JPS5854633B2 - 逆浸透と限界ろ過による脱塩および浄水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２枚の両端板の間に交互に積み重ねられて締
め付けられている皿状の担持板と導水板および、如持板
の面上にはフィルタ一層を担持板との間に備えたリング
状の膜を有し、該膜面上を原水が半径方向に流動しそし
てフィルター面側にろ過水が導出され、斯くして逆浸透
と限界ろ過によって脱塩と浄水とを行う装置に関する。

例えばアメリカ合衆国特許第３８４７８１８号によって
公知となっている上記の種類の従来公知の脱塩および浄
水装置は多くの欠点を有している。

積み重ねられた板を締め付けるため、個々の板の中心部
の孔を貫通する締め付はボルトを使用しているため、膜
の交換が困難であり、唯１枚の膜の交換を行う場合でも
、締め付はボルトを引き抜いた后で積み重ねられた板が
全部分解されなければならない。

更に上記の種類の公知となっている脱塩装置では、積み
重ねられた板の全周囲から浸透した液が溢れ出し、かく
して積み重ねられた板はそれ自体だけで閉鎖された系統
を形成することができず特別の容器を必要とすることが
欠点である。

上記した如き公知の脱塩および浄水装置における重要な
欠点は膜の破損の公算が犬であることであり、この欠点
は上記とは別の公知となっている締め付はボルトの場合
にも、若し該ボルトの締め付は圧力が膜の一部分に作用
する場合には必ず生起する。

このことに関連して、膜が繰返し使用可能であることは
脱塩および浄水設備の経済性に関する重要な要素である
ことを指摘して置かなければならない。

経験によれば膜の費用は設備全体の費用の約２０％にな
っている。

現代の膜の費用、即ち１００マルク／ｍ２から計算して
見ても多大な費用となることは明らかである。

脱塩および浄水設備が汚された廃水の再生に使用され、
その除膜の清掃がしばしば必要となる場合には、この問
題に特別な意味を持たせなければならない。

公知となっているすべての設備ではこのことは著るしい
費用と結び付いている。

本発明の目的は、冒頭に述べた種類の脱塩および浄水装
置を改良し、該装置は比較的僅かな製造コストにかかわ
らず組立て容易であり、相異なる構成要素の数が僅かで
ありそして膜は、締め付けの圧力によってではなく、専
ら、導入された原水の圧力によって押し付けられること
により保護されているものとすることである。

上記の目的は次の様にして達成される。

即ち導水板の外側の縁には断面Ｕ字形に形成されたバッ
キングリングがかぶせられ、該バッキングリングの両側
面は、これらに向き合って膜とフィルタ一層とによって
覆われている担持板の面に支えられ、担持板の中心部の
孔の周囲は互に重なり合う断面り字形に形成された２箇
のバッキングリングによって覆われ、該バッキングリン
グの両脚部は担持板の両側面に載せられている膜および
フィルタ一層を覆っていることにより膜の周縁部と中心
部とが担持板上に水密に保持され、積み重ねられている
板の周囲が締め付けられそして原水を導入するため、両
端板と担持板とが中心部を貫通する孔を有しモして担持
板は、導水板の周囲の外側で厚く形成されている縁部で
水密的に重なりそしてこの縁部のバッキング溝の内側を
貫通し互に連結する如く整列し、ろ過水を導くために役
立っている穿孔を有し、該穿孔は板の中心部まで、担持
板の縁の厚さの薄くなった部分により形成された隙間を
介して、膜のフィルタ一層によって連結されている。

また導水板はそれの中心部分で積み重ねられている板の
中心部の孔を仕切り、かくして該中心部の孔を円筒形の
部分に分割し、該円筒形の部分は膜とフィルタ一層とに
覆われた一つの担持板の互に反対側の側面を連結してお
り、そして導水板の外側の縁の、断面Ｕ字形のバッキン
グリングの内側の位置には軸方向を向いた原水移行暗渠
が設けられている。

