JP2000334274A - 液体膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】濾過効率が高く且つコンパクトな液体膜分離装
置３を提供する。 【解決手段】中空回転軸１６をポンプ４の主軸７に該主
軸７から回転駆動力を受けるように且つ軸孔１５が該ポ
ンプ４の吸込口１３に連通するように接続し、該回転軸
１６の外周に円板膜１７結合して該円板膜１７の内部を
軸孔１５に連通させ、ポンプ４の羽根車９と円板膜１７
とを一つのモータ１０で回転駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転型の液体膜分離
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特公平６−４９１４０号公報には、被処
理液の流入口と流出口とを有する処理槽内に複数本の中
空回転軸を平行に配設し、各回転軸に円板膜を多段に且
つ相隣る回転軸の円板膜同士が軸方向からみてオーバー
ラップするように設けた回転型液体膜分離装置が記載さ
れている。これは、円板膜を回転させることによって生
ずる膜面近傍の乱流効果によって該膜面への汚れの蓄積
を防止し、濾過を効率よく行なうというものである。被
処理液は、円板膜によって夾雑物と膜透過液とに分離さ
れ、該膜透過液は中空回転軸の内部に入り排出される。

【０００３】特開平８−１５５２７９号公報には、軸方
向に相隣る円板膜間にバッフルプレートを挿入すること
によって、被処理液が円板膜と共回りすることによる濾
過効率の減少を防止することが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の如き液体膜分離
装置にあっては、円板膜表面への汚れの蓄積を防止する
ために、該円板膜を回転させる駆動手段を必要とする。
この円板膜の回転速度を高めると、膜表面での被処理液
の相対的な流速が高まり、あるいは乱流効果が高くなっ
て、膜面に汚れが蓄積することを防止するうえでは有利
になるが、膜透過液に働く遠心力も大きくなるため、濾
過効率は必ずしも上昇しない。

【０００５】そこで、本発明は、上記円板膜のような回
転型の膜分離手段を回転させる専用の駆動手段を設ける
ことなく、汚れを防止しながら効率良く膜分離を行なう
ことができるコンパクトな液体膜分離装置を提供するも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題に対して、上記透過液を吸引するポンプの駆動力を利
用して上記円板膜のような回転型の膜分離手段を回転駆
動するようにして、これを解決している。

【０００７】請求項１に係る発明は、羽根車を有するポ
ンプと、上記ポンプの主軸に該主軸から回転駆動力を受
けるように直接又は間接に接続され、且つ該ポンプの吸
込口に連通する軸孔を有する回転軸と、上記回転軸の外
周に該回転軸と共に回転するように設けられ、被処理液
から夾雑物を分離する膜を有し、該膜透過液が流入する
内部が上記回転軸の軸孔に連通した中空体とを備えてい
ることを特徴とする液体膜分離装置である。

【０００８】これによれば、中空体はポンプの駆動力を
受けて回転するから、専用の回転駆動手段は不要にな
り、装置全体のコンパクト化に有利になる。中空体の膜
の汚れを防止すべくその回転速度を高めると、被処理液
及び中空体内の濾過液に働く遠心力が大きくなるが、中
空体の回転速度が高いということはそれだけポンプの回
転速度も高くその吸込み能力が高くなるから、濾過効率
の点では有利になる。すなわち、膜の洗滌効果を高める
べく中空体の回転速度を高めても濾過効率の低下が防が
れる。

【０００９】上記ポンプとしては、遠心ポンプ、斜流ポ
ンプ及び軸流ポンプのいずれであってもよい。

【００１０】請求項２に係る発明は、請求項１記載の液
体膜分離装置において、上記ポンプは遠心ポンプであ
り、上記回転軸は、上記遠心ポンプの羽根車に上記軸孔
の一端開口を該羽根車の吸込口に合わせて連結されてい
ることを特徴とする。

