JP2606558Y2 - 巻回型膜モジュール - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、巻回型膜モジュールに
関し、液体中に溶存しているガスを脱気するための巻回
型脱気膜モジュールおよび液体中にガスを吸着させるた
めの巻回型ガス吸着膜モジュール等の改良された形態に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】巻回型膜モジュールは、シート状の機能
膜を中心管の周囲にスパイラル状その他に巻き回して、
これをハウジングに収容したもので、このとき接着材を
用いてシート状機能膜の端縁部を接合することにより、
結果的には封筒状の機能膜が巻き回されたように成形さ
れる。

【０００３】この膜モジュールは、機能膜として気体透
過性で且つ液体不透過性のシート状材料を用いて封筒状
膜とし、封筒状膜の内部を減圧状態とし、封筒状膜の外
部に被処理液体を接触させることにより脱気膜モジュー
ルとして使用される。また、封筒状膜の内部にガス吸着
液を流し、外部に被処理気体を接触させることにより、
炭酸ガス等の特定の気体を吸着させるガス吸着膜モジュ
ールとして使用することもできる。あるいは、逆に膜の
内部に被処理流体を供給し、膜の外部を減圧状態とした
り、吸着液の流路としたりすることもできる。更に、機
能膜として逆浸透膜、限外ろ過膜、精密分離膜を用いる
ことにより、分離膜モジュールとして用いることもでき
る。

【０００４】上記のような巻回型膜モジュールとして
は、特公平２−２１２９０、特開昭６０−８４１０６、
特開平２−１８４３２６号、特開平３−１６９３０４
号、特開平３−２４９９０７号などが知られているが、
これら従来のスパイラル型膜モジュールは前記のように
いずれも中心管を中心にシート状の機能膜をうず巻き状
に巻き回して形成するもので、その際、シート状膜の端
部は接着剤によって接合されていた。

【０００５】例えば、前記特公平２−２１２９０号公報
では、シート状膜の端面シールの不確実さを解消するた
め、高流動性接着材と低流動性接着材とを採用すること
により、シート状膜の端縁部の接合を行なっている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術における巻回型膜モジュールは何れも前記の如き構成
を採るものであったため、シート状材料の端部を接合す
るための接着剤を硬化するために加熱するなどの工程が
必要であって、硬化そのものにも時間がかかるといった
不利があり、更に接着剤により一度硬化した後はモジュ
ール内の膜の状態を点検したり、巻回型膜モジュールの
形状を変更することは不可能であるという問題がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案は上記巻回型膜モ
ジュールの問題点に鑑み、中心管の周囲にシート状機能
膜を巻き回して接着材によりその端縁部を接合するとい
った方式を改め、シート状機能膜を巻き回すに先立ち、
シート状機能膜の端部を熱融着方式を用いて接合して予
め封筒状膜に形成し、適宜の箇所に流体排出口を設け、
これを用いて膜モジュールとすれば集水管等として用い
られる中心管も不要であり、上記問題点も解消されるこ
とに着眼し、且つ前記封筒状膜の内部に対する気体など
の流体供給の円滑を図ってなされたものであって、以下
の如くである。

【０００８】（１） 流体の供給口及び排出口を有する
ハウジングと、気体透過性で且つ水性液体不透過性のシ
ート状材料を封筒状に成形して封筒状膜となしたものを
長さ方向に巻回して形成されて前記ハウジング内に収納
された渦巻状膜材とからなり、前記シート状材料は多孔
質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層と該多孔質ポリテ
トラフルオロエチレン樹脂よりも低融点の材料からなる
気体透過性の接合材層との積層体であり、前記封筒状膜
はその端縁部が上記シート状材料の接合材層を対向させ
て融着されており、前記渦巻き状膜材は少なくとも１つ
の流体排出口を有し、該流体排出口は前記接合材層と同
程度の融点を有する合成樹脂により形成されていて前記
封筒状膜の端縁部に挿入されシールされた少なくとも１
本のチューブからなることを特徴とする巻回型膜モジュ
ール。

