JPS6112728B2 - - Google Patents
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- JPS6112728B2 JPS6112728B2 JP51148274A JP14827476A JPS6112728B2 JP S6112728 B2 JPS6112728 B2 JP S6112728B2 JP 51148274 A JP51148274 A JP 51148274A JP 14827476 A JP14827476 A JP 14827476A JP S6112728 B2 JPS6112728 B2 JP S6112728B2
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Description
本発明は〔〕公害対策、〔〕水の供給及び
〔〕液状の物質の分離と回収の分野に関する。 公害対策の分野において、本発明は特に混合
産業排液、分離された排液流体、包装場排液、
魚処理場排液、化学特に石油化学排液、鉱山排
液、水性塗料排液、写真フイルム処理排液及び
一般的な下水の処理に関する。 公害対策の分野における具体例を特定すると
下記のものがある。 〔１〕 分離された産業排液流体、金属仕上げ
ならびに塗料排液について、本発明は分離さ
れた排液を生産処理用の流体に還元すること
を可能にし、それによつて高価な資材を回収
する。この種の実施例には例えばパーカライ
ジングのような耐腐蝕処理から燐酸鉱物、ク
ロム酸、硫酸、ニツケル、弗化硼素酸塩ニツ
ケル、ピロリン酸銅塩、塩化亜鉛を、またメ
ツキすすぎ液、塗料すすぎ及び噴霧室の排液
から前記の物質、ラテツクス、乳状液と電着
された塗料残留物を回収するにある。 〔２〕 パルプと紙の場合、本発明は処理水の
回収と再使用、色素の除去、生物化学的酸素
要求量（BOD）の問題解決、多糖類とリグ
ノスルフオン酸塩のような副産物の回収、濃
縮を可能にする。 一般的な下水の場合、本発明は全溶解固体
（TDS）が低くほとんど懸濁固体（SS）もな
く、バクテリアとウイルスが存在しない再使
用可能な高品質水の生産を可能にする。 水供給の分野において、本発明は海水、かん
水及び産業用水から飲料水を得ることに関す
る。当該技術はまた、製かん作業、半導体生
産、きわめて低い基準の懸濁固体と完全に溶解
した固体を要求する分野のような特殊目的に用
いる上質の産業用水を得るためにも用いられ
る。また産業処理用水の再使用と再循環にも用
いられ、外部に流出することのない閉鎖排水路
操作を可能にする。 上記で説明した分離産業用水からの物質回
収に加えて、生産品の分離、濃縮、回収には次
のものが含まれる。 〔１〕 化学品の分離と回収。 〔２〕 発酵物の分離と回収。 〔３〕 チーズの生産における乳漿（ホエイ）
の処理、たんぱく質、アミノ酸、乳酸、砂糖
の回収、分離、純化。 〔４〕 大豆及びその他の植物たんぱく質製品
からたんぱく質を抽出すること。 〔５〕 スキムミルクの濃縮。 〔６〕 かんきつ類、パイナツプル、その他の
ジユースの濃縮。 〔７〕 アルコール分のない飲料、アルコール
性飲料の処理。 〔８〕 水に溶ける油類の回収、金属処理排液
から乳剤と合成冷却剤との回収。 本発明は特に分子濾過の領域に関するものであ
る。分子濾過は逆浸透（Ｒ／Ｏ）と限外濾過
（Ｕ／Ｆ）の分野に細分されるもので、以下には
分子濾過は単にＲ／Ｏと表示する。 Ｒ／Ｏにおいて、液体は二つの別々の流体に分
けられ、一つは制御または回収されるべき物質
（溶質）をほとんど含まない透過液であり、他は
前記物質の大部分を含む濃縮液である。 この種の分離は半透膜を（以下に単に膜とい
う）を用いて達成され、膜が処理すべき液体はフ
イード（供給）溶液の浸透圧よりもかなり高い圧
力を受けて膜のほゞ全体を透過する。膜を透過す
る輪送の間に水分子は選択的に透過し、このとき
に、溶解された物質の僅かの量もまた膜を透過す
る。 膜を透過する溶解物質の量は、〔１〕膜とその
前処理の性質、〔２〕圧力と温度、〔３〕PH、
〔４〕溶液内のイオンまたは分子の大きさと電荷
及び膜に近接する溶液の乱れに左右される。イオ
ンもしくは分子の透過または阻止についての多く
のデータは本発明の技術に精通した者には知られ
ている。 前記した輸送が継続するにつれて、フイード溶
液内の溶解物質の濃度は増大し、残留溶液は圧力
制御バルブを通してＲ／Ｏ機械から外に出る。こ
の残留溶液は「最終濃縮液」または単に「濃縮
液」と呼ばれる。 最終濃縮液の濃度の限界は多くの要素に依存す
るが、なかでも最も重要なものは溶解内の物質の
最大可能濃度と飽和濃度、更に固体が形成される
場合には形成された固体の性質などである。ほと
んどの商業的なＲ／Ｏ装置において、実際的な限
界は飽和水準よりはかなり小であり、それは溶解
された固体の選択的濃度増加現象が膜表面に発生
することによる。この選択的濃度増加は「濃度分
極」と呼ばれる。それは、停滞した境界層からの
水が膜を通過し、残留液体内の固体の濃度を増加
するという事実に基因する。濃度分極は層流の条
件下において最も悪くなるが、それは膜表面のす
ぐ近くでの線速度または乱流を増大することによ
つて小さくすることができる。線速度0.38ｍ／
sec以上またはレイノズル数5.000以上で膜と接触
する停滞限界層の厚さはかなり減少し、それによ
つて濃度分極を減少することが判明した。特に処
理しにくい溶液については、線速度を1.5ｍ／sec
以上またはレイノズル数を25.000以上に増大する
ことによつて更に改善されうる。このように層流
を減ずることにより、溶液は、溶液内の最も安定
度の低い物質の飽和水準に接近した最終濃度にま
で濃くすることができ、それによつて、生産性を
低下させ、膜をつまらせ、最終的に生産に影響し
膜を破壊させるような膜のよごれ、スケールの付
着及び類似の不利な現象を最小にする。 最も一般に使用されるＲ／Ｏ膜は注意深く選択
した酢酸セルローズ樹脂で作られる。エチルセル
ローズから作つた膜、または例えばエチルセルロ
ーズが支持体の上に配置された複合膜も用いられ
る。 酢酸セルローズ膜を作るための典型的な方法に
おいて、１以上の水に可溶の有機溶媒内の樹脂の
溶液を板ガラスのような平らな表面上にひろげ、
この表面を小刀で削り、均一な厚みの樹脂溶液の
層を作る。次に板を氷水に入れ樹脂がゲル化する
まで放置し、膜から水に可溶の有機溶媒を濾出す
る。 前記した膜は溶液内の物質を十分に阻止しえな
い。そこで、阻止率を増すために膜を次に所定の
時間熱湯に入れる。熱処理した膜の温度と時間の
関係及びそれの溶質阻止特性に与える影響につい
ては、多くの文献が入手可能である。キヤステイ
ング技術はレーブ博士、マホン及びマーテンらに
よつて開示された。 キヤステイングした後で膜をたわめたり、曲げ
たりまたは膜を浮き上がらせることは生産性また
は透過速度を失わせるものであり、それは知られ
るとおり１日当り単位面積（フツト平方）当りの
容量（ガロン）または１平方ｍ当りのトン数で表
現される。シドニイ・レーブ博士はその初期の研
究において、酢酸セルローズ膜を上質実験室用濾
紙の上に配置した場合、膜は濾紙の繊維上に浮き
出るときにはそれに基因して透過速度を失うこと
を示した。膜をなめらかなミリポア・エイチエイ
（Millipore Ｈ Ａ）フイルタ膜の上に配置した
場合膜の透過速度が維持されることが認められ
た。それ故に、膜を直接に固い基板の上にキヤス
トし、膜を基板から分離しないで使用するとよ
い。また膜が取付けられた表面の膨張に基因する
伸びから守ることも重要である。 現在使用されている商業的Ｒ／Ｏ装置には、５
つの基本的な型がある。 〔１〕 耐圧板型装置 ａ レーブ博士が開示した主として実験室用の
単一板装置。 ｂ レーブ、ハギンス、カーン、ストランド、
ハンザワ、ドノコスおよびコナーズが開示し
た板と枠の結合体または多数板装置。 〔２〕 マホンとゲオリにより開示されデユポン
により実施されている中空繊維型装置。 〔３〕 必要な分離体とスペーサーとをもつた平
らな膜が円筒状に巻かれたのり巻き型。この技
術はメルテン、ミカエルス、ウエストモアラン
ド、ブレイ、シロカワらによつて開示されユニ
バーサル・オイル・プロダクツ社、エアロゼツ
ト・ゼネラル社のイーストマンケミカル・エン
バイロゼニツクス部によつて使用されている。 〔４〕 管状型装置。シグナおよびレーブによつ
て開示され、ユニバーサル・オイル・プロダク
ツ社、パツターソンキヤンデイ社、ウエステイ
ングハウス社、ユニオン・カーバイド社、ユニ
バーサルウオーター社、フイルコ・フオード
社、エアロジニツト・ゼネラル社によつて実施
されている。 〔５〕 外圧型管状装置。シツピイ、ブロツク、
斉藤博、バルドンによつて開示され、レイパツ
ク社の子会社レボパツトによつて実施されてい
る。 上記した装置の特徴を次に比較する。〔１〕に
関していうと、多数板装置は、通常の断面に高い
動作圧力が加えられ大きなボルトと引張部材を必
要とするので、大きさによる制約があり、外部的
な漏れを制御することも困難である。しかし、膜
は最初の平たい状態に保たれる。支持部材は膜の
浮き上がりの原因となることがある。 〔２〕についていうと、中空繊維型装置におい
て、半透性の微細な毛管がフアイバを巻いた圧力
容器内に装着され、毛管の開かれた端部は密封用
のエポキシまたはその他の樹脂材料製の管寄せを
貫通する。加圧溶液が圧力容器内を通されると、
流体の一部は毛管の壁を浸透し、内部通路を経て
浸透液回集室に流れる。毛管を通る相当大きな流
速によつて背圧は繊維体の中央点において13.3
Kg／cm2（200psi）にも達することがある。この型
の装置で用いられるガラス繊維圧力容器のための
最大動作圧力は40Kg／cm2（600psi）であるから、
前記した現象は、動作圧力の33％の損失または
26.7Kg／cm2（400psi）の正味動作圧力しかないと
いう結果をもたらす。この現象は寄生圧力損失と
して知られる。多くの溶液の浸透圧は26.7Kg／cm2
（400psi）を超えるから、この技術の応用例は少
なくなる。加えて、圧力容器を通るフイード溶液
の流れは遅く、主として層流である。その結果、
この型の装置は、懸濁した固体及びスケール形成
物質による劣化に対しきわめて敏感である。フイ
ード溶液は前以つて十分に濾過しなければなら
ず、またスケール形成物質（カルシウム、マグネ
シウム、鉄）は中空繊維Ｒ／Ｏ装置で処理するに
先立つて除去しなければならない。飲用水のため
の実施例において、破壊された繊維は微生物が水
の中に入ることを許す。 中空繊維型装置はスケール形成物質（カルシウ
ム、マグネシウム）に対して敏感であり、またそ
の耐圧力に限界があるので、この型の装置は海水
の単一路脱塩には適しない。しかし、それは他の
Ｒ／Ｏ装置の第２段階用の装置として用いられ得
る。 大型システムは平行なシリーズに配置されたモ
ジユールの複雑な配置と、高価で複雑な圧力マニ
ホルドを必要とする。 のり巻型モジユール技術は平らな板状にキヤス
トした膜を用いるが、膜は巻かれなければなら
ず、それにより膜構造は若干崩壊される。更に、
使用において膜は繊維体とスクリーンの支持体の
上に浮き出て、膜特性を更に悪くする。また、溶
質がたまつて濃度分極の原因となる区域が膜の各
葉の間に発生する。更に、懸濁した固体が膜表面
特にのり巻にした部分の先端縁に形成される傾向
がある。懸濁しまたは溶解した固体の影響を最小
にするために、逆流清掃循環を繰返す必要があ
る。逆流清浄能力を高めるには高価なバルブ配置
が必要になる。 のり巻モジユールにはまた寄生圧力低下が認め
られる、更に、同一圧力容器内の個々のモジユー
ルの間の密封部に内部漏れ路が作られることによ
つて濃縮液が浸透液の流体内に漏れる結果とな
る。 上方耐圧力が限られていることと海水の浸透圧
が高いことに基因して、のり巻モジユール装置は
通常単一の過程で海水から飲用水（最大
500ppmTDS）を得ることができない。通常二つ
の別個のシステムを用いることが必要で、その
各々は海水処理システムの各段階でそれ自体のブ
ースタポンプ高圧ポンプ、槽、背圧制御機、洗浄
システム、汁器を具備する。多くの事例におい
て、処理の第１段階に先立つて、イオン交換樹脂
を用いて硬質鉱物を除去することも必要である。 大きなシステムは平行なシリーズ配置の複雑な
モジユール配列を必要とし、高価で複雑なマニホ
ルドを要する。この要件は、層流現象の結果であ
り、のり巻型装置のための適当な流速に対し適用
範囲は限られている。 管状内圧型Ｒ／Ｏ装置において、膜は多孔性管
の内表面上にキヤストまたは挿入される。管は内
部的な圧力を受け、たがにストレスが加わり、膜
が引張られ、膜の性能を永久的に損う。管が破裂
し、Ｒ／Ｏシステム全体に致命的な損傷が与えら
れることがあり、それは飲用水・下水用実施例に
おいては悪条件となる。商業的実用例において、
この種の管は通常数本が平行に装着され、２個の
管寄せの間で強固におさえられているので、シス
テムが完成したときそれは熱交換機の管を束ねた
ものに似る。管寄せは、その間に引張り桿を配置
することにより、高流体圧に抵抗してその位置に
保たれ、桿は静止状態において膜管に好ましくな
い静的圧縮負荷を加える。しかし動作圧力下にお
いて、負荷平衡が変わり膜と管に加わる応力が変
更する結果となる。応力変化は膜と多孔管の疲労
の原因となる。更に、管寄せのすぐ近くの区域に
高ストレス集中現象が発生して管と膜の寿命に影
響を与える。ほとんどの管状内圧型設計における
圧力は53.5Kg／cm2（800psi）に限定される。 のり巻モジユール型装置について説明したよう
に、管状内圧型Ｒ／Ｏ装置の耐圧力が制限されて
いることに基因して、海水の脱塩には２段階方式
を採用する必要がある。しかし、これらの装置は
硬質鉱物に対して、のり巻モジユール装置より
は、敏感度が小である。 内圧装置のこれらの欠点のいくつかを最小にす
るために、パターソン・キヤンデイは膜のまわり
に孔をあけた高価なステンレス鋼支持体を用い、
膜は支持体内にストローがコツプ内に入つたよう
な形状で挿入され、膜のフイルムはその内部表面
上にある。最大圧力は80Kg／cm2（1200psi）に限
定される。この設計もまた管寄せと端部品に高価
なステンレス鋼を用いるので生産費を増大する。 中空繊維装置及びのり巻モジユール型装置につ
いて説明したように、平行なシリーズシステムの
段階においては適当な流速を得るために複雑で高
価な高圧マニホルドが必要である。〔５〕に関し
ていうと、外圧管状装置において、膜は本質的に
非圧縮性の管状多孔性セラミツクコアの上にキヤ
ストされる。浸透液は、外部膜、多孔性基板を通
り内部浸透液管に至る。このコアの１本、７本ま
たは19本が2.54cm、5.08cm、6.35cm、10.16cmで作
られて圧力容器内に装着され、浸透液は容器の一
方端部から外に導き出される。ほとんどの場合
に、プラスチツクで被覆した線またはばねが管状
コアのまわりに巻かれて乱流を増大する。 コアには全側面から均一に圧力が加えられ、膜
には管状内圧型Ｒ／Ｏ装置の場合とは異なりスト
レスが加えられない。このシステムにおいて100
Kg／cm2（１，500psi）の動作圧力が得られた。 外圧管状装置においては、コアの一方端はシス
テムの圧力を受けるが他方端は外気と連絡してい
るために、水力不均衡状態が発生する。（コア
は、管状内圧型Ｒ／Ｏ装置とのり巻型発生装置の
場合と同様に、２端ではなくて１端のみにおいて
システムに連結される。）この不均衡状態は、操
作圧力において、コアを密に接触して保つので、
密封効果を改良し内部漏りを最小にする。しか
し、この力はコアに圧縮力を加える。半径方向及
び軸線方向の圧縮力に耐えるためセラミツクの壁
の厚みは十分なものでなければならない。焼結し
たポリエチレンのような硬さが小さい多孔性基板
でコアが作られた場合、縦方向圧縮力はコアの軸
線方向圧縮が半径方向に大になる原因となり、膜
の表皮に好ましくない引張力を生じ、また場合に
よつては膜が管の表面から分離する原因ともな
る。セラミツクコアは脆く、破壊を防止するため
には取扱いや輸送においてかなりの注意が要求さ
れることから、硬度のより小なる基板を使用する
ことがきわめて重要である。若干の例において、
セラミツクコアは使用中に破壊し、大量の濃縮液
が浸透液を汚染せしめた。 外圧管状Ｒ／Ｏ装置は高い圧力を許し、中空繊
維型装置、のり巻モジユール装置よりも硬質鉱物
に対し、敏感度がはるかに小であるから、海水の
単一工程脱塩を可能にする。しかし、コアの破損
密封部の離脱は、飲用水供給における外圧管状装
置の使用を制限し、また下水システムの使用にも
不適当である。この外圧管状型設計は、かなり強
い乱流と大きな線流速での操作を可能にする。上
述した縦方向圧縮力は続いて配置された個々のコ
アの間に適正な密封を保つ傾向がある一方で、き
わめて高い線流速で操作しているときに高粘性抗
力に負けることがある。現在生産されているもの
において、この粘性力は圧力容器の半部分におい
て縦方向圧縮力に抵抗する。最近の若干の事例に
おいて、この粘性力は続いて配置されたコアの間
の接続子を開けて濃縮液が浸透管内に侵入した。 システムの作動を開始する段階で、システムの
圧力が確定される前に水力的不均衡状態が発生せ
ず、粘性力がコアを分離し重大な内部的漏れの原
因となることがある。 外圧管状装置は商業的に二つの輪郭、７本コア
と19本コアに限定される。実際問題として、19本
コアの束は組立て、据付け、維持について厳しい
問題を提起するので、実用例は制限される。しか
し、十分な注意をして使用され得るとしても、そ
れは１日当り250トンを超える流速を受けること
ができない。システムガ、より大なる流速に対し
て、平行シリーズ操作をなし、各槽が水力学的限
界内で操作しうるためには、複雑で高価な高圧マ
ニホルドを要求する。 本発明は新規なＲ／Ｏ装置に関するもので、こ
の装置は内圧及び外圧Ｒ／Ｏ装置の利点を保存す
る一方で、これらの装置の欠点のほとんどを克服
するものである。本発明の新規な装置は、平衡圧
力管状装置と定義し説明される。それは、膜を装
着した表面をもつた多孔性基体から成るコアを用
いる。外部の管表面は損傷を受けるが、外部管表
面にも膜を装着することができる。更に、より小
なる寸法のおいては、外部表面に効果的な寄与を
なす。 本発明の装置に関する種種の現象を理解するに
は、装置は互に関連してはいるが互に別個の２つ
の圧力システムを含むことを知ることが必要であ
る。一方は不均質で多孔性の固体から成る機械的
システムで、他方は溶媒の水状の混合物から成る
水力的システムである。動的操作条件の下におい
て、水状媒介体は管状コアを囲み、内部管状通路
と不均質な多孔性固体内の空隙を満たす。 本発明の装置において、近接する内部管内の水
圧と外部表面上の水圧とは互に相反するので、内
部管はたがのストレスを受けない。これらの流体
の力は多孔性基体内の上に静的、機械的圧縮力を
加える。微粒子は管状表面間の空間に密につめら
れていて、前記した圧縮力を圧力を受けている表
面の間の点対点接触によつて移転する。かくして
圧縮力は平衡を保つが、後に説明するように管状
表面の中央円内の区域は別である。 本発明が改善する内圧管状型Ｒ／Ｏ装置の欠点
は、次のようなものである。 〔１〕 支持管のたがに加えられるストレスに基
因する膜に対する引張りストレス。 〔２〕 １群の管の管寄せ端におけるストレスの
集中。 〔３〕 加圧管の破裂に基因する致命的なシステ
ムの破損。 〔４〕 管の対破裂力が限られていることに基因
する相対的に低い操作圧力。 〔５〕 ストレス集中の原因となる高価で信頼性
の低い内部引張桿。 〔６〕 相対的に低い「装着密度」（槽の単位メー
トル当りの膜面積）。 〔７〕 １本の管が破損したときにモジユール全
体を交換しまたは工場の分解検査をしなければ
ならないこと。（これはほとんどすべての設計
に見られる。） 〔８〕 海水の単一工程脱塩ができないこと。
〔〕液状の物質の分離と回収の分野に関する。 公害対策の分野において、本発明は特に混合
産業排液、分離された排液流体、包装場排液、
魚処理場排液、化学特に石油化学排液、鉱山排
液、水性塗料排液、写真フイルム処理排液及び
一般的な下水の処理に関する。 公害対策の分野における具体例を特定すると
下記のものがある。 〔１〕 分離された産業排液流体、金属仕上げ
ならびに塗料排液について、本発明は分離さ
れた排液を生産処理用の流体に還元すること
を可能にし、それによつて高価な資材を回収
する。この種の実施例には例えばパーカライ
ジングのような耐腐蝕処理から燐酸鉱物、ク
ロム酸、硫酸、ニツケル、弗化硼素酸塩ニツ
ケル、ピロリン酸銅塩、塩化亜鉛を、またメ
ツキすすぎ液、塗料すすぎ及び噴霧室の排液
から前記の物質、ラテツクス、乳状液と電着
された塗料残留物を回収するにある。 〔２〕 パルプと紙の場合、本発明は処理水の
回収と再使用、色素の除去、生物化学的酸素
要求量（BOD）の問題解決、多糖類とリグ
ノスルフオン酸塩のような副産物の回収、濃
縮を可能にする。 一般的な下水の場合、本発明は全溶解固体
（TDS）が低くほとんど懸濁固体（SS）もな
く、バクテリアとウイルスが存在しない再使
用可能な高品質水の生産を可能にする。 水供給の分野において、本発明は海水、かん
水及び産業用水から飲料水を得ることに関す
る。当該技術はまた、製かん作業、半導体生
産、きわめて低い基準の懸濁固体と完全に溶解
した固体を要求する分野のような特殊目的に用
いる上質の産業用水を得るためにも用いられ
る。また産業処理用水の再使用と再循環にも用
いられ、外部に流出することのない閉鎖排水路
操作を可能にする。 上記で説明した分離産業用水からの物質回
収に加えて、生産品の分離、濃縮、回収には次
のものが含まれる。 〔１〕 化学品の分離と回収。 〔２〕 発酵物の分離と回収。 〔３〕 チーズの生産における乳漿（ホエイ）
の処理、たんぱく質、アミノ酸、乳酸、砂糖
の回収、分離、純化。 〔４〕 大豆及びその他の植物たんぱく質製品
からたんぱく質を抽出すること。 〔５〕 スキムミルクの濃縮。 〔６〕 かんきつ類、パイナツプル、その他の
ジユースの濃縮。 〔７〕 アルコール分のない飲料、アルコール
性飲料の処理。 〔８〕 水に溶ける油類の回収、金属処理排液
から乳剤と合成冷却剤との回収。 本発明は特に分子濾過の領域に関するものであ
る。分子濾過は逆浸透（Ｒ／Ｏ）と限外濾過
（Ｕ／Ｆ）の分野に細分されるもので、以下には
分子濾過は単にＲ／Ｏと表示する。 Ｒ／Ｏにおいて、液体は二つの別々の流体に分
けられ、一つは制御または回収されるべき物質
（溶質）をほとんど含まない透過液であり、他は
前記物質の大部分を含む濃縮液である。 この種の分離は半透膜を（以下に単に膜とい
う）を用いて達成され、膜が処理すべき液体はフ
イード（供給）溶液の浸透圧よりもかなり高い圧
力を受けて膜のほゞ全体を透過する。膜を透過す
る輪送の間に水分子は選択的に透過し、このとき
に、溶解された物質の僅かの量もまた膜を透過す
る。 膜を透過する溶解物質の量は、〔１〕膜とその
