JPS6258063A - 濃度差発電用浸透装置 - Google Patents
濃度差発電用浸透装置Info
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- JPS6258063A JPS6258063A JP60196906A JP19690685A JPS6258063A JP S6258063 A JPS6258063 A JP S6258063A JP 60196906 A JP60196906 A JP 60196906A JP 19690685 A JP19690685 A JP 19690685A JP S6258063 A JPS6258063 A JP S6258063A
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- hollow
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、海水などの高濃度溶液と、河川水や溶媒な
どの低濃度溶液との間に存在する濃度差エネルギーを、
半透膜による浸透現象を利用して）械的エネルギーに変
換して発電を行う浸透圧制−１１゜ □、哩濃度差発電における濃度差発電用浸透装置９関−
する。
どの低濃度溶液との間に存在する濃度差エネルギーを、
半透膜による浸透現象を利用して）械的エネルギーに変
換して発電を行う浸透圧制−１１゜ □、哩濃度差発電における濃度差発電用浸透装置９関−
する。
されている、第３図は米国特許第３９０ｆ１２５０号に
開示されている方式の浸透圧利用濃度差発電の系統図を
示す、この方式では、地上に設置された浸透装置１内の
半透膜２で区別された２室のうち、半透膜外側水路３に
は、海水などの高濃度溶液５を高圧ポンプ７により浸透
圧以下の圧力で供給する。同時に、浸透装置ｌの半透膜
内側水路９には、河川水や溶媒などの低濃度溶液１１を
低圧ポンプ１３により供給して、半透膜２を通じて図の
矢印１４方向に浸透を行わせ、残りは排出する。
開示されている方式の浸透圧利用濃度差発電の系統図を
示す、この方式では、地上に設置された浸透装置１内の
半透膜２で区別された２室のうち、半透膜外側水路３に
は、海水などの高濃度溶液５を高圧ポンプ７により浸透
圧以下の圧力で供給する。同時に、浸透装置ｌの半透膜
内側水路９には、河川水や溶媒などの低濃度溶液１１を
低圧ポンプ１３により供給して、半透膜２を通じて図の
矢印１４方向に浸透を行わせ、残りは排出する。
このとき、その浸透が半透膜外側水路の圧力に抗して行
われるので、濃度差エネルギーを機械的エネルギーに変
換したことになる。すなわち、半透膜外側水路３の排出
溶液は加圧供給溶液に浸透：第４図はＭ、Ｒｅａ！ｉ氏
が［Ｅｎｅｒｇｙ、６，２７７（１９８１）］る、この
方式では、浸透装置１を浸透圧以下の周囲水圧となる海
底１８に設置し、浸透装置１内の半透膜外側水路３に周
囲海水５を低圧ポンプ１３で供給する。浸透装置１内の
半透膜内側水路９の圧力が矢印１４の浸透によって大気
圧程度（圧力を定常に保つため大気開放とする方式もあ
る。）に減少したところに、陸上から河川水１１を導管
１９を通じて補給する。その時の河川水１１の落差を利
用してタービン１５を回転させ、この回転を発電機１７
により電力に変換する。また、半透膜内側水路Ｓの一部
の溶液（残液）は高圧ポンプ７により海中に排出される
。
われるので、濃度差エネルギーを機械的エネルギーに変
換したことになる。すなわち、半透膜外側水路３の排出
溶液は加圧供給溶液に浸透：第４図はＭ、Ｒｅａ！ｉ氏
が［Ｅｎｅｒｇｙ、６，２７７（１９８１）］る、この
方式では、浸透装置１を浸透圧以下の周囲水圧となる海
底１８に設置し、浸透装置１内の半透膜外側水路３に周
囲海水５を低圧ポンプ１３で供給する。浸透装置１内の
半透膜内側水路９の圧力が矢印１４の浸透によって大気
圧程度（圧力を定常に保つため大気開放とする方式もあ
る。）に減少したところに、陸上から河川水１１を導管
１９を通じて補給する。その時の河川水１１の落差を利
用してタービン１５を回転させ、この回転を発電機１７
により電力に変換する。また、半透膜内側水路Ｓの一部
の溶液（残液）は高圧ポンプ７により海中に排出される
。
ここで、説明の便宜上、第３図に示した方式を陸上方式
（Ａ）、第４図に示した方式を海中方式−（Ｂ）と称す
ることとする。
（Ａ）、第４図に示した方式を海中方式−（Ｂ）と称す
ることとする。
＝１１
ｓ１４ｊ！ｉ械効率ＭＥは正味出力（発電機１７の出力
からボ：′っ・司ブ７，１３の動力を差引いた値）を理
想出力で除しここで、ηＨは高圧ポンプ７の効率であり
、そのポンプの全揚程をＰＨ十氷水路圧力損失（ΔＰＯ
またはΔＰｉ）とする、ηしは低圧ポンプ１３の効率で
あり、そのポンプの全揚程をＰｔ、 （ΔＰｉまたはΔ
ＰＯと同じ）とする。ηＴはタービン１５の効率、ＰＨ
は落差、η０は発電機１７の効率、Ｖｓは高濃度失であ
る。
からボ：′っ・司ブ７，１３の動力を差引いた値）を理
想出力で除しここで、ηＨは高圧ポンプ７の効率であり
、そのポンプの全揚程をＰＨ十氷水路圧力損失（ΔＰＯ
またはΔＰｉ）とする、ηしは低圧ポンプ１３の効率で
