WO2015107820A1

WO2015107820A1 - 酸性ガス分離用スパイラル型モジュールおよび製造方法

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Publication number: WO2015107820A1
Application number: PCT/JP2014/083112
Authority: WO
Inventors: 米山　聡
Original assignee: 富士フイルム株式会社
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-12-15
Publication date: 2015-07-23
Also published as: JP2015136634A

Abstract

　酸性ガス分離膜全体に水分を供給することができ、原料ガスの処理効率すなわち酸性ガスの分離性能を向上できる酸性ガス分離用スパイラル型モジュールおよびその製造方法を提供する。原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材と、原料ガスから酸性ガスを分離する酸性ガス分離膜を有する酸性ガス分離層と、分離した酸性ガスの流路となる透過ガス流路用部材とを有する積層体を、１以上、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であって、供給ガス流路用部材の、原料ガスの入口となる入口端面側に、原料ガスの流路を変更する２以上の流路変更部材を有し、入口端面から離間するにしたがって、少なくとも１対の流路変更部材同士の間隙が大きくなる。

Description

酸性ガス分離用スパイラル型モジュールおよび製造方法

　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およびその製造方法に関する。

　近年、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。

　一例として、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。

　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。

　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、分離した酸性ガスを収集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が知られている。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ある。

特開平４－２１５８２４号公報特許第４６２１２９５号公報

　特許文献１にも示されるように、このようなスパイラル型の酸性ガス分離モジュールは、一般的に、その内部が原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材（供給物スペーサ）、および、その内部が分離した酸性ガスの流路となる透過ガス流路用部材（透過物スペーサ）を用いる場合が多い。このような流路用部材は、通常、メッシュ状のシート状物で構成される。
　この場合には、一例として、特許文献１にも示されるように、酸性ガス分離モジュールは、供給ガス流路用部材を酸性ガス分離膜で挟持し、その両面を透過ガス流路用部材で挟持してなる積層体を、中心筒に巻き回して、構成される。

　ところで、促進輸送膜では、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。すなわち、膜中に保持する水分が多いほど、キャリアの膜中への溶解性が高くなり、酸性ガスの透過度が高くなる。そのため、原料ガスに水蒸気を含有させて促進輸送膜に水分を供給することが行われる。
　このような促進輸送膜を一般的なバッチ式の平膜として評価する場合には、膜面積全体に水蒸気を供給できる。そのため、理想的な分離性能を得ることができる。

　しかしながら、本願発明者の検討によれば、このような促進輸送膜をスパイラル型の分離モジュールとして用いた場合には、平膜として促進輸送膜を評価した場合よりも分離性能が低くなるという問題があることがわかった。
　この主要因の一つが、供給された原料ガスの分離モジュール内での流速分布である。分離モジュール内の中心筒周辺や外周部周辺、あるいは、原料ガスの出口となる端面側では、原料ガスの入り口となる端面側よりも流速が遅くなる（図１１参照）。流速が遅い部分は単位時間当たりの供給水分量が少なくなるため、促進輸送膜の性能を十分に引き出すことができないことがわかった。すなわち、促進輸送膜をスパイラル型の分離モジュールとして利用する場合には、促進輸送膜の膜面上の大部分は水分が枯渇して、本来発現できる性能を十分に発揮できないという問題があることがわかった。

　そこで本発明は、酸性ガス分離膜全体に水分を供給することができ、原料ガスの処理効率すなわち酸性ガスの分離性能を向上できる酸性ガス分離用スパイラル型モジュールおよびその製造方法を提供することに有る。

　本願発明者は、上記課題を達成すべく鋭意研究した結果、積層体の供給ガス流路用部材の、原料ガスの入口となる入口端辺側に、原料ガスの流路を変更する２以上の流路変更部材を有し、入口端辺に直交する方向において、入口端辺から離間するにしたがって、２以上の流路変更部材の部材同士の間隙が大きくなる構成とすることにより、酸性ガス分離膜全体に水分を供給することができ、原料ガスの処理効率すなわち酸性ガスの分離性能を向上できることを見出し、本発明を完成させた。
　すなわち、本発明は、以下の構成の酸性ガス分離用スパイラル型モジュールおよびその製造方法を提供する。

　（１）　管壁に貫通孔が形成された中心筒と、原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材と、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分離膜を、供給ガス流路用部材側の面に有する酸性ガス分離層と、酸性ガス分離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とを有し、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、１以上、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であって、積層体の供給ガス流路用部材の、原料ガスの入口となる入口端面側に、原料ガスの流路を変更する２以上の流路変更部材を有し、入口端面に垂直な方向において、入口端面から離間するにしたがって、２以上の流路変更部材の少なくとも１対の部材同士の間隙が大きくなる酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
　（２）　酸性ガス分離膜が、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）　２以上の流路変更部材は、供給ガス流路用部材の入口端面の延在方向の中心線を軸にして対称に配置される（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）　入口端面に垂直な方向に、複数組の流路変更部材が配置され、入口端面に垂直な方向において入口端面から離間するにしたがって、組となる流路変更部材同士の間隙がそれぞれ大きくなる（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。
　（５）　供給ガス流路用部材の入口端面の延在方向の中心線を軸にして対称に配置される流路変更部材を２組有し、一方の組の流路変更部材は、他方の組の流路変更部材よりも、中心線に近い位置に配置される（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。
　（６）　入口端面に垂直な方向において、２以上の流路変更部材の長さが、供給ガス流路用部材の長さの１０％以上である（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）　積層体を２以上有し、積層体ごとに、２以上の流路変更部材の配置位置が異なる（１）～（６）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。
　（８）　積層体を２以上有し、積層体ごとに、２以上の流路変更部材の形状が異なる（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。

