KR102719293B1 - 유체 분리 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 텔레스코프 방지판과 중심관의 상대적인 회전이, 간편한 수단에 의해 효과적으로 억제된, 유체 분리 소자를 제공한다. 본 발명의 유체 분리 소자는, 중심관에 분리막이 권회된 권회체와, 텔레스코프 방지판을 구비하고, 텔레스코프 방지판은, 해당 텔레스코프 방지판을 관통하는 개구부를 갖고, 해당 개구부 내에는, 중심관이 삽입되어 있고, 개구부 내에 있어서의 텔레스코프 방지판의 표면, 및 중심관에 있어서의, 개구부에 삽입된 부위의 외표면 중 적어도 어느 한쪽에, 오목부가 마련되고, 상기 개구부와, 상기 중심관의 간극, 및 상기 오목부에, 수지가 충전되어 있다.
Description
본 발명은, 유체 분리 소자에 관한 것이다.
근년, 해수 또는 함수의 담수화나, 배수의 정화 등을 비롯한 다양한 수처리 분야 등에 있어서, 분리막을 구비하는 유체 분리 소자의 사용이 급속하게 증가되어 가고 있다.
유체 분리 소자의 일 형태로서, 스파이럴형 유체 분리 소자를 들 수 있다. 스파이럴형 유체 분리 소자는, 중심관에 분리막이 스파이럴상으로 권회된 권회체를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그리고, 그 권회체의 단부에는, 분리막 등의 부재의 변형에 의한 분리 성능의 저하, 소위 텔레스코프를 방지하기 위해, 텔레스코프 방지판이 배치되는 것이 통상이다. 또한 텔레스코프 방지판은 개구부를 갖고, 그 개구부를 관통하는 형태로 중심관이 삽입되는 경우가 많다.
그와 같은 양태의 유체 분리 소자에 있어서는, 텔레스코프 방지판이 중심관의 긴 변 방향에 대해 수직인 방향으로 미끄럼 이동할 가능성, 즉, 텔레스코프 방지판이 중심관을 중심으로 회전할 가능성이 있다. 유체 분리 소자를 사용한 유체 분리 처리 중에 그와 같은 회전이 발생하면, 중심관에 권회된 분리막의 겹침에 어긋남이 발생하거나, 분리막의 표면이 손상되거나 하는 등의, 다양한 악영향이 발생할지도 모른다.
그와 같은 회전을 억제하기 위해, 텔레스코프 방지판과 중심관의 양쪽에 서로 상보적인 요철을 마련하는 기술이 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
그러나 종래의 기술에서는, 상보적인 요철의 성형의 약간의 오차에 의해서도, 중심관에 대한 텔레스코프 방지판의 회전 억제가 불충분한 것으로 될지도 모른다. 또한 유체 분리 소자의 제조 공정에 있어서는, 상보적인 요철의 위치 정렬을 하면서 중심관에 텔레스코프 방지판을 끼워 맞추어야만 하기 때문에, 작업이 매우 번잡해지는 것이 문제시되었다.
그래서 본 발명은, 텔레스코프 방지판과 중심관의 상대적인 회전이, 간편한 수단에 의해 효과적으로 억제된, 유체 분리 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은, 하기의 (1) 내지 (3) 중 어느 구성을 구비한다.
(1) 중심관에 분리막이 권회된 권회체와, 텔레스코프 방지판을 구비하고, 상기 텔레스코프 방지판은, 해당 텔레스코프 방지판을 관통하는 개구부를 갖고, 해당 개구부 내에는, 상기 중심관이 삽입되어 있고, 상기 개구부 내에 있어서의 텔레스코프 방지판의 표면, 및 상기 중심관에 있어서의, 상기 개구부에 삽입된 부위의 외표면 중 적어도 어느 한쪽에, 오목부가 마련되고, 상기 개구부와 상기 중심관의 간극, 및 상기 오목부에, 수지가 충전되어 있는 유체 분리 소자.
