JP4840973B2 - 逆浸透濃縮装置 - Google Patents

Description

本発明は逆浸透濃縮装置に関する。被濃縮物を逆浸透膜モジュールを用いた濃縮ユニットへ供給して高圧下に流過させることにより逆浸透濃縮するようにした逆浸透濃縮装置には様々な方式のものが知られている。例えば逆浸透膜モジュールについては平膜型モジュールを用いたもの、中空糸膜型モジュールを用いたもの又は管状膜型モジュールを用いたもの、またかかる逆浸透膜モジュールを用いた濃縮ユニットの設置方式については一段式のもの又は多段式のもの、更にかかる濃縮ユニットへ被濃縮物を流下させる方式については一過式のもの又は循環式のもの等が知られている。より具体的には例えば、野菜汁や果実汁を逆浸透濃縮する装置として、複数の管状膜型モジュールを直列に接続した濃縮ユニットを１段又は２段以上の多段で設置し、かかる濃縮ユニットへ野菜汁や果実汁を供給して高圧下に一過式で流下させることにより逆浸透濃縮するようにしたものが知られている。本発明はかかる逆浸透濃縮装置の改良に関する。

従来、前記のような逆浸透濃縮装置として、濃縮ユニットの入口側に供給ポンプを取付け、出口側に圧力制御弁を取付けたものや（例えば特許文献１及び２参照）、同様に濃縮ユニットの入口側には供給ポンプを取付け、出口側に濃縮ユニットへ圧力をかけるための背圧ポンプや濃縮物を搬送するためのブーストポンプを取付けたもの等（例えば特許文献１及び３〜５参照）が知られている。

しかし、これら従来の逆浸透濃縮装置には、何らかの原因で逆浸透膜モジュール内が負圧となって、逆浸透膜が変形したり、場合によっては逆浸透膜にひびや割れが発生し、その性能が低下するという問題がある。例えば、濃縮ユニットの出口側に圧力制御弁が取付けられているものの場合に入口側の供給ポンプが停止し、逆浸透膜モジュール内で結果的に濃縮が進んでしまうとき、また濃縮ユニットの出口側に背圧ポンプが取付けられているものの場合に入口側の供給ポンプ及び出口側の背圧ポンプが共に停止し、逆浸透膜モジュール内で結果的に濃縮が進んでしまうとき、更には濃縮ユニットの出口側に圧力制御弁及びブーストポンプが取付けられているものの場合に入口側の供給ポンプが停止し、逆浸透膜モジュール内が急激に負圧となってしまうとき等において前記のような問題が生じるのであり、かかる問題は、その性質上、管状膜型モジュールの場合により大きい。
特開平３−２１３２６号公報 特開２００１−７８７３２号公報 特開平８−１０８０４８号公報 特開２０００−２１８１３５号公報 特開２００１−３４７１４１号公報

本発明が解決しようとする課題は、濃縮ユニットの管状膜型モジュール内が異常な負圧となるのを防止し、よって逆浸透膜の性能低下をきたすような変形、更にはひびや割れの発生を防止することができる逆浸透濃縮装置を提供する処にある。

前記の課題を解決する本発明は、被濃縮物を複数の管状膜型モジュールを直列に接続した濃縮ユニットへ供給して高圧下に一過式で流下させることにより逆浸透濃縮するようにした逆浸透濃縮装置において、濃縮ユニットの出口側における濃縮物の流路に無制御下では開放状態にするノーマルオープンタイプの圧力制御弁が取付けられており、該圧力制御弁よりも下流側における濃縮物の流路に第１分岐路が設けられていて、該第１分岐路に吸気弁が取付けられて成ることを特徴とする逆浸透濃縮装置に係る。

本発明に係る逆浸透濃縮装置も、複数の管状膜型モジュールを直列に接続した濃縮ユニットの入口側における被濃縮物の流路に供給ポンプが取付けられており、また該濃縮ユニットの出口側における濃縮物の流路に圧力制御弁が取付けられていて、通常はかかる圧力制御弁の開度を調節することにより濃縮ユニットに加えられる圧力を制御しつつ、被濃縮物を供給ポンプで濃縮ユニットへ供給して高圧下に一過式で流下させることにより逆浸透濃縮するようになっている。

