JPH0725215Y2 - 膜分離装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案はプレート状膜ユニットの回転下で被処理流体を
分離処理する膜分離装置の改良に関するものである。

〈従来の技術〉 流体を濃縮、精製等する場合、透過膜を用いることがあ
る。この場合、膜面に非透過物質がたまれば、膜面にゲ
ル層若しくはケーキ層が生成し、透過流束の低下が避け
られないので、膜面と処理流体との間に相対的移動を生
じさせることが必要である。

而るに、膜分離装置においては、ポンプ等によって被処
理流体を流動させるものと、膜ユニット（円板状）を被
処理流体中で回転させるものとに分類でき、後者は、流
体の圧力損失の問題がなく、エネルギーコストも低いの
で前者よりも有利である。

後者に属する代表的な膜分離装置として、側面に膜を有
する円形プレート状膜ユニットを回転軸に所定間隔を隔
てて取着し、これらの回転軸を処理槽内において回転さ
せると共に膜に差圧を作用させ、膜を透過した透過物質
をユニット内の通路を経て回転軸内の空間に集め、これ
を回転軸端から取出すものが公知である。

この膜分離装置においては、単位容積当たりのユニット
数を増大して膜面積を大きくすべく、ユニットをかなり
密に配してあり、ユニット相互の間隙が狭く、この間隙
に存在する流体がユニットと共に回り易く、そのユニッ
トの膜と流体との間に歴然とした相対的移動を起こさせ
難く、ゲル層が生成し易い。かかる不利を解消するため
に、上記円形プレート状膜ユニット相互間の間隙に円板
を配設し、この円板と膜ユニットとの間に蛇行状の流路
を確保し、処理槽の原液入口より流入してくる原液を、
その蛇行状流路に沿い流動させ処理槽の原液出口から流
出させて膜ユニット相互間の間隙での原液の滞留を防止
することが公知である（特開昭48-65179号公報、特開昭
62-279807号公報等）。

また、上記円形プレート状膜ユニットの表面を凹凸化し
て、膜面近傍の原液を撹拌することも公知である（特開
昭62-213809号公報）。

更に、上記円形プレート状膜ユニット相互間の間隙に撹
拌羽根を配設する（回転軸外面または処理槽内面に固
定）ことも公知である（実開昭59-44596号公報）。

〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら、円板と膜ユニットとの間に蛇行状の流路
を確保し、原液をこの蛇行状流路に沿い流動させるもの
では、この蛇行状流路の抵抗が高く、原液流動圧力を高
くするする必要があり、円形プレート状膜ユニットや円
板が振動し易く、相互接触による膜損傷の危険性があ
る、また、円板の固定を強固に行わなければならず、円
板の配設が容易ではない。

上記プレート状膜ユニットの表面を凹凸化するもので
は、支持プレートの表面に隆起の大きな凹凸を形成して
も膜をある程度の張力で張ると、膜表面に現れる凹凸が
緩慢になってしまい、膜ユニット表面に充分な凹凸を出
現させ難い。他方、膜を緩に状態で添付すると、膜に差
圧が作用しないときの膜のたるみが顕著になって、膜に
しわが発生し易い。また、膜ユニットの支持プレートに
は透過流体通路を形成しなければならず、その通路形成
に加えて表面を凹凸形状に形成すると透過流体通路の形
成に使用できる面積部分がそれだけ減少し、透過流体通
路の通路巾、本数が制限されてその流路抵抗が増大した
り、支持プレートの製作が困難になる。

上記円形プレート状膜ユニット相互間の間隙に撹拌羽根
を配設するものでは、撹拌羽根に、充分なせん断流を生
じさせるに足る厚みを付与する必要があり、膜相互間に
相当に広い間隔を設けなければならず、装置の大型化が
避けられない、羽根厚みを薄くすると、撹拌効果の低下
や羽根のブレによる膜破損が問題となる。