前処理の性質、〔２〕圧力と温度、〔３〕PH、
〔４〕溶液内のイオンまたは分子の大きさと電荷
及び膜に近接する溶液の乱れに左右される。イオ
ンもしくは分子の透過または阻止についての多く
のデータは本発明の技術に精通した者には知られ
ている。 前記した輸送が継続するにつれて、フイード溶
液内の溶解物質の濃度は増大し、残留溶液は圧力
制御バルブを通してＲ／Ｏ機械から外に出る。こ
の残留溶液は「最終濃縮液」または単に「濃縮
液」と呼ばれる。 最終濃縮液の濃度の限界は多くの要素に依存す
るが、なかでも最も重要なものは溶解内の物質の
最大可能濃度と飽和濃度、更に固体が形成される
場合には形成された固体の性質などである。ほと
んどの商業的なＲ／Ｏ装置において、実際的な限
界は飽和水準よりはかなり小であり、それは溶解
された固体の選択的濃度増加現象が膜表面に発生
することによる。この選択的濃度増加は「濃度分
極」と呼ばれる。それは、停滞した境界層からの
水が膜を通過し、残留液体内の固体の濃度を増加
するという事実に基因する。濃度分極は層流の条
件下において最も悪くなるが、それは膜表面のす
ぐ近くでの線速度または乱流を増大することによ
つて小さくすることができる。線速度0.38ｍ／
sec以上またはレイノズル数5.000以上で膜と接触
する停滞限界層の厚さはかなり減少し、それによ
つて濃度分極を減少することが判明した。特に処
理しにくい溶液については、線速度を1.5ｍ／sec
以上またはレイノズル数を25.000以上に増大する
ことによつて更に改善されうる。このように層流
を減ずることにより、溶液は、溶液内の最も安定
度の低い物質の飽和水準に接近した最終濃度にま
で濃くすることができ、それによつて、生産性を
低下させ、膜をつまらせ、最終的に生産に影響し
膜を破壊させるような膜のよごれ、スケールの付
着及び類似の不利な現象を最小にする。 最も一般に使用されるＲ／Ｏ膜は注意深く選択
した酢酸セルローズ樹脂で作られる。エチルセル
ローズから作つた膜、または例えばエチルセルロ
ーズが支持体の上に配置された複合膜も用いられ
る。 酢酸セルローズ膜を作るための典型的な方法に
おいて、１以上の水に可溶の有機溶媒内の樹脂の
溶液を板ガラスのような平らな表面上にひろげ、
この表面を小刀で削り、均一な厚みの樹脂溶液の
層を作る。次に板を氷水に入れ樹脂がゲル化する
まで放置し、膜から水に可溶の有機溶媒を濾出す
る。 前記した膜は溶液内の物質を十分に阻止しえな
い。そこで、阻止率を増すために膜を次に所定の
時間熱湯に入れる。熱処理した膜の温度と時間の
関係及びそれの溶質阻止特性に与える影響につい
ては、多くの文献が入手可能である。キヤステイ
ング技術はレーブ博士、マホン及びマーテンらに
よつて開示された。 キヤステイングした後で膜をたわめたり、曲げ
たりまたは膜を浮き上がらせることは生産性また
は透過速度を失わせるものであり、それは知られ
るとおり１日当り単位面積（フツト平方）当りの
容量（ガロン）または１平方ｍ当りのトン数で表
現される。シドニイ・レーブ博士はその初期の研
究において、酢酸セルローズ膜を上質実験室用濾
紙の上に配置した場合、膜は濾紙の繊維上に浮き
出るときにはそれに基因して透過速度を失うこと
を示した。膜をなめらかなミリポア・エイチエイ
（Millipore Ｈ Ａ）フイルタ膜の上に配置した
場合膜の透過速度が維持されることが認められ
た。それ故に、膜を直接に固い基板の上にキヤス
トし、膜を基板から分離しないで使用するとよ
い。また膜が取付けられた表面の膨張に基因する
伸びから守ることも重要である。 現在使用されている商業的Ｒ／Ｏ装置には、５
つの基本的な型がある。 〔１〕 耐圧板型装置 ａ レーブ博士が開示した主として実験室用の
単一板装置。 ｂ レーブ、ハギンス、カーン、ストランド、
ハンザワ、ドノコスおよびコナーズが開示し
た板と枠の結合体または多数板装置。 〔２〕 マホンとゲオリにより開示されデユポン
により実施されている中空繊維型装置。 〔３〕 必要な分離体とスペーサーとをもつた平
らな膜が円筒状に巻かれたのり巻き型。この技
術はメルテン、ミカエルス、ウエストモアラン
ド、ブレイ、シロカワらによつて開示されユニ
バーサル・オイル・プロダクツ社、エアロゼツ
ト・ゼネラル社のイーストマンケミカル・エン
バイロゼニツクス部によつて使用されている。 〔４〕 管状型装置。シグナおよびレーブによつ
て開示され、ユニバーサル・オイル・プロダク
ツ社、パツターソンキヤンデイ社、ウエステイ
ングハウス社、ユニオン・カーバイド社、ユニ
バーサルウオーター社、フイルコ・フオード
社、エアロジニツト・ゼネラル社によつて実施
されている。 〔５〕 外圧型管状装置。シツピイ、ブロツク、
斉藤博、バルドンによつて開示され、レイパツ
ク社の子会社レボパツトによつて実施されてい
る。 上記した装置の特徴を次に比較する。〔１〕に
関していうと、多数板装置は、通常の断面に高い
動作圧力が加えられ大きなボルトと引張部材を必
要とするので、大きさによる制約があり、外部的
な漏れを制御することも困難である。しかし、膜
は最初の平たい状態に保たれる。支持部材は膜の
浮き上がりの原因となることがある。 〔２〕についていうと、中空繊維型装置におい
て、半透性の微細な毛管がフアイバを巻いた圧力
容器内に装着され、毛管の開かれた端部は密封用
のエポキシまたはその他の樹脂材料製の管寄せを
貫通する。加圧溶液が圧力容器内を通されると、
流体の一部は毛管の壁を浸透し、内部通路を経て
浸透液回集室に流れる。毛管を通る相当大きな流
速によつて背圧は繊維体の中央点において13.3
Kg／cm2（200psi）にも達することがある。この型
の装置で用いられるガラス繊維圧力容器のための
最大動作圧力は40Kg／cm2（600psi）であるから、
前記した現象は、動作圧力の33％の損失または
26.7Kg／cm2（400psi）の正味動作圧力しかないと
いう結果をもたらす。この現象は寄生圧力損失と
して知られる。多くの溶液の浸透圧は26.7Kg／cm2
（400psi）を超えるから、この技術の応用例は少
なくなる。加えて、圧力容器を通るフイード溶液
の流れは遅く、主として層流である。その結果、
この型の装置は、懸濁した固体及びスケール形成
物質による劣化に対しきわめて敏感である。フイ
ード溶液は前以つて十分に濾過しなければなら
ず、またスケール形成物質（カルシウム、マグネ
シウム、鉄）は中空繊維Ｒ／Ｏ装置で処理するに
先立つて除去しなければならない。飲用水のため
の実施例において、破壊された繊維は微生物が水
の中に入ることを許す。 中空繊維型装置はスケール形成物質（カルシウ
ム、マグネシウム）に対して敏感であり、またそ
の耐圧力に限界があるので、この型の装置は海水
の単一路脱塩には適しない。しかし、それは他の
Ｒ／Ｏ装置の第２段階用の装置として用いられ得
る。 大型システムは平行なシリーズに配置されたモ
ジユールの複雑な配置と、高価で複雑な圧力マニ
ホルドを必要とする。 のり巻型モジユール技術は平らな板状にキヤス
トした膜を用いるが、膜は巻かれなければなら
ず、それにより膜構造は若干崩壊される。更に、
使用において膜は繊維体とスクリーンの支持体の
上に浮き出て、膜特性を更に悪くする。また、溶
質がたまつて濃度分極の原因となる区域が膜の各
葉の間に発生する。更に、懸濁した固体が膜表面
特にのり巻にした部分の先端縁に形成される傾向
がある。懸濁しまたは溶解した固体の影響を最小
にするために、逆流清掃循環を繰返す必要があ
る。逆流清浄能力を高めるには高価なバルブ配置
が必要になる。 のり巻モジユールにはまた寄生圧力低下が認め
られる、更に、同一圧力容器内の個々のモジユー
ルの間の密封部に内部漏れ路が作られることによ
つて濃縮液が浸透液の流体内に漏れる結果とな
る。 上方耐圧力が限られていることと海水の浸透圧
が高いことに基因して、のり巻モジユール装置は
通常単一の過程で海水から飲用水（最大
500ppmTDS）を得ることができない。通常二つ
の別個のシステムを用いることが必要で、その
各々は海水処理システムの各段階でそれ自体のブ
ースタポンプ高圧ポンプ、槽、背圧制御機、洗浄
システム、汁器を具備する。多くの事例におい
て、処理の第１段階に先立つて、イオン交換樹脂
を用いて硬質鉱物を除去することも必要である。 大きなシステムは平行なシリーズ配置の複雑な
モジユール配列を必要とし、高価で複雑なマニホ
ルドを要する。この要件は、層流現象の結果であ
り、のり巻型装置のための適当な流速に対し適用
範囲は限られている。 管状内圧型Ｒ／Ｏ装置において、膜は多孔性管
の内表面上にキヤストまたは挿入される。管は内
部的な圧力を受け、たがにストレスが加わり、膜
が引張られ、膜の性能を永久的に損う。管が破裂
し、Ｒ／Ｏシステム全体に致命的な損傷が与えら
れることがあり、それは飲用水・下水用実施例に
おいては悪条件となる。商業的実用例において、
この種の管は通常数本が平行に装着され、２個の
管寄せの間で強固におさえられているので、シス
テムが完成したときそれは熱交換機の管を束ねた
ものに似る。管寄せは、その間に引張り桿を配置
することにより、高流体圧に抵抗してその位置に
保たれ、桿は静止状態において膜管に好ましくな
い静的圧縮負荷を加える。しかし動作圧力下にお
いて、負荷平衡が変わり膜と管に加わる応力が変
更する結果となる。応力変化は膜と多孔管の疲労
の原因となる。更に、管寄せのすぐ近くの区域に
高ストレス集中現象が発生して管と膜の寿命に影
響を与える。ほとんどの管状内圧型設計における
圧力は53.5Kg／cm2（800psi）に限定される。 のり巻モジユール型装置について説明したよう
に、管状内圧型Ｒ／Ｏ装置の耐圧力が制限されて
いることに基因して、海水の脱塩には２段階方式
を採用する必要がある。しかし、これらの装置は
硬質鉱物に対して、のり巻モジユール装置より
は、敏感度が小である。 内圧装置のこれらの欠点のいくつかを最小にす
るために、パターソン・キヤンデイは膜のまわり
に孔をあけた高価なステンレス鋼支持体を用い、
膜は支持体内にストローがコツプ内に入つたよう
な形状で挿入され、膜のフイルムはその内部表面
上にある。最大圧力は80Kg／cm2（1200psi）に限
定される。この設計もまた管寄せと端部品に高価
なステンレス鋼を用いるので生産費を増大する。 中空繊維装置及びのり巻モジユール型装置につ
いて説明したように、平行なシリーズシステムの
段階においては適当な流速を得るために複雑で高
価な高圧マニホルドが必要である。〔５〕に関し
ていうと、外圧管状装置において、膜は本質的に
非圧縮性の管状多孔性セラミツクコアの上にキヤ
ストされる。浸透液は、外部膜、多孔性基板を通
り内部浸透液管に至る。このコアの１本、７本ま
たは19本が2.54cm、5.08cm、6.35cm、10.16cmで作
られて圧力容器内に装着され、浸透液は容器の一
方端部から外に導き出される。ほとんどの場合
に、プラスチツクで被覆した線またはばねが管状
コアのまわりに巻かれて乱流を増大する。 コアには全側面から均一に圧力が加えられ、膜
には管状内圧型Ｒ／Ｏ装置の場合とは異なりスト
レスが加えられない。このシステムにおいて100
Kg／cm2（１，500psi）の動作圧力が得られた。 外圧管状装置においては、コアの一方端はシス
テムの圧力を受けるが他方端は外気と連絡してい
るために、水力不均衡状態が発生する。（コア
は、管状内圧型Ｒ／Ｏ装置とのり巻型発生装置の
場合と同様に、２端ではなくて１端のみにおいて
システムに連結される。）この不均衡状態は、操
作圧力において、コアを密に接触して保つので、
密封効果を改良し内部漏りを最小にする。しか
し、この力はコアに圧縮力を加える。半径方向及
び軸線方向の圧縮力に耐えるためセラミツクの壁
の厚みは十分なものでなければならない。焼結し
たポリエチレンのような硬さが小さい多孔性基板
でコアが作られた場合、縦方向圧縮力はコアの軸
線方向圧縮が半径方向に大になる原因となり、膜
の表皮に好ましくない引張力を生じ、また場合に
よつては膜が管の表面から分離する原因ともな
る。セラミツクコアは脆く、破壊を防止するため
には取扱いや輸送においてかなりの注意が要求さ
れることから、硬度のより小なる基板を使用する
ことがきわめて重要である。若干の例において、
セラミツクコアは使用中に破壊し、大量の濃縮液
が浸透液を汚染せしめた。 外圧管状Ｒ／Ｏ装置は高い圧力を許し、中空繊
維型装置、のり巻モジユール装置よりも硬質鉱物
に対し、敏感度がはるかに小であるから、海水の
単一工程脱塩を可能にする。しかし、コアの破損
密封部の離脱は、飲用水供給における外圧管状装
置の使用を制限し、また下水システムの使用にも
不適当である。この外圧管状型設計は、かなり強
い乱流と大きな線流速での操作を可能にする。上
述した縦方向圧縮力は続いて配置された個々のコ
アの間に適正な密封を保つ傾向がある一方で、き
わめて高い線流速で操作しているときに高粘性抗
力に負けることがある。現在生産されているもの
において、この粘性力は圧力容器の半部分におい
て縦方向圧縮力に抵抗する。最近の若干の事例に
おいて、この粘性力は続いて配置されたコアの間
の接続子を開けて濃縮液が浸透管内に侵入した。 システムの作動を開始する段階で、システムの
圧力が確定される前に水力的不均衡状態が発生せ
ず、粘性力がコアを分離し重大な内部的漏れの原
因となることがある。 外圧管状装置は商業的に二つの輪郭、７本コア
と19本コアに限定される。実際問題として、19本
コアの束は組立て、据付け、維持について厳しい
問題を提起するので、実用例は制限される。しか
し、十分な注意をして使用され得るとしても、そ
れは１日当り250トンを超える流速を受けること
ができない。システムガ、より大なる流速に対し
て、平行シリーズ操作をなし、各槽が水力学的限
界内で操作しうるためには、複雑で高価な高圧マ
ニホルドを要求する。 本発明は新規なＲ／Ｏ装置に関するもので、こ
の装置は内圧及び外圧Ｒ／Ｏ装置の利点を保存す
る一方で、これらの装置の欠点のほとんどを克服
するものである。本発明の新規な装置は、平衡圧
力管状装置と定義し説明される。それは、膜を装
着した表面をもつた多孔性基体から成るコアを用
いる。外部の管表面は損傷を受けるが、外部管表
面にも膜を装着することができる。更に、より小
なる寸法のおいては、外部表面に効果的な寄与を
なす。 本発明の装置に関する種種の現象を理解するに
は、装置は互に関連してはいるが互に別個の２つ
の圧力システムを含むことを知ることが必要であ
る。一方は不均質で多孔性の固体から成る機械的
システムで、他方は溶媒の水状の混合物から成る
水力的システムである。動的操作条件の下におい
て、水状媒介体は管状コアを囲み、内部管状通路
と不均質な多孔性固体内の空隙を満たす。 本発明の装置において、近接する内部管内の水
圧と外部表面上の水圧とは互に相反するので、内
部管はたがのストレスを受けない。これらの流体
の力は多孔性基体内の上に静的、機械的圧縮力を
加える。微粒子は管状表面間の空間に密につめら
れていて、前記した圧縮力を圧力を受けている表
面の間の点対点接触によつて移転する。かくして
圧縮力は平衡を保つが、後に説明するように管状
表面の中央円内の区域は別である。 本発明が改善する内圧管状型Ｒ／Ｏ装置の欠点
は、次のようなものである。 〔１〕 支持管のたがに加えられるストレスに基
因する膜に対する引張りストレス。 〔２〕 １群の管の管寄せ端におけるストレスの
集中。 〔３〕 加圧管の破裂に基因する致命的なシステ
ムの破損。 〔４〕 管の対破裂力が限られていることに基因
する相対的に低い操作圧力。 〔５〕 ストレス集中の原因となる高価で信頼性
の低い内部引張桿。 〔６〕 相対的に低い「装着密度」（槽の単位メー
トル当りの膜面積）。 〔７〕 １本の管が破損したときにモジユール全
体を交換しまたは工場の分解検査をしなければ
ならないこと。（これはほとんどすべての設計
に見られる。） 〔８〕 海水の単一工程脱塩ができないこと。
〔９〕 大容量システムのために高価な高圧直
列・平行マニホルドが必要なこと。 本発明が改善した外圧管状膜型装置の欠点は下
記のものである。 〔１〕 もろい小径のセラミツクコアは輸送、取
扱い及び装着の間に、また場合によつては使用
中に破壊されやすい。 〔２〕 密封部の数が多く密封部が破損する確率
を増大する。標準的な７本コア、5.64ｍ（18.5
フイート）の圧力容器には133の別個のコア密
封部がある。 〔３〕 平行に配置された７本または19本のコア
結合体が６個順に続いて装着された標準的設計
は組立てと据付けが困難であり、束になつたコ
アを挿入し除去するには４人の人手を要する。 〔４〕 縦方向及び半径方向の圧縮力が大きいの
でコア基体に要求される厚みを大にし、重量を
増やし、その結果材料が増え、輸送費などを高
くする。 〔５〕 コア表面間の適正な分離を維持するため
に、手巻きの乱流促進線部材またはばねがコア
に要求され、それは組立費用を高くする。 〔６〕 コアの間の「むだ空間」は水力効率を減
少する。 〔７〕 むだ空間は装置全体の容積を増すことに
なり、多くの使用例において濃縮度または濃縮
比率（フイード液の容量／最終濃縮液）を制約
する。 〔８〕 膜の装着密度が相対的に低い。
列・平行マニホルドが必要なこと。 本発明が改善した外圧管状膜型装置の欠点は下
記のものである。 〔１〕 もろい小径のセラミツクコアは輸送、取
扱い及び装着の間に、また場合によつては使用
中に破壊されやすい。 〔２〕 密封部の数が多く密封部が破損する確率
を増大する。標準的な７本コア、5.64ｍ（18.5
フイート）の圧力容器には133の別個のコア密
封部がある。 〔３〕 平行に配置された７本または19本のコア
結合体が６個順に続いて装着された標準的設計
は組立てと据付けが困難であり、束になつたコ
アを挿入し除去するには４人の人手を要する。 〔４〕 縦方向及び半径方向の圧縮力が大きいの
でコア基体に要求される厚みを大にし、重量を
増やし、その結果材料が増え、輸送費などを高
くする。 〔５〕 コア表面間の適正な分離を維持するため
に、手巻きの乱流促進線部材またはばねがコア
に要求され、それは組立費用を高くする。 〔６〕 コアの間の「むだ空間」は水力効率を減
少する。 〔７〕 むだ空間は装置全体の容積を増すことに
なり、多くの使用例において濃縮度または濃縮
比率（フイード液の容量／最終濃縮液）を制約
する。 〔８〕 膜の装着密度が相対的に低い。
〔９〕 機械の「サービス用端部」に相対して広
い邪魔物のない空間が必要とされる。この空間
はモジユールの長さと巾とほゞ同じでなければ
ならず、その結果、諸設備の配置と工場空間の
利用が非効率的になる。 〔10〕 均一な円形断面のセラミツクコアは絶対
的に必要であり、そうでないとコアはリングダ
イを通らない。コアがだ円形であると、膜の均
一でない層が発生する。 〔11〕 コアの上には多くの小さな部品、接続
子、乱流促進体、密封部が必要で、装置を複雑
なものにし、破損の機会を増す。 〔12〕 高粘性抗力に基因する密封部の損傷によ
り接続子が外れ、その結果使用中のシステムが
働かなくなる。 〔13〕 密封部の不完全さ、浸透液収納体の欠陥
またはひびに基因して、複雑な浸透液収納体の
まわりに漏れが発生する。 〔14〕 圧力容器の両端において高価なキヤステ
インが必要とされる。 〔15〕 大量システムのためには高価な高圧直
列・平行マニホルドが必要とされる。 本発明の目的は上記の欠点を改良するにある
が、本発明の範囲はこれらの欠点の改良に限定さ
れるものではなく、本発明の属する技術の分野に
おける当業者は明細書の以下の説明から本発明の
構成、動作、効果を理解するであろう。 本発明は添付図面によつて理解されるであろ
う。第１図、第２図はそれぞれ本発明の最も簡単
な実施例の断面図と斜視図を示し、第１図には後
述する乱流促進体を省いてある。多孔管すなわち
コア１は２つの内部通路用の管を備え、一方のフ
イード溶液通路用の管２は相対的に大であり、図
面には円筒表面をもつものとして示すが、管２の
形態はそれに限定されるものではない。相対的に
小さい浸透液管３もまた円筒表面をもつものとし
て示すが、形状はそれに限定されない。コア１の
外表面もまた円筒形のものとして示すが、その形
状もまた円筒に限定されない。Ｒ／Ｏ膜４は管２
の内表面上にキヤストするか、または組立後挿入
する。 浸透液管３はＲ／Ｏコアのための浸透液導管で
ある。使用において、浸透液管３は外部と連絡
し、大気圧に近い圧力に保たれる。コア１自体は
断面円形の圧力容器７内に装着され、コア１の膜
を装着した内表面と外表面とは均衡したシステム
圧力にさらされる。膜表面は溶解された固体（溶
質）のイオン及び分子の侵入に抵抗するが、水分
子が容易に通過することを許す。水分子が膜外皮
を一度び通過すると、水分子は相対的に低密度の
基体６内に入る。基体６はセラミツク材料、焼結
したガラス、金属またはポリエチレン、ポリ塩化
ビニリデン、PVC、ポリアセタール、ポリスチ
レン、ポリウレタンのようなプラスチツク、粒状
またはフオームラバー、溶解し固め樹脂処理され
またはその他の方法で凝固した砂、シリカ長石、
粘土、珪藻土、またはその他の無機鉱物または化
石物質、処理した木材、木材繊維または木材粉、
強化石炭、アスフアルト、ギルソナイト、または
他の軟炭の粉、またはその他の多孔性の固体のい
ずれかで構成される。 水分子は多孔性基体６を通つて浸透液管３に入
る。従つて内部の流速は小である。基体６は寄生
損失を生ずることなく前記の流れを受容する。
（これは後述する。）基体６の端部５は例えば溶
接、溶融カプセル包みまたはその他の手段で密封
する。Ｒ／Ｏ膜４がない場合、コア１の外表面も
また流体が侵入しないように密封し、または薄い
プラスチツクまたは金属の外装で包み込んでもよ
い。 継手手段となる接続子９は、浸透液管３を外部
に連結し、または浸透液管３を同型の他の管に順
に連結するためのものである。 第３図はコア１の反対端部を示し、コアの上に
は類似のしかし互に組合う継手手段となる接続子
１０が装着される。コア１が単独にまたは順に続
いたコアの最後のものとして使用される場合、盲
プラグ１２と密封部１３が接続子１０内に挿入さ
れる。乱流促進部１１がコア１を囲む。乱流促進
部１１をつけるかどうかは各場合によつて異な
り、常に設けられるものではない。 かゝる設計により、すべてのＲ／Ｏ膜４、圧力
容器７及び基体６が平衡を保つた圧力にさらされ
るという利点が得られる。膜を装着した管２は、
従来の管状内圧型装置とは異なり、たがストレス
にさらされず、外表面は高い圧縮力にさらされな
い。膜の下の不均質な基体６がこれらの力を受け
る。浸透液管３内には半径方向圧縮力が発生する
が、大量の固い基体６はその圧縮力に対して従来
の管外膜型装置よりも十分に対抗する。端面は平
衡した軸線方向圧縮力にさらされる。浸透液管３
の一方では盲プラグ１２がシステム圧力にさらさ
れ、他方は大気と連絡しているので、発生する水
力負荷に耐えうる。 基体６内の圧力降下はダーシイ方程式を使つて
後述する。この内部圧力降下は、密な基体、きわ
