面に彫られる。これらの溝４５は夫々の場合互いに相対して配置され、その結果断面が円形の空洞が形成される。第一の型彫りされたローラー３６上の溝４５の関連した配置は、柔軟なチューブ１６間に直角に配置された柔軟なチューブ１６と連結要素１８から成る柔軟なチュ−ブユニット１０の例に関して示されている。長さ方向の溝４５ａは望ましい形状の柔軟なチューブ１６を与え、交叉方向の溝４５ｂは望ましい形状の連結要素１８を与える。溝４５は、柔軟なチュ−ブ１６及び連結要素１８の望ましい形状及び配置を作るために、型彫りされたローラー３６、３８の表面内に任意の望ましい配置を取ることが出来る。
【００８７】
ワイヤーまたはマンドレル４２を、溝４５によって形成された空洞内の静止位置に配置することが出来る。ワイヤー４２は溝４５によって形成された空洞の内径よりも僅かに小さい外径を有する。一つの実施態様において、ワイヤー４２は長さ方向の溝４５ａにだけ配置される。
【００８８】
二つの膜層３２、３４がローラーのニップ３５を通して引張られ、その工程の間にそれらは一緒に積層され、溝４５の領域ではその領域に配置されたワイヤ４２の周りに置かれ、その結果柔軟なチューブ１６が形成される。これを図解するため、図６は二つの型彫りされたローラー３６、３８間のニップ部３５の断面を示す。図６の左手部分は、長さ方向の溝４５ａだけが形成されるローラー表面の位置での断面を図解する。破線は交叉方向の溝４５ｂを示し、これらはこの点ではなお被覆されている。図６の右側部分は、交叉方向の溝４５ｂが長さ方向の溝４５ａに加わって見られる断面を示す。
【００８９】
柔軟なチューブ１６に加えて、その場合には連結要素１８が交叉方向の溝４５ｂの形状によって形成される。図６で原理的に図解したように、好ましい実施態様においてワイヤー４２が長さ方向の溝４５ａの配置に対応する配置で形成される。このようにして長さ方向の溝４５ａ、交叉方向の溝４５ｂ、及びワイヤー４２が、柔軟なチューブ１６及び連結要素１８の形状及び配置を画定する。柔軟なチューブ１６の内径はワイヤー４２の外径によって決められ、連結要素１８の内径は交叉方向の溝４５ｂの形状によって決められる。
【００９０】
膜層３２、３４は型彫りされたローラー３６、３８によって生じた圧力によって一緒に結合される。型彫りされたローラー３６、３８は、型彫りされたローラー３６、３８の間に残る空間が柔軟なチューブ１６の大体の壁の厚さに対応するように一緒に引張られる。加えて、例えば接着剤による結合、熱またはレーザー放射のような一つ以上の既知の結合技術を使用することが出来る。例えば接着剤塗布機のローラーを型彫りされたローラー３６、３８の上流に連結することが出来る。膜層３２、３４は、ローラーニップ部３５に滞在中またはそれらがローラーニップ部３５を離れた後に熱の作用を受けることが出来る。この目的のために、型彫りされたローラー３６、３８及び／またはワイヤー４２を加熱することが出来、または膜層３２、３４は焼成浴７０、熱接触ユニット７０または加熱空気ユニット７０を通って導かれる。これに替るものとして、赤外線もまた使用可能である。一緒に積層された膜層３２、３４の表面はこのユニット７０で焼成される。他の設計においては膜層３２、３４はまた接着剤によって結合または溶接することも出来る。焼成工程に関して、３５０〜４００℃の温度で２〜３秒の滞在時間がユニット７０において好ましい。
【００９１】
積層された膜層３２、３４はユニット７０の下流側でワイヤ４２から引き離されるのが好ましい。記述した生産工程の別の設計及び変形を  ＥＰ  ０６７７３２１  （Ｂ１）  に見出すことが出来る。
【００９２】
一つの設計において、柔軟なチューブユニット１０は次いで  ＷＯ９８／１３２３４  （  ウィツコ、ビーヤ  ）に記述された気体選択性ポリマー被覆２６の塗布のための工程に従って処理される。
【００９３】
図７は例として本発明の一つの可能性のある形態を図解する。本発明による柔軟なチューブユニット１０は、柔軟なチューブ１６の中を流れる少なくとも一つの第一の流体２８と柔軟なチューブ１６の周りを流れる少なくとも一つの第二の流体２７の間の物質移動のための柔軟なチューブモジュール６０の一部を形成する。柔軟なチューブモジュール６０は、或る気体成分が気相２７から吸収液２８中に取り出されるための吸収モジュール６０として使用されるのが好ましい。吸収モジュール６０に替るものとして、それはまた脱着モジュールであることも出来る。
【００９４】
