JPS61227802A - サ−モパ−ベ−パレ−シヨン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明はサーモパーベーパレーション装置に関する。

〈従来技術〉 溶液を分離濃縮する方法として、液体蒸気は透過させる
が液体自体は透過させない重合体多孔質膜の一次側に高
温の原液を流通させ、原液から発生し、」１記多孔質膜
を透過した蒸気を二次側で冷却して凝縮させ、このよう
にし−次側において原液を濃縮し、二次側において凝縮
させるサーモパーベーパレーションは既に知られており
、またそのための装置も従来より種々に提案されている
。

例えば特公昭４９−４５４６１号公報には、多孔質膜か
らなる膜質を一対平行に配設しその間を原液通路となす
と共に、この通路との間に空間を隔てて一対の伝熱壁を
配設し冷却通路となし、更に、このような原液通路と冷
却水通路を多段に平行に配設してなるサーモパーベーパ
レーション装置が記載されている。

一般に凝縮液は重力により冷却板に沿って流下し、装置
下部にて取り出されている。また特開昭５８−２０２０
８９号公報には冷却用として非透過性シートを使用し、
凝縮液を多孔質膜と前記非透過性シートの両者に密接に
接触させながら捕集し、原液の圧力により凝縮液を押し
流し、外部に取り出す装置が記載されている。これらの
装置では凝縮液がすみやかに取り出されていないため、
凝縮液が取出口へ移動中に特に液の凝縮面近傍において
温度が上胃し、液の蒸発部の蒸気圧と凝縮部の蒸気圧の
差が小さくなり、その結果前記の蔑気圧差を駆動力とす
るザーモバーヘーパレーション法では透過効率が低下す
るという欠点があった。

く目的〉 本発明は」−記従来技術の欠点を解消し、ｉｑられた凝
縮液をすみやかに外部に取り出すことができ、透過りＪ
率、処理効率にずくれたサーモパーベーパレーション装
置の提供を目的とする。

〈構成〉 本発明は液体蒸気は透過させるが、液体自体は透過させ
ない多孔質膜で仕切られた一側を高温の原液通過とし、
他側に冷却板を設けて該冷却板と前記多孔質膜との間を
凝縮室とし、前記原液通路から多孔質膜を透過した蒸気
を凝縮して液を得る装置であって、前記凝縮室に凝縮液
の取出口を２カ所以上設けると共に、杉苔［１２出口に
対して取出口へ液を導くための凝縮液ガイドを設けたこ
とを特徴とするサーモパーベーパレーション装置である
。

〈実施例〉 第１図は本発明の実施例を示すサーモパーベーパレーシ
ョン装置の断面図で、第２図は凝縮室の正面図である。

原液通路２は２枚の多孔質膜１，１間に構成される。こ
の原液通路２には原液の導入管６及び導出管７が接続さ
れている。多孔質膜１の外側に冷却板３０が配設され、
該冷却板３０と前記多孔質膜１との間を凝縮室３に構成
している。この凝縮室３は例えばＮＢＲゴム製のパツキ
ン２０を多孔質膜Ｉと冷却板３０に挿入することによっ
て構成される。前記パツキン２０は額縁状に形成され、
前記凝縮室３の周囲を密閉するものである。冷却板３０
の外側は冷却液通路５が設けられ、冷却板３０を冷却す
るようにされている。冷却／＃ｔ、通路５には冷却液導
入管８及び導出管９が接続されている。

原液通路２内に導入された高温の原液は蒸気となって多
孔質膜１を透過し、凝縮室３内の冷却板３０表面で凝縮
して凝縮液となる。凝縮液は冷却板３０に沿って重力方
向すなわち下方へ流れる。

従来は凝縮室３の最下部に凝縮液の取出口を設けていた
が、本発明では凝縮液の取出口１０を凝縮室３の最下部
の他に、その途中位置にも設けて複数の取出口１０から
凝縮液を取出すようにしている。そして、凝縮室３の前
記途中位置に設けられる取出口１０に対して、該取出口
１０に凝縮液を速やかに導くためのガイドとしてガイド
壁４０を設けている。ガイド壁４０は水平方向に対して
傾斜して設けられている。したがってこの実施例は凝縮
室３がガイド壁４０によっていくつかの小室に分けられ
た形となり、小室に溜った凝縮液は第２図の矢符で示す
ように、ガイド壁４０に沿って各取出口１０に流れ込む
ことになる。■マ出ロ１０に流入した凝縮液は排出路１
）を通って外部へ排出される。

