CN103402613B

CN103402613B - 分离膜组件

Info

Publication number: CN103402613B
Application number: CN201280010800.0A
Authority: CN
Inventors: 小西贵久; 小林显太郎; 小泓诚
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2015-11-25
Anticipated expiration: 2032-02-06
Also published as: JP5628709B2; EP2682176A1; US20130334124A1; WO2012117668A1; EP2682176A4; JP2012176371A; CN103402613A

Abstract

分离膜组件具备在内部通过分离膜过滤原液而生成透过液的筒状压力容器(7)和配设在压力容器(7)内的内部构件(5A)。在内部构件(5A)上安装有用于检测所述原液和所述透过液中的至少一者的性状的传感器，由所述传感器产生的检测信号由天线(65)发送。内部构件(5A)具有内包天线(65)的天线保持部(54)。天线保持部(54)与压力容器(7)的内周面(7a)之间的间隙由闭塞构件(42)闭塞。

Description

分离膜组件

技术领域

本发明涉及内置过滤原液的分离膜的分离膜组件。

背景技术

以往，已知例如用于海水淡化处理、超纯水制造等的分离膜组件。例如，专利文献1中公开了如图6所示的分离膜组件10。该分离膜组件10中，在筒状压力容器11内装填有排成一列的多根螺旋型分离膜元件12。而且，如图6中箭头所示，从分离膜组件10的一个端部向压力容器11内供给原液时，该原液由螺旋型分离膜元件12的分离膜过滤而生成透过液，该透过液与浓缩后的原液从分离膜组件10的另一个端部分别排出。

邻接的螺旋型分离膜元件12彼此通过连结构件15连结。各螺旋型分离膜元件12具有包含分离膜和流路材料的层叠体卷绕在中心管13的周围的构成。连结构件15通常由两端部与螺旋型分离膜元件12的中心管13嵌合的短管构成。图6所示的例子中，连结构件15从外侧嵌合在中心管13上。

此外，专利文献1中记载了如下内容：在连结构件15上设置用于检测原液、透过液的性状的各种传感器和用于发送由这些传感器产生的检测信号的天线。通过该构成，专利文献1公开的分离膜组件10中，即使在更换螺旋型分离膜元件12时也能够对传感器等进行再利用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-166034号公报

发明内容

发明所要解决的问题

在压力容器的内部，在螺旋型分离膜元件的周围(图6所示的例子中在连结构件15的周围也)形成有空间，因此，运转时当压力容器的内部被原液充满时，有时会妨碍使用天线的无线通信。特别是在原液为例如海水等电导率高的液体的情况下，通过夹在天线与压力容器的内周面之间的原液层使由天线发送的电波发生衰减。结果，使设置在压力容器外的接收器或中继器中的接收信号强度(RSSI，接收信号强度指示)降低。

鉴于这种情况，本发明的目的在于提供能够防止由配置在压力容器内的天线发送电波时的接收信号强度降低的分离膜组件。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明提供一种分离膜组件，具备：在内部通过分离膜过滤原液而生成透过液的筒状压力容器，用于检测上述原液和上述透过液中的至少一者的性状的传感器，用于发送由上述传感器产生的检测信号的天线，以在上述压力容器的轴向上位于上述分离膜的旁边的方式配设在上述筒状压力容器内、具有内包上述天线的天线保持部并安装有上述传感器的内部构件，以及用于闭塞上述天线保持部与上述压力容器的内周面之间的间隙的闭塞构件。

发明效果

根据上述构成，天线内包在天线保持部中，该天线保持部与压力容器的内周面之间的间隙由闭塞构件闭塞，因此，电波在不透过原液的情况下由天线发送到压力容器外。因此，能够防止接收信号强度的降低。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的分离膜组件的截面图。

图2是螺旋型分离膜元件的概略构成图。

图3A是第一实施方式中的内部构件的主视图，图3B是图3A的IIIB-IIIB线截面图。

图4A和4B是表示将闭塞构件固定在板部的前端面的方法的替代方案的截面图。

图5是本发明的第二实施方式中的内部构件的主视图。

图6是现有分离膜组件的截面图。

具体实施方式

以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。另外，以下的说明涉及本发明的一例，本发明不受这些例子的限定。