【００１１】従って、回転軸と遠心ポンプの吸込口とを
結ぶ管は不要になり、コンパクト化にさらに有利にな
る。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１記載の液
体膜分離装置において、上記ポンプは軸流ポンプであ
り、上記回転軸は、上記軸流ポンプのケーシングにパッ
キンを介して回転自在に支持されているとともに、該軸
流ポンプの主軸に又は羽根車に結合され、上記回転軸に
その軸孔と上記ケーシングの吸込口とを連通する連通孔
が形成されていることを特徴とする。

【００１３】従って、この発明の場合も請求項２に係る
発明と同様の作用効果が得られる。

【００１４】請求項４に係る発明は、請求項１記載の液
体膜分離装置において、上記中空体は円板膜であること
を特徴とする。

【００１５】上記中空体としては、中空糸や中空管も利
用することができるが、本発明の如く、円板膜を用いた
場合は、平膜によって比較的簡単に形成することがで
き、また、中空回転軸に対する連結も容易になる。

【００１６】請求項５に係る発明は、請求項４記載の液
体膜分離装置において、円板膜の膜面に近接してバッフ
ル部材が配設されていることを特徴とする。

【００１７】従って、円板膜が回転するとき、バッフル
部材によって膜面で被処理液の乱流を生じ、該膜面への
汚れの蓄積防止に有利になる。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、中空回転
軸をポンプの主軸に該主軸から回転駆動力を受けるよう
に且つ軸孔が該ポンプの吸込口に連通するように接続
し、該回転軸に中空体を結合して該中空体の内部を軸孔
に連通させたから、ポンプ駆動力を利用して中空体を回
転させることができ、専用の回転駆動手段を用いること
なく、中空体の膜を洗滌しながら効率良く濾過すること
ができ、しかも、装置全体がコンパクトになる。

【００１９】また、上記回転軸を遠心ポンプの羽根車に
連結し、あるいは軸流ポンプの主軸又は羽根車に結合し
たものによれば、上記コンパクト化にさらに有利にな
る。

【００２０】また、上記中空体を円板膜によって構成し
たものによれば、装置の製造が容易になり、また、円板
膜の膜面に近接してバッフル部材を配設したものによれ
ば、その膜面への汚れの蓄積防止に有利になる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２２】＜実施形態１＞図１において、１は被処理
液２が供給される処理槽であり、該処理槽１の処理液２
内に本発明に係る回転型液体膜分離装置３が設けられて
いる。この液体膜分離装置３は、遠心ポンプ４と、膜分
離手段５とを組み合わせたものである。

【００２３】図２に示すように、遠心ポンプ４は、ボリ
ュートを形成するケーシング６と、主軸７に結合された
羽根車９とを備え、主軸７には水中モータ１０の出力軸
が結合されている。ケーシング６の吐出口にはエルボ継
手１１を介して透過液排出管１２が接続されている。羽
根車９の吸込口１３はケーシング６の下面開口より下方
へ突出しており、該羽根車９とケーシング６の下面開口
縁との間にはパッキン１４が設けられている。

【００２４】膜分離手段５は、軸孔１５を有する中空回
転軸１６と、該回転軸１６に対して軸方向に間隔をおい
て多段に取付けられた複数の円板膜（中空体）１７とを
備えている。中空回転軸１６は、その軸孔１５の上端開
口を上記羽根車９の吸込口１３に合致せしめて該羽根車
９に直結されている。円板膜１７は、上下に間隔をおい
て相対する一対の円形平膜１９，１９と、該両平膜１
９，１９間を周囲から塞ぐリング２０と、該両平膜１
９，１９の間隔を保持するスペーサ（図示省略）とを備
えてなる。各円板膜１７は、中央の貫通孔によって上記
中空回転軸１６に嵌められて固定され、円板膜１７の内
部が中空回転軸１６の周面に開口した連通孔を介してそ
の軸孔１５に連通している。