　（９）　（１）～（８）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の製造方法であって、２以上の流路変更部材の材料となる第１の溶液を溶剤で希釈した第２の溶液を供給ガス流路用部材の、２以上の流路変更部材の形成位置に含浸させる工程と、第２の溶液を含浸させた位置に、第１の溶液を含浸させる工程とを有する酸性ガス分離用スパイラル型モジュールの製造方法。
　（１０）　（１）～（８）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の製造方法であって、酸性ガス分離膜の表面に２以上の流路変更部材を形成する工程と、２以上の流路変更部材を形成した酸性ガス分離層と供給ガス流路用部材とを積層する工程とを有する酸性ガス分離用スパイラル型モジュールの製造方法。

　本発明によれば酸性ガス分離膜全体に水分を供給することができ、原料ガスの処理効率すなわち酸性ガスの分離性能を向上できる。

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を一部切り欠いて示す概略斜視図である。図１に示す酸性ガス分離用スパイラル型モジュールの積層体の概略断面図である。図３（Ａ）～図３（Ｃ）は、本発明の酸性ガス分離用スパイラル型モジュールに用いられる供給ガス流路用部材の一例を概念的に示す図である。流路変更部材の作用を説明するための概略斜視図である。図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、流路変更部材の形成方法の一例を説明するための概念図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、図１に示す酸性ガス分離用スパイラル型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１に示す酸性ガス分離用スパイラル型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（Ａ）および図８（Ｂ）は、図１に示す酸性ガス分離用スパイラル型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１に示す酸性ガス分離用スパイラル型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１に示す酸性ガス分離用スパイラル型モジュールの作製方法を説明するための概念図である。従来のスパイラル型の分離モジュールの流速分布を説明するための概念図である。

　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。
　以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
　なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。

　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２０ａ）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。

　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。

　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。

　図１に示す分離モジュール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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。
　ここで、本発明においては、便宜的に、原料ガスＧの供給方向をｘ方向、ｘ方向と直交する方向をｙ方向とする。スパイラル型である図示例の分離モジュール１０においては、この積層体１４の巻回方向はｙ方向と一致し、従って、積層体１４の巻回方向と直交する方向は、原料ガスＧの供給方向であるｘ方向と一致する。

　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。
　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。

　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は原料ガスＧの供給方向であり、ｘ方向と直交するｙ方向は積層体１４の巻回方向（以下、巻回方向とも言う）と一致する。
　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の間に供給ガス流路用部材２４を挟み込んで挟持体３６とし（図７参照）、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。

　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ｘ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内をｘ方向に流れる。ここで、本発明の分離モジュール１０において、供給ガス流路用部材２４は、内部を流れる原料ガスＧの流路を変更する流路変更部材（流路壁５０ａおよび５０ｂ）を有する。そのため、供給ガス流路用部材２４内における原料ガスＧの流速を均一化できる。この点に関しては、後に詳述する。
　供給ガス流路用部材２４内における流れの中で、酸性ガス分離層２０（促進輸送膜２０ａ）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２０ａ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。

　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を巻回方向（矢印ｙ方向）に流れて、中心筒１２に至り、中心筒１２の貫通孔１２ａから中心筒１２内に流入する。中心筒１２内に流入した酸性ガスＧｃは、中心筒１２をｘ方向に流れて、開放端１２ｂから排出される。
　また、酸性ガスＧｃを除去された残余ガスＧｒは、供給ガス流路用部材２４をｘ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。

　供給ガス流路用部材２４は、ｘ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、シート状の部材である。図示例においては、供給ガス流路用部材２４は、一例として、長方形である。また、前述のように、供給ガス流路用部材２４は、その内部に、原料ガスＧの流路を変更（強制的に変更）する、流路変更部材が設けられる。
　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。この点を考慮すると、供給ガス流路用部材２４は、メッシュ状（ネット状／網目構造）を有する部材が好ましい。

　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。
　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。

　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。

　ここで、本発明の分離モジュール１０においては、この供給ガス流路用部材２４の内部に、原料ガスＧの流路を変更する流路変更部材が設けられる。

　図３（Ａ）に、巻回を巻き戻して平面状にした状態の供給ガス流路用部材２４を概念的に示す。なお、図３（Ａ）～図３（Ｃ）においては、図面を簡潔にし、構成を明瞭に示すために、供給ガス流路用部材２４のメッシュは省略する。
　図３（Ａ）に示すように、供給ガス流路用部材２４は、内部に、流路規制部材としての流路壁５０ａおよび５０ｂを有する。流路壁５０ａおよび５０ｂは、共に、供給ガス流路用部材２４の厚さ方向の全域に対応する高さを有し、供給ガス流路用部材２４の面方向に延在する、壁状の部材である。
　なお、流路壁（流路規制部材）は、供給ガス流路用部材２４の厚さ方向の全域よりも低くても良い。しかしながら、より多くの原料ガスＧの流路を変更できる等の点で、流路壁は、厚さ方向に供給ガス流路用部材２４の全域を閉塞する高さを有するのが好ましい。

　図示例において、流路壁５０ａは、供給ガス流路用部材２４内において、ｘ方向（原料ガス供給方向）の原料ガスの入口となる端面（以下、入口端面とも言う）から、ｙ方向（巻回方向）の中心筒１２から離れる方向に傾斜して、ｘ方向の下流側（以下、単に上流／下流ともいう）に向かって延在する。他方、流路壁５０ｂは、流路壁５０ａに対してｙ方向の中心筒１２側に設けられる。流路壁５０ｂは、入口端面から、ｙ方向の中心筒１２側に傾斜して、下流側に向かってｘ方向に延在する。また、両流路壁は、共に、ｘ方向およびｙ方向の全域には至らないように形成される。また、流路壁５０ａおよび５０ｂは、ｙ方向の中心線を軸に略対称に配置される。
　すなわち、２つの流路壁５０ａおよび５０ｂは、入口端面側に配置されると共に、ｘ方向に入口端面から離間するにしたがって、流路壁５０ａと流路壁５０ｂとの間隙が大きくなるように配置される。
　なお、以下の説明では、便宜的に、ｙ方向の中心筒１２側を基端、同中心筒１２と逆側を先端とも言う。また、ｘ方向の入口端面とは反対側の端面を出口端面とも言う。