(第一实施方式)

图1中示出了本发明的第一实施方式的分离膜组件1。该分离膜组件1具备称为容器(ベッセル)的筒状压力容器7、在压力容器7内沿该压力容器7的轴向装填成一列的多根螺旋型分离膜元件2(以下仅称为“分离膜元件2”)和以夹在邻接的分离膜元件2之间且位于各分离膜元件2的旁边的方式配设在压力容器7内的内部构件5A。

在压力容器7的两端安装有圆盘状的帽8、9。在一个(图1中为左侧)帽8上，在自中心偏离的位置处设置有用于将原液供给至压力容器7内的供给管81。在另一个(图1中为右侧)帽9上，在中心处设置有用于将利用后述的分离膜23过滤原液而生成的透过液取出的第一排出管91，在自中心偏离的位置处设置有用于将浓缩后的原液取出的第二排出管92。即，在压力容器7内形成从一个帽8朝向另一个帽9的原液的流动。另外，供给管81和第二排出管92可以设置在压力容器7上。

本实施方式中，作为分离膜元件2，使用了反渗透膜元件。但是，分离膜元件2也可以为例如超滤膜元件。

各分离膜元件2具有作为集水管发挥作用的中心管21、卷绕在中心管21的周围的层叠体22、以夹持层叠体22的方式固定在中心管21的两端部的一对端构件3以及包围层叠体22的外装材料28。一对端构件3还发挥防止层叠体22伸展成套筒状的作用。

本实施方式中，在一对端构件3中上游侧的端构件3上安装有利用原液的上游侧的压力将分离膜元件2与压力容器7的内周面的间隙密封的截面近似U字形的衬垫作为密封构件41。但是，密封构件41并不限定于截面近似U字形的衬垫，只要能够将分离膜元件2与压力容器7的内周面的间隙密封，则可以具有任意的形状。

中心管21上形成有使透过液流入内部的多个导入孔(参考图2)。内部构件5A的后述的中空的轴部51横跨在邻接的分离膜元件2的中心管21上而构成用于流过透过液的连续的流路。另外，位于最上游侧的分离膜元件2的中心管21上安装有塞子82，位于最下游侧的分离膜元件2的中心管21通过连结器93与第一排出管91连结。

如图2所示，层叠体22形成卷绕方向为一组对边方向的矩形，包含在透过侧流路材料24的两面重叠有分离膜23的膜片和供给侧流路材料25。膜片具有以形成向一个方向开口的袋状的方式使分离膜23以三边相互接合的构成，其开口与中心管21的导入孔连通。透过侧流路材料24为例如由树脂形成的网，其形成用于使透过液从彼此接合的分离膜之间流过的流路。供给侧流路材料25为例如由树脂形成的网(网眼比透过侧流路材料24的网眼大的网)，其形成用于使原液从卷绕的膜片的周围部分之间流过的流路。

作为分离膜23，可以列举：在无纺布、聚砜多孔膜支撑体上设置有聚酰胺类表层的复合反渗透膜、透过性优良的聚乙烯醇类分离膜、适合于纳滤膜的磺化聚醚砜类分离膜等。

一对端构件3以它们的端面位于同一平面上的方式固定在中心管21上。具体而言，各端构件3具有从外侧嵌合在中心管21的端部的内侧筒部31和在与内侧筒部31隔开的同时包围内侧筒部31且与内侧筒部31同轴的外侧筒部32。

内侧筒部31与外侧筒部32由配置成放射状的多个肋条等相互连结。肋条彼此之间的空间构成贯通端构件3而使原液流通的流通口。另外，可以在肋条彼此之间配设设置有多个贯通孔的薄板。

外侧筒部32的外周面上可以形成有沿周向延伸的槽，可以在该槽内适当配置密封构件41。此外，外侧筒部32上可以形成有用于保持外装材料28的阶梯部。另外，优选在外侧筒部32的、与后述的板部53接触的端面上设置用于使原液流通的槽部。该槽部可以设置在板部53的壁面上。