あり、そのポンプの全揚程をＰｔ、 （ΔＰｉまたはΔ
ＰＯと同じ）とする。ηＴはタービン１５の効率、ＰＨ
は落差、η０は発電機１７の効率、Ｖｓは高濃度失であ
る。
、半透膜外側水路３と半透膜内側水路９の平均圧力差を
上述の両方式（Ａ）、（Ｂ）ともほぼＰ）ｌとみな□□
１１１□□ せるので、理想出力はＰＨ・ΔＶとなる。
上述の両方式（Ａ）、（Ｂ）ともほぼＰ）ｌとみな□□
１１１□□ せるので、理想出力はＰＨ・ΔＶとなる。
今、ηＨ＝０．８．ηし＝０．８． η７ ＝０．８
４゜７Ｊｃ ＝０．９５．ΔＰｏ＝ΔＰｉ、 （ＰＨ＋
ΔＰｏ） ／ＰＨ＝１．０２．ΔＰＯ／ＰＨ−０，０２
，ＶＵ ／ΔＶ＝０．５と仮定すると、上式（１）およ
び（２）は次式（３）、（４）となる。
４゜７Ｊｃ ＝０．９５．ΔＰｏ＝ΔＰｉ、 （ＰＨ＋
ΔＰｏ） ／ＰＨ＝１．０２．ΔＰＯ／ＰＨ−０，０２
，ＶＵ ／ΔＶ＝０．５と仮定すると、上式（１）およ
び（２）は次式（３）、（４）となる。
ＭＥ（海中） −０，５５９５−０，０２５−Ｖｓ／
Ａ Ｖ（但し、 ｐＬ ＝ΔＰｏ） ・・・（４）（
、要がある。
Ａ Ｖ（但し、 ｐＬ ＝ΔＰｏ） ・・・（４）（
、要がある。
：２（
，２，また、半透膜内側水路９の溶液は、溶媒１１の半
・１′□ る。
・１′□ る。
ところで、鵜飼比らの［燃料及燃焼、 ４７（１１）。
ｅｅｓ（ｘｓｓｏ） 、１での論文によれば、逆浸透装
置の半透膜として中空繊維状半透膜を使用すると、容積
当りの透水量が大きくなり、装置全体が小型化できると
指摘されている。さらに、その場合は表面流速が低くて
も表面更新は理想状態に近くなり、必要膜面流速を低く
おさえることができると指摘されている。従って、この
指摘によれば、高濃度溶液供給流量Ｖｓ対浸透流量ΔＶ
の比Ｖｓ／ΔＶをできるだけ小さくすることが要求され
る浸透圧利用濃度差発電においては、中空繊維状半透膜
が浸透図および第６図に基づいて説明する。本図に示子
ように、多数の中空繊維状半透膜２１を多孔芯管２３の
周囲に配列積層して、それらの両端を接着層２５、２５
’ で接着固定する０図の左端側の接着層２５は多孔芯
管２３のみをその端部に開口させ１図の右端側の接着層
２５′ は中空繊維状半透膜２１のみをその端面に開口
させる。このようにして、半透膜外側水路３と半透膜内
側水路９とに区画した中空繊維エレメント２７を、内部
コネクタ２８と集水スペーサ３１および端板３３．３３
’ とを介して円筒容器３５内に密封固定する。
置の半透膜として中空繊維状半透膜を使用すると、容積
当りの透水量が大きくなり、装置全体が小型化できると
指摘されている。さらに、その場合は表面流速が低くて
も表面更新は理想状態に近くなり、必要膜面流速を低く
おさえることができると指摘されている。従って、この
指摘によれば、高濃度溶液供給流量Ｖｓ対浸透流量ΔＶ
の比Ｖｓ／ΔＶをできるだけ小さくすることが要求され
る浸透圧利用濃度差発電においては、中空繊維状半透膜
が浸透図および第６図に基づいて説明する。本図に示子
ように、多数の中空繊維状半透膜２１を多孔芯管２３の
周囲に配列積層して、それらの両端を接着層２５、２５
’ で接着固定する０図の左端側の接着層２５は多孔芯
管２３のみをその端部に開口させ１図の右端側の接着層
２５′ は中空繊維状半透膜２１のみをその端面に開口
させる。このようにして、半透膜外側水路３と半透膜内
側水路９とに区画した中空繊維エレメント２７を、内部
コネクタ２８と集水スペーサ３１および端板３３．３３
’ とを介して円筒容器３５内に密封固定する。
この逆浸透分離装置では、高濃度溶液は、図の左側の端
板３３の半透膜外側水路人口３７から浸透圧以上の圧力
で供給され、内部コネクタ２８を通って多孔芯管２３で
分配され、中空Ｆａ雌状半透膜２１の各繊維の外側をく
ぐり抜けるように半径方向に流れ′・１ 繊維群の外層部に達した残りの高濃度溶液は、図浸透分
離された溶媒は、図の右端の開口から流出し、集水スペ
ーサ３１に集められ、端板３３′ に設けられた半透膜
内側水路出口４１から外部へ排出される。
板３３の半透膜外側水路人口３７から浸透圧以上の圧力
で供給され、内部コネクタ２８を通って多孔芯管２３で
分配され、中空Ｆａ雌状半透膜２１の各繊維の外側をく
ぐり抜けるように半径方向に流れ′・１ 繊維群の外層部に達した残りの高濃度溶液は、図浸透分
離された溶媒は、図の右端の開口から流出し、集水スペ
ーサ３１に集められ、端板３３′ に設けられた半透膜
内側水路出口４１から外部へ排出される。
↓
い、このため、浸透圧利用濃度差発電にこの逆浸透分離
装置をそのまま使用することは難しい。
装置をそのまま使用することは難しい。
また、半透膜外側水路３でＶｓ／ΔＶを小さくすると、
半透膜２１の表面での流速が低下して、表面更新が悪く
なり、浸透水による濃度の低い領域の増大、すなわち濃
度分極の増大や、流れの片寄りが生じる。このため、溶
媒を浸透させる推進力とったところ、浸透流量ΔＶが急
速に減少したことを報告している［Ｓｙｍｐ、 ｏｎ
Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ ａｎｄＭｅｍｂｒａｎｅ Ｐｒ
ｏｃｅｓｓｅｓ、 Ｐｅｒｕｇｕｉａ、１９８２ ］