該原水移行孔の形成の一つの例は、導水板の外周縁に多
数の切れ目が設けられ、該切れ目の、断面Ｕ字形のバッ
キングリングによって覆われない部分が導水板の両側面
の間の移行暗渠を形成する。

積み重ねられた板の中心部の孔を仕切っている導水板の
部分は厚さが薄く形成されそして過剰な圧力が加えられ
た時可逆的に開放される中心部分となっている。

過剰圧力が加えられた時の上記の安全装置は半径方向を
向いた多数の狭いスリットにより形成されている。

フィルタ一層は半径方向において膜を超え、そして周縁
部バッキングを有する導水板を超えて先方に延長しモし
て該層の周縁部分は、隣接する担持板の間に設けられた
浸透液導出のための隙間に連結されている。

導水板の周囲にかぶせられている断面Ｕ字形のバッキン
グは保持リングによって周囲を取り囲まれており、該リ
ングの軸方向を向いた一つの面は延長された膜のフィル
タ一層に接触しそして半径方向を向いた外周面には細か
い溝を備え、該層を介して浸透液がフィルタ一層から隣
接する担持板の間の隙間に到達可能となっている。

上記溝は保持リングにローレット加工をほどこして形成
され得る。

導水板は合成材料から成りそして担持板は特に腐蝕に強
い金属又は合成材料から成り立っている。

フィルタ一層としては特に、約０．１ミリメートルの厚
さを有し、糸の間隔が約２５ミクロンの合成繊維の細か
い織物が用いられる。

本発明による装置は運転中、特に簡単な方法により、個
々の板要素が正しい機能で作動しているかどうかを検出
することができる。

このため両端板に設けられているバッキングブツシュを
介して、浸透液導出孔に同名的に、探子を備えた警棒が
挿入可能となっており、該探子は担持板の間隔に対応す
る間隔に配置されている２箇のピストン部分の間に、該
警棒の内部に連結する半径方向の穿孔を有している。

本発明は、一つの実施例を示す添附図を用いた次の記述
により詳細に説明される。

添附図に関して補充的に指摘されることは板要素は任意
に増大し得ることである。

添附図には両端板の間に種々異なる数の導水板を有する
ものが示されているが、その数は製図上の理由のみによ
って少数で且つ相異なる様に表現されているに過ぎない
。

第１図に示されている装置は比較的厚い２枚の両端板１
０，２０から成り立っている。

この両端板の間に担持板３０および導水板４０が位置し
、これらの板は交互に積み重ねられて配置されている。

導水板には外側バッキング５０および内側バッキング６
０が接触している。

導水板に向き合っている担持板の面上には、フィルタ一
層を裏面に備えた膜７０が載せられている。

導水板４０および該導水板の外側バッキング５０の半径
方向外側の境界として保持リング８０が用いられている
。

板の積み重なりを一緒にまとめるため多数の締め付はボ
ルト９０が使用され、これらの締め付はボルトは板の積
み重なりの周囲に配置されそして両端板１０および２０
に固定されている。

廃水処理装置の正しい作動を検査するため探子１００が
設けられている。

特に円板状に形成されている両端板１０および２０の中
心部に中央開口１１があり、該開口を通って脱塩すべき
原水が、第１図の下方から上方に向って貫流させられる
。

更に両端板１０および２０は１箇又は数箇の半径方向を
向いた浸透液導出孔１２を備えている。

これらの浸透液導出孔１２は、軸方向を向いている浸透
液導出孔１３に接続している。

この軸方向を向いている浸透液導出孔１３は、半径方向
では、保持リング８０の外側に位置する。

両端板１０および２０の間に位置する担持板３０の形態
は第４図により特に明瞭に示されている。

担持板３０は平行な平面部分を持っている縁部３１を有
し、軸方向に向っている縁部正面は互に水密に重なり合
い又は両端板１０および２０の内側の面に接する。

水密のため軸方向に向いている縁部正面の１つにリング
状に走行する０−ＩＪソングパッキング溝２が配置され
ている。

Ｏ−リングバッキング溝３２よりも内側に位置する担持
板３０の部分には軸方向を向いた穿孔３３が設けられて
おり、これらの穿孔は、組み立ての際、両端板の軸方向
を向いている穿孔１３に連結する如く整列する。

