JPH10180054A - 膜エレメント用圧力容器および膜エレメントの運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜エレメントの交換作業を容易にかつ迅速に
行なうことを可能とする圧力容器を提供する。 【解決手段】 圧力容器１は、一面に開口部２ａが形成
された直方体形状の容器本体２と、開口部２ａを閉塞す
る蓋部材３とから構成される。蓋部材３はシール材４を
介在して開口部２ａを閉塞するように容器本体２にボル
トにより固着される。容器本体２には原流体入口５およ
び透過流体出口６が形成されている。圧力容器２の内部
にはスパイラル型膜エレメント８が複数本並列に配置さ
れ、集水管９の一端が透過流体出口６に連結されてい
る。スパイラル型膜エレメント８は蓋部材３を取り外す
ことにより交換される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の成分を分離
する膜エレメントを内部に収納する圧力容器および膜エ
レメントの運転方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体を濃縮あるいは精製等する場合、精
密濾過膜、限外濾過膜または逆浸透濾過膜を用いた膜分
離装置が使用される。膜分離装置は、圧力容器の内部に
膜エレメントを収納してなる。

【０００３】図２は、従来の圧力容器の一例を示す断面
図である。図２の圧力容器１０は、筒形ケース１２およ
び一対の端板１３，１４により構成される。圧力容器１
０の内部には、例えばスパイラル型の膜エレメント１１
が収納されている。膜エレメント１１は、内側に透過流
体流路を有する袋状の分離膜（以下、封筒状膜と称す
る）の開口部分を集水管１９の内部に連通するように固
定し、さらに集水管１９の周囲に封筒状膜をスパイラル
状に巻回して形成されている。この封筒状膜の巻回層間
には原流体流路が巻き込まれており、これにより巻回層
間に原流体流路が確保されている。

【０００４】膜エレメント１１の外周面と筒形ケース１
２の内周面との間にはＯリングなどのシール部材１５が
装着されている。これにより、圧力容器１０の内部には
第１の液室１７と第２の液室１８とが形成されている。
一方の端板１３には第１の液室１７に連通する原流体入
口１６が形成されており、他方の端板１４には、第２の
液室１８に連通する濃縮流体出口２１、および集水管１
９の開口端に連通する透過流体出口２０が形成されてい
る。

【０００５】膜エレメント５を収納した圧力容器１０を
用いて原流体を分離処理する場合には、原流体を圧力容
器１０の原流体入口１６から第１の液室１７内に導入す
る。導入された原流体は、第１の液室１７から膜エレメ
ント１１を通過し、その透過流体が集水管１９から透過
流体出口２０を通り外部へ取り出され、また濃縮された
原流体（濃縮流体）が濃縮流体出口２１から外部に取り
出される。

【０００６】図２の圧力容器１０を用いた膜分離装置に
よる分離処理においては、処理流体の流量や透過流体の
水質などの条件に応じて複数本の膜分離装置を配管によ
り接続して用いる場合がある。

【０００７】図３は、複数本の膜分離装置により構成さ
れる流体分離装置の構成図である。この流体分離装置
は、図２の圧力容器１０を用いたスパイラル型膜分離装
置３０を３本平行に配列し、配管３１〜３３を用いて並
列に接続したものである。各スパイラル型膜分離装置３
０の原流体入口１６には原流体配管３１の分岐管路がそ
れぞれ接続されている。原流体は、この原流体配管３１
を通り各圧力容器１０の内部に供給される。また、各ス
パイラル型膜分離装置３０の透過流体出口２０には透過
流体配管３２が接続されている。透過流体配管３２は、
各透過流体出口２０に接続される分岐管路と、分岐管路
を合流した合流管路とを通して透過流体を外部に導く。
さらに、各スパイラル型膜分離装置３０の濃縮流体出口
２１には濃縮流体配管３３が接続されている。濃縮流体
配管３３は各濃縮流体出口２１に接続された分岐管路
と、分岐管路を合流した合流管路とを通して濃縮流体を
外部に導いている。