(2) 상기 중심관의 긴 변 방향에 있어서의 상기 개구부의 길이 L1과, 상기 중심관의 긴 변 방향에 있어서의 상기 오목부의 길이 L2가, L2<L1의 관계를 충족하는, 상기 (1)에 기재된 유체 분리 소자.
(3) 상기 중심관의 중심축을 포함하는 평면에서의 단면을 취한 경우에 나타나는, 상기 오목부의 단면 형상 또는 위치가 상기 중심관의 둘레 방향에 있어서 다르거나, 혹은 상기 오목부가 둘레 방향으로 불연속한 부분을 갖는, 상기 (2)에 기재된 유체 분리 소자.
본 발명에 따르면, 유체 분리 소자가 구비하는 텔레스코프 방지판과, 그것을 관통하는 중심관 사이의 상대적인 회전을, 간편하게 또한 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 스파이럴형 유체 분리 소자의 일례를 도시하는 개략 일부 전개도이다.
도 2는 본 발명의 구성 요소인, 텔레스코프 방지판의 개구부에 삽입된 중심관의 부위를 도시하는 일부 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태의 유체 분리 소자에 대하여, 텔레스코프 방지판과 중심관의 고정 위치에 있어서의 중심관의 긴 변 방향에 대해 수직인 단면을 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태의 유체 분리 소자에 대하여, 텔레스코프 방지판과 중심관의 고정 위치에 있어서의 중심관의 긴 변 방향에 대해 수직인 단면을 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 형태의 유체 분리 소자에 대하여, 텔레스코프 방지판과 중심관의 고정 위치에 있어서의 중심관의 긴 변 방향에 대하여 수직인 단면을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 구성 요소인, 텔레스코프 방지판의 개구부에 삽입된 중심관의 부위를 도시하는 일부 개략 사시도이다.
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이하, 본 발명의 유체 분리 소자의 실시 형태에 대하여, 도면 등을 참조하면서 설명한다.
본 발명의 유체 분리 소자는, 중심관에 분리막이 권회된 권회체와, 텔레스코프 방지판을 구비한다.
도 1은 본 발명의 스파이럴형 유체 분리 소자의 일례를 도시하는 개략 일부 전개도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 유체 분리 소자는, 중심관(1), 제1 분리막(3), 제2 분리막(4), 투과 유체 유로재(5), 공급 유체 유로재(6), 텔레스코프 방지판(9, 18)을 구비한다.
제1 분리막(3) 및 제2 분리막(4)은, 중심관(1)측의 1변 이외의 3변이 서로 접착되어, 봉투상의 분리막(13)을 형성하고 있다. 이 봉투상의 분리막(13)은, 중심관(1)의 주위에 스파이럴상으로 권회되어, 권회체(17)를 형성하고 있다.
도 1에 도시한 예에서는, 공급 유체 유로재(6)가, 봉투상의 분리막(13)의 공급 측면에 대향하도록 배치되고, 또한, 봉투상의 분리막(13)과 함께, 중심관(1)의 주위에 권회되어 있다. 공급 유체 유로재(6)로서는, 예를 들어 네트가 바람직하게 사용된다.
또한 도 1에 도시한 예에서는, 투과 유체 유로재(5)가 봉투상의 분리막(13)에 삽입되어, 제1 분리막(3)과 제2 분리막(4) 사이에 끼워 넣어지고, 또한, 봉투상의 분리막(13)과 함께, 중심관(1)의 주위에 권회되어 있다. 투과 유체 유로재(5)로서는, 예를 들어 트리코트 또는 돌기물 고착 시트 등을 사용할 수 있다.
중심관(1)은, 중공의 통형 부재이며, 측면에 복수의 구멍을 갖고 있다.
권회체(17)의 양단 중, 공급 유체(2)가 유입되는 측에는 텔레스코프 방지판(9)이 설치되어 있다. 텔레스코프 방지판(9)은, 복수의 공급구(22)를 구비하는 원반상의 부재이며, 도 1에 도시한 유체 소자에 있어서는, 외주 환상 부재와 내주 환상 부재가 스포크상 부재(24)에 의해 결합되어, 복수의 공급구(22)가 형성되어 있다. 텔레스코프 방지판(9)은, 권회체(17)의 일단에 배치되어 있다. 텔레스코프 방지판(9)의 대략 중앙에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 텔레스코프 방지판(9)을 관통하는 개구부(28)가 마련되어 있고, 해당 개구부(28) 내에는, 중심관(1)이 삽입되어 있다.