本实施方式中，内部构件5A作为将邻接的分离膜元件2彼此连结的连结构件发挥作用。具体而言，如图3A和3B所示，内部构件5A具有两端部嵌入中心管21内的轴部51和从轴部51的中央部向径向外侧突出的多个(图例中为3个)板部53。本实施方式中，轴部51和板部53由树脂形成为一体，但也可以将它们分别成形后利用接合剂、焊接等进行接合。

将轴部51和板部53形成为一体的方法没有特别限定，可以列举例如注射成形、挤出成形、嵌件成形、注塑成形、真空注塑成形等。另外，作为使用的树脂，可以列举：聚苯乙烯(PS)、ABS、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)、聚缩醛(POM)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、2,5-二苯基唑(PPO)、聚砜(PSU)、聚苯硫醚(PPS)、对氨基水杨酸(PAS)、4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚(PAR)、聚苯醚(PPE)、聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰亚胺(PI)等。注塑成形中，也可以使用环氧树脂或氨基甲酸酯树脂。另外，为了提高强度，可以向上述树脂中添加玻璃纤维、碳纤维、填充剂等添加物。

轴部51形成具有一定壁厚的筒状。另外，虽然省略了图示，但轴部51的两端部分别安装有将轴部51的外周面与中心管21的内周面的间隙密封的密封构件(例如O形圈)。安装在一个端部上的密封构件数可以为一个，也可以为多个。另外，中心管21不需要一定在全长上具有恒定的内径，可以以如下方式形成：在中心管21的端部设置内径扩大的扩径部，轴部51的端部嵌入该扩径部中。

各板部53具有与厚度相比足够大的宽度。另外，板部53的宽度优选至少在根部比轴部51的外径大。这样，板部53的根部能够彼此连续地在轴部51的周围形成没有裂缝的环形部，因此，可以使配线在该环形部中通过。

此外，本实施方式中，在一个板部53(图3A中位于左下方的板部53)上安装有第一流量传感器61，在轴部51上安装有第二流量传感器62。第一流量传感器61用于检测从上游侧的分离膜元件2送入下游侧的分离膜元件2的原液的流量，第二流量传感器62用于检测从上游侧的分离膜元件2送入下游侧的分离膜元件2的透过液的流量。

具体而言，在该板部53上设置有沿轴部51的轴向贯通该板部53的贯通孔55，第一流量传感器61配设在该贯通孔55内。另一方面，第二流量传感器62配设在轴部51内。

另外，本实施方式中，仅设置了一个第一流量传感器61，但优选设置多个大小不同的第一流量传感器61。使用这种方式时，能够校正由流量传感器的个体差产生的误差。

另一个板部53(图3A中位于上方的板部53)的前端部在靠近压力容器7的内周面7a的位置处构成内包天线65的天线保持部54。在此，“前端部”是指自轴部51起的板部53的全长中距前端面约1/3的区域。

天线65用于发送由第一流量传感器61和第二流量传感器62产生的检测信号。天线65沿封入有该天线65的板部53的宽度方向延伸。天线65的长度依赖于无线通信中使用的电波的频率。

另外，本实施方式中，在封入有天线65的板部53内还封入有与第一流量传感器61和第二流量传感器62以及天线65连接的电路基板63。在电路基板63上形成有用于使用天线65进行无线通信的无线通信电路、对由后述的电源装置64向第一流量传感器61和第二流量传感器62的电力供给进行控制的电力控制电路等。另外，电路基板63可以一直扩展到天线65的正下方以将天线65直接安装在该电路基板63上，也可以位于天线65的径向内侧并通过配线与天线65连接。

在其余的板部53(图3A中位于右下方的板部53)内封入有通过电路基板63向第一流量传感器61和第二流量传感器62供给电力的电源装置64。作为电源装置64，可以利用电池或发电机、与AC电源的连接或无线送电。其中优选使用电池。

