JPH10225625A - 液体分離装置および膜エレメントの接続方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置スペースが小さく、低価格化が可能でか
つデッドスペースのない液体分離装置および膜エレメン
トの接続方法を提供する。 【解決手段】 複数のスパイラル型膜エレメント１０を
並列に配置し、一方の端部に第１の嵌め合い部材２０を
嵌合し、他方の端部に第２の嵌め合い部材３０を嵌合す
る。第１の嵌め合い部材２０は、各スパイラル型膜エレ
メント１０の原液入口に連通する原液通路を有し、第２
の嵌め合い部材３０は、各スパイラル型膜エレメント１
０の透過液出口に連通する透過液出口および各濃縮液出
口に連通する濃縮液通路を有している。各スパイラル型
膜エレメント１０は圧力容器を用いることなく第１およ
び第２の嵌め合い部材２０，３０により並列に接続され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒形に形成された
膜エレメントを有する液体分離装置および膜エレメント
の接続方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液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膜分
離装置が使用される。図４は、従来のスパイラル型膜分
離装置の断面図である。図４のスパイラル型膜分離装置
４０は、圧力容器４１の内部にスパイラル型膜エレメン
ト４５を収納してなる。スパイラル型膜エレメント４５
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４６の内部に連通
するように固定し、さらに集水管４６の周囲に封筒状膜
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
により巻回層間に原液流路が確保されている。

【０００３】スパイラル型膜エレメント４５は筒形ケー
ス４２の内部に挿入され、その両端が一対の端板４３，
４４により封止されている。スパイラル型膜エレメント
４５の外周面と筒形ケース４２の内周面との間にはＯリ
ングなどのシール部材４７が装着されている。これによ
り、圧力容器４１の内部には第１の液室４８と第２の液
室４９とが形成されている。一方の端板４３には第１の
液室４８に連通する原液入口５０が形成されており、他
方の端板４４には、第２の液室４９に連通する濃縮液出
口５１および集水管４６の開口端に連通する透過液出口
５２が形成されている。

【０００４】図４のスパイラル型膜分離装置４０により
原液を分離処理する場合には、原液を原液入口５０から
圧力容器４１内の第１の液室４８に導入する。原液は第
１の液室４８から膜エレメント４５を通過し、その透過
液が集水管４６から透過液出口５２を通り外部へ取り出
され、また濃縮された原液が濃縮液出口５１から外部に
取り出される。

【０００５】このスパイラル型膜分離装置４０を用いた
分離処理においては、処理液の流量や透過液の水質など
の条件に応じて複数本の膜分離装置を配管により接続し
て用いる場合がある。

【０００６】図５は、複数本の膜分離装置により構成さ
れる液体分離装置の構成図である。この液体分離装置
は、図４のスパイラル型膜分離装置４０を３本平行に配
列し、配管５４〜５６を用いて並列に接続したものであ
る。各スパイラル型膜分離装置４０の原液入口５０は原
液配管５４の分岐管路がそれぞれ接続されている。原液
は、この原液配管５４を通り各膜分離装置４０の内部に
供給される。

【０００７】また、各スパイラル型膜分離装置４０の透
過液出口５２には透過液配管５６が接続されている。透
過液配管５６は、各透過液出口５２に接続される分岐管
路とおよび分岐管路を合流した合流管路を通して透過液
を外部に導く。さらに、各スパイラル型膜分離装置４０
の濃縮液出口５１には濃縮液配管５５が接続されてい
る。濃縮液配管５５は各濃縮液出口５１に接続された分
岐管路および分岐管路を合流した合流管路を通して濃縮
液を外部に導いている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図５に示す従来の液体
分離装置は、配管５４〜５６を用いて複数のスパイラル
型膜分離装置４０を接続している。このため、配管５４
〜５６を引き回すためのスペースが必要となり、液体分
離装置の設置スペースが大きくなる。また、多数のスパ
イラル型膜分離装置４０を接続するためには、多くの継
ぎ手や管路が必要となりコストが割高となる。

【０００９】さらに、図４に示すスパイラル型膜分離装
置では、筒形ケース４２、膜エレメント４５およびシー
ル部材４７によりデッドスペースＳが形成され、このデ
ッドスペースＳに液体が滞留する。このようなスパイラ
ル型膜分離装置を長期間使用すると、デッドスペースＳ
に滞留している液体が変性を起こす。特に、液体が有機
物を含有する場合には、微生物が繁殖し、この微生物が
有機物を分解して悪臭を発生したり、透過膜を分解する
といった問題が生じる。

