JPS6010643Y2 - 透過膜モジユ−ル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、有機性若しくは無機性物質を含有する流体の
処理に利用される透過膜を装備した浸透膜装置、特に透
過膜として半透性の中空糸、中空管、糸状膜を利用した
モジュールに関するものである。

最近、逆浸透圧法による液体濾過、例えば脱塩技術が各
方面で注目されてきたが、それは従来のような蒸発法、
冷凍法に比して低エネルギーで濃縮も脱塩もでき、しか
もこの方法は相変化をともなうこともなく脱塩、濃縮が
できるからである。

一般に、成る濃度の塩濃度の液に、溶媒たる淡水は浸透
させるが溶質（塩及びイオン）は浸透させない微細孔を
もつ半透膜を高塩濃度溶液と淡水との間に隔壁として設
置すると、淡水は次第に高塩濃度液側に半透膜を通して
移動し、高塩濃度液の水位を上昇させそして最終的には
ある特定の高さくヘッド）で停止する。

この時の両液面差がヘッド差でこれに相当する圧力がそ
の高塩濃度液の浸透圧といわれる。

いま、この浸透圧以上の圧力を逆に高塩濃度液側に与え
ると半透膜を通して淡水のみがしぼり出され、かくて塩
溶液からその溶媒であるところの淡水を得ることができ
、被加圧側は濃度が前よりも濃厚となる原理を利用した
脱塩方法が逆浸透圧法である。

この場合用いられる半透膜として一般的なものは、動物
の膀胱膜、脱膜、セロハン、コロジオン膜等があるが、
アセチルセルローズ系の膜、アロマティックポリアマイ
ド系の膜、ポリスルフォン系の膜、ポリベンツイミダゾ
ール系の膜等も半透膜としての性質を有していることが
知られており、また、その他いろいろの合成膜が研究さ
れている。

なお、現在この膜の合皮について数多くの研究がなされ
ており、この膜を内蔵した装置を一般にモジュールと言
っており、そのタイプは大体次の型種類に分類される。

その１つとして膜と膜とを袋状又は封筒状にはり合わせ
、この袋又は封筒中には耐圧性透水性の膜支持層を入れ
、膜を浸透した膜透過水をこの支持層に集水するような
構造のエレメントを収容したものがある。

そして膜の袋又は封筒間に原液が乱流状態で流通し得る
ように繊維を利用したスペーサを介在させている。

かかる構造の典型的なものとして従来では特公昭４４−
１４２１６号公報に見られる螺旋状構造があり、この膜
モジュールは膜の充填密度が大きい特長をもっている。

さらに膜の充填密度の大きいモジュールとして中空ファ
イバーを併用したものがあるが、これは耐圧筒状体の内
部に、原液導入部と連通ずる一本の多孔管を軸方向、中
心部に配設し、その周囲に前記中空ファイバ一群をいく
重にも巻きつけるか、交さ状に積層させるか、並行状に
積層させるか、などいずれにしても、一本の多孔管の周
囲に中空ファイバーを積層結束せしめたもので、モジュ
ールの水処理容量が大となる程この積層位は厚くなる。

原液は前記中心に貫通する多孔管からその表面に積層す
る中空ファイバ一群になって分散供給されるようになっ
ている。

このように原液が厚く積層された中空ファイバ一群の間
を通る構造であるために、原液の濁度については十分制
御を必要とし、前記の螺旋状構造のスパイラル型のモジ
−１−ルの場合よりも精密な前処理を必要とする等の不
便があるが、膜の充填密度はスパイラル型より犬と言わ
れる。

また管掌モジュールと称して耐圧管の内面または外面に
膜をはり、その反対側に透過液を浸透させるものがある
。

そのうち内圧型といって膜を内面にはって浸透液を管外
へ排出するものが一般的であるが、この場合でもその膜
支持層（耐圧管）のコストがそのモジュールの価格を決
定すると言われる。

