JPH03181322A - 液・液接触装置と、これを用いた蒸留装置およびガス交換装置 - 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］ 本発明は、中空糸の疎水性多孔質膜を介して接触させる
液・液接触装置と、これを用いた蒸留装置およびガス交
換装置に係り、特に気体、揮発性を有する物質または水
蒸気の疎水性多孔質膜を透過する効率を向上させるため
に好適な液・液接触装置と、これを用いた蒸留装置およ
びガス交換装置に関する。

［従来の技術］ 液体中に含まれる溶質成分をその液体から分離し、かつ
装置を小型化でき、しかも高能率で液状物の処理を行い
得る方法として、特開昭６０−６４６０３号公報に記載
の技術がある。

前記従来技術では、気体を通過させるが、水性液体を透
過させない疎水性多孔質膜で作られた中空糸の多孔質壁
膜を接触壁膜として用い、該中空糸の外部および内部に
水性液体を存在せしめて中空糸の内外における液体中の
溶質成分の圧力差を利用して液体中に存在する気体もし
くは高い揮発性を有する溶質成分を中空糸の内部もしく
は外部液体中に移動せしめる方法である。

この従来技術では、中空糸を束ねた形状にモジュール化
することにより、装置の小型化を図っていた。

一方、気体の一種である蒸気は通過するが、水は通さな
い疎水性多孔質膜を用いた水溶液の蒸留技術としては、
特公昭４９−４５４６１号公報および特開昭６０−１１
８２０５号公報に記載された装置が知られている。

これらの従来技術では、供給された原水を加熱した後、
疎水性多孔質膜の一方の面に供給し、疎水性多孔質膜の
他方の空間に冷却壁を設け、冷却壁を冷却することによ
り、疎水性多孔質膜を透過した水蒸気を冷却壁で凝縮さ
せ、取り出すようにしている。

また、特開昭６０−１１８２０５号公報および米国特許
第３３４０１８６号明細書に記載されている装置では、
冷却壁を設けず、疎水性多孔質膜を透過した水蒸気を冷
却水（蒸留水）に直接吸収し、蒸留水の増加分を取り出
すようにしている。

同様の従来技術として、プロシーデインゲスオブ　フィ
フティーンス　インターナショナルシンポジウム　オン
　スペース　テクノロジーアンド　サイエンス（１９８
６年）第１３５５頁から第１３５９頁（Ｐｒｏｃ、　　
１５ｔｈ　　ｌ５ＴＳ　（１９８６）　ｐｐ１３５５−
１３５９）およびプロシーデインゲス　オン　シックス
ティーンス　インターナショナル　シンポジウム　オン
　スペース　テクノロジー　アンド　サイエンス（１９
８８年）第１７０９頁から第１７１２頁（Ｐ　ｒｏｅ。

１６ｔｈ　　Ｉ　ＳＴＳ　（１９８８）　ｐｐ１７０９
−１７１２）に記載されている技術がある。

また、疎水性多孔質膜を使用したガス交換装置としては
、日本航空宇宙学会誌第３６巻（１９８８年）第４６５
頁から第４７２頁に記載された技術が知られている。

前記ガス交換装置では、疎水性多孔質膜で作られた中空
糸の一方に酸素が豊富な水性液体を流し。

他方に炭酸ガスを含んだ空気を流すことにより。

水性液体中の酸素を空気中を移動させ、空気中の炭酸ガ
スを水性液体中に移動させるようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記従来技術は、疎水性多孔質膜の膜面付近での気体、
揮発性を有する物質または水蒸気が疎水性多孔質膜を透
過するにつれ、疎水性多孔質膜からの距離の差に伴う濃
度の差が生じるという点に対して配慮がされておらず、
流速が遅く疎水性多孔質膜の周辺における流路内で液体
が層流として扱うことができる場合には、疎水性多孔質
膜を介して接している各液の中の疎水性多孔質膜との接
触界面付近での気体の圧力、揮発性を有する物質または
水蒸気の蒸気の分圧が、時間の経過に伴い、疎水性多孔
質膜を介して接している各液のそれぞれで差が少なくな
り、または等しくなり、あるいは逆に疎水性多孔質膜か
ら離れた位置では双方の気体の圧力、揮発性を有する物
質または水蒸気の蒸気の分圧は差が大きいままあまり変
化しないという問題があった。

また、前記従来技術のうち、疎水性多孔質膜を使用した
蒸留装置の場合には、疎水性多孔質膜の水性液体との前
記と同様の効率的接触についての配慮がされておらず、
装置が大型化するという問題があった。