＊上述したように、この原因は半透膜内側水路９の出口
が１ケ所あるだけで入口がないために、溶質濃度の上昇
が抑制できなかったためと考えられる。さらに、Ｖｓ／
ΔＶも３〜ＩＯと比較的小さかったので、半透膜外側水
路３の濃度分極や流れの片寄りも多少発達していたもの
と思われる・ ［発明が解決しようとする問題点］ そこで、中空繊維型浸透装置の半透膜内側水路に出口と
入口とを°共に設けた従来例を第７図および第８図を参
照して説明する。第７図の侵透装置は、Ｓ、Ｌｏｅｂ氏
らが［Ｊ、 Ｍｅｌ！１ｂｒａｎｅ Ｓｃｉ、 １
゜２４９（１９７Ｇ） ］に発表したものである。この
装置で＝− は：中空繊維状半透膜２１の束がＴ字型継手管４３内を
通り抜けて円筒容器３５に入り、右端のエンドキ内側水
路出入口４１，４？を具えた補強筒４８に接続される。
半透膜２１の表面での流速が低下して、表面更新が悪く
なり、浸透水による濃度の低い領域の増大、すなわち濃
度分極の増大や、流れの片寄りが生じる。このため、溶
媒を浸透させる推進力とったところ、浸透流量ΔＶが急
速に減少したことを報告している［Ｓｙｍｐ、 ｏｎ
Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ ａｎｄＭｅｍｂｒａｎｅ Ｐｒ
ｏｃｅｓｓｅｓ、 Ｐｅｒｕｇｕｉａ、１９８２ ］
＊上述したように、この原因は半透膜内側水路９の出口
が１ケ所あるだけで入口がないために、溶質濃度の上昇
が抑制できなかったためと考えられる。さらに、Ｖｓ／
ΔＶも３〜ＩＯと比較的小さかったので、半透膜外側水
路３の濃度分極や流れの片寄りも多少発達していたもの
と思われる・ ［発明が解決しようとする問題点］ そこで、中空繊維型浸透装置の半透膜内側水路に出口と
入口とを°共に設けた従来例を第７図および第８図を参
照して説明する。第７図の侵透装置は、Ｓ、Ｌｏｅｂ氏
らが［Ｊ、 Ｍｅｌ！１ｂｒａｎｅ Ｓｃｉ、 １
゜２４９（１９７Ｇ） ］に発表したものである。この
装置で＝− は：中空繊維状半透膜２１の束がＴ字型継手管４３内を
通り抜けて円筒容器３５に入り、右端のエンドキ内側水
路出入口４１，４？を具えた補強筒４８に接続される。
補強筒４８と中空繊維状半透膜２１とは、１字容器３５
と中空繊維状半透膜２１の間の半透膜外側水路３を、半
透膜２１内から浸み出た浸透水を集めながら流れて、エ
ンドキャップ４５に開口した半透膜外側水路出口３９か
ら排出される。
と中空繊維状半透膜２１の間の半透膜外側水路３を、半
透膜２１内から浸み出た浸透水を集めながら流れて、エ
ンドキャップ４５に開口した半透膜外側水路出口３９か
ら排出される。
だが、この浸透装置では半透膜の特性を調べるために、
濃度分極によって浸透流量が低下しないように高濃度溶
液を大量に流している。このため、Ｖｓ／ΔＶが４０程
度にもなり、実用的ではなコ い：・ ；第８図の浸透装置は、木発明者が「昭和６０年電゛・
１ 気学会全国大会講演論文集、 ［１１］ Ｎｏ、１１８
１］において発表したものであり、上述の第５図の逆浸
透分離装置を改良したものである。第８図に示すよ５−
に、中空繊維状半透膜２１は多孔芯管２３に交差配列で
積層され、その半透膜２１の両端が接着層２５゜２５′
により固定されて・いる０図左端の接着層２５の中央
貫通孔には多孔芯管２３が開口し、その接着層２５の外
端部周囲には中空Ｆａ維状状半透膜１が開口している。
濃度分極によって浸透流量が低下しないように高濃度溶
液を大量に流している。このため、Ｖｓ／ΔＶが４０程
度にもなり、実用的ではなコ い：・ ；第８図の浸透装置は、木発明者が「昭和６０年電゛・
１ 気学会全国大会講演論文集、 ［１１］ Ｎｏ、１１８
１］において発表したものであり、上述の第５図の逆浸
透分離装置を改良したものである。第８図に示すよ５−
に、中空繊維状半透膜２１は多孔芯管２３に交差配列で
積層され、その半透膜２１の両端が接着層２５゜２５′
により固定されて・いる０図左端の接着層２５の中央
貫通孔には多孔芯管２３が開口し、その接着層２５の外
端部周囲には中空Ｆａ維状状半透膜１が開口している。
さらに接着層２５の外周部には円筒容器３５との密封を
行うシール５１が配設されている。多孔芯管２３の開口
部は、内部コネクタ２９の貫通孔を介して端板３３の半
透膜外側水路入口３７と接続されている。
行うシール５１が配設されている。多孔芯管２３の開口
部は、内部コネクタ２９の貫通孔を介して端板３３の半
透膜外側水路入口３７と接続されている。
半透膜２１内の半透膜内側水路８は、中空１！維状半透
膜２１の開口を通って円環状の集水スペーサ３１を抜け
、端板３３に設けた半透膜内側水路出口４１に接続され
る。また、図の右端の接着層２５′では、状半透膜２１
の各ｍ雄の間をくぐり抜【するように半径方向に流れる
。この間に半透膜内側水路９から浸み出た浸透水を集め
た高濃度溶液は、中空繊維エレメント２７の外周部側の
半透膜外側水路３に出て、内部コネクタ２９′ の外周
の環状間隙を通って、図の右端の半透膜外側水路出口３
９へ排出される。
膜２１の開口を通って円環状の集水スペーサ３１を抜け
、端板３３に設けた半透膜内側水路出口４１に接続され
る。また、図の右端の接着層２５′では、状半透膜２１