穿孔３３はシリンダー状であってもよいが、特に、后述
される探子１００のため、該穿孔は中央部から外側に向
っていくらか開いている様に形成される。

上記穿孔３３に接続している担持板３０の部分は厚さが
少し減少しており、従って担持板を積み重ねた時隙間が
生じ、この隙間を介して、后述において詳細に説明され
る態様で浸透液が軸方向を向いた穿孔３３に到達するこ
とができる。

一つの階段面３５から中心部に向って、担持板３０の軸
方向の厚さは減少し、従ってこの範囲から中心部に向っ
て、隣接する担持板３０の間の間隔は次第に増加する。

担持板３０の斜めになっている壁面部分は、階段面３５
とリング状のＲ３６の間で、フィルタ一層７２を裏面に
備えた膜７１の支承台を形成している。

リング状の縁３６は担持板３０の中心部の孔３７のすぐ
近傍に位置する。

この中心部の孔３７は両端板１０および２０の中央開口
１１に対して整列する。

個々の担持板の間の空間又は端部に位置する担持板とこ
れに対応する如く凹み部分を有する両端板１０および２
０との間の空間には導水板４０（第５および６図）が位
置する。

頬持板３０は特に腐蝕に強い金属又は合成材料から成り
立っているのに対し、導水板４０は合成材料によって成
形されたものである。

犬なる環状部分では大体において平行な壁によって形成
されている導水板は、薄い中心部分４１を有しており、
該部分は中心部の孔１１．３７を仕切っており、かくし
て中心部の孔は円筒形の部分４２（第１図）に仕切られ
る。

導水板４０の薄い中心部分４１は半径方向を向いた狭い
スリット４３を備え、かくして導水板のこの中心部分は
、板要素の一つが閉塞されて過剰圧力が発生した時安全
弁の機能を果たすことができる。

導水板の上記した如く開放される中心部分４１は、その
時、設備全体が破損しない様に、積み重ねられた板の要
素の一つを短絡し、この際過剰圧力が消滅した后で該導
水板は再び正常に閉鎖される。

導水板の外側の縁に切れ目４４があり、それらの間には
歯の部分４５が残っている。

この歯の部分は断面Ｕ字形に形成されたリング状バッキ
ング５０を担持しているが、該バッキングは、切れ目４
４の一部が導水板の双方の側面の間の移行暗渠として形
成される如く個々の歯にかぶせられている。

断面Ｕ字形に形成された導水板の外側のバッキング５０
は隣接する担持板又は両端板の面に接触していることは
注目すべきことである。

切れ目４４を越えて侵入して来る液の圧力は、導水板の
縁の緊塞によく役立っている。

前述した導水板４０の中心部分４１の間に位置する中心
部の孔の円筒形の部分４２の中には断面り字形に形成さ
れた二つのバッキングリング６１および６２（第１図）
が存在している。

上記した内側バッキング６０が２部分に形成されている
のは、この様に形成することでバッキングの組付けが容
易になるからである。

互に向き合う位置にあるバッキング６０の脚部は担持板
３０のリング状の縁３６にかぶさりモして担持板の面上
に配置されている膜およびフィルタ一層を覆っている。

これまでの記述から、中央開口１１の下端から流入する
原水は、積み重ねられた板の間を半径方向にジグザグに
貫流可能であることが判る。

これを第１図について説明すれば、原水は先づ導水板の
中心部分４１の前方で停滞し、原水は導水板４０に沿っ
て半径方向外側に向って流れ、それから切れ目４４の所
で導水板の反対側に迂回させられそしてそれから再び半
径方向に中心に向って流れそして次の円筒形の部分４２
に到達する。

