JPS6377503A - サ−モパ−ベ−パレ−シヨンによる液体の分離装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明ハサーモパーベーパレーションニヨル液体の分離
装置に関するものである。特に本発明はコンパクトでか
つ保守、操作の容易な分離装置に関するものである。

〈従来の技術〉 溶質と溶媒から成る液体から溶媒を取得したり、一種以
上の溶媒から成る混合液体から成る成分を濃縮された状
態で取得することは、各種の方法で行なわれて込る。そ
の最も古くから知られ、かつ代表的な方法は、液体を加
熱して蒸発させ、発生した蒸気を凝縮させる方法である
。

これに対し、近年、分離膜（隔膜）を用いる方法が種々
提案されている。このよう彦隔膜を用いる方法の一つに
、隔膜の両側の温度差（蒸気圧着）を利用する方法があ
シ、これはサーモパーベーパレーション法と称されてい
る。この方法では、高温側の液体が蒸気圧差によシ隔膜
を通して気体となって低温側に移動し、そこで冷却凝縮
する過程を経ることにより、液体の分離が行なわれる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 サーモパーベーパレーション法は機構的には蒸発法に近
いので、この方法を実施するには隔膜の両側の温度差を
保つことが必要であり、実用上は隔膜の両側の温度をそ
れぞれ一定に維持することが必要である。高温側の温度
を一定に保つことは種々の方法で実施し得るが、低温側
の温度を一定に保つには、従来の知見では低温側に冷却
管を配置し、これに冷媒を循環させる以外に適当な方法
が無い。しかし、このような冷媒循環法は必然的に装置
を複雑にし、かつその保守、操作を困難にする。

く問題点を解決するための手段〉 本発明に係る装置は、隔膜をはさんで一方に高温室、他
方に低温室が配置されておシ、高温室内の液体′成分が
隔膜を通して気体となって低温室に移動して冷却凝縮す
るように構成されているサーモパーベーパレーションに
よる液体の分離装置において、低温室に熱電冷却体が配
置されていることを特徴とするものである。

本発明に係る装置について更に詳しく説明するに、装置
は隔膜をはさんで一方に高温室、他方に低温室が配置さ
れた構造を有している。通常はこのような高温室−隔膜
−低温室からなる構成単位をフィルタープレス状に複数
個組合せた構造とされる。高温室および低温室には、そ
れぞれ液体の供給口および排出口が設けらｈている。隔
膜は分離操作に供する液体に応じて適宜選択すればよい
。例えば水溶液を対象とする場合には、疎水性の隔膜ま
たは親水性の非多孔質膜が用いられる。疎水性溶液を対
象とする場合には逆に親水性の隔膜または疎水性の非多
孔質膜が用いられる。隔膜を通しての分離速度を考慮す
ると、一般に水溶液の分離には疎水性の多孔質膜が、疎
水性溶液の分離には親水性の多孔質膜が好ましい。

例えば海水からの淡水の取得には、ポリテトラフルオロ
エチレンで代表される含弗素系モノマーの重合体やこの
ような七ツマ−と非弗素系モノマーとの共重合体などの
弗素系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−３
−メチルブテン−／、ポＩＪ　　ｐ−メチルペンテン−
７などのポリオレフィン樹脂、シリコーン樹脂等から成
る多孔質膜を用いるのが好ましい。

本発明に係る装置においては、低温室で発生する熱を除
去して低温室を一定温度に維持する為に熱電冷却体を用
いる。熱電冷却とは電気エネルギーによシ直接に低温を
発生させる冷却方式で、代表的なものとしてベルテイエ
効果によるものが知られておシ、平面状に多数の接点を
配列し、これを直流電源と接続することによシ面状の熱
電冷却体を構成することができる。熱電冷却体は低温室
内に配置されていればよりが、好ましくは低温室の壁面
にこれを配置する。すなわち壁面の少くとも一部を熱電
冷却体で構成するように゛するのが好ましい。

本発明に係る装置においては高温室には加熱手段は設け
ても設けなくてもよい。加熱手段を設けない場合には、
高温室の温度が一定に保だれるように、高温の液体を高
温室に連続的に供給し、同時に高温室からその内部の液
体の一部を連続的に外部に排出するようにすればよい。