また管掌モジュールの場合膜面での濃度分極を防止する
ために、管内部にボール状の乱流プロモータ等を設けた
り、高速度で流過させたりして、乱流状態で流過させた
りしているが、このことによる圧力損失は大きく、特に
戻りの部分における圧力損失は無視することはできない
。

このように管掌膜モジュールの場合には、汚染物に対し
ては強いが、膜の充填密度は小であり、また膜支持材、
耐圧性管、シェル等のコストも高く、膜間距離が広いた
めに多量の液を膜面に流す必要があるなどの欠点もある
。

また、耐圧板構造のモジュールは、組立や膜交換が容易
であるという長所はあるが、膜の充填密度は中空糸、ス
パイラル型に劣るなど従来の浸透膜モジュールには一長
一短がまだあった。

本考案は、これら従来の問題点に鑑み膜の充填密度が大
で、被処理液の分散機構、濃縮液の集水機構などの膜面
における濃度分極現象ならびに膜汚染を防止し得る新規
な透過膜モジュールを提供することを目的とするもので
ある。

また、本考案での他の目的の一つは製造が容易であって
、且つ安価につくような型式の膜モジュールを提供する
ことにある。

本考案は、耐圧容器内に複数本の多孔管を配備すると共
に該多孔管の周囲表面に透過膜フィラメント群を被覆形
成させ、これら多孔管および透過膜フィラメント群の端
部を前記耐圧容器に内設する耐圧板に集束固定し、前記
多孔管の内の複数本に被処理液導入部を連設すると共に
前記透過膜フィラメント群の端部に膜透過液導出部を連
設したことを特徴とする透過膜モジュールである。

本考案の実施例を図面について説明すれば、第１図、第
２図示例において、１は筒状の耐圧部材２とその上端部
および下端部の耐圧板３，４からなる耐圧容器で、この
耐圧容器１内には多数のスリット５が穿設された多孔ｖ
６が複数本配備され、該多孔管６の周囲表面には中空糸
、中空管、糸状膜等の透過膜フィラメント群７を束状に
したものまたはこれらの膜を交叉させてつくった布状、
網状にしたものを配置し、あるいは膜の束を布を介在さ
せて多孔ｖ６の周囲にのりまき状にまきつけたりまたは
メツシュ状に織ったものをまきつけたりして備えてあり
、これらの多孔管６および透過膜フィラメント群７の端
部はそれぞれ前記耐圧板３，４に固定集束されている。

また前記耐圧板３には、前記多孔管６と連通ずる導入口
８・・・・・・が穿設され、その上部には被処理液導入
管９および分配室１０を設けたエンドプレート１１が配
備され、耐圧板３側に固定された多孔管６・・・・・・
の端部は被処理液導入管９と分配室１０、導入口８・・
・・・・を介して連通し、耐圧板３側に集束固定された
透過膜フィラメント群７の端部は閉塞しである。

また前記耐圧板４には膜透過液の導出口１２が穿設され
、その下部には膜透過液導出管１３および集水室１４を
設けたエンドプレート１５が配備され、耐圧板４側に固
定された透過膜フィラメント群７の端部は導出口１２、
集水室１４を介して膜透過液導出管１３と連通し、耐圧
板４側に固定された多孔管６の端部は閉塞しである。

さらに前記耐圧容器１の耐圧部材２の下方部には濃縮液
排出管１６が配備されている。

なお、本実施例では膜透過液を導出するために耐圧板４
に導出口１２を穿設した例を示したが、透過膜フィラメ
ント群７の端部を集束し樹脂等によって固着固定すれば
、透過膜フィラメント群７の端部が導出口を兼ねるため
耐圧板４に導出口を設ける必要はない。

また導入管９と導出管１３とが対向する位置に配備した
例を示したが、これに限定するものではなく、同一方向
でもよく、また両端部から被処理液の導入、膜透過液の
導出を行なうようにしてよい。