めて大きな管、相対的に低いフイード液圧力にお
ける超浸透の場合に限定される。 第４図は本発明の他の実施例を示し、この実施
例において、孔をあけたステンレス孔ライナ２０
が浸透液管３内に挿入される。この付加的な補強
材は、高い動作圧力の場合または特に薄い壁を用
いなければならぬ場合に適する。それはまた、飲
料水を得る場合または下水を処理する場合に本発
明の装置の重要な部分となる。この内部ライナ２
０はコア１の端を超え、一連のコアの内部結合を
容易にし、浸透液の送りを助ける。飲料水、食
品、下水の場合には、適当な管継手、パイプ連結
器、サニタリ管部品を用いて、以下に説明する高
信頼性のコア接続子となる。サニタリ管部品と
は、食品、飲料等を作る工場で用いるパイプのた
めの管部品で、冷間加工され、ピンホールのな
い、溶接部分がなく、軽量で、精密仕上げされ、
湾曲部の半径Ｒが大なる管部品である。 第５図と第６図は２つの浸透液管を用いる管の
断面を示し、外部または内部輪郭はだ円輪郭のも
ので、２本の浸透液管の使用を許す一方で、膜表
面面積を最大にする。 第７図は標準的７本コア管状外圧型装置を示
し、第８図は本発明の原理に従い設計された類似
の圧力容器が７本の平衡圧力コアを収容する例を
示す。第８図の変形例において、膜の装着密度
は、膜を管２とコア１上にキヤストすることによ
つて増大される。この設計は、第７図の設計に比
べ透過速度を増大する。 第９図、第１０図及び第１０図Ａは、浸透液管
３のまわりの部分の強さを大にする方法を示す。
キヤスト作業の効率化のために、膜をかぶせた管
２またはコア１の表面は円形断面にすることが好
ましい。 第１１図、第１２図は標準的な７本コア管外膜
型装置に用いられるものと同じ圧力容器を示す。
形態的にはこれらのコアは第１図、第２図に示さ
れるコアと同じである。しかし外表面は、個々の
コアが一緒におさまり第７図の標準的な管状外圧
装置に見られるむだな空間２１を除去する輪郭に
なつている。第１１図、第１２図の例において、
隣接する表面を分離し、流体の流れを許すために
第２図の乱流促進部をコアの少なくとも半分にわ
たつて装着しなければならない。第１２図に示さ
れる例においては、第７図の標準的な6.35cmの７
本コア管状外圧装置の膜表面の2.5倍の使用を可
能にし、膜面積を150％増加する。このように、
膜表面が増大することは、圧力容器のある部分が
作る浸透液の量を増加し、それによつて高価な圧
力容器、マニホルド等を節約する。最初は第１１
図に示される５本コアを設計したが、次に第１２
図に示される８本コアを設計し、浸透液管の強さ
を漸進的に大にした。 第１３図、１４図は既に説明した第１１図、第
１２図の例の原理を更に拡大した具体例を示す。
これらの例において、２本の管２に膜をかぶせ、
管３は浸透液管として用いる。第１４図におい
て、膜表面や第７図の6.35cmの標準管状外圧型装
置の膜表面の2.6倍であり、膜面積の増加は160％
である。 据付、保持、サービスを容易にするために、浸
透液のための接続部の数を減らすことが好まし
い。本発明の他の好ましい実施例は第１５図、第
１６図に示される。この実施例の中央の管３２は
浸透液管であり、他のすべての内表面と外表面３
１にはＲ／Ｏ膜４がかぶせてある。この実施例は
他の圧力均衡した型の管状型装置に比べて多くの
利点をもつ。主な相違点は多くの円筒状の膜をか
ぶせた内部管３１と、１つの円筒状の外表面に任
意的な膜をかぶせた表面と、接続子を備えた中央
の膜をかぶせてない浸透液管３２である。この設
計において、浸透液管３はフイード溶液用の内部
管３１よりも大であつても小であつてもよい。 第１５図と第１６図は前記技術的思想を5.08cm
から7.62cmのパイプに適用した実施例を、第１７
図と１８図は8.89cmから10.16cmのパイプのため
の実施例を示す。これらの例は説明のために示さ
れ、圧力容器の大きさの上限、フイード溶液用管
もしくは浸透液管の直径または内部管状通路の数
の上限を示すものではない。 第１９図は第１５図に従つた２つのコア設計の
実施例の断面であり、個々のコアを相互接続する
ための１手段を示す。 第２０図は、第１５図、１６図、１９図に示さ
れたものに類似のコアを収める圧力容器結合体を
示す。内部通路は示されていない。図において、
４１は浸透液収集体を、４２と４３とは管寄せ
で、浸透液部分とフイード溶液帰り部分とをそれ
ぞれ示し、４４はパイプ継手、４５は圧力容器の
浸透管の端におかれた保持フランジ、４６はパイ
プ継手４４のガスケツト、４７はパイプ継手４４
のためのつば、をそれぞれ示す。従来の技術にお
いて、機械の一方端は管寄せ４２の型の管寄せだ
けを、また他方端は管寄せ４３の型の管寄せだけ
を備えたに対して、本発明は著しい改良を示すも
ので、コアの配置は、銃剣形またはねじ込み接続
子、パイププまたは管の嵌合が用いられるなら
ば、従来例と異なりいずれの方向にも向けること
ができる。 本発明の実施例は他の管状設計の不利な点の多
くを克服し、従来の技術に見られなかつた新規な
利点をもたらす。 管状圧力型装置に関しては、本発明は従来の欠
点を下記の通り処理した。 〔１〕 コアの内部及び外部の膜装着表面が水力
平衡状態にあるから、膜が管のたがのストレス
に基因する引張りの影響を受けることはない。 〔２〕 コアの束になつたものの相対する両端部
に圧力を加える管寄せがなく、それ故に管表面
の両端にストレス集中がある。 〔３〕 管表面はたがに加えられる不均衡なスト
レスを受けないから、管の破裂がない。 〔４〕 たがに加えられる不均衡なストレスが存
在しないから、動作圧力限界は要求されるなら
ば従来の53.3Kg／cm2（800psi）から133Kg／cm2
（２，000psi）以上にまで増大することができ
る。 〔５〕 高価な引張り桿を省略することができ
る。 〔６〕 かなり高度の装着密度が達成されうる。 〔７〕 管の致命的な損傷が除去されうる。膜の
わずかの欠陥が発生したとき、基体６上の膜
は、そのわずかの欠陥が発生したときに自己補
修現象を生ずる。フイード溶液内の懸濁した固
体は通常基板内の通路をふさぎ、漏れ通路をな
くす。必要ならば、フイード溶液中にラテツク
スまたは粘質ゴムを入れることによつて自己補
修プロセスを速めうる。欠陥がこの処理で急速
に補修できない場合、一連のコアのうちの欠陥
のある部分を現場で交換することができる。圧
力容器７はパイプであるから、前記した欠点に
よつては影響されない。コアだけが補修または
交換を必要とする。 同様にして、本発明は管状外圧型装置の前記し
た欠陥を次の通り改善する。 〔１〕 第１５図乃至第１９図に示されるコアは
セラミツクで作られたとしても、現行の管外膜
型装置のものよりは総体的に大なる断面積（直
径と長さの比）のものであり、強度を増して破
裂の問題を最小にする。更に、工学的にはこの
コアの作成にはより広範囲の材料からの選択が
可能である。例えば、焼結ポリエチレンのよう
な焼結したプラスチツクは、もろさの程度がか
なり低いので本発明に使用可能である。 〔２〕 6.35cmの７本コアの外圧型設計における
ように連結部１つ当り７対の継手を用いる代り
に、本発明においては１対の継手で足りる。そ
れに加えて、コアは２ｍの長さに作ることがで
きる。（従来の管状外圧装置においては小さな
直径のセラミツクコアはもろいので、長さが
0.91ｍに制限された。）これによつて、継手の
数を55％減らすことができる。 〔３〕 コアを挿入するときには唯１人の作業者
がそれを個々に連結することができるので、従
来のように４人の者が１組になつて作業する必
要がなくなつた。 〔４〕 より低い密度の多孔性基体が使用できる
ので重量を軽減する。また管に加えられる力が
平衡しているので、管通路の間に空間を大きく
とる必要がない。 〔５〕 6.35cmまたは10.16cmの管状外圧型の現行
の装置では乱流促進部が７または19必要とされ
るのに対して、１連結部に１個で足りる。任意
的な外部膜がない場合、それは完全に省略でき
る。 〔６〕 内部通路の直径及びコアと圧力容器との
間の環状隙間は、最適の水力効率と流れの（内
部及び外部の）分配が得られるように制御され
設計され、それによつて従来の設計にみられる
コアの間のむだ空間と流れの不良分配の問題が
解決される。圧力容器５の膜が省略された場
合、密に嵌合したコアは外部の流れを最小にす
る。または、単一のＯリングまたは類似のガス
ケツトを用い、それによつて平衡圧力の原理を
犠牲にすることなく外部の流れを阻止しうる。 〔７〕 むだ空間の除去は装置全体の容量を減少
し、それによつてより高い濃縮比率の実現が可
能になる。 〔８〕 より高い装着密度が得られるので、従来
の6.35cmの７本コア管状外圧装置によつて得ら
れる場合よりも147％多く膜を装着し得る。
い邪魔物のない空間が必要とされる。この空間
はモジユールの長さと巾とほゞ同じでなければ
ならず、その結果、諸設備の配置と工場空間の
利用が非効率的になる。 〔10〕 均一な円形断面のセラミツクコアは絶対
的に必要であり、そうでないとコアはリングダ
イを通らない。コアがだ円形であると、膜の均
一でない層が発生する。 〔11〕 コアの上には多くの小さな部品、接続
子、乱流促進体、密封部が必要で、装置を複雑
なものにし、破損の機会を増す。 〔12〕 高粘性抗力に基因する密封部の損傷によ
り接続子が外れ、その結果使用中のシステムが
働かなくなる。 〔13〕 密封部の不完全さ、浸透液収納体の欠陥
またはひびに基因して、複雑な浸透液収納体の
まわりに漏れが発生する。 〔14〕 圧力容器の両端において高価なキヤステ
インが必要とされる。 〔15〕 大量システムのためには高価な高圧直
列・平行マニホルドが必要とされる。 本発明の目的は上記の欠点を改良するにある
が、本発明の範囲はこれらの欠点の改良に限定さ
れるものではなく、本発明の属する技術の分野に
おける当業者は明細書の以下の説明から本発明の
構成、動作、効果を理解するであろう。 本発明は添付図面によつて理解されるであろ
う。第１図、第２図はそれぞれ本発明の最も簡単
な実施例の断面図と斜視図を示し、第１図には後
述する乱流促進体を省いてある。多孔管すなわち
コア１は２つの内部通路用の管を備え、一方のフ
イード溶液通路用の管２は相対的に大であり、図
面には円筒表面をもつものとして示すが、管２の
形態はそれに限定されるものではない。相対的に
小さい浸透液管３もまた円筒表面をもつものとし
て示すが、形状はそれに限定されない。コア１の
外表面もまた円筒形のものとして示すが、その形
状もまた円筒に限定されない。Ｒ／Ｏ膜４は管２
の内表面上にキヤストするか、または組立後挿入
する。 浸透液管３はＲ／Ｏコアのための浸透液導管で
ある。使用において、浸透液管３は外部と連絡
し、大気圧に近い圧力に保たれる。コア１自体は
断面円形の圧力容器７内に装着され、コア１の膜
を装着した内表面と外表面とは均衡したシステム
圧力にさらされる。膜表面は溶解された固体（溶
質）のイオン及び分子の侵入に抵抗するが、水分
子が容易に通過することを許す。水分子が膜外皮
を一度び通過すると、水分子は相対的に低密度の
基体６内に入る。基体６はセラミツク材料、焼結
したガラス、金属またはポリエチレン、ポリ塩化
ビニリデン、PVC、ポリアセタール、ポリスチ
レン、ポリウレタンのようなプラスチツク、粒状
またはフオームラバー、溶解し固め樹脂処理され
またはその他の方法で凝固した砂、シリカ長石、
粘土、珪藻土、またはその他の無機鉱物または化
石物質、処理した木材、木材繊維または木材粉、
強化石炭、アスフアルト、ギルソナイト、または
他の軟炭の粉、またはその他の多孔性の固体のい
ずれかで構成される。 水分子は多孔性基体６を通つて浸透液管３に入
る。従つて内部の流速は小である。基体６は寄生
損失を生ずることなく前記の流れを受容する。
（これは後述する。）基体６の端部５は例えば溶
接、溶融カプセル包みまたはその他の手段で密封
する。Ｒ／Ｏ膜４がない場合、コア１の外表面も
また流体が侵入しないように密封し、または薄い
プラスチツクまたは金属の外装で包み込んでもよ
い。 継手手段となる接続子９は、浸透液管３を外部
に連結し、または浸透液管３を同型の他の管に順
に連結するためのものである。 第３図はコア１の反対端部を示し、コアの上に
は類似のしかし互に組合う継手手段となる接続子
１０が装着される。コア１が単独にまたは順に続
いたコアの最後のものとして使用される場合、盲
プラグ１２と密封部１３が接続子１０内に挿入さ
れる。乱流促進部１１がコア１を囲む。乱流促進
部１１をつけるかどうかは各場合によつて異な
り、常に設けられるものではない。 かゝる設計により、すべてのＲ／Ｏ膜４、圧力
容器７及び基体６が平衡を保つた圧力にさらされ
るという利点が得られる。膜を装着した管２は、
従来の管状内圧型装置とは異なり、たがストレス
にさらされず、外表面は高い圧縮力にさらされな
い。膜の下の不均質な基体６がこれらの力を受け
る。浸透液管３内には半径方向圧縮力が発生する
が、大量の固い基体６はその圧縮力に対して従来
の管外膜型装置よりも十分に対抗する。端面は平
衡した軸線方向圧縮力にさらされる。浸透液管３
の一方では盲プラグ１２がシステム圧力にさらさ
れ、他方は大気と連絡しているので、発生する水
力負荷に耐えうる。 基体６内の圧力降下はダーシイ方程式を使つて
後述する。この内部圧力降下は、密な基体、きわ
めて大きな管、相対的に低いフイード液圧力にお
ける超浸透の場合に限定される。 第４図は本発明の他の実施例を示し、この実施
例において、孔をあけたステンレス孔ライナ２０
が浸透液管３内に挿入される。この付加的な補強
材は、高い動作圧力の場合または特に薄い壁を用
いなければならぬ場合に適する。それはまた、飲
料水を得る場合または下水を処理する場合に本発
明の装置の重要な部分となる。この内部ライナ２
０はコア１の端を超え、一連のコアの内部結合を
容易にし、浸透液の送りを助ける。飲料水、食
品、下水の場合には、適当な管継手、パイプ連結
器、サニタリ管部品を用いて、以下に説明する高
信頼性のコア接続子となる。サニタリ管部品と
は、食品、飲料等を作る工場で用いるパイプのた
めの管部品で、冷間加工され、ピンホールのな
い、溶接部分がなく、軽量で、精密仕上げされ、
湾曲部の半径Ｒが大なる管部品である。 第５図と第６図は２つの浸透液管を用いる管の
断面を示し、外部または内部輪郭はだ円輪郭のも
ので、２本の浸透液管の使用を許す一方で、膜表
面面積を最大にする。 第７図は標準的７本コア管状外圧型装置を示
し、第８図は本発明の原理に従い設計された類似
の圧力容器が７本の平衡圧力コアを収容する例を
示す。第８図の変形例において、膜の装着密度
は、膜を管２とコア１上にキヤストすることによ
つて増大される。この設計は、第７図の設計に比
べ透過速度を増大する。 第９図、第１０図及び第１０図Ａは、浸透液管
３のまわりの部分の強さを大にする方法を示す。
キヤスト作業の効率化のために、膜をかぶせた管
２またはコア１の表面は円形断面にすることが好
ましい。 第１１図、第１２図は標準的な７本コア管外膜
型装置に用いられるものと同じ圧力容器を示す。
形態的にはこれらのコアは第１図、第２図に示さ
れるコアと同じである。しかし外表面は、個々の
コアが一緒におさまり第７図の標準的な管状外圧
装置に見られるむだな空間２１を除去する輪郭に
なつている。第１１図、第１２図の例において、
隣接する表面を分離し、流体の流れを許すために
第２図の乱流促進部をコアの少なくとも半分にわ
たつて装着しなければならない。第１２図に示さ
れる例においては、第７図の標準的な6.35cmの７
本コア管状外圧装置の膜表面の2.5倍の使用を可
能にし、膜面積を150％増加する。このように、
膜表面が増大することは、圧力容器のある部分が
作る浸透液の量を増加し、それによつて高価な圧
力容器、マニホルド等を節約する。最初は第１１
図に示される５本コアを設計したが、次に第１２
図に示される８本コアを設計し、浸透液管の強さ
を漸進的に大にした。 第１３図、１４図は既に説明した第１１図、第
１２図の例の原理を更に拡大した具体例を示す。
これらの例において、２本の管２に膜をかぶせ、
管３は浸透液管として用いる。第１４図におい
て、膜表面や第７図の6.35cmの標準管状外圧型装
置の膜表面の2.6倍であり、膜面積の増加は160％
である。 据付、保持、サービスを容易にするために、浸
透液のための接続部の数を減らすことが好まし
い。本発明の他の好ましい実施例は第１５図、第
１６図に示される。この実施例の中央の管３２は
浸透液管であり、他のすべての内表面と外表面３
１にはＲ／Ｏ膜４がかぶせてある。この実施例は
他の圧力均衡した型の管状型装置に比べて多くの
利点をもつ。主な相違点は多くの円筒状の膜をか
ぶせた内部管３１と、１つの円筒状の外表面に任
意的な膜をかぶせた表面と、接続子を備えた中央
の膜をかぶせてない浸透液管３２である。この設
計において、浸透液管３はフイード溶液用の内部
管３１よりも大であつても小であつてもよい。 第１５図と第１６図は前記技術的思想を5.08cm
から7.62cmのパイプに適用した実施例を、第１７
図と１８図は8.89cmから10.16cmのパイプのため
の実施例を示す。これらの例は説明のために示さ
れ、圧力容器の大きさの上限、フイード溶液用管
もしくは浸透液管の直径または内部管状通路の数
の上限を示すものではない。 第１９図は第１５図に従つた２つのコア設計の
実施例の断面であり、個々のコアを相互接続する
ための１手段を示す。 第２０図は、第１５図、１６図、１９図に示さ
れたものに類似のコアを収める圧力容器結合体を
示す。内部通路は示されていない。図において、
４１は浸透液収集体を、４２と４３とは管寄せ
で、浸透液部分とフイード溶液帰り部分とをそれ
ぞれ示し、４４はパイプ継手、４５は圧力容器の
浸透管の端におかれた保持フランジ、４６はパイ
プ継手４４のガスケツト、４７はパイプ継手４４
のためのつば、をそれぞれ示す。従来の技術にお
いて、機械の一方端は管寄せ４２の型の管寄せだ
けを、また他方端は管寄せ４３の型の管寄せだけ
を備えたに対して、本発明は著しい改良を示すも
ので、コアの配置は、銃剣形またはねじ込み接続
子、パイププまたは管の嵌合が用いられるなら
ば、従来例と異なりいずれの方向にも向けること
ができる。 本発明の実施例は他の管状設計の不利な点の多
くを克服し、従来の技術に見られなかつた新規な
利点をもたらす。 管状圧力型装置に関しては、本発明は従来の欠
点を下記の通り処理した。 〔１〕 コアの内部及び外部の膜装着表面が水力
平衡状態にあるから、膜が管のたがのストレス
に基因する引張りの影響を受けることはない。 〔２〕 コアの束になつたものの相対する両端部
に圧力を加える管寄せがなく、それ故に管表面
の両端にストレス集中がある。 〔３〕 管表面はたがに加えられる不均衡なスト
レスを受けないから、管の破裂がない。 〔４〕 たがに加えられる不均衡なストレスが存
在しないから、動作圧力限界は要求されるなら
ば従来の53.3Kg／cm2（800psi）から133Kg／cm2
（２，000psi）以上にまで増大することができ
る。 〔５〕 高価な引張り桿を省略することができ
る。 〔６〕 かなり高度の装着密度が達成されうる。 〔７〕 管の致命的な損傷が除去されうる。膜の
わずかの欠陥が発生したとき、基体６上の膜
は、そのわずかの欠陥が発生したときに自己補
修現象を生ずる。フイード溶液内の懸濁した固
体は通常基板内の通路をふさぎ、漏れ通路をな
くす。必要ならば、フイード溶液中にラテツク
スまたは粘質ゴムを入れることによつて自己補
修プロセスを速めうる。欠陥がこの処理で急速
に補修できない場合、一連のコアのうちの欠陥
のある部分を現場で交換することができる。圧
力容器７はパイプであるから、前記した欠点に
よつては影響されない。コアだけが補修または
交換を必要とする。 同様にして、本発明は管状外圧型装置の前記し
た欠陥を次の通り改善する。 〔１〕 第１５図乃至第１９図に示されるコアは
セラミツクで作られたとしても、現行の管外膜
型装置のものよりは総体的に大なる断面積（直
径と長さの比）のものであり、強度を増して破
裂の問題を最小にする。更に、工学的にはこの
コアの作成にはより広範囲の材料からの選択が
可能である。例えば、焼結ポリエチレンのよう
な焼結したプラスチツクは、もろさの程度がか
なり低いので本発明に使用可能である。 〔２〕 6.35cmの７本コアの外圧型設計における
ように連結部１つ当り７対の継手を用いる代り
に、本発明においては１対の継手で足りる。そ
れに加えて、コアは２ｍの長さに作ることがで
きる。（従来の管状外圧装置においては小さな
直径のセラミツクコアはもろいので、長さが
0.91ｍに制限された。）これによつて、継手の
数を55％減らすことができる。 〔３〕 コアを挿入するときには唯１人の作業者
がそれを個々に連結することができるので、従
来のように４人の者が１組になつて作業する必
要がなくなつた。 〔４〕 より低い密度の多孔性基体が使用できる
ので重量を軽減する。また管に加えられる力が
平衡しているので、管通路の間に空間を大きく
とる必要がない。 〔５〕 6.35cmまたは10.16cmの管状外圧型の現行
の装置では乱流促進部が７または19必要とされ
るのに対して、１連結部に１個で足りる。任意
的な外部膜がない場合、それは完全に省略でき
る。 〔６〕 内部通路の直径及びコアと圧力容器との
間の環状隙間は、最適の水力効率と流れの（内
部及び外部の）分配が得られるように制御され
設計され、それによつて従来の設計にみられる
コアの間のむだ空間と流れの不良分配の問題が
解決される。圧力容器５の膜が省略された場
合、密に嵌合したコアは外部の流れを最小にす
る。または、単一のＯリングまたは類似のガス
ケツトを用い、それによつて平衡圧力の原理を
犠牲にすることなく外部の流れを阻止しうる。 〔７〕 むだ空間の除去は装置全体の容量を減少
し、それによつてより高い濃縮比率の実現が可
能になる。 〔８〕 より高い装着密度が得られるので、従来
の6.35cmの７本コア管状外圧装置によつて得ら
れる場合よりも147％多く膜を装着し得る。
〔９〕 管の個々の連結部分は管が挿入されると
きに機械に連結され得るから、必要な作業空間
はコア１本の長さに限定することができる。例
えば７本コア管状外圧設計の通常の場合の６ｍ
の長さに比べて１ｍの長さで足りる。 〔10〕 焼結またはその他の方法で結合したコア
は、円形断面のものにより近い。（セラミツク
の焼結の間にそれがたわみまたは平らになろう
とすることを防ぐにはかなりの努力を要す
る。）管状外圧設計の膜のキヤストの効率のた
めには、円形断面が重要である。 〔11〕 １連結部分当り１組の接続子だけで足り
る。（従来のものにおいては通常７組または19
組必要である。）更に、接続子は第１９図に示
されるように直接にプラスチツク基体内に入り
込むことができ、密封効果を改善し、必要なエ
ラストマー密封部が従来３であつたのに対し１
で足りる。19本コア設計の場合、密封部の節減
は１連結部分当り38である。また上記〔２〕に