【００１０】本発明の目的は、設置スペースが小さく、
低価格化が可能でかつデッドスペースのない液体分離装
置および膜エレメントの接続方法を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】最近で
は、特に逆浸透膜分離システムの前処理として使用され
る膜分離装置において、比較的低圧で高い透過水量が得
られる膜エレメントが開発されている。このため、高圧
力に耐え得るような圧力容器を備える必要性が低下して
きている。そこで、このような背景に基づき、本発明者
らは、以下のような発明を案出したものである。

【００１２】本発明に係る液体分離装置は、筒形の膜エ
レメントを有し、原液を透過液と濃縮液とに分離する液
体分離装置において、膜エレメントの両端外周面に液密
に嵌合する一対の嵌合部材が設けられたものである。

【００１３】特に、膜エレメントの一方端面に原液入口
が形成され、他方端面に透過液出口および濃縮液出口が
形成されており、膜エレメントの一方端面側に嵌合され
る嵌合部材に膜エレメントの原液入口に連通する原液通
路が形成され、膜エレメントの他方端面側に嵌合される
嵌合部材に膜エレメントの透過液出口に連通する透過液
通路および濃縮液出口に連通する濃縮液通路が形成され
ることが好ましい。

【００１４】本発明に係る液体分離装置においては、膜
エレメントの両端を一対の嵌合部材で封止することによ
り、原液の通路および透過液の通路を膜エレメントの内
部にのみ形成することができる。これにより、膜エレメ
ントと圧力容器との間にデッドスペースが形成されなく
なり、デッドスペースにおける微生物の繁殖、有機物の
分解に伴う悪臭の発生あるいは透過膜の分解といった問
題を解消することができる。また、圧力容器を不要とす
ることにより液体分離装置の低価格化を図ることができ
る。

【００１５】本発明に係る液体分離装置は、複数の筒形
の膜エレメントを有し、原液を透過液と濃縮液とに分離
する液体分離装置において、複数の膜エレメントが液密
に並列に配置され、各膜エレメントの両端外周面に液密
に嵌合する一対の嵌合部材により複数の膜エレメントが
接続されたものである。

【００１６】特に、複数の膜エレメントの各々の一方端
面に原液入口が形成され、他方端面に透過液出口および
濃縮液出口が形成されており、複数の膜エレメントの一
方端面側に嵌合される嵌合部材に複数の原液入口に連通
する原液通路が形成され、複数の膜エレメントの他方端
面側に嵌合される嵌合部材に複数の膜エレメントの透過
液出口に連通する透過液通路および濃縮液出口に連通す
る濃縮液通路が形成されることが好ましい。

【００１７】本発明に係る液体分離装置においては、複
数の膜エレメントの両端を一対の嵌合部材で封止するこ
とにより複数の膜エレメントが並列に接続される。すな
わち、圧力容器を用いることなく複数の膜エレメントの
原液の通路、透過液の通路および濃縮液の通路が一対の
嵌合部材により液密に並列に接続される。この場合、各
膜エレメントは圧力容器によるデッドスペースが形成さ
れないため、デッドスペースにおける微生物の繁殖、有
機物の分解による悪臭の発生あるいは透過膜の分解とい
った問題が生じることを防止することができる。

【００１８】また、複数の膜エレメントの各々の原液入
口は一方の嵌合部材の原液通路に連通し、透過液出口お
よび濃縮液出口は他方の嵌合部材の透過液通路および濃
縮液通路にそれぞれ連通する。したがって、各膜エレメ
ントの原液入口、透過液出口および濃縮液出口をそれぞ
れ配管を用いて接続する必要がなくなり、配管を引き回
すためのスペースを省略することができ、それによって
液体分離装置の設置スペースを小型化することができ
る。

【００１９】本発明に係る膜エレメントの接続方法は、
複数の筒形の膜エレメントを接続する方法において、複
数の膜エレメントを並列に配置し、原液通路が形成され
た嵌合部材を複数の膜エレメントの一方端部の外周面に
液密に嵌合させることによって原液通路を各膜エレメン
トの原液入口に液密に連通させ、透過液通路および濃縮
液通路が形成された嵌合部材を各膜エレメントの外周面
に液密に嵌合させることにより膜エレメントの透過液出
口を透過液通路に液密に連通させるとともに濃縮液出口
を濃縮液通路に液密に連通させるものである。