の各ｍ雄の間をくぐり抜【するように半径方向に流れる
。この間に半透膜内側水路９から浸み出た浸透水を集め
た高濃度溶液は、中空繊維エレメント２７の外周部側の
半透膜外側水路３に出て、内部コネクタ２９′ の外周
の環状間隙を通って、図の右端の半透膜外側水路出口３
９へ排出される。
このように、従来の逆浸透分離装置やそれに近この発明
は、上述の問題点に鑑み、浸透装置の半透膜外側水路に
おいて濃度分極や流れの片寄りを大きくせずに高濃度溶
液供給流量Ｖｓ対浸透流量ΔＶの比Ｖｓ／ΔＶを小さく
して、半透膜の性能を充分に活用し、これにより浸透圧
利用濃度差発電の効率を高くし、さらには取扱を容易に
した中空繊維型の濃度差発電用浸透装置を提供すること
を目的とする。
は、上述の問題点に鑑み、浸透装置の半透膜外側水路に
おいて濃度分極や流れの片寄りを大きくせずに高濃度溶
液供給流量Ｖｓ対浸透流量ΔＶの比Ｖｓ／ΔＶを小さく
して、半透膜の性能を充分に活用し、これにより浸透圧
利用濃度差発電の効率を高くし、さらには取扱を容易に
した中空繊維型の濃度差発電用浸透装置を提供すること
を目的とする。
［問題点を解決するための手段］
この目的を達成するため、この発明は、多孔芯管の周囲
に中空繊維状の半透膜を配列積層して該半透膜の両端を
接着固定し、これにより半透膜外側水路と半透膜内側水
路とを区分した中空繊維エレメントと、中空Ｆａ維エレ
メントを密封固定した円筒容器と、中空繊維エレメント
の半透膜外側水路に配設して半透膜外側水路を偶数に区
画する仕′−１部とを具備したことを特徴とする。
に中空繊維状の半透膜を配列積層して該半透膜の両端を
接着固定し、これにより半透膜外側水路と半透膜内側水
路とを区分した中空繊維エレメントと、中空Ｆａ維エレ
メントを密封固定した円筒容器と、中空繊維エレメント
の半透膜外側水路に配設して半透膜外側水路を偶数に区
画する仕′−１部とを具備したことを特徴とする。
［作用］
−この発明では、中空繊維型浸透装置の中空繊維台を少
なくし、浸透圧利用濃度差発電の効率を高める。
なくし、浸透圧利用濃度差発電の効率を高める。
［実施例］
以下、図面を参照してこの発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
■、実施例の構成
第１図はこの発明の中空繊維型温１度差発電用浸透装誼
の実施例の構成を示す、ここで、５３と５５はそれぞれ
円筒容器３５内に半径方向に立って配設した、半透膜外
側水路仕切用仕切部であり、一方のＡタイプの仕切部５
３は多孔芯管２３を塞ぐ栓５７と、せする。
の実施例の構成を示す、ここで、５３と５５はそれぞれ
円筒容器３５内に半径方向に立って配設した、半透膜外
側水路仕切用仕切部であり、一方のＡタイプの仕切部５
３は多孔芯管２３を塞ぐ栓５７と、せする。
１また、円筒容器３５の両端に固定した端板３３゜３３
″ には、半透膜外側水路３の出入口３７．３９をその
中心部に開口し、半透膜内側水路９の出入口４１ 、４
７をその周辺部に開口する。この円筒容器３５と端板３
３ 、３３’ とで囲まれた空間には、内部コネクタ２
９．２９’ と集水スペーサ３１．３１’ とによ
って中空繊維エレメント２７を保持させる。
″ には、半透膜外側水路３の出入口３７．３９をその
中心部に開口し、半透膜内側水路９の出入口４１ 、４
７をその周辺部に開口する。この円筒容器３５と端板３
３ 、３３’ とで囲まれた空間には、内部コネクタ２
９．２９’ と集水スペーサ３１．３１’ とによ
って中空繊維エレメント２７を保持させる。
中空ｔｉ＆ｍエレメント２７を構成する高濃度溶液集配
水用多孔芯管２３の外側周囲に、中空繊維状半透膜２１
を多数配列積層し、その両端を接着層２５゜２５′ に
より接着固定する。このとき、中空ｇｉ維状状半透膜１
の配列としては、多孔芯管２３の軸方向に平行に束ねる
か、あるいは互いに交差するように巻きつけるかのいず
れを採用してもよい。
水用多孔芯管２３の外側周囲に、中空繊維状半透膜２１
を多数配列積層し、その両端を接着層２５゜２５′ に
より接着固定する。このとき、中空ｇｉ維状状半透膜１
の配列としては、多孔芯管２３の軸方向に平行に束ねる
か、あるいは互いに交差するように巻きつけるかのいず
れを採用してもよい。
半透膜２１の両端の接着層２５．２５’ には、その中
央に多孔芯管２３を貫通させ、その外端面周囲に中輌＝
− 空′繊維状半透膜２１の内側水路９を開口させ、その外
・周部に円筒容器３５に対する密封用シール５１を設・
する、集水ス・ペーサ３１．３１’は中空繊維状半透膜
２１の開口部を通る多数の半透膜内側水路９をまとめて
端板３３ 、３３’ の半透膜内側水路出入口４１．４
７に接続する０、 中空繊維エレメント２７には、両端の接着層２５゜２５
′ とは別に、上述のように半透膜外側水路３のみを区
分するＡ仕切部５３と、Ｂ仕切部５５とが形成されてい
る。Ａ仕切部５３は多孔芯管２３の内側を密′閉する栓
５７を有し、Ｂ仕切部５５は円筒容器３５の内壁と接着
層８１との間を密閉するシール５８とを有する。このよ
うな、Ａ、８２種の仕切部５３．５５をＡ仕切部５３か
ら順次交互に繰返して配設し最後にＡ仕切部５３を配設
して、軸方向に半透膜外側水路３を偶数に多段分割する
。