さらに、前記従来技術のうち、疎水性多孔質膜を使用し
たガス交換装置の場合には、気体を含んだ水性液体およ
び他方を流れる気体の疎水性多孔質膜との前記と同様の
効率的接触についての配慮がされておらず、ガス交換効
率が低下するという問題があった。

本発明の第１の目的は、各流路の中での疎水性多孔質膜
からの距離の差による気体の圧力、揮発性を有する物質
または水蒸気の蒸気の分圧の差をなくし、気体、揮発性
を有する物質または蒸気の疎水性多孔質膜を透過する効
率を向上させ得る液・液接触装置を提供することにある
。

本発明の第２の目的は、疎水性多孔質膜による気体、揮
発性を有する物質または水蒸気の透過効率をより一層向
上させ得る液・液接触装置を提供することにある。

本発明の第３の目的は、前記液・液接触装置を蒸留セル
として用い、蒸留効率の向上および装置の小型化を図り
得る蒸留装置を提供することにある。

本発明の第４の目的は、前記液・液接触装置をガス交換
セルとして用い、ガス交換効率を向上させ得るガス交換
装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記第１の目的を達成するために、疎水性多
孔質膜で形成され、かつ容器内部に取り付けられた中空
糸を螺旋状に形成したものである。

また、本発明は前記第２の目的を達成するため、前記容
器の内径を中空糸の外径よりも大径に形成するとともに
、前記容器を中空糸と同一ピッチの螺旋状に形威し、こ
の容器の内部に中空糸を同心状に収納したものである。

さらに、本発明は前記第３の目的を達成するため、前記
液・液接触装置を蒸留セルとして用い、前記中空糸の端
部には高温の原水または低温の純水と蒸留水のいずれか
を流す手段を接続し、前記容器には中空糸の周囲に、中
空糸の端部に高温の原水を流した場合には低温の純水と
蒸留水のいずれかを、また中空糸の端部に低温の純水と
蒸留水のいずれかを流した場合には高温の原水を流す手
段を接続したものである。

そして、本発明は第４の目的を達成するため、前記液・
液接触装置をガス交換セルとして用い、１１？ｆ記中空
糸の端部には第１の気体を溶質とする第１の液体と、前
記第１の気体を含んだ気体のいずれかを流す手段を接続
し、前記容器には前記第１の気体とは異なる第２の気体
を溶質とする第２の液体と、前記第１の気体とは異なる
第２の気体を含んだ気体のいずれかを中空糸の周囲に流
す手段を接続したものである。

［作用］ 疎水性多孔質膜に沿って流れる水性液体の中で、気体、
揮発性を有する物質または水蒸気が、疎水性多孔質膜を
透過した時、気体、揮発性物質等の存在量または水蒸気
の分圧は、疎水性多孔質膜を介して双方の液体中で、疎
水性多孔質膜との界面付近と疎水性多孔質膜から離れた
位置で差が生じてくる。このため、疎水性多孔質膜と界
面付近の水性液体と、疎水性多孔質膜から離れた位置で
の水性液体との間で比重差が生じる。

そこで、本発明液・液接触装置では疎水性多孔質膜を螺
旋状に形成している。これにより、螺旋状の中空糸の水
性液体中では、前記螺旋状の中空糸中を流れることによ
り遠心力が生じ、疎水性多孔質膜の界面付近と疎水性多
孔質膜から離れた位置での比重差による乱流が生じる。

これにより、前記螺旋状の中空糸の中での気体、揮発性
を有する物質の存在量または水蒸気の分圧は一様化され
る。

また、螺旋状に形成された疎水性多孔質膜の中空糸の外
を流れる水性液体中では、水性液体の流れが前記螺旋状
の中空糸に沿っている場合は、前記螺旋状の中空糸の中
の水性液体と同様の作用により一様化される。

一方、前記螺旋状の中空糸を横切って流れる水性液体の
場合は、螺旋状の中空糸を横切る時に発生する境界層の
剥離による乱流と、螺旋状の中空糸に沿って水性液体が
流れる時に発生する加速度を受けて、比重差による乱流
が生じる。これにより、螺旋状の中空糸の外での気体、
揮発性を有する物質の存在量または水蒸気の分圧は一様
化される。

以上により、螺旋状の中空糸の内外のそれぞれにおいて
、疎水性多孔質膜からの距離の差による気体の圧力、揮
発性を有する物質または水蒸気の蒸気の分圧の差をなく
すことができ、気体、揮発性を有する物質または水蒸気
の蒸気の疎水性多孔質膜を透過する効率が向上する。