【０００８】図４は、従来の流体分離装置の他の例を示
す断面図である。図４の流体分離装置では２個のスパイ
ラル型膜エレメントが用いられている。図４において、
２個の膜エレメント４１は、それぞれの集水管４２の一
端部どうしが内部継ぎ手４３により連結され、圧力容器
の内部に収納されている。下流側の膜エレメント４１の
集水管４２の下流端は端板４５に形成された短管４５ａ
に内部継ぎ手４６を介して連結されている。これによ
り、２個の膜エレメント４１が直列に接続されている。

【０００９】また、一方の端板４４には原流体入口４７
が形成され、他方の端板４５には透過流体出口４８およ
び濃縮流体出口４９が形成されている。

【００１０】使用時には、一方の端板４４の原流体入口
４７に原流体配管が接続され、他方の端板４５の透過流
体出口４８に透過流体配管が、また濃縮流体出口４９に
濃縮流体配管がそれぞれ接続される。原流体配管から供
給された原流体は上流側の膜エレメント４１を通過し、
さらに下流側の膜エレメント４１を通過した後、濃縮流
体として濃縮流体出口４９から排出される。上流側の膜
エレメント４１を透過した透過流体は集水管４２を通り
透過流体出口４８側へ流動する。さらに、下流側の膜エ
レメント４１を透過した透過流体も集水管４２を通り、
透過流体出口４８から外部へ導出される。このように、
原流体は２個の膜エレメント４１を通過する過程におい
て透過流体と濃縮流体とに分離される。

【００１１】図３および図４に示す流体分離装置は、長
時間使用すると膜エレメントの目づまりや劣化を生じ分
離能力が低下する。このため、膜エレメントを定期的に
交換する必要がある。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２〜
図４に示す従来の圧力容器では、膜エレメント１１，４
１の交換作業が煩雑になるという問題がある。すなわ
ち、図２に示す圧力容器１０では、原流体配管３１が端
板１３に接続され、透過流体配管３２および濃縮流体配
管３３が端板１４に接続されている。このため、膜エレ
メント１１を交換する場合には、原流体配管３１、透過
流体配管３２および濃縮流体配管３３をそれぞれ端板１
３，１４から取り外した後、端板１３，１４を筒形ケー
ス１２から取り外し、内部に挿入された膜エレメント１
１を交換する。そして、再び端板１３，１４を筒形ケー
ス１２に固定し、配管３１〜３３を元の接続状態に復旧
させる必要がある。

【００１３】このような解体および復旧作業は煩雑であ
り、特に多数の膜分離装置３０が設置される大型装置で
は、膜エレメント１１の交換のために膨大な時間や人手
を要するという問題が生じる。

【００１４】また、図４の流体分離装置においても、膜
エレメント４１の交換時には上記と同様に配管および端
板４４，４５の取り外しならびに復旧作業を行う必要が
あり、膜エレメント４１の交換作業が煩雑となる。さら
に、複数の膜エレメント５を直列に接続した構造では、
集水管４２が長くなる。そのため、内部を流れる透過流
体の圧力損失が大きくなり、分離処理の効率が低下する
という問題も生じる。

【００１５】本発明の目的は、膜エレメントの交換作業
を容易にかつ迅速に行うことを可能とする圧力容器を提
供することである。

【００１６】また、本発明の他の目的は、複数本の膜エ
レメントの収納が可能でかつ透過流体の圧力損失の増加
を抑制することが可能な圧力容器および膜エレメントの
運転方法を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る膜エレメント用圧力容器は、複数の膜エレメント
を内部に並列に配置して収納可能な容器本体を有するも
のである。

【００１８】本発明に係る膜エレメント用圧力容器にお
いては、容器本体の内部に複数の膜エレメントを並列に
配置することができる。このため、膜エレメントの本数
が多くなった場合でも各膜エレメントを通過する透過流
体の流動距離が常に一定に保持される。それにより、各
膜エレメントを通過する透過流体の流動時の圧力抵抗の
増加を抑制し、膜エレメントにおける処理効率の低下を
防止することができる。