텔레스코프 방지판(9)이 배치된 권회체(17)의 타단에도, 농축 유체의 배출구와 투과 유체의 배출구를 구비하는 원반상의 부재인, 다른 텔레스코프 방지판(18)이 배치되어 있다.
도 1에 도시한 유체 분리 소자에 의한 공급 유체의 분리에 대하여 설명한다. 공급 유체(2)는, 텔레스코프 방지판(9)의 복수의 공급구(22)로부터 권회체(17)에 공급된다. 공급 유체(2)는, 봉투상의 분리막(13)의 공급 측면에 있어서, 공급 유체 유로재(6)로 형성된 공급 유체 유로 내를 이동한다. 봉투상의 분리막(13)을 투과한 유체(도 1 중에 투과 유체(8)로서 나타냄)는, 투과 유체 유로재(5)에 의해 형성된 투과 유체 유로 내를 이동한다. 봉투상의 분리막(13)의 개구부로부터 중심관(1)에 도달한 투과 유체(8)는, 중심관(1)의 구멍을 통해 중심관(1)의 내부에 들어간다. 중심관(1) 내를 흐른 투과 유체(8)는, 타단의 텔레스코프 방지판(18)으로부터 외부로 배출된다. 한편, 봉투상의 분리막(13)을 투과하지 않은 유체(도 1 중에 농축 유체(7)로서 나타냄)는, 공급 유체 유로를 이동하여, 타단의 텔레스코프 방지판(18)으로부터 외부로 배출된다. 이렇게 하여, 공급 유체(2)가, 투과 유체(8)와 농축 유체(7)로 분리된다.
또한, 권회체(17)의 외주부는, 권회체(17)의 보호를 위해, 외측 쉘로 덮여 있는 것이 바람직하다. 외측 쉘은, 섬유와 수지의 혼합물을 포함하는 섬유 강화 플라스틱(FRP)으로 형성되는 것이 바람직하다. 섬유 강화 플라스틱이 함유하는 섬유의 재질로서는, 예를 들어 유리, 현무암, 나일론 또는 폴리에틸렌을 들 수 있지만, 외측 쉘의 강도를 충분한 것으로 하기 위해, 및 외측 쉘의 내부를 시인할 수 있도록 하기 위해, 유리가 바람직하다. 또한 섬유 강화 플라스틱의 성분인 수지로서는, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 에폭시 수지를 들 수 있지만, 외측 쉘의 강도를 충분한 것으로 하기 위해, 에폭시 수지가 바람직하다.
본 발명의 유체 분리 소자가 구비하는 권회체를 구성하는, 구멍이 있는 중심관의 소재로서는, 예를 들어 수지 또는 금속을 들 수 있지만, 비용이나 내구성이 우수하기 때문에, 노릴 수지, 변성 폴리페닐렌에테르계 수지 또는 ABS 수지 등의 수지가 바람직하다.
본 발명의 유체 분리 소자가 구비하는 권회체를 구성하는, 분리막으로서는, 예를 들어 역침투막, 한외 여과막 또는 정밀 여과막을 들 수 있다.
본 발명의 유체 분리 소자가 구비하는 텔레스코프 방지판의 소재로서는, 예를 들어 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 내열성 수지를 들 수 있지만, 비용이나 내구성이 우수하기 때문에, ABS 수지 등의 수지가 바람직하다. 또한 텔레스코프 방지판의 형상으로서는, 강도를 유지하면서도 공급 유체를 고효율로 분리막 엘리먼트 내에 공급하기 위해, 상기한 바와 같은 외주 환상 부재와 내주 환상 부재가 복수의 스포크상 부재로 결합된, 스포크형 구조가 바람직하다.