図中１７は０リング用の嵌合溝、１８は耐圧部材２と耐
圧板３，４とをシールするＯリング、１９は耐圧板３，
４とエンドプレート１１．１５とをシールする０リング
、２０は耐圧板３，４とエンドプレートとを強く密着さ
せるスナップリングである。

しかして、被処理液は、加圧下に被処理液導入管９から
分配室１０を経て導入日計・・・・・より各多孔管６に
導入され、多孔管６のスリット５から透過膜フィラメン
ト群７に向かって分散噴射される。

噴射された液は膜間を流過する間に透過膜フィラメント
群７を透過した膜透過液と透過しない濃縮液とに分離さ
れ、膜透過液は透過膜フィラメント群７の中を貫流し、
導出口１２を経て集水室１４に集められ膜透過水導出管
１３より糸外へ導出され、濃縮液は濃縮液排出管１６か
ら系外へ排出される。

また第５図示例の実施態様では、基本的には第２図示例
と同様であるが、多孔管６の数本が濃縮液の排出用とし
て利用される場合を不味第２図示例と同様に耐圧容器１
内に複数本の多孔管６に透過膜フィラメント群７を被覆
配備させて収納し、多孔管６の数本に被処理液導入管９
を連通し、残りの数本の多孔管６に濃縮液排出管１６を
連通したもので、被処理液は加圧下に被処理液導入管９
から導入口８・・・・・・を経て導入管に連なる多孔管
６に導入され、多孔管６のスリット５から透過膜フィラ
メント群７に向って分散噴射され、噴射された液は膜間
を流過する間に膜分離され、膜透過液は第２図示のよう
に膜透過液導出管１３から導出され、濃縮液は濃縮液排
出ｖ１６に連なる多孔管６のスリット５より集水され多
孔管６を経て濃縮液排出管１６から排出される。

なお、本実施例のように多孔管６の数本に被処理液導入
管９が、また残りの数本の多孔管６に濃縮液導出管１６
が連設されている場合には、多孔管６の周囲表面に被覆
された透過膜フィラメント群７とそれに隣接する多孔管
６の周囲表面に被覆された透過膜フィラメント群７との
間に連通路２１を有する隔壁２２を配設して、被処理液
の流れを整えるようにしてもよいが、この隔壁２２は必
ずしも必要とはしない。

また、耐圧部材２内に配備される多孔管６およびそれに
付属する透過膜７４９１７１〜群７を一組とする単位が
多数にのぼる場合は、耐圧板３゜４、エンドプレート１
１１１．１５の横方向の面が広くなり、それと共に分配
室１０や集水室１４も横方向に広くなり、耐圧板３とエ
ンドプレート１１間や耐圧板４とエンドプレート１５間
の空間部も広くなるから、特に耐圧板４の耐圧性を考慮
して集水室１４内に相互に連通可能なリブを設け、集水
室１４が広くなることによる耐圧板４の耐圧性を強化す
ることもできる。

第５図例では適宜、多孔管６から導入される被処理液の
流れを切換えるようにしてもよい。

すなわち、被処理液を被処理液導入管９から導入して濃
縮液を濃縮液排出管１６から排出する操作を−・定時間
荷なったのち、今度は被処理液を前記濃縮液排出管１６
から導入して濃縮液を被処理液導入管９から排出するよ
うに適宜被処理液の導入を切換えることによって、一種
の逆洗作用をもって膜間につまった汚染物を洗い流すこ
とも可能である。

