KR102680550B1

KR102680550B1 - 막 모듈

Info

Publication number: KR102680550B1
Application number: KR1020187022267A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 우다; 겐타로우 고바야시
Original assignee: 닛토덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2024-07-01
Also published as: CN108778471A; WO2017169385A1; US20190111397A1; JP6748463B2; KR20180121880A; US10960356B2; JP2017176910A

Abstract

간이한 구조로 인해 용기의 비용이 억제되고, 간이한 작업으로 용기의 조립이 가능하며, 게다가 유체의 입구 등을 소정의 위치에 배치할 수 있는 막 모듈을 제공한다.
본 발명의 막 모듈은, 분리막(2)과, 그 분리막(2)을 수용하고, 유체의 입구와 출구를 갖는 용기(20)를 구비하는 막 모듈에 있어서, 상기 용기(20)는, 외통 부재(21)와, 그 외통 부재(21)의 적어도 한쪽 단부에 내측에 끼워진 내측 끼움 부재(22)와, 상기 외통 부재(21)와 상기 내측 끼움 부재(22) 사이에 개재하는 시일재(22c) 및 탄성 부재(24)를 포함하고, 상기 외통 부재(21)는, 상기 단부의 내벽면에 내벽 환형 홈(21a)을 가지며, 상기 내측 끼움 부재(22)는, 외벽면의 상기 내벽 환형 홈(21a)에 대향하는 위치에 외벽 환형 홈(22d)을 갖고, 상기 탄성 부재(24)는, 상기 내벽 환형 홈(21a) 및 상기 외벽 환형 홈(22d)에 결합하며, 상기 내벽 환형 홈(21a) 또는 상기 외벽 환형 홈(22d)에 대략 수납되도록 확대 또는 축소 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

막 모듈

본 발명은 분리막과, 그 분리막을 수용하고 유체의 입구와 출구를 갖는 용기를 구비하는 막 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 상기 용기의 단부의 감합(嵌合) 구조에 관한 것이다.

종래의 스파이럴형 막 엘리먼트(이하, 간단히 「막 엘리먼트」라고 함)의 구조로서는, 분리막, 공급측 유로재 및 투과측 유로재의 단수 또는 복수가, 유공(有孔)의 중심관에 감겨진 권취체를 구비하는 것이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

도 7은 종래의 막 엘리먼트의 일부 절결 사시도이다. 이 도면에 도시된 막 엘리먼트(1)는, 분리막(2), 공급측 유로재(6) 및 투과측 유로재(3)를 포함하는 막 부재가, 중심관(5) 주위에 감겨진 구조를 갖는다. 보다 구체적으로는, 투과측 유로재(3)의 양면에 분리막(2)을 중첩시켜 3변을 접착함으로써 봉투형 막(주머니형 막)을 형성하고, 그 봉투형 막의 개구부를 중심관(5)에 부착하며, 네트형(그물형)의 공급측 유로재(6)와 함께 중심관(5)의 외주면에 스파이럴형으로 권취함으로써 구성된다. 이 권취체(R)의 상류측에는, 시일 캐리어 등의 상류측 단부재(10)가 설치되고, 하류측에는 텔레스코프 방지재 등의 하류측 단부재(12)가 설치된다.

상기 막 엘리먼트(1)를 사용할 때에는, 원액(7)은 막 엘리먼트(1)의 한쪽 단부면측으로부터 공급된다. 공급된 원액(7)은, 공급측 유로재(6)를 따라 중심관(5)의 축심 방향에 평행한 방향으로 흐르고, 막 엘리먼트(1)의 다른쪽 단부면측으로부터 농축액(9)으로서 배출된다. 또한, 원액(7)이 공급측 유로재(6)를 따라 흐르는 과정에서 분리막(2)을 투과한 투과액(8)은, 도면 중 파선 화살표로 나타내는 바와 같이 투과측 유로재(3)를 따라 개공(5a)으로부터 중심관(5)의 내부로 유입되고, 이 중심관(5)의 단부로부터 배출된다.

이러한 막 엘리먼트(1)를 압력 용기 내에 수용한, 종래의 스파이럴형 막 모듈에서는, 압력 용기의 한쪽 단부에 원액의 공급부를 갖고, 다른쪽 단부에 농축액의 배출부와 투과액의 배출부를 가지며, 상류측 단부재(10)의 외주에 설치한 시일재에 의해, 원액이 막 엘리먼트(1)의 내부를 유동하는 구조로 되어 있다.