カイト壁４０の傾斜は、例えば水平方向に対して５〜４
０度の傾斜をもって形成することができる。凝縮液の取
出口ＩＯとガイド壁４０の形と数は特に限定されないが
、小型の装置においては３〜ｌＱｃｍ程度の間隔に設け
、ガイド壁４０は０．１〜３ｎ程度の厚さで、２〜１５
ｍｍ幅であるのが好ましい。凝縮室３及びガイド壁４０
は保温性を有することが好ましく、したがってガイド壁
４０は前記パツキン２０と同様、ＮＢＲゴムその他の樹
脂で作られる。勿論ガイド壁４０はパツキン２０と一体
成型されてもよく、また別体のものを接合するようにし
てもよい。実施例の場合は一体成型している（第２図）
。第２図に示す実施例では凝縮液の取出口１０を図の左
側と下部にしか設けていないが、勿論右側にも設けるこ
とができる。

なお、多孔質膜１は、高温の原液に対して親和性を有し
ないこと、例えば原液が水溶液の場合であれば疏水性で
あることが必要であり、更に、原液は透過させないが、
その蒸気は透過させる性質を有することが必要である。

従ってかかる疏水性多孔質膜は、通常０．０５〜５０μ
ｍ１好ましくは０．１〜１０μｍ程度の微孔を有し、か
つ、多孔度が５０％以上であることが好ましい。また膜
厚は特に制限されるものではないが、通常１〜３００．
ｕｍ、好ましくは５〜１００μｍ程度である。従って、
原液が水溶液の場合、ポリテトラフルオロエチレン樹脂
のようなフッ素系樹脂からなる多孔質膜が耐熱性と疏水
性を共に有する点から特に好ましく用いられる。したし
、例えばポリスルホンやセルロース樹脂のような親水性
樹脂からなる多孔質膜でも、表面にフッ素系樹脂やシリ
コーン樹脂等の澄水性の樹脂を被覆して疏水性の多孔質
膜表面を付与するときは、これら樹脂膜も使用すること
ができる。

また前記凝縮室３には図示しないスペーサ部材を挿入す
ることができる。特に凝縮液ガイドに沿ってスペーサ部
材を挿入することが、凝縮液の集液効率向上の点で好ま
しい。このスペーサ部材は、膜１を透過した蒸気が冷却
板３０まで透過し得るよう多孔質であると共に、冷却板
３０によって冷却されて凝縮した水が少なくとも所定方
向に通液性を有することが必要であり、更に、熱伝導性
にすぐれていることが好ましい。図示した装置において
は、スペーサ部材は生じた凝縮水が鉛直方向に流下し得
るように、スペーサ部材は少なくとも鉛直方向に通液性
を有することが必要である。勿論、スペーサ部材は多孔
質膜１又は冷却板３０表面に、又はこれらの両者に予め
接合されていてもよい。

上記スペーサ部材としては、例えば、１０〜１０００メ
ソシユの天然又は合成の繊維、例えば、ポリエチレン、
ポリエステル、ポリアミド等の繊維からなる織布、不織
布、炭素繊維布、金属網等が好ましく用いられる。スペ
ーサ部材の厚みは特に制限されるものではないが、余り
に厚いときは、却って蒸気の凝縮効率を低下させるので
、通常、５ｗ以下、特に０．２〜３ｍｍの範囲が好まし
い。

第３図は本発明の他の実施例を示す図で、凝縮室３の正
面図である。

この例も第１図、第２図で示した例と同様、凝縮室３内
にガイド壁４０を設けるものである。その点で上述の例
と何ら変らない。ただ、本実施例では、多孔質膜１と冷
却板３０との間に挿入され（第１図参照）、凝縮室３を
構成するパツキン２０に前記ガイド壁４０を設ける他、
２点鎖線で示す多孔質膜１の有効膜面の外縁部に対応す
るパツキン２０部分を切欠いて凝縮液の取出口を兼ねる
帯状の集液領域】２を形成している。この集液領域１２
を設けることにより、冷却板３０表面で凝縮した液が、
前記ガイド壁４０による他この領域１２によっても容易
に集液され、速やかに排出されることになり、一層凝縮
液の取出しが容易となる。

なおガイド壁４０の形状は第２図に示すものと異なるが
、傾斜している点で同様であり、他の点で種々の具体的
形状とすることができることを示すものである。

第４図、第５図はさらに他の実施例を示す図で、第４図
は冷却板の正面図を示し、第５図は第４図のＡ−Ａ断面
図である。

この実施例は、凝縮室３内の凝縮液を速やかに取出す手
段として、凝縮室３の一面を構成する冷却板３０の表面
に、水平方向に対して傾斜してガイド溝５０を形成し、
このガイド溝５０を凝縮液のガイドとして凝Ｉｉｉ液を
集め、この満５０に沿って凝縮液を取出口１０へ導くよ
うにしたものである。この場合、ガイド溝５０と取出口
１０は連続し、傾斜したガイド溝５０の最下部に取出口
１０が位置することになる。ガイド溝５０の傾斜ば、例
えば水平方向に対して５〜４０度の角度で形成すること
ができる。溝５０の形と数は特に限定されないが、小型
の装置においては３〜］Ｑｃｍ程度の間隔に５〜１５關
程度の幅で０．３〜１．５ｍｍ程度の深さに刻むのが好
ましい。また取出口１０は第４図上、図面左側と下部に
しか設けていないが、勿論右側にも設けてもよい。