【００１９】特に、容器本体に膜エレメントの出し入れ
が可能な開口部を形成し、開口部を閉塞する蓋部材を容
器本体に着脱自在に設けることが好ましい。

【００２０】この場合、容器本体から蓋部材を取り外す
ことによって膜エレメントの交換が可能となり、交換作
業の短縮化を図ることができる。

【００２１】さらに、容器本体を直方体形状に形成し、
直方体形状の容器本体の一面に開口部を設け、容器本体
の他の一面に原流体を供給するための原流体入口を設
け、容器本体のさらに他の一面に複数の膜エレメントか
らの透過流体を取り出すための透過流体出口を設けるこ
とが好ましい。

【００２２】これにより、原流体を供給する配管、透過
流体を取り出す配管のいずれも容器本体に接続される。
それゆえ、膜エレメントの交換時には、容器本体に接続
されたこれらの配管を解体することなく、蓋部材を取り
外す作業のみによって容器本体の内部に配置された膜エ
レメントの交換を行うことができる。したがっって、膜
エレメントの交換作業を容易にかつ迅速に行うことが可
能となる。

【００２３】特に、圧力容器の使用圧力が１０ｋｇｆ／
ｃｍ² 以下であることが好ましい。この使用圧力範囲内
においては、直方体形状の圧力容器に充分な耐圧を確保
することができる。

【００２４】本発明に係る膜エレメントの運転方法は、
複数の膜エレメントを圧力容器の内部に並列に配置して
収納し、圧力容器に設けられた原流体入口から原流体を
導入するとともに、複数の膜エレメントを透過した透過
流体を圧力容器に設けられた透過流体出口から導出する
ものである。

【００２５】この場合、圧力容器の内部に配列された複
数の膜エレメントに原流体を並列に供給することが可能
となる。これにより、膜エレメントの本数が増加した場
合でも各膜エレメントにおける透過流体の流動時の圧力
損失の増加を抑制し、これによって膜分離の処理効率の
低下を抑制することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施例におけ
る圧力容器の斜視図である。圧力容器１は、直方体形状
の容器本体２を備える。容器本体２の一面には開口部２
ａが形成されている。開口部２ａの周囲にはつば状に張
り出した縁部２ｂが形成されている。また、容器本体２
の１つの側面には原流体入口５が形成されており、他の
側面、例えば原流体入口５が形成された側面に対向する
側面には透過流体出口６が形成されている。

【００２７】容器本体２の内部には、複数のスパイラル
型膜エレメント８が並列に配置して収納される。スパイ
ラル型膜エレメント８の集水管９の一方端は容器本体２
の透過流体出口６に連通され、他方端部はキャップなど
により封止されている。

【００２８】圧力容器１は、容器本体２の開口部２ａを
閉塞する蓋部材３を備えている。蓋部材３は、シール材
４を介在して容器本体２の縁部２ｂにボルトを用いて固
着されている。蓋部材３が固着された状態で、圧力容器
１の内部の液密が保持される。また、ボルトを取り外す
ことにより、容器本体２から蓋部材３を取り外すことが
できる。

【００２９】スパイラル型膜エレメント８は、内側に透
過流体流路を有する袋状の分離膜（封筒状膜）の開口部
分を集水管９の内部に連通するように固定し、さらに集
水管９の周囲に封筒状膜をスパイラル状に巻回して形成
されている。

【００３０】このスパイラル型膜エレメント８は容器本
体２の開口部２ａを通して容器本体２の内部に装着さ
れ、また外部へ取り出される。

【００３１】上記の圧力容器１において、原流体入口５
から圧力容器１の内部に原流体を導入すると、原流体は
並列に配置されたスパイラル型膜エレメント８の両端面
からスパイラル型膜エレメント５に形成された原流体流
路に進入する。そして、分離膜を透過して集水管９に流
れ込み、透過流体出口６から透過流体配管７を通して外
部に導出される。この圧力容器１では、全量濾過方式で
原流体から透過流体が分離される。