또한, 상기한 압력 용기는, 막 엘리먼트(1)의 교환을 행할 수 있도록, 원통형 부재와 덮개 부재를 갖고, 원통형 부재의 단부에 형성한 플랜지부에, 덮개 부재가 볼트 등에 의해 체결 가능한 구조로 되어 있다.

한편, 중공사막을 갖는 막 모듈의 경우, 중공사막을 수용하는 용기가 일체화되어 있는 경우가 많다. 예컨대, 특허문헌 2에는, 중공사막을 수용하는 용기가, 원통형 부재와 그 단부에 나사 결합 가능한 캡을 갖고, 양자 사이에 O링이 개재하는 구조, 및 캡을 원통형 부재에 접착 고정하는 점 등이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 평성 제10-137558호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2014-240076호 공보

그러나, 막 엘리먼트의 교환을 행할 필요가 없는 경우, 원통형 부재에 플랜지부를 형성한 구조에서는, 용기의 제조 비용이 상대적으로 지나치게 커진다고 하는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 바와 같이, 원통형 부재에 캡을 접착제만으로 고정한 구조에서는, 접착 면적을 크게 하지 않으면, 용기의 내압성을 충분히 확보할 수 없다고 하는 문제가 있다. 또한, 캡을 원통형 부재에 나사 결합하는 구조에서는, 나사 결합 시에 캡의 회전 위치가 결정되어 버리기 때문에, 소정의 위치에 유체의 입구 등을 배치할 수 없다고 하는 문제가 있고, 또한 나사 결합의 작업이 번잡해지는 경향이 있다.

그래서, 본 발명의 목적은, 간이한 구조로 인해 용기의 비용이 억제되고, 간이한 작업으로 용기의 조립이 가능하며, 게다가 유체의 입구 등을 소정의 위치에 배치할 수 있는 막 모듈을 제공하는 것에 있다.

상기 목적은, 하기와 같은 본 발명에 의해 달성할 수 있다.

즉, 본 발명의 막 모듈은, 분리막과, 그 분리막을 수용하고 유체의 입구와 출구를 갖는 용기를 구비하는 막 모듈에 있어서, 상기 용기는, 외통 부재와, 그 외통 부재의 적어도 한쪽 단부에 내측에 끼워진 내측 끼움 부재와, 상기 외통 부재와 상기 내측 끼움 부재 사이에 개재하는 시일재 및 탄성 부재를 포함하고, 상기 외통 부재는, 상기 단부의 내벽면에 내벽 환형 홈을 가지며, 상기 내측 끼움 부재는, 외벽면의 상기 내벽 환형 홈에 대향하는 위치에 외벽 환형 홈을 갖고, 상기 탄성 부재는, 상기 내벽 환형 홈 및 상기 외벽 환형 홈에 결합하며, 상기 내벽 환형 홈 또는 상기 외벽 환형 홈에 대략 수납되도록 확대 또는 축소 가능한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 막 모듈에 의하면, 탄성 부재가 내벽 환형 홈 또는 외벽 환형 홈에 대략 수납되도록 확대 또는 축소 가능하기 때문에, 내측 끼움 부재를 용기의 단부에 삽입할 때에, 탄성 부재를 내벽 환형 홈 또는 외벽 환형 홈에 대략 수납한 상태로 삽입하는 것만으로, 외벽 환형 홈 및 내벽 환형 홈에 걸쳐 탄성 부재를 결합시켜, 내측 끼움 부재의 빠짐 방지를 행할 수 있다. 이 결합 상태에서, 외통 부재와 내측 끼움 부재 사이에 개재하는 시일재에 의해, 유체의 누설을 방지할 수 있기 때문에, 간이한 구조로 인해 용기의 비용을 억제할 수 있고, 간이한 작업으로 용기의 조립이 가능해진다. 게다가, 나사 결합할 필요가 없기 때문에, 내측 끼움 부재를 자유롭게 회전시킬 수 있으므로, 유체의 입구 등을 소정의 위치에 배치할 수 있다. 그 결과, 간이한 구조로 인해 용기의 비용이 억제되고, 간이한 작업으로 용기의 조립이 가능하며, 게다가 유체의 입구 등을 소정의 위치에 배치할 수 있는 막 모듈을 제공할 수 있다.