央に多孔芯管２３を貫通させ、その外端面周囲に中輌＝
− 空′繊維状半透膜２１の内側水路９を開口させ、その外
・周部に円筒容器３５に対する密封用シール５１を設・
する、集水ス・ペーサ３１．３１’は中空繊維状半透膜
２１の開口部を通る多数の半透膜内側水路９をまとめて
端板３３ 、３３’ の半透膜内側水路出入口４１．４
７に接続する０、 中空繊維エレメント２７には、両端の接着層２５゜２５
′ とは別に、上述のように半透膜外側水路３のみを区
分するＡ仕切部５３と、Ｂ仕切部５５とが形成されてい
る。Ａ仕切部５３は多孔芯管２３の内側を密′閉する栓
５７を有し、Ｂ仕切部５５は円筒容器３５の内壁と接着
層８１との間を密閉するシール５８とを有する。このよ
うな、Ａ、８２種の仕切部５３．５５をＡ仕切部５３か
ら順次交互に繰返して配設し最後にＡ仕切部５３を配設
して、軸方向に半透膜外側水路３を偶数に多段分割する
。
部ｊ３．ｓ５の配設位置で、適当に粘度を調整したエポ
キシ系接着剤を塗布含浸した糸または紐により順次中空
繊維状半透膜２１を接着固定しつつ円筒容器３５の内径
付近まで形成し、これにより仕切部接着層６１を得る６
次に、Ｂ仕切部５５となる仕切部接以上のように構成し
た本例の中空Ｈ＆維梨型浸透装置は、その両端面に高濃
度溶液や低濃度溶液の供給排出口３７，３９，４１．４
７があり、複数装置の並列設置が容易で高密度実装が可
能となる他に、次のような特徴を有する。
キシ系接着剤を塗布含浸した糸または紐により順次中空
繊維状半透膜２１を接着固定しつつ円筒容器３５の内径
付近まで形成し、これにより仕切部接着層６１を得る６
次に、Ｂ仕切部５５となる仕切部接以上のように構成し
た本例の中空Ｈ＆維梨型浸透装置は、その両端面に高濃
度溶液や低濃度溶液の供給排出口３７，３９，４１．４
７があり、複数装置の並列設置が容易で高密度実装が可
能となる他に、次のような特徴を有する。
■ 図の左側の端板３３の半透膜外側水路入口３７に浸
透圧以下の圧力で供給された高濃度溶液は、内部コネク
タ２８を通り、１段目の多孔芯管２３で配分−くれ、中
空ｍ雄状半透膜２１の外側をくぐり抜けな＝、・ Ｉ −示！ら浸透水を集め、半径方向外向きに流れて仕切部
接着層６１の外周部に達する０次に、高濃度溶液以後、
高濃度溶液は同じ流れパターンを順次繰返しつつ各段を
順次流れ、最終段の多孔芯管２３から内部コネクタ２８
′ を通って端板３３′ の半透膜外側水路出口３８に
達する。
透圧以下の圧力で供給された高濃度溶液は、内部コネク
タ２８を通り、１段目の多孔芯管２３で配分−くれ、中
空ｍ雄状半透膜２１の外側をくぐり抜けな＝、・ Ｉ −示！ら浸透水を集め、半径方向外向きに流れて仕切部
接着層６１の外周部に達する０次に、高濃度溶液以後、
高濃度溶液は同じ流れパターンを順次繰返しつつ各段を
順次流れ、最終段の多孔芯管２３から内部コネクタ２８
′ を通って端板３３′ の半透膜外側水路出口３８に
達する。
仕切板５３．５５により水路３の流路幅が実質的に縮ま
るので、各段の半透膜外側水路３の高濃度溶液の流速は
、浸透水による流量の増加がないと仮定しても、仕切部
５３．５５がない場合の段数倍以上に早くなる。すなわ
ち、同じ流速は、仕切部５３．５５がない場合より少な
い高濃度溶液供給流量で得られる。さらに各段毎にある
外周部のスペースや多孔芯管２３の内側スペースにおい
て濃度分極や流れの片寄りによって生じた濃度の非一様
性が混合されて一様になることも相乗して、濃度差エネ
ルに供給された低濃度溶液は、集水スペーサ３１′ を
通って、中空１１１ｍエレメント２７の端面に開口した
多数の中空繊維状半透膜２１の内側水路Ｓ内に分配され
、外側水路３にその溶媒を浸透させながら流れる。浸透
できなかった溶質や中空繊維状半透膜２１の不完全性に
よって半透膜外側水路３から拡散リーク（漏出）して来
た溶質によって濃度が上昇した内側水路９の溶液は、半
透膜２１の端面の開口部を経て集水スペーサ３１で集め
られ、端板３３の半透膜内側水路出口４１から排出され
る。
るので、各段の半透膜外側水路３の高濃度溶液の流速は
、浸透水による流量の増加がないと仮定しても、仕切部
５３．５５がない場合の段数倍以上に早くなる。すなわ
ち、同じ流速は、仕切部５３．５５がない場合より少な
い高濃度溶液供給流量で得られる。さらに各段毎にある
外周部のスペースや多孔芯管２３の内側スペースにおい
て濃度分極や流れの片寄りによって生じた濃度の非一様
性が混合されて一様になることも相乗して、濃度差エネ
ルに供給された低濃度溶液は、集水スペーサ３１′ を
通って、中空１１１ｍエレメント２７の端面に開口した
多数の中空繊維状半透膜２１の内側水路Ｓ内に分配され
、外側水路３にその溶媒を浸透させながら流れる。浸透
できなかった溶質や中空繊維状半透膜２１の不完全性に
よって半透膜外側水路３から拡散リーク（漏出）して来
た溶質によって濃度が上昇した内側水路９の溶液は、半
透膜２１の端面の開口部を経て集水スペーサ３１で集め
られ、端板３３の半透膜内側水路出口４１から排出され
る。
この排出によって、半透膜内側水路９の濃度上昇が抑制
され、溶媒を浸透させる推進力としての有効差圧の低下
が防止できるので、浸透流量を一定に保ち、浸透圧利用