説明したように、連結部分は従来の0.91ｍを２
ｍにすることができ、それは１連結部分当り84
の密封部の節約に相当する。 〔12〕 必要なサービス空間が小さくてすむこと
により、モジユールは両端部からサービスする
ことができる。従来の管状外圧型装置におい
て、一方端のサービスのためには１組のキヤス
テイングが必要で、他端部には異なつた組のも
のが用いられた。本発明においては、同じキヤ
ステイングを両端部に使用することができる。 〔13〕 粘性抗力による密封部破損は上記〔12〕
に記載しかつ第２０図に示されるキヤステイン
グの使用によつて除去される。コアは、粘性抗
力が槽の半分において、常に縦方向にあるよう
に装着され、それによつて接続部の信頼性が高
まる。 上記に加えて、本発明は従来の技術が予期しな
かつた次の利点をもつ。 〔イ〕 従来の圧力容器は5.08cm、6.35cm、10.2cm
の寸法のパイプに限られているが、本発明の原
理はより広範囲の容器になじむ。この結果、圧
力容器のコストが下げられ、操作のためのコス
ト（ポンプコスト）を節減する。 〔ロ〕 コアの個々の連結部分の両端面部は、付
加的なエラストマー密封を用いることなしに溶
接し、包み込みまたは他の方法で封じ込むこと
ができるから、密封部を特に設ける必要はな
い。この配置は、ある種のフイード溶液に存在
する懸濁した個体の衝突を防ぐに特に有益であ
る。 〔ハ〕 第１５図、１６図、１９図に示されるコ
アは、従来の管状外圧型装置の７本コアシステ
ムにも逆嵌合するよう使用されうるので、同じ
操作圧力またはより低い圧力の同じ水流におい
て性能が改善され、それによつて操作コストを
著しく節減する。同様に、第１８図の10.16cm
の設計は、19本コア外圧装置に逆にはさるよう
使用されうる。 〔ニ〕 順に続くコアの間の空間が原因となつ
て、更に操作上の著しい利点が実現された。他
の内圧、外圧管設計においては、溶質の高濃度
と沈滞層流とが膜表面のすぐ近くで発生し、フ
イード溶液が管の中またはそのまわりを流れて
行くにつれて下流に拡がる。しかし本発明にお
いて、流体は連結部分の間の１〜15cmの空間内
に流れ、この連結部において、管内部通路と任
意的な外部環状通路からのフイード溶液とは、
コアの次の部分に入る前に乱流条件の下におい
て完全に混合される。 〔ホ〕 平衡圧力が原因となつて、外部管状表面
と内部管との間の大きな壁部分は要求されず、
また隣り合う内部管状表面の間に大きな仕切り
も必要でない。これらの特徴は装着密度を最大
にすることを助ける。生産、輸送、据付の間の
破壊を阻止するに足る程度に壁が強く、また浸
透液の通過を可能にするならば、通常の使用で
間違いを起すことはない。多くの利用可能な多
孔性基体の流体抵抗係数は膜のそれよりもはる
かに高く、その結果相対的に低い内部流速とな
る。更に、管配置に関する幾何学的考慮は、浸
透液の膜表面から浸透液管への通過のために十
分な断面を提供するので、寄生損失を制御する
ことができる。この点は後述する。 〔ヘ〕 圧力容器とコアの直径に幅広い選択がで
きるので、複雑な高圧力の直例・平行マニホル
ドが必要とされない。この点も後述する。 第２１図は第４図に示される設計例の他の輪郭
を示し、同図において、多孔性コアに穴をあけた
ライナ２０が用いられる。この場合、ライナはコ
アの端を超え（穴だけがコア内にある）、パイプ
継手５０で終り、コアの相互連絡を容易にする。
ねじ山を切つた端は保持フランジ４５内に直接に
結合し、信頼性の低い浸透液収集体４１（第２０
図）を省くことができる。 第２２図は第２１図に類似するが通常の管部品
を用いる他の輪郭を示す。ANまたはMS部品が示
されるが、スエージロツクまたはイーストマンの
ような他の管部品を基本的概念を変えることなく
用いることができる。Ｂナツト６０はAN−818ま
たはMS−20818、スリープ６１はAN−819または
MS−20819、管ユニオン６３は盲プラグでAN−
806またはMS−20404で、第３図に１０で示すも
のに類似する。パイプ６４は管ユニオンに結合さ
れるものでAN−816またはMS−20816であり、保
持フランジ４５に直接に結合されており、こゝで
初期の漏れの源となる第２０図の浸透液収集体４
１は設けられていない。Ｏリング６５は圧力室か
ら浸透液管への漏れを防ぐに特に適することが判
明した。回り継手６６は任意的な部品であり、同
様に羽根車６７も任意的である。 この設計は、膜の装着を大いに簡略化し、漏れ
を最小にし、飲用水と下水実用例において高い信
頼性を与えるので、使用に適するものであること
が判明した。高圧作業性は、高信頼性と結合し
て、海水を単一工程で脱塩することを可能にす
る。任意的な回り継手は特に据付の間に一連のコ
アが乱流促進部１１のトルクによつて僅かばかり
回転することを許す。この設計は、装置が働かな
くなり圧力容器の下側に懸濁固体SSが形成され
ることのないようにする。より大なるコアの場
合、管を通るフイード溶液の僅かの量では始動の
時に一連のコアの回転を発生せしめることができ
ないので、任意的な羽根車６７が必要になる。 第２３図は第２２図に類似の設計を示すが、食
品工業における現場での清潔さの要求に応ずるた
めに、検査を受け許可されたサニタリ管部品が用
いられる７０は保持ナツト、７１はフランジ、７
２はねじ山を切つた継手、７３は衛生ガスケツ
ト、７４は衛生端プラグを示す。 第２１、２２、２３図に示される設計でもつ
て、コアの回転は回り継手を用いることなく間欠
的に実現されうる。通常の保存期間中、パイプ継
手４４を弛め、保持フランジ４５を手動で60゜か
ら90゜回転し、それによつて一連のコアの全体を
回転する。 第２１、２２図に示される設計はまた従来の管
状外圧設計に逆嵌合しその質を高める。保持フラ
ンジ４５の裏側は適当なカツプラーを受けるよう
に口をつける。第２３図の場合、１本のサニタニ
管が保持フランジに溶接される。信頼性の低い浸
透液収集体４１はそれによつて除去し得る。 第２１、２２、２３図に示される設計でもつ
て、密封部と嵌合部品とが粘性吸引に基因してバ
ラバラにされる問題は完全に解決される。故に、
流れを圧力容器の浸透液管端部に向けるについて
特別の注意を払う必要はない。コアの回転を発生
せしめるために回り継手が用いられる場合、流れ
を圧力容器の浸透液管端部から離すと良く、第２
０図にはそれの逆が示されている。 管状外圧Ｒ／Ｏ設計は特別に形成されまたは機
械仕上げされたプラスチツク継手とエラストマー
密封部を用いるにもかかわらず、接続子は信頼性
が低く漏れに基因する故障が頻繁に生ずる。これ
ら特殊の用例と部品とはコストを高くし補給上困
難な問題を発生する。しかし、第２１、２２、２
３図に示された例においては、信頼性が高く、永
年の使用によつて実証された商業上入手可能な部
品を用いた。これら接続子のほとんどは市場で入
手可能であり、コストと補給面の問題を減少す
る。更に、これらの接続子は粘性吸引に基づく連
結部の分離の問題を解決する。 第２４、２５図は本発明の他の実施例を示し、
これら実施例においては浸透液管寄せ４２、返し
管寄せ４３、保持フランジ４５を完全に除いた。
これら部品のための工場整備と生産とは、従来の
管状外圧Ｒ／Ｏ装置の製作費において重要な要素
である。本発明においては、これらの部品を市販
の返しベンド８０で代えた。これら標準返しベン
ドに２本の浸透液配管８１を加えたので、管は圧
力容器の軸線上にこれを返しベンド管寄せの外に
出る。２個のつば８２もまた加えられて、パイプ
継手４４を用いることによる接続を可能にする。
フイード溶液は次に槽に入り、濃縮液は直接にま
たは市販の管エルボ８３を通つて外に出、エルボ
８３はまたパイプ継手４４のためにつばと嵌合す
る。 第２４、２５図も本質的に同様であるが、第２
４図において、すべての浸透液管接続部は機械の
同じ側にあり、第２５図において、それらは上述
した特別の要求に応じて、すべての流れが槽の浸
透液管端に向けまたはそれから離れる方向にある
ことを許すように交互に配置されている。故に、
第２５図において、管エルボ８５がフイード溶液
入口であるかまたは濃縮液出口であるかによつ
て、流れは浸透液管端に向かうかまたはそれから
離れる方向のものとなる。エルボ８５が濃縮液出
口であれば、流れは槽の浸透液管端に向い、エル
ボ８５がフイード溶液入口であれば、流れは槽の
浸透液管端から離れる方向になるであろう。 中空繊維型、のり巻モジユール型及び管状内圧
または外圧型Ｒ／Ｏ装置において、経済的考慮に
よつて圧力容器及びモジユールが最大２または３
の寸法に限られる。この限定は多くの要素に基因
するものであり、その例として高度に専門化され
たキヤステイングの使用、生産用の工具と備品の
種類の異なること、幾何学的考慮等がある。しか
し、これらの制限を除去することによつて、改良
された設計の可能性が発生した。 大きな流れを限られた数の市販の寸法のモジユ
ールで処理するために、圧力容器とモジユールの
平行な配列の直列配置を用いるのが一般であつ
た。しかし、かゝる直列・平行システムのための
配管は、複雑で高価な高圧マニホルドを必要とす
る。これらのマニホルドは、高濃縮比を得なけれ
ばならなときには、特に複雑になる。10対１の比
率の濃縮液のために、直列・平行配置の12から20
の圧力容器に始まり、多くの直列の容器だけから
成る部分に漸進的に進む。 第２４、２５図の市販の返しベンドを用いる設
計に始まり、第２６図に示される標準の管径違い
ソケツトを加えることによつて直列・平行マニホ
ルドの必要を除いた。この設計は第２４図に示さ
れるものと本質的には同じであるが、径違いソケ
ツト８６が用いられて多くの異なつた寸法の圧力
容器が直列に用いられていることを可能にし、そ
れによつて、各段階において浸透液が除かれるこ
とに基因するフイード溶液の減少があるという事
実にもかゝわらず、高度の乱流が維持される点が
異なる。同図は偏心径違いソケツトが示される
が、同心径違いソケツトも、空間と同一線上配列
の考慮がそれを許すならば用いうる。 可能なコア設計の若干を示すために、付表は
本発明の原則に基づいて生産されうるコアの組合
と順列の多くのものの特徴を示す。表のパイプの
寸法は3.81cmから121.92cmの範囲である。表の最
下部には市販の管状内圧及び外圧型設計の特徴が
示される。7.62cmの下には二つの異なつた壁の厚
みスケジユール５Ｓと４０と、内管の二つの異な
つた数18と36が示される。 付表は、圧力容器の直径が大になるにつれて
内と外の膜表面の比が増すことを示す。外部表面
はC.D.の１の乗数として変化し、内部面積はほ
ぼC.D.の２乗として変化する。加えて、寸法が
大になるにつれて外部膜損傷の可能性は増大し、
寸法上の考慮により良い膜をキヤストすることは
きわめて難しい。膜は通常75〜150ミクロンの厚
さである。短いコアについて浸しキヤステイング
が用いられる一方、優れた膜が固いリングダイス
を通す押出法によつて得られる。このダイスでも
つて、コアの楕円率は最大25〜50ミクロンになる
よう注意深く制御しなければならない。外表面が
この程度の精密度をもつた大きな多孔性管を作る
ことはきわめて難しい。 しかし取扱上の問題により、更には外部膜は大
きなコア上の膜全体の小部分しか占めないことに
より、大きなコアの外表面の任意的な膜は省略す
る方がよい。 第２７図の右半分は20.32cmコアの断面を示
し、こゝには210の内部管状膜を装着した表面が
あり、外部膜を装着した表面はない。簡略化のた
めに、同図とそれに続く図にＲ／Ｏ膜４は示して
いない。外表面は第１図の７で示されるように密
封してもよく、またはうすい金属またはプラスチ
ツク外装９０がコアを囲んでもよい。 付表に戻り、20.32cmの欄には外部膜をもつ
設計１つと外部膜のない８つの異なつた設計を示
す。外部膜をもつた設計においては216の内部管
状膜を装着した表面が示され、他方、外部膜のな
い設計の第１のものは210の内部管表面をつにす
ぎない。この相違の理由は、浸透液が増すと浸透
液管の直径を大にする必要があるからである。管
を最大にるためには、内部表面の内部の列を省く
必要があつた。 他の問題がコアの寸法が大りなるにつれて発生
した。この問題は、第１列の管の間の空隙に対す
る幾何学的制限から発生した、仮定的な例とし
て、この内部の列における管の直径が管の中心線
からの距離に等しいのであれば、管は互に切線方
向にあり、浸透液は外部の列から浸透液管へ流れ
ることはできない。例えば、管の第１の列が中心
軸線から１cmの円上に位置していて、管の直径が
１cmで60゜おきに配置されていたならば、管は互
に接触し、管の間に多孔性基体のための空間がな
いであろう。他方、このコアの第２の列の管の中
心が直径２cmの円上にあり、１cmの管が円周上30
゜おきに位置していたならば、管の間に僅かの空
隙が第２８図に示されるように存在するであろ
う。これらの管の中心と中心との間の距離は
4sin15゜＝1.0353cmである。コアの半径は0.5cmで
あるから２（0.518−0.500）＝0.036cmの空隙が存
在する。同様に、第３列において、18本の管が20
゜離れて配置され、中心の間の距離は6sin10゜＝
1.0419cm隣り合う１cmの管の間の空隙は２
（0.521−0.500）＝0.042cmである。故に、第１列を
超える列については浸透液が浸透液管に向けて流
れるための十分に大きな空隙が利用可能であるこ
とが理解されるこの現象は以下のような弧と弦の
差として最もよく理解される。 第１式 Ａ＝２ｍｎＲ１π／６ｍｎ＝πＲ１／３ こゝで Ａは隣り合う管の中心の間の弧の長さ ｎは列の数 ｍはｎ列における管の数 R1はｎ＝１列の半径 R1が1.0cmとすると Ａ＝π／３＝1.047198 第２式 Ｃ＝2n sinθ／２ こゝで Ｃは隣り合う管の中心の間の弦の長さ θは管の中心をその円周上に管の中心が位置す
る円の中心とを結ぶ線によつて作られる角 ｍ＝６としてｎの異なつた値に対する弦の長さ
を計算すると次の結果を得る。 ｎ＝１ Ｃ＝２×１×sin60／２ ＝２×0.5＝1.00000 Ａ−Ｃ＝0.04720 ｎ＝２ Ｃ＝２×１×sin30／２ ＝４×0.25882＝1.03528 Ａ−Ｃ＝0.01192 ｎ＝３ Ｃ＝２×３×sin20／２ ＝６×0.17365＝1.04189 Ａ−Ｃ＝0.00531 ｎ＝４ Ｃ＝２×４×sin15／２ ＝８×0.130528＝1.04421 Ａ−Ｃ＝0.00298 ｎ＝５ Ｃ＝２×５×sin12／２ ＝10×0.104528＝1.04528 Ａ−Ｃ＝0.00192 ｎ＝10 Ｃ＝２×10×sin6／２ ＝20×0.052336＝1.04672 Ａ−Ｃ＝0.00047 ｎ＝20 Ｃ＝２×20×sin3／２＝ 40×0.026177＝1.04708 Ａ−Ｃ＝0.00012 中心からの相対的距離が増すにつれて、弧の長
さは弦の長さに近付くことが示される。 この問題に対する一つの解決法は、第１列の管
を第２列以上の管よりも僅かに小にすることであ
る。しかし、より小なる管内の流速はより低く、
効率のより悪い射出となる。限界線上の例におい
ては、より小なる管における膜の故障の原因とな
る。従つて、すべての管が同じ直径のものである
ことが好ましい。超浸透については、流量が特に
大であり、コアの寸法がより小であつても（付表
の５番目の記載にある7.62cm、スケジユール
5S、36）、中央の列の管の１つを省き、管の総数
を35に減らすとよいことが判明した。内部膜の面
積はそれによつて1.19M2／Ｍから1.16M2／Ｍに
減じ、膜全体は1.44M2／Ｍから1.41M2／Ｍすな
わち２％の減少となつた。 最も簡単な設計は第１列に６本の管をおき、次
のコアの列のそれぞれに６本更におくことにし
た。より大なるまたはより小なる増分の効果を示
すために第２９図を用意した。同図において、
15.24cmのパイプが示される。記号ｎはこゝでも
列の数を、ｍは各列の管の数を示す。図示される
最小の円においてｎ＝２である。ｎ＝１は省略し
た。Ａ部分でｍ＝６、ＣとＤ部分でｍ＝７、Ｅと
Ｆ列でｍ＝５である。 Ａ，Ｂ部分における管の直径は同じである。Ｆ
部分（ｍ＝５）において、同じ列の管の空間は損
失が大であり、Ａ部分よりも装着密度がより小で
あることが判明する。（空間の増大による利益が
あり、それは流量がきわめて大なる超浸透の場合
特にそうである。）Ｅ部分においては、ｎ＝２列
に利用可能な空間があることを利用するために、
ｎ＝２列の直径を増大した。しかし、そうすると
ｎ＝３の円の直径を大にする必要があつた。この
増加は更にｎ＝４の円を直径に大にしなければな
らず、ｎ＝４列の管の直径を更に大にすることを
可能にした。最終的にｎ＝５列の管の直径はＡ，
Ｆ部分の標準管の直径の1.6倍となり、ｎ＝６の
円は失われた。既に説明したようにコア内には２
以上の寸法の管をおくことが好ましいから、Ｅ部
分に示される設計はＲ／Ｏには好ましくない。 次にＣ部分を参照すると、各列（ｍ＝７）にお
ける管の数の増大に伴い、空間の損失を補償する
ために管の直径を減小することが必要になつた。
故にＣ部分の列の間の空間が増大することが理解
される。かゝる増加はなんら利益にならない。 Ｄ部分において、列の間の使用されない空間を
減小するためにｎ＝３の円の直径を減小した。し
かし、その結果、ｎ＝３列の管の直径は、隣り合
う管の間の空間を保つために減小しなければなら
なかつた。Ｅ部分に示されたと同じ方法で円４〜
６の直径は更に減小され、管の直径を更に漸進的
に減小する必要が生じた。余分の列ｎ＝７が加え
られた。ｍ＝７の場合好ましくないＲ／Ｏ設計と
なることが示された。列の間の空間が失われるか
または多くの寸法の管を必要とする。 Ｂ部分にはｎ＝２，ｎ＝３，ｎ＝５の列の代り
の設計が示される。この原理はきわめて大きなコ
アにとつて有利で、基体の多孔性が限られたもの
であるとき特にそうである。Ｂ部分のｎ＝４，
５，６列にとつて、ｍ＝６である。 この型の設計の管の数は次の方程式で示され
る。 第３式 Ｘ＝ｍｎ２＋ｎ／２ こゝでｎは管の列の総数 ｍは各列の管の数 Ｘは管の総数 である。 第２８図に示されるように、第１列には限定さ
れた空間がある。故に、最大装着密度のためには
（均一な管寸法でもつて）、第１列が用いられるな
らば、この列には５本の管だけを用いることが好
ましい。故に、ｎ＝１のときにｍ＝５であれば、
管の総数はＸ−１である。第１列が省かれるなら
ば管の総数はＸ−６である。 管の間の内部空間を最大にするために、隣り合
う列内の管の中心を移すとよい。その際に、奇数
列内の最初の管の中心を０゜におき、偶数列内の
最初の管の中心をそれらの列の管の間の角度の半
分だけ移すことにした。付表は管の数とその配
置の数列を示す。 良好な装着密度のためには、漸進的な円の大き
さは次の方程式によつて得られる。 第４式 Rn＝nR1 こゝで R1はｎ＝１の列の円の半径 ｎは列番号、Rnはｎ列の半径。 再び第２８図を参照すると、ｎ＝Ｘ列の空間は
次の方程式で与えられる。 第５式 Ｒｔ＋ＳＸ／２／ＲＸ＝sinθ／２ こゝで Rtは管の半径 SXはｎ＝Ｘの列の隣り合う管の間の空隙 θは管の間の角で、ｎ＝４の列についてはθ＝
15゜である。 SXを再配置してその解答を出すことによつて
次の方程式が得られる。 第６式 SX＝２（RX sinθ／２−Rt） S4＝２（0.1305R4−Rt） コアの大きさ、基体の浸透率及び膜流量によつ
て、Rtを0.5cmと2.0cmの間にまたＳを0.1cmと0.6
cmに保つとよい。これらの条件内で、Rtの最大
値は第５式を用いて計算することができる。 管配置を作り出す最も簡単な方法は、極座標グ
ラフ用紙を用いることである。設計を生産に適す
る形態に変換するために、管中心の位置は極座標
に数学的に表現することができ、型板がNIC垂直
せん孔機で切られ、このとき極座標を直角座標に
変えるにはコンピユータを用いる。 次に説明するように、不均衡圧縮力は管の最も
内部の円のための中心線内の空間に制限される。
5.08cmまでのコアのためには、市販の多孔性基体
のうちでもより硬いものを用いると良い。しかし
より大きいコアのためには、より低い圧縮力に対
する強さとより大なる可撓性をもつた基体（より
大なる寸法の孔、より高い空隙容量、より低い弾
性率）が前以てキヤストされた5.08cmまたは7.62
cmのコア上に装着された複合構造を用いる。飲用
水実用例のためには、5.08cmまたは7.62cmの焼結
した珪素コアはより大なる直径の類似の発泡プラ
スチツクコアを支持することができる。かゝる設
計は第３０図に示され、同図において中央部分に
ついては、ｍ＝５，ｎ＝２または３である。より
密につまつた中央基体は９１で示される。また
は、浸透液管を除き管のない構造の直径３cmまで
の基体の中央部分は、管の最も内部の円内でより
高い不均衡力の一部を支えるために用いられる。
かゝる中央部分は第２７図に９２で示される。既
に説明したように、より大きな寸法についてはｎ
＝１の列には管は用いず、従つて中央コアはそれ
が第２列内の管と対立しない程度に中央コアが小
であることが要求される。３cmの寸法が第２７図
に示される設計のための要件を満足する。この複
合コア設計を用いることによつて、不均衡内部機
械力はそれを受けうる中央基体によつて支えられ
る。 これら複合コアを用いて生産コストの低減も達
成される。工場設備コスト、組立コスト及びエネ
ルギー消費は、より大なる寸法の外部分内により
柔いかまたはより少なく密につまつた材料を用い
て低減することができる。コア重量及び附随する
取扱上の困難さもまた相当に減少される。 第２７図において、ベクトルＰは、システム圧
力がコア１の内部及び外部表面に均一に加えられ
る方法を示す。１cmの長さのコアについて内部表
面上の力は、たがストレスのための次の方程式に
よつて示される。 Fi＝2Ri△Ｐcm こゝで Fiは内部の力 Riは内部表面の半径 △Ｐは圧力差 である。 外部力を支える方法は経験的なものであり、基
体６の空間容量、孔寸法及び弾性率のような変数
に関係する。密につまつた高弾性率基体では、基
体内でたわみはほとんど発生しない。外部表面の
薄い切線方向層は不均衡圧縮力を支える。たわみ
がないと、これらの力は基体の内部部分に伝達さ
れない。 この現象を定量的に表わすための方程式は、不
均質基体については存在しない。この分力の大き
さは下記のように２つの力の間に等しい。 第８式 Ft＝２△Ｐ（Re−Ri）cm こゝで Ftは切線方向分力 Reは外部表面の半径 である。 内部力と外部力との平衡は基体内の点対点接触
を通して一表面から他の表面へと直接に移転され
る。 平衡圧力の管状Ｒ／Ｏ設計における変数を分析
するに際して、既に説明したように多孔性基体の
粒子内の負荷と、多孔性通路内の粒子間の流体圧
力差とを区別することが必要である。機械的シス
テムは静的平衡にある一方で、基体内の通路内の
流体は、別個の、動的な水力システムを構成し、
それは確立された技術による分析に従う。 静的な機械的システム内に発生する現象を水力
システムによつて導入される複雑な問題なしに評
価するために、システム圧力にさらされたすべて