본 발명의 유체 분리 소자가 구비하는 텔레스코프 방지판은, 해당 텔레스코프 방지판을 관통하는 개구부를 갖고, 해당 개구부 내에는, 상기 중심관이 삽입되어 있고, 상기 개구부 내에 있어서의 텔레스코프 방지판의 표면, 및 상기 중심관에 있어서의, 상기 개구부에 삽입된 부위의 외표면 중 적어도 어느 한쪽에, 오목부가 마련되어 있을 필요가 있다.
도 2는 본 발명의 유체 분리 소자가 구비하는 텔레스코프 방지판의 개구부에, 본 발명의 유체 분리 소자가 구비하는 권회체를 구성하는 중심관이 삽입된 부위를 도시하는 일부 개략 사시도이다. 텔레스코프 방지판(9)은, 그 대략 중앙에 텔레스코프 방지판(9)을 관통하는 개구부(28)를 갖고, 해당 개구부(28) 내에는, 중심관(1)이 삽입되어 있다.
여기서 「개구부 내에 있어서의 텔레스코프 방지판의 표면」이란, 개구부를 형성하는 텔레스코프 방지판의 표면의 내, 중심관의 긴 변 방향으로부터 텔레스코프 방지판을 관찰하였을 때, 눈으로 볼 수 없게 되는 부위를 말한다.
또한 「중심관에 있어서의, 상기 개구부에 삽입된 부위의 외표면」이란, 중심관의 표면의 내, 중심관의 긴 변 방향으로부터 텔레스코프 방지판 및 중심관을 관찰하였을 때, 눈으로 볼 수 없게 되는 부위를 말하고, 도 2에서는, 개구부(28)에 삽입된 부위의 외표면(30)으로서 도시되는 것이다.
상기와 같이, 본 발명의 유체 분리 소자에 있어서는, 「개구부 내에 있어서의 텔레스코프 방지판 표면」 및 「중심관에 있어서의, 상기 개구부에 삽입된 부위의 외표면」 중 적어도 한쪽에, 오목부가 마련되어 있을 필요가 있다. 도 2에서는, 오목부는 중심관의 외표면측에만 마련되어 있고, 오목부(26)로서 도시되어 있다.
본 발명의 유체 분리 소자에 있어서는, 상기 개구부와 상기 중심관의 간극, 및 상기 오목부에, 수지가 충전되어 있을 필요가 있다. 이들 간극 및 오목부의 양쪽에 수지가 충전되어, 경화됨으로써, 경화 후의 수지가 중심관과 텔레스코프 방지판의 고정 부재, 즉 앵커로서의 역할을 하게 되어, 텔레스코프 방지판과, 그것을 관통하는 중심관 사이의 상대적인 회전을 억제하는 것이 가능해진다. 충전되는 수지로서는, 경화 후의 수지의 강도를 충분히 유지하기 위해, 에폭시 수지 또는 우레탄 수지가 바람직하다. 또한 이때, 중심관과 텔레스코프 방지판의 공극 및 오목부에 끼워지도록 형성된 끼워 맞춤 부재가 중심관과 텔레스코프 방지판의 간극에 삽입되고, 끼워 맞춤 부재와 중심관의 간극, 및 끼워 맞춤 부재와 텔레스코프 방지판의 간극에 수지가 충전되어 있어도 된다.
상기 중심관(1)의 긴 변 방향에 있어서의 상기 개구부의 길이를 L1, 상기 중심관(1)의 긴 변 방향에 있어서의 상기 오목부의 길이를 L2로 하였을 때, L1과 L2는, L2<L1의 관계를 충족하는 것이 바람직하다. L1과 L2가 이 관계를 충족함으로써, 충전된 수지(27)가 상기 개구부로부터 비어져 나오는 것을 억제할 수 있다.