また１本発明液・液接触装置では前記容器の内径を中空
糸の外径よりも大径に形成するとともに、前記容器を中
空糸と同一ピッチの螺旋状に形成し、この容器の内部に
中空糸を同心状に収納している。

これにより、疎水性多孔質膜をはさんで中空糸の内外を
流れる第１．第２の液体の接触を盛んに行うことができ
るので、前記疎水性多孔質膜による気体、揮発性を有す
る物質または水蒸気の蒸気透過効率をより一層向上させ
ることができる。

さらに、本発明蒸留装置では疎水性多孔質膜で螺旋状に
形成された中空糸の内部に、例えば高温の原水を流し、
その周囲に低温の純水または蒸留水を流すことにより、
水蒸気の分圧差の低下が防止されるため、水蒸気の移動
効率が維持される。

また、前記中空糸の内部に低温の純水または蒸留水を流
し、その周囲に高温の原水を流しても、分圧差の低下を
防止することができる。

これにより、蒸留効率を向上させることができる。さら
にまた、疎水性多孔質膜の中空糸を螺旋状に形成してい
るので、装置の小型化を図ることができる。

そして、本発明ガス交換装置では、疎水性多孔質膜で螺
旋状に形成された中空糸の内部に、例えば第１の気体を
溶質とする第１の液体を流し、中空糸の周囲に第１の気
体とは異なる第２の気体を溶質とする第２の液体、また
は第１の気体とは異なる第２の気体を含んだ気体を流す
ようにしており、前記と同じ作用により疎水性多孔質膜
の膜面付近での各気体の圧力差の低下を防止することが
でき、各気体のガス交換効率を向上させることができる
。

また、前記中空糸の内部に、第１の気体を含んだガスを
流し、前記中空糸の周囲に、前記第１の気体とは異なる
第２の気体を溶質とする第２の液体と、前記第１の気体
とは異なる第２の気体を含んだ気体のいずれかを流して
も、前記と同様、疎水性多孔質膜の膜面付近での各気体
の圧力差の低下を防止することができる。

さらに、螺旋状の中空糸の内部に気体を含む水性液体を
流した場合のうち、含まれる気体が気泡となっている場
合には螺旋運動による遠心力のため、比重差のある水性
液体と気泡が分離し、気体が螺旋の中心に集中する。こ
れにより、気体の透過効率を向上させることができる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明液・液接触装置の第１の実施例を示す縦
断面図、第２図（Ａ）、　（Ｂ）は第１図に示す液・液
接触装置による気体、揮発性を有する物質または水蒸気
の濃度分布を示す図である。

その第１図に示す液・液接触装置では、外壁２により容
器が形成されている。前記外壁２の内部には、軸方向に
間隔をおいて中空糸用の端部支持部７，７′が固定され
ている。前記外壁２の一方の側壁と一方の端部支持部７
間には前室９が形成され、外壁２と両方の端部支持部７
，７′間には外壁流路６が形成され、外壁２の他方の側
壁と他方の端部支持部７′間には前室９′が形成されて
いる。

前記外壁２の両側の側壁には、前室９，９′に連通ずる
前室出入口４，４′が設けられている。

一方の前室出入口４からは、気体、揮発性を有する物質
を溶質とする第Ｉの液体を供給し、他方の前室出入口４
′からは、疎水性多孔質膜を相対的に透過した気体を含
む液体を取り出すようになっている。

前記外壁２には、外壁流路６に連通ずる外壁出入口３，
３′が設けられている。一方の外壁出入口３′からは、
前記第１の液体の気体、揮発性を有する物質とは異なる
気体、揮発性を有する物質を溶質とする第２の液体を偶
給し、他方の外壁出入［１３からは、疎水性多孔質膜を
相対的に透過した液体を取り出すようになっている。

前記端部支持部７，７′間には、所定の間隔をおいて複
数本の中空糸１が互いに平行に取り付けられている。各
中空糸ｌは、疎水性多孔質膜により螺旋状に形成されて
いて、気体を透過させるが液体を透過させないようにな
っている。また、各中空糸１は端部支持部７，７′間に
取り付けられた螺旋支持部１１により支持されている。

前記両方の端部支持部７，７′には、前記中空糸１の端
部に連通ずる中空糸口８，８′が形成されている。一方
の端部支持部７に形成された各中空糸口８は、前室９に
連通しており、他方の端部支持部７′に形成された各中
空糸口８′は、前室９′に連通している。