【０００９】（２） 渦巻状膜材がその内部に流路材を
有し、該流路材は合成樹脂製の縦糸と横糸を編んだネッ
トからなり、該縦糸は連続したループを形成しているこ
とを特徴とする前記（１）項に記載の巻回型膜モジュー
ル。

【００１０】

【作用】封筒状膜として形成したシート状材料の適宜な
箇所に流体排出口を設け巻き回すことで巻回型膜モジュ
ールを得ることができるので、従来技術のように中心管
を中心とした巻回型膜モジュールとする必要がなく簡易
な構成となる。

【００１１】シート状材料の端縁部を熱融着によって接
合して封筒状材料を得るのであるから接着剤を用いる必
要がなく煩雑な接着工程を省略できる。また、巻回型膜
モジュール形成後でも巻回形状の変更や封筒状体内部の
点検などを任意に行なうことができる。

【００１２】前記封筒状膜端縁部の適宜の位置で少なく
とも１本以上のチューブがその一端を封筒状膜内部に開
口すると共に他端を封筒状膜外部に開口させた状態で接
合シールされることにより供給口または排出口とし、こ
れにより封筒状膜内に対する気体または液体の供給、排
出を円滑化する。

【００１３】封筒状膜の内部に、連続したループを形成
する縦糸を有するネットからなる流路材が配設されてい
る場合には、この流路材により流体の流れ（例えば脱気
膜モジュールにおける真空引きによる空気の流れ、ガス
吸着膜モジュールにおける吸着液の流れ）に対し一定の
方向性を付与することができると共に、これと交叉する
方向の流れも形成することができ、従来のように集水管
を設けなくても効率的な脱気・吸着等を行なうことがで
きる。

【００１４】

【実施例】上記したような本考案によるものの具体的な
実施例を添附する図面に示すものについて説明すると以
下の如くである。

【００１５】本考案の図１〜図２に示すようなシート状
材料２０は気体透過性且つ水性液体不透過性である必要
があり、このようなもとのしては、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニール、ポリ塩
化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエステル、フッ
素樹脂等の連通多孔質材料が用いられ、例えば多孔質ポ
リテトラフルオロエチレン樹脂膜２と気体透過性を有す
る接合材層３とを積層することによって好適に形成され
る。巻回型脱気膜モジュールの場合には更に使用時にお
ける液側に無孔質ガス透過性樹脂層１を積層することが
多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層２を被脱気液
体中の油分や界面活性剤などから保護し、また水蒸気透
過量を少なくして真空ポンプ容量を小さくする上で好ま
しい。この無孔質ガス透過性樹脂層１としては、酸素ガ
ス透過性が良好で水蒸気透過性が低いものが好ましく、
例えばガス透過機能を有する高分子樹脂であるシリコー
ン系樹脂が適当で、厚さは１〜５μm 程度とするのが良
い。また、複数種類の樹脂によって形成することも可能
である。

【００１６】多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層
２は前記した無孔質ガス透過性樹脂層１を薄層にコーテ
ィング形成するための母材となるもので、ガス透過性が
良好で、更に疎水性であるものが適当であり、その膜厚
としては１５〜１５０μm 、孔径は0.１〜1.０μm 、空
隙率は４０〜８０％程度のものが好ましい。また、前述
した接合材層３は多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹
脂層２より低融点の材料である必要があり、その材質と
してはポリエチレン、ポリエステル等が好まく、厚さと
しては５０〜２００μm 程度のものが良い。また、膜の
補強材的な機能も兼ねさせる場合には引張強度の高いポ
リエチレンテレフタレートなどを採用することができ
る。本考案による巻回型脱気膜モジュールのための気体
透過性且つ水性液体不透過性シート状材料２０を得るに
は、まず、多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層２
と接合材層３との積層シートを作成する。積層方法は接
着剤による部分接着でもよいし、部分的な熱融着でもよ
い。その後、多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層
２側に無孔質ガス透過性樹脂層１をコーティングして形
成する。接合材層３の積層と無孔質ガス透過性樹脂層１
のコーティングとは順序を逆にして行なってもよい。