도 3 내지 도 5는, 모두, 본 발명의 실시 형태의 유체 분리 소자에 대하여, 텔레스코프 방지판과 중심관이 고정된 위치에 있어서의 중심관의 긴 변 방향에 대해 수직인 단면을 도시하는 개략도이다. 도 3에서는, 텔레스코프 방지판(9)측에만 오목부(26)가 마련되고, 텔레스코프 방지판(9)의 개구부(28)와 해당 개구부(28)에 삽입된 중심관(1)의 간극과, 오목부(26)에 수지(27)가 충전되어 있다. 도 4에서는, 중심관(1)의 외표면 중, 텔레스코프 방지판(9)의 개구부(28)에 삽입된 부위의 외표면(30)측에만 오목부(26)가 마련되고, 도 5에서는, 텔레스코프 방지판(9)측과, 중심관(1)의 외표면 중 텔레스코프 방지판(9)의 개구부(28)에 삽입된 부위의 외표면(30)측의 양쪽에 오목부(26)가 마련되고, 모두, 텔레스코프 방지판(9)의 개구부(28)와 해당 개구부(28)에 삽입된 중심관(1)의 간극과, 오목부(26)에 수지(27)가 충전되어 있다.
오목부의 형상은, 예를 들어 삼각기둥상, 원기둥상, 반구상, 원호상 등이 바람직하지만, 이 기술에 의해 형상이 한정되는 것은 아니다.
오목부의 깊이는, 오목부에 충전된 수지가 누출되는 것을 방지하기 위해, 오목부가 마련되는 텔레스코프 방지판 또는 중심관을 관통하지 않는 정도인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 유체 분리 소자에 있어서는, 중심관의 중심축을 포함하는 평면에서의 단면을 취한 경우에 나타나는, 오목부의 단면 형상 또는 위치가 중심관의 둘레 방향에 있어서 다르거나, 혹은 오목부가 둘레 방향으로 불연속한 부분을 갖는 것이 바람직하다. 오목부의 단면 형상 또는 위치가 중심관의 둘레 방향에 있어서 다르거나, 오목부가 둘레 방향으로 불연속한 부분을 가짐으로써, 텔레스코프 방지판과 중심관 사이의 상대적인 회전의 억제가 보다 견고해진다.
텔레스코프 방지판이 갖는 개구부의 체적에 차지하는, 오목부의 총 체적 비율은, 텔레스코프 방지판과 중심관 사이의 상대적인 회전을 충분히 억제하면서, 충전되는 수지의 양이 과대한 것이 되지 않도록 하기 위해, 0.1 내지 1％(유효 자릿수를 맞추어, 보다 정확하게 표현하는 경우에는, 0.1 내지 1.4％)가 바람직하다.
상기에서는 유체 분리 소자의 일단에 있어서의 구성, 즉 텔레스코프 방지판(9)과 중심관(1)의 구성을 설명하였지만, 유체 분리 소자의 타단에 있어서도, 텔레스코프 방지판(18)의 개구부 내표면 및 해당 개구부 내표면에 대향하는 중심관의 외표면 중 적어도 어느 한쪽에 오목부가 마련되어 있어도 된다. 본 발명에서는, 유체 분리 소자의 적어도 일단에 있어서, 텔레스코프 방지판과 중심관 중 적어도 한쪽이 오목부를 구비한 구성으로 되어 있으면 되고, 양단에 있어서 상기 구성인 것이 보다 바람직하다. 유체 분리 소자의 양단에 있어서, 텔레스코프 방지판의 개구부 내표면 및 해당 개구부 내표면에 대향하는 중심관 외표면 중 적어도 어느 한쪽에 오목부를 갖는 구성이면, 보다 견고하게 텔레스코프 방지판의 회전 억제가 가능하다.
본 발명의 유체 분리 소자는, 필요에 따라서, 압력 용기에 저장하여 사용되어도 상관없다. 이 경우, 예를 들어 유체 분리 소자가 구비하는 텔레스코프 방지판과 압력 용기 사이에 발생하는 간극을, 브라인 시일에 의해 폐색함으로써, 공급 유체가 해당 간극 내에 단락적으로 유입되는 것을 방지할 수 있다. 이와 같은 브라인 시일로서는, 예를 들어 공지의 U-커플링 시일, V-커플링 시일 또는 O-링 시일 또는 스플릿 링 시일을 들 수 있지만, 장전이 용이한 U-커플링 시일이 바람직하다. 브라인 시일의 소재로서는, 장전이 용이한 탄성재가 바람직하고, 탄성재로서는, 예를 들어 니트릴 고무, 스티롤 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 아크릴 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 에틸렌프로필렌디엔 고무 또는 우레탄 고무 등의 고무를 들 수 있지만, 탄성재인 고무의 탄성 및 강도를 보다 높이기 위해, 에틸렌프로필렌 고무 또는 에틸렌프로필렌디엔 고무가 바람직하고, 가교 구조에 퍼옥시드 구조가 포함되는 에틸렌프로필렌디엔 고무가 보다 바람직하다.