　なお、図３（Ａ）に示す例においては、流路壁５０ａおよび流路壁５０ｂは、それぞれ３つの直線状（板状）の部材の先端同士を角度を変えて連結した形状、すなわち、屈折（屈曲）した折れ線状である。しかしながら、流路壁５０ａおよび流路壁５０ｂの形状はこれに限定はされず、入口端面から離間するにしたがって、流路壁５０ａと流路壁５０ｂとの間隙が大きくなる形状であれば、直線状、曲線状等の形状であってもよい。

　なお、図中の符号５２は、供給ガス流路用部材２４の先端において、ｘ方向の全域に形成される、流路壁５０ａ等と同様の壁状の部材（壁部材５２）である。
　後述するが、分離モジュール１０は、積層体１４を、複数、積層して巻回した構成を有するので、基本的に、１つの供給ガス流路用部材２４に流入した原料ガスＧが、この供給ガス流路用部材２４の先端側から排出されることは無い。しかしながら、微量でも、原料ガスＧが、この供給ガス流路用部材２４の先端側から排出される場合も有るので、図示例のような壁部材５２を有することにより、より確実に、原料ガスＧが供給ガス流路用部材２４の先端側から排出されることを防止して、より効率の良い原料ガスの処理を行うことが可能となる。

　前述のとおり、従来のスパイラル型の分離モジュールにおいては、原料ガスの流速が遅くなる領域がある。そのため、流速が遅い領域では単位時間当たりの促進輸送膜への供給水分量が少なくなり、促進輸送膜の性能を十分に引き出すことができないという問題があった。
　具体的には、流路壁５０ａおよび５０ｂを有さない場合の供給ガス流路用部材２４内における原料ガスＧの流速分布について、図１１を用いて説明する。
　図１１は、従来のスパイラル型の分離モジュールにおける供給ガス流路用部材内の原料ガスＧの流速分布を平面状にして表す概念図である。
　図１１に概念的に示すように、従来のスパイラル型の分離モジュールにおいては、入口端面から供給ガス流路用部材１２４に流入した原料ガスＧの流速は、入口端面側で高く、出口端面側に向かうにしたがって低くなる。また、原料ガスの流速は、中心筒１１２の近く、および、被覆層近くでは低くなる。すなわち、ｙ方向において、中央で高く、基端および先端側（中心筒側および中心筒とは反対側）で低くなる。
　このように原料ガスの流速が遅くなる領域では、原料ガスに含まれる水蒸気が促進輸送膜に十分に供給されないため、単位時間当たりの促進輸送膜への供給水分量が少なくなり、促進輸送膜の性能を十分に引き出すことができないという問題があった。
　促進輸送膜の吸水性を高くすることにより、供給水分量への依存性を低減することができる。しかしながら、促進輸送膜の吸水性を高くすると非常に柔らかい（粘性が低い）、ゲル膜となるため、擦れ等により欠陥が発生しやすくなる。従って、促進輸送膜の吸水性、保水性を高くするのは限界がある。

　これに対して、本発明の分離モジュール１０は、供給ガス流路用部材２４が上記流路壁５０ａおよび５０ｂを有する。流路壁５０ａおよび５０ｂは、供給ガス流路用部材２４に流入した原料ガスＧの流路を変更して、供給ガス流路用部材２４の位置ごとの原料ガスＧの流速差を小さくし、供給ガス流路用部材２４の全面で流速分布が均一になるようにすることができる。

　具体的には、図４に概念的に示すように、入口端面から供給ガス流路用部材２４に流入した原料ガスＧのうち、中央部、すなわち、流路壁５０ａと流路壁５０ｂとの間から流入した原料ガスＧは、出口端面に向かって拡大する流路を流れるため、流路壁５０ａと流路壁５０ｂとの間を流れる間に流速が遅くなる。
　一方、流路壁５０ａとｙ方向先端との間、ならびに、流路壁５０ｂとｙ方向基端との間から流入した原料ガスＧは、出口端面に向かって縮小する流路を流れるため、それぞれ、流路壁５０ａと先端との間、流路壁５０ｂと基端との間を流れる間に流速が速くなる。
　すなわち、原料ガスＧの流速が速いｙ方向中央部においては、流速が下がり、流速が遅い先端側および基端側においては、流速が上がる。これにより、供給ガス流路用部材２４の位置ごとの原料ガスＧの流速差を小さくし、供給ガス流路用部材２４の全面で流速分布が均一になるようにすることができる。

　前述のとおり、促進輸送膜では、膜中に保持する水分が多いほど、キャリアの膜中への溶解性が高くなり、酸性ガスの透過度が高くなる。
　従って、流路壁５０ａおよび５０ｂを有する本発明の分離モジュールでは、供給ガス流路用部材２４の位置ごとの原料ガスＧの流速差を小さくすることで、促進輸送膜２０ａの膜面上の全面に、均一に原料ガスＧ、すなわち、水蒸気を供給することができ、促進輸送膜２０ａの全面を有効に利用して原料ガスの処理効率すなわち酸性ガスの分離性能を向上できる。