濃度差発電の連続運転を可能にすることができる。
され、溶媒を浸透させる推進力としての有効差圧の低下
が防止できるので、浸透流量を一定に保ち、浸透圧利用
濃度差発電の連続運転を可能にすることができる。
■ 本例の浸透装置に使用する中空ＦＩＵＨ状半透膜２
１としては、中空繊維エレメント２７の容積当りの一−
−−―−― ・浸透量が大きいこと、すなわち中空繊維充填密度１が
同じなら、中空繊維状半透膜２１の溶媒透過係数らなる
非対称構造の場合には、その支持層内の濃度分極を少な
くするために、支持層の溶質透過係数の大きいことが必
要となる。
１としては、中空繊維エレメント２７の容積当りの一−
−−―−― ・浸透量が大きいこと、すなわち中空繊維充填密度１が
同じなら、中空繊維状半透膜２１の溶媒透過係数らなる
非対称構造の場合には、その支持層内の濃度分極を少な
くするために、支持層の溶質透過係数の大きいことが必
要となる。
■ 本例の浸透装置の仕切部５３．５５による水路３の
分割数と、中空繊維状半透膜２１および円筒容器３５と
の関係は次のように考えられる。すなわち、高濃度溶液
や低濃度溶液が決まれば、利用可能流量や作動圧力が決
まる。また、円筒容器３５と端板３３ 、３３’ の厚
さが決まれば、中空繊維エレメント２７の限界寸法が決
まる。中空繊維状半透膜２１の種類を定めれば、その充
填率や必要膜面流速が決ま関：係は次のようである。中
空繊維エレメント２７の番 外径が大きくなると、最外層の流路断面積はその外径に
比例して大きくなる。また、中空ａｍエレメント２７の
体積は、その外径の２乗に比例して増加するので、充填
率が一定なら膜面積もほぼ外径の２乗に比例して増加し
、浸透量も同様に増える。
分割数と、中空繊維状半透膜２１および円筒容器３５と
の関係は次のように考えられる。すなわち、高濃度溶液
や低濃度溶液が決まれば、利用可能流量や作動圧力が決
まる。また、円筒容器３５と端板３３ 、３３’ の厚
さが決まれば、中空繊維エレメント２７の限界寸法が決
まる。中空繊維状半透膜２１の種類を定めれば、その充
填率や必要膜面流速が決ま関：係は次のようである。中
空繊維エレメント２７の番 外径が大きくなると、最外層の流路断面積はその外径に
比例して大きくなる。また、中空ａｍエレメント２７の
体積は、その外径の２乗に比例して増加するので、充填
率が一定なら膜面積もほぼ外径の２乗に比例して増加し
、浸透量も同様に増える。
したがって、’Ｊｓ／ΔＶを一定とすると、高濃度溶液
供給流量も外径の２乗に比例して増やすことになり、結
局のところ最外層の流速はほぼ外径に比例して増加する
ことになる 。
供給流量も外径の２乗に比例して増やすことになり、結
局のところ最外層の流速はほぼ外径に比例して増加する
ことになる 。
また、中空繊維エレメント２７の外側水路３で膜面流速
が一番遅くなる場所は、一段目の最外層にあることが計
算によ、り求まるので、以下では、この場所の膜面流速
を最低膜面流速と称することとする。
が一番遅くなる場所は、一段目の最外層にあることが計
算によ、り求まるので、以下では、この場所の膜面流速
を最低膜面流速と称することとする。
つぎに、中空繊維エレメント２７内の最低膜面流〒〒１
速゛が同じときに、同程度のＶｓ／ΔＶの性能が得ら、
れ・るものとして、仕切部５３．５５による分割数の池
数、以下同様）になったとして、半透膜２１の溶媒透過
係数Ａを半透膜繊維外径ｄで除した値Ａ／ｄがＮ倍であ
る中空繊維状半透膜２１を選ぶか、または中空繊維エレ
メント２７の外径と最外層膜面流速とがほぼ比例するこ
とから、円筒容器３５の内径がＮ倍程度のものを選ぶこ
とによって、分割数変更前と同程度のＶｓ／ΔＶ性能を
得ることができる。
れ・るものとして、仕切部５３．５５による分割数の池
数、以下同様）になったとして、半透膜２１の溶媒透過
係数Ａを半透膜繊維外径ｄで除した値Ａ／ｄがＮ倍であ
る中空繊維状半透膜２１を選ぶか、または中空繊維エレ
メント２７の外径と最外層膜面流速とがほぼ比例するこ
とから、円筒容器３５の内径がＮ倍程度のものを選ぶこ
とによって、分割数変更前と同程度のＶｓ／ΔＶ性能を
得ることができる。
また、上述と同じ条件のもとで中空ＦＩＪＭ状半透膜２
１の種類を変えたときには、Ａ／ｄが変わらなければ、
同じ分割数で同じ性能が得られるが、Ａ／ｄが大きくな
るときは膜面流速が増して性能が良くなる。すなわちＶ
ｓ／ΔＶが小さくなる傾向にある。同じ性能とするには
、分割数を少なくした呂 空繊維状半透膜２１を使用するときは、分割数を増すよ
り、円筒容器の内径を大きくする方が、容積効率が悪く
ならず、効果的である。
１の種類を変えたときには、Ａ／ｄが変わらなければ、
同じ分割数で同じ性能が得られるが、Ａ／ｄが大きくな
るときは膜面流速が増して性能が良くなる。すなわちＶ
ｓ／ΔＶが小さくなる傾向にある。同じ性能とするには
、分割数を少なくした呂 空繊維状半透膜２１を使用するときは、分割数を増すよ
り、円筒容器の内径を大きくする方が、容積効率が悪く
ならず、効果的である。
■ この他、構造に関するパラメーターとして、仕切部
５３．５５による分割間隔と円筒容器３５の長さがある
。この分割間隔は、高儂度溶液の流量の変化に合わせて