실시예
다음에, 구체예를 들어 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1에 도시한 양태의, 일반적인 스파이럴형 유체 분리 소자를 제조하였다.
폴리아미드계 역침투막을 폭 1070㎜, 길이 1670㎜로 재단하고, 역침투막의 기능층측의 면이 내측이 되도록, 길이 방향으로 절반 접기로 한 것을 2개 적층하고, 상측의 제1 분리막과, 하측의 제2 분리막의 접촉면에 대하여, 중심관에 접하는 측의 1변 이외의 3변을 폴리우레탄계 수지로 서로 접착하여, 봉투상의 분리막을 형성하였다. 이 봉투상의 분리막에, 트리코트의 시트인 투과 유체 유로재를 삽입하여 끼워 넣고, 또한 봉투상의 분리막의 기능층측의 면에, 네트인 공급 유체 유로재를 배치한 분리막 유닛을 준비하였다.
이 분리막 유닛을 적층하고, 변성 폴리페닐렌에테르계 수지제의 중심관(외경 38㎜, 길이 1016㎜)의 주위에 권회하여, 권회체를 형성하였다.
이 권회체의 양단을 에지 커트하고 나서, 그것들 양단에 각각 ABS 수지제의 텔레스코프 방지판을 배치하였다. 텔레스코프 방지판으로서는, 외경 200㎜의 외주 환상 부재와, 내경 38㎜의 내주 환상 부재가 12개의 스포크상 부재로 결합된, 스포크형 구조를 갖고, 개구부의 권회체에 접하는 측의 전체 둘레에 각도 45°, 깊이 3㎜의 테이퍼가 마련된 것을 사용하였다.
이 테이퍼의 표면(개구부 내에 있어서의 텔레스코프 방지판의 표면)에는, 균등 간격이 되도록, 합계 12개의 삼각기둥상의 오목부를 마련하였다. 12개의 오목부의 총 체적은 324㎣이며, 이것이 텔레스코프 방지판이 갖는 개구부의 체적에 차지하는 비율은, 1％였다.
텔레스코프 방지판이 갖는 개구부와 중심관의 간극, 및 12개의 오목부에 수지를 충전하였다.
권회체의 외주부는, 유리 섬유와 에폭시 수지의 혼합물을 포함하는 섬유 강화 플라스틱(FRP)으로 덮어, FRP 쉘을 형성하여, 유체 분리 소자를 완성하였다.
소맥분의 2,000ppm 현탁수에, 응집제로서 염화철(III)과 폴리아크릴아미드를 첨가한 것을 시험 유체로 하여, 압력 용기에 저장한 유체 분리 소자에 공급하고, 0.5㎫의 압력으로 1일당 5시간, 합계 7일간 운전하였다.
7일간 운전 후의, 중심관에 대한 텔레스코프 방지판의 회전 각도는, 0도였다.
(실시예 2)
도 1에 도시한 양태의, 일반적인 스파이럴형 유체 분리 소자를 제조하였다.
폴리아미드계 역침투막을 폭 1070㎜, 길이 1670㎜로 재단하고, 역침투막의 기능층측의 면이 내측이 되도록, 길이 방향으로 절반 접기로 한 것을 2개 적층하고, 상측의 제1 분리막과, 하측의 제2 분리막의 접촉면에 대하여, 중심관에 접하는 측의 1변 이외의 3변을 폴리우레탄계 수지로 서로 접착하여, 봉투상의 분리막을 형성하였다. 이 봉투상의 분리막에, 트리코트의 시트인 투과 유체 유로재를 삽입하여 끼워 넣고, 또한 봉투상의 분리막의 기능층측의 면에, 네트인 공급 유체 유로재를 배치한 분리막 유닛을 준비하였다.