の表面が流体通路に対して密封された仮定のコ
ア、即ち、膜がなくかつ多孔性基体内の流体の流
れのないコアを考えると有利である。次に、浸透
液管が大気と連絡し、従つて浸透液管内の圧力と
多孔性基体内の空間の圧力が０であると仮定す
る。 かゝる状況の下で、圧縮負荷は１つの例外を除
いてコアの全部分において平衡を保つていること
が判明する。管の最内部の列の中心が位置する中
心線円内で、圧縮力不均衡が存在する。例えば、
第２７図の右側を参照すると、管の最も内部の円
内に位置する基体内には、機械的圧力不均衡が存
在する。高弾性率、低い空間容量及び小さい粒子
寸法をもつ基体で、この機械的負荷は、中心線円
（ｎ＝２）内の渦巻型輪郭上の基体粒子の最初の
いくつかの層内で消費される。換言すると、管の
最も内部の列の半径の内部半分に沿つて、かつ中
心線円が管から管へと渡る区域内においてであ
る。 これら圧縮力は浸透液管に向けて伝わらない
が、基体が低弾性率の、密につまつたものでな
い、空間容量の高いまたは大きな寸法の粒子の物
質から成るか、または以下には密度のより少ない
基体と呼称する上述の効果の組合せのものである
場合はそうでない。密度のより少ない基体が用い
られる場合、圧縮力は、第２７図に９２で示され
るより密な複合的な内部基体を通り抜けない。 基体内の機械的力をかく分析した上で、膜を通
り、その後には多孔性基体を構成する固体物質の
間の網目を通る流体の流れの付加的分析をするこ
とになる。この現象は明細書の後の部分で説明す
る。 かくしてコアはその中で３つの別個の部分が存
在するシステムを構成する、即ち、〔１〕連続し
た固体部分、〔２〕前記の部分を通る連続水成部
分、〔３〕膜の３つである。若干の場合、次に説
明するように、圧力を加えたフイード溶液の一部
が半透膜内に流入する点において液体システムに
不連続が見られる。高い拒否率の膜についてかゝ
る不連続が存在すると、上述したことは超透過膜
については発生しない。故に、流体システムは、
〔１〕加圧水混合物、〔２〕場合によつてはオリフ
イス板のように働く膜、〔３〕一連の迷路状通
路、〔４〕システムを通る水成部分のための低圧
収集管、から成ると考えてよい。 このようにシステムの４つの異なつた区域を分
離した上で、膜の本質と膜を通過する水の流れに
ついて説明する。膜は通常深さが約100ミクロン
のスポンジ状の層によつて支持された深さ約0.25
ミクロンの皮から成る。本発明の装置における膜
を通る流速は次の方程式で与えられる。 第９式 Ｖ＝Km（Pf−Pp−△π−△Ps） こゝで Ｖは線速（cm／sec）または流量（ml／cm2／
sec） Pfはフイード圧力（Kg／cm2） Ppは浸透液圧力 △πは浸透圧差、フイード溶液−浸透液 （Kg／cm2） △Psは多孔性基体内の圧力降下 Kmは膜定数（cm3／gm／sec） 本発明の装置については通常の98％から80％の
拒否率の膜につきKmの値は１から５×10-8m3／
gm／secに変る。 （超浸透と対比される）逆浸透において、広く
承認された理論は、酢酸セルローズ膜の皮を通る
水の通過の過程は分子現象に開係し、こゝで水分
子はアセテート群と関係し、次に実質圧力差
（Ｖ／Km）によつて１アセテート群から次の群
へと漸進的に移動し、皮の下の開かれたスポンジ
状の層に達する。 故に、Pf−Pp−△πと比較したときに△Psの
値が有意義でない限り、全圧力降下は膜の皮内で
発生するものと考えうる。 異なつた組成と流量のコア内の内部圧力降下の
大きさを予測するために、次の分析をなす。 最も重要な内部流速は、浸透液管に最も近い列
かまたはｍ＝６である最初の列のいずれかの隣り
合う管の間に発生するものである。この流速の大
きさを決定するためには、隣り合う管の間の最も
接近した点の膜外部の面積を先ず予測する必要が
ある。コアの長さ１ｍについて、この価は次のよ
うに計算し得る。 第10式 こゝで Rtは管の半径（cm） ｎxは管内の流速が予測されている列のｎの値 ｍxはその列のｍの値 ｎx+1とｍx+1は次の列のｎとｍの値 ｍoとｍoは最も大きい列のｍとｎの値 AeはM2で表現されたｎ＝Ｘの円の１ｍのコア 外部の膜の面積 である。 流速は次の式で表される。 第11式 Ｖ＝Ｆ Ａｅ／８．６４ｍｘｎｘＳｘ こゝで SXはcmで表されるもので、ｎ＝Ｘの列の管の
間の空間 ＦはM3／M2／１日で表現される流量 Ｖはml／cm2／secまたはcm／secで表される流量
である。SXの価は次のように計算される。（第２
８図参照）。 第12式 Ｒｔ＋ＳＸ／２／ＲＸ＝sin（360／2mxnx） （第５式から） 第13式 SX＝−２（Rt−RXsin３６０／２ｍｘｎｘ） 例として第２７図の右側に示されたコアをと
る。この場合、中心に最も近い列はｎ＝２でｍ＝
６である。列３から８までには198の管がある。
これにm2n2／２または６×２／２＝６の余分の
管を加えるとｎ＝２の円の外部の管は204とな
る。こゝで Rt＝0.5、R1＝1.15、R2＝２×1.15とすると S2＝−２（0.50−1.15sin３６０／２×６×２） S2＝−２（0.50−2.3sin15゜） ＝−２（0.50−2.3×0.2588） ＝−２（0.50−0.59528） S2＝−２（−0.09528）＝0.19056 １日当り1M3／M2の流量を仮定すると Ae＝２π／１００Rt×204＝6.41M2 こゝで Ｖ＝Ｆ Ａｅ／８．６４×６×２×０．１９１ ＝１×６．４１／８．６４×６×２×０．１９１ ＝６．４１／０．３３ ＝0.323ml／cm2／sec 第２７図の左側について、ｎ＝２の列でｍ＝５
であり、ｎ＝２の円の外部の管の数は次のように
なる。 列ｎ＝２，５／２；列ｎ＝３，15；ｎ＝４から
８までの列 180；総数は故に197.5 S2＝−２（0.50−2.3sin３６０／２×５×２） ＝−２（0.50−2.3sin18゜） ＝−２（0.50−2.3×0.3090） ＝−２（0.50−0.710） ＝−２（−0.211）＝0.421 Ae＝２πＲｔ／１００×197.5＝6.20M2 Ｖ＝５．２８／８．６４×６×４×０．２０ ＝0.127ml／cm2／sec 同様の方法で、外部の面積、管内の空間、管内
の流速が第２７図に示されるコアの他の列につい
ても計算された。この計算の結果は付表に要約
してある。 かく最も接近した点における流速を定めた上
で、次に圧力降下を決定するためにダーシイの方
程式を用いる必要がある。 第14式 ｄｐ／ｄｔ＝αμＶ／ｇｃ こゝで αは多孔性媒体の粘性抵抗係数（cm-2） μは流体（こゝでは水）の0.010ポイズにお ける粘性で、0.010gm sec-1cm-1 Ｖは流体の表面速度 （cm／secまたはmlcm-2sec-1） gcは重力定数（981cm／sec2） ニケルソン等は外圧型Ｒ／Ｏコアのための３種
の多孔性物質の粘性抵抗を測定した。これらの物
質αの値は 焼結したフツ化ポリビニリデン 孔の大きさは25ミクロン α＝2.7×102cm-2 焼結したポリエチレン 孔の大きさ10ミクロン α＝1.2×106cm-2 セラミツク 孔の大きさ１ミクロン α＝3.6×106cm-2 αのこの値を用いて、dpの値は、Snの距離で分
離されたｎ＝２の列における半径Rtの隣り合う
管の間の水の通過について積分された。その値は
付表に示される。この付表から理解されるよう
に、１日当り1M3／M2の流量の20.32cmのコアに
ついてこれらの基体を用いると、ほとんど内部圧
力降下は起らなかつた。この分析の流量の２倍の
超浸透実用例においてもそうであつた。 同じ方法で、粘性抵抗係数が外圧型コアのたに
用いられるセラミツク材料と、公称２ミクロンの
焼結したポリエチレン・フイルタ・カートリツジ
について計算した。それは次のようになつた。 公称２ミクロンフイルタの焼結ポリエチレン α＝6.2×108cm-2 外部管Ｒ／Ｏセラミツクコア（0.1から0.5ミ
クロン） α＝2.1×1012cm-2 後のセラミツク材料は中程度の寸法の平衡圧力
管状Ｒ／Ｏコアにとつても余りにも密につまつて
いる。しかし、付表に見られるように、管内区
域を通る浸透液についても、0.78Kg／cm2の適度の
圧力降下が得られる。 次に、同じ分析がより大きなコアのｎ＝２の列
について、ｍ＝５とｍ＝６を用いてなされた。そ
の結果は付表に示す。 上記の分析において、隣り合う管の最も接近し
た点における流体の速度は正確である。最も接近
した点の後では全流体流れに僅かの増加があり、
この点に接近しては僅かにより小なる流れがあ
り、それは分析された管の寄与分によるものであ
る。しかし、これらの効果は相反するもので互に
補償する。故に、Rtから−Rtへのギヤツプにわ
たつてdpを積分することによつて圧力降下を予
測するために平均的流れの容積を用いることは正
当化される。 より高いまたはより低い流量速度について、予
想される流速と圧力降下は、付表とに示され
る値に１日当りM3／M2の流速を乗ずることによ
つて予測される。 膜に対比された基体内の低い相対的圧力降下を
示すためには、第９式と第14式とを比較すること
が効果的である。 第14式 ｄｐ／ｄｔ＝αμ／ｄｃＶ 第９式 Ｖ＝Km（Pf−Pp−△μ−△Ps） 第９式を整理すると Pf−Pp−△π−△Ps＝Ｖ／Km となる。 Pf−Pp−△π−△Psを△Pnで置換えると、実
質駆動圧力は △Pn＝Ｖ／Km これを第14式と比べると、第９式をダーシイの
方程式による分析に従う形式に変換することが可
能である。いわゆる膜定数はdt，gc，α，μを含
む要素と置換えうる。 第15式 Km＝gc／αμdt △Pn＝Ｖ／Ｋｍ＝Ｖ／ｇｃ／αμπｔ＝αμＶ△ｔ／
ｇｃ または ｄｐ／ｄｔ＝αμ／ｇｃＶ （第14式） 第15式をαについて解くと 第16式 α＝ｇｃ／Ｋｍμｄｔ を得る。 既に説明したように、本発明の装置のための
Kmの値は、１から５×10-8cm3／gm／secの範囲
にある。１日当り1M3／M2の流量の膜について、
Km＝3.4×10-8である。膜の活性層または皮の厚
みは0.25ミクロンまたは2.5×10-5cmである。dtの
この値を入れると 上に説明したように、若干の市販の多孔性基体
についてαの値は、2.7×105から6.2×103cm-2の
範囲にある。故に膜についてのαの値はコア基体
のαの値よりも十分に大であり、適当に設計され
た平衡圧力管状Ｒ／Ｏにおける圧力降下のほとん
ど大部は膜の表面においてであることを確証す
る。 以上の分析から次の効果が判明する。 〔１〕 高流量、低フイード圧力の大きなコアに
ついてはｎ＝１の列を省略し、ｎ＝２と３の列
についてはｍ＝５を用いるとよい。 〔２〕 ｎ＝４及びそれ以上の列においてｍ＝５
を用いることには、内部流速と粘性抵抗係数と
の間に適当な平衡が得られるのであれば、さほ
ど効果はない。 〔３〕 操作、材料、設計の変数を具合よく平衡
させることによつて、〔イ〕高寄生圧力降下
も、〔ロ〕膜の面積における瞬間的な高圧力降
下、のいずれも発生しない条件が確定される。 〔４〕 109または1010／cm2を超える粘性抵抗係数
をもつ基体については、過度の寄生圧力降下が
予想される。 圧力容器の広範囲寸法の実際的利益を示すため
に、付表Ｖは１日当り１，000立法メートルの工
業廃水の処理を示す。第３４図のグラフはその結
果を示す。 低−中位の汚れ傾向をもつフイード溶液につい
て、秒当り0.38ｍの最小線速を保つことが有利で
あることが判明した。より難しい混合物につい
て、または濃縮比が増すにつれて（処理される流
体の汚れ特性に依存し）、最小線速は増大すべき
である。 付表Ｖの最初の４記載例の各々は、それぞれが
付表の記載例17に示される型の６本コアを含む
２つの20.32cm圧力容器（長さ６ｍ）を示す。各
コアの長さは0.97ｍでそれに継手が加わり、従つ
て各圧力容器は5.8ｍのコアを含み、残りの20cm
は接続とフイード溶液の再混合のために使われ
る。この例において、最初のフイード溶液は、
0.61ｍ／secの線速で第一の圧力容器に入り、第
８番目の圧力容器を0.33ｍ／secの線速で出た。
次に、第２６図に示される原理を用い、圧力容器
の直径は、180゜戻りのものと共に径違いソケツ
トを用いて、20.32cmから15.24cmに減小した。そ
れによつてフイード溶液の線速は0.33から0.62
ｍ／secに増大した。 次の３つの記載は、15.24cmの寸法の６つの圧
力容器を前進するフイード溶液について、線流速
が0.62から0.40ｍ／secに降下するところを示
す。第８と９の記載例は次の段階のための任意的
代替例を示す。12.70cmの圧力容器で、線速は
0.48ｍ／sec増大しただけであり、２つの12.70cm
容器を通過した後に線速は0.41ｍ／secに低下し
た。標準化のために可能な寸法のコアの総数を限
定すると効果的である。故に、第９記載例は次の
段階のためのより適した例を示す。この例におい
て、線速は0.40ｍ／sec（最後の15.24cm容器から
出るとき）から0.75ｍ／secに増えたことが判明
する。８つの圧力容器の後に、線速は0.43ｍ／
secに降下しただけである（記載例13）。この２つ
の例もまた第３４図のグラフに示される。平行座
標上の１日当り653トンの記載例の上には速度に
ついての２つの記載例があり、その１つは12・70
cm容器のもので、他の１つは10.16cm容器につい
てのものである。２つの12.70cm槽の後の速度計
算は、１日当り707トンの記載例の上に示され
る。 記載例12と13において、他の２つの10.16cm圧
力容器を通すか、または7.62cm容器に落すかの選
択を再度しなければならない。その効果は、１日
当り800トンと823トンの浸透液についてのグラフ
１の上に示される。この場合、次の段階で用いら
れるべきものの寸法についての決定は次の段階の
線速についての間にかゝわるものでなかつた。そ
れは前の10.16cm容器から0.51ｍ／secの速度で出
てきたものであり、他の２つの容器を通過した後
に0.43に降下したのである。7.62cmに変えること
により0.83ｍ／secに上り２つの7.62cm容器の後
には0.75に下つた。いずれの方法も処理すべき特
定の流体に関する公知の実用例の工学的データに
基づく。流体が高い汚れ傾向をもつていたなら
ば、この点で、変更が現実に行なわれた第14記載
例まで待つよりもむしろ7.62cm容器に変えること
が適切である。 次に、６つの7.62cm容器（記載例14と15）を通
過した後に、圧力容器寸法は４つの容器について
更に5.08cmに小さくした。最後に（記載例17）圧
力容器寸法は3.81cmまで下げた。 ２つの3.81cm容器を通過した後に、約10対１の
濃縮比が得られた（記載例17）。15対１の濃縮比
が要求される場合、付加的な12の容器（記載例
18，19，20）が必要になる。このフイード溶液で
20対１の濃縮比を得るためには、更に８つの3.81
cm容器が必要になる（記載例21，22，23）。 すべての寸法の圧力容器が必ずしも効果的な結
果を与えるものではないことを示した上で、付表
は付表に示された記載例の11を示す。この場
合、膜面積の比率と隣り合つた記載例の線速の比
率を示した。膜面積比率の最小と最大は1.61と
2.45であり、線速比率の最小と最大は1.61と2.40
である。これらの数値よりもより大なる比率はフ
イード溶液を処理するための過度のギヤツプを生
じ、12.70cm容器の場合に示したように（付表
の第８記載例）、小さなギヤツプもそれは処理能
力を十分に改良しないから許されない。 付表ととは常にｍが６とした設計に基くも
のである。しかし、既に見たように、より高い流
量また特により大なる直径のコアについては、中
央の列についてｍ＝５のコアを用いるとよい。第
２７図の左半分はｎ＝１の列がなく、ｎ＝２，ｎ
＝３，ｍ＝５のコアを示す。にもかゝわらず、付
表との記載例は十分に正確である。１から４
つの管を除くことは相対的膜面積をほとんど低下
せしめない結果となる。121.92cmの程度に大きな
コアの組立を考えることは実際的でないとみえる
かもしれない。しかし、経済的諸条件を比較する
と、かゝるコアを作る要因は存在する。市販の外
圧型コアの１つは、0.046m2の面積をもち商業的
に￥3450の価値をもつ。７本コア圧力容器の１ｍ
の長さは0.356m2の膜をもちその価値は￥26416で
ある。付表、第43記載例の121.92cmのコアの１
ｍのものは、270m2の膜表面または758倍の膜をも
ち、市販の￥20135000の価格の外圧型コアに代り
うる。上記した価格は減少するかもしれないが、
その場合も価格の比率と関係は同様であろう。加
えて、この大きさの圧力容器の１つは758のより
小なる圧力容器に代る効果をもち、全体にわたつ
てのキヤステイング４２、返し管寄せ４３、保持
フランジ４５、浸透液収集体４１、浸透液給送管
に加えて、2274個のパイプ継手４４を減ずる。圧
力容器のための枠と支持体の節約もまた大きな寸
法のコアによつて実現される。 かくして、この技術によつてコスト節減が実現
され、そのことは逆浸透が中規模の都市における
下水処理と水再使用を現実のものとすることを意
味する。 圧力容器の製作に用いられるステンレス鋼のコ
スト面の効果を考慮することも有意義である。付
表は前に付表で示した圧力容器の種々の寸法
のものにおける膜表面の１平方ｍを収納するため
に要求される鋼鉄の重量の比較的関係を示す。比
較のために市販の外圧型７本コア装置の３つの異
なつた設計が付表の下部に示される。この付表
は、6.35cm、スケジユール４０の市販の外圧設計
について、膜の１平方ｍ当り24.2Kgの圧力容器が
必要とされ、一方、本発明に従つて製作される
91.44cm圧力容器のためには僅か2.86Kgが要求さ
れるにすぎない。大きな寸法の圧力容器でもつ
て、エポキシイまたは類似の内部被覆をした軟鋼
パイプの使用で実現される経済性も注目すべきで
ある。より小なる圧力容器でこの種の被覆は若干
信頼し得ないことが実証されたが、前記した容器
は作業者が容器に入つて欠点を検査しまたは補修
するに十分の大きさである。 ステンレス鋼装着パイプ（ステンレス鋼をライ
ナにしたパイプ）で圧力容器を製作し、効果的な
耐腐食性を失うことなく高価なステンレス鋼の重
量をかなり減ずることも可能である。 コア設計と材料選択によつて内部圧力降下の平
衡が得られない場合、第３２図に示されるような
付加的な軸線方向の浸透液管を導入することが可
能である。同図において、20.32cmコアが、ｎ＝
６の列に120゜離れて配置された３つの付加的浸
透液管及び同じ列に中間の角度で配置された３つ
の任意的管９４と共に示される。αの値の高いき
わめて大きな寸法について、付加的な浸透液管を
図示した列を超えた列に設け得る。しかしこの技
術は、これら軸線方向の管と隣り合う管の区域に
不均衡機械力を導入することに注意しなければな
らない。 据付けられると、数本の軸線方向浸透液管が隣
り合うコアから対応管に直接に連結される。それ
は次に圧力容器内の第１のコアにおいて相互連結
される。または、空間の制約により２本以上の管
を連結することが難しいような場合、数本の管は
各コアのそれぞれの面で相互連結することがで
き、据付のときに要求される接続部の数を１つに
減ずる。 圧力降下における平衡を得るための他の方法
は、第３３図に示されるように多孔性基体内に小
さな半径方向の導管９５を置くことによつて達成
される。この場合、付表に示す互違いの配置は
使用できない。これらの導管は次に、全コアにつ
いてｍ＝６であることを条件として、60゜離して
配置される。この技術はまた、半径方向の導管と
管との間に不均衡機械力を生ずることが判明す
る。 これらの導管はいくつかの方法で作成し得る。
１方法において、コアに鋳造する前にコア型内に
小さな放射状の桿を置き、一方端は型の外に出
る。桿は製作後に除去され、その結果できた孔９
６は栓をする。他の効率的な方法では、高分子ポ
リエチレン・グリコールのような水溶性有機物質
またはNaClやNa2SO4のような無機物質を、コア
の作成前に浸透液導管の孔のいくつかに入れる。
使用に供されるとき、水溶性物質は徐々にこさ
れ、後に希望される放射状の浸透液管を残す。低
温コア作成に適する第３の方法では、ろうのよう
なまたは結晶性物質で導管を形成することがで
き、放置した後にコアから外に溶け出される。こ
れらすべての事例において、コアを鋳造する前
に、桿を適当な位置に、管のいくつかを形成する
心金に対して針金で付けるかまたはその他の方法
で固着することが好ましい。 放射状導管の主目的は、浸透液がコアの外部部
分から中央浸透液導管に達するのをより容易にす
るにあるから、孔をあけまたはあけてない小直径
の金属管を用いて、これらの導管をコア基体内に
おくことによつて発生した不均衡圧縮力に抵抗す
ることは可能である。かゝる導管ライナは、軸線
方向導管内に１または２以上の口をもつていて、
浸透液がそこに送られるのを容易にする。製作中
にこれらの管の端が栓止めされることを防止する
ために、水溶性の有機または無機物質のプラグを
鋳造前に端部におくとよい。 放射状浸透液導管を必要とするコアのために
は、コアの線方向部分当りに要求される導管の数
は、コアの直径が大になるにつれて増大する。中
間の角度で放射状浸透液導管を用いるのは実際的
でない。しかし、この方法は第３３図の30゜，90
゜，150゜，210゜，270゜，330゜で示されるよう
に中間角度で軸線方向の浸透液導管９３を使用し
組合わすことができる。 最後に、外部膜が用いられない場合で最大ポン
プ効率が希望されるとき、流体がコアの外表面を
流れることを防止するのが望ましい。この目的
は、第３４図に示されるように、Ｏリング９７ま
たはその他のガスケツトをコアの外表面上に設置
することによつて達成される。この方法で、流体
圧力は継続的にコアの外表面上に加えられ、他
方、流体の流れはすべて内部管を通らされる。コ
アの据付は、二硫化モリブデンまたは軟かいワセ
リンまたはシリコンを基にしたグリースのような
他の適当な非結晶性潤滑油を使用することによつ
て容易にされる。 なお、上記した付表ないしを以下に明細書
の一部として記載する。
きに機械に連結され得るから、必要な作業空間
はコア１本の長さに限定することができる。例
えば７本コア管状外圧設計の通常の場合の６ｍ
の長さに比べて１ｍの長さで足りる。 〔10〕 焼結またはその他の方法で結合したコア
は、円形断面のものにより近い。（セラミツク
の焼結の間にそれがたわみまたは平らになろう
とすることを防ぐにはかなりの努力を要す
る。）管状外圧設計の膜のキヤストの効率のた
めには、円形断面が重要である。 〔11〕 １連結部分当り１組の接続子だけで足り
る。（従来のものにおいては通常７組または19
組必要である。）更に、接続子は第１９図に示
されるように直接にプラスチツク基体内に入り
込むことができ、密封効果を改善し、必要なエ
ラストマー密封部が従来３であつたのに対し１
で足りる。19本コア設計の場合、密封部の節減
は１連結部分当り38である。また上記〔２〕に