以上述べたように本考案によれば、従来（実開昭４９−
９５２３４）のような耐圧容器内軸方向、中心部に１本
の多孔管が被処理液導入口と連通して設けられ、その周
囲に中空等の透過膜フィラメント群を厚く積層配備させ
たものよりも被処理液の透過膜フィラメント群への噴射
分散が一方向の複数ケ所においておこなわれるから極め
て被処理液の透過膜フィラメント群への分散供給が良好
で、しかも噴射された被処理液が貫流せねばならない透
過膜フィラメント群の積層位が、従来のようなただ１本
の多孔管を透過膜フィラメント群中に埋設した構造のも
のに比して極めてうすいために流体による圧力損失はよ
り低く、かつ透過膜フィラメント間を流過する被処理液
の流れに偏流はなく均一な分散、質流を逐行させること
が出来る。

更に本考案においては透過膜フィラメント群の積層位を
うずくできるために、従来積層位の厚いフィラメント間
に詰まり易い汚染物は流れにのって流亡し易くなり、膜
面及び膜間汚染を適確に防止することが出来る。

しかも膜の充填密度も大きくとれ、処理性能も著しく向
上し、また膜モジュールの製造も容易で、大型化も十分
に可能であり、その製造コストの低下をも果しうる。

このように本考案の膜モジュールは従来の透過膜フィラ
メント群を用いた膜モジュールよりも耐圧容器内に複数
の多孔管を軸方向に配備し、その周囲に透過膜フィラメ
ント群を積層配置する構造であるためにその層位を極め
てうすくすることができ被処理液のフィラメントへの供
給分散を複数の多孔管を経て遂行すると共に、供給分散
された被処理液は従来のものに比してはるかにうすい積
層中を貫流することになるから、膜間の目詰りを極度に
低減でき、しかも膜の充填密度も大きくとれ、処理性能
も著しく向上し、また膜モジュールの製造も容易でコス
トも大巾に低廉にできるなどの実用上の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す斜視図、第２図は縦断
面図、第３図は第２図Ｉ、 Ｉ線における切断平面図
、第４図はその一部の拡大面図、第５図は他の実施例を
示す縦断面図である。 １・・・・・・耐圧容器、２・・・・・・耐圧部材、３
，４・・・・・・耐圧板、５・・・・・・スリット、６
・・・・・・多孔管、７・・・・・・透過膜フィラメン
ト群、８・・・・・・導入口、９・・・・・・被処理液
導入管、１０・・・・・・分配室、１１．１５・・・・
・・エンドプレート、１２・・・・・・導出口、１３・
・・・・・膜透過液導出管、１４・・・・・・集水室、
１６・・・・・・濃縮液排出管、２１・・・・・・連通
路、２２・・・・・・隔壁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 耐圧容器内に複数本の多孔管を配備すると共に該多
   孔管の周囲表面に透過膜フィラメント群を被覆形成させ
   、これら多孔管および透過膜フィラメント群の端部を前
   記耐圧容器に内設する耐圧板に集束固定し、前記多孔管
   の内の複数本に被処理液導入部を連設すると共に前記透
   過膜フィラメント群の端部に膜透過液導出部を連設した
   ことを特徴とする透過膜モジュール。 ２ 前記多孔管がその一端を被処理液導入管に連設し、
   他端を閉塞したものであって、また前記透過膜フィラメ
   ント群が一端を閉塞し、他端が膜透過液導出部に連設し
   たもので、これら被処理液導入部と膜透過液導出部とが
   対向する位置に配備されたものである実用新案登録請求
   の範囲第１項記載のモジュール。 ３ 前記多孔管が、その全部に被処理液導入部が連設さ
   れ、前記耐圧容器に濃縮液排出管が連設されたものであ
   る実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項記載のモジ
   ュール。 ４ 前記多孔管が、その複数本に被処理液導入部が連設
   され、前記多孔管の残りに濃縮液排出部が連設されたも
   のである実用新案登録請求の範囲第１項又は第２項記載
   のモジュール。 ５ 前記多孔管が、その周囲表面に被覆された透過膜フ
   ィラメント群とそれに隣接する多孔管の周囲表面に被覆
   形成された透過膜フィラメント群との間に連通路を有す
   る隔壁を配設した実用新案登録請求の範囲第４項記載の
   モジュール。