이 분리막 유닛을 적층하고, 변성 폴리페닐렌에테르계 수지제의 중심관(외경 38㎜, 길이 1016㎜)의 주위에 권회하여, 권회체를 형성하였다.
이 권회체의 양단을 에지 커트하고 나서, 그것들 양단에 각각 ABS 수지제의 텔레스코프 방지판을 배치하였다. 텔레스코프 방지판으로서는, 외경 200㎜의 외주 환상 부재와, 내경 38㎜의 내주 환상 부재가 12개의 스포크상 부재로 결합된, 스포크형 구조를 갖고, 개구부의 권회체에 접하는 측의 전체 둘레에 각도 45°, 깊이 3㎜의 테이퍼가 마련된 것을 사용하였다.
또한, 중심관에 있어서의, 상기 개구부에 삽입된 부위의 외표면에는, 중심관의 둘레 방향으로 균등 간격이 되도록, 합계 12개의 원주상의 오목부를 마련하였다. 12개의 오목부의 총 체적은 324㎣이며, 이것이 텔레스코프 방지판이 갖는 개구부의 체적에 차지하는 비율은, 1％였다.
텔레스코프 방지판이 갖는 개구부와 중심관의 간극, 및 12개의 오목부에 수지를 충전하였다.
권회체의 외주부는, 유리 섬유와 에폭시 수지의 혼합물을 포함하는 섬유 강화 플라스틱(FRP)으로 덮어, FRP 쉘을 형성하여, 유체 분리 소자를 완성하였다.
소맥분의 2,000ppm 현탁수에, 응집제로서 염화철(III)과 폴리아크릴아미드를 첨가한 것을 시험 유체로 하여, 압력 용기에 저장한 유체 분리 소자에 공급하고, 0.5㎫의 압력으로 1일당 5시간, 합계 7일간 운전하였다.
7일간 운전 후의, 중심관에 대한 텔레스코프 방지판의 회전 각도는, 0도였다.
(실시예 3)
도 1에 도시한 양태의, 일반적인 스파이럴형 유체 분리 소자를 제조하였다.
폴리아미드계 역침투막을 폭 1070㎜, 길이 1670㎜로 재단하고, 역침투막의 기능층측의 면이 내측이 되도록, 길이 방향으로 절반 접기로 한 것을 2개 적층하고, 상측의 제1 분리막과, 하측의 제2 분리막의 접촉면에 대하여, 중심관에 접하는 측의 1변 이외의 3변을 폴리우레탄계 수지로 서로 접착하여, 봉투상의 분리막을 형성하였다. 이 봉투상의 분리막에, 트리코트의 시트인 투과 유체 유로재를 삽입하여 끼워 넣고, 또한 봉투상의 분리막 기능층측의 면에, 네트인 공급 유체 유로재를 배치한 분리막 유닛을 준비하였다.
이 분리막 유닛을 적층하고, 변성 폴리페닐렌에테르계 수지제의 중심관(외경 38㎜, 길이 1016㎜)의 주위에 권회하여, 권회체를 형성하였다.
이 권회체의 양단을 에지 커트하고 나서, 그것들 양단에 각각 ABS 수지제의 텔레스코프 방지판을 배치하였다. 텔레스코프 방지판으로서는, 외경 200㎜의 외주 환상 부재와, 내경 38㎜의 내주 환상 부재가 12개의 스포크상 부재로 결합된, 스포크형 구조를 갖고, 개구부의 권회체에 접하는 측의 전체 둘레에 각도 45°, 깊이 3㎜의 테이퍼가 마련된 것을 사용하였다.
이 테이퍼의 표면(개구부 내에 있어서의 텔레스코프 방지판의 표면)에는, 균등 간격이 되도록, 합계 12개의 삼각기둥상의 오목부를 마련하였다.
