(57)【要約】【課題】螺旋流水処理装置を提供する。【解決手段】螺旋流水処理装置は、第１の部分と第２の部分とを具備する中心収集部材と、中心収集部材に沿って螺旋状に巻かれた隔離部材と、中心収集部材に沿って隔離部材と交互に螺旋状に巻かれた分離部材と、分離部材の外側の第１の螺旋流路であって、第１の部分と接続し、周囲から中心収集部材に近付くにつれて容積が減少する第１の螺旋流路と、分離部材の内側の第２の螺旋流路であって、第１の螺旋流路の流体及び第２の部分と接続する第２の螺旋流路とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部分と第２の部分とを具備する中心収集部材と、
中心収集部材に沿って螺旋状に巻かれた隔離部材と、
中心収集部材に沿って隔離部材と交互に螺旋状に巻かれた分離部材と、
分離部材の外側の第１の螺旋流路であって、第１の部分と接続し、周囲から中心収集部材に近付くにつれて容積が減少する第１の螺旋流路と、
分離部材の内側の第２の螺旋流路であって、第１の螺旋流路の流体及び第２の部分と接続する第２の螺旋流路と
を備える螺旋流水処理装置。
【請求項２】
前記隔離部材が、第１の隔離部材表面と、その反対側の第２の隔離部材表面とを含む、請求項１記載の螺旋流水処理装置。
【請求項３】
前記分離部材が、第１の隔離部材表面と対向する第１の分離部材表面と、第２の隔離部材表面と対向する第２の分離部材表面とを含む、請求項２記載の螺旋流水処理装置。
【請求項４】
第１の螺旋流路が、第１の分離部材表面と第２の分離部材表面との間に位置する、請求項３記載の螺旋流水処理装置。
【請求項５】
前記分離部材が、第１の分離部材表面に位置する第１の膜と、第２の分離部材表面に位置する第２の膜と、第１の膜と第２の膜の間に位置する隔離層とを含む折畳み膜部品を含む、請求項１記載の螺旋流水処理装置。
【請求項６】
第１の螺旋流路と第２の螺旋流路とが互いに流体接続するのを防ぐための封止部材をさらに備える、請求項１記載の螺旋流水処理装置。
【請求項７】
前記分離部材が逆浸透ユニットを含む、請求項１記載の螺旋流水処理装置。
【請求項８】
第１の部分及び第２の部分が一体化されている、請求項１記載の螺旋流水処理装置。
【請求項９】
第１の部分及び第２の部分が分離されている、請求項１記載の螺旋流水処理装置。
【請求項１０】
隔離部材の厚さが、周囲から中心収集部材に近付くにつれて減少する、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の螺旋流水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、螺旋流水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、工業的に常用されている螺旋流水処理装置の入口流路の容積は同じ大きさである。しかし、入口水が流路を流れるに従って、流路で生成した生産水が分離して、入口流路の容量が次第に減少してしまい、流路の容積が一定の状態では、流速が遅くなって、残留材料の濃度が高くなり、流路内で垢（スケーリング）が生じやすく、不都合な結果をもたらす。
【０００３】
そこで、垢状態を防止又は低減させるため螺旋流水処理装置を改良する必要がある。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、第１の部分と第２の部分とを具備する中心収集部材と、中心収集部材に沿って螺旋状に巻かれた隔離部材と、中心収集部材に沿って隔離部材と交互に螺旋状に巻かれた分離部材と、分離部材の外側の第１の螺旋流路であって、第１の部分と接続し、周囲から中心収集部材に近付くにつれて容積が減少する第１の螺旋流路と、分離部材の内側の第２の螺旋流路であって、第１の螺旋流路の流体及び第２の部分と接続する第２の螺旋流路とを備える螺旋流水処理装置に関する。
【０００５】
本発明の実施例に関する以下の説明を添付の図面と併せて参照することによって本発明に関する理解を深めることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一実施形態に係る螺旋流水処理装置の部分斜視図である。
【図２】図１に示す螺旋流水処理装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための具体的形態について詳細に説明する。不要な詳細が多くなりすぎないように、公知の構造又は特徴については詳しく説明しない。