【００２５】ケーシング６の下面から支持板２２が円板
膜１７の側方位置に突設され、該支持板２２に複数本の
棒状バッフル部材２３が上下に間隔をおいて支持されて
いる。各バッフル部材２３は支持板２２から円板膜１７
の表面に沿って中空回転軸１６の近傍まで延びている。
すなわち、最上段のバッフル部材２３は最上段の円板膜
１７の上面に沿うように設けられ、最下段のバッフル部
材２３は最下段の円板膜１７の下面に沿うように設けら
れ、中間の各バッフル部材２３は上下に相隣る円板膜１
７，１７の間に配設されて該上側の円板膜１７の下面と
下側の円板膜１７の上面に沿っている。

【００２６】従って、上記膜分離装置２においては、モ
ータ１０によって主軸７を回転駆動すると、羽根車９と
円板膜１７とが同時に回転し、遠心ポンプ４の吸引力が
羽根車９の吸込口１３及び中空回転軸１６の軸孔１５を
介して円板膜１７の内部に作用する。被処理液２中の夾
雑物は平膜１９によって円板膜１７内への流入が遮ら
れ、該平膜１９を透過した透過液は円板膜１７の内部か
ら中空回転軸１６の軸孔１５及び羽根車９の吸込口１３
を通りエルボ継手１１を経て透過液排出管１２により処
理槽１の外部に排出される。

【００２７】円板膜１７の回転に伴って平膜１９の表面
ではその外周に向かう被処理液２の流れを生ずる。この
流れによって、平膜１９の表面に夾雑物濃度の高い被処
理液が滞留することが防止され、また、平膜１９の表面
に付着する夾雑物に剥離力が作用し、その目詰まりが防
止され、これにより、長期間にわたって高い濾過効率が
維持される。また、平膜１９の表面での上記被処理液２
の流れは固定のバッフル部材２３によって乱され、この
乱流によって上記高濃度被処理液の滞留が防止され、ま
た夾雑物の剥離効果が高まる。

【００２８】ポンプ回転数を高めると、平膜１９の表面
における上記被処理液２の流れが速くなり、上記滞留防
止及び剥離には有利になるが、円板膜１７の内部に浸透
した液に働く遠心力も大きくなる。しかし、ポンプ回転
数が高まると、羽根車９による吸引力（揚程）も高ま
り、濾過効率の低下が避けられる。また、本形態は遠心
ポンプ４を水中ポンプとして用いているから、騒音も小
さい。

【００２９】＜実施形態２＞本形態については図３に示
されており、遠心ポンプに代えて軸流ポンプ２５を用い
たものである。同図において、２６はポンプケーシン
グ、２７はモータ（図示省略）によって回転駆動される
主軸、２９は主軸２７に結合された羽根車、３０は案内
羽根、３１は主軸２７の軸受けである。中空回転軸１６
はケーシング２６の下壁の貫通孔を貫通してその上端が
羽根車２９に結合されており、中空回転軸１６と下壁の
貫通孔周縁との間にパッキン３２が設けられている。中
空回転軸１６の軸孔１５は軸上端部の横孔（連通孔）３
３を介してポンプ吸込口（ケーシング２６の内部）３４
に連通している。

【００３０】従って、本形態の場合は、主軸２７の回転
に伴って羽根車２９及び円板膜１７が回転し、ポンプ吸
引力が中空回転軸１６の横孔３３及び軸孔１５を介して
円板膜１７の内部に及ぶことになる。

【００３１】なお、上記中空回転軸１６は主軸２７に結
合してもよい。

【００３２】＜実施形態３＞本形態については図４に示
されており、円板膜１７の表面（ポンプ側の面とその反
対側の面）にバッフル部材３５を設けた点に特徴があ
る。本形態の場合、円板膜１７がポンプの駆動によって
回転すると、被処理液が円板膜１７の表面を外側へ螺旋
状（逆渦巻き方向）に流れるが、その流れをバッフル部
材３５が妨げることによって乱流を生じ、円板膜１７へ
の汚れの蓄積防止に有利になる。＜実施形態４＞本形態
については図５に示されており、中空体として多数の中
空糸４１を用いたものである。すなわち、中空回転軸１
６には多数の放射方向に延びる支持棒４２が突設されて
いる。一方、多数の中空糸４１は、その基端が中空回転
軸１６に対して周方向に間隔をおいて結合され且つ各々
の中空孔が中空回転軸１６の軸孔１５に連通している。
そうして、これらの中空糸４１は上記支持棒４２に蜘蛛
の巣状（渦巻き状）に張り巡らされて支持されている。
支持棒４２に対してはその両面（中空回転軸１６の軸方
向における両側）に中空糸４１が支持されている。ま
た、中空回転軸１６は実施形態１又は２と同様にポンプ
の主軸に又は羽根車に結合されている。