【００１７】前記したようなシート状材料２０は接合材
層３同士が対向するように積層させ、その端縁部６を熱
融着によって接合５して封筒状膜８を形成する。接合材
層３は多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂よりも融
点の低い材料によって形成されているので、熱融着によ
っても多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂が変質す
ることはない。

【００１８】図４および図５に示すような渦巻き状膜材
１０は上記したような封筒状膜８を長さ方向に巻き回し
て形成するが、この巻き回しに際してはステンレス製、
プラスチック製などの芯材を利用してもよい。また、図
６〜図９に示すように少なくとも１つの流体排出口が必
要であり、即ち脱気膜モジュールの場合には排出口のみ
でもよいが、ガス吸着膜モジュールの場合にはガス吸着
液の供給口と排出口の双方が必要である。前記封筒状膜
８はシート状材料２０から形成するものであるが、該シ
ート状材料２０を折り返して作成する場合には三方を熱
融着し、また２枚のシート状材料２０を重ねて作成する
場合には四方を熱融着する。

【００１９】図５に示すようなハウジング１１は塩化ビ
ニールまたは金属などで円筒状に形成し、渦巻き状膜材
１０を装入した後に両端に蓋部材１７を施す。該ハウジ
ング１１にも流体の供給口１８と排出口１９とが必要で
ある。

【００２０】本考案による巻回型膜モジュール１２の製
造手順は図３及び図４に示すとおりであり、封筒状膜８
に流路材９を重ねたものを長さ方向に巻き回して渦巻き
状膜材１０とし、これをハウジング１１内に装入するも
のであるが、本考案においてはこのような封筒状膜８に
対して、別に図６、図７あるいは図８に示すように該封
筒状膜８の長辺方向端縁部に少なくとも１本以上のチュ
ーブ１５がその一端を前記接合材層による接合部５内に
開口し、他端は封筒状膜８の外部に開口させた状態で取
付けられる。

【００２１】即ちチューブ１５の配設は例えば脱気膜モ
ジュールの場合図６のものにおいては封筒状膜８の一側
に配設されて夫々吸引作用し、また図７のものは両側に
対して配設され夫々吸引作用するようにした態様を示す
ものであって、それなりの長さを有するものとして準備
され且つ巻回される封筒状膜８に対しては少なくともそ
の長辺において複数個のチューブ１５を取付けることに
より、該封筒状膜８の全般において好ましい脱気作用を
得しめる。

【００２２】上記した図６、図７のものに対し図８のも
のはガス吸着膜モジュールに適した形態とされた場合で
あって、封筒状膜８の両側に取付けられたチューブ１
５、１５が、その一方は流体供給口、他方は流体排出口
とされた場合を示すもので、封筒状膜８の内部全般に気
体または液体が通入される。

【００２３】前記のようなチューブ１５の取付け手法と
しては図９と図１０に示す如くで、封筒状膜８の接合部
５を超えて図９に示すようにチューブ１５をセットする
ための切込み１６を形成し、該切込み１６に芯材１４を
挿入したチューブ１５をその両端が接合部５の内外に位
置するようにセットし、この状態で加熱された金型１
７、１７で熱プレスすることによってチューブ１５と封
筒状膜８をチューブ融着部１３によって接合シールした
後に芯材１４を取り除くことにより比較的簡易な操作で
的確に全般が接合シールされたものとして得られる。こ
の場合、チューブ１５の融点がチューブ融着部１３の融
点よりあまりに高くても、また低くても良好な密封シー
ルとなし得ない。両者が同程度の融点のものであって初
めて互いに溶融し合って良好な密封シールが得られるも
のである。

