JPH09313899A - 流体分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省スペース化が可能でかつ流体の漏れが防止
される流体分離装置を提供することである。 【解決手段】 複数の筒形ケース１２ａ，１２ｂの両端
面をそれぞれ端板３，７で密閉し、筒形ケース１２ａ，
１２ｂの内部に膜エレメント１ａ，１ｂを収納する。一
方の端板３に原液流入路５と濃縮液流出路１６と透過液
流出路１３とを形成し、他方の端板７に膜エレメント１
ａが収納された第２の液室８と膜エレメント１ｂが収納
された第３の液室１０とを接続する接続流路９を形成
し、２本の膜エレメント１ａ，１ｂを直列に接続した流
体分離装置を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の成分を分離
する流体分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体を濃縮あるいは精製等する場合、精
密濾過膜、限外濾過膜または逆浸透濾過膜を用いた流体
分離装置が使用されることがあり、このような流体分離
装置の一形式として、スパイラル型膜分離装置がある。

【０００３】図２は、従来のスパイラル型膜分離装置の
断面図である。スパイラル型膜分離装置２０において、
膜エレメント２１は、内側に透過液流路を有する袋状の
分離膜（以下、封筒状膜と称する）の開口部分を集水管
２３の内部に連通するように固定し、さらに集水管２３
の外周面に封筒状膜をスパイラル状に巻回して形成され
ている。この封筒状膜の巻回層間には原液流路材が巻き
込まれており、これによって巻回層間に原液流路が確保
されている。また、集水管２３の一端はキャップ２２に
より閉塞されている。

【０００４】膜エレメント２１は筒形ケース２４の内部
に挿入され、封筒状膜の巻回体２５の外周面と筒形ケー
ス２４の内周面との間にゴムリング等のシール部材２６
が装着されている。筒形ケース２４の両端にはそれぞれ
端板２８，３１が取り付けられている。一方の端板２８
には原液流入口２７が形成されており、他方の端板３１
には濃縮液流出口３０と、集水管２３が挿入された透過
液取り出し口管部２９とが形成されている。

【０００５】このスパイラル型膜分離装置２０によって
原液を分離処理する場合には、原液流入口２７から原液
を筒形ケース２４内に導入する。原液が膜エレメント２
１の原液流路を通過する間に、原液中の溶媒が膜エレメ
ント２１の袋状の分離膜を透過し、その透過液が封筒状
膜の内側の透過液流路を通り集水管２３の内部に到達
し、さらに透過液取り出し口管部２９を通って外部に導
かれる。一方、溶媒の分離により溶質分が濃縮された原
液は、濃縮液流出口３０から外部へ取り出される。この
ような過程により、原液が透過液と濃縮液とに分離され
る。

【０００６】実際には、処理液の流量や透過液の水質等
の条件に応じて、図２に示すような膜分離装置を単独で
使用したり、あるいは複数本の膜分離装置を配管により
並列または直列に接続して用いられる。

【０００７】図３は、複数の膜分離装置により構成され
る流体分離装置の断面図である。図３に示すように、こ
の流体分離装置は、２つの膜分離装置２０ａ，２０ｂを
平行に配列し、配管３５〜３８を用いて流路を直列に接
続したものである。すなわち、膜分離装置２０ａの原液
流入口３１には原液を送り込むための配管３７が接続さ
れ、濃縮液流出口３２には配管４２が接続されており、
この配管４２が膜分離装置２０ｂの濃縮液流入口３３に
接続されている。また、膜分離装置２０ａの透過液取り
出し口管部３５および膜分離装置２０ｂの透過液取り出
し口管部３６にはそれぞれ配管３８，３９が接続され、
これらは共通の配管４０に接続されている。さらに、膜
分離装置２０ｂの濃縮液流出口３４には濃縮液を取り出
すための配管４１が接続されている。

【０００８】図３に示す流体分離装置において、配管３
７から送り込まれた原液は膜分離装置２０ａ内の膜エレ
メントを通過する際に、溶媒分が分離され透過液となっ
て透過液取り出し口管部３５へ至り、一方、溶質分が濃
縮された原液は配管４２を通り、次段の膜分離装置２０
ｂの内部に送り込まれる。そして、膜分離装置２０ｂ内
の膜エレメントを通過する際に、さらに溶媒分が分離さ
れ、透過液となって透過液取り出し口管部３６に至ると
ともに、溶質分がさらに濃縮された原液は、濃縮液流出
口３４を通り、配管４１に導かれる。また、透過液取り
出し口管部３５，３６に到達した透過液は配管３８，３
９，４０を通り外部へ導かれる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示す流体分離装置では、複数本の膜分離装置を配管によ
り接続しているため、配管を引き回すためのスペースが
必要となり、流体分離装置全体をコンパクトにすること
が困難である。特に、配管の屈曲部や継手のスペースに
より設置可能な空間が限定される場合には問題がある。