상기에 있어서, 상기 외통 부재는, 내벽의 단면 형상이 대략 원형이고, 상기 탄성 부재는, 그 내벽 둘레의 크기 이하로 축소 가능한 C링인 것이 바람직하다. 이러한 C링을 이용함으로써, 보다 간이한 조작으로, 탄성 부재를 내벽 둘레의 크기 이하로 축소시킬 수 있고, 내측 끼움 부재를 용기의 단부에 삽입한 후에는, C링이 직경 확대되어, 외벽 환형 홈과 결합함으로써, 내측 끼움 부재의 빠짐 방지를 행할 수 있다.

이때, 상기 탄성 부재는, 상기 외통 부재의 중앙측으로부터 단부측을 향해 직경이 확대되는 경사면을 갖는 C링인 것이 바람직하다. 이러한 경사면을 가짐으로써, C링이 외벽 환형 홈에 완전히 수납되어 있지 않은 상태라도, 경사면과 외통 부재의 내벽의 단부 가장자리가 접촉할 때에, C링이 축소하는 방향으로 힘이 작용하여, 원활하게 내측 끼움 부재를 용기의 단부에 삽입할 수 있다. 또한, 동일한 이유에 의해, 상기 외통 부재의 내벽면의 단부 가장자리에는, 중앙측으로부터 단부측을 향해 직경이 확대되는 경사면을 갖는 것이 바람직하다.

또한, 상기 내측 끼움 부재는, 상기 외벽 환형 홈보다 상기 외통 부재의 중앙측에 시일용 환형 홈을 갖고, 상기 시일재는, 그 시일용 환형 홈에 유지되는 O링인 것이 바람직하다. 이러한 위치에 시일용 환형 홈을 형성함으로써, O링이 탄성 부재보다 중앙측에 유지되기 때문에, 외벽 환형 홈 및 내벽 환형 홈으로 유체가 유입되어, 체류하는 것에 의한 폐해를 방지할 수 있다.

또한, 유공의 중심관과, 상기 분리막, 공급측 유로재 및 투과측 유로재를 포함하는 막 부재가 상기 중심관에 감겨진 권취체와, 그 권취체의 외주에 설치된 외장재를 포함하는 막 엘리먼트가, 상기 용기에 수용되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 막 엘리먼트는, 스파이럴형 막 엘리먼트로서, 단위 체적당의 유효 막 면적이 커서, 높은 압력을 부여할 수 있는 것이 알려져 있으며, 본 발명의 막 모듈에 이용하는 막 엘리먼트로서 특히 유효하다.

도 1은 본 발명의 막 모듈의 일례를 도시한 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 막 모듈의 일례를 도시한 좌측면도이다.
도 3은 본 발명의 막 모듈의 일례를 도시한 우측면도이다.
도 4는 본 발명의 막 모듈의 일례의 주요부를 도시한 도면이며, (a)는 용기 단부의 조립 사시도이고, (b)는 용기 단부의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 막 모듈의 다른 예의 주요부를 도시한 종단면도이다.
도 6은 본 발명의 막 모듈의 다른 예의 주요부를 도시한 종단면도이다.
도 7은 종래의 스파이럴형 막 엘리먼트의 일례를 도시한 사시도이다.

본 발명의 막 모듈은, 분리막과, 그 분리막을 수용하고 유체의 입구와 출구를 갖는 용기를 구비하는 막 모듈에 있어서, 용기의 감합 구조에 특징을 갖는 것이다. 이 때문에, 용기의 감합 구조 이외의 구성에 대해서는, 종래 공지된 구성, 예컨대 막 엘리먼트의 구성, 유체의 입구와 출구의 구조 등을 모두 채용할 수 있다.

본 실시형태에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 유공의 중심관(5)과, 막 부재가 상기 중심관(5)에 감겨진 권취체(R)와, 그 권취체(R)의 외주에 설치된 외장재(13)를 포함하는 막 엘리먼트를 수용하는 경우의 예를 나타낸다. 여기서, 막 부재는, 종래의 스파이럴형 막 엘리먼트와 동일하며, 예컨대 도 7에 도시된 바와 같이, 분리막(2), 공급측 유로재(6) 및 투과측 유로재(3)를 포함하고 있다.