最初に収斂しそして引続いて発散する流れの断面は、積
み重ねられた板の外側の部分が内側の部分よりも犬なる
面積を有していることを考慮に入れたものである。

貫流の終了点では、脱塩又は清浄化されず従って濃度が
高められた原水が中央開口１１の上端から流出する。

原水貫流に関する上記の記述は、内側バッキング６０が
質流する原水によって、膜とフィルタ一層によって覆わ
れている担持板の面に押し付けられることを教えている
。

全く同様に外側の、断面Ｕ字形に形成されているバッキ
ング５０の所でも膜とフィルタ一層の配置は原水の最大
圧力によって押し付けられている。

何故ならば締め付はボルト９０による締め付は圧力は担
持板の縁の部分にのみ作用することになっているからで
ある。

前述した如くリング状の膜７１は、リング状の縁３６か
ら保持リング８０の内側まで半径方向に拡がっており、
特別な場合には階段面３５の所まで拡がっている。

膜の裏側、即ち膜７１と担持板の面との間に配置されて
いるフィルタ一層１２は上記に反して何時も階段面３５
の所まで拡がっている。

それ放膜７１を通過して浸透した液は、断面Ｕ字形に形
成されたバッキング５０の下方にある担持板３０の階段
面３５に到達する。

浸透した液がこの階段面３５から隙間３４に、そして軸
方向を向いた穿孔３３および１３に到達しそして浸透液
導出孔１２に到達することができる様にするため、保持
リング８０はそれの半径方向外側の周囲の面上に細かい
溝を備え、該層は特にローレット加工により形成されて
いる。

フィルタ一層とは、原理的には、浸透導出のための廃液
ろ過層であり、例えば約０．１ミリメーターの厚さを有
し糸の間隔が約２５ミクロンの細かい織物である。

これに関連してなお言及して置くべきことは、保持リン
グ又は導水リング８０は軸方向の厚さが階段面３５の深
さからフィルタ一層の厚さを差し引いた寸法になってい
ることである。

本発明による脱塩および浄水装置は多数の有利な点を有
しており、これらを次に枚挙すれば、１００パウルまで
のあらゆる圧力範囲で使用可能、 組立て補助具なしで非常に簡単に組立てられる、両端板
に付加的なバッキング不要、 バッキングのため膜の変形が生じない、 締め付はボルトの僅かな予備圧力、 バッキングの僅かな予備変形、 浸透空間の完全な密閉、 浸透液を加圧水として導出すること、 故障の場合構成単位の無負荷運転が惹起されない、 浸透液はフィルタ一層と保持リングの縁を通って自由に
流れること、 内部空間が膜とバッキングとによって完全に覆われてい
ること、 導水板に対する材料選択の自由（金属又は合成材料）、 膜、導水板上を流れる原水の流れの方向が一定している
ため特別な表面処理を必要としないこと、膜およびフィ
ルタ一層が平面上に載せられること、 浸透液が、フィルタ一層を載せる面上に穿孔又はスリッ
トを設けることなしに側方に導出されることである。

本発明による装置を廃水の浄化のために使用する際特別
な利点が見出される。

この場合しばしば必要となる沈積物（海藻、腐敗した物
質）から膜を解放する操作は僅かな運転休止時間を要す
るのみである。

この様な場合膜は階段面３５の所まで拡がった寸法のも
のを用いられ、従って保持リング８０によって、担持板
上にしつかり保持されている。

締め付はボルトをゆるめた后で担持板は１枚宛積み重ね
られたものから取り去られ、洗い流され又は洗い落され
た后で再び同様に積み重ねられる。

この除膜はなめらかで破損されることなく元の位置に留
っている。

脱塩のための本発明による装置は運転中、特に簡単な方
法により、個々の板要素が正しい機能で作動しているか
どうかを検査される。

このために警棒１０１の形状の探子１００が使用され、
該探子は両端板１０にねじ込まれたバッキングブツシュ
１０２を介して挿入される。

バッキングブツシュ１０２はバンキングリング１０３に
よって両端板１０と水密に接しそして断面Ｕ字形のリン
グバッキング１０４によって警棒１０１と水密に接して
いる。

