JPH0443689B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 ガス／ガス、液体／液体、液体／固体の混合物
及び溶液の分離を行なうための膜の使用は各種方
法により一般産業上において行なわれている。そ
のうちには限外口過、超口過（hyperfiltration）、
反転浸透（reverse osmosis）、透析（dialysis）
がある。一般的に、これらの方法と関連する膜エ
レメントは、容器に含まれている。容器は、コン
テナーと、該コンテナーの中に膜の集合を有して
いる。コンテナーは各種の入口と出口部を有す
る。全体の集合はモジユールといわれる。内部は
次のように配列されている。すなわち、膜の上流
面、膜を通過しその下流面上にあらわれる透過体
を収集するための手段、供給体と透過材を保持す
るための手段に、圧力をかけてあるいは圧力をか
けることなく供給体流を導入することができるよ
うに内部は配置されている。

膜は各種形状に製作される。たとえは、(1)板と
フレームとの構造において支持される典型的なフ
イルタープレスに似た平坦なシート(2)、膜の間に
スペーサー材をはさみ込み、らせん状にまかれた
平坦なシートとコイル状膜の一側面上の供給体
が、空間を通り膜の反対側の側面に流れることが
できるらせん状流路となる密封された集合体 (3) 補強された組みひも（braid）の内側表面に
沿つて並び、組みひも自身は、時々より大きな
チユーブにおける構成要素であるチユーブ。

(4) 端が開放している中空糸で、中空糸の外部表
面の流れを、その次の中空糸の孔内の流れか
ら、膜を横切る透過体（permeate）の通路
（passage）によつて分離するようにヘツダー
板へ組み込まれ密封された中空糸。

希望する分離を得るうえでは、束に集合させた
中空糸の使用は特に有利である。

アメリカ合衆国特許943738（出願1978年９月19
日）、943739（出願1978年９月19日）、943793（出願
1978年９月19日）、956032（出願1978年10月30日）
において中空糸の選択、巻取り技術、このような
糸をモジユールに製作、集合するための技術が教
示されている。しかし、商業上の利用におけるこ
のようなモジユールを実際に、使用するために
は、単一の束ハウジング（single bundle
housings）における小さな束は小さすぎるという
ことが注目される。他方、上記出願において教示
されるように、各束の寸法を制約する他の限界が
存在する。

発明の要約 本発明は独特な多重束分離モジユール
（multiple bundle separatory module）を提供
する。このモジユールは商業的利用上有用であ
る。ここでは、単一のハウジングにおいて６個の
束を利用した実施例が開示されている。しかし、
この数には限定されず、束の数を変えて本発明を
改作することもできる。本発明では、供給材
（feed material）をハウジング中の６つの束上流
すようにすることができ、また供給体は、円筒状
ハウジングシエルの単一又は両端から供給するこ
とができる。透過体及び濃縮体（concentrates）
は、束の一つ又は任意のグループから、いずれか
の端から収集することができる。

各束の中心に向い半径方向内方、各束周辺に向
い半径方向外方、又は各束の長手方向に平行に供
給することができる。

本発明の教示内において、構成材、形状の各種
選択が可能である。

本発明の重要な利点は、一又はそれ以上の小さ
な束は、選択性のある基礎（selective basis）の
もとに容易に置きかえることができるような構造
を考慮しているという点にある。

好ましい実施例の説明 第１〜５図に示すように、実施例におけるモジ
ユールは該方円筒状圧力シエル１０と６個の中空
糸束（bundle）を含む。シエル１０は、軟鋼、
フイラメント巻プラスチツク等でよい。シエル１
０は不活性の不透性内部ライナー１１を有する。
ライナー１１はビニール、テフロン、ポリサルフ
オン等でよい。中空糸束は、上記に述べた特許に
従つて製作することができる。第２図において
は、４つの束１２，１４，１８，１９のみがあら
われている。第３図及び第４図においては束の各
端が示されている。

第２図及び第５図の展開図に示されるように、
前面クラスターは、束１２，１４，１６に加え、
がつしりした不活性ベース２０を含む。ベース２
０は、ビニールポリマーが代表的であり、また、
３つの筒状孔４２，４４，４６を有する。この孔
には、はち植された（potted）端２２，２４，２
６をそれぞれ有する束１２，１４，１６が挿入さ
れ、またこの孔は補強バツクアツプデイスク２８
で裏打ちされている。デイスク２８はセグメント
テーナー３０にボルト止めされている。デイスク
２８はステンレス鋼、フアイバー補強プラスチツ
ク等でよい。単一の供給チユーブ３２が、単一の
濃縮チユーブ３４として与えられている。各束か
ら別々に透過分離するために、３つのチユーブ３
６，３８，４０がある。