柔軟なチューブモジュール６０は気体の入り口６１及び気体の出口６２を含み、これらはハウジング６３の反対の偏った端に形成される。ハウジング６３の端部の両面は成型化合物から作られた第一のプレート６４及び第二のプレート６５によって閉塞される。
【００９５】
少なくとも一つの柔軟なチューブユニット１０がハウジング６３の両端面間に供給される。本発明による更なるチューブユニット１０がハウジング６３の中に配置されるのが好ましい。少なくとも一つの柔軟なチューブユニット１０は、第一の柔軟なチューブユニット端部１１及び第二の柔軟なチューブユニット端部１２を有する。柔軟なチューブユニット１０の第一の柔軟なチューブユニット端部１１と第二の柔軟なチューブユニット端部１２は、閉塞される閉塞プレート６４、６５を貫通して、夫々の場合カバー６６、６７によってそれらの中に保持された柔軟なチューブ１６により広い範囲にわたって通じる。空洞６８、６９が夫々の場合カバー６６、６７及び閉塞プレート６４、６５の間に形成される。カバー６６、６７は連結するストップに解放され、これらは吸収液入り口７２及び吸収液出口７３用にホースまたはパイプに連結され得る。
【００９６】
吸収液の入り口７２及び第一の空洞６８を経由して、吸収液２８は柔軟なチューブユニット１０の柔軟なチューブ１６の第一の側端面に入る。気相２７は気体入り口６１を経由してハウジング６３の内部に導入され、対向流で気体の出口に流れるのが好ましい。本工程において、気相２７は本発明による柔軟なチューブユニット１０の個々の柔軟なチューブ１６の外側表面４０の上を離れて走行する。吸収液２８は、柔軟なチューブユニット１０の柔軟なチューブ１６及び連結要素１８の中を通って流れ、本工程においては気相２７から分離されるべき気体成分を取り入れる。気体成分を担った吸収液２８は、第二の空洞６９に解放され、そこから吸収液の出口７３に流れ出る。
【００９７】
図７に示された柔軟なチューブモジュールの図解は、更に可能性のある一連のモジュール構造の例としてみなされるべきである。気相２７が柔軟なチューブ１６及び連結要素１８の中を流れ、吸収液２８が柔軟なチューブユニット１０の周りを流れることもまた可能性がある。更に気相２７及び吸収液２８は、互いに向流または逆流で流れることが出来る。
【００９８】
気体分離に加えて、本発明による柔軟なチューブユニットはまた不均一な流体を混合するための装置として、または異なった温度の流体の熱交換器として、制御された方法で使用することが出来る。
【００９９】
更に本発明は上述の実施態様に限られるものではない。天然ガスまたは排ガスからのＣＯ２の気体分離に加えて、本発明による柔軟なチューブユニット１０は、気体／液体分離を使用して気体混合物から例えばＨ２ＳまたはＳＯ３のような他の気体成分の気体分離にも使用することが出来る。本発明による柔軟なチューブユニットの別の応用として、液体の気化及びガス抜き用がある。
実施例
実施例１
本発明による柔軟なチューブユニット１０は、気体／液体吸収工程において天然ガスからＣＯ２を分離するための本発明による複数の柔軟なチューブユニット１０から成る柔軟なチューブモジュール６０の一部である。柔軟なチューブユニット１０は図７に示すように柔軟なチューブモジュール６０の中に配置される。
【０１００】
夫々の柔軟なチューブユニット１０は互いに隣接して配置された多数の柔軟なチューブ１６を有する。連結要素１８が隣接する柔軟なチューブ１６の間に配置される。柔軟なチューブ１６及び連結要素１８の相互に関する配置は、図３ｂに図解したものに相当する。それゆえ連結要素１８は柔軟なチューブ１６の間で直角、即ちα＝９０度の角度である。
【０１０１】
柔軟なチューブ１６及び連結要素１８は延伸膨張ＰＴＦＥから作られた多孔質の膜層から生産される。これらの多孔質膜層は  Ｗ．Ｌ．Ｇｏｒｅ  ＆  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ  ＧｍｂＨ  から入手可能である。本膜層は５５％の多孔度、２１３μｍの厚さ、及び０．２μｍの平均孔径を有する。本発明による複数のチューブユニット１０は、図４、５及び６に関して記述した工程に従って生産された。このようにして生産された柔軟なチューブユニット１０においては、柔軟なチューブ１６の長さは２０００ｍｍである。柔軟なチューブ１６の内径は１．１５ｍｍである。柔軟なチューブ１６の外径は１．４５ｍｍである。従って柔軟なチューブの壁の厚さは０．１５ｍｍである。柔軟なチューブ１６は１２００〜１４００ｍｌ／分／ｃｍ２の空気処理量を有する。空気処理量は米国のコウルター社によって生産されたコウルターポロメーターを使用して１バールの圧力で測定された。