【００２４】また前記したような封筒状膜８内には図１
または図２に示したように真空流路材４を収容して形成
される。該真空流路材４としてはポリエステル、ナイロ
ン、テトロン、ポリエチレン、ポリプロピレン製のネッ
ト材などを採用し得るが、本考案における好ましいネッ
ト材の１例は図１１に示す通りである。本考案において
は前記真空流路材４の条材集合体２１が封筒状膜８の長
さ方向と平行になるように設定するのが良い。このよう
にした場合の脱気膜モジュールにおける空気の流れは図
６（チューブ１５を３本設けた場合）および図７（チュ
ーブ１５を５本設けた場合）のようになる。なぜなら、
上述のように真空流路材４を設定することにより、真空
引きされたときの空気の流れは基本的には封筒状膜８の
長さ方向と平行になり、封筒状膜８内部全体において圧
力損失が少なく、空気が一層流れ易くなるからである。

【００２５】一方、チューブ１５の近傍においては図６
および図７に示されるように空気の流れは封筒状膜８の
長さ方向と交差する方向となる。本考案における真空流
路材４は図１１に示すように条材集合体２１が多数本ル
ープを形成するように連結形成されているので、その間
隙を空気が流れることができ、従って圧力損失が少な
く、非常に効率的に封筒状膜８内部を減圧状態とするこ
とができる。

【００２６】前記した図１は本考案を巻回型脱気膜モジ
ュールとして使用した場合を示すもので、巻回型脱気膜
モジュールの場合には封筒状膜材８の内部を真空状態と
して脱気を行なうため、真空流路材４として前記したよ
うなネット材等が用いられるが、また、封筒状膜８の外
側にも渦巻き状膜材１０形成後に脱気する液体を供給す
るための図５に示すような液流路材９としてポリエステ
ル、ポリプロピレン製などのネット材等が用いられるの
が一般的である。

【００２７】なお、上記は渦巻き状膜材１０の内部を減
圧状態としてこの膜材１０の外部に被処理液体を接触さ
せて脱気処理を行なう場合を説明したが、本考案におい
てはこれと異なり渦巻き状膜材１０の内部に被処理液体
を供給し膜材１０の外部を減圧状態として脱気処理を行
なわせるようにすることも可能である。

【００２８】本考案を巻回型ガス吸着膜モジュールとし
て使用する場合は、図２に示すように封筒状膜８内部に
ガス吸着液を流し、多孔質ポリテトラフルオロエチレン
樹脂層２の外側にガスを流してガス吸着液側に吸着を行
なわせるようにする。従って、この場合には多孔質ポリ
テトラフルオロエチレン樹脂層２は被吸着ガスと接触す
るだけでその材質を損なうような油分や界面活性剤と接
触するおそれがないから無孔質ガス透過性樹脂層１を敢
えてコーティングする必要がない。しかし、被吸着ガス
の種類に応じて、公知のガス選択透過膜の層を設けるこ
とは差支えない。

【００２９】多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層
２および接合材層３の材質、両者の積層方法および封筒
状膜８の熱融着による形成関係、渦巻き状膜材１０の形
成方法などについては、前記した巻回型脱気膜モジュー
ルの場合と同様である。前述のようにガス吸着膜モジュ
ールは、ガス吸着液の供給口と排出口の両者を必要とす
るので、封筒状膜の長さ方向の両端部周辺にこれらを設
けるが、その形成方法の１例は図８に示す如きである。

【００３０】

【考案の効果】以上説明したような本考案によるとき
は、多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層と接合材
層との積層によって脱気作用およびガス吸着作用に適し
た気体透過性且つ水性液体不透過性シート材料を得るこ
とができ、該シート材料の接合材層同士を対向させその
端縁部を熱融着することで多孔質ポリテトラフルオロエ
チレン樹脂層を変質させることなく簡易に封筒状膜材を
得ることが可能である。そして該封筒状膜に適宜にチュ
ーブを取付けることにより、従来技術のように集水管を
中心とした巻き回しによって巻回型膜モジュールを形成
する必要がなく簡易な構成とすることが可能である。