【０００８】
本明細書で用いる科学用語及び技術用語は、別途定義しない限り、本発明の属する技術分野の技術者によって通常理解されている意味をもつ。本明細書において「第１」、「第２」などの用語は、いかなる順序、量又は重要性をも意味するものではなく、ある構成要素を他の構成要素から区別するために用いる。「備える」、「有する」、「含む」及び「存在する」などの用語は、記載したもの及びその均等物以外の追加の要素が存在していてもよいことを意味する。
【０００９】
明細書及び特許請求の範囲において、別途規定しない限り、すべての事項について単数形と複数形に限定されない。発明の詳細な説明において、文脈から明らかでない限り、「又は」などの用語は除外を意味するものではなく、記載した事項（例えば、成分）の少なくとも１つを意味し、記載した事項を含む構成が存在する状況を包含する。
【００１０】
本発明に関して記載された「してもよい」又は「可能」などの用語は、ある環境下で起こる可能性を意味しており、ある性状、特性又は特徴の可能性を有していること、及び／又は１以上の特徴、性能を呈するある種の行為に適用できること、或いはそのような行為を伴う可能性を有する。そのため、本明細書で用いる「してもよい」及び「可能」などの修飾語は、その事項が、本明細書で言及するこのような能力、特徴又は用途に当てはまり、成立し又は適していることを表すが、その事項が、当てはまりもしなければ、成立もせず、適していないこともあることを考慮したものである。例えば、事象又は能力が存在しない状況があり、このような場合を「てもよい」又は「可能」などの用語を用いて表す。
【００１１】
本発明に関して記載された「一実施例」などは、本発明に関したある種の構成要素（特性、構造及び／又は特徴）が、本明細書に記載された少なくとも１つの実施例に包含されることを意味し、その他の実施例にはあってもなくてもよい。本明細書に記載された構成要素は任意の適切な方法で組み合わせることができる。
【００１２】
図１及び図２に示すように、本発明の一実施例に係る螺旋流水処理装置１０は、中心収集部材２０、隔離部材３０、分離部材４０、第１の螺旋流路５０及び第２の螺旋流路６０を備える。中心収集部材２０は、第１の部分２１及び第２の部分２２を有する。隔離部材３０は、中心収集部材２０に沿って螺旋状に巻かれる。分離部材４０は、中心収集部材２０に沿って隔離部材３０と交互に螺旋状に巻かれる。第１の螺旋流路５０は分離部材４０の外側に位置していて、第１の部分２１と接続し、その容積は周囲から中心収集部材２０に近付くにつれて減少する。第２の螺旋流路６０は分離部材４０の内側に位置し、第１の螺旋流路５０の流体と接続し、第２の部分２２と接続する。
【００１３】
中心収集部材２０は、管状その他の任意の適切な形状及び構造とすることができる。一実施例では、中心収集部材２０は、水処理装置の全長にわたって延在する管である。管は軸方向に沿って延在し、任意の断面形状を有する構造体である。一実施例では、中心収集部材は丸型管である。
【００１４】
中心収集部材２０は、任意の適切な材料で製造することができる。本発明に係る螺旋流水処理装置のための中心収集部材の管は、金属管、プラスチック管、セラミック管その他同様の管からなる。一実施例では、中心収集部材は、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート又はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンのような熱可塑性材料を用いて製造される。
【００１５】
本発明に係る螺旋流水処理装置の中心収集部材は、射出成形、ブロー成形、プラスチック射出成形、オーバモールディング又はガスアシスト成形などの様々な製造方法で得ることができる。
【００１６】
中心収集部材は、有孔管又はスロット付管であっても、無孔管又は無スロット管であってもよいが、螺旋流路に接する流体が管に流入できるような十分なレベルの透過性を有する。一実施例では、中心収集部材は、螺旋流路に接続するための有孔管の部分と、螺旋流路に接触しない無孔管の部分とからなる。
【００１７】