第５図において、束１２，１４，１６を受ける
ための孔は、それぞれ番号４２，４４，４６で示
してある。ベース２０とデイスク２８内の供給チ
ユーブ３２が通る貫通部には、それぞれ番号４
８，５０を付してある。濃縮チユーブ３４が通る
ベース２０とデイスク２８内の貫通部にはそれぞ
れ番号５２，５４が付してある。さらに、透過チ
ユーブ３６，３８，４０が通るベース２０内の貫
通部は５６，５８，６０が表示され、透過チユー
ブ３６，３８，４０が通るデイスク２８内の貫通
部はそれぞれ６２，６４，６６と表示されてい
る。

貫通部５０における供給部はチヤンバーに向つ
て開口している。チヤンバー内において束１２，
１４，１６は、糸の外側表面上を供給体が流れる
ことのできるように配置されている。

各束にはチユーブ６８，７０，７２のような剛
性の中心チユーブが備わつており、、チユーブ６
８，７０，７２は、柔軟なチユーブ７４，７６，
７８により、それぞれ濃縮チユーブ３４に接続さ
れている。透過物は、中空糸からの各束の端にお
けるポツト状の複合体（potting compound）内
に形成された坑道（galleries）に受け入れられ
る。その方法は、上記したU.S.Pにおいて教示さ
れるような適当な方法である。

同様な配列が後方端に備わつている。後方端に
は、ビニルーベース８０、バツクアツプデイスク
８２、セグメントリテーナー８４、供給チユーブ
８６、濃縮チユーブ８８、透過チユーブ９０，９
２，９４がある。

組立工程は、第１に、外方シエルとライナーを
別々に組立てて、ベースの孔に各束を挿入する。
ベースはバツクアツプデイスクにより裏あてされ
る。この２つはボルト止めされる。この３つが組
立てられ、セグメントリテーナーが取り付けられ
る。

流路の変形が、第１〜５図に示される装置につ
いてなし遂げられる。たとえば、一端の供給チユ
ーブに栓をするだけのことにより、両端からより
は一端からのみ供給することができる。濃縮体の
回収は、第６図に示されるように、両端よりは一
端からのみ行なうことができる。端においては、
番号３４ａによつて示されるように濃縮チユーブ
は改良されており、また、チユーブ９６と９８
は、モジユール１８，１９の剛性ロツド１００と
１０２及びチユーブ３４ａに接続されている。

上述した実施例の双方とも、中心濃縮抽出によ
り放射状内方に供給することを考えており、各束
内には濃縮チユーブが貫通部とともに備わつてい
る。これは、放射状外方供給に反転させることも
できる。ユニツト内部においてチユーブは、内側
表面と外側表面とで同じ圧力を有しており、従つ
て管材料（tubing）には放射方向の強度は必要と
されない。

さらに、外側スリーブが各束のまわりに与えら
れ、各束のはち植えされていない端に供給体が導
入されるとすれば、流れの型を束の軸と平行にす
ることができる。このように、各束の外側表面上
には長手方向の流れがあり、このため、糸上には
より高速がつくり出され、濃縮のかたより効果
（concentration polarization effect）を最小に
する。

設計の見地からすると、各種の材料を代替する
ことができ、部品を改良することができる。外側
シエルは軟鋼、他の金属、補強プラスチツク等で
よい。ある状況においては、不活性な内側ライナ
ーを省略してもよい。さらに、金属の外側シエル
の内側表面をエポキシ皮覆し、ライナーを省略し
てもよい。支持デイスク２８は、たとえば繊維強
化したプラスチツクでもよい。

開示された実施例において、透過体は、前述し
た特許において述べられているように、繊維束の
はち植された端近くに別々に集められる様に意図
されている。しかし、これも変化させることがで
きる。たとえば、一本のデイスク２０における貫
通部を、集収道となるリング又は溝を保持するこ
とにより保たれる○リングに適合させることがで
きる。このような設計は、補強裏当をもつプラス
チツク板のような、単一の収集道の提供に役立
つ。３つの束は全てその一端はともに接続されて
いる。透過用の束収集道のはち植された端におけ
る選択は多い。従つて収集道を与えるプラスチツ
ク保持部材を軽くする交互にカツトした幾何形
状、はち植された形状を含む。