外径が穿孔３３よりも小なる管棒１０１はそれの先端に
２箇のピストン部分１０５および１０６を有し、これら
の中心間隔は担持板３０の厚さに等しくなっている。

２箇のピストン部分１０５および１０６の間には半径方
向を向いた穿孔１０γがあり、該穿孔は警棒１０１の内
部に連結している。

脱塩装置を検査するため警棒１０１、即ち探子１００が
挿入され、２箇のピストン１０５および１０６の間の範
囲が隙間３４からの浸透液をとらえることができる様な
位置に置かれ、絞液は警棒１０１の外側の端から流出し
て検査され測定される。

ピストン部分１０５および１０６に関連して、個々の担
持板の穿孔３３を、中央部から外側に向っていくらか拡
がっている形としそして中央部分のみがピストン部分１
０５および１０６の直径に対応する直径を有する如く形
成するのが合目的であることが示されている。

警棒１０１のバッキングブツシュ１０２の外側に位置す
る部分に目盛りを付けることが可能であり、該目盛りに
よってゾンデ１００が積み重ねられた板のどの辺に位置
するかを読みとることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による脱塩および浄水装置の半径軸断面
図、第２図は本発明による廃水処理装置の部材を引離し
た状態で示した、第１図よりは縮少された尺度で表現さ
れている直径軸断面図、第３図は第１図に対して拡大さ
れた尺度で表現されている、検査のための探子を挿入す
るためのバッキングブツシュと両端板の部分断面図、第
４図は第２図のｌＶａ 、 ｌＶｂ 、 ＩＶｃに示さ
れた担持板の部分の軸断面拡大図、第５図は導水板の、
約半分に破り取られた部分を示す平面図、第６図は第５
図のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図を示す。 図において、１０・・・・・・両端板、１１・・・・・
・中央開口、１３・・・・・・穿孔、３０・・・・・・
担持板、３１・・・・・・縁部、３２・・・・・・バッ
キング溝、３３・・・・・・穿孔、３４・・・・・・隙
間、３７・・・・・・中心部の孔、４０・・・・・・導
水板、４１・・・・・・中心部分、４２・・・・・・円
筒形の部分、４３・・・・・・スリ゛ント、４４・・・
・・・切れ目、５０・・・・・・バッキングリング、６
１，６２・・・・・・バッキングリング、７１・・・・
・・膜、７２・・・・・・フィルタ一層、８０・・・・
・・保持リング、９０・・・・・・締付はボルト、１０
１・・・・・・警棒、１０２・・・・・・バッキングブ
ツシュ、１０５，１０６・・・・・・ピストン部分、１
０７・・・・・・穿孔である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １２枚の両端板の間に交互に積み重ねられて締め付けら
   れている皿状の担持板と導水板および、担持板の面上に
   はフィルタ一層を担持板の面との間に備えたリング状の
   膜を有し、該膜面上を原水が半径方向に流動しそしてフ
   ィルター面側にろ過水が導出され、斯くして逆浸透と限
   界ろ過によって脱塩と浄水を行う装置において、導水板
   ４０の外側の縁には断面Ｕ字形に形成されたバッキング
   リング５０がかぶせられ、該バッキングリングの両側面
   は、これらに向き合って、膜７１とフィルタ一層７２と
   によって覆われている担持板３０の面に支えられ、担持
   板３０の中心部の孔の周囲は互に重なり合う断面り字形
   ζこ形成された２箇のバッキングリング６１．６２によ
   って覆われ、該バッキングリングの両脚部は担持板３０
   の両側面に載せられている膜７１およびフィルタ一層７
   ２を覆っていることにより膜の周縁部と中心部とが担持
   板上に水密に保持され、積み重ねられている板の周囲が
   締め付け９０られそして原水を導入するため、両端板と
   担持板とが中心部を貫通する孔１１．３７を有し、担持
   板３０は、導水板４０の周囲の外側で厚く形成されてい
   る縁部３１で水密的に重なりそしてこの縁部のバッキン