必要に応じて、第１の部分２１及び第２の部分２２の材料、形状及び構造は、同一であっても、同一でなくてもよい。一実施例では、図１及び図２に示すように、第１の部分２１は第２の部分２２から分離されている。一実施例では、第１の部分は第２の部分と一体化される。
【００１８】
隔離部材３０は、任意の種類の材料から製造された任意の適切な形状及び構造のものでよく、第１の隔離部材表面３１と、反対側の第２の隔離部材表面３２とを含む。一実施例では、隔離部材の厚さｄは、周囲から中心収集部材に近付くにつれて減少する。ある実施例では、隔離部材３０は、水溶液（図示せず）中の溶質の過剰堆積を防ぐための構造又は手段から構成することができる。
【００１９】
一実施例では、隔離部材３０の製造に適した材料は、水溶液を透過させることができる軟質シート材料からなる。一実施例では、隔離部材３０は、有孔プラスチックシート、有孔金属シート、多孔質複合材料、プラスチック繊維、プラスチックネット、木材のような天然材料或いはそれらの任意の組合せからなる。２以上の隔離部材を含む螺旋流水処理装置では、各隔離部材は、同一の材料からなるものでもよいし、異なる材料からなるものでもよい。例えば、プラスチック繊維から製造された隔離部材と、木材などの天然材料から製造された別の部材とからなるものであってもよい。さらに、単一の隔離部材を、水溶液の流れ方向に沿った異なる位置で多様な材料から製造することもできる。一実施例では、例えば、隔離部材の一部分がポリエチレン製で、他の部分がポリプロピレン製である。
【００２０】
分離部材４０は、任意の材料で製造された任意の適切な形状及び構造のものでよく、第１の隔離部材表面３１と対向する第１の分離部材表面４１と、第２の隔離部材表面３２と対向する第２の分離部材表面４２とを含む。第１の螺旋流路５０は、第１の分離部材表面４１と第２の分離部材表面４２との間に位置する。
【００２１】
一実施例では、分離部材４０は、第１の分離部材表面４１の第１の膜４３と、第２の分離部材表面４２の第２の膜４４と、第１の膜及び第２の膜の間に位置する隔離層４５とを含む折畳み部品からなる。一実施例では、分離部材４０は、逆浸透ユニットからなる。
【００２２】
本発明では、分離部材は任意の適切な水処理材料から製造することができる。例えば、米国特許第４２７７３４４号には、芳香族ポリアミンとポリアシルハライドから得られる半浸透膜について記載されており、ナトリウム、マグネシウム及びカルシウム陽イオン並びに塩素、硫酸及び炭酸陰イオンをブロックするための分離部材に使用できる。別の特許として、米国特許第４２７７３４４号には、芳香族ポリアシルハライドと二官能性芳香族アミンとの反応で得られた高分子材料フィルムについて記載されており、これを分離部材に使用すると、硝酸塩のようなある種の塩を効果的にブロックすることができる。多くの参考文献に記載された膜及び浸透膜用の材料を、本発明の螺旋流水処理装置のための分離部材の膜として製造することができる。さらに、様々な実施例に係る分離部材用の膜を、市販品として入手することもできる。
【００２３】
隔離層４５に使用される材料は、生成水を透過させることのできる軟質材料からなる。隔離層４５に使用される材料は、隔離部材３０に使用される材料と同一でも異なるものでもよい。一実施例では、隔離層４５は、有孔プラスチックシート、有孔金属シート、多孔質複合材料、プラスチック繊維、プラスチックネット、木材のような天然材料、又はこれらの任意の組合せからなる。２以上の隔離部材を含む螺旋流水処理装置では、各隔離部材は、同一の材料からなるものでもよいし、異なる材料からなるものでもよい。例えば、プラスチック繊維から製造された隔離部材と、木材などの天然材料から製造された別の部材とからなるものであってもよい。さらに、単一の隔離部材を、水溶液の流れ方向に沿った異なる位置で多様な材料から製造することもできる。一実施例では、例えば、隔離部材の一部分がポリエチレン製で、他の部分がポリプロピレン製である。
【００２４】
一実施例では、螺旋流水処理装置１０は、第１の螺旋流路と第２の螺旋流路とが直接流体接続しないように封止部材７０を備える。封止部材７０は線状封止剤（一般に固体接着剤）であり、隔離層４５の最外側を、その両側に位置する浸透膜４３、４４と接続して封止するために使用され、その封止線は螺旋流水処理装置１０の全長に沿って延在する。接着剤、両面接着剤のような様々な粘着性封止剤が、封止部材の材料となる。
【００２５】