前記中空糸１の疎水性多孔質膜の素材としては、例えば
ＰＴＦＥ　（ポリテトラフルオロエチレン）。

ポリエチレン、ポリプロピレン、およびこれらの複合体
から形成される共重合体等が挙げられる。

また、この液・液接触装置で取り扱う気体または揮発性
を有する物質は、特に限定される訳ではないが、例とし
て空気、酸素、窒素、水蒸気、オゾン、−酸化炭素、二
酸化炭素、アンモニア、硫化水素、亜硫酸ガス、ＮｏＸ
、水素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キ
セノン、ポラン。

シラン、ハロゲン、ハロゲン化水素、メチルアルコール
、エチルアルコール等の低級アルコール。

メルカプタン、低級アミン、低級飽和もしくは不飽和炭
化水素、低級ハロゲン化炭化水素またはこれらの混合物
等が挙げられる。

次に、第１の液体として気体、揮発性を有する物質を溶
質とする水性液体、または水蒸気の分圧の高い水から、
第２の液体として気体、揮発性を有する物質を含まない
水性液体、または水蒸気の分圧の低い水への気体、揮発
性を有する物質あるいは水蒸気が移動する過程について
説明する。

まず、疎水性多孔質膜の中空糸ｌの内部に、第１の液体
として任意の気体を含んだ水を流入し。

外壁流路６に第２の液体として気体を含まない水を流入
した場合について説明する。

当初、気体を含んだ水は、一方の前室出入口４から、こ
れが接続されている前室９に流入し、さらに複数の中空
糸口８のそれぞれを通して、疎水性多孔質膜で螺旋状に
形成された各中空糸１に分配される。この水は、螺旋状
の中空糸１に沿って流れ、他方の中空糸口８′および前
室９′を経て前室出入［］］　４　’から外部に流出す
る。

一方、当初気体を含まなかった水は、一方の外壁出入口
３′から外壁流路６に流入し、螺旋状の各中空糸■の外
部壁面に接して流れた後、他方の外壁出入口３から外部
に流出する。

ここで、気体を含んだ水と気体を含まない水が中空糸ｌ
を形成している疎水性多孔質膜を介して接するため、気
体の圧力差により中空糸↓の内部から、外壁流路６の水
に気体が移動する。この時、乱流が発生しないと仮定し
た場合には、中空糸１の内部を流れる水は疎水性多孔質
膜との接触面付近の水だけが気体濃度が低下して行き、
中空糸１の中心付近の水の気体濃度は変化しない。また
、外壁流路６を流れる水では、逆に疎水性多孔質膜との
接触面付近の水だけが気体濃度が上昇して行き、中空糸
１から離れた水の気体濃度は変化しない。このため、第
２図（Ａ）に示すように、第１図の位置Ａ□ＨＡｕｇ　
Ａ３に対応する位置で、中空糸１の疎水性多孔質膜の内
外の気体の濃度差が比較的小さいため、気体の移動速度
は低下する。

しかし、この実施例では中空糸１を螺旋状に形成してい
るため、中空糸１の内部を流れる水は、螺旋運動による
遠心力を受ける。このため、中空糸１の疎水性多孔質膜
の膜面付近、および中空糸１の中心付近の気体濃度差に
よる濃度差のため、比重差から乱流が生じる。一方、外
壁流路６を流れる水は、螺旋状の中空糸１を直交または
斜交する形で横切るため、気体が円柱または楕円柱を横
切る時に発生する境界層の剥離および水が流速の方向を
変化することにより発生する加速度により、比重差の存
在による乱流が生じる。このため、中空糸１の内部およ
び外部のそれぞれで気体の濃度が一様化される。これに
より、第１図の位［Ａ工。

Ａ、、Ａ、に対応する位置で中空糸１の疎水性多孔質膜
を介しての濃度差は、第２図（Ｂ）に示すようになり、
第２図（Ａ）の場合に比較して気体の濃度差を大きく維
持できる。

また、気体を含む水と、気体を含まない水の流れの向き
を同一とした場合、または気体を含む水を外壁流路６に
流し、気体を含まない水を螺旋状に形成した中空糸１の
内部に流した場合でも、同様の効果が得られる。

また、気体以外に揮発性を有する物質または気体の一挿
である水蒸気を移動させる場合も同様の効果が得られる
。

さらに、気体、揮発性を有する物質および水蒸気の混合
物を移動させる場合や、前記気体、揮発性を有する物質
および水蒸気とは異なる物質の単体または混合物を移動
させる場合、あるいは前記物質を含む液体を前述の流れ
方向とは異なる方向に流して、前記物質を移動させる場
合も同様の効果が得られる。

次に、第３図は本発明液・液接触装置の第２の実施例を
示す一部分の断面図である。

この第３図に示す液・液接触装置では、容器である外壁
１２の内径が、中空糸１の外径よりも大径に形成されて
いる。また、外壁１２も螺旋状の中空糸ｌのピッチと同
一ピッチの螺旋状に形成されている。さらに、外壁１２
の内部に中空糸１が同心状に収納されている。