本考案の目的は、円形プレート状膜ユニットを中空回転
軸に所定間隔を隔てて取着し、この膜ユニット付き回転
軸を処理槽内に支持し、プレートを上記膜ユニットの相
互間の間隙に配設せる膜分離装置において、膜損傷の危
険性を排除し、プレートの配設固定を簡易に行い得、膜
表面のゲル層の生成を良好に防止し得る膜分離装置を提
供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 本考案に係る膜分離装置は、円形プレート状膜ユニット
を中空回転軸に所定間隔を隔てて取着し、この膜ユニッ
トを取着した回転軸を処理槽内に支持し、凹凸表面のプ
レートを上記膜ユニットの相互間の間隙に配設したこと
を特徴とする構成である。

〈実施例の説明〉 以下、図面により本考案の実施例を説明する。

第１図Ａは本考案の一実施例を示す説明図である。第１
図Ｂは第１図Ａにおけるｂ−ｂ断面図である。

第１図Ａ並びに第１図Ｂにおいて、１は処理槽である。
２は処理槽１に貫挿した回転軸、３・３は軸受（スタン
ド上に取付けてある）である。回転軸２と処理槽１との
間は摺動パッキング11によってシールしてある。この回
転軸２は後述するように透過液の集液ポートしても使用
し得るように中空としてある。4,……は円形プレート状
膜ユニットであり、第２図に示すように、支持板41に透
過液通路溝42と通路孔43とを設け、該支持板の両面に膜
44を添付し、各膜44の外周端部を支持板41に接着剤によ
って封止したものを使用できる。このユニット４の複数
箇を中空軸２上に所定間隔を隔てて取着し、各ユニット
４を中空軸２内に連通してある。例えば、第２図に示す
ように、ユニット４を中空軸上にカラー45を介して所定
の間隔で挿通し、各カラー45とユニット４との間にＯリ
ング46を装着し、押え金具47を中空軸２に螺合し、この
押え金具47と止め金具48との間で上記カラー45とユニッ
ト４とを相互に緊締してＯリング46により膜の内周端部
を封止し、かつ、各ユニットの透過液通路43を中空軸２
内に孔49を経て連通してある。

第１図Ａにおいて、51は中空軸２の一端に取着したプー
リ、52は電動機である。53は中空軸２の他端に配設して
固定のエンドキャップであり、中空軸２に摺動パッキン
グによって回転摺動自在にカップリングしてある。61は
透過液タンクであり、上記エンドキャップ53にパイプ62
によって連通してある。63は真空ポンプである。

第１図Ａ並びに第１図Ｂにおいて、７はプレートであ
り、プレート状膜ユニット４の相互間の隙間並び処理槽
両端壁とユニットとの相互間の空間に配設してある。こ
のプレート７には表面を凹凸形状にしたものを用いてい
る。プレート７は処理槽内に支持してあり、例えば、第
１図Ｃに示すように処理槽１内に嵌込枠71を設け、この
枠に凹凸プレートを嵌着することができる。

上記膜分離装置によって原液を処理するには、真空ポン
プ63を作動して各膜ユニット４の膜に差圧を作用させ、
電動機52の駆動によって膜ユニト４を回転させる。原液
中の溶媒等の膜透過性物質は上記の差圧下、膜を透過
し、中空軸２並びにキャップ53を経て透過液槽61に達す
る。

上記プレート状膜ユニット４が回転すると、ユニット４
とプレート７との間隙が狭く、前者が回転であり、後者
が静止であるから、間隙内の原液に流れが発生し、この
流れ方向の流路断面が凹凸プレートのために広狭の繰り
返しであるからその流れは乱流となる。従って、非透過
物質の膜面への付着を防止でき、ゲル層の発生を回避で
きるから、透過流束を多くできる。

第３図は本考案の別実施例を示し、中空軸を２本設け、
各軸２・20にプレート状膜ユニット４を所定の間隔で取
着して、ユニット群を２例とし、これらユニット群4,…
…並びに4,……を交互にオーバラップさせ、このオーバ
ラップ部以外での各ユニット群のユニット相互間の隙
間、処理槽両端壁とユニットとの間の空間に凹凸プレー
ト７を配設してある。