本発明の実施例に係る螺旋流水処理装置は、以下の工程で製造することができる。隔離部材３０を第１の部分２１から螺旋状に巻き込み、分離部材４０を第２の部分２２から巻き込み、隔離部材３０と分離部材４０とを交互に配置する。隔離部材３０によって画成される第１の螺旋流路５０は分離部材４０の外面４１、４２間に形成され、隔離層４５によって画成される第２の螺旋流路６０は内面４６、４７間に形成される。
【００２６】
本発明に係る螺旋流水処理装置を使用して、水道水及び工業用水のような様々な水を処理することができる。一実施例では、螺旋流水処理装置は、塩水中の塩の分離、例えば海水又は塩水からの塩の分離に用いられる。通常は、螺旋流水処理装置は円筒形の筐体（図示せず）内に収容することができ、筐体は、溶液（例えば塩水）が、螺旋流水処理装置の外側から中心収集部材の内側に第１の螺旋流路に沿って流れるようにすることができる。
【００２７】
封止部材７０は、溶液が第２の螺旋流路に入らないようにするために用いられる。溶液が流れる際に、溶液に残る液体の一部（透過流体、生成水）は、第１及び第２の分離部材表面を通過して第２の螺旋流路に入り、第１の螺旋流路の残存溶液は、濃縮流体（濃縮水とも呼ばれる）として中心収集部材の第１の部分に入る。
【００２８】
第１及び第２の分離部材表面の遮蔽作用により、溶質は、透過流体と共に第１及び第２の分離部材表面を通って第２の螺旋流路に入り込むことができず、透過流体が第１の螺旋流路に戻ることもない。そのため、海水のような溶液が、矢印８０で示す方向に沿って第１の螺旋流路から第１の部分へ流れ始めると、溶液中の塩のような溶質の濃度が次第に高まる。そのため、溶液は、第１の部分に達する際に当初の溶液よりも溶質含有量の高い濃縮流体となり、例えば、第１の螺旋流路に入る海水よりも塩含有量の高い塩濃縮流体となる。同様に、塩非透過性膜の作用により、第２の螺旋流路に入る透過流体は、溶液とは異なる成分を有し、溶液の塩含有量は相対的に減少する。
【００２９】
溶液が第１の螺旋流路に沿って流れる際に、透過流体の流出のため総容積が減少する。本発明の実施例では、第１の螺旋流路の容積は、周囲から中心収集部材に向かって減少する。こうして、第１の螺旋流路における溶液の流速は高レベルに維持され、流路内での垢発生のおそれは低減又は解消される。
【００３０】
濃縮流体及び透過流体は、第１の螺旋流路及び第２の螺旋流路によって画成される螺旋経路に沿って中心収集部材の第１の部分及び第２の部分に向かって流れるので、このような螺旋流路内の流れを「螺旋流」と呼ぶことができる。
【００３１】
図１及び図２において、螺旋流水処理装置１０の各層は、ある程度の間隙９０を含んだままである。さらに、図１及び図２に示すこのような間隙は、螺旋流水処理装置の構造を明確に図示又は説明するためのある程度の誇張又は拡大によるものであり、これらの間隙の実際の大きさは図示したものより小さくてもよいし、実施例によってはこれらの間隙が存在しなくてもよい。さらに、かかる螺旋流水処理装置内部の間隙は、封止剤を用いて埋めることができ、間隙をなくしてもよい。かかる間隙をなくすために使用される封止剤として、硬化封止剤、粘着性封止剤その他同様の封止剤が挙げられる。
【００３２】
以上の説明から当業者には明らかであろうが、本発明の実施例に示す螺旋流水処理装置は、溶液が中心収集部材に向かって流れる際の速度が、第１の螺旋流路の容積の変化により、透過流体の分離に起因する総容積の減少によってもさほど低下せず、高い流速を維持することができ、かかる螺旋流水処理装置での垢発生のおそれを効果的に解消又は低減することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  螺旋流水処理装置
２０  中心収集部材
２１  第１の部分
２２  第２の部分
３０  隔離部材
３１  第１の隔離部材表面
３２  第２の隔離部材表面
４０  分離部材
４１  第１の分離部材表面
４２  第２の分離部材表面
４３  第１の膜
４４  第２の膜
４５  隔離層
４６  内面
４７  内面
５０  第１の螺旋流路
６０  第２の螺旋流路
７０  封止部材
ｄ  厚さ
【図１】
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【図２】
2015107483.tif 000004
【外国語明細書】
2015107483000001.pdf