【０１０２】
合計１６９９本の柔軟なチューブ１６が柔軟なチューブモジュール６０の中に置かれる。
【０１０３】
連結要素１８は柔軟なチューブ１６の長さ方向の軸５に対して直角に配置され、長さは約１ｍｍである。図３に示すように、二つの隣接する柔軟なチューブ１６間の連結要素１８は周期的に交互に替る約４ｍｍと約８ｍｍの距離に相互に置かれる。連結要素１８の断面は主に楕円形で、その最も幅のある点で１ｍｍで、その最も狭い点で０．２ｍｍである。柔軟なチューブモジュール６０内で気体交換に利用可能な活性な膜表面積は、柔軟なチューブ１８の外表面で１８ｍ２であり、柔軟なチューブ１８の内表面で１４．２４ｍ２である。柔軟なチューブユニット１０内の吸収液は１〜１０ｃｍ／秒の間の速度で移動する。気相と吸収液間の圧力差は精々０．８バールである。吸収液の温度は２０℃と４０℃の間である。
【０１０４】
柔軟なチューブモジュール６０の柔軟なチューブユニット１０の中を流れる吸収液はＮＦＭ−ＮＡＭであり、これはまた  ＭＯＲＰＨＹＳＯＲＢ  の商標名でドイツのクルップウーデ社から入手可能である。
【０１０５】
その結果本発明による柔軟なチューブユニット１０を有する柔軟なチューブモジュール６０は、同じ寸法の柔軟なチューブを有するが連結要素を持たない従来の柔軟なチューブモジュールに比較して、物質移動において３０％の改良を達成することが出来た。このようにして、従来の柔軟なチューブモジュールによって可能であるよりも更に多くのＣＯ２が天然ガスから分離されることが可能であった。
実施例２
実施例１に記述したような複数の柔軟なチューブユニット１０を有する本発明による柔軟なチューブモジュール６０を気体分離（気体混合物からのＣＯ２の除去）に使用する。柔軟なチューブユニット１０は実施例１に記述した延伸膨張ＰＴＦＥから作られた膜層を有し、これはまた同じ工程を用いて生産された。実施例１と対照的に、この柔軟なチューブモジュール６０は３．３ｍ２の活性内膜表面及び４．２ｍ２の活性外膜表面のモジュールの大きさを有する。柔軟なチューブ１６の長さは２１０ｍｍである。柔軟なチューブ１６間には連結要素１８が在り、柔軟なチューブ１６と連結要素１８の相互に関しての配置は図３ｂに示したものである。連結要素１８は相互に関して実施例１に記述したものと同じ寸法及び同じ配置を有する。
【０１０６】
柔軟なチューブユニット１０の中の吸収液は１〜１０ｃｍ／秒の間の速度で移動する。気相と吸収液間の圧力差は精々０．８バールである。吸収液の温度は２０℃と４０℃の間である。
【０１０７】
３０％の強度のＭＥＡ溶液が吸収液として使用される。
【０１０８】
本発明による柔軟なチューブユニット１０を有する柔軟なチューブモジュール６０に対して、同じ寸法の柔軟なチューブを有するが、連結要素を持たない従来の柔軟なチューブモジュールと比較して、物質移動の改良結果は３５％である。
【図面の簡単な説明】
ここで本発明を図面に関してより詳細に説明する。
【図１】  図１は本発明による柔軟なチューブユニットの第一の実施態様の一部を示す。
【図２ａ】  図２ａは柔軟なチューブ壁の断面を示す。
【図２ｂ】  図２ｂは気体選択性被覆を備えた柔軟なチューブ壁の断面を示す。
【図３ａ】  図３ａは本発明による柔軟なチューブユニットの第二の実施態様の一部を示す。
【図３ｂ】  図３ｂは本発明による柔軟なチューブユニットの第三の実施態様の一部を示す。
【図４】  図４は本発明による柔軟なチューブユニットを生産するための装置を図で示す。
【図５】  図５はローラー表面の溝の配置の一つの例を示す。
【図６】  図６は図４に示した装置の二つ型彫りされたローラーの間のニップ部の断面を示す。
【図７】  図７は吸収膜モジュールの概略の長さ方向の断面を示す。
【図１】
0004620318.tif 000002
【図２ａ】
0004620318.tif 000003
【図２ｂ】
0004620318.tif 000004
【図３ａ】
0004620318.tif 000005
【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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