본 실시형태에서는, 예컨대 도 1에 도시된 바와 같이, 용기가, 막 엘리먼트(1)를 수용하고, 축심 방향의 한쪽 단부에 원액(7)의 공급부(22a)를 가지며, 축심 방향의 다른쪽 단부에 농축액(9)의 배출부(23b) 및 투과액(8)의 배출부(23a)를 갖는 압력 용기(20)인 예를 나타낸다.

(막 엘리먼트)

막 엘리먼트(1)로서는, 도 7에 도시된 바와 같은, 종래와 동일한 스파이럴형 막 엘리먼트를 사용할 수 있으나, 시일 캐리어 등의 기능을 갖는 상류측 단부재(10)와, 텔레스코프 방지재 등의 기능을 갖는 하류측 단부재(12)는 생략하는 것도 가능하다. 이 때문에, 도 7을 참고로 하여 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 막 엘리먼트(1)는, 외주에 구멍을 갖는 유공의 중심관(5)과, 분리막(2), 공급측 유로재(6) 및 투과측 유로재(3)의 단수 또는 복수를 포함하는 막 부재가 중심관(5)에 감겨진 권취체(R)와, 그 권취체(R)의 외주에 설치된 외장재(13)를 구비한다. 본 실시형태에서는, 분리막(2), 공급측 유로재(6) 및 투과측 유로재(3)를 포함하는 복수의 막 부재가 중심관(5) 주위에 감겨져 있는 예를 나타내지만, 단수의 분리막 유닛이 중심관에 권취되어 있어도 좋다.

막 엘리먼트(1)는, 통상, 공급측 유로와 투과측 유로의 혼합을 방지하기 위한 밀봉부를 구비하고 있다. 예컨대, 투과측 유로재(3)의 양면에 분리막(2)을 중첩시켜 3변을 접착함으로써 봉투형 막(주머니형 막)을 형성하는 경우, 외주측 단변(端邊)의 밀봉부(11)와 상류측 단변 및 하류측 단변에 밀봉부가 형성된다. 또한, 상류측 단변 및 하류측 단변의 내주측 단부와 중심관(5) 사이에도 밀봉부를 설치하는 것이 바람직하다.

봉투형 막은, 그 개구부를 중심관(5)에 부착하고, 네트형(그물형)의 공급측 유로재(6)와 함께 중심관(5)의 외주면에 스파이럴형으로 권취함으로써, 권취체(R)가 형성된다. 이 권취체(R)의 상류측에는, 시일 캐리어 등의 상류측 단부재(10)가 설치되고, 하류측에는, 필요에 따라 텔레스코프 방지재 등의 하류측 단부재(12)가 설치되어 있어도 좋다.

분리막(2), 공급측 유로재(6) 및 투과측 유로재(3), 중심관(5)으로서는, 종래와 동일한 것을 사용할 수 있다.

예컨대, 공급측 유로재(6)로서는, 임의의 재질을 이용한 네트형 시트, 메시형 시트 등을 사용하는 것이 가능하지만, 예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀이 바람직하게 사용된다. 투과측 유로재(3)에는, 임의의 재질을 이용한 네트형 시트, 메시형 시트, 홈을 갖는 시트, 파형 시트 등을 사용할 수 있다. 분리막(2)에는, 역침투막, 나노 여과막, 한외 여과막 등을 사용할 수 있다.

외장재(13)로서는, 종래의 막 엘리먼트(1)와 마찬가지로, 수지 시트, 수지 테이프, 섬유 보강 수지, 이들의 복합 구조를 사용할 수 있다.

