JPH079430U - スパイラル型膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体中に溶存してなるガスを脱気するための
スパイラル型脱気膜モジュールおよび液体中のガスを吸
着させるスパイラル型ガス吸着膜モジュールなどの改良
された形態を提供する。 【構成】 流体の供給口及び排出口を有するハウジング
１１と、気体透過性で且つ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８とし、これを長さ方向に
巻き回して形成され、該ハウジング１１内に収納された
渦巻き状膜材１０とからなり、該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２と多孔質ポリテト
ラフルオロエチレン樹脂より低融点の材料からなる接合
材層３との積層体であり、該封筒状膜８はその端縁部６
が該シート状材料の接合材層３を対向させて接合されて
おり、該渦巻き状膜材１０は少なくとも１つの流体排出
口を有する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、スパイラル型膜モジュールに関し、液体中に溶存しているガスを脱 気するためのスパイラル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 めのスパイラル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】

スパイラル型膜モジュールは、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製で且つ液体不透過製のシート状 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モジュールとして使用すること もできる。あるいは機能膜として逆浸透膜、限外ろ過膜、機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】 上記のようなスパイラル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。

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、従来技術におけるスパイラル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り、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、スパイラル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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記スパイラル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、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 てなされたものであって、その要旨は、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 状膜とし、これを長さ方向に巻回して形成され、該ハウジング内に収納された渦 巻状膜材とからなり、該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接合材 層との積層体であり、該封筒状膜は、その端縁部が該シート状材料の接合材層を 対向させて接合されており、該渦巻き状膜材は少なくとも１つの流体排出口を有 することを特徴とするものである。

【０００７】

【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 すことでスパイラル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スパイラル型膜モジュールとする必要がなく簡易な構成とな る。

【０００８】 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、スパイラル型 膜モジュール形成後でも熱融着による接合は再加熱により解消できるので、スパ イラル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。

【０００９】

【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。

【００１０】 本考案のシート状材料は気体透過性且つ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と通気性を有する接合材３とを積層することによって好適に形成される。ス パイラル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 過性材料１を積層するのが好ましい。この無孔質ガス透過性材料１としては、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ある。

【００１１】 シート状材料は接合材層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。

【００１２】 渦巻き状膜材１０は該封筒状膜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、少なくとも１つの流体排出口が必要である。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。

【００１３】 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を施す。該ハウジング１１にも流体の供給口 と排出口とが必要である。

【００１４】 本考案によるスパイラル型膜モジュール１２の製造手順は図５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。

【００１５】 （製造例１） 図１は本考案をスパイラル型脱気膜モジュールとして使用した場合の封筒状膜 ８の端縁部６を熱融着接合した状態を示したものである。スパイラル型脱気膜モ 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。また、封筒状膜８の外側にも脱気する液体を供給するための液流路材として 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。

【００１６】 また、スパイラル型脱気膜モジュールの場合には、封筒状膜８の内部を真空状 体とし、多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層２の外部に被脱気液体を流す ことになるので、該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するため無孔質ガス透過性樹脂層１を外側にコ ーティングするのが望ましい。また、無孔質ガス透過性樹脂層１を形成すること で水蒸気透過量を少なくして真空ポンプの容量を小さくすることも可能となる。

【００１７】 該無孔質ガス透過性樹脂層１を形成する材料としては、酸素ガス透過性が良好 で水蒸気の透過性が悪いものが好ましく、前述のように例えばシリコーン樹脂を 採用する。厚みは１〜５０μm 程度とするのが良い。更に複数種類の樹脂によっ て形成することも可能である。

【００１８】 多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層２は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 疎水性があるものが適当である。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。

【００１９】 熱融着により封筒状膜８を形成するので、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る。その材質としてはポ リエチレン、ポリエステル等が好ましい。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。

【００２０】 本考案によるスパイラル型脱気膜モジュールのための通気性且つ液体不透過性 シート状材料を得るには、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。

