JPS5951322B2 - 液体分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は逆浸透あるいは限外濾過などの半透膜を用いた
液−液分離装置に関する。

更に詳しくは半透膜をうず巻状に巻き上げたスパイラル
型の液体分離素子を用いた液体分離装置に関するもので
ある。

従来から半透膜を用いた流体分離素子としてはスパイラ
ル型の他にチューブラ型（管状膜型）、ホローファイバ
型（中空糸型）などがある。

これらのものはそれぞれ特有の性質をもっているが、中
でもスパイラル型の流体分離素子を備えた流体分離装置
は単位体積当りの有効膜面積が大きいこと、製作の容易
なこと、使用上の管理が容易なこと、耐久性が高いこと
などのすぐれた性質をもっており、他の特性をも加味し
て総合的に評価すると各特性間のバランスがとれたもの
として広く用いられている。

このスパイラル型の流体分離素子を用いた流体分離装置
として特公昭４４−１４２１６号のものをあげることが
できる。

上記の流体分離素子は該素子の中心に半透膜を透過した
透過液を集めるための一本の多孔性中空管が配置され、
この中空管を軸として半透膜と原液通路材および透過液
流路材をうず巻状に巻き付けた構造をなし、原液は前記
中空管と平行な方向に流れ、半透膜を透過した透過液は
うず巻状に形成された透過液流路に沿って中空管の方に
導かれ、中空管にあけた小孔を介して中空管より外部に
導かれるように構成されている。

しかし上記の構造をもつ流体分離素子において素子自体
が大型化されるとそれに伴なって中空管の径を太くしな
ければならないが、中空管は太くなるほど耐圧性が低下
するのでそれに見合った強度の中空管を必要とする。

このことは比較的操作圧の低い限外濾過などの場合は影
響は少ないが、高圧で作動させる逆浸透用の流体分離素
子においては問題となる。

一方中心部に中空管を配し、その外周に透過液流路材、
半透膜、原液通路材を巻き付けた状態の半製品を該中空
管の端部近辺において半透膜、透過液流路材、中空管の
壁面を一体的に固着して透過液系と原液系を完全に液密
にシールする必要がある。

しかし上記公知例に示したものは巻上げの過程において
予め接着剤をつけて巻き込む場合、速乾性の接着剤を用
いると巻込操作過程で個着された状態において余分な外
力が作用してシールを破損することが多いし、遅乾性の
接着剤では巻込みの圧力が強い程接着剤が押出されて少
なくなってシールの強度が低下したり、接着面積を不要
に広くし中空管の有効長さを減らすなどの欠陥を生じる
。

上記の如〈従来用いられている流体分離素子はその構造
により製品の特性上のバラツキおよび収率の低下をさけ
ることができないものである。

本発明の目的は、上記の如き従来技術の欠陥を除去し、
中空管を有しない新規な構造のスパイラル型液体分離素
子を用いた液体分離装置を提供せんとするものである。

本発明は上記の目的を達成するため次の構成を有するも
のである。

すなわち、少なくとも液体分離素子及び容器からなる液
体分離装置において、 該容器は、原液供給口、原液排出口及び該容器の側面に
設けられた透過液取出し口を有しており、 該液体分離素子は、少なくとも一面が半透膜で形成され
た封筒と、該封筒の内側に配置された透過液流路材と、
該封筒の外側に対面して配置された原液通路材とが配置
されており、これら封筒、透過液流路材および原液通路
材の三者は上記の配列を保ちつ・前記封筒の閉塞端を中
心としてうず巻状に巻回せしめられており、かつ原液通
路材の挿入された原液通路には、原液通路と透過液通路
を液密に保持するための封止材を有し、 さらに、上記容器と上記液体分離素子の間に、原液と透
過液を液密に分離するためのシール部材を有することを
特徴とする液体分離装置に関するものである。

本発明を図面により更に詳しく説明する。

第１図は本発明に係る液体分離装置の構造を示す断面図
である。

第２図は第１図のＸ−Ｘ断面図で本発明に用いる液体分
離素子の構造を示すものである。

第１図において液体分離素子６が円筒容器１の中に収納
され、該容器は両端の鏡板２，２′により密閉されてい
る。

鏡板２′には原液供給口３が鏡板２には原液排出口（濃
縮液取出口）４が設けてあり、円筒容器１の側面には透
過液取出口５が設けである。

円筒容器１の中に収納されている液体分離素子６は、第
２図に示す如く少なくとも一面が半透膜７からなる封筒
８を形成し、該封筒８の内部は透過液流路９を形成し、
該流路中に透過液流路材９′が配置されており、一方封
筒の外側は原液通路１０を形成し、該通路には前記生膜
と対面して多孔性の原液流路材１０′が配置されている
。

そしてこれらの透過液流路材９′、封筒８、原液流路材
１０′は封筒８の閉塞端１３を中心としてうず巻状に巻
回した構造を有している。

封筒８の開放端１２は液体分離素子６の外周円筒面上に
開口している。

一方封筒８の外側で囲まれ、原液通路材１０′を挿入さ
れた空間で形成されている原液通路１０の液体分離素子
６の外周円筒面近辺は封鎖部材１１で液密に固着されて
いる。

本発明に用いる透過液流路材９′は、高圧の原液が半透
膜７を該流路材９′の面上に押しつけても流路材９′の
表面に沿って半透膜を変形させたり損傷させたりしない
ように半透膜７の支持材としての機能も備え、かつ透過
液を円滑に前記封筒７の開放端１２へ導くように構成さ
れている。

このような素材としては多孔性のシート状物、例えば合
成樹脂からなる網状物、多孔性のフィルム、天然または
合成繊維からなる編、織物、不織布、紙などを適当に用
いることができる。