(압력 용기)

본 발명에 있어서의 용기는, 외통 부재와, 그 외통 부재의 적어도 한쪽 단부에 내측에 끼워진 내측 끼움 부재와, 상기 외통 부재와 상기 내측 끼움 부재 사이에 개재하는 시일재 및 탄성 부재를 포함하고 있다. 본 실시형태에서는, 예컨대 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 압력 용기(20)가, 외통 부재인 원통 부재(21)와, 그 한쪽 단부에 내측에 끼워진 내측 끼움 부재인 제1 단부 부재(22)와, 상기 원통 부재(21)와 제1 단부 부재(22) 사이에 개재하는 시일재(22c) 및 탄성 부재(24)를 포함하는 예를 나타낸다. 또한, 다른쪽 단부에 내측에 끼워진 내측 끼움 부재인 제2 단부 부재(23)와, 상기 원통 부재(21)와 제2 단부 부재(23) 사이에 개재하는 시일재(22c) 및 탄성 부재(24)를 포함하는 예를 나타낸다. 이하, 제1 단부 부재(22)의 감합 구조에 대해 설명하지만, 동일한 구조를 제2 단부 부재(23)에도 적용할 수 있다.

외통 부재인 원통 부재(21)는, 단부의 내벽면에 내벽 환형 홈(21a)을 갖고, 내측 끼움 부재인 제1 단부 부재(22)는, 외벽면의 내벽 환형 홈(21a)에 대향하는 위치에 외벽 환형 홈(22d)을 갖고 있다. 본 발명에 있어서, 내벽 환형 홈(21a)과 외벽 환형 홈(22d)은, 적어도 일부가 대향하는 위치에 형성되어 있으면 되고, 홈 전체가 완전히 대향하는 위치에 형성되어 있을 필요는 없다.

탄성 부재(24)는, 예컨대 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 내벽 환형 홈(21a) 및 외벽 환형 홈(22d)에 결합하고 있다. 도시된 예에서는, 탄성 부재(24)가, 내벽 환형 홈(21a) 및 외벽 환형 홈(22d)의 중앙측 벽과 단부측 벽의 양자에 결합하고 있다. 본 발명에서는, 적어도, 탄성 부재(24)가, 내벽 환형 홈(21a)의 단부측 벽 및 외벽 환형 홈(22d)의 중앙측 벽에 결합하고 있으면 되고, 이에 의해, 용기 내에 압력이 발생했을 때에, 내측 끼움 부재가 탈락하는 것을 방지할 수 있다.

탄성 부재(24)는, 내벽 환형 홈(21a) 또는 외벽 환형 홈(22d)에 대략 수납되도록 확대 또는 축소 가능하다. 본 실시형태에서는, 탄성 부재(24)는, 그 내벽 둘레의 크기 이하로 축소 가능한 C링인 예를 나타낸다.

즉, 예컨대 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 단부 부재(22)의 외벽 환형 홈(22d)에 대해, 탄성 부재(24)를 직경 확대시킨 후에 외측에서 끼우고[이 상태에서 탄성 부재(24)는 외벽 환형 홈(22d)보다 직경이 크다], 이 탄성 부재(24)를 손 또는 지그 등으로 축소시켜, 외벽 환형 홈(22d)에 대략 수납할 수 있다. 이 때문에, 이 상태로 원통 부재(21)의 단부에 삽입할 수 있고, 내벽 환형 홈(21a)의 위치까지 삽입하면, 탄성 부재(24)가 직경 확대되어 원래의 크기가 되어, 내벽 환형 홈(21a)에 결합시킬 수 있다.

탄성 부재(24)를 축소시킬 때, 그 외부 직경이 원통 부재(21)의 내부 직경보다 작으면, 외벽 환형 홈(22d)에 수납되어 있지 않은 부분이 있어도, 제1 단부 부재(22)를 원통 부재(21)의 단부에 삽입할 수 있다. 이 때문에, 탄성 부재(24)는, 내벽 환형 홈(21a) 또는 외벽 환형 홈(22d)에 완전히 수납되도록 확대 또는 축소 가능할 필요는 없다.

도시된 예에서는, 내측 끼움 부재인 제1 단부 부재(22)에 직경 확대부(22e)를 형성하고 있는데, 이에 의해, 직경 확대부(22e)가 원통 부재(21)의 단부면에 접촉하여, 내측 끼움 상태를 위치 결정할 수 있다. 이 때문에, 직경 확대부(22e)를 생략하는 것도 가능하다.

탄성 부재(24)의 재질로서는, 수지, 금속, 고무, 이들의 복합체 등을 들 수 있으나, 결합의 내구성, 굽힘 탄성률, 제조의 용이성 등의 관점에서, 수지 또는 금속이 바람직하다.