なお、以−ヒで述べた３つの実施例ではいずれも凝縮室
、冷却板が鉛直方向に立設された場合について述べたが
、凝縮室、冷却板が水平方向に積層状態に設けられる場
合においても本発明による効果を得ることができる。こ
の場合、ガイド壁４０やガイド溝５０の（ｌＪ４斜は、
凝縮液にかかる圧力が大きい部分から小さい部分へと凝
縮液が流れて取出せるように配設することになる。

次に本発明による膜分離の試験例を示す。

抜膨桝 第１図、第２図に示すような装置を用い、多孔質膜１と
してポリテトラフルオロエチレン時の多孔質膜を、また
冷却板３０としてステンレス板を用いた。またガイ１゛
壁４０は２婁ｌ厚、１０１幅のＮ　Ｂ　Ｒゴム板を用い
、パツキン３０と一体成型しており、伸ネ１は１５度に
設定した。多孔質膜１は平均孔（Ｙｏ、２μｍの微孔を
有し、多孔度８０％で、装置における有効膜面積５５０
ｃｍ２のものを２板用いた。

この装置において、原液、冷却液ともに水道水を流３Ｆ
ｆＪさせ、原液と冷却液の温度からそれぞれの水の蒸気
圧を求め、蒸気圧の差をとった。そして蒸気圧差に対す
る膜の単位面積当りの透過液量変化をとった。結果を第
６図に示す。例えば蒸気圧差が１５０ｍ＋＋ｌＩｇの場
合には、取出口が１カ所の従来装置では透過液量が０．
２０であるのに、本発明の装置（取出孔が３カ所）では
０．４５と約２．３倍の速度で透過液量を得ることがで
きた。

〈効果〉 以上の構成よりなる本発明によれば、凝縮液を凝縮室か
ら速やかに砲除くことができ、そのため凝縮液の表面近
傍の温度を低く保つことができる結果、透過効率を大幅
に向−１ニさせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すサーモバーヘーパレーシ
ョン装置の断面図で、第２図は凝縮室の正面図である。 第３図は本発明の他の実施例を示す図で、凝縮室の正面
図である。第４図、第５図はさらに他の実施例を示し、
第４図は冷却板の正面図で、第５図は第４図のＡ−Ａ断
面図である。 第６図は試験結果を示す図である。 １−多孔質膜　　　　２−原液孔 ３−凝縮室　　　　１〇−取出口 １２−集液領域　　　２０−パツキン ３〇−冷却板　　　　４０−ガイド壁 ５０−　ガイド溝

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体蒸気は透過させるが、液体自体は透過させな
   い多孔質膜で仕切られた一側を高温の原液通過とし、他
   側に冷却板を設けて該冷却板と前記多孔質膜との間を凝
   縮室とし、前記原液通路から多孔質膜を透過した蒸気を
   凝縮して液を得る装置であって、前記凝縮室に凝縮液の
   取出口を２カ所以上設けると共に、該各取出口に対して
   取出口へ液を導くための凝縮液ガイドを設けたことを特
   徴とするサーモパーベーパレーション装置。
2. （２）凝縮液ガイドは凝縮室内に水平方向に対して傾斜
   して設けられたガイド壁である特許請求の範囲第１項記
   載のサーモパーベーパレーション装置。
3. （３）ガイド壁は凝縮室の周囲を密閉すべく多孔質膜と
   冷却板との間に挿入されるパッキンの一部で構成してい
   る特許請求の範囲第２項記載のサーモパーベーパレーシ
   ョン装置。
4. （４）凝縮液ガイドは冷却板の表面に水平方向に対して
   傾斜して設けられたガイド溝である特許請求の範囲第１
   項記載のサーモパーベーパレーション装置。
5. （５）凝縮室の周囲を密閉すべく多孔質膜と冷却板との
   間に挿入される額縁状のパッキンに対して、前記多孔質
   膜の有効膜面の外縁部に対応するパッキン部分を切欠い
   て凝縮液の取出口を兼ねる帯状の集液領域を形成した特
   許請求の範囲第１項から第４項の何れかに記載のサーモ
   パーベーパレーション装置。