第３図において、中空軸２と20とは互いに同・逆の何れ
で回転させてもよい。

上記において、凹凸プレートの凹凸のパターンは放射状
とすることが有効である。しかしながら、上記した流体
の流れには円周方向成分以外に遠心力による径方向成分
も含まれているので、第４図Ａに示すような放射状と同
心リング状の組合せパターンまたは第４図Ｂに示すパタ
ーンとすることが望ましい。

上記において、プレートには左ピースと右ピースとに分
けたものを使用し、更に第１図Ｂに示すように、各ピー
スをＡ片とＢ片とに分割することが望ましい。かくすれ
ば、Ａ片を処理槽から抜き出した後、Ｂ片を横方向スラ
イドさせて処理槽から容易に抜き出すことができる。凹
凸プレートには、プレス成形により凹凸を設けたプラス
チック板、または金属板を２枚背中合わせにして重畳し
たものを使用できる。

上記プレート状膜ユニットの支持板には、連続気泡の多
孔質板を用いることもできる。

本考案においては、ユニット相互間のすべてに凹凸プレ
ートを配設することが望ましいが、一部を省略すること
もできる。更に、処理槽の両端壁とユニットとの相互間
に対しては凹凸プレートの配設を省略することができ
る。更に、凹凸プレートの片面は平滑のままとすること
もできる。

本考案に係る膜分離装置は液体の分離以外に，気体分離
にも使用できる。

〈考案の効果〉 本考案は、円形プレート状膜ユニットを中空回転軸に所
定間隔を隔てて取着し、この膜ユニット付き回転軸を処
理槽内に支持し、プレートを上記膜ユニットの相互間の
間隙に配設し、このプレートと膜ユニットとの間に蛇行
状の流路を確保し、原液をその蛇行状流路に沿い流動さ
せて行く膜分離装置において、プレートの表面に凹凸を
形成したから、蛇行状流路に沿っての原液の流動のみな
らず、プレートの凹凸による原液の乱流によっても、膜
面へのゲル層の付着・生成を防止できる。したがって、
蛇行状流路に沿っての原液の流動のみで、膜面へのゲル
層の付着・生成を防止する場合に較べ、ゲル層の付着・
生成の同程度の抑制下、蛇行状流路に沿っての原液の流
動速度若しくは圧力を小にでき、円形プレート状膜ユニ
ットやプレートの振動を軽減でき、それらの相互接触に
よる膜損傷の危険性を充分に排除できる。また、プレー
トを軽く固定するだけで済まし得、第１図Ｃに示すよう
に、処理槽内面の嵌込枠にプレートを嵌合する簡易な固
定方式を使用することが可能になる。

更に、凹凸をプレート側に形成しているので、プレート
状膜ユニットの表面を凹凸化する場合の不利、すなわ
ち、凹凸不足（膜をある程度の張力で張る場合）、また
は、膜のしわ発生（膜を緩い状態で添付した場合）、更
に、膜ユニットの支持プレートの製作の困難性等を回避
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは本考案の一実施例を示す説明図、第１図Ｂは
第１図Ａにおけるｂ−ｂ断面図、第１図Ｃは第１図Ａの
点線枠内の拡大図、第２図は本考案において使用するプ
レート状膜ユニットの一例を示す説明図、第３図は本考
案の別実施例を示す説明図、第４図Ａ並び第４図Ｂはそ
れぞれ本考案において使用する凹凸プレートを示す説明
図である。 2,20……回転軸、４……プレート状膜ユニット、７……
プレート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】プレート状膜ユニットを中空回転軸に所定
   間隔を隔てて取着し、この膜ユニットを取着した回転軸
   を処理槽内に支持し、凹凸表面のプレートを上記膜ユニ
   ットの相互間の間隙に配設したことを特徴とする膜分離
   装置。