　図３（Ａ）に示す供給ガス流路用部材２４は、２つの流路壁を有しているが、本発明の分離モジュールにおいては、流路壁は３つ以上であってもよい。

　また、供給ガス流路用部材２４は、２つの流路壁を１組として、複数組の流路壁を有していてもよい。
　例えば、図３（Ｂ）に概念的に示すように、供給ガス流路用部材２４は、その内部にｘ方向に２組の流路壁を有してもよい。流路壁５０ｃおよび５０ｄはそれぞれ、流路壁５０ａおよび５０ｂと同じ形状であり、流路壁５０ａおよび５０ｂよりもｘ方向の出口端面側に形成される。

　あるいは、供給ガス流路用部材２４は、その内部にｙ方向に２組以上の流路壁を有していてもよい。
　また、複数組の流路壁を有する場合には、各流路壁のｘ方向の長さ等の形状は異なっていてもよい。

　また、供給ガス流路用部材２４は、その内部にｙ方向の中心位置を一致させて複数組の流路壁を有していてもよい。
　例えば、図３（Ｃ）に概念的に示すように、供給ガス流路用部材２４は、その内部にｙ方向の中心位置を一致させて２組の流路壁を有してもよい。図示例は、流路壁５０ａおよび５０ｂと、流路壁５０ｅおよび５０ｆの２組の流路壁を有する。流路壁５０ｅは、流路壁５０ａよりも先端側に形成される。また、流路壁５０ｆは、流路壁５０ｂよりも基端側に形成される。流路壁５０ｅおよび流路壁５０ｆは、流路壁５０ａおよび流路壁５０ｂよりもｘ方向の長さが長い。また、図に示すように、流路壁５０ｅおよび流路壁５０ｆは、Ｓ字形状に形成される。
　なお、供給ガス流路用部材の先端側および基端側に配置される流路壁の長さを中心側に配置される流路壁よりも長くすることで、原料ガスが届きにくい出口側両端部に原料ガスをより好適に供給することができる。
　このように、供給ガス流路用部材に複数組の流路壁を配置したり、配置位置に応じて、流路壁ごとに形状を変更することにより、供給ガス流路用部材中の原料ガスの流速をより均一にすることができる。

　なお、流路壁の形状（長さ、曲率、角度等）、配置位置、個数等は、上記の例に限定はされず、供給ガス流路用部材２４中の原料ガスの流速分布に応じて適宜決定すればよい。
　また、３以上の流路壁を有する場合は、少なくとも１対の流路壁同士の間隔が流れ方向に大きくなればよく、流路壁同士の間隔が流れ方向に狭くなる関係にある流路壁を有していてもよい。

　ここで、前述のとおり、スパイラル型の分離モジュール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に巻回してなる構成を有する。複数の積層体１４を有する場合には、各積層体１４の供給ガス流路用部材２４それぞれに流路壁を配置すればよい。
　また、複数の積層体１４を有し、各積層体１４の供給ガス流路用部材２４それぞれに流路壁を配置する場合には、積層体１４ごとに流路壁の大きさ、長さ、曲率等の形状、配置位置、流路壁間の間隔、および、組となる流路壁がなす平均角度等が異なっていてもよい。
　複数の積層体１４を有する場合には、各積層体１４の位置をずらして積層し巻き回している。そのため、積層体１４ごとに供給ガス流路用部材２４中の流速分布は異なっている。従って、例えば、巻回した際における積層体１４の位置に応じて、積層体１４ごとに流路壁の大きさ、長さ、曲率等の形状、配置位置、流路壁間の間隔、および、組となる流路壁がなす平均角度等を変更してもよい。

　本発明の分離モジュール１０において、流路壁５０ａ、５０ｂのｘ方向の長さは、供給される原料ガスＧの流速分布、流量や温度、供給ガス流路用部材２４の配置位置、面積等に応じて、適宜、決定すればよい。
　供給ガス流路用部材２４中の流速分布をより好適に均一化できる点で、流路壁５０ａ、５０ｂのｘ方向の長さは、供給ガス流路用部材２４のｘ方向の長さの１０％以上であるのが好ましく、１０％～９０％であるのがより好ましく、３０％～６０％であるのが特に好ましい。

　本発明の分離モジュール１０において、流路壁の厚さは、供給される原料ガスＧの流速分布、流量や温度、供給ガス流路用部材２４の配置位置、面積等に応じて、適宜、決定すればよい。
　ここで、流路壁の厚さが薄すぎると、流路壁の強度が不十分で使用中に損傷する可能性が有る。また、流路壁が存在する位置は、酸性ガス分離層２０（促進輸送膜２０ａ）が有効に使用できないので、流路壁の厚さが厚すぎると、原料ガスＧの処理効率が低くなってしまう。
　この点を考慮すると、流路壁の厚さは、５～５０ｍｍが好ましく、５～３０ｍｍがより好ましく、５～２０ｍｍが特に好ましい。

　また、本発明の分離モジュール１０において、供給ガス流路用部材２４の面方向における流路壁（流路変更部材）の形成面積は、促進輸送膜２０ａの性能、供給される原料ガスＧの流速分布、流量や温度等に応じて、適宜、決定すればよい。
　ここで、流路壁の形成面積が小さ過ぎると、流路壁を形成する効果が十分に得られず、流路壁の形成面積が大き過ぎると、先と同様の理由で、原料ガスＧの処理効率が低くなってしまう。
　この点を考慮すると、流路壁の形成面積(面積Ｂ)は、供給ガス流路用部材２４の面積(面積Ａ）の０．０１～１０％が好ましい（すなわち、『０．０１≦（（Ｂ／Ａ）×１００≦１０』が好ましい）。