또한, 중심관에 있어서의, 상기 개구부에 삽입된 부위의 외표면에는, 중심관의 둘레 방향으로 균등 간격이 되도록, 합계 12개의 원주상의 오목부를 마련하였다. 이들 24개의 오목부의 총 체적은 324㎣이며, 이것이 텔레스코프 방지판이 갖는 개구부의 체적에 차지하는 비율은, 1％였다.
텔레스코프 방지판이 갖는 개구부와 중심관의 간극, 및 24개의 오목부에 수지를 충전하였다.
권회체의 외주부는, 유리 섬유와 에폭시 수지의 혼합물을 포함하는 섬유 강화 플라스틱(FRP)으로 덮어, FRP 쉘을 형성하여, 유체 분리 소자를 완성하였다.
소맥분의 2,000ppm 현탁수에, 응집제로서 염화철(III)과 폴리아크릴아미드를 첨가한 것을 시험 유체로 하여, 압력 용기에 저장한 유체 분리 소자에 공급하고, 0.5㎫의 압력으로 1일당 5시간, 합계 7일간 운전하였다.
7일간 운전 후의, 중심관에 대한 텔레스코프 방지판의 회전 각도는, 0도였다.
(비교예 1)
텔레스코프 방지판에 오목부를 일절 마련하지 않은 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 유체 분리 소자를 제조하여, 마찬가지로 합계 7일간의 운전을 행하였다.
7일간 운전 후의, 중심관에 대한 텔레스코프 방지판의 회전 각도는, 3도였다.
본 발명을 상세하게 또한 특정 실시 형태를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 다양한 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다. 본 출원은, 2018년 9월 26일에 출원된 일본 특허 출원(특원 제2018-180208호)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 참조로서 포함된다.
1: 중심관
2: 공급 유체
3: 제1 분리막
4: 제2 분리막
5: 투과 유체 유로재
6: 공급 유체 유로재
7: 농축 유체
8: 투과 유체
9: 텔레스코프 방지판
13: 봉투상의 분리막
16: 내주 환상 부재
17: 권회체
18: 다른 텔레스코프 방지판
22: 공급구
24: 스포크상 부재
26: 오목부
27: 수지
28: 개구부
29: 개구부 내에 있어서의 텔레스코프 방지판의 표면
30: 개구부에 삽입된 부위의 외표면
2: 공급 유체
3: 제1 분리막
4: 제2 분리막
5: 투과 유체 유로재
6: 공급 유체 유로재
7: 농축 유체
8: 투과 유체
9: 텔레스코프 방지판
13: 봉투상의 분리막
16: 내주 환상 부재
17: 권회체
18: 다른 텔레스코프 방지판
22: 공급구
24: 스포크상 부재
26: 오목부
27: 수지
28: 개구부
29: 개구부 내에 있어서의 텔레스코프 방지판의 표면
30: 개구부에 삽입된 부위의 외표면
Claims (3)
- 중심관에 분리막이 권회된 권회체와,
텔레스코프 방지판을 구비하고,
상기 텔레스코프 방지판은, 해당 텔레스코프 방지판을 관통하는 개구부를 갖고,
해당 개구부 내에는, 상기 중심관이 삽입되어 있고,
상기 개구부 내에 있어서의 텔레스코프 방지판의 표면, 및 상기 중심관에 있어서의, 상기 개구부에 삽입된 부위의 외표면 중 적어도 어느 한쪽에, 오목부가 마련되고,
상기 개구부와 상기 중심관의 간극, 및 상기 오목부에, 수지가 충전되어 있는 유체 분리 소자. - 제1항에 있어서,
상기 중심관의 긴 변 방향에 있어서의 상기 개구부의 길이 L1과, 상기 중심관의 긴 변 방향에 있어서의 상기 오목부의 길이 L2가, L2<L1의 관계를 충족하는 유체 분리 소자. - 제2항에 있어서,
상기 중심관의 중심축을 포함하는 평면에서의 단면을 취한 경우에 나타나는, 상기 오목부의 단면 형상 또는 위치가 상기 중심관의 둘레 방향에 있어서 다르거나, 혹은 상기 오목부가 둘레 방향으로 불연속한 부분을 갖는 유체 분리 소자.
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