【００３３】従って、本形態の場合は、ポンプの羽根車
の回転に伴って中空糸４１を図５における左回り（中空
糸４１が中空回転軸に向かって渦を巻いている方向）に
回転させると、被処理液が各中空糸４１に沿って中空回
転軸１６から離れる方向に流れ、該中空糸４１表面への
汚れの蓄積が防止される。このとき、支持棒４２は被処
理液の流れを妨げる働きをし、そのことによって乱流を
生じ、上記汚れの蓄積防止に有利になる。

【００３４】＜その他＞上記実施形態１〜３の円板膜１
７では平膜１９が全面（円板膜１７の内周縁から外周縁
に至る全域）にわたって張られているが、内周縁側では
回転移動速度が遅い（被処理液の流速が遅い）ため、目
詰まりを生じ易い。従って、平膜１９を円板膜１７の外
周縁側のみにドーナツ状に設けるようにしてもよい。

【００３５】また、上記実施形態１では本発明に係る膜
分離装置を処理槽１に浸漬したが、多段の中空体全体を
覆うハウジングを形成し、該ハウジングに液体流入口と
流出口とを設け、流入口より被処理液を送って濃縮され
た処理済液を流出口から取り出すようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の液体分離装置の使用状態を示す断
面図。

【図２】実施形態１の液体膜分離装置を示す断面図。

【図３】実施形態２の液体膜分離装置を一部省略して示
す断面図。

【図４】実施形態３の円板膜を示す平面図。

【図５】実施形態４の中空体を示す平面図。

【符号の説明】

１ 処理槽 ２ 被処理液 ３ 液体膜分離装置 ４ 遠心ポンプ ５ 膜分離手段 ６ ケーシング ７ 主軸 ９ 羽根車 １０ モータ １３ 吸込口 １５ 軸孔 １６ 中空回転軸 １７ 円板膜（中空体） ２３ バッフル部材 ２５ 軸流ポンプ ２６ ケーシング ２７ 主軸 ２９ 羽根車 ３２ パッキン ３４ 吸込口 ４１ 中空糸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｄ 29/70 Ｆ０４Ｄ 29/70 Ｄ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 羽根車を有するポンプと、 上記ポンプの主軸に該主軸から回転駆動力を受けるよう
   に直接又は間接に接続され、且つ該ポンプの吸込口に連
   通する軸孔を有する回転軸と、 上記回転軸の外周に該回転軸と共に回転するように設け
   られ、被処理液から夾雑物を分離する膜を有し、該膜透
   過液が流入する内部が上記回転軸の軸孔に連通した中空
   体とを備えている液体膜分離装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の液体膜分離装置におい
   て、 上記ポンプは遠心ポンプであり、 上記回転軸は、上記遠心ポンプの羽根車に上記軸孔の一
   端開口を該羽根車の吸込口に合わせて連結されている液
   体膜分離装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の液体膜分離装置におい
   て、 上記ポンプは軸流ポンプであり、 上記回転軸は、上記軸流ポンプのケーシングにパッキン
   を介して回転自在に支持されているとともに、該軸流ポ
   ンプの主軸に又は羽根車に結合され、 上記回転軸にその軸孔と上記ケーシングの吸込口とを連
   通する連通孔が形成されている液体膜分離装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の液体膜分離装置におい
   て、 上記中空体は円板膜である液体膜分離装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の液体膜分離装置におい
   て、 円板膜の膜面に近接してバッフル部材が配設されている
   液体膜分離装置。