【００２０】この場合、複数の膜エレメントを圧力容器
を用いることなく一対の嵌合部材を用いて液密に並列に
接続することにより、圧力容器と膜エレメントとの間に
デッドスペースが形成されることを防止し、これによっ
てデッドスペースにおける微生物の繁殖、有機物の分解
による悪臭の発生あるいは透過膜の分解といった問題の
発生を防止することができる。さらに、複数の膜エレメ
ントを一対の嵌合部材を用いて液密に並列に接続するこ
とにより、各膜エレメントを接続するための配管を省略
することができ、これによって複数の膜エレメントの設
置スペースを小型化することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例による液
体分離装置の斜視図である。図１の液体分離装置は、複
数本のスパイラル型膜エレメント１０を並列に配置し、
各スパイラル型膜エレメント１０の両端部に第１の嵌め
合い部材２０および第２の嵌め合い３０を連結して形成
されている。

【００２２】図２は、スパイラル型膜エレメントの斜視
図であり、その一部を切断し、巻きほぐした状態を示し
ている。図２のスパイラル型膜エレメント１０は、透過
液流路材３の両面に分離膜２を重ね合わせて３辺を接着
することにより封筒状膜４を形成し、その封筒状膜４の
開口部を有孔中空管からなる集水管１に取り付け、ネッ
ト状（網状）の原液流路材５とともに集水管１の外周面
にスパイラル状に巻回することにより構成されている。

【００２３】原液流路材５および封筒状膜４をスパイラ
ル状に巻回したその外周面には、外装材としてエポキシ
樹脂含浸ガラス繊維が巻き付けられている。なお、高い
強度が要求されない場合には、外装材として熱収縮チュ
ーブや粘着テープなどが被覆される。

【００２４】原液６はスパイラル型膜エレメント１０の
一方の端面側から供給される。供給された原液６は原液
流路材５に沿って膜エレメント１０の内部を流れ、他方
の端面側から濃縮液８として排出される。原液６が原液
流路材５に沿って流れる過程で分離膜２を透過した透過
液７が透過液流路材３に沿って集水管１の内部に流れ込
み、集水管１の端部から排出される。

【００２５】図３は、図１の液体分離装置の部分断面図
である。図３において、第１の嵌め合い部材２０には、
原液が導入される原液通路２３およびスパイラル型膜エ
レメント１０の一端が挿入される挿入部２１が形成され
ている。挿入部２１は原液通路２３に連通している。ス
パイラル型膜エレメント１０の原液入口側端部１０ａが
挿入部２１内に挿入され、シール部材２２によって原液
通路２３の液密が保持されている。また、集水管１の端
部はキャップ２４によって封止されている。

【００２６】第２の嵌め合い部材３０には、濃縮液通路
３３、透過液通路３５およびスパイラル型膜エレメント
１０の他端が挿入される挿入部３１が形成されている。
スパイラル型膜エレメント１０の濃縮液出口側端部１０
ｂは挿入部３１に挿入されるとともに、集水管１の出口
側が透過液通路３５に挿入される。そして、スパイラル
型膜エレメント１０の外表面と第２の嵌め合い部材３０
の挿入部３１との間に装着されたシール部材３２および
集水管１の外表面と透過液通路３５の壁面との間に装着
されたシール部材３４によって濃縮液通路３３が液密に
保持される。

【００２７】また、第１および第２の嵌め合い部材２
０，３０にはそれぞれパッキン２５，３６が設けられ、
複数本のスパイラル型膜エレメント１０が液密に並列に
接続できるように構成されている。さらに、複数の第１
および第２の嵌め合い部材２０，３０は、図１中には示
されていない治具によってその両面から抑えられてお
り、これによって隣接する第１および第２の嵌め合い部
材２０，３０間が液密に保持されている。

【００２８】図１において、第１の嵌め合い部材２０の
原液通路の一方端部２０ａには原液６を供給する原液配
管（図示省略）が接続され、原液通路の他方端部は閉塞
されている。また、第２の嵌め合い部材３０の濃縮液通
路の一方端部３０ａには濃縮液を取り出すための濃縮液
配管が（図示省略）接続される。さらに、各透過液通路
３５には透過液を外部へ導く透過液配管３６が接続され
る。

【００２９】この第１および第２の嵌め合い部材２０，
３０は、所定本数のスパイラル型膜エレメント１０を同
時に接続しうる長さに一体形成されてもよく、あるいは
各スパイラル型膜エレメント１０ごとに形成された部品
を互いに連結する構造に形成されてもよい。