도시된 예에서는, 탄성 부재(24)의 단면이 직사각형인 경우를 나타내고 있으나, 적어도, 탄성 부재(24)가, 내벽 환형 홈(21a)의 단부측 벽 및 외벽 환형 홈(22d)의 중앙측 벽에 결합 가능하면, 어떠한 단면 형상이어도 좋다[도 6의 (a) 내지 도 6의 (c) 참조].

시일재(22c)를 이용한 시일 구조에 대해서는, 제1 단부 부재(22)를 원통 부재(21)의 단부에 삽입할 수 있고, 액밀(液密)한 구조를 확보할 수 있는 것이면, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지된 시일 구조를 모두 채용할 수 있다.

도시된 예에서는, 시일재(22c)가 O링이고, 내측 끼움 부재인 제1 단부 부재(22)가, 외벽 환형 홈(22d)보다 외통 부재의 중앙측에 시일용 환형 홈(22f)을 가지며, 그 시일용 환형 홈(22f)에 O링이 유지되어 있다. 이러한 시일 구조와, 탄성 부재(24)에 의한 빠짐 방지 구조에 의해, 간이한 구조로 인해 용기의 비용을 억제할 수 있고, 간이한 작업으로 용기의 조립이 가능해진다. 게다가, 나사 결합할 필요가 없기 때문에, 내측 끼움 부재를 자유롭게 회전시킬 수 있으므로, 유체의 입구 등을 소정의 위치에 배치할 수 있다.

본 실시형태에 있어서의 압력 용기(20)는, 제2 단부 부재(23)를 더 갖고 있고, 원통 부재(21)의 다른쪽 단부에, 제2 단부 부재(23)가 액밀 상태로 감합되어 있다. 액밀 상태로 하기 위한 구조로서는, 예컨대, 제1 단부 부재(22)의 감합 구조와 동일한 것을 채용할 수 있다. 제1 단부 부재(22) 및 제2 단부 부재(23)는, 예컨대 수지를 이용한 형성에 의해 제조할 수 있다.

원통 부재(21)는, 수지, 금속, 세라믹스 등의 임의의 재료로 형성하는 것이 가능하지만, 내압 성능과 경량화의 관점에서, 맨드릴 등의 원기둥형 금형을 이용하여, 이것에 보강 섬유(로빙 섬유)를 감은 섬유 보강 수지로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 내벽 환형 홈(21a)을 형성하기 위해서는, 내벽 환형 홈(21a)과 동일한 형상을 갖고, 복수로 분할 가능한 형재(型材)를 원기둥형 금형 주위에 설치해 두고, 원통 부재(21)를 성형한 후에, 형재를 제거하면 된다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 단부 부재(22)의 원액(7)의 공급부(22a) 및 제2 단부 부재(23)의 농축액(9)의 배출부(23b)에는, 외부 배관과 접속하기 위한 접속관을 액밀 상태로 감합시키는 개구가 형성되어 있다. 접속관을 액밀 상태로 하기 위해서, 예컨대, O링 등이 사용되고, 또한, 빠짐 방지를 위한 각종 구조를 채용할 수 있다(모두 도시 생략).

도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 단부 부재(23)는 투과액(8)의 배출부(23a)를 갖고 있다. 이 예에서는, O링 등의 시일재(5b)를 제2 단부 부재(23)의 감입부(嵌入部)에 유지시키고, 삽입한 중심관(5)을 감입하여, 액밀하게 유지하고 있다. 또한, 중심관(5)의 선단에는, 외부 배관과 접속하기 위한 접속관(5c)을 설치하고 있다.

또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 단부 부재(23)에 투과액(8)의 배출부(23a)를 갖는 경우, 제1 단부 부재(22)에는, 중심관(5)을 폐색시키는 마개(22b) 또는 일단이 폐색된 감입부를 형성하는 것이 바람직하다. 이 예에서는, O링 등의 시일재(5b)를 제1 단부 부재(22)의 감입부에 유지시키고, 삽입한 중심관(5)을 감입하며, 또한 마개(22b)를 설치하여, 액밀하게 유지하고 있다.