説明したように、連結部分は従来の0.91ｍを２
ｍにすることができ、それは１連結部分当り84
の密封部の節約に相当する。 〔12〕 必要なサービス空間が小さくてすむこと
により、モジユールは両端部からサービスする
ことができる。従来の管状外圧型装置におい
て、一方端のサービスのためには１組のキヤス
テイングが必要で、他端部には異なつた組のも
のが用いられた。本発明においては、同じキヤ
ステイングを両端部に使用することができる。 〔13〕 粘性抗力による密封部破損は上記〔12〕
に記載しかつ第２０図に示されるキヤステイン
グの使用によつて除去される。コアは、粘性抗
力が槽の半分において、常に縦方向にあるよう
に装着され、それによつて接続部の信頼性が高
まる。 上記に加えて、本発明は従来の技術が予期しな
かつた次の利点をもつ。 〔イ〕 従来の圧力容器は5.08cm、6.35cm、10.2cm
の寸法のパイプに限られているが、本発明の原
理はより広範囲の容器になじむ。この結果、圧
力容器のコストが下げられ、操作のためのコス
ト（ポンプコスト）を節減する。 〔ロ〕 コアの個々の連結部分の両端面部は、付
加的なエラストマー密封を用いることなしに溶
接し、包み込みまたは他の方法で封じ込むこと
ができるから、密封部を特に設ける必要はな
い。この配置は、ある種のフイード溶液に存在
する懸濁した個体の衝突を防ぐに特に有益であ
る。 〔ハ〕 第１５図、１６図、１９図に示されるコ
アは、従来の管状外圧型装置の７本コアシステ
ムにも逆嵌合するよう使用されうるので、同じ
操作圧力またはより低い圧力の同じ水流におい
て性能が改善され、それによつて操作コストを
著しく節減する。同様に、第１８図の10.16cm
の設計は、19本コア外圧装置に逆にはさるよう
使用されうる。 〔ニ〕 順に続くコアの間の空間が原因となつ
て、更に操作上の著しい利点が実現された。他
の内圧、外圧管設計においては、溶質の高濃度
と沈滞層流とが膜表面のすぐ近くで発生し、フ
イード溶液が管の中またはそのまわりを流れて
行くにつれて下流に拡がる。しかし本発明にお
いて、流体は連結部分の間の１〜15cmの空間内
に流れ、この連結部において、管内部通路と任
意的な外部環状通路からのフイード溶液とは、
コアの次の部分に入る前に乱流条件の下におい
て完全に混合される。 〔ホ〕 平衡圧力が原因となつて、外部管状表面
と内部管との間の大きな壁部分は要求されず、
また隣り合う内部管状表面の間に大きな仕切り
も必要でない。これらの特徴は装着密度を最大
にすることを助ける。生産、輸送、据付の間の
破壊を阻止するに足る程度に壁が強く、また浸
透液の通過を可能にするならば、通常の使用で
間違いを起すことはない。多くの利用可能な多
孔性基体の流体抵抗係数は膜のそれよりもはる
かに高く、その結果相対的に低い内部流速とな
る。更に、管配置に関する幾何学的考慮は、浸
透液の膜表面から浸透液管への通過のために十
分な断面を提供するので、寄生損失を制御する
ことができる。この点は後述する。 〔ヘ〕 圧力容器とコアの直径に幅広い選択がで
きるので、複雑な高圧力の直例・平行マニホル
ドが必要とされない。この点も後述する。 第２１図は第４図に示される設計例の他の輪郭
を示し、同図において、多孔性コアに穴をあけた
ライナ２０が用いられる。この場合、ライナはコ
アの端を超え（穴だけがコア内にある）、パイプ
継手５０で終り、コアの相互連絡を容易にする。
ねじ山を切つた端は保持フランジ４５内に直接に
結合し、信頼性の低い浸透液収集体４１（第２０
図）を省くことができる。 第２２図は第２１図に類似するが通常の管部品
を用いる他の輪郭を示す。ANまたはMS部品が示
されるが、スエージロツクまたはイーストマンの
ような他の管部品を基本的概念を変えることなく
用いることができる。Ｂナツト６０はAN−818ま
たはMS−20818、スリープ６１はAN−819または
MS−20819、管ユニオン６３は盲プラグでAN−
806またはMS−20404で、第３図に１０で示すも
のに類似する。パイプ６４は管ユニオンに結合さ
れるものでAN−816またはMS−20816であり、保
持フランジ４５に直接に結合されており、こゝで
初期の漏れの源となる第２０図の浸透液収集体４
１は設けられていない。Ｏリング６５は圧力室か
ら浸透液管への漏れを防ぐに特に適することが判
明した。回り継手６６は任意的な部品であり、同
様に羽根車６７も任意的である。 この設計は、膜の装着を大いに簡略化し、漏れ
を最小にし、飲用水と下水実用例において高い信
頼性を与えるので、使用に適するものであること
が判明した。高圧作業性は、高信頼性と結合し
て、海水を単一工程で脱塩することを可能にす
る。任意的な回り継手は特に据付の間に一連のコ
アが乱流促進部１１のトルクによつて僅かばかり
回転することを許す。この設計は、装置が働かな
くなり圧力容器の下側に懸濁固体SSが形成され
ることのないようにする。より大なるコアの場
合、管を通るフイード溶液の僅かの量では始動の
時に一連のコアの回転を発生せしめることができ
ないので、任意的な羽根車６７が必要になる。 第２３図は第２２図に類似の設計を示すが、食
品工業における現場での清潔さの要求に応ずるた
めに、検査を受け許可されたサニタリ管部品が用
いられる７０は保持ナツト、７１はフランジ、７
２はねじ山を切つた継手、７３は衛生ガスケツ
ト、７４は衛生端プラグを示す。 第２１、２２、２３図に示される設計でもつ
て、コアの回転は回り継手を用いることなく間欠
的に実現されうる。通常の保存期間中、パイプ継
手４４を弛め、保持フランジ４５を手動で60゜か
ら90゜回転し、それによつて一連のコアの全体を
回転する。 第２１、２２図に示される設計はまた従来の管
状外圧設計に逆嵌合しその質を高める。保持フラ
ンジ４５の裏側は適当なカツプラーを受けるよう
に口をつける。第２３図の場合、１本のサニタニ
管が保持フランジに溶接される。信頼性の低い浸
透液収集体４１はそれによつて除去し得る。 第２１、２２、２３図に示される設計でもつ
て、密封部と嵌合部品とが粘性吸引に基因してバ
ラバラにされる問題は完全に解決される。故に、
流れを圧力容器の浸透液管端部に向けるについて
特別の注意を払う必要はない。コアの回転を発生
せしめるために回り継手が用いられる場合、流れ
を圧力容器の浸透液管端部から離すと良く、第２
０図にはそれの逆が示されている。 管状外圧Ｒ／Ｏ設計は特別に形成されまたは機
械仕上げされたプラスチツク継手とエラストマー
密封部を用いるにもかかわらず、接続子は信頼性
が低く漏れに基因する故障が頻繁に生ずる。これ
ら特殊の用例と部品とはコストを高くし補給上困
難な問題を発生する。しかし、第２１、２２、２
３図に示された例においては、信頼性が高く、永
年の使用によつて実証された商業上入手可能な部
品を用いた。これら接続子のほとんどは市場で入
手可能であり、コストと補給面の問題を減少す
る。更に、これらの接続子は粘性吸引に基づく連
結部の分離の問題を解決する。 第２４、２５図は本発明の他の実施例を示し、
これら実施例においては浸透液管寄せ４２、返し
管寄せ４３、保持フランジ４５を完全に除いた。
これら部品のための工場整備と生産とは、従来の
管状外圧Ｒ／Ｏ装置の製作費において重要な要素
である。本発明においては、これらの部品を市販
の返しベンド８０で代えた。これら標準返しベン
ドに２本の浸透液配管８１を加えたので、管は圧
力容器の軸線上にこれを返しベンド管寄せの外に
出る。２個のつば８２もまた加えられて、パイプ
継手４４を用いることによる接続を可能にする。
フイード溶液は次に槽に入り、濃縮液は直接にま
たは市販の管エルボ８３を通つて外に出、エルボ
８３はまたパイプ継手４４のためにつばと嵌合す
る。 第２４、２５図も本質的に同様であるが、第２
４図において、すべての浸透液管接続部は機械の
同じ側にあり、第２５図において、それらは上述
した特別の要求に応じて、すべての流れが槽の浸
透液管端に向けまたはそれから離れる方向にある
ことを許すように交互に配置されている。故に、
第２５図において、管エルボ８５がフイード溶液
入口であるかまたは濃縮液出口であるかによつ
て、流れは浸透液管端に向かうかまたはそれから
離れる方向のものとなる。エルボ８５が濃縮液出
口であれば、流れは槽の浸透液管端に向い、エル
ボ８５がフイード溶液入口であれば、流れは槽の
浸透液管端から離れる方向になるであろう。 中空繊維型、のり巻モジユール型及び管状内圧
または外圧型Ｒ／Ｏ装置において、経済的考慮に
よつて圧力容器及びモジユールが最大２または３
の寸法に限られる。この限定は多くの要素に基因
するものであり、その例として高度に専門化され
たキヤステイングの使用、生産用の工具と備品の
種類の異なること、幾何学的考慮等がある。しか
し、これらの制限を除去することによつて、改良
された設計の可能性が発生した。 大きな流れを限られた数の市販の寸法のモジユ
ールで処理するために、圧力容器とモジユールの
平行な配列の直列配置を用いるのが一般であつ
た。しかし、かゝる直列・平行システムのための
配管は、複雑で高価な高圧マニホルドを必要とす
る。これらのマニホルドは、高濃縮比を得なけれ
ばならなときには、特に複雑になる。10対１の比
率の濃縮液のために、直列・平行配置の12から20
の圧力容器に始まり、多くの直列の容器だけから
成る部分に漸進的に進む。 第２４、２５図の市販の返しベンドを用いる設
計に始まり、第２６図に示される標準の管径違い
ソケツトを加えることによつて直列・平行マニホ
ルドの必要を除いた。この設計は第２４図に示さ
れるものと本質的には同じであるが、径違いソケ
ツト８６が用いられて多くの異なつた寸法の圧力
容器が直列に用いられていることを可能にし、そ
れによつて、各段階において浸透液が除かれるこ
とに基因するフイード溶液の減少があるという事
実にもかゝわらず、高度の乱流が維持される点が
異なる。同図は偏心径違いソケツトが示される
が、同心径違いソケツトも、空間と同一線上配列
の考慮がそれを許すならば用いうる。 可能なコア設計の若干を示すために、付表は
本発明の原則に基づいて生産されうるコアの組合
と順列の多くのものの特徴を示す。表のパイプの
寸法は3.81cmから121.92cmの範囲である。表の最
下部には市販の管状内圧及び外圧型設計の特徴が
示される。7.62cmの下には二つの異なつた壁の厚
みスケジユール５Ｓと４０と、内管の二つの異な
つた数18と36が示される。 付表は、圧力容器の直径が大になるにつれて
内と外の膜表面の比が増すことを示す。外部表面
はC.D.の１の乗数として変化し、内部面積はほ
ぼC.D.の２乗として変化する。加えて、寸法が
大になるにつれて外部膜損傷の可能性は増大し、
寸法上の考慮により良い膜をキヤストすることは
きわめて難しい。膜は通常75〜150ミクロンの厚
さである。短いコアについて浸しキヤステイング
が用いられる一方、優れた膜が固いリングダイス
を通す押出法によつて得られる。このダイスでも
つて、コアの楕円率は最大25〜50ミクロンになる
よう注意深く制御しなければならない。外表面が
この程度の精密度をもつた大きな多孔性管を作る
ことはきわめて難しい。 しかし取扱上の問題により、更には外部膜は大
きなコア上の膜全体の小部分しか占めないことに
より、大きなコアの外表面の任意的な膜は省略す
る方がよい。 第２７図の右半分は20.32cmコアの断面を示
し、こゝには210の内部管状膜を装着した表面が
あり、外部膜を装着した表面はない。簡略化のた
めに、同図とそれに続く図にＲ／Ｏ膜４は示して
いない。外表面は第１図の７で示されるように密
封してもよく、またはうすい金属またはプラスチ
ツク外装９０がコアを囲んでもよい。 付表に戻り、20.32cmの欄には外部膜をもつ
設計１つと外部膜のない８つの異なつた設計を示
す。外部膜をもつた設計においては216の内部管
状膜を装着した表面が示され、他方、外部膜のな
い設計の第１のものは210の内部管表面をつにす
ぎない。この相違の理由は、浸透液が増すと浸透
液管の直径を大にする必要があるからである。管
を最大にるためには、内部表面の内部の列を省く
必要があつた。 他の問題がコアの寸法が大りなるにつれて発生
した。この問題は、第１列の管の間の空隙に対す
る幾何学的制限から発生した、仮定的な例とし
て、この内部の列における管の直径が管の中心線
からの距離に等しいのであれば、管は互に切線方
向にあり、浸透液は外部の列から浸透液管へ流れ
ることはできない。例えば、管の第１の列が中心
軸線から１cmの円上に位置していて、管の直径が
１cmで60゜おきに配置されていたならば、管は互
に接触し、管の間に多孔性基体のための空間がな
いであろう。他方、このコアの第２の列の管の中
心が直径２cmの円上にあり、１cmの管が円周上30
゜おきに位置していたならば、管の間に僅かの空
隙が第２８図に示されるように存在するであろ
う。これらの管の中心と中心との間の距離は
4sin15゜＝1.0353cmである。コアの半径は0.5cmで
あるから２（0.518−0.500）＝0.036cmの空隙が存
在する。同様に、第３列において、18本の管が20
゜離れて配置され、中心の間の距離は6sin10゜＝
1.0419cm隣り合う１cmの管の間の空隙は２
（0.521−0.500）＝0.042cmである。故に、第１列を
超える列については浸透液が浸透液管に向けて流
れるための十分に大きな空隙が利用可能であるこ
とが理解されるこの現象は以下のような弧と弦の
差として最もよく理解される。 第１式 Ａ＝２ｍｎＲ１π／６ｍｎ＝πＲ１／３ こゝで Ａは隣り合う管の中心の間の弧の長さ ｎは列の数 ｍはｎ列における管の数 R1はｎ＝１列の半径 R1が1.0cmとすると Ａ＝π／３＝1.047198 第２式 Ｃ＝2n sinθ／２ こゝで Ｃは隣り合う管の中心の間の弦の長さ θは管の中心をその円周上に管の中心が位置す
る円の中心とを結ぶ線によつて作られる角 ｍ＝６としてｎの異なつた値に対する弦の長さ
を計算すると次の結果を得る。 ｎ＝１ Ｃ＝２×１×sin60／２ ＝２×0.5＝1.00000 Ａ−Ｃ＝0.04720 ｎ＝２ Ｃ＝２×１×sin30／２ ＝４×0.25882＝1.03528 Ａ−Ｃ＝0.01192 ｎ＝３ Ｃ＝２×３×sin20／２ ＝６×0.17365＝1.04189 Ａ−Ｃ＝0.00531 ｎ＝４ Ｃ＝２×４×sin15／２ ＝８×0.130528＝1.04421 Ａ−Ｃ＝0.00298 ｎ＝５ Ｃ＝２×５×sin12／２ ＝10×0.104528＝1.04528 Ａ−Ｃ＝0.00192 ｎ＝10 Ｃ＝２×10×sin6／２ ＝20×0.052336＝1.04672 Ａ−Ｃ＝0.00047 ｎ＝20 Ｃ＝２×20×sin3／２＝ 40×0.026177＝1.04708 Ａ−Ｃ＝0.00012 中心からの相対的距離が増すにつれて、弧の長
さは弦の長さに近付くことが示される。 この問題に対する一つの解決法は、第１列の管
を第２列以上の管よりも僅かに小にすることであ
る。しかし、より小なる管内の流速はより低く、
効率のより悪い射出となる。限界線上の例におい
ては、より小なる管における膜の故障の原因とな
る。従つて、すべての管が同じ直径のものである
ことが好ましい。超浸透については、流量が特に
大であり、コアの寸法がより小であつても（付表
の５番目の記載にある7.62cm、スケジユール
5S、36）、中央の列の管の１つを省き、管の総数
を35に減らすとよいことが判明した。内部膜の面
積はそれによつて1.19M2／Ｍから1.16M2／Ｍに
減じ、膜全体は1.44M2／Ｍから1.41M2／Ｍすな
わち２％の減少となつた。 最も簡単な設計は第１列に６本の管をおき、次
のコアの列のそれぞれに６本更におくことにし
た。より大なるまたはより小なる増分の効果を示
すために第２９図を用意した。同図において、
15.24cmのパイプが示される。記号ｎはこゝでも
列の数を、ｍは各列の管の数を示す。図示される
最小の円においてｎ＝２である。ｎ＝１は省略し
た。Ａ部分でｍ＝６、ＣとＤ部分でｍ＝７、Ｅと
Ｆ列でｍ＝５である。 Ａ，Ｂ部分における管の直径は同じである。Ｆ
部分（ｍ＝５）において、同じ列の管の空間は損
失が大であり、Ａ部分よりも装着密度がより小で
あることが判明する。（空間の増大による利益が
あり、それは流量がきわめて大なる超浸透の場合
特にそうである。）Ｅ部分においては、ｎ＝２列
に利用可能な空間があることを利用するために、
ｎ＝２列の直径を増大した。しかし、そうすると
ｎ＝３の円の直径を大にする必要があつた。この
増加は更にｎ＝４の円を直径に大にしなければな
らず、ｎ＝４列の管の直径を更に大にすることを
可能にした。最終的にｎ＝５列の管の直径はＡ，
Ｆ部分の標準管の直径の1.6倍となり、ｎ＝６の
円は失われた。既に説明したようにコア内には２
以上の寸法の管をおくことが好ましいから、Ｅ部
分に示される設計はＲ／Ｏには好ましくない。 次にＣ部分を参照すると、各列（ｍ＝７）にお
ける管の数の増大に伴い、空間の損失を補償する
ために管の直径を減小することが必要になつた。
故にＣ部分の列の間の空間が増大することが理解
される。かゝる増加はなんら利益にならない。 Ｄ部分において、列の間の使用されない空間を
減小するためにｎ＝３の円の直径を減小した。し
かし、その結果、ｎ＝３列の管の直径は、隣り合
う管の間の空間を保つために減小しなければなら
なかつた。Ｅ部分に示されたと同じ方法で円４〜
６の直径は更に減小され、管の直径を更に漸進的
に減小する必要が生じた。余分の列ｎ＝７が加え
られた。ｍ＝７の場合好ましくないＲ／Ｏ設計と
なることが示された。列の間の空間が失われるか
または多くの寸法の管を必要とする。 Ｂ部分にはｎ＝２，ｎ＝３，ｎ＝５の列の代り
の設計が示される。この原理はきわめて大きなコ
アにとつて有利で、基体の多孔性が限られたもの
であるとき特にそうである。Ｂ部分のｎ＝４，
５，６列にとつて、ｍ＝６である。 この型の設計の管の数は次の方程式で示され
る。 第３式 Ｘ＝ｍｎ２＋ｎ／２ こゝでｎは管の列の総数 ｍは各列の管の数 Ｘは管の総数 である。 第２８図に示されるように、第１列には限定さ
れた空間がある。故に、最大装着密度のためには
（均一な管寸法でもつて）、第１列が用いられるな
らば、この列には５本の管だけを用いることが好
ましい。故に、ｎ＝１のときにｍ＝５であれば、
管の総数はＸ−１である。第１列が省かれるなら
ば管の総数はＸ−６である。 管の間の内部空間を最大にするために、隣り合
う列内の管の中心を移すとよい。その際に、奇数
列内の最初の管の中心を０゜におき、偶数列内の
最初の管の中心をそれらの列の管の間の角度の半
分だけ移すことにした。付表は管の数とその配
置の数列を示す。 良好な装着密度のためには、漸進的な円の大き
さは次の方程式によつて得られる。 第４式 Rn＝nR1 こゝで R1はｎ＝１の列の円の半径 ｎは列番号、Rnはｎ列の半径。 再び第２８図を参照すると、ｎ＝Ｘ列の空間は
次の方程式で与えられる。 第５式 Ｒｔ＋ＳＸ／２／ＲＸ＝sinθ／２ こゝで Rtは管の半径 SXはｎ＝Ｘの列の隣り合う管の間の空隙 θは管の間の角で、ｎ＝４の列についてはθ＝
15゜である。 SXを再配置してその解答を出すことによつて
次の方程式が得られる。 第６式 SX＝２（RX sinθ／２−Rt） S4＝２（0.1305R4−Rt） コアの大きさ、基体の浸透率及び膜流量によつ
て、Rtを0.5cmと2.0cmの間にまたＳを0.1cmと0.6
cmに保つとよい。これらの条件内で、Rtの最大
値は第５式を用いて計算することができる。 管配置を作り出す最も簡単な方法は、極座標グ
ラフ用紙を用いることである。設計を生産に適す
る形態に変換するために、管中心の位置は極座標
に数学的に表現することができ、型板がNIC垂直
せん孔機で切られ、このとき極座標を直角座標に
変えるにはコンピユータを用いる。 次に説明するように、不均衡圧縮力は管の最も
内部の円のための中心線内の空間に制限される。
5.08cmまでのコアのためには、市販の多孔性基体
のうちでもより硬いものを用いると良い。しかし
より大きいコアのためには、より低い圧縮力に対
する強さとより大なる可撓性をもつた基体（より
大なる寸法の孔、より高い空隙容量、より低い弾
性率）が前以てキヤストされた5.08cmまたは7.62
cmのコア上に装着された複合構造を用いる。飲用
水実用例のためには、5.08cmまたは7.62cmの焼結
した珪素コアはより大なる直径の類似の発泡プラ
スチツクコアを支持することができる。かゝる設
計は第３０図に示され、同図において中央部分に
ついては、ｍ＝５，ｎ＝２または３である。より
密につまつた中央基体は９１で示される。また
は、浸透液管を除き管のない構造の直径３cmまで
の基体の中央部分は、管の最も内部の円内でより
高い不均衡力の一部を支えるために用いられる。
かゝる中央部分は第２７図に９２で示される。既
に説明したように、より大きな寸法についてはｎ
＝１の列には管は用いず、従つて中央コアはそれ
が第２列内の管と対立しない程度に中央コアが小
であることが要求される。３cmの寸法が第２７図
に示される設計のための要件を満足する。この複
合コア設計を用いることによつて、不均衡内部機
械力はそれを受けうる中央基体によつて支えられ
る。 これら複合コアを用いて生産コストの低減も達
成される。工場設備コスト、組立コスト及びエネ
ルギー消費は、より大なる寸法の外部分内により
柔いかまたはより少なく密につまつた材料を用い
て低減することができる。コア重量及び附随する
取扱上の困難さもまた相当に減少される。 第２７図において、ベクトルＰは、システム圧
力がコア１の内部及び外部表面に均一に加えられ
る方法を示す。１cmの長さのコアについて内部表
面上の力は、たがストレスのための次の方程式に
よつて示される。 Fi＝2Ri△Ｐcm こゝで Fiは内部の力 Riは内部表面の半径 △Ｐは圧力差 である。 外部力を支える方法は経験的なものであり、基
体６の空間容量、孔寸法及び弾性率のような変数
に関係する。密につまつた高弾性率基体では、基
体内でたわみはほとんど発生しない。外部表面の
薄い切線方向層は不均衡圧縮力を支える。たわみ
がないと、これらの力は基体の内部部分に伝達さ
れない。 この現象を定量的に表わすための方程式は、不
均質基体については存在しない。この分力の大き
さは下記のように２つの力の間に等しい。 第８式 Ft＝２△Ｐ（Re−Ri）cm こゝで Ftは切線方向分力 Reは外部表面の半径 である。 内部力と外部力との平衡は基体内の点対点接触
を通して一表面から他の表面へと直接に移転され
る。 平衡圧力の管状Ｒ／Ｏ設計における変数を分析
するに際して、既に説明したように多孔性基体の
粒子内の負荷と、多孔性通路内の粒子間の流体圧
力差とを区別することが必要である。機械的シス
テムは静的平衡にある一方で、基体内の通路内の
流体は、別個の、動的な水力システムを構成し、
それは確立された技術による分析に従う。 静的な機械的システム内に発生する現象を水力
システムによつて導入される複雑な問題なしに評