、各区画の流速が同程度になるように区画毎に変えても
良いが、等間隔の場合には対称構造となり、半透膜外側
内側の各水路３．９において左右出入口の区別がなく、
製造や使用に際しての取扱が容易になる。
５３．５５による分割間隔と円筒容器３５の長さがある
。この分割間隔は、高儂度溶液の流量の変化に合わせて
、各区画の流速が同程度になるように区画毎に変えても
良いが、等間隔の場合には対称構造となり、半透膜外側
内側の各水路３．９において左右出入口の区別がなく、
製造や使用に際しての取扱が容易になる。
また、円筒容器３５の軸方向長さは、流速にはほとんど
関係せず、分割間隔や圧力損失および容積効率に関係す
る。同じ分割数のときには、円筒容器３５が長いほど接
着層６１などの占める割合が相対的に減って容積効率が
良くなる。しかし、半透膜内側水路９の圧力損失や遣度
上昇はその水路の長−」１ さに直接関係するので、取扱いの容易性も考慮して円筒
容器３５は適切な長さが決められる。
関係せず、分割間隔や圧力損失および容積効率に関係す
る。同じ分割数のときには、円筒容器３５が長いほど接
着層６１などの占める割合が相対的に減って容積効率が
良くなる。しかし、半透膜内側水路９の圧力損失や遣度
上昇はその水路の長−」１ さに直接関係するので、取扱いの容易性も考慮して円筒
容器３５は適切な長さが決められる。
ある、この構造で、中空繊維状半透膜２１として東洋紡
績のＨＦｘ−１（外径２２５舊ｍ、浸透量２１０ ｆＬ
ｏｒｍ２ｄａｙ ）を用イテ、交差配列に２１層した外
径１０ｃｍ、有効膜面積１０１１２の中空繊維エレメン
ト２７を、ＦＲＰ（ｍ維強化プラスチック）製円筒容器
３５に密封固定し、３，５ｗｔ％食塩水とイオン交換水
を供給して実験を行った。
績のＨＦｘ−１（外径２２５舊ｍ、浸透量２１０ ｆＬ
ｏｒｍ２ｄａｙ ）を用イテ、交差配列に２１層した外
径１０ｃｍ、有効膜面積１０１１２の中空繊維エレメン
ト２７を、ＦＲＰ（ｍ維強化プラスチック）製円筒容器
３５に密封固定し、３，５ｗｔ％食塩水とイオン交換水
を供給して実験を行った。
− 、その結果、この浸透装置において陸上方式で計算
した正味出力が最大となるのは、有効差圧＋１ａｔｍに
おいて食塩水供給流量対浸透流量の比Ｖｓ／ΔＶが約１
．１のときであった。しかも、この特性は連続して（１
０時間〜３０時間）安定に得られた。このとき、陸上方
式の機械効率は０．２３５８となの□中央に１ケ所配設
した２分割型浸透装置である。この構造で、前記実験例
と同程度以上の性能−を得ようとすると、次のようにな
る。前記実験例の４分割型浸透装置の一区画の幅と仕切
部接着層６１の幅との比を７対４とすると、同じ円筒容
器３５および同じ中空繊維状半透膜２１で２分割の浸透
装置を作れば、４分割と比較して膜面積は１．２８倍に
なり浸透流量も同様に増える。今、Ｖｓ／ΔＶ−ｔ、
ｔとなったとすると、一段目外周流量は１．５１層倍に
増える。しかし、流路断面積も２．５７倍になるので最
低膜面流速は１．６９分の１になる。このため、第２図
の実施例では前実施例に比べてＡ／ｄが１．６９倍以上
の中空繊維状半透膜２１を選ぶか、円筒容器３５の内径
が１．６９倍程度のものを選ぶ必要がある。
した正味出力が最大となるのは、有効差圧＋１ａｔｍに
おいて食塩水供給流量対浸透流量の比Ｖｓ／ΔＶが約１
．１のときであった。しかも、この特性は連続して（１
０時間〜３０時間）安定に得られた。このとき、陸上方
式の機械効率は０．２３５８となの□中央に１ケ所配設
した２分割型浸透装置である。この構造で、前記実験例
と同程度以上の性能−を得ようとすると、次のようにな
る。前記実験例の４分割型浸透装置の一区画の幅と仕切
部接着層６１の幅との比を７対４とすると、同じ円筒容
器３５および同じ中空繊維状半透膜２１で２分割の浸透
装置を作れば、４分割と比較して膜面積は１．２８倍に
なり浸透流量も同様に増える。今、Ｖｓ／ΔＶ−ｔ、
ｔとなったとすると、一段目外周流量は１．５１層倍に
増える。しかし、流路断面積も２．５７倍になるので最
低膜面流速は１．６９分の１になる。このため、第２図
の実施例では前実施例に比べてＡ／ｄが１．６９倍以上
の中空繊維状半透膜２１を選ぶか、円筒容器３５の内径
が１．６９倍程度のものを選ぶ必要がある。
［発明の効果］
以上説明したように、この発明は中空繊維型浸透装置の
中空繊維エレメントの半透膜外側水路になるので、発電
プラントとして多数個を並列に設置することが容易とな
り、実装密度が向上でき、設置面積を少なくすることが
できる。
中空繊維エレメントの半透膜外側水路になるので、発電
プラントとして多数個を並列に設置することが容易とな
り、実装密度が向上でき、設置面積を少なくすることが
できる。
第１図および８２図はそれぞれ本発明の実施例の構成を
示す断面図、 第３図および第４図はそれぞれ浸透圧利用濠度差発電の
構成を示す系統図、 第５図は従来の中空繊維型逆浸透分離装置の構成〒上す
断面図、 第７図は従来の他の浸透装置の構成を示す正面図、 第８図は従来のさらに他の浸透装置の構成を示す断面図