本発明に係る逆浸透濃縮装置は、圧力制御弁として無制御下では開放状態にするノーマルオープンタイプの圧力制御弁を用いたものである。ここで無制御下というのは結果として制御していない状態を意味し、圧力制御弁がかかる無制御下となる代表的な事態は故障時や停電時等である。またここで開放状態にするというのは結果として圧力制御弁の一次側すなわち供給側（入側）と二次側すなわち排出側（出側）とを連通状態にすることを意味する。無制御下での開放状態には、無制御下でも開放状態を維持する場合と無制御下では開放状態にする場合とが含まれ、無制御下でも開放状態を維持する圧力制御弁の代表例としては、ねじスピンドルを有するリフト弁等が挙げられるが、無制御下では開放状態にする圧力制御弁はノーマルオープンタイプの圧力制御弁であり、無制御下では閉鎖状態にするノーマルクローズタイプの圧力制御弁と区別される。前者のタイプの圧力制御弁としては、例えば米国スウェージロック社製のニードルバルブで商品名ＳＳ−１８ＲＭ８やＳＳ−１６ＤＫＦ４、同じく米国スウェージロック社製のダイヤフラムバルブで商品名ＳＳ−ＤＬＳ８ＭＭ等、後者のタイプの圧力制御弁としては、例えばフジキン社製の商品名ＳＲ１００の市販品を使用できるが、圧力制御用のニードル弁が好ましく、なかでも圧力変化によるダイヤフラムの伸縮を受けて弁体としてのニードルが進退する方式のものが特に好ましい。

前記のようなノーマルオープンタイプの圧力制御弁よりも下流側における濃縮物の流路には第１分岐路が設けられており、該第１分岐路に吸気弁が取付けられている。一次側すなわち第１分岐路の圧力が一定値以下の負圧になったときに弁が開いて大気を吸い込むようになっている吸気弁は、ノーマルオープンタイプの圧力制御弁よりも上流側における濃縮物の流路に第１分岐路を設け、かかる第１分岐路に取付けることも考えられるが、この場合には相応に耐圧性を有する高価なものが必要となるので、ノーマルオープンタイプの圧力制御弁よりも下流側における濃縮物の流路に第１分岐路を設け、かかる第１分岐路に取付ける。

前記のような吸気弁を取付けた第１分岐路及びノーマルオープンタイプの圧力制御弁よりも下流側における濃縮物の流路には、濃縮物を更に下流側へ搬送するためのブーストポンプを取付けることができる。ブーストポンプは、上流側に対しては供給ポンプにかかる負荷を低減すると同時に、下流側に対しては搬送ポンプ又は新たな供給ポンプとして機能する。かかる供給ポンプ及びブーストポンプとしては、往復式ポンプ、回転式ポンプ、スネークポンプ等、それ自体は公知の各種の形式のものを使用できる。

本発明に係る逆浸透濃縮装置では、第１分岐路の上流側における濃縮物の流路に更に第２分岐路を設け、かかる第２分岐路に安全弁を取付けるのが好ましい。安全弁は一次側すなわち第２分岐路の圧力が一定値以上になったときに弁が開いて濃縮物を逃がすようになっている。吸気弁は上流側における濃縮ユニットの管状膜型モジュール内が異常な負圧になるのを防止し、また安全弁は逆に異常な高圧になるのを防止する。

以上説明した本発明に係る逆浸透濃縮装置によると、逆浸透濃縮ユニットの管状膜型モジュール内が異常な負圧となるのを防止し、よって逆浸透膜の性能低下をきたすような変形、更にはひびや割れの発生を防止することができる。

図１は本発明に係る逆浸透濃縮装置を略示する全体図である。逆浸透膜モジュールとして複数の管状膜型モジュール（図示しない、以下同じ）を直列に接続した濃縮ユニット１１が１段で設置されている。濃縮ユニット１１の入口側（上流側）における被濃縮物の流路２１に供給ポンプ３１が取付けられている。また濃縮ユニット１１の出口側（下流側）における濃縮物の流路４１にノーマルオープンタイプの圧力制御弁５１が取付けられている。更にノーマルオープンタイプの圧力制御弁５１の下流側における濃縮物の流路４１に第１分岐路６１が設けられており、第１分岐路６１には吸気弁７１が取付けられている。前記したように何らかの原因で濃縮ユニット１１の管状膜型モジュール内が異常な負圧になろうとするとき、吸気弁７１が開いて、大気を第１分岐路６１、濃縮物の流路４１及びノーマルオープンタイプの圧力制御弁５１を介して吸い込み、管状膜型モジュール内が異常な負圧になるのを防止するようになっている。

図２は本発明に係る他の逆浸透濃縮装置を略示する全体図である。逆浸透膜モジュールとして複数の管状膜型モジュール（図示しない、以下同じ）を直列に接続した濃縮ユニット１２が１段で設置されている。濃縮ユニット１２の入口側（上流側）における被濃縮物の流路２２に供給ポンプ３２が取付けられている。また濃縮ユニット１２の出口側（下流側）における濃縮物の流路４２にノーマルオープンタイプの圧力制御弁５２が取付けられている。更にノーマルオープンタイプの圧力制御弁５２の下流側における濃縮物の流路４２に第１分岐路６２が設けられており、第１分岐路６２には吸気弁７２が取付けられている。更にまた第１分岐路６２の下流側における濃縮物の流路４２にブーストポンプ８１が取付けられている。前記したように何らかの原因で濃縮ユニット１２の管状膜型モジュール内が異常な負圧になろうとするとき、吸気弁７２が開いて、大気を第１分岐路６２、濃縮物の流路４２及びノーマルオープンタイプの圧力制御弁５２を介して吸い込み、管状膜型モジュール内が異常な負圧になるのを防止するようになっている。