価するために、システム圧力にさらされたすべて
の表面が流体通路に対して密封された仮定のコ
ア、即ち、膜がなくかつ多孔性基体内の流体の流
れのないコアを考えると有利である。次に、浸透
液管が大気と連絡し、従つて浸透液管内の圧力と
多孔性基体内の空間の圧力が０であると仮定す
る。 かゝる状況の下で、圧縮負荷は１つの例外を除
いてコアの全部分において平衡を保つていること
が判明する。管の最内部の列の中心が位置する中
心線円内で、圧縮力不均衡が存在する。例えば、
第２７図の右側を参照すると、管の最も内部の円
内に位置する基体内には、機械的圧力不均衡が存
在する。高弾性率、低い空間容量及び小さい粒子
寸法をもつ基体で、この機械的負荷は、中心線円
（ｎ＝２）内の渦巻型輪郭上の基体粒子の最初の
いくつかの層内で消費される。換言すると、管の
最も内部の列の半径の内部半分に沿つて、かつ中
心線円が管から管へと渡る区域内においてであ
る。 これら圧縮力は浸透液管に向けて伝わらない
が、基体が低弾性率の、密につまつたものでな
い、空間容量の高いまたは大きな寸法の粒子の物
質から成るか、または以下には密度のより少ない
基体と呼称する上述の効果の組合せのものである
場合はそうでない。密度のより少ない基体が用い
られる場合、圧縮力は、第２７図に９２で示され
るより密な複合的な内部基体を通り抜けない。 基体内の機械的力をかく分析した上で、膜を通
り、その後には多孔性基体を構成する固体物質の
間の網目を通る流体の流れの付加的分析をするこ
とになる。この現象は明細書の後の部分で説明す
る。 かくしてコアはその中で３つの別個の部分が存
在するシステムを構成する、即ち、〔１〕連続し
た固体部分、〔２〕前記の部分を通る連続水成部
分、〔３〕膜の３つである。若干の場合、次に説
明するように、圧力を加えたフイード溶液の一部
が半透膜内に流入する点において液体システムに
不連続が見られる。高い拒否率の膜についてかゝ
る不連続が存在すると、上述したことは超透過膜
については発生しない。故に、流体システムは、
〔１〕加圧水混合物、〔２〕場合によつてはオリフ
イス板のように働く膜、〔３〕一連の迷路状通
路、〔４〕システムを通る水成部分のための低圧
収集管、から成ると考えてよい。 このようにシステムの４つの異なつた区域を分
離した上で、膜の本質と膜を通過する水の流れに
ついて説明する。膜は通常深さが約100ミクロン
のスポンジ状の層によつて支持された深さ約0.25
ミクロンの皮から成る。本発明の装置における膜
を通る流速は次の方程式で与えられる。 第９式 Ｖ＝Km（Pf−Pp−△π−△Ps） こゝで Ｖは線速（cm／sec）または流量（ml／cm2／
sec） Pfはフイード圧力（Kg／cm2） Ppは浸透液圧力 △πは浸透圧差、フイード溶液−浸透液 （Kg／cm2） △Psは多孔性基体内の圧力降下 Kmは膜定数（cm3／gm／sec） 本発明の装置については通常の98％から80％の
拒否率の膜につきKmの値は１から５×10-8m3／
gm／secに変る。 （超浸透と対比される）逆浸透において、広く
承認された理論は、酢酸セルローズ膜の皮を通る
水の通過の過程は分子現象に開係し、こゝで水分
子はアセテート群と関係し、次に実質圧力差
（Ｖ／Km）によつて１アセテート群から次の群
へと漸進的に移動し、皮の下の開かれたスポンジ
状の層に達する。 故に、Pf−Pp−△πと比較したときに△Psの
値が有意義でない限り、全圧力降下は膜の皮内で
発生するものと考えうる。 異なつた組成と流量のコア内の内部圧力降下の
大きさを予測するために、次の分析をなす。 最も重要な内部流速は、浸透液管に最も近い列
かまたはｍ＝６である最初の列のいずれかの隣り
合う管の間に発生するものである。この流速の大
きさを決定するためには、隣り合う管の間の最も
接近した点の膜外部の面積を先ず予測する必要が
ある。コアの長さ１ｍについて、この価は次のよ
うに計算し得る。 第10式 こゝで Rtは管の半径（cm） ｎxは管内の流速が予測されている列のｎの値 ｍxはその列のｍの値 ｎx+1とｍx+1は次の列のｎとｍの値 ｍoとｍoは最も大きい列のｍとｎの値 AeはM2で表現されたｎ＝Ｘの円の１ｍのコア 外部の膜の面積 である。 流速は次の式で表される。 第11式 Ｖ＝Ｆ Ａｅ／８．６４ｍｘｎｘＳｘ こゝで SXはcmで表されるもので、ｎ＝Ｘの列の管の
間の空間 ＦはM3／M2／１日で表現される流量 Ｖはml／cm2／secまたはcm／secで表される流量
である。SXの価は次のように計算される。（第２
８図参照）。 第12式 Ｒｔ＋ＳＸ／２／ＲＸ＝sin（360／2mxnx） （第５式から） 第13式 SX＝−２（Rt−RXsin３６０／２ｍｘｎｘ） 例として第２７図の右側に示されたコアをと
る。この場合、中心に最も近い列はｎ＝２でｍ＝
６である。列３から８までには198の管がある。
これにm2n2／２または６×２／２＝６の余分の
管を加えるとｎ＝２の円の外部の管は204とな
る。こゝで Rt＝0.5、R1＝1.15、R2＝２×1.15とすると S2＝−２（0.50−1.15sin３６０／２×６×２） S2＝−２（0.50−2.3sin15゜） ＝−２（0.50−2.3×0.2588） ＝−２（0.50−0.59528） S2＝−２（−0.09528）＝0.19056 １日当り1M3／M2の流量を仮定すると Ae＝２π／１００Rt×204＝6.41M2 こゝで Ｖ＝Ｆ Ａｅ／８．６４×６×２×０．１９１ ＝１×６．４１／８．６４×６×２×０．１９１ ＝６．４１／０．３３ ＝0.323ml／cm2／sec 第２７図の左側について、ｎ＝２の列でｍ＝５
であり、ｎ＝２の円の外部の管の数は次のように
なる。 列ｎ＝２，５／２；列ｎ＝３，15；ｎ＝４から
８までの列 180；総数は故に197.5 S2＝−２（0.50−2.3sin３６０／２×５×２） ＝−２（0.50−2.3sin18゜） ＝−２（0.50−2.3×0.3090） ＝−２（0.50−0.710） ＝−２（−0.211）＝0.421 Ae＝２πＲｔ／１００×197.5＝6.20M2 Ｖ＝５．２８／８．６４×６×４×０．２０ ＝0.127ml／cm2／sec 同様の方法で、外部の面積、管内の空間、管内
の流速が第２７図に示されるコアの他の列につい
ても計算された。この計算の結果は付表に要約
してある。 かく最も接近した点における流速を定めた上
で、次に圧力降下を決定するためにダーシイの方
程式を用いる必要がある。 第14式 ｄｐ／ｄｔ＝αμＶ／ｇｃ こゝで αは多孔性媒体の粘性抵抗係数（cm-2） μは流体（こゝでは水）の0.010ポイズにお ける粘性で、0.010gm sec-1cm-1 Ｖは流体の表面速度 （cm／secまたはmlcm-2sec-1） gcは重力定数（981cm／sec2） ニケルソン等は外圧型Ｒ／Ｏコアのための３種
の多孔性物質の粘性抵抗を測定した。これらの物
質αの値は 焼結したフツ化ポリビニリデン 孔の大きさは25ミクロン α＝2.7×102cm-2 焼結したポリエチレン 孔の大きさ10ミクロン α＝1.2×106cm-2 セラミツク 孔の大きさ１ミクロン α＝3.6×106cm-2 αのこの値を用いて、dpの値は、Snの距離で分
離されたｎ＝２の列における半径Rtの隣り合う
管の間の水の通過について積分された。その値は
付表に示される。この付表から理解されるよう
に、１日当り1M3／M2の流量の20.32cmのコアに
ついてこれらの基体を用いると、ほとんど内部圧
力降下は起らなかつた。この分析の流量の２倍の
超浸透実用例においてもそうであつた。 同じ方法で、粘性抵抗係数が外圧型コアのたに
用いられるセラミツク材料と、公称２ミクロンの
焼結したポリエチレン・フイルタ・カートリツジ
について計算した。それは次のようになつた。 公称２ミクロンフイルタの焼結ポリエチレン α＝6.2×108cm-2 外部管Ｒ／Ｏセラミツクコア（0.1から0.5ミ
クロン） α＝2.1×1012cm-2 後のセラミツク材料は中程度の寸法の平衡圧力
管状Ｒ／Ｏコアにとつても余りにも密につまつて
いる。しかし、付表に見られるように、管内区
域を通る浸透液についても、0.78Kg／cm2の適度の
圧力降下が得られる。 次に、同じ分析がより大きなコアのｎ＝２の列
について、ｍ＝５とｍ＝６を用いてなされた。そ
の結果は付表に示す。 上記の分析において、隣り合う管の最も接近し
た点における流体の速度は正確である。最も接近
した点の後では全流体流れに僅かの増加があり、
この点に接近しては僅かにより小なる流れがあ
り、それは分析された管の寄与分によるものであ
る。しかし、これらの効果は相反するもので互に
補償する。故に、Rtから−Rtへのギヤツプにわ
たつてdpを積分することによつて圧力降下を予
測するために平均的流れの容積を用いることは正
当化される。 より高いまたはより低い流量速度について、予
想される流速と圧力降下は、付表とに示され
る値に１日当りM3／M2の流速を乗ずることによ
つて予測される。 膜に対比された基体内の低い相対的圧力降下を
示すためには、第９式と第14式とを比較すること
が効果的である。 第14式 ｄｐ／ｄｔ＝αμ／ｄｃＶ 第９式 Ｖ＝Km（Pf−Pp−△μ−△Ps） 第９式を整理すると Pf−Pp−△π−△Ps＝Ｖ／Km となる。 Pf−Pp−△π−△Psを△Pnで置換えると、実
質駆動圧力は △Pn＝Ｖ／Km これを第14式と比べると、第９式をダーシイの
方程式による分析に従う形式に変換することが可
能である。いわゆる膜定数はdt，gc，α，μを含
む要素と置換えうる。 第15式 Km＝gc／αμdt △Pn＝Ｖ／Ｋｍ＝Ｖ／ｇｃ／αμπｔ＝αμＶ△ｔ／
ｇｃ または ｄｐ／ｄｔ＝αμ／ｇｃＶ （第14式） 第15式をαについて解くと 第16式 α＝ｇｃ／Ｋｍμｄｔ を得る。 既に説明したように、本発明の装置のための
Kmの値は、１から５×10-8cm3／gm／secの範囲
にある。１日当り1M3／M2の流量の膜について、
Km＝3.4×10-8である。膜の活性層または皮の厚
みは0.25ミクロンまたは2.5×10-5cmである。dtの
この値を入れると 上に説明したように、若干の市販の多孔性基体
についてαの値は、2.7×105から6.2×103cm-2の
範囲にある。故に膜についてのαの値はコア基体
のαの値よりも十分に大であり、適当に設計され
た平衡圧力管状Ｒ／Ｏにおける圧力降下のほとん
ど大部は膜の表面においてであることを確証す
る。 以上の分析から次の効果が判明する。 〔１〕 高流量、低フイード圧力の大きなコアに
ついてはｎ＝１の列を省略し、ｎ＝２と３の列
についてはｍ＝５を用いるとよい。 〔２〕 ｎ＝４及びそれ以上の列においてｍ＝５
を用いることには、内部流速と粘性抵抗係数と
の間に適当な平衡が得られるのであれば、さほ
ど効果はない。 〔３〕 操作、材料、設計の変数を具合よく平衡
させることによつて、〔イ〕高寄生圧力降下
も、〔ロ〕膜の面積における瞬間的な高圧力降
下、のいずれも発生しない条件が確定される。 〔４〕 109または1010／cm2を超える粘性抵抗係数
をもつ基体については、過度の寄生圧力降下が
予想される。 圧力容器の広範囲寸法の実際的利益を示すため
に、付表Ｖは１日当り１，000立法メートルの工
業廃水の処理を示す。第３４図のグラフはその結
果を示す。 低−中位の汚れ傾向をもつフイード溶液につい
て、秒当り0.38ｍの最小線速を保つことが有利で
あることが判明した。より難しい混合物につい
て、または濃縮比が増すにつれて（処理される流
体の汚れ特性に依存し）、最小線速は増大すべき
である。 付表Ｖの最初の４記載例の各々は、それぞれが
付表の記載例17に示される型の６本コアを含む
２つの20.32cm圧力容器（長さ６ｍ）を示す。各
コアの長さは0.97ｍでそれに継手が加わり、従つ
て各圧力容器は5.8ｍのコアを含み、残りの20cm
は接続とフイード溶液の再混合のために使われ
る。この例において、最初のフイード溶液は、
0.61ｍ／secの線速で第一の圧力容器に入り、第
８番目の圧力容器を0.33ｍ／secの線速で出た。
次に、第２６図に示される原理を用い、圧力容器
の直径は、180゜戻りのものと共に径違いソケツ
トを用いて、20.32cmから15.24cmに減小した。そ
れによつてフイード溶液の線速は0.33から0.62
ｍ／secに増大した。 次の３つの記載は、15.24cmの寸法の６つの圧
力容器を前進するフイード溶液について、線流速
が0.62から0.40ｍ／secに降下するところを示
す。第８と９の記載例は次の段階のための任意的
代替例を示す。12.70cmの圧力容器で、線速は
0.48ｍ／sec増大しただけであり、２つの12.70cm
容器を通過した後に線速は0.41ｍ／secに低下し
た。標準化のために可能な寸法のコアの総数を限
定すると効果的である。故に、第９記載例は次の
段階のためのより適した例を示す。この例におい
て、線速は0.40ｍ／sec（最後の15.24cm容器から
出るとき）から0.75ｍ／secに増えたことが判明
する。８つの圧力容器の後に、線速は0.43ｍ／
secに降下しただけである（記載例13）。この２つ
の例もまた第３４図のグラフに示される。平行座
標上の１日当り653トンの記載例の上には速度に
ついての２つの記載例があり、その１つは12・70
cm容器のもので、他の１つは10.16cm容器につい
てのものである。２つの12.70cm槽の後の速度計
算は、１日当り707トンの記載例の上に示され
る。 記載例12と13において、他の２つの10.16cm圧
力容器を通すか、または7.62cm容器に落すかの選
択を再度しなければならない。その効果は、１日
当り800トンと823トンの浸透液についてのグラフ
１の上に示される。この場合、次の段階で用いら
れるべきものの寸法についての決定は次の段階の
線速についての間にかゝわるものでなかつた。そ
れは前の10.16cm容器から0.51ｍ／secの速度で出
てきたものであり、他の２つの容器を通過した後
に0.43に降下したのである。7.62cmに変えること
により0.83ｍ／secに上り２つの7.62cm容器の後
には0.75に下つた。いずれの方法も処理すべき特
定の流体に関する公知の実用例の工学的データに
基づく。流体が高い汚れ傾向をもつていたなら
ば、この点で、変更が現実に行なわれた第14記載
例まで待つよりもむしろ7.62cm容器に変えること
が適切である。 次に、６つの7.62cm容器（記載例14と15）を通
過した後に、圧力容器寸法は４つの容器について
更に5.08cmに小さくした。最後に（記載例17）圧
力容器寸法は3.81cmまで下げた。 ２つの3.81cm容器を通過した後に、約10対１の
濃縮比が得られた（記載例17）。15対１の濃縮比
が要求される場合、付加的な12の容器（記載例
18，19，20）が必要になる。このフイード溶液で
20対１の濃縮比を得るためには、更に８つの3.81
cm容器が必要になる（記載例21，22，23）。 すべての寸法の圧力容器が必ずしも効果的な結
果を与えるものではないことを示した上で、付表
は付表に示された記載例の11を示す。この場
合、膜面積の比率と隣り合つた記載例の線速の比
率を示した。膜面積比率の最小と最大は1.61と
2.45であり、線速比率の最小と最大は1.61と2.40
である。これらの数値よりもより大なる比率はフ
イード溶液を処理するための過度のギヤツプを生
じ、12.70cm容器の場合に示したように（付表
の第８記載例）、小さなギヤツプもそれは処理能
力を十分に改良しないから許されない。 付表ととは常にｍが６とした設計に基くも
のである。しかし、既に見たように、より高い流
量また特により大なる直径のコアについては、中
央の列についてｍ＝５のコアを用いるとよい。第
２７図の左半分はｎ＝１の列がなく、ｎ＝２，ｎ
＝３，ｍ＝５のコアを示す。にもかゝわらず、付
表との記載例は十分に正確である。１から４
つの管を除くことは相対的膜面積をほとんど低下
せしめない結果となる。121.92cmの程度に大きな
コアの組立を考えることは実際的でないとみえる
かもしれない。しかし、経済的諸条件を比較する
と、かゝるコアを作る要因は存在する。市販の外
圧型コアの１つは、0.046m2の面積をもち商業的
に￥3450の価値をもつ。７本コア圧力容器の１ｍ
の長さは0.356m2の膜をもちその価値は￥26416で
ある。付表、第43記載例の121.92cmのコアの１
ｍのものは、270m2の膜表面または758倍の膜をも
ち、市販の￥20135000の価格の外圧型コアに代り
うる。上記した価格は減少するかもしれないが、
その場合も価格の比率と関係は同様であろう。加
えて、この大きさの圧力容器の１つは758のより
小なる圧力容器に代る効果をもち、全体にわたつ
てのキヤステイング４２、返し管寄せ４３、保持
フランジ４５、浸透液収集体４１、浸透液給送管
に加えて、2274個のパイプ継手４４を減ずる。圧
力容器のための枠と支持体の節約もまた大きな寸
法のコアによつて実現される。 かくして、この技術によつてコスト節減が実現
され、そのことは逆浸透が中規模の都市における
下水処理と水再使用を現実のものとすることを意
味する。 圧力容器の製作に用いられるステンレス鋼のコ
スト面の効果を考慮することも有意義である。付
表は前に付表で示した圧力容器の種々の寸法
のものにおける膜表面の１平方ｍを収納するため
に要求される鋼鉄の重量の比較的関係を示す。比
較のために市販の外圧型７本コア装置の３つの異
なつた設計が付表の下部に示される。この付表
は、6.35cm、スケジユール４０の市販の外圧設計
について、膜の１平方ｍ当り24.2Kgの圧力容器が
必要とされ、一方、本発明に従つて製作される
91.44cm圧力容器のためには僅か2.86Kgが要求さ
れるにすぎない。大きな寸法の圧力容器でもつ
て、エポキシイまたは類似の内部被覆をした軟鋼
パイプの使用で実現される経済性も注目すべきで
ある。より小なる圧力容器でこの種の被覆は若干
信頼し得ないことが実証されたが、前記した容器
は作業者が容器に入つて欠点を検査しまたは補修
するに十分の大きさである。 ステンレス鋼装着パイプ（ステンレス鋼をライ
ナにしたパイプ）で圧力容器を製作し、効果的な
耐腐食性を失うことなく高価なステンレス鋼の重
量をかなり減ずることも可能である。 コア設計と材料選択によつて内部圧力降下の平
衡が得られない場合、第３２図に示されるような
付加的な軸線方向の浸透液管を導入することが可
能である。同図において、20.32cmコアが、ｎ＝
６の列に120゜離れて配置された３つの付加的浸
透液管及び同じ列に中間の角度で配置された３つ
の任意的管９４と共に示される。αの値の高いき
わめて大きな寸法について、付加的な浸透液管を
図示した列を超えた列に設け得る。しかしこの技
術は、これら軸線方向の管と隣り合う管の区域に
不均衡機械力を導入することに注意しなければな
らない。 据付けられると、数本の軸線方向浸透液管が隣
り合うコアから対応管に直接に連結される。それ
は次に圧力容器内の第１のコアにおいて相互連結
される。または、空間の制約により２本以上の管
を連結することが難しいような場合、数本の管は
各コアのそれぞれの面で相互連結することがで
き、据付のときに要求される接続部の数を１つに
減ずる。 圧力降下における平衡を得るための他の方法
は、第３３図に示されるように多孔性基体内に小
さな半径方向の導管９５を置くことによつて達成
される。この場合、付表に示す互違いの配置は
使用できない。これらの導管は次に、全コアにつ
いてｍ＝６であることを条件として、60゜離して
配置される。この技術はまた、半径方向の導管と
管との間に不均衡機械力を生ずることが判明す
る。 これらの導管はいくつかの方法で作成し得る。
１方法において、コアに鋳造する前にコア型内に
小さな放射状の桿を置き、一方端は型の外に出
る。桿は製作後に除去され、その結果できた孔９
６は栓をする。他の効率的な方法では、高分子ポ
リエチレン・グリコールのような水溶性有機物質
またはNaClやNa2SO4のような無機物質を、コア
の作成前に浸透液導管の孔のいくつかに入れる。
使用に供されるとき、水溶性物質は徐々にこさ
れ、後に希望される放射状の浸透液管を残す。低
温コア作成に適する第３の方法では、ろうのよう
なまたは結晶性物質で導管を形成することがで
き、放置した後にコアから外に溶け出される。こ
れらすべての事例において、コアを鋳造する前
に、桿を適当な位置に、管のいくつかを形成する
心金に対して針金で付けるかまたはその他の方法
で固着することが好ましい。 放射状導管の主目的は、浸透液がコアの外部部
分から中央浸透液導管に達するのをより容易にす
るにあるから、孔をあけまたはあけてない小直径
の金属管を用いて、これらの導管をコア基体内に
おくことによつて発生した不均衡圧縮力に抵抗す
ることは可能である。かゝる導管ライナは、軸線
方向導管内に１または２以上の口をもつていて、
浸透液がそこに送られるのを容易にする。製作中
にこれらの管の端が栓止めされることを防止する
ために、水溶性の有機または無機物質のプラグを
鋳造前に端部におくとよい。 放射状浸透液導管を必要とするコアのために
は、コアの線方向部分当りに要求される導管の数
は、コアの直径が大になるにつれて増大する。中
間の角度で放射状浸透液導管を用いるのは実際的
でない。しかし、この方法は第３３図の30゜，90
゜，150゜，210゜，270゜，330゜で示されるよう
に中間角度で軸線方向の浸透液導管９３を使用し
組合わすことができる。 最後に、外部膜が用いられない場合で最大ポン
プ効率が希望されるとき、流体がコアの外表面を
流れることを防止するのが望ましい。この目的
は、第３４図に示されるように、Ｏリング９７ま
たはその他のガスケツトをコアの外表面上に設置
することによつて達成される。この方法で、流体
圧力は継続的にコアの外表面上に加えられ、他
方、流体の流れはすべて内部管を通らされる。コ
アの据付は、二硫化モリブデンまたは軟かいワセ
リンまたはシリコンを基にしたグリースのような
他の適当な非結晶性潤滑油を使用することによつ
て容易にされる。 なお、上記した付表ないしを以下に明細書
の一部として記載する。
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
【表】
第１図は１本のフイード溶液管と１本の浸透液
管とをもつた平衡圧力コアの断面図、第２図は第
１図の装置の等角投影図、第３図は第２図の装置
の反対端の等角投影図、第４図は孔をあけた金属
ライナをもつた浸透液管の図、第５図は２本の浸
透液管と１本の楕円形断面のフイード溶液管とを
もつた楕円形断面の平衡圧力コアの図、第６図は
２本の浸透液管と１本の円筒状フイード溶液管と
を備えた楕円形断面の平衡圧力コアの図、第７図
は現行の6.35cmの７本コア逆浸透装置の図、第８
図は第１図の平衡圧力コアを用いる6.35cmの７本
コア装置の図、第９図は余分の補強を加えた浸透
液管の図、第１０図も余分の補強を加えた浸透液