　また、図３（Ａ）に示す例では、流路壁（流路変更部材）は、供給ガス流路用部材２４の入口端面から延在する位置に配置されるが、これに限定はされない。例えば、供給ガス流路用部材２４の入口端面に接触しない位置に配置されてもよい。
　しかしながら、より好適に原料ガスＧの流速を均一にできる等の点で、流路変更部材は、図示例のような、供給ガス流路用部材２４の入口端面から、ｘ方向に向かって延在する壁状が好ましい。

　流路壁（流路変更部材）の形成材料は、十分な耐熱性および耐湿性を有し、かつ、メッシュ状の供給ガス流路用部材２４の内部に壁状の部材を形成できる、各種の材料が利用可能である。
　一例として、接着剤、熱可塑性樹脂、粘着テープ等が例示される。
　中でも、流路壁の形成性や利便性、流路壁幅の自由度等の点で、各種の公知の接着剤は好適に利用される。

　接着剤としては、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。
　中でも、耐熱性および耐湿性の観点から、エポキシ樹脂は、より好適に例示される。

　供給ガス流路用部材中の流路壁の形成方法としては、例えば、流路壁を接着剤または熱可塑性樹脂で形成する場合には、流路壁は、接着剤または熱可塑性樹脂の溶液を、メッシュ状の供給ガス流路用部材に含浸させて、硬化させることで形成することができる。
　図５（Ａ）および図５（Ｂ）に、流路壁の形成方法の一例を説明するための概略斜視図を示す。
　まず、流路壁の形成材料である上記接着剤または熱可塑性樹脂の溶液（第１の溶液）を調製し、さらに、この第１の溶液を溶剤により希釈した溶液（第２の溶液）を調製する。
　次に、図５（Ａ）に示すように、口金６０ａを用いて、調製した第２の溶液を、メッシュ状の供給ガス流路用部材２４中の所定の位置に含浸させる。

　さらに、図５（Ｂ）に示すように、供給ガス流路用部材２４に含浸させた第２の溶液６２ａ、６２ｂが乾燥する前に、口金６０ｂを用いて、調製した第１の溶液を、第２の溶液６２ａ、６２ｂに含浸させる。すなわち、供給ガス流路用部材２４中の第２の溶液に第１の溶液をさらに溶解させる。
　その後、第２の溶液６２ａ、６２ｂを乾燥・硬化して流路壁５０ａ、５０ｂを形成する。

　このように、流路壁５０ａ、５０ｂの材料となる第１の溶液を溶剤で希釈して粘度が低い第２の溶液を調製し、第２の溶液を含浸させて、さらに、第１の溶液を含浸させることで、供給ガス流路用部材２４の厚さ方向全域に溶液を含浸させることができ、欠陥等のない流路壁を形成することができる。

　ここで、第１の溶液を希釈するための溶剤としては、特に限定はなく、アセトン、ＭＥＫ、メタノール、ヘキサン等の上記接着剤または熱可塑性樹脂の溶液の溶剤として用いられる種々の公知の溶剤が利用可能である。
　また、第２の溶液の粘度は、供給ガス流路用部材２４中に好適に含浸できれば、特に限定はなく、供給ガス流路用部材２４のメッシュ径、厚さ、空隙率、溶剤との親和性等により適宜決定すればよい。

　なお、供給ガス流路用部材２４中の流路壁５０ａ、５０ｂの形成方法はこれに限定はされない。例えば、流路壁５０ａ、５０ｂの形成材料である上記接着剤または熱可塑性樹脂の溶液（第１の溶液）を直接、供給ガス流路用部材２４に含浸させてもよい。

　また、供給ガス流路用部材２４中に上記接着剤または熱可塑性樹脂の溶液を含浸させて流路壁５０ａ、５０ｂを形成する方法に限定はされない。
　例えば、酸性ガス分離層２０（促進輸送膜２０ａ）上に直接、流路壁５０ａ、５０ｂを形成して、流路壁５０ａ、５０ｂが形成された酸性ガス分離層２０と供給ガス流路用部材２４とを積層する構成としてもよい。
　流路壁５０ａ、５０ｂを酸性ガス分離層２０（促進輸送膜２０ａ）上に直接、形成する方法としては、粘着テープ等のシート状物を設置する方法、上記接着剤または熱可塑性樹脂の溶液を酸性ガス分離層２０上に塗布し硬化させる方法等が利用可能である。

　このような供給ガス流路用部材２４は、酸性ガス分離層２０に挟持される。図示例においては、酸性ガス分離層２０は、一例として、長方形のシート状物である。
　図示例の分離モジュール１０は好ましい態様として、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２０ａと、多孔質支持体２０ｂとから構成される。
　なお、本発明は、促進輸送型の分離モジュールに限定はされず、前述の特許文献１に示されるような、溶解拡散膜を用いる溶解拡散型の分離モジュールであってもよい。

　促進輸送膜２０ａ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２０ａ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２０ａ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２０ａ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。

　促進輸送膜２０ａ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２０ａ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２０ａ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。

　促進輸送膜２０ａの巻回方向の長さ（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２０ａ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２０ａの巻回方向の長さを、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ｘ方向のサイズに応じて、適宜、設定すれば良い。

　促進輸送膜２０ａ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。具体的には、１～２００μｍが好ましく、２～１７５μｍがより好ましい。
　促進輸送膜２０ａの厚さを、上記範囲にすることにより、十分なガス透過性と分離選択性とを実現できる。

　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２０ａ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。

　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２０ａ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。

　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２０ａ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、ＪＩＳＫ６７２６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。

　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。

　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。

　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。

　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（株式会社クラレ製）、ポバール（株式会社クラレ製）、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・ポバール株式会社製）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（株式会社クラレ製）が例示される。