【００１０】また、配管は継手を用いて膜分離装置に接
続されている。特に、比較的小型の膜分離装置では、配
管接続部に樹脂製の継手が多く用いられており、この樹
脂製の継手は取り付け時の締め付け力が低く、液密シー
ルの信頼性が低い。また、配管の継手に金属製のものを
用いたとしても、金属製の継手を取り付ける膜分離装置
の端板が樹脂製の場合には、継手の強固な締め付けによ
り樹脂部分が変形し、やはりシールの信頼性が低下す
る。このために、配管の継手箇所が多くなると、接続部
分からの液漏れが生じ、長時間の使用に支障をきたすと
いう問題がある。

【００１１】本発明の目的は、省スペース化が可能でか
つ流体の漏れが防止される流体分離装置を提供すること
である。

【００１２】

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る流体分離装置は、複数の膜エレメントを有し、複
数の膜エレメントを複数の筒形容器にそれぞれ収納し、
複数の筒形容器を並列に配置し、複数の筒形容器の少な
くとも一方側の端面を共通の端面閉塞部材により閉塞す
るとともに、端面閉塞部材に設けた流路により複数の筒
形容器内の膜エレメントの流路間を連通させたものであ
る。

【００１３】本発明に係る流体分離装置においては、膜
エレメントの流路間が端面閉塞部材に設けられた流路に
より連通されている。したがって、膜エレメントの流路
間を接続するための配管を外部に別途設ける必要がな
く、流体分離装置をコンパクトにすることができる。ま
た、継手が不要となるので継手部分からの流体の漏洩の
おそれがなく、シールの信頼性が向上する。

【００１４】特に、複数の膜エレメントの各々が、原流
体の流路を形成する第１の領域と透過流体の流路を形成
する第２の領域とを仕切る透過膜を備えており、複数の
筒形容器の両側の端面をそれぞれ共通の端面閉塞部材に
より閉塞するとともに、一方の端面閉塞部材に設けた第
１の流路により複数の膜エレメントの第１の領域を連通
させ、他方の端面閉塞部材に設けた第２の流路により複
数の膜エレメントの第２の領域を連通させることが好ま
しい。

【００１５】これにより、複数の膜エレメントを並列に
配置した状態で各膜エレメント間を直列に接続すること
ができる。したがって、処理液の特性に応じて所定個数
の膜エレメントを配列した流体分離装置を狭いスペース
にも設置することができる。

【００１６】また、他方の端面閉塞部材に、いずれかの
筒形容器の内部に連通する原流体入口、他の筒形容器の
内部に連通する濃縮流体出口および第２の流路に連通す
る透過流体出口を設けることが好ましい。これにより、
一方側の端面閉塞部材から原流体の供給、濃縮流体の導
出および透過流体の導出を行うことができる。したがっ
て、流体の配管経路を簡素化でき、流体分離装置を用い
たシステムの構成を簡素化およびコンパクト化すること
ができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る流体分離装
置の断面図である。この流体分離装置は、２本の膜エレ
メント１ａ，１ｂを平行に配置しかつ原液の流路が直列
となるように構成されている。膜エレメント１ａ，１ｂ
は、スパイラル型のエレメントであり、２枚の分離膜を
重ね合わせ、その３辺を接着することにより封筒状膜を
形成し、その封筒状膜の開口部を集水管２ａ，２ｂに取
り付けて封筒状膜の内側に形成された透過液流路と集水
管２ａ，２ｂの内部とを連通させ、さらに、集水管２
ａ，２ｂの外周面に封筒状膜を原液流路材とともにスパ
イラル状に巻回することにより構成されている。この原
液流路材によって、封筒状膜の巻回層間に原液流路が構
成されている。

【００１８】膜エレメント１ａ，１ｂは、それぞれ筒形
ケース（筒形容器）１２ａ，１２ｂの内部に収納されて
いる。筒形ケース１２ａ，１２ｂの一方側の開放端面に
は端板（端面閉塞部材）３が液密に固定されており、他
方側の端面には端板（端面閉塞部材）７が液密に固定さ
れている。膜エレメント１ａ，１ｂは、この筒形ケース
１２ａ，１２ｂと端板３，７とによって形成された密閉
空間の内部に収納されている。また、筒形ケース１２
ａ，１２ｂの内周面と膜エレメント１ａ，１ｂの外周面
との間にはゴムリング等のシール部材１４，１５が装着
されており、これにより筒形ケース１２ａの内部には第
１の液室６および第２の液室８が構成され、また筒形ケ
ース１２ｂの内部には第３の液室１０および第４の液室
１１が構成されている。

【００１９】端板３には、第１の液室６に連通する原液
流入路５と、第４の液室１１に連通する濃縮液流出路１
６と、膜エレメント１ａの集水管２ａおよび膜エレメン
ト１ｂの集水管２ｂに連通する透過液流出路１３とが形
成されている。この透過液流出路１３は、膜エレメント
１ａの集水管２ａに繋がる内部流路１３ａ、膜エレメン
ト１ｂの集水管２ｂに繋がる内部流路１３ｂ、および内
部流路１３ａ，１３ｂと外部との間を連通させる内部流
路１３ｃから構成されている。また、他方の端板７に
は、第２の液室８と第３の液室１０とを連通させる接続
流路９が形成されている。