また、加熱手段を設ける場合には、電力を利用した発熱
体、例えばジュール熱による面状発熱体を用い、これで
高温室の壁面の一部を構成するようにするのが好ましい
。しかし、最も好ましいのは熱電現象を利用した素子を
用いることである。すなわち熱電現象を利用して一方の
面が高温面、他方の面が低温面となるように構成した板
状の熱電素子を用い、隔膜とこの板状の素子をフィルタ
ープレス状に多数配置して高温室を形成することにより
、コンパクトにしてかつ効率の良い装置とすることがで
きる。この際、内 ｌ筒と外筒からなる二重筒の間に熱電素子と隔膜とを放
射状に交互に配置すると、温度差を無駄なく利用するこ
とができる。また、上記の熱電素子の高温面と低温面と
を接触させて複数枚重ね合わせると、重ね合せ体の両面
の温度差が犬きくなるので、このような重ね合せ体と隔
膜とをフィルタープレス状に多数配置して高温室と低温
室とを形成すると、隔膜を通しての液体の分離の効率を
さらに大きくすることができる。

本発明を図面について説明するに第１図は本発明に係る
装置の７例の模式図であ邊、図中、（１）は隔膜、（２
）は一方の面（図におりて右側面）が高温面、他方の面
（図にお込て左側面）が低温面となるように構成されて
いる板状の熱電素子である。（３）、（４）はそれぞれ
隔膜（１）と熱電素子（２）とを壁面の一部とする高温
室および低温室である。（５）は高温室への分離すべき
液体の供給導管、（６）は高温室からの残留液体の排出
導管、（７）は低温室からの凝縮液体の排出導管、（８
）は直流電源である。高温室に分離すべき液体を入れ、
熱電素子を直流電源に接続して熱電素子を作動例えば孔
径０．！μｍ、空孔率？！俤のポリテトラフルオロエチ
レンの多孔質膜を垂直に配置し、その両側にＢ１□Ｔｅ
、とＳｂ２Ｔｅ３の固溶体から成る半導体を材料とした
Ｐ−ｎ素子から成る板状の熱電素子（その表面には厚さ
／朋のセラミック板が貼付されてｂて、全体は防水処理
されている）を隔膜から約２朋へだてで垂直に配置する
。なお熱電素子は、一方は隔膜側が高温面々なり、他方
は隔膜側が低温面となるように配置して、それぞれ高温
室および低温室を形成する。高温室に室温の７％食塩水
を、低温室に室温の水を充填し、熱電素子をへ！■の直
流電源に接続する。すると高温室が３と°Ｃ１低温室が
２２°Ｃとなり、高温室から低温室へ水の透過が起る。

〈発明の効果〉 本発明に係る装置においては、熱電現象を利用して冷却
が行なわれるので、冷媒の循環が不要であシ、装置の構
造が著るしく簡単となる。

特に一方の面を高温面、他方の面を低温面とした板状の
熱電素子と隔膜とをフィルタープレス状に交互に配列し
て高温室と低温室とを交互に形成するようにすると、極
めてコンパクトで且つ保守、操作が容易で効率の良い装
置とすることができる。本装置の作動に必要な唯一のエ
ネルギー源は直流電源なので、太陽電池と組合せると非
常時の飲料水の製造装置として有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の７例の模式図である。 （１）隔膜、（２）熱電素子、（３）高温室、（４）低
温室、（５）供給導管、（６）、（７）排出導管、（８
）直流電源 特許出願人　　三菱化成工業株式会社 代　理　人　　弁理士　長谷用　　− ほか７名 勇　１　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）隔膜をはさんで一方に高温室、他方に低温室が配
   置されており、高温室内の液体成分が隔膜を通して気体
   となって低温室に移動して冷却凝縮するように構成され
   ているサーモパーベーパレーションによる液体の分離装
   置において、低温室に熱電冷却体が配置されていること
   を特徴とする装置。
2. （２）熱電冷却体が低温室の壁面の少くとも一部を構成
   していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   装置。
3. （３）高温室に電力をエネルギー源とする発熱体が配置
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第２項記載の装置。
4. （４）一方の面が高温面、他方の面が低温面となる板状
   の熱電素子と隔膜とを交互に、かつ高温面が高温室の壁
   面の少くとも一部を構成し、低温面が低温室の壁面の少
   くとも一部を構成するように、配置して構成したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装置。