　なお、本発明の分離モジュール１０の促進輸送膜２０ａ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。

　促進輸送膜２０ａにおける親水性化合物の含有量は、促進輸送膜２０ａを形成するためのバインダーとして機能し、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。

　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。

　また、促進輸送膜２０ａ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２０ａ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２０ａ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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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。

　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、ポリビニールアルコール－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。

　架橋剤の量は、促進輸送膜２０ａ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。

　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２０ａ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２０ａ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。

　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。

　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。

　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２０ａ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２０ａの吸湿性に起因して、製造時等に促進輸送膜２０ａ同士や、促進輸送膜２０ａ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。

　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。

　促進輸送膜２０ａ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２０ａ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２０ａ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２０ａが、酸性ガスの分離機能を確実に発揮できる。

　促進輸送膜２０ａ（促進輸送膜２０ａ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。

　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。

　促進輸送膜２０ａは、単層構成でも、複数層から構成されるものでもよい。
　ここで、促進輸送膜２０ａが複数層から構成される場合には、同じ膜を積層してもよく、組成、含有する成分の種類や数、ｐＨ、含有する各成分の濃度等が異なる膜を積層してもよい。

　酸性ガス分離層２０は、このような促進輸送膜２０ａと、多孔質支持体２０ｂとから構成される。
　多孔質支持体２０ｂは、酸性ガス透過性を有し、かつ、促進輸送膜２０ａ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２０ａを支持するものである。
　多孔質支持体２０ｂの形成材料は、上記機能を発現できる物であれば、公知の各種の物が利用可能である。

　ここで、本発明の分離モジュール１０において、酸性ガス分離層２０を構成する多孔質支持体２０ｂは、単層であってもよいが、多孔質膜と補助支持膜とからなる２層構成であるのが好ましい。このような２構成を有することにより、多孔質支持体２０ｂは、上記酸性ガス透過性、促進輸送膜２０ａとなる塗布組成物の塗布および促進輸送膜２０ａの支持という機能を、より確実に発現する。
　なお、多孔質支持体２０ｂが単層である場合には、形成材料としては、以下に多孔質膜および補助支持膜で例示する各種の材料が利用可能である。

　この２層構成の多孔質支持体２０ｂでは、多孔質膜が促進輸送膜２０ａ側となる。
　多孔質膜は、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としては、具体的には、ポリスルフォン、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。

　多孔質膜は、使用環境下において、水分を含有した促進輸送膜２０ａ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。

　補助支持膜は、多孔質膜の補強用に備えられるものである。
　この支持膜は、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、および、平均孔径が０．００１～１０μｍのメッシュなどを、適宜、選択して用いることができる。

　補助支持膜も、前述の多孔質膜と同様、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。

　多孔質支持体２０ｂが補助支持膜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２０ｂ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。

　多孔質支持体２０ｂは、薄すぎると強度に難がある。この点を考慮すると、多孔質膜の膜厚は５～１００μｍ、補助支持膜の膜厚は５０～３００μｍが好ましい。
　また、多孔質支持体２０ｂを単層にする場合には、多孔質支持体２０ｂの厚さは、３０～５００μｍが好ましい。

　このような酸性ガス分離層２０は、促進輸送膜２０ａ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２０ｂ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２０ａ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。

　この組成物を多孔質支持体２０ｂ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２０ｂ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２０ｂを巻回してなる送り出しロールから、多孔質支持体２０ｂ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２０ｂの表面に促進輸送膜２０ａ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。

　ＲｔｏＲにおける多孔質支持体２０ｂの搬送速度は、多孔質支持体２０ｂ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２０ｂ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２０ｂ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。

　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。

　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２０ｂ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２０ｂの加熱を併用してもよい。

　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。図示例において、透過ガス流路用部材２６は、一例として長方形のシート状物である。
　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２０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２０ａ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。

　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、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。

　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。

　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。

　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。

　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６（Ａ）～図９では、図面を簡潔にして構成を明確に示すために、供給ガス流路用部材２４および透過ガス流路用部材２６は、端面（端部）のみをネット状で示す。

　まず、図６（Ａ）および図６（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、カプトンテープや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。
　ここで、中心筒１２の管壁には、軸方向に沿ってスリット（図示省略）が設けられているのが好ましい。この場合、スリットに、透過ガス流路用部材２６の先端部を入れ込み、中心筒１２の内周面に固定手段で固定するようにする。この構成によれば、透過ガス流路用部材２６を含んだ積層体を中心筒１２に巻き付ける際に、テンションをかけながら巻き付けるようにしても、中心筒１２の内周面と透過ガス流路用部材２６との摩擦で、透過ガス流路用部材２６がスリットから抜けることを防止でき、すなわち、透過ガス流路用部材２６の固定が維持される。

　一方で、図７に概念的に示すように、酸性ガス分離層２０を、促進輸送膜２０ａ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７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２０ａ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、カプトンテープやＰＴＦＥテープなど）を配置するのが好ましい。

　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２０ｂ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７に示すように、ｘ方向の両端部近傍で、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ｘ方向の全域に延在して帯状に塗布する。
　以下、ｘ方向（原料ガス供給方向）を、幅方向とも言う。また、前述のように、ｘ方向と直交するｙ方向は、積層体１４の巻回方向と一致する。

　次いで、図８（Ａ）および図８（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２０ｂ）とを接着する。

　さらに、図８（Ａ）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２０ｂ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８（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、巻回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。

　次いで、図９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２０ｂ）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。

　次いで、先と同様、図７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８（Ａ）に示すように接着剤３０ａを塗布して、次いで、図９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。

　以下、図７～図９の工程を繰り返して、図１０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１０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、巻回方向に中心筒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。