(막 모듈의 다른 실시형태)

(1) 전술한 실시형태에서는, 제2 단부 부재(23)만이 투과액(8)의 배출부(23a)를 갖는 예를 나타내었으나, 제1 단부 부재(22)에 투과액(8)의 배출부(23a)를 형성하거나, 제1 단부 부재(22)와 제2 단부 부재(23)에, 배출부(23a)를 형성하는 것도 가능하다.

(2) 전술한 실시형태에서는, 탄성 부재(24)가 외통 부재인 원통 부재(21)의 내벽 둘레의 크기 이하로 축소 가능한 C링인 예를 나타내었으나, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 탄성 부재(24)가 내측 끼움 부재인 제1 단부 부재(22)의 외벽 둘레의 크기 이상으로 확대 가능한 C링으로 하는 것도 가능하다.

그 경우, 미리 탄성 부재(24)를 직경 축소시켜, 원통 부재(21)의 내벽 환형 홈(21a)에 끼워 넣어 두고, 그 상태로 내측 끼움 부재인 제1 단부 부재(22)를 원통 부재(21)의 단부에 삽입한다. 이때, 제1 단부 부재(22)의 선단에 선단측이 직경 축소하는 경사면을 가짐으로써, 삽입 시에 탄성 부재(24)(C링)가 직경 확대되고, 탄성 부재(24)가 외벽 환형 홈(22d)의 위치까지 삽입되면, 탄성 부재(24)가 원래의 크기로 되돌아가, 내벽 환형 홈(21a) 및 외벽 환형 홈(22d)에 결합한다.

(3) 전술한 실시형태에서는, 내측 끼움 부재인 제1 단부 부재(22)가, 외벽 환형 홈(22d)보다 외통 부재의 중앙측에 시일용 환형 홈(22f)을 갖는 예를 나타내었으나, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 내측 끼움 부재인 제1 단부 부재(22)가, 외벽 환형 홈(22d)보다 외통 부재의 단부측에 시일용 환형 홈(22f)을 갖고 있어도 좋다.

(4) 전술한 실시형태에서는, 탄성 부재(24)를 1개소만 설치하는 감합 구조의 예를 나타내었으나, 본 발명에서는, 도 5의 (c)에 도시된 바와 같이, 탄성 부재(24)를 2개소 이상 설치하는 감합 구조를 채용해도 좋다. 또한, 마찬가지로 시일 구조에 대해서도, 2개소 이상에 시일재(22c)를 이용하는 시일 구조를 채용해도 좋다.

(5) 전술한 실시형태에서는, 탄성 부재(24)가 C링인 예를 나타내었으나, 본 발명에서는 외력에 의해 탄성 변형하여 외부 직경 또는 내부 직경이 변화하는 것이면, 환형의 탄성 부재(24)도 사용할 수 있다. 이러한 환형의 탄성 부재(24)로서는, 예컨대, 코일 스프링 등으로 복수의 원호형 부재가 연결된 것 등을 이용할 수 있다.

(6) 전술한 실시형태에서는, 외통 부재의 형상이 원통형인 예를 나타내었으나, 본 발명은, 사각 기둥형의 외통 부재 등, 원통형 이외의 형상의 외통 부재로 하는 것이 가능하다. 예컨대, 사각 기둥형의 외통 부재에 대해서는, 4개의 L자형 부재를 코일 스프링 등으로 연결한 탄성 부재를 사용함으로써, 본 발명의 막 모듈을 구성할 수 있다.

(7) 전술한 실시형태에서는, 단면 형상이 사각형인 탄성 부재(24)를 이용하는 예를 나타내었으나, 도 6의 (a) 내지 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 여러 가지 단면 형상의 탄성 부재(24)를 이용하는 것도 가능하다. 예컨대, 도 6의 (a)에 도시된 탄성 부재(24)에서는, 외통 부재의 중앙측으로부터 단부측을 향해 직경이 확대되는 경사면(24a)을 갖고 있고, 내측 끼움 부재를 외통 부재의 단부에 삽입할 때에, 외통 부재의 단부면이 탄성 부재(24)의 경사면(24a)에 접촉하여, 탄성 부재(24)를 축소시킬 수 있다. 이때, 경사면(24a)은 평면일 필요는 없고, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 곡면이어도 좋다.