前記外壁１２と中空糸１の内外螺旋状のアセンブリは、
この実施例では平行に取り付けられた１本または複数本
で１組の螺旋支持部１１により支持されている。前記螺
旋支持部１１は、第を図に示すごとき端部支持部７，７
′等の固定部材に取り付けられている。

そして、前記外壁１２と中空糸１間には、螺旋状の外壁
流路１３が形成されている。また、螺旋状の外壁１２の
一方の端部には外壁出入口１４が接続され、他方の端部
には外壁出入口１４′が接続されており、これらの外壁
出入口１４．１４’は外壁流路１３に連通している。

さらに、前記螺旋状の中空糸１の一方の端部は前室９に
連通する前室出入口４に接続され、他方の端部は前室９
′に連通ずる前室出入口４′に接続されている。

なお、容器である外壁１２を硬質の材料で形成した場合
には、螺旋支持部１１は不要である。

この第３図に示す実施例において、疎水性多孔質膜で螺
旋状に形成された中空糸１の内部に任意の気体を含んだ
水を流し、外壁流路１３に気体を含まない水を流した場
合について説明する。

当初、気体を含んだ水は、一方の前室出入口４から流入
し、前室９を通り、螺旋状の中空糸１の内部に流入し、
他方の前室９′を通り、前室出入口４′から外部に流出
する。

一方、当初気体を含まない水は、外壁出入口１４’から
外壁流路１３に流入し、螺旋状の中空糸１の外壁に沿っ
て流れた後、外壁出入口１３から外部に流出する。

この時、気体を含んだ水と、気体を含まない水は、前記
第１図に示す実施例における中空糸１の疎水性多孔質膜
と同様の作用により、気体の濃度が一様化される。

そして、この第３図に示す実施例においても、気体を含
んだ水と、気体を含まない水の流れ方向を同一とした場
合、また気体を含んだ水を外壁流路１３に流し、気体を
含まない水を中空糸工の内部に流した場合にも、同様の
効果が得られる。さらに、気体以外に、揮発性を有する
物質または気体の一種である水蒸気を移動させる場合、
気体、揮発性を有する物質および水蒸気の混合物を移動
させる場合も、同様の効果が得られる。さらにまた、中
空糸１の内部に、気体、揮発性を有する物質。

水蒸気の単体または混合物を流し、外壁流路１３に前記
気体、揮発性を有する物質とは異なる気体。

揮発性を有する物質の単体またはこれらの気体。

揮発性を有する物質、水蒸気の混合物を流しても同様の
効果が得られる。

また、第３図に示す実施例では、外壁流路１３を中空糸
１に沿って、断面積を十分細く形成し、中空糸１の疎水
性多孔質膜を介して外壁流路１３を流れる液体と、中空
糸１の内部を流れる液体とを盛んに接触させることがで
きるので、外壁流路１３での気体の一様化の効率をより
一層向上させることができる。

さらに、螺旋支持部１１および外壁１２を柔軟な材料で
形成した場合には、周囲の構造体の形状に合わせて設置
でき、したがって実装効率を向上させることができる。

ついで、第４図は本発明液・液接触装置の第３の実施例
を示す縦断面図である。

この第４図に示す実施例では、中空糸１と、容器である
外壁１２とが第３図に示す実施例と同様、螺旋状に形成
され、かつ外壁１２の内部に中空糸１が外壁流路１３を
有して収納されている。

さらに、前記外壁１２と中空糸ｌとを組み合わせたアセ
ンブリが複数組の螺旋支持部１１で支持されている。

この第４図に示す実施例では、装置の小型化を図ること
ができる。

なお、第４図に示す実施例の他の構成２作用および効果
については、前記第３図に示す実施例と同様である。

続いて、第５図は本発明液・液接触装置の第４の実施例
を示す縦断面図であるに の第５図に示す実施例では、容器である外壁２が筒型に
形成され、その軸方向の両端部に外壁出入口３，３′が
設けられている。

一方、中空糸１は螺旋状に形成され、かつ外壁２の内部
に１個配置されている。また、中空糸１は外壁２に固定
された複数本の螺旋支持部１１により支持されており、
外壁２との間に外壁流路６が形成されている。さらに、
中空糸ｌの両端部には前室出入口４，４′が接続されて
おり、前室出入口４，４′は前室９，９′に連通してい
る。

