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公開番号2025066197
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-23
出願番号2022039772
出願日2022-03-15
発明の名称正浸透膜モジュール
出願人協和機電工業株式会社
代理人
主分類B01D 61/00 20060101AFI20250416BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】スパイラル型正浸透膜モジュールの構成を基準として、浸透能力を発揮できる正浸透膜モジュールを提供する。
【解決手段】ケース2と、ケースに収容されて、正浸透現象を生じさせる複数の膜リーフ5と、複数の膜リーフ同士の隙間である塩水流路に連通する主管路3とを備え、主管路から塩水流路に塩水が供給され、各膜リーフは、主管路と直交する対の端部である第1端部と第2端部を開放しており、第1端部から膜リーフ内部に淡水が供給され、膜リーフ内部に供給された淡水は、第1端部から第2端部に向けた第1方向に移動し、塩水流路に供給された塩水は、主管路側の端部である第3端部から、第3端部と逆側の第4端部に向けた第2方向に移動し、第2端部から、未浸透水が排出され、第4端部から、混合水が排出され、膜リーフ内部で第1方向に移動する淡水と、塩水流路で第2方向に移動する塩水との間で正浸透現象が生じ、混合水と未浸透水が生じる。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
ケースと、
前記ケースに収容されて、正浸透現象を生じさせる複数の膜リーフと、
前記複数の膜リーフ同士の隙間である塩水流路に連通する主管路と、を備え、
前記主管路から、前記塩水流路に塩水が供給され、
前記複数の膜リーフのそれぞれは、前記主管路と直交する対の端部である第１端部と第２端部を開放しており、前記第１端部から前記膜リーフ内部に淡水が供給され、
前記膜リーフ内部に供給された淡水は、前記第１端部から第２端部に向けた第１方向に移動し、
前記塩水流路に供給された塩水は、前記膜リーフにおける前記主管路側の端部である第３端部から、第３端部と逆側の第４端部に向けた第２方向に移動し、
前記第２端部から、未浸透水が排出され、
前記第４端部から、混合水が排出され、
前記膜リーフ内部で前記第１方向に移動する淡水と、前記塩水流路で前記第２方向に移動する塩水との間で正浸透現象が生じ、前記混合水と前記未浸透水が生じる、正浸透膜モジュール。
続きを表示（約 860 文字）【請求項２】
前記膜リーフでの正浸透現象により、
前記膜リーフ内部の淡水は、前記塩水流路の塩水に浸透し、
前記塩水の水量が増加して混合水が生じる、請求項１記載の正浸透膜モジュール。
【請求項３】
前記膜リーフでの正浸透現象において浸透せずに残った淡水が前記未浸透水として排出される、請求項１または２記載の正浸透膜モジュール。
【請求項４】
前記第１方向と前記第２方向とは、略直交する、請求項１から３のいずれか記載の正浸透膜モジュール。
【請求項５】
前記膜リーフの内部空間を形成する内部スペーサを更に備え、
前記内部スペーサは、前記第１端部からの淡水の供給、前記膜リーフ内部での淡水の移動および前記第２端部からの未浸透水の排出を促す、請求項１から４のいずれか記載の正浸透膜モジュール。
【請求項６】
前記塩水流路の内部空間を形成する流路スペーサを更に備え、
前記流路スペーサは、前記第３端部からの塩水の供給、前記塩水流路での塩水の移動および前記第４端部からの混合水の排出を促す、請求項１から５のいずれか記載の正浸透膜モジュール。
【請求項７】
前記主管路は、前記塩水流路と連通する複数の主管路孔を備える、請求項１から６のいずれか記載の正浸透膜モジュール。
【請求項８】
前記複数の主管路孔のそれぞれは、前記主管路の位置において、その開口面積が異なる、請求項７記載の正浸透膜モジュール。
【請求項９】
前記主管路は、その両端の少なくとも一方から塩水を供給する、請求項１から８のいずれか記載の正浸透膜モジュール。
【請求項１０】
前記ケースは、前記複数の膜リーフを収容し、
前記複数の膜リーフは、前記主管路を中央付近として、スパイラル状に収容される、請求項１から９のいずれか記載の正浸透膜モジュール。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高効率で混合水を得ることのできる正浸透膜モジュールに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、我が国はもちろんのこと、世界各国で生活用水（特に飲用や食用に用いる水）の不足が問題となっている。理由の一つとしては、世界的な人口増加（発展途上国を中心に）によって生活用水の供給が追いついていないことがある。更に、各国において地方から都市部に人口の流入が増加しており、河川や湖などの淡水供給源が元々少ない都市部での、人口に対する生活用水の供給量のバランスが崩れてきていることがある。また、温暖化による砂漠化や豪雨の特定地域への集中などによって、生活用水に可能な淡水の貯留が困難であることもある。更には、環境問題への意識の高まりにより、河川へのダム建設が困難になっていることもある。
【０００３】
このような理由により、我が国を始め世界各国において、生活用水の不足が深刻化している。生活用水の不足は、時として内紛や隣国との争いを生じさせかねない問題である。
【０００４】
以上のような環境下において、塩水を淡水化する塩水淡水化装置が、沿岸部などに設置されて、塩水より淡水を得ることが行われるようになってきている。我が国においても、水不足の生じやすい都市部の沿岸や湾内などの比較的静かな内海に、塩水淡水化装置が設置される例が多くなっている。塩水淡水化装置は、内海において塩水を取りこんで、逆浸透膜や正浸透膜などの部材を用いて、淡水を生成する。この生成された淡水が、生活用水として利用される。
【０００５】
一方で、塩水を淡水にする塩水淡水化装置が利用される中で、得られる濃縮塩水の廃棄の問題が生じている。濃縮塩水を地上や海中に廃棄すれば、環境破壊につながるからである。
【０００６】
また、濃縮塩水だけでなく、海水を始めとした塩水が地球上の様々な場所にあり、これらの利用が求められている。特に、塩水淡水化装置で生じる濃縮塩水や海水などは、自然の淡水が得られにくい場所に多く存在する。例えば、砂漠化が進む地域などである。
【０００７】
このような濃縮塩水や海水などを利用することの一つとして、正浸透膜を利用した発電システムが検討されている。正浸透膜に濃縮塩水や海水などと淡水とが供給される。淡水は、下水処理システムなどで処理された処理水が用いられれば、環境負荷も低減できる。
【０００８】
正浸透膜において、淡水流路から塩水流路に水分が浸透する。これにより、塩水流路における水量が増加して、水量増加した混合水が得られる。この増加した水量の混合水でタービンを回転させて発電させることができる。
【０００９】
このとき、タービンでの回転力が発電能力に繋がる。回転力を生じさせるのは、混合水の圧力と水分増量との積分であり、正浸透膜での水分増量を効率的に生じさせることが必要である。
【００１０】
なお、タービンの回転で使用された混合水は、正浸透膜において淡水流路からの水分を受けているので、塩分濃度が低下している。このため、タービン回転後の混合水は、海洋へ放出されても環境負荷に繋がることはない。
（【００１１】以降は省略されています）

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