또한, 탄성 부재가, 내벽 환형 홈에 대략 수납되도록 확대 가능한 경우에는, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 탄성 부재(24)가 외통 부재의 단부측으로부터 중앙측을 향해 직경이 축소되는 경사면(24a)을 갖고 있는 것이 바람직하다.

(8) 전술한 실시형태에서는, 내벽 환형 홈(21a) 및 외벽 환형 홈(22d)의 단면 형상이 모두 직사각형인 예를 나타내었으나, 본 발명에서는, 적어도, 탄성 부재(24)가, 내벽 환형 홈(21a)의 단부측 벽 및 외벽 환형 홈(22d)의 중앙측 벽에 결합 가능하면, 내벽 환형 홈(21a) 및 외벽 환형 홈(22d)의 단면 형상은, 특별히 한정되지 않는다. 단, 결합에 의한 빠짐 방지 효과를 높이는 데 있어서, 내벽 환형 홈(21a)의 단부측 벽 및 외벽 환형 홈(22d)의 중앙측 벽이, 외통 부재의 내벽 또는 내측 끼움 부재의 외벽에 대해, 수직으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

(9) 전술한 실시형태에서는, 평막을 포함하는 스파이럴형 막 엘리먼트를 용기에 수용하는 막 모듈의 예를 나타내었으나, 본 발명에서는, 중공사막을 용기에 수용하는 막 모듈이어도 좋다. 그 경우, 종래의 용기의 단부의 감합 구조로서, 이상에서 설명한 감합 구조가 적용된다.

1: 막 엘리먼트 2: 분리막
3: 투과측 유로재 5: 중심관
5a: 개공 6: 공급측 유로재
7: 원액 8: 투과액
9: 농축액 13: 외장재
20: 압력 용기(용기) 21: 원통 부재(외통 부재)
21a: 내벽 환형 홈 22: 제1 단부 부재(내측 끼움 부재)
22a: 원액의 공급부 22c: 시일재
22d: 외벽 환형 홈 23: 제2 단부 부재(내측 끼움 부재)
23a: 투과액의 배출부 23b: 농축액의 배출부
24: 탄성 부재 24a: 경사면
R: 권취체

Claims

분리막과, 그 분리막을 수용하고, 유체의 입구와 출구를 갖는 용기를 구비하는 막 모듈에 있어서,
상기 용기는, 외통 부재와, 그 외통 부재의 적어도 한쪽 단부에 내측에 끼워진 내측 끼움 부재와, 상기 외통 부재와 상기 내측 끼움 부재 사이에 개재하는 시일재 및 탄성 부재를 포함하고,
상기 외통 부재는, 상기 단부의 내벽면에 내벽 환형 홈을 가지며,
상기 내측 끼움 부재는, 외벽면의 상기 내벽 환형 홈에 대향하는 위치에 외벽 환형 홈을 갖고,
상기 탄성 부재는, 상기 내벽 환형 홈 및 상기 외벽 환형 홈에 결합하며, 상기 내벽 환형 홈 또는 상기 외벽 환형 홈에 수납되도록 확대 또는 축소 가능한 것을 특징으로 하는 막 모듈.
제1항에 있어서, 상기 외통 부재는, 내벽의 단면 형상이 원형이고, 상기 탄성 부재는, 그 내벽 둘레의 크기 이하로 축소 가능한 C링인 것인 막 모듈.
제2항에 있어서, 상기 탄성 부재는, 상기 외통 부재의 중앙측으로부터 단부측을 향해 직경이 확대되는 경사면을 갖는 C링인 것인 막 모듈.
제1항에 있어서, 상기 외통 부재의 내벽면의 단부 가장자리에는, 중앙측으로부터 단부측을 향해 직경이 확대되는 경사면을 갖는 것인 막 모듈.
제1항에 있어서, 상기 내측 끼움 부재는, 상기 외벽 환형 홈보다 상기 외통 부재의 중앙측에 시일용 환형 홈을 갖고, 상기 시일재는, 그 시일용 환형 홈에 유지되는 O링인 것인 막 모듈.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 유공(有孔)의 중심관과, 상기 분리막, 공급측 유로재 및 투과측 유로재를 포함하는 막 부재가 상기 중심관에 감겨진 권취체와, 그 권취체의 외주에 설치된 외장재를 포함하는 막 엘리먼트가 상기 용기에 수용되어 있는 것인 막 모듈.