図３は本発明に係る他の逆浸透濃縮装置を略示する全体図である。逆浸透膜モジュールとして複数の管状膜型モジュール（図示しない、以下同じ）を直列に接続した濃縮ユニット１４が１段で設置されている。濃縮ユニット１４の入口側（上流側）における被濃縮物の流路２４に供給ポンプ３４が取付けられている。また濃縮ユニット１４の出口側（下流側）における濃縮物の流路４４にノーマルオープンタイプの圧力制御弁５３が取付けられている。更にノーマルオープンタイプの圧力制御弁５３の下流側における濃縮物の流路４４に第１分岐路６４が設けられており、第１分岐路６４には吸気弁７４が取付けられている。更にまたノーマルオープンタイプの圧力制御弁５３と第１分岐路６４との間における濃縮物の流路４４に第２分岐路６５が設けられており、第２分岐路６５には安全弁７５が取付けられている。前記したように何らかの原因で濃縮ユニット１４の管状膜型モジュール内が異常な負圧になろうとするとき、吸気弁７４が開いて、大気を第１分岐路６４、濃縮物の流路４４及びノーマルオープンタイプの圧力制御弁５３を介して吸い込み、管状膜型モジュール内が異常な負圧になるのを防止し、また逆に何らかの原因で管状膜型モジュール内が異常な高圧になろうとするとき、安全弁７５が開いて、濃縮物を流路４４、ノーマルオープンタイプの圧力制御弁５３及び第２分岐路６５を介して系外へ逃がし、管状膜型モジュール内が異常な高圧になるのを防止するようになっている。

図４は本発明に係る他の逆浸透濃縮装置を略示する全体図である。逆浸透膜モジュールとして複数の管状膜型モジュール（図示しない、以下同じ）を直列に接続した濃縮ユニット１５が１段で設置されている。濃縮ユニット１５の入口側（上流側）における被濃縮物の流路２５に供給ポンプ３５が取付けられている。また濃縮ユニット１５の出口側（下流側）における濃縮物の流路４５にノーマルオープンタイプの圧力制御弁５４が取付けられている。更にノーマルオープンタイプの圧力制御弁５４の下流側における濃縮物の流路４５に第１分岐路６６が設けられており、第１分岐路６６には吸気弁７６が取付けられている。更にまた第１分岐路６６の下流側における濃縮物の流路４５にブーストポンプ８２が取付けられている。そしてノーマルオープンタイプの圧力制御弁５４と第１分岐路６６との間における濃縮物の流路４５に第２分岐路６７が設けられており、第２分岐路６７には安全弁７７が取付けられている。前記したように何らかの原因で濃縮ユニット１５の管状膜型モジュール内が異常な負圧になろうとするとき、吸気弁７６が開いて、大気を第１分岐路６６、濃縮物の流路４５及びノーマルオープンタイプの圧力制御弁５４を介して吸い込み、管状膜型モジュール内が異常な負圧になるのを防止し、また逆に何らかの原因で管状膜型モジュール内が異常な高圧になろうとするとき、安全弁７７が開いて、濃縮物を流路４５、ノーマルオープンタイプの圧力制御弁５４及び第２分岐路６７を介して系外へ逃がし、管状膜型モジュール内が異常な高圧になるのを防止するようになっている。

本発明に係る逆浸透濃縮装置を略示する全体図。 本発明に係る他の逆浸透濃縮装置を略示する全体図。 本発明に係る他の逆浸透濃縮装置を略示する全体図。 本発明に係る他の逆浸透濃縮装置を略示する全体図。

１１，１２，１４，１５ 濃縮ユニット
２１，２２，２４，２５ 被濃縮物の流路
３１，３２，３４，３５ 供給ポンプ
４１，４２，４４，４５ 濃縮物の流路
５１〜５４ ノーマルオープンタイプの圧力制御弁
６１，６２，６４，６６ 第１分岐路
６５，６７ 第２分岐路
７１，７２，７４，７６ 吸気弁
７５，７７ 安全弁
８１，８２ ブーストポンプ

Claims (3)

1. 被濃縮物を複数の管状膜型モジュールを直列に接続した濃縮ユニットへ供給して高圧下に一過式で流下させることにより逆浸透濃縮するようにした逆浸透濃縮装置において、濃縮ユニットの出口側における濃縮物の流路に無制御下では開放状態にするノーマルオープンタイプの圧力制御弁が取付けられており、該圧力制御弁よりも下流側における濃縮物の流路に第１分岐路が設けられていて、該第１分岐路に吸気弁が取付けられて成ることを特徴とする逆浸透濃縮装置。
2. 第１分岐路及び圧力制御弁よりも下流側における濃縮物の流路に更にブーストポンプが取付けられた請求項１記載の逆浸透濃縮装置。
3. 圧力制御弁が圧力制御用のニードル弁である請求項１又は２記載の逆浸透濃縮装置。

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