　所定数の積層体１４を積層したら、図１０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１２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。

　次いで、図１０に矢印ｙｗ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）。

　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１２に巻回してなるスパイラル積層体１４ａを完成する。

　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。

　ここで、接着剤３０ａを塗布されるのは、多孔質支持体２０ｂ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２０ｂ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（ｘ方向）の両端部近傍で、巻回方向（ｙ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層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２０ｂ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２０ａ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。

　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。

　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２０ｂ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。

　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。

　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。

　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余ガス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。

　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。

　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。

　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。

　以上、本発明の分離モジュール（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。

　例えば、上記実施形態においては、促進輸送膜を用いる分離モジュールとしたが、溶解拡散型の分離モジュールであってもよい。溶解拡散型の分離モジュールに本発明を適用することで、原料ガスを均一に分離膜に供給することができるので、分離モジュールのガス分離性能を向上できる。
　なお、本発明は、性能向上のために、分離膜に水分を均一に供給する必要がある促進輸送膜を用いる分離モジュールに好適に用いられる。

　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用スパイラル型モジュールについて、より詳細に説明する。

　［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３．３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０．０１６質量％、含む水溶液を調製した。この水溶液に、１Ｍ塩酸を添加して、架橋させた。
　架橋後、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７．０重量％になるように添加して、脱泡し、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２０ａのキャリアとなる。

　次いで、多孔質支持体２０ｂ（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））に塗布組成物を塗布して乾燥することで、促進輸送膜２０ａと多孔質支持体２０ｂとからなる酸性ガス分離層２０を作製した。
　なお、促進輸送膜２０ａの厚さは５０μｍとした。

　＜分離モジュールの作製＞
　側面に中心線方向に延在するスリットを有する中心筒１２を用意した。この中心筒１２のスリットに、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）を挟み込むようにして固定して、図６に示すような状態とした。なお、中心筒１２は、内部に仕切りが付いている。

　一方、作製した酸性ガス分離層２０を促進輸送膜２０ａを内側にして二つ折りした。二つ折りは、図７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２０ａの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（厚さ０．４４ｍｍのポリプロピレン製ネット、大きさ（ｘ方向×ｙ方向）５００ｍｍ×８００ｍｍを挟み込んで、挟持体３６を作製した。

　なお、この供給ガス流路用部材２４には、内部に、原料ガスＧの流路変更部材として、図３（Ａ）に概念的に示すような、流路壁５０ａおよび５０ｂが形成されている。
　流路壁５０ａおよび５０ｂは、エポキシ系接着剤で形成した。流路壁５０ａおよび５０ｂの厚さは８ｍｍとした。流路壁５０ａおよび５０ｂは、供給ガス流路用部材２４の入口端面側のｙ方向の中心線に対称となる位置に配置した。流路壁５０ａおよび５０ｂのｘ方向の長さは２５０ｍｍとした。すなわち、供給ガス流路用部材の長さの５０％とした。流路壁５０ａおよび５０ｂの間隔は、入口端面において５０ｍｍとした。流路壁５０ａおよび５０ｂのなす角度は、平均角度３０°とした。

　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２０ｂ側に、図７に示すように、幅方向（ｘ方向）の両端部近傍に、巻回方向（ｙ方向）の全域に延在し、かつ、巻回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８（Ａ）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８（Ａ）に示すように、幅方向の両端部近傍に、巻回方向の全域に延在し、かつ、巻回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９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。

　先と同様にして、図７に示す挟持体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２０ｂ側に、同様に接着剤３０ａを塗布した。次いで、図８（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８（Ａ）と同様に接着剤３０ａを塗布し、その上に、図９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。

　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１０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１０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。

　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１０に示される形状の、ガラス繊維を４０％含むＰＰＳ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、ＦＲＰ加工を行うことで被覆層１８を形成して、分離モジュール１０を作成した。
　作成した分離モジュール１０の膜面積は、３層の合計で１．２ｍ²である（設計値）。

　［実施例２］
　流路壁５０ａおよび流路壁５０ｂのｘ方向の長さを５０ｍｍ、すなわち、供給ガス流路用部材の長さの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。

　［実施例３］
　流路壁５０ａおよび流路壁５０ｂのｘ方向の長さを４５０ｍｍ、すなわち、供給ガス流路用部材の長さの９０％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。

　［実施例４］
　流路壁５０ａおよび流路壁５０ｂのｘ方向の長さを１５０ｍｍ、すなわち、供給ガス流路用部材の長さの３０％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。

　［実施例５］
　流路壁５０ａおよび流路壁５０ｂのｘ方向の長さを２５ｍｍ、すなわち、供給ガス流路用部材の長さの５％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。

　［比較例１］
　供給ガス流路用部材２４が流路壁５０ａおよび５０ｂを有さない以外は、実施例１と同様に分離モジュールを作成した。

＜モジュールファクタ＞
　作製した各実施例および比較例の分離モジュールのモジュールファクタを、分離モジュールと、分離モジュールに用いた多孔質支持体２０ｂ上の促進輸送膜２０ａ自体との、それぞれの分離係数を測定することで、算出した。
　なお、本例では、ＣＯ₂／Ｈ₂分離係数およびＣＯ₂／Ｎ₂分離係数を測定し、各分離係数毎に、モジュールファクタを算出した。