作为实现如上所述将电气部件封入板部53内的方法，可以列举例如如下方法：将板部53沿轴部51的轴向分割成两片，在其中一片的分割面上安装电气部件后，将两片接合。

此外，在封入有天线65的板部53的前端面上以覆盖该前端面的方式固定有用于闭塞天线保持部54与压力容器7的内周面7a之间的间隙的闭塞构件42。天线保持部54优选与压力容器7的内周面7a紧贴，但不需要一定是紧贴的。

本实施方式中，闭塞构件42通过胶粘剂粘贴在板部53的前端面上。但是，对于闭塞构件42的固定方法没有特别限定，例如，可以如图4A和4B所示在板部53的前端面上设置有槽并使闭塞构件42嵌入该槽内。

构成闭塞构件42的材料只要不产生溶出到原液中等问题则没有限定，从利用弹性变形而使其紧贴在压力容器7的内周面7a上的观点出发，优选为橡胶类树脂。其中，特别优选使用将分离膜元件2装填到压力容器7内时对内周面7a的滑动性高且对经年变化的稳定性也高的硅橡胶。

以上说明的本实施方式的分离膜组件1中，天线65内包在天线保持部54中，该天线保持部54与压力容器7的内周面7a之间的间隙由闭塞构件42闭塞，因此，电波在不透过原液的情况下由天线65发送到压力容器7外。因此，能够防止接收信号强度的降低。结果，能够将接收器、中继器设置在远离天线65的位置，并且还能够减少它们的数量。

此外，本实施方式中，天线保持部54在靠近压力容器7的内周面7a的位置处内包天线65，因此，还能够降低由天线发送的电波的距离衰减，并且能够减少构成闭塞构件42所需的材料的使用量。

在此，对为了确认本实施方式的效果而进行的实验进行说明。实验中，使用食盐水作为原液，在具有闭塞构件42的情况下和不具有闭塞构件42的情况下测定接收信号强度。接收信号强度的绝对值越低，表示天线65与设置在压力容器7外的接收器或中继器之间的无线连接处于越稳定的状态。天线保持部54与压力容器7的内周面7a之间的间隙设定为1mm。

使用盐分浓度为3.5%的食盐水时，在不具有闭塞构件42的情况下，接收信号强度为-81dBm。与此相对，在具有闭塞构件42的情况下，接收信号强度为-68dBm，提高了约16%。

另外，使用盐分浓度为7.0%的食盐水时，在不具有闭塞构件42的情况下，接收信号强度为-88dBm。与此相对，在具有闭塞构件42的情况下，接收信号强度为-70dBm，提高了约20%。

另外，本实施方式中，使用了第一流量传感器61和第二流量传感器62，但本发明的传感器不限于此，只要能够检测原液和透过液中的至少一者的性状，则可以采用任何传感器。例如，本发明的传感器可以为压力传感器、温度传感器、电导率传感器等。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式的分离膜组件进行说明。另外，本实施方式的分离膜组件与第一实施方式的分离膜组件1相比，仅在使用图5所示的内部构件5B来代替内部构件5A这一点上不同，因此，以下仅对内部构件5B进行说明。另外，图5中，对于与第一实施方式中说明过的构成相同的部分标注同一标号。

内部构件5B具有两端部嵌入中心管21(参考图1)内的轴部51、从轴部51的中央部以彼此相反的方向向径向外侧突出的两个板部53、沿压力容器7的内周面7a桥接在板部53的前端部之间的圆弧状的桥接部56。而且，内部构件5B的筒状的外周面由板部53的前端面和桥接部56的外侧面构成。另外，桥接部56的内侧面和板部53的侧面形成沿轴部51的轴向贯通内部构件5B的开口57。

一个板部53(图5中位于左方的板部53)的前端部在靠近压力容器7的内周面7a的位置处构成内包天线65的天线保持部54。另外，该板部53内封入有电路基板63。另一个板部53(图5中位于右方的板部53)内封入有电源装置64。