また本発明に用いる原液通路材１０′は第２図の如く封
筒をうず巻状に強く巻き上げても原液通路９を確保し、
かつこの通路を原液が円滑に流れ、かつ半透膜７をも損
傷しないように構成したもので前記透過液流路材にてあ
げた素材の中から選択して用いることができる。

封筒７の両面を半透膜で形成した場合、両方から透過液
流路材９′を圧縮することになり原液を高圧で操作する
ときは封筒の一方を原液、透過液のいずれをも透過させ
ない物質からなる膜で形成し流路材が多少圧縮されても
なお溝などがつぷ゛されないように流路材の構造を定め
、この溝などを前記両液不透過膜と対向させて用いると
よい。

また本発明に用いる半透膜は処理する流体の種類、操作
圧力、などを考慮して公知のものの中から任意に選択す
ればよい。

第１図に示すごとく上記のような液体分離素子６の両端
外周部にはシール部材１４か個着してあリ、原液の流域
１５と透過液の流域１６を液密に分離し、かつ液体分離
素子６を円筒容器１内に固定している。

原液は原液供給口３から流入し、円筒容器１内の原液の
流域１５に流入し、液体分離素子の原液通路１０を通っ
て原液排出口４から系外に導かれる。

一方半透膜を通過した透過液は透過液流路９を通り封筒
８の開放端１２から円筒容器１の透過液の流域１６から
透過液取出口５を介して系外に導かれる。

第３図は第２図とは異なる構造の液体分離素子の断面図
を示す。

第３図に示す液体分離素子が第２図のそれと異なる点は
、中心部に芯枠１７を配置したことである。

芯枠１７に原液通路材１０′を巻き込み、この間に封筒
８の閉塞端１３をはさみ込み張力をかけつ・巻き込める
ので素子全体が硬巻きにでき、原液通路の分布を均一に
できるため、該素子を流れる原液の偏流、濃度分極を防
止できるという点ですぐれたものとなる。

また第２〜３図においては２枚の封筒を用いた例を示し
たが、一枚でも三枚以上の封筒をも用いることができ、
処理する液量に応じて任意の大きさの素子が得られる。

第４図は容器と液体分離素子の間における、原１液と透
過液を液密にするためのシール部を例示したものである
。

第５図は第４図に示した液体分離素子の端部に装着する
シール部材１４を設ける場合のアダプタ１８の斜視図を
示す。

アダプタ１８は第４図に示すように液体分離素子の端部
に着装される。

一方円筒容器の側壁部に円環状の溝１９が設けられてお
り、該溝１９とアダプタ１８との間にＯリングのごとき
弾性体からなるシール部材１４を係合させ、原液の流域
１５゜と透過液の流域１６を液密に分離するようにして
いる。

第６図は第４図とは異なる他のシール機構を例示した断
面図である。

この態様は円筒容器１の側壁端部をテーパー２１に形成
し、このテーパ−２イ１部にアダプタ１８、鏡板２によ
って圧縮される円環状の楔形断面をもつ弾性体からなる
シール部材１４によりシールを完全に行なうようにした
ものである。

このシール構造は第４図のＯリングを用いたものより取
扱いが簡単で緊締作用が大きくできるものである。

以上の如く、シール部材１４は、容器と液体分離素子の
間にあって、原液と透過液を液密に分離せしめられれば
良く、必ずしも液体分離素子に装着されている必要はな
い。

本発明に用いる液体分離素子は、従来のごとく多孔性の
中空管を用いない構造のため、中空管壁、透過液流路材
、半透膜を一体として接合し、この接合部を液密にシー
ルするのは非常に面倒であるが、かかるシール部をもた
ないので素子自身の製作が極めて容易であり、かつ製品
にしてからの欠損も少ない。

また封筒と封筒の内部に入れた透過液流路材、および原
液通路材を互に重ねて巻込む製法で得られるため、予め
各中間製品の検査を十分に行なったのちに巻込み作業を
中心に行なうものであるから素子の製法過程による損傷
が極めて少ないために得られた製品の品質は極めて均一
である。

特に第３図の構造の素子は素子自身を硬巻にでき、かつ
断面における原液通路の分布を均一にできるため偏流、
濃度分極を生ずることがない。

従って脱塩の如く高圧下で流体を分離する逆浸透法に適
用するのに特にすぐれている。

本発明に係る液体分離装置は逆浸透法は勿論、限外ｉ濾
過、透析など半透膜を用いる分野に適用できるが、比較
的低圧で作動する限外ｉ濾過装置に特に適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液体分離装置の断面図である。 第２図、第３図は本発明に用いる液体分離素子の断面図
である。 第４図、第６図は本発明に用いる液体分離素子の端部の
シール機構を例示したものであり、第５図はシール部材
の一部をなすアダプターの斜視図である。 ６：液体分離素子、７：半透膜、８：封筒、９：透過液
流路、１０：原液流路、１１：封鎖部材、１２：解放端
、１３：閉塞端。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも液体分離素子及び容器からなる液体分離
   装置において、 該容器は、原液供給口、原液排出口及び該容器の側面に
   設けられた透過液取出し口を有しており、 該液体分離素子は、少なくとも一面が半透膜で形成され
   た封筒と、該封筒の内側に配置された透過液流路材と、
   該封筒の外側に対面して配置された原液通路材とが配置
   されており、これら封筒、透過液流路材および原液通路
   材の三者は上記の配列を保ちつ・前記封筒の閉塞端を中
   心としてうず巻状に巻回せしめられており、かつ原液通
   路材の挿入された原液通路には、原液通路と透過液通路
   を液密に保持するための封止材を有し、 さらに、上記容器と上記液体分離素子の間に、原液と透
   過液を液密に分離するためのシール部材を有することを
   特徴とする液体分離装置。