　（分離モジュールの分離係数測定）
　ＣＯ₂／Ｈ₂分離係数；　Ｈ₂：ＣＯ₂：Ｈ₂Ｏ＝４５：５：５０（分圧比）の原料ガスＧ（流量２．２Ｌ（リットル）／ｍｉｎ）を温度１３０℃、全圧３０１．３ｋＰａで、各分離モジュールに供給し、透過側にＡｒガス（流量０．９Ｌ／ｍｉｎ）をフローさせた。透過してきたガスをガスクロマトグラフで分析し、ＣＯ₂／Ｈ₂分離係数（α）を算出した。
　ＣＯ₂／Ｎ₂分離係数；　Ｎ₂：ＣＯ₂：Ｈ₂Ｏ＝６６：２１：１３（分圧比）の原料ガスＧ（流量１．７２Ｌ／ｍｉｎ）を温度１３０℃、全圧２００１．３ｋＰａで、各分離モジュールに供給した。透過してきたガスをガスクロマトグラフで分析し、ＣＯ₂／Ｎ₂分離係数（α）を算出した。

（多孔質支持体２０ｂ上の促進輸送膜２０ａ自体の分離係数測定）
　ＣＯ₂／Ｈ₂分離係数；　Ｈ₂：ＣＯ₂：Ｈ₂Ｏ＝４５：５：５０（分圧比）の原料ガスＧ（流量０．３２Ｌ／ｍｉｎ）を温度１３０℃、全圧３０１．３ｋＰａで、促進輸送膜２０ａに供給し、透過側にＡｒガス（流量０．０４Ｌ／ｍｉｎ）をフローさせた。透過してきたガスをガスクロマトグラフで分析し、ＣＯ₂／Ｈ₂分離係数（α）を算出した。
　ＣＯ₂／Ｎ₂分離係数；　Ｎ₂：ＣＯ₂：Ｈ₂Ｏ＝６６：２１：１３（分圧比）の原料ガスＧ（流量０．３２Ｌ／ｍｉｎ）を温度１３０℃、全圧２００１．３ｋＰａで、促進輸送膜２０ａに供給した。透過してきたガスをガスクロマトグラフで分析し、ＣＯ₂／Ｎ₂分離係数（α）を算出した。

　以上のように測定したＣＯ₂／Ｈ₂分離係数（α）およびＣＯ₂／Ｎ₂分離係数（α）を用いて、下記式によってモジュールファクタを算出した。
　モジュールファクタ＝分離モジュールの（α）／促進輸送膜２０ａの（α）
　結果を下記表に示す。

　上記表に示されるように、供給ガス流路用部材２４に流路壁を有する本発明の分離モジュールは、流路壁を有さない比較例の分離モジュールよりも、高いモジュールファクタを示しており、優れた分離性能を有していることがわかる。
　また、実施例１～５の対比から、ｘ方向において、流路変更部材の長さは、供給ガス流路用部材の長さの１０％以上であるのが好ましく、３０～６０％であるのがより好ましいことがわかる。
　以上の結果より、本発明の効果は明らかである。

　水素ガスの製造や天然ガスの精製等に好適に利用可能である。

　１０　　分離モジュール
　１２　　中心筒
　１２ａ　貫通孔
　１２ｂ　開放端
　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
　２０ａ　促進輸送膜
　２０ｂ　多孔質支持体
　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
　４０　　接着部材
　５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５０ｅ、５０ｆ　流路壁
　５２　　壁部材
　６０ａ、６０ｂ　口金
　６２ａ、６２ｂ　第２の溶液

Claims

　管壁に貫通孔が形成された中心筒と、原料ガスの流路となる供給ガス流路用部材と、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分離膜を、前記供給ガス流路用部材側の面に有する酸性ガス分離層と、前記酸性ガス分離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とを有し、前記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、１以上、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であって、
　前記積層体の前記供給ガス流路用部材の、原料ガスの入口となる入口端面側に、原料ガスの流路を変更する２以上の流路変更部材を有し、
　前記入口端面に垂直な方向において前記入口端面から離間するにしたがって、前記２以上の流路変更部材の少なくとも１対の部材同士の間隙が大きくなる酸性ガス分離用スパイラル型モジュール。
　前記酸性ガス分離膜が、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。
　前記２以上の流路変更部材は、前記供給ガス流路用部材の入口端面の延在方向の中心線を軸にして対称に配置される請求項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。
　前記入口端面に垂直な方向に、複数組の前記流路変更部材が配置され、
　前記入口端面に垂直な方向において前記入口端面から離間するにしたがって、組となる前記流路変更部材同士の間隙がそれぞれ大きくなる請求項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。
　前記供給ガス流路用部材の入口端面の延在方向の中心線を軸にして対称に配置される前記流路変更部材を２組有し、
　一方の組の前記流路変更部材は、他方の組の前記流路変更部材よりも、前記中心線に近い位置に配置される請求項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。
　前記入口端面に垂直な方向において、前記２以上の流路変更部材の長さが、前記供給ガス流路用部材の長さの１０％以上である請求項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。
　前記積層体を２以上有し、
　前記積層体ごとに、前記２以上の流路変更部材の配置位置が異なる請求項１～６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。
　前記積層体を２以上有し、
　前記積層体ごとに、前記２以上の流路変更部材の形状が異なる請求項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。
　請求項１～８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の製造方法であって、
　前記２以上の流路変更部材の材料となる第１の溶液を溶剤で希釈した第２の溶液を前記供給ガス流路用部材の、前記２以上の流路変更部材の形成位置に含浸させる工程と、
　前記供給ガス流路用部材に含浸した前記第２の溶液中に、さらに、前記第１の溶液を溶解させる工程とを有する酸性ガス分離用スパイラル型モジュールの製造方法。
　請求項１～８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の製造方法であって、
　前記酸性ガス分離膜の表面に前記２以上の流路変更部材を形成する工程と、
　前記２以上の流路変更部材を形成した前記酸性ガス分離層と前記供給ガス流路用部材とを積層する工程とを有する酸性ガス分離用スパイラル型モジュールの製造方法。