である。 ３・・・半透膜外側水路、 ９・・・半透膜内側水路、 ２１・・・中空繊維状半透膜、 ２３・・・多孔芯管、 ２５、２５’・・・接着層、 ２７・・・中空繊維エレメント、 ２９、２９’ ・・・内部コネクタ、 ３１、３１’・・・集水スペーサ、 ３３、３３’・・・端板、 ３５・・・円筒容器、 ３７・・・半透膜外側水路入口、 Ｔ１３９・・・半透膜外側水路出口、 ５９・・・シール、 ６１・・・仕切部接着層。 Ｖｓ・・・高濃度溶液供給量、 ΔＶ・・・浸透流量。
示す断面図、 第３図および第４図はそれぞれ浸透圧利用濠度差発電の
構成を示す系統図、 第５図は従来の中空繊維型逆浸透分離装置の構成〒上す
断面図、 第７図は従来の他の浸透装置の構成を示す正面図、 第８図は従来のさらに他の浸透装置の構成を示す断面図
である。 ３・・・半透膜外側水路、 ９・・・半透膜内側水路、 ２１・・・中空繊維状半透膜、 ２３・・・多孔芯管、 ２５、２５’・・・接着層、 ２７・・・中空繊維エレメント、 ２９、２９’ ・・・内部コネクタ、 ３１、３１’・・・集水スペーサ、 ３３、３３’・・・端板、 ３５・・・円筒容器、 ３７・・・半透膜外側水路入口、 Ｔ１３９・・・半透膜外側水路出口、 ５９・・・シール、 ６１・・・仕切部接着層。 Ｖｓ・・・高濃度溶液供給量、 ΔＶ・・・浸透流量。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ａ）多孔芯管の周囲に中空繊維状の半透膜を配列積層し
て該半透膜の両端を接着固定し、これにより半透膜外側
水路と半透膜内側水路とを区分した中空繊維エレメント
と、 ｂ）該中空繊維エレメントを密封固定した円筒容器と、 ｃ）前記中空繊維エレメントの前記半透膜外側水路に配
設して前記半透膜外側水路を偶数に区画する仕切部とを
具備したことを特徴とする濃度差発電用浸透装置。 特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記円筒容
器の端部には、前記半透膜外側水路と前記半透膜内側水
路の出入口が開口していることを特徴とする濃度差発電
用浸透装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60196906A JPS6258063A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 濃度差発電用浸透装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60196906A JPS6258063A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 濃度差発電用浸透装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6258063A true JPS6258063A (ja) | 1987-03-13 |
| JPH0530996B2 JPH0530996B2 (ja) | 1993-05-11 |
Family
ID=16365613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60196906A Granted JPS6258063A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 濃度差発電用浸透装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6258063A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Citations (2)
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| JPS57102202A (en) * | 1980-12-18 | 1982-06-25 | Toyobo Co Ltd | Fluid separator |
| JPS607905A (ja) * | 1983-06-27 | 1985-01-16 | Toyobo Co Ltd | 流体分離装置 |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP60196906A patent/JPS6258063A/ja active Granted
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| JP4538732B2 (ja) * | 2005-02-28 | 2010-09-08 | 東洋紡績株式会社 | 中空糸膜モジュ−ルのリーク検出方法およびリ−ク検出装置 |
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| JP2015001209A (ja) * | 2013-06-17 | 2015-01-05 | 株式会社神鋼環境ソリューション | 発電装置及び発電方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0530996B2 (ja) | 1993-05-11 |
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