【００３０】ここで、第１の嵌め合い部材２０および第
２の嵌め合い部材３０が本発明の一対の嵌合部材に相当
する。

【００３１】上記の構造を有する液体分離装置は、並列
に配置した複数のスパイラル型膜エレメント１０の両端
部に第１および第２の嵌め合い部材２０，３０を嵌合し
各スパイラル型膜エレメント１０の原液入口、濃縮液出
口、透過液出口をそれぞれ接続している。これにより、
接続用の配管部品を用いることなく各スパイラル型膜エ
レメント１０を接続することが可能となり、接続のため
の部品コストを抑制することができる。

【００３２】また、第１および第２の嵌め合い部材２
０，３０は、配管を用いた場合に比べて接続のためのス
ペースを小さくすることができる。これにより液体分離
装置の設置スペースを小型化することができる。

【００３３】さらに、上記の液体分離装置では、圧力容
器を用いることなくスパイラル型膜エレメント１０を第
１および第２の嵌め合い部材２０，３０を介して外部の
原液供給系、濃縮液排出系および透過液排出系に接続す
ることができる。このため、従来のスパイラル型膜分離
装置において、圧力容器と膜エレメントの外周との間に
形成されていたデッドスペースをなくすることが可能と
なり、微生物の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、
透過膜の分解などの不具合を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による液体分離装置の斜視図で
ある。

【図２】図１の液体分離装置に用いられるスパイラル型
膜エレメントの斜視図である。

【図３】図１の液体分離装置の部分断面図である。

【図４】従来のスパイラル型膜分離装置の断面図であ
る。

【図５】従来の液体分離装置の構成図である。

【符号の説明】

１ 集水管 ２ 分離膜 ４ 封筒状膜 １０ スパイラル型膜エレメント ２０ 第１の嵌め合い部材 ２１，３１ 挿入部 ２２，３２，３４ シール部材 ２３ 原液通路 ３０ 第２の嵌め合い部材 ３３ 濃縮液通路 ３５ 透過液通路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒形の膜エレメントを有し、原液を透過
   液と濃縮液とに分離する液体分離装置において、前記膜
   エレメントの両端外周面に液密に嵌合する一対の嵌合部
   材が設けられたことを特徴とする液体分離装置。
2. 【請求項２】 前記膜エレメントの一方端面に原液入口
   が形成され、他方端面に透過液出口および濃縮液出口が
   形成されており、前記膜エレメントの一方端面側に嵌合
   される前記嵌合部材に前記膜エレメントの前記原液入口
   に連通する原液通路が形成され、前記膜エレメントの他
   方端面側に嵌合される前記嵌合部材に前記膜エレメント
   の前記透過液出口に連通する透過液通路および前記濃縮
   液出口に連通する濃縮液通路が形成されたことを特徴と
   する請求項１記載の液体分離装置。
3. 【請求項３】 複数の筒形の膜エレメントを有し、原液
   を透過液と濃縮液とに分離する液体分離装置において、
   前記複数の膜エレメントが液密に並列に配置され、各膜
   エレメントの両端外周面に液密に嵌合する一対の嵌合部
   材により前記複数の膜エレメントが接続されたことを特
   徴とする液体分離装置。
4. 【請求項４】 前記複数の膜エレメントの各々の一方端
   面に原液入口が形成され、他方端面に透過液出口および
   濃縮液出口が形成されており、前記複数の膜エレメント
   の一方端面側に嵌合される前記嵌合部材に前記複数の膜
   エレメントの前記原液入口に連通する原液通路が形成さ
   れ、前記複数の膜エレメントの他方端面側に嵌合される
   前記嵌合部材に前記複数の膜エレメントの前記透過液出
   口に連通する透過液通路および前記濃縮液出口に連通す
   る濃縮液通路が形成されたことを特徴とする請求項３記
   載の液体分離装置。
5. 【請求項５】 複数の筒形の膜エレメントを接続する方
   法において、複数の膜エレメントを液密に並列に配置
   し、原液通路が形成された嵌合部材を前記複数の膜エレ
   メントの一方端部の外周面に液密に嵌合させることによ
   って前記原液通路を各膜エレメントの原液入口に連通さ
   せ、透過液通路および濃縮液通路が形成された嵌合部材
   を各膜エレメントの他方端部の外周面に液密に嵌合させ
   ることにより前記膜エレメントの透過液出口を前記透過
   液通路に連通させるとともに濃縮液出口を前記濃縮液通
   路に連通させることを特徴とする膜エレメントの接続方
   法。