【００３２】上記の圧力容器１は、蓋部材３が容器本体
２から取り外し可能に形成されている。スパイラル型膜
エレメント８の交換時には、蓋部材３を固着するボルト
を取り外し、蓋部材３を容器本体２から取り去ることに
より容器本体２の内部からスパイラル型膜エレメント８
を容易に取り出すことができる。この場合、容器本体２
に接続された原流体配管（図示省略）や透過流体配管７
を取り外す必要がない。したがって、従来の圧力容器に
比べ、配管の解体および復旧作業が省略され、スパイラ
ル型膜エレメント８の交換作業が簡素化される。

【００３３】また、圧力容器１の内部にはスパイラル型
膜エレメント８が並列に配置されている。スパイラル型
膜エレメント８を透過した透過流体は各スパイラル型膜
エレメント８の集水管９の内部を流動し、透過流体配管
７に導かれる。このため、スパイラル型膜エレメント８
の本数が多くなっても個々のスパイラル型膜エレメント
８の集水管９内を流動する透過流体の流動距離は常に一
定となる。それゆえ、スパイラル型膜エレメント８の本
数の増加に伴って圧力損失が増大することを防止でき、
高効率の分離処理を行うことができる。

【００３４】さらに、この直方体形状の圧力容器１は使
用圧力が比較的低い場合、例えば１０ｋｇｆ／ｃｍ² 以
下の分離処理に好適に用いられる。

【００３５】なお、上記の圧力容器１は直方体形状に限
定されるものではなく、例えば円筒状に形成され、その
周面の一部が着脱自在な蓋部材により密閉された構造な
ど他の形状のものも用いることができる。

【００３６】また、圧力容器２に濃縮流体出口を設けて
クロスフロー濾過方式の分離処理を行なうこともでき
る。

【００３７】さらに、圧力容器２の内部に収納される膜
エレメントとしては、スパイラル型膜エレメントのみな
らず、プリーツ型膜エレメント、積層型膜エレメントな
どの他の形式の膜エレメントを収納してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による圧力容器の斜視図であ
る。

【図２】従来の圧力容器の一例を示す断面図である。

【図３】図２に示す従来の圧力容器を用いた流体分離装
置の構成図である。

【図４】従来の圧力容器の他の例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 圧力容器 ２ 容器本体 ２ａ 開口部 ３ 蓋部材 ４ シール材 ５ 原流体入口 ６ 透過流体出口 ７ 透過流体配管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の膜エレメントを内部に並列に配置
   して収納可能な容器本体を有することを特徴とする膜エ
   レメント用圧力容器。
2. 【請求項２】 前記容器本体に前記膜エレメントの出し
   入れが可能な開口部を形成し、前記開口部を閉塞する蓋
   部材を前記容器本体に着脱自在に設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の膜エレメント用圧力容器。
3. 【請求項３】 前記容器本体を直方体形状に形成し、前
   記直方体形状の容器本体の一面に前記開口部を設け、前
   記容器本体の他の一面に原流体を供給するための原流体
   入口を設け、前記容器本体のさらに他の一面に複数の膜
   エレメントからの透過流体を取り出すための透過流体出
   口を設けたことを特徴とする請求項２記載の膜エレメン
   ト用圧力容器。
4. 【請求項４】 使用圧力が１０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下であ
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の膜
   エレメント用圧力容器。
5. 【請求項５】 複数の膜エレメントを圧力容器の内部に
   並列に配置して収納し、前記圧力容器に設けられた原流
   体入口から原流体を導入するとともに、複数の前記膜エ
   レメントを透過した透過流体を前記圧力容器に設けられ
   た透過流体出口から導出することを特徴とする膜エレメ
   ントの運転方法。