この第５図に示す実施例では、構造の簡略化を図ること
ができ、その結実装置の信頼性を向上させることができ
る。

なお、この第５図に示す実施例の他の構成９作用、効果
は前記第１図、第３図、第４図に示す実施例と同様であ
る。

次に、第６図は本発明蒸留装置の一実施例を示すもので
、一部を断面で示した系統図である。

この第６図に示す実施例では、蒸留セル２１として、前
記第５図に示す液・液接触装置が使用されており、第６
図および第５図において同じ符号のものは同じ部材を示
している。

前記蒸留セル２１の前室出入口４，４′には、高温の原
水を流す手段である原水循環ループ３１が接続されてい
る。また、蒸留セル２１の外壁出入口３゜３′には、低
温の蒸留水を流す手段である蒸留水＠環ループ３２が接
続されている。

前記原水循環ループ３１では、原水が原水ポンプ２５に
より送出され、熱交換器２３．加熱部２２を経て前室出
入口４に流入する。また、蒸留セル２１を通過した原水
は、前室出入口４′から出た後、原水循環ループ３１を
循環する。この間、ｙＫ水水供給部子７ら原水が供給さ
れ、濃縮汚水排出部２８からは濃縮された汚水が排出さ
れる。

一方、蒸留水循環ループ３２では、蒸留水が蒸留水ポン
プ２６により送出され、冷却部２４を経て外壁出入口３
′に流入する。さらに、蒸留セル２１を通過した蒸留水
は、外壁出入口３から出た後、熱交換器２３を経て蒸留
水循環ループ３２を循環する。また、蒸留水の一部は蒸
留水取出部２９から外部に取り出される。

この第６図に示す実施例の蒸留装置では、原水は熱交換
器２３および加熱部２２により加熱された後。

蒸留セル２１内に流入するため、原水が高温となり、水
蒸気の分圧が高い状態で蒸留セル２１の中空糸ｌの内部
を流れる。

一方、蒸留水は冷却部２４により冷却された後、蒸留セ
ル２１内に流入するため、蒸留水は低温となり、水蒸気
の分圧が低い状態で外壁流路６を流れる。

この時、各流路では、第１図、第３図、第４図および第
５図に示す液・液接触装置で説明したところと同様の作
用により、疎水性多孔質膜で螺旋状に形成された中空電
工の内部から外壁流路６に水蒸気が分圧差により移動し
た後、疎水性多孔質膜との接触面で蒸発潜熱および凝縮
潜熱により温度変化した原水および蒸留水の中で乱流が
生じ。

疎水性多孔質膜からの距離方向に温度（したがって水蒸
気の分圧）が−様化される。

なお、７７Ｘ水を外壁流路６に流し、蒸留水を疎水性多
孔質膜の中空糸１の内部に流した場合、また原水と蒸留
水の流れの向きを同一とした場合でも同様の効果を得る
ことができる。

この実施例によれば、中空糸１の疎水性多孔質膜を介し
ての水蒸気の分圧差を大きくとることができるため、蒸
留の効率が向上する。また、高温の水を内部に、低温の
水を外部に流すことにより、外部への熱損失を低下する
ことができる。さらに、原水と蒸留水の流れの向きを逆
向きにすることにより、疎水性多孔質膜の全ての位置で
蒸気圧差を平均化することができる、蒸気移動が１カ所
に集中することがなくなるため、信頼性が向上する。

さらに、この第６図に示す実施例では、特に中空糸１を
螺旋状に形成しているので、この中空糸１の内部を流れ
る水性液体に、螺旋運動により遠心力が作用するため、
蒸気と液体とが分離し、蒸気が中空糸１の疎水性多孔質
膜を透過して螺旋の中心に集まる。したがって、気体の
透過効率をより一層高めることができる。

なお、蒸留セル２１には第５図に示す液・液接触装置を
用いる実施例に限らず、第１図、第３図および第４図に
示す液・液接触装置を用いても同様の作用、効果が得ら
れる。

ついで、第７図は本発明ガス交換装置の一実施例を示す
もので、一部を断面で示した系統図である。

この第７図に示す実施例では、ガス交換セル４１に、＠
記第５図に示す液・液接触装置が使用されており、第７
図および第５図において同じ符号のものは同じ部材を示
している。

前記ガス交換セル４１の前室出入口４，４′には、気体
を含んだ水性液体を流す循環ループ４５が接続されてい
る。この循環ループ４５は、気体発生部４４と、ポンプ
４２とを有している− 一方、ガス交換セル４１の外壁出入口３′には、ポンプ
４３を有する気体導入部４６が接続され、もう一つの外
壁出入口３には、気体排出部４７が接続されている。