【００２１】 封筒状膜８は本考案シート状材料の接合材層３同士を対向させて重ね合わせ、 流体排出口として用いる１本又は２本以上のチューブをシート状材料の端縁部の 適宜の箇所に挿入し熱融着により接合するもので、接合材層３の融点より高く、 且つ多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層２の融点よりも低い熱を加えると 同時にシート状材料の端縁部６を加圧して接合部５とすることによって融着接合 して形成する。このとき、用いるチューブ材質として、接合材層の融点と同程度 の融点を有するものを選ぶことが大切である。

【００２２】 渦巻き状膜材１０は上記のようにして形成された封筒状膜８を長さ方向に巻き 回して形成するが、巻き回しに際しては芯材などを利用するとしても、形成後の 渦巻き状膜材１０自体には従来技術における中心管（集水管）の如きは不要であ る。従って、該渦巻き状膜材１０をハウジング１１内に装入して完成されるスパ イラル型膜モジュール１２は簡易な構成のものとなる。

【００２３】 スパイラル型脱気膜モジュールは、該封筒状膜８の内部を真空状態に引いて脱 気を行なうので、渦巻き状膜材１０として形成した後にも真空状態を維持し脱気 作用をモジュール全体にわたって有効に行なわせるために、封筒状膜８内部に真 空流路材４を挿入し、それによって対向した膜の間に真空状態の空間を確保する ようにする。また、接合材層３自体を真空状態を維持できるような構造および強 度を有する材料、例えばポリテトラフルオロエチレン合成樹脂から得られた織布 、編布ネット等を採用することにより、図２に示すように封筒状膜内部の真空流 路材４を省略することも可能である。

【００２４】 （製造例２） 本考案によるスパイラル型ガス吸着膜モジュールの場合は、図３に示すように 封筒状膜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ものである。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 のみ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を設けることは差支えない。

【００２５】 また、封筒状膜８を渦巻き状膜材１０に形成した後にもガス吸着液用の流路を 維持確保するために、通常はガス吸着液流路材７を挿入するが、接合材層３自体 の材料としてガス吸着液流路を維持するのに充分な強度・構造を有するものを採 用することにより図４に示すようにガス吸着液流路材７を不要とすることができ る。

【００２６】 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、渦巻き状膜材の形成方法な どについては製造例１に示したスパイラル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 設け方も脱気膜モジュールの場合と同様でよい。

【００２７】

【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通気性 且つ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 筒状膜に適宜外部との流体排出口を設けることにより、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スパイラル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。

【００２８】 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 スパイラル型膜モジュールを形成した後でもスパイラル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。

【００２９】 更に無孔質ガス透過性樹脂層を形成させた場合には、水蒸気透過量を少なくし て真空ポンプの容量を小さくすることができると共に、被脱気液体中に混入して いる油分や界面活性剤により多孔質ポリテトラフルオロエチレン樹脂層が親水化 して性能劣化することを防止し、スパイラル型膜モジュールの耐用性を高める、 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】本考案によるスパイラル型脱気膜モジュールの
封筒状体の端縁部接合状態を示した断面図である。

【図２】真空流路材を挿入しない場合の図１と同様の断
面図である。

【図３】本考案によるスパイラル型ガス吸着膜モジュー
ルの封筒状体の端縁部接合状体を示した断面図である。

【図４】ガス吸着液流路材を挿入しない場合の図３と同
様の断面図である。

【図５】本考案によるスパイラル型膜モジュールを製造
方法を示した説明図である。

【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

Claims (1)

【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し、これを長さ方向に巻
   回して形成され、該ハウジング内に収納された渦巻状膜
   材とからなり、該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接合材層との積層体
   であり、該封筒状膜は、その端縁部が該シート状材料の
   接合材層を対向させて接合されており、該渦巻き状膜材
   は少なくとも１つの流体排出口を有することを特徴とす
   るスパイラル型膜モジュール。