【００３５】また、熱融着による端縁部接合は接着剤に
よる接合に比べて簡易であると共に巻回型膜モジュール
を形成した後でも巻回形状の変更や膜内部の点検などを
行なうことが可能となる。

【００３６】更に本考案による真空流路材を採用した場
合には、これにより流体の流れ（空気の流れやガス吸着
液の流れ）に対して一定の方向性を付与すると共にこれ
と交叉する方向の流れも形成可能なことは前記したとお
りであり、圧力損失が少なく効率的な脱気および吸着を
可能とする、といった効果を有しており、工業的に価値
の高い考案である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による巻回型脱気膜モジュールの封筒状
膜の端縁部接合状態を示した断面図である。

【図２】本考案による巻回型ガス吸着膜モジュールの封
筒状膜の端縁部接合状体を示した断面図である。

【図３】チューブを取付けた封筒状膜に流路材を重ねた
状態を示す説明図である。

【図４】図３に示したものを巻き回して形成した渦巻き
状膜材を斜視図である。

【図５】図４に示した渦巻き状膜材をハウジング内に配
設した巻回型膜モジュールを示した図面である。

【図６】封筒状膜に対するチューブの取付け状態を示し
た図面である。

【図７】封筒状膜に対するチューブの別の取付け状態を
示した図面である。

【図８】封筒状膜に対するチューブの更に別の取付け状
態を示した図面である。

【図９】封筒状膜に対するチューブの熱融着による取付
け状態を示した部分的拡大図である。

【図１０】封筒状膜とチューブの熱プレスによる接合方
法を示した断面的説明図である。

【図１１】真空流路材として用いられるネットの１例を
示した部分的拡大図である。

【符号の説明】

１ 無孔質ガス透過性樹脂層 ２ 多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層 ３ 接合材層 ４ 真空流路材 ５ 接合部 ６ 端縁部 ７ ガス吸着液流路材 ８ 封筒状膜材 ９ 流路材 １０ 渦巻き状膜材 １１ ハウジング １２ スパイラル型膜モジュール １３ チューブ融着部 １４ 芯材 １５ チューブ １６ 切込み部 １７ 蓋部体 １８ 供給口 １９ 排出口 ２０ シート材料 ２１ 条材集合体 ２２ 連繋条材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−155527（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−123545（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−34702（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−9430（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−146755（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01D 61/00 - 65/10 C02F 1/44

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体の供給口及び排出口を有するハウジ
   ングと、気体透過性で且つ水性液体不透過性のシート状
   材料を封筒状に成形して封筒状膜となしたものを長さ方
   向に巻回して形成されて前記ハウジング内に収納された
   渦巻状膜材とからなり、前記シート状材料は多孔質ポリ
   テトラフルオロエチレン樹脂層と該多孔質ポリテトラフ
   ルオロエチレン樹脂よりも低融点の材料からなる気体透
   過性の接合材層との積層体であり、前記封筒状膜はその
   端縁部が上記シート状材料の接合材層を対向させて融着
   されており、前記渦巻き状膜材は少なくとも１つの流体
   排出口を有し、該流体排出口は前記接合材層と同程度の
   融点を有する合成樹脂により形成されていて前記封筒状
   膜の端縁部に挿入されシールされた少なくとも１本のチ
   ューブからなることを特徴とする巻回型膜モジュール。
2. 【請求項２】 渦巻状膜材がその内部に流路材を有し、
   該流路材は合成樹脂製の縦糸と横糸を編んだネットから
   なり、該縦糸は連続したループを形成していることを特
   徴とする請求項１に記載の巻回型膜モジュール。