この第７図に示すガス交換装置では、気体発生部４４に
おいて発生した特定の気体を含んだ水性液体は、循環ル
ープ４５を通り、ポンプ４２によりガス交換セル４１の
中に取り付けられた疎水性多孔質膜の中空糸１の内部を
通り、気体発生部４４に戻る。

一方、気体導入部４６から別の気体を含んだ水性液体ま
たは気体をポンプ４３によりガス交換セル４１の中の外
壁流路６に送ると、前記気体を含んだ水性液体または気
体は外壁流路６を通り、気体排出部４７からガス交換セ
ル４１の外部に取り出される。

この時、各流路では、各気体の圧力差により気体を交換
しながら第１図、第３図、第４図および第５図に示した
液・液接触装置について説明したところと同様の作用に
より、中空糸１の疎水性多孔質膜からの距離方向に各気
体濃度が一様化される。

なお、特定の気体を含んだ水性液体を外壁流路６に流し
、別の気体を含んだ水性液体または気体を疎水性多孔質
膜の中空糸１の内部に流した場合、また各流体の流れの
向きを同一とした場合でも同様の効果を得ることができ
る。

また、この実施例では気体導入部４６からポンプ４３、
ガス交換セル４１を通り、気体排出部４７に至る流路を
気体発生部４４とは別の気体発生部（図示せず）に接続
し、図示していない気体発生部から気体導入部４６に入
り、気体排出部４７から図示していない気体発生部に戻
る循環ループとすることもできる。

この実施例によれば、中空糸１の疎水性多孔質膜を介し
てのそれぞれの気体の圧力差を大きくとることができる
ため、ガス交換効率が向上する。

また、各流体の流れの向きを逆向きとすることにより中
空糸ｌの全ての位置で各気体の圧力差を平均化すること
ができるため、気体の移動が１カ所に集中することがな
くなり、信頼性が向上する。

また、第７図に示す実施例では、気泡化した気体を含む
水性液体を螺旋状の中空糸ｌの内部を通し、外壁流路６
を減圧した場合、螺旋運動により生じる遠心力のため、
気体と水性液体が分離し。

気体が螺旋の中心に集中する。この気体が、中空糸Ｉの
疎水性多孔質膜を透過し、外壁流路６に移動するため、
中空糸１の内部には水性液体だけが残る・ さらに、この実施例によれば、水性液体から気泡を除去
することができる。

なお、ガス交換セル４１には第５図に示す液・液接触装
置に限らず、第■図、第３図および第４図に示す液・液
接触装置を使用しても、同様の作用。

効果が得られる。

［発明の効果コ 以上説明した本発明の請求項１記載の液・液接触装置に
よれば、中空糸を螺旋状に形成しているので、中空糸の
疎水性多孔質膜の内外を流れる第１、第２の液体の溶質
が相対的に移動することにより濃度および比重が変化す
ると、液体のうちの疎水性多孔質膜に接している部分と
、疎水性多孔質膜から離れている部分との間に乱流が生
じ、さらに第１．第２の液体が螺旋状の中空糸に沿って
流れる時に発生する加速度を受けて乱流が生じ、これら
の相乗作用で温度および比重が一様化される。これによ
り、中空糸の疎水性多孔質膜を介して気体の圧力差、揮
発性を有する物質または水蒸気の分圧差を大きく維持す
ることができるので、気体、揮発性を有する物質または
水蒸気の透過効率を向上させ得る効果がある。

また、請求項２記載の液・液接触装置によれば。

前記容器の内径を中空糸の外径よりも大径に形成すると
ともに、前記容器を中空糸と同一ピッチの螺旋状に形成
し、この容器の内部に中空糸を同心状に収納しており、
疎水性多孔質膜をはさんで中空糸の内外を流れる第１．
第２の液体の接触を盛んに行うことができるので、前記
疎水性多孔質膜による気体、揮発性を有する物質または
水蒸気の透過効率をより一層向上させ得る効果がある。

さらに、請求項３記載の蒸留装置によれば、液・液接触
装置を蒸留セルとして用い、疎水性多孔質膜で螺旋状に
形成された中空糸の内部に高温の原水または低温の純水
と蒸留水のいずれかを流し、中空糸の周囲には、中空糸
の内部に高温の原水を流した場合には低温の純水または
蒸留水のいずれかを流し、また中空糸の内部に低温の純
水または蒸留水のいずれかを流した場合には高温の原水
を流すことにより、水蒸気の分圧の低下が防止されるた
め、水蒸気の移動効率が維持されるので、蒸留効率を向
上させ得る効果があり、さらにまた疎水性多孔質膜の中
空糸を螺旋上に形成しているので、装置の小型化を図り
得る効果がある。