別の実施例が第７図に示されている。第７図で
は、前述した設計の部品と類似の部品にはプライ
ムをつけてある。第７図の実施例においては、保
持部材を利用するよりはむしろ、パイプ１０４
が、シエル１０′の長手方向軸上に配置されてい
る。パイプ１０４は、構築部材として設計されて
おり、また、供給又は抽出のためにも利用しう
る。しかし、第７図の実施例において３つのパイ
プ１０６，１０８，１１０がパイプ１０４内にお
かれ、パイプ１０６が供給体用で、パイプ１０
８，１１０がそれぞれ透過体及び濃縮体の収集用
である。

中心荷重ベアリングパイプ１０４のため多くの
利点が生ずる。たとえば、フアイバーグラスのケ
ーシングが、よりたやすく使うことができる。な
ぜなら、ケーシングは、スラスト圧力を受ける端
プレートを支持する必要がないからである。

中心支持パイプ１０４の利用により、単一の中
央透過収集チヤンバー１１２が中央に位置し、対
向するはち植えされたゾーンから透過体を受けと
る様なユニツトが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は、本発明の教示により構成される多
重束分離モジユールを前方から見た透視図であ
る。第１Ｂ図は、後方から見た第１Ａ図と同様の
モジユールの図である。第２図は第１Ａ図２−２
線のたて断面図である。第３図は第２図における
矢印方向の３−３線に沿つたモジユール正面図で
ある。第４図は、第２図における矢印方向に４−
４線により定まる位置からとつた内面図である。
第５Ａ図は、組立方法を示すモジユールの部分断
面展開図である。第５Ｂ図は第５図の５Ｂ−５Ｂ
線に沿つた断面図である。第６図、第７図は、本
発明の変形実施例のたて方向断面図である。第８
図、第９図は一実施例の内面組立の特徴の詳細を
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ らせん状に巻かれ自己支持性環状体を形成せ
   る中空糸膜の束を複数含んでおり、該中空糸膜の
   束の一端ははち植えされており、 円筒状不透性圧力シエルを含んでおり、該圧力
   シエル内の前記中空糸膜の束の一群はシエル軸と
   平行且つ該シエル軸から偏位せる軸を有してお
   り、 前記中空糸膜の束のはち植えされた端を受け入
   れるための孔を備えたベース部材を含んでおり、
   前記中空糸膜の束はそのはち植えされた端でのみ
   支持固定されており、 前記中空糸膜の束のはち植えされた端にかかる
   内部流体スラスト圧力を支持する様に配列された
   バツクアツプデイスクを有し、 加圧された供給体を前記圧力シエル内へと導入
   し且つ該圧力シエル内で前記中空糸膜の束に供給
   流体を均一に分配するための流体供給手段を有
   し、 前記中空糸膜を通つた透過体を収集除去するた
   めの手段を有し、この手段は前記中空糸膜の束の
   はち植えされた端に接続されており、 濃縮された非透過供給流体を前記中空糸膜の束
   から収集除去するための手段を有している、 分離モジユール。 ２ 前記中空糸膜の束の第１及び第２の群が前記
   圧力シエル内に配置されており、各群を支持する
   ベース部材を備えており、前記２つの群は互いに
   軸方向の関係で位置し且つ対応するベース部材が
   前記圧力シエル内の反対側の端に位置している、
   特許請求の範囲第１項に記載の分離モジユール。 ３ 前記流体供給手段が、供給体の流れを各中空
   糸膜の束内にてその軸と平行に導く、特許請求の
   範囲第２項に記載の分離モジユール。 ４ 各中空糸膜の束に関する濃縮流体収集除去手
   段が、該中空糸膜の束の中心軸に沿つて横たわる
   穴あきチユーブエレメントを含んでなる、特許請
   求の範囲第２項に記載の分離モジユール。 ５ 前記流体供給手段が、供給体の流れを各中空
   糸膜の束内にてその中心軸の放射方向内方に導
   く、特許請求の範囲第２項に記載の分離モジユー
   ル。 ６ 前記流体供給手段が、供給体の流れを各中空
   糸膜の束内にてその軸と平行に導く、特許請求の
   範囲第１項に記載の分離モジユール。 ７ 各中空糸膜の束に関する濃縮流体収集除去手
   段が、該中空糸膜の束の中心軸に沿つて横たわる
   穴あきチユーブエレメントを含んでなる、特許請
   求の範囲第１項に記載の分離モジユール。 ８ 前記流体供給手段が、供給体の流れを各中空
   糸膜の束内にてその中心軸の放射方向内方に導
   く、特許請求の範囲第１項に記載の分離モジユー
   ル。