【００２０】上記の構成を有する流体分離装置では、処
理対象の原液は以下のように流動する。まず、端板３の
原液流入路５から原液が第１の液室６に送り込まれる。
第１の液室６において、原液が膜エレメント１ａの内部
の原液流路を通過する際、原液中の溶媒が分離膜を透過
し、この透過液が封筒状膜の内側に形成された透過液流
路を経て集水管２ａの内部に流入し、さらに集水管２ａ
の端部から透過液流出路１３の内部を通り外部へ流出す
る。

【００２１】一方、膜エレメント１ａによって溶媒が分
離され溶質分が濃縮された原液は、膜エレメント１ａ内
の原液流路を通り第２の液室８内に流出し、さらに端板
７の接続流路９を通して第３の液室１０に流入する。そ
して、前段の膜エレメント１ａによって濃縮された原液
は、さらに次段の膜エレメント１ｂを通過し、上記の膜
エレメント１ａを通過する際と同様に封筒状膜を透過し
た透過液が集水管２ｂの端部から透過液流出路１３を通
り外部へ流出され、一方さらに濃縮された原液が濃縮液
として第４の液室１１から濃縮液流出路１６を通り外部
へ流出する。

【００２２】このように、上記の流体分離装置では、一
方の膜エレメント１ａにより濃縮された原液が端板７に
形成された接続流路９を通して他方の膜エレメント１ｂ
に供給され、膜エレメント１ａ，１ｂからの透過液が端
板３に形成された透過液流出路１３により外部に排出さ
れるので、第２の液室８と第３の液室１０とを接続する
ための配管および膜エレメント１ａの集水管２ａと膜エ
レメント１ｂの集水管２ｂとを接続するための配管が不
要となる。したがって、複数の膜エレメントを接続した
構成においても、配管のためのスペースを確保する必要
がなく、これにより流体分離装置の全体構造をコンパク
ト化することができる。

【００２３】また、第１〜第４の液室６，８，１０，１
１と各流路との接続部分は継手を用いることなく液密に
シールされている。したがって、継手部分からの液漏れ
を生じることがなく、シールに対する信頼性の高い流体
分離装置を得ることができる。

【００２４】また、原液流入路５、濃縮液流出路１６お
よび透過液流出路１３はすべて一方の端板７に形成され
ている。このため、原液の供給配管、濃縮液および透過
液の排出配管はすべて流体分離装置の一方側の端板７側
に配置すればよく、これらの配管の引き回し経路を簡素
化することができる。また、同様の理由により、比較的
狭いスペースにもこの流体分離装置を効率的に配置する
ことができる。

【００２５】なお、上記の例では２本の膜エレメント１
ａ，１ｂを直列に接続した場合を示したが、膜エレメン
トの配列個数は特に制限されるものではなく、処理対象
の処理液の流量や透過液の水質等に応じて適宜設定する
ことができる。また、複数の膜エレメントは直列に接続
するのみならず、並列に接続することもできる。

【００２６】さらに、膜エレメントは平面的に複数個並
行に配列してもよく、３次元方向に、例えば円筒外周面
に沿って複数配列してもよい。このような配列の場合、
端板３，７に形成する流路の形状を膜エレメントの配置
状態に応じて適宜設定すればよい。

【００２７】さらに、本発明に係る流体分離装置の膜エ
レメントとしては、スパイラル型のみならず、プリーツ
型、積層型等他の形態のものも使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流体分離装置の断面図である。

【図２】従来の膜分離装置の断面図である。

【図３】複数の膜分離装置を有する従来の流体分離装置
の断面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 膜エレメント ２ａ，２ｂ 集水管 ３，７ 端板 ５ 原液流入路 ９ 接続流路 １２ａ，１２ｂ 筒形ケース １３ 透過液流出路 １６ 濃縮液流出路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の膜エレメントを有する流体分離装
   置において、前記複数の膜エレメントを複数の筒形容器
   にそれぞれ収納し、前記複数の筒形容器を並列に配置
   し、前記複数の筒形容器の少なくとも一方側の端面を共
   通の端面閉塞部材により閉塞するとともに、前記端面閉
   塞部材に設けた流路により前記複数の筒形容器内の前記
   膜エレメントの流路間を連通させたことを特徴とする流
   体分離装置。
2. 【請求項２】 前記複数の膜エレメントの各々は、原流
   体の流路を形成する第１の領域と透過流体の流路を形成
   する第２の領域とを仕切る透過膜を備えており、前記複
   数の筒形容器の両側の端面をそれぞれ共通の端面閉塞部
   材により閉塞するとともに、一方の前記端面閉塞部材に
   設けた第１の流路により前記複数の膜エレメントの第１
   の領域を連通させ、他方の前記端面閉塞部材に設けた第
   ２の流路により前記複数の膜エレメントの第２の領域を
   連通させたことを特徴とする請求項１記載の流体分離装
   置。
3. 【請求項３】 前記他方の端面閉塞部材に、いずれかの
   前記筒形容器の内部に連通する原流体入口、他の前記筒
   形容器の内部に連通する濃縮流体出口および前記第２の
   流路に連通する透過流体出口を設けたことを特徴とする
   請求項２記載の流体分離装置。