そして、請求項４記載のガス交換装置によれば、液・液
接触装置をガス交換セルとして用い、疎水性多孔質膜で
螺旋状に形成された中空糸の内部に。

第１の気体を溶質とする第１の液体と、前記第１の気体
を含んだ気体のいずれかを流し、中空糸の周囲に第１の
気体とは異なる第２の気体を溶質する第２の液体、また
は第１の気体とは異なる第２の気体を含んだ気体を流す
ようにしており、前記液・液接触装置と同じ作用により
疎水性多孔質膜面付近での各気体の圧力差の低下を防止
することができ、各気体のガス交換効率を向上させ得る
効果があり、さらに螺旋状の中空糸の内部に気体を含む
水性液体を流したうち、含まれる気体が気泡となってい
る場合には螺旋運動による遠心力のため、比重差のある
水性液体と気泡が分離し、気体が螺旋の中心に集中する
ので、気体の透過効率をより一層向上させ得る効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明液・液接触装置の第１の実施例を示す縦
断面図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は第１図に示す液・液接
触装置による気体、揮発性を有する物質または水蒸気の
濃度分布を示す図、第３図、第４図および第５図は本発
明液・液接触装置の第２゜第３および第４の実施例を示
す縦断面図、第６図は本発明蒸留装置の一実施例を示す
もので、一部を断面で示した系統図、第７図は本発明ガ
ス交換装置の一実施例を示すもので、一部を断面で示し
た系統図である。 １・・・疎水性多孔質膜で螺旋状に形成された中空糸、
２・・・容器である外壁、３，３′・・・外壁出入口、
４．４′・・・前室出入口、６・・・外壁流路、７，７
′・・・中空糸用の端部支持部、８，８′・・・中空糸
口、９゜９′・・・前室、１１・・・螺旋支持部、１２
・・・螺旋状に形成された外壁、１３・・・外壁流路、
１４．１４’・・・外壁出入口、２１・・・蒸留セル、
２２・・・加熱部、２３・・・熱交換器、２４・・・冷
却部、２５・・・原水ポンプ、２６・・・蒸留水ポンプ
、２７・・・原水供給部、２８・・・濃縮汚水排出部、
２９・・・蒸留水取出部、３１・・・原水循環ポンプ、
３２・・・蒸留水循環ループ、４１・・・ガス交換セル
、４２．４３・・・ポンプ、４４・・・気体発生部、４
５・・・循環ループ、４６・・・気体導入部、４７・・
・気体排出部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、容器の内部に、気体を透過させるが、液体を透過さ
   せない疎水性多孔質膜で形成された中空糸を取り付け、
   この中空糸の端部に、気体や揮発性を有する物質を溶質
   とする第１の液体を流す手段を設け、前記容器には前記
   第１の液体の溶質とは異なる気体や揮発性を有する物質
   を溶質とする第２の液体を前記中空糸の周囲に流す手段
   を設け、前記疎水性多孔質膜をはさんで中空糸の内外に
   存在する第１、第２の液体中に、第１、第２の液体にお
   ける溶質の圧力差や分圧差を利用して、第１、第２の液
   体の溶質を相対的に移動させる液・液接触装置において
   、前記中空糸を螺旋状に形成したことを特徴とする液・
   液接触装置。 ２、前記容器の内径を中空糸の外径よりも大径に形成す
   るとともに、前記容器を中空糸と同一ピッチの螺旋状に
   形成し、この容器の内部に中空糸を同心状に収納したこ
   とを特徴とする請求項１記載の液・液接触装置。 ３、請求項１または２記載の液・液接触装置を蒸留セル
   として用い、前記中空糸の端部には高温の原水または低
   温の純水と蒸留水のいずれかを流す手段を接続し、前記
   容器には中空糸の周囲に、中空糸の端部に高温の原水を
   流した場合には低温の純水と蒸留水のいずれかを、また
   中空糸の端部に低温の純水と蒸留水のいずれかを流した
   場合には高温の原水を流す手段を接続したことを特徴と
   する蒸留装置。 ４、請求項１または２記載の液・液接触装置をガス交換
   セルとして用い、前記中空糸の端部には第１の気体を溶
   質とする第１の液体と、前記第１の気体を含んだ気体の
   いずれかを流す手段を接続し、前記容器には前記第１の
   気体とは異なる第２の気体を溶質とする第２の液体と、
   前記第１の気体とは異なる第２の気体を含んだ気体のい
   ずれかを中空糸の周囲に流す手段を接続したことを特徴
   とするガス交換装置。