管の図、第１０Ａ図も余分の補強を加えた浸透液
管の図、第１１図は互に近接して収められる形態
の５本コア装置の図、第１２図は互に近接して収
められる形態の８本コア装置の図、第１３図は、
それぞれ２本のフイード溶液管をもち、互に近接
して配置される形態をとつた５本コア装置の図、
第１４図は、第１３図の装置に類似するが６本の
コアをもつた装置の図、第１５図は１本の浸透液
管と18本のフイード溶液管をもつた6.35cmの平衡
圧力装置の図、第１６図は第１５図の装置の等角
投影図、第１７図は１本の浸透液管と36本のフイ
ード溶液管をもつた8.89cmの装置の図、第１８図
は１本の浸透液管と60本のフイード溶液管をもつ
た10.16cmの装置の図、第１９図は第１５図の装
置の縦断面図で、コアを相互接続する手段を示す
図、第２０図は第１５図と第１６図の装置を含む
４個の圧力容器の組立体を示す図、第２１図は孔
をあけた金属ライナとコアを相互接続するための
ねじ山を切つたパイプを備えた第１５図の装置の
図、第２２図は孔をあけた金属ライナ、コアを相
互接続するための管部品、回転を可能にするため
の回り継手及び回転トルクを増すための羽根車を
もつた第１５図の装置の図、第２３図は孔をあけ
た金属ライナと管部品をもつた第１５図の装置を
含む４個の圧力容器の結合体を示し、該圧力容器
は第２０図の装置の成形物の代りに市販の返しベ
ンドを用いるところを示す図、第２５図は流れが
浸透液管供給端に向けまたはそれから離れる状態
にある第２４図の装置の図、第２６図は市販の径
違い継手をもつた第２４図の装置を示し、３個の
異なつた大きさの圧力容器を示す図、第２７図は
20.32cmの装置の断面図で、ｎ＝２とｎ＝３の列
についての２つの配置を示し、図の左側はｍ＝５
をまた右側はｍ＝６の場合を示し、複合基体構造
を示す図、第２８図はｎ＝１からｎ＝６まででｍ
＝６の場合の空隙関係を示す図、第２９図はｍ＝
５，６，７の場合の構造を示す図、第３０図はｎ
＝１についてｍ＝０，ｎ＝２，３についてｍ＝
５、またｎ＝４から８についてｍ＝６のときの複
合コア構造の図で、高密度基体がｎ＝３の列を超
えて延びる状態を示す図、第３１図は付加的な軸
方向浸透液管をもつた装置の図、第３２図は補助
的な放射状浸透液管と任意的付加的な軸方向浸透
液管をもつた装置の図、第３３図はコアの外部表
面のまわりの流れを防止するための外部Ｏリング
ガスケツトをもつた第２１図の装置の図、第３４
図は付表５の結果を示すグラフである。図におい
て、１はコア、２は膜を装着した管、３は浸透液
管、４はＲ／Ｏ膜、５は基体６の端部、６は基
体、７は圧力容器、８は焼結した表面、９は接続
子、１０は接続子、１１は乱流促進部、１２は盲
プラグ、１３は密封部、２０は孔をあけライナ、
２１はむだ空間、３１は内部管、３２は浸透液
管、４１は浸透液収集体、４２は管寄せ、４３は
管寄せ、４４はパイプ継手、４５は保持フラン
ジ、４６は密封部、４７はつば、５０はパイプ継
手、５１はプラグ、６０はナツト、６１はスリー
ブ、６２はユニオン、６３はプラグ、６４はパイ
プ、６５はＯリング、６６は回り継手、６７は羽
根車、７０は保持用ナツト、７１はフランジ、７
２はねじ山を切つた継手、７３はガスケツト、７
４は衛生ブランク、８０は返しベンド、８１は浸
透液を送る管、８２はつば、８３はエルボ、８４
は浸透液を送る管、８５は浸透液を送る管、８６
は径違い継手、９０は外装、９１は基体、９２は
基体、９３は軸線方向の浸透液管、９４は浸透液
管、９５は放射状の浸透液管、９６は孔、９７は
Ｏリング、である。
管とをもつた平衡圧力コアの断面図、第２図は第
１図の装置の等角投影図、第３図は第２図の装置
の反対端の等角投影図、第４図は孔をあけた金属
ライナをもつた浸透液管の図、第５図は２本の浸
透液管と１本の楕円形断面のフイード溶液管とを
もつた楕円形断面の平衡圧力コアの図、第６図は
２本の浸透液管と１本の円筒状フイード溶液管と
を備えた楕円形断面の平衡圧力コアの図、第７図
は現行の6.35cmの７本コア逆浸透装置の図、第８
図は第１図の平衡圧力コアを用いる6.35cmの７本
コア装置の図、第９図は余分の補強を加えた浸透
液管の図、第１０図も余分の補強を加えた浸透液
管の図、第１０Ａ図も余分の補強を加えた浸透液
管の図、第１１図は互に近接して収められる形態
の５本コア装置の図、第１２図は互に近接して収
められる形態の８本コア装置の図、第１３図は、
それぞれ２本のフイード溶液管をもち、互に近接
して配置される形態をとつた５本コア装置の図、
第１４図は、第１３図の装置に類似するが６本の
コアをもつた装置の図、第１５図は１本の浸透液
管と18本のフイード溶液管をもつた6.35cmの平衡
圧力装置の図、第１６図は第１５図の装置の等角
投影図、第１７図は１本の浸透液管と36本のフイ
ード溶液管をもつた8.89cmの装置の図、第１８図
は１本の浸透液管と60本のフイード溶液管をもつ
た10.16cmの装置の図、第１９図は第１５図の装
置の縦断面図で、コアを相互接続する手段を示す
図、第２０図は第１５図と第１６図の装置を含む
４個の圧力容器の組立体を示す図、第２１図は孔
をあけた金属ライナとコアを相互接続するための
ねじ山を切つたパイプを備えた第１５図の装置の
図、第２２図は孔をあけた金属ライナ、コアを相
互接続するための管部品、回転を可能にするため
の回り継手及び回転トルクを増すための羽根車を
もつた第１５図の装置の図、第２３図は孔をあけ
た金属ライナと管部品をもつた第１５図の装置を
含む４個の圧力容器の結合体を示し、該圧力容器
は第２０図の装置の成形物の代りに市販の返しベ
ンドを用いるところを示す図、第２５図は流れが
浸透液管供給端に向けまたはそれから離れる状態
にある第２４図の装置の図、第２６図は市販の径
違い継手をもつた第２４図の装置を示し、３個の
異なつた大きさの圧力容器を示す図、第２７図は
20.32cmの装置の断面図で、ｎ＝２とｎ＝３の列
についての２つの配置を示し、図の左側はｍ＝５
をまた右側はｍ＝６の場合を示し、複合基体構造
を示す図、第２８図はｎ＝１からｎ＝６まででｍ
＝６の場合の空隙関係を示す図、第２９図はｍ＝
５，６，７の場合の構造を示す図、第３０図はｎ
＝１についてｍ＝０，ｎ＝２，３についてｍ＝
５、またｎ＝４から８についてｍ＝６のときの複
合コア構造の図で、高密度基体がｎ＝３の列を超
えて延びる状態を示す図、第３１図は付加的な軸
方向浸透液管をもつた装置の図、第３２図は補助
的な放射状浸透液管と任意的付加的な軸方向浸透
液管をもつた装置の図、第３３図はコアの外部表
面のまわりの流れを防止するための外部Ｏリング
ガスケツトをもつた第２１図の装置の図、第３４
図は付表５の結果を示すグラフである。図におい
て、１はコア、２は膜を装着した管、３は浸透液
管、４はＲ／Ｏ膜、５は基体６の端部、６は基
体、７は圧力容器、８は焼結した表面、９は接続
子、１０は接続子、１１は乱流促進部、１２は盲
プラグ、１３は密封部、２０は孔をあけライナ、
２１はむだ空間、３１は内部管、３２は浸透液
管、４１は浸透液収集体、４２は管寄せ、４３は
管寄せ、４４はパイプ継手、４５は保持フラン
ジ、４６は密封部、４７はつば、５０はパイプ継
手、５１はプラグ、６０はナツト、６１はスリー
ブ、６２はユニオン、６３はプラグ、６４はパイ
プ、６５はＯリング、６６は回り継手、６７は羽
根車、７０は保持用ナツト、７１はフランジ、７
２はねじ山を切つた継手、７３はガスケツト、７
４は衛生ブランク、８０は返しベンド、８１は浸
透液を送る管、８２はつば、８３はエルボ、８４
は浸透液を送る管、８５は浸透液を送る管、８６
は径違い継手、９０は外装、９１は基体、９２は
基体、９３は軸線方向の浸透液管、９４は浸透液
管、９５は放射状の浸透液管、９６は孔、９７は
Ｏリング、である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ コア１は表面に半透膜４が装着された１また
は複数個の管２と膜が装着されない１または複数
個の浸透液管３とを有し、コア１は、圧力容器７
内の圧力がコア１の外表面と膜を装着した管２に
加えられる圧力と均衡する如くに圧力容器７内に
配置され、各浸透液管３は圧力容器７の外部の大
気または相対的に低い圧力に連絡して浸透液の放
出を助せ、それによつてコア１は管２に加えられ
る高圧力から保護されることを特徴とする圧力均
衡型の管状分子濾過装置。 ２ コア１は１本の膜を装着された管２と１本の
膜を装着されない浸透液管３とをもつた特許請求
の範囲第１項に記載の装置。 ３ コア１は複数本の膜を装着した管２と１本の
膜を装着しない浸透液管３とをもつた特許請求の
範囲第１項に記載の装置。 ４ コア１の端部は溶融により密封されている特
許請求の範囲第１項に記載の装置。 ５ コア１の端部は包み込みにより密封されてい
る特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ６ コアが成型、鋳造、焼結またはその他の方法
で製造されたときに継手手段が永久的に封止され
てなる特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ７ 圧力容器７が円形断面のものである特許請求
の範囲第１項に記載の装置。 ８ 膜を装着した１本または数本の管２が円形断
面のものである特許請求の範囲第１項に記載の装
置。 ９ 膜を装着してない１本または数本の浸透液管
３が円形断面のものである特許請求の範囲第１項
に記載の装置。 １０ 個々のコアの長さが0.5ｍと3.0ｍの間のも
のである特許請求の範囲第１項に記載の装置。 １１ 膜を装着した複数本の管２の直径が0.5cm
から2.0cmである特許請求の範囲第１項に記載の
装置。 １２ 順に連続して配置されたコア１の間の継手
が少なくとも１cmの空隙を作る特許請求の範囲第
１項に記載の装置。 １３ １本または数本のコア１内またはコアのま
わりのフイード溶液の流れが浸透液の流れと同じ
方向である特許請求の範囲第１項に記載の装置。 １４ コア１がセラミツクで作られている特許請
求の範囲第１項に記載の装置。 １５ コア１が焼結したガラスの混合物である特
許請求の範囲第１項に記載の装置。 １６ コア１が、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリオレフイン、ポリカーボネート、ポリ塩
化ビニール、ポリ塩化ビニリデン、ポリアセター
ル、ポリスチレンまたはポリウレタンのようなプ
ラスチツクを焼結したものまたは発泡プラスチツ
クである特許請求の範囲第１項に記載の装置。 １７ コア１が、ステンレス鋼、モネルメタル、
銅、黄銅、青銅、亜鉛、アルミニウムまたは銅鉛
の合金のような金属を焼結したものである特許請
求の範囲第１項に記載の装置。 １８ コア１が溶融し、樹脂処理しもしくはその
他の方法で結合したシリカ、砂、長石、粘土、珪
藻土、またはその他の無機鉱物または化石物質の
混合物である特許請求の範囲第１項に記載の装
置。 １９ コア１が、粒状またはフオームラバー、合
成エラストマー、木材粉または木材繊維、粒状ま
たは粉状石炭、アスフアルト、ギルソナイト、ま
たは他の軟炭の粉からなる特許請求の範囲第１項
に記載の装置。 ２０ コア１の断面が最小直径2.0cmと最大直径
122cmまたはそれ以上の円形のものである特許請
求の範囲第１項に記載の装置。 ２１ １本または数本の浸透液管３が孔をあけた
金属ライナ２０をもつた特許請求の範囲第１項に
記載の装置。 ２２ コア１の両端を超えるライナ２０は孔があ
けてない特許請求の範囲第２１項に記載の装置。 ２３ コア１の両端を超えて延びる金属ライナ２
０の両端は市販のパイプ継手を受けるためにねじ
山が切つてある特許請求の範囲第２２項に記載の
装置。 ２４ コア１の両端を超えて延びる金属ライナ２
０に管部品が嵌合された特許請求の範囲第２２項
に記載の装置。 ２５ コア１の両端を超えて延びる金属ライナ２
０にサニタリ管部品が嵌合された特許請求の範囲
第２２項に記載の装置。 ２６ １本または一連のコア１は返しベンド８０
で終る圧力容器内に据付けられ、該返しベンド８
０は１本または一連のコア１の端末に直接連結さ
れたパイプまたは管の据付部分である特許請求の
範囲第２３項に記載の装置。 ２７ コア１の両端を超えて延びる金属ライナ２
０に管部品が嵌合された特許請求の範囲第２６項
に記載の装置。 ２８ コア１の両端を超えて延びる金属ライナ２
０にサニタリ管部品が嵌合された特許請求の範囲
第２６項に記載の装置。 ２９ １本または一連のコア１は返しベンド８０
で終る圧力容器内に据付けられ、該返しベンド８
０は回り継手６６に連結されたパイプまたは管の
据付部分であり、該回り継手は１本または一連の
コア１の端末に直接連結されて操作中回転を許す
特許請求の範囲第２３項に記載の装置。 ３０ コア１の両端を超えて延びる金属ライナ２
０に管部品が嵌合された特許請求の範囲第２９項
に記載の装置。 ３１ コア１の両端を超えて延びる金属ライナ２
０にサニタリ管部品が嵌合された特許請求の範囲
第２９項に記載の装置。 ３２ 回り継手６６に羽根車６７が連結されて操
作中浸透液導管の液の旋回運動を増大し、該羽根
車６７は１本または一連のコア１の端末に連結さ
れてなる特許請求の範囲第２９項に記載の装置。 ３３ コア１の両端を超えて延びる金属ライナ２
０に管部品が嵌合された特許請求の範囲第２９項
に記載の装置。 ３４ コア１の建造及びその相互連結と密封の手
段に用いられるすべての材料が有機物質から成る
特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３５ コア１はその断面が円形であり、膜を装着
した管２の断面は半径ｒの円形であり、膜を装着
した管２の軸線は一連の同心円ｍのそれぞれの上
に均一に分配され、同心円はその半径が大になる
につれて１から始まり次第に大になる数値で表示
され、かゝる円のそれぞれの上の管２の数はｎ×
ｍであり、ｎが１または２のときｍは０、５また
は６に等しく、ｎが３またはそれより大であると
きｍは５または６に等しく、ｒの値と同心円の半
径は管２の最も近いところの間の空隙が0.5mm以
下にならないように定められる特許請求の範囲第
１項に記載の装置。 ３６ コア１は複数の膜装着管２と１または２以
上の膜を装着しない浸透液導管３があり、２つの
異なつた品質の半多孔性物質が用いられ、コアの
平衡は前記半孔性物質によつて得られる特許請求
の範囲第１項に記載の装置。 ３７ コア１はその断面が円形であり、すべての
膜を装着した管２の断面は半径ｒの円形であり、
膜を装着した管２の軸線は一連の同心円ｍのそれ
ぞれの上に均一に分配され、同心円はその半径が
大になるにつれて１から始まり次第に大になる数
値で表示され、かゝる円のそれぞれの上の管２の
数はｎ×ｍであり、ｍは０、５または６に等し
く、ｒの値と同心円の半径は管２の最も近いとこ
ろの間の空隙が0.5mm以下にならないように定め
られ、補助的な浸透液導管は、中央軸線方向に浸
透液管３から管２の間の空隙を通つて放射状に出
る特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３８ コア１は、半透性の膜を装着した表面をも
つた１または数本の管２と、膜のない１または数
本の浸透液管３とをもち、該コアは外部圧力容器
７内に位置ぎめされ、浸透液管３の一端は該圧力
容器の外部と連結して該管３が浸透液を外に出す
ことを可能ならしめ、該管３の他方端はフイード
溶液の浸入を防ぐため栓止めされるかまたは他の
一連の類似のコアに連結されてなる特許請求の範
囲第１項記載の装置。 ３９ コア１は１本の膜装着管２と１本の膜を装
着しない浸透液管３がある特許請求の範囲第３８
項に記載の装置。 ４０ コア１は複数の膜装着管２と１本の膜を装
着しない浸透液管３がある特許請求の範囲第３８
項に記載の装置。 ４１ コアの端が溶融によつて密封された特許請
求の範囲第３８項に記載の装置。 ４２ コアの端が包み込みによつて密封された特
許請求の範囲第３８項に記載の装置。 ４３ コアが成型され、鋳造され、焼結されまた
はその他の方法で製作されるときに、連結装置が
コア内に永久的に封じ込まれる特許請求の範囲第
３８項に記載の装置。 ４４ 外部輪郭が断面円形のものである特許請求
の範囲第３８項に記載の装置。 ４５ １本または数本の内部膜装着管２の輪郭が
断面円形のものである特許請求の範囲第３８項に
記載の装置。 ４６ １本または数本の膜を装着しない浸透液管
３の輪郭が断面円形のものである特許請求の範囲
第３８項に記載の装置。 ４７ 個々のコア１の長さが0.5ｍと3.0ｍの間の
長さのものである特許請求の範囲第３８項に記載
の装置。 ４８ 断面が円形であり、直径が0.5cmと2.0cmの
間のものである複数の膜装着内部管２をもつた特
許請求の範囲第３８項に記載の装置。 ４９ 一連のコア１の間の継手が少なくとも１cm
の空間を作り出す特許請求の範囲第３８項に記載
の装置。 ５０ １本または数本のコア１の内部またはその
まわりのフイード溶液の流れが、浸透液の流れの
方向と同じ方向である特許請求の範囲第３８項に
記載の装置。 ５１ コア１がセラミツク物質から成る特許請求
の範囲第３８項に記載の装置。 ５２ コア１が焼結したガラスの混合物である特
許請求の範囲第３８項に記載の装置。 ５３ コア１が、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリオレフイン、ポリカーボネート、ポリ塩
化ビニール、ポリ塩化ビニリデン、ポリアセター
ル、ポリスチレン、またはポリウレタンのような
プラスチツクを焼結したものまたは発泡プラスチ
ツクから成る特許請求の範囲第３８項に記載の装
置。 ５４ コア１が、ステンレス鋼、モネルメタル、
銅、黄銅、青銅、亜鉛、アルミニウムまたは銅鉛
の合金のような金属を焼結したものである特許請
求の範囲第３８項に記載の装置。 ５５ コア１が、溶融し、樹脂処理しもしくはそ
の他の方法で焼結したシリカ、砂、長石、粘土、
珪藻土、またはその他の無機鉱物または化合物質
の混合物である特許請求の範囲第３８項に記載の
装置。 ５６ コア１が、粒状またはフオームラバー、合
成エラストマー、木材粉または木材繊維、処理し
た木材粉または木材繊維、粒状または粉状石炭、
アスフアルト、ギルソナイト、または他の軟炭の
粉から成る特許請求の範囲第３８項に記載の装
置。 ５７ 外部輪郭の断面が最小直径2.0cmと最大直
径122cmまたはそれ以上の円形のものである特許
請求の範囲第３８項に記載の装置。 ５８ １本または数本の浸透液管３が孔をあけた
金属ライナをもつた特許請求の範囲第３８項に記
載の装置。 ５９ コア１の両端を超えるライナは孔があけて
ない特許請求の範囲第５８項に記載の装置。 ６０ コア１の両端を超えて延びる金属ライナの
両端は市販のパイプ継手を受けるためにねじ山が
切つてある特許請求の範囲第５９項に記載の装
置。 ６１ コア１の両端を超えて延びる金属ライナに
管部品が嵌合された特許請求の範囲第５９項に記
載の装置。 ６２ コア１の両端を超えて延びる金属ライナに
サニタリ管部品が嵌合された特許請求の範囲第５
９項に記載の装置。 ６３ １本または一連のコア１は返しベンドで終
る圧力容器内に据付けられ、該返しベンドは１本
または一連のコア１の端末コアに直接連結された
パイプまたは管の据付部分である特許請求の範囲
第６０項に記載の装置。 ６４ コア１の両端を超えて延びる金属ライナに
管部品が嵌合された特許請求の範囲第６３項に記
載の装置。 ６５ コア１の両端を超えて延びる金属ライナに
サニタリ管部品が嵌合された特許請求の範囲第６
３項に記載の装置。 ６６ １本または一連のコア１は返しベンドで終
る圧力容器内に据付けられ、該返しベンドは回り
継手に連結されたパイプまたは管の据付部分であ
り、該回り継手は１本または一連のコアの端末の
コアに直接連結されて操作中回転を許す特許請求
の範囲第６０項に記載の装置。 ６７ コア１の両端を超えて延びる金属ライナに
管部品が嵌合された特許請求の範囲第６６項に記
載の装置。 ６８ コア１の両端を超えて延びる金属ライナに
サニタリ管部品が嵌合された特許請求の範囲第６
６項に記載の装置。 ６９ 回り継手に羽根車が連結されて操作中浸透
液導管の液の旋回運動を増大し、該羽根車は１本
または一連のコア１の端末コアに連結されている
特許請求の範囲第６６項に記載の装置。 ７０ コア１の両端を超えて延びる金属ライナに
管部品が嵌合された特許請求の範囲第６９項に記
載の装置。 ７１ コア１の建造及びその相互連結と密封の手
段に用いられるすべての材料が無機物質から成る
特許請求の範囲第３８項に記載の装置。 ７２ コア１はその断面が円形であり、すべての
膜を装着した管２の断面は半径ｒの円形であり、
膜を装着した管２の軸線は一連の同心円ｍのそれ
ぞれの上に均一に分配され、同心円はその半径が
大になるにつれて１から始まり次第に大になる数
値で表示され、かゝる円のそれぞれの上の管２の
数はｎ×ｍであり、ｎが１または２のときｍは
０、５または６に等しく、ｎが３またはそれより
大であるときｍは５または６に等しく、ｒの値と
同心円の半径は管２の最も近いところの間の空隙
が0.5mm以下にならないように定められる特許請
求の範囲第３８項に記載の装置。 ７３ コア１は複数の膜装着管２と１または２以
上の膜を装着しない浸透液管３があり、２つの異
なつた品質の半多孔性物質が用いられ、前記半多
孔性物質によつて得られる特許請求の範囲第３８
項に記載の装置。 ７４ 補助的浸透液管は、中央軸線方向の浸透液
管３から内部膜装着管２の間の空間を通つて放射
状に出る特許請求の範囲第７２項に記載の装置。
Priority Applications (7)
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Publications (2)
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|---|---|
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14827476A Granted JPS5371686A (en) | 1976-12-09 | 1976-12-09 | Tubular molecule filtering apparatus |
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|---|---|
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| JP (1) | JPS5371686A (ja) |
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| CA (1) | CA1105842A (ja) |
| DE (1) | DE2754627A1 (ja) |
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