本实施方式中，在内部构件5B上安装有用于检测透过液的电导率的电浓度传感器66。电浓度传感器66具有封入内部构件5B内的主体部和从该主体部向轴部51的内侧突出的一对电极。然后，通过电路基板63由电源装置64向电浓度传感器66供给电力，从而向一对电极间施加电压。

此外，本实施方式中，用于闭塞天线保持部54与压力容器7的内周面7a之间的间隙的闭塞构件42从封入有天线65的板部53的前端面向两侧扩展，其两端部位于桥接部56的外侧面上。但是，闭塞构件42也可以与第一实施方式同样地仅设置在板部53的前端面上。

如本实施方式这样设置桥接部56时，能够使闭塞构件42延伸从而在天线保持部54的两侧也形成电波不透过原液的区域，因此，能够进一步提高接收器、中继器的配置自由度。

本实施方式中，内部构件5B具有筒状的外周面，因此，可以将闭塞构件42设置在内部构件5B的周围的整个外周上。这种情况下，也可以使用O形圈作为间隙构件42。但是，这种情况下，难以进行将内部构件5B插入到压力容器7内的操作，因此，优选如图5所示部分地设置有闭塞构件42。

(其他实施方式)

上述实施方式中，内部构件5A、5B作为连结构件发挥作用。但是，如果从内部构件5A、5B中省略轴部51并在由板部53(和桥接部56)构成的内部构件5A、5B的中心处设置与中心管21嵌合的贯通孔，则也可以将内部构件5A、5B作为分离膜元件2的端构件3使用。

或者，在采用如上所述的构成的情况下，也可以将内部构件5A、5B作为从外侧嵌合在邻接的分离膜元件2两者的中心管21上的连结构件使用。

另外，装填在压力容器7内的分离膜元件2的根数不需要一定为多根，也可以为一根。但是，在本发明的内部构件作为将分离膜元件2彼此连结的连结构件发挥作用的情况下，至少有一对分离膜元件2即可。

标号说明

1分离膜组件

2螺旋型分离膜元件

21中心管

22层叠体

23分离膜

24透过侧流路材料

25供给侧流路材料

42闭塞构件

5A、5B内部构件(连结构件)

51轴部

53板部

54天线保持部

56桥接部

61第一流量传感器

62第二流量传感器

65天线

66电浓度传感器

7压力容器

7a内周面

Claims

1.一种分离膜组件，具备：

在内部通过分离膜过滤原液而生成透过液的筒状压力容器，

用于检测所述原液和所述透过液中的至少一者的性状的传感器，

用于发送由所述传感器产生的检测信号的天线，

以在所述压力容器的轴向上位于所述分离膜的旁边的方式配设在所述筒状压力容器内、具有内包所述天线的天线保持部并安装有所述传感器的内部构件，

用于闭塞所述天线保持部与所述压力容器的内周面之间的间隙的闭塞构件，以及

装填在所述压力容器内的、包含所述分离膜和流路材料的层叠体卷绕在中心管的周围而形成的至少一对螺旋型分离膜元件，

所述内部构件具有两端部嵌入所述中心管内的轴部和从所述轴部的中央部向径向外侧突出的多个板部，

所述天线保持部为所述多个板部中的一个板部的前端部。

2.如权利要求1所述的分离膜组件，其中，所述天线保持部在靠近所述压力容器的内周面的位置处内包所述天线。

3.如权利要求1或2所述的分离膜组件，其中，所述闭塞构件由橡胶类树脂构成。

4.如权利要求1或2所述的分离膜组件，其中，

所述内部构件作为将所述一对分离膜元件彼此连结的连结构件发挥作用。

5.如权利要求1或2所述的分离膜组件，其中，

所述内部构件还具有沿所述压力容器的内周面将所述板部的前端部彼此桥接的桥接部。

6.如权利要求1或2所述的分离膜组件，其中，所述传感器包括用于检测所述原液的流量的流量传感器。

7.如权利要求1或2所述的分离膜组件，其中，所述传感器包括用于检测所述透过液的流量的流量传感器。

8.如权利要求1或2所述的分离膜组件，其中，所述传感器包括用于检测所述透过液的电导率的电导率传感器。