   グ溝３２の内側を貫通し互に連結する如く整列し、ろ過
   水を導くために役立っている穿孔１３．３３を有し、該
   穿孔は板の中心部まで、担持板の縁部３１の厚さの薄く
   なった部分により形成された隙間３４を介して、膜７１
   のフィルタ一層７２によって連結されていること、導水
   板４０はそれの中心部分４１で積み重ねられている板の
   中心部の孔１１゜３１を仕切り、斯くして該中心部の孔
   を円筒形の部分４２に分割し、該円筒形の部分は膜とフ
   ィルタ一層とに覆われた１つの担持板３０の互に反対側
   の側面を連結していることおよび導板４０の外側の縁の
   、断面Ｕ字形のバッキングリング５０の内側の位置には
   軸方向を向いた原水移行暗渠４４が設けられていること
   を特徴とする装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、導水板
   ４０の外周縁には多数の切れ目４４が設けられ、該切れ
   目の、断面Ｕ字形のバンキング５０によって覆われない
   部分が導水板の両側面の間の移行暗渠を形成することを
   特徴とする装置。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置にお
   いて、積み重ねられた板の中心部の孔３７を仕切ってい
   る導水板４０の部分４１は厚さが薄く形成されそして過
   剰な圧力が加えられた時可逆的に開放される中心部分４
   １となっていることを特徴とする装置。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の装置において、過剰な
   圧力が加えられた時の安全装置は半径方向を向いた多数
   の狭いスリット４３により形成されていることを特徴と
   する装置。 ５ 特許請求の範囲第１項から第４項までのうちのいず
   れか一つに記載の装置において、フィルタ一層７２は半
   径方向において膜７１を超え、そして周縁部バッキング
   ５０を有する導水板４０を超えて先方に延長しモして該
   層の周縁部分は、隣接する担持板３０の間に設けられた
   浸透液導出のための隙間３４に連結されていることを特
   徴とする装置。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の装置において、導水板
   ４０の周囲にかぶせられている断面Ｕ字形のバッキング
   ５０は保持リング８０によって周囲を取り囲まれており
   、該リングの軸方向を向いた一つの面は延長された膜１
   １のフィルタ一層７２に接触しそして半径方向を向いた
   外周面には細かい溝を備え、該層を介して浸透液がフィ
   ルタ一層７２から隣接する担持板３０の間の隙間３４に
   到達可能となっていることを特徴とする装置。 ７ 特許請求の範囲第６項記載の装置において、細かい
   溝は保持リング８０にローレット加工をほどこして形成
   されることを特徴とする装置。 ８ 特許請求の範囲第１項から第７項までのうちのいず
   れか一つに記載の装置において、導水板４０は合成材料
   から成りそして担持板３０は特に腐蝕に強い金属又は合
   成材料から成り立っていることを特徴とする装置。 ９ 特許請求の範囲第１項から第８項までのうちのいず
   れか一つに記載の装置において、フィルタ一層７２とし
   ては特に、約０．１ ミＩＪメートルの厚さを有し、糸
   の間隔が約２５ミクロンの合成繊維の細かい織物が用い
   られることを特徴とする装置。 １０特許請求の範囲第１項から第８項までのうちのいず
   れか一つに記載の装置において、両端板１０に設けられ
   ているバッキングブツシュ１０２を介して浸透液導出孔
   １３に同名的に、探子を備えた管棒１０１が挿入可能と
   なっており、該探子は担持板の間隔に対応する間隔に配
   置されている２箇のピストン部分１０５，１０６の間に
   、該管棒の内部に連結する半径方向の穿孔１０γを有し
   ていることを特徴とする装置。