膜蒸留装置
【課題】膜蒸留装置のスタック内の圧力差により膜が枠から剥がれたとしても、ポート孔において溶液と溶媒が混ざるのを防止する。
【解決手段】スタック２の積層方向から見て、スタックの外側にポート部７１〜７６を設ける。スタック２の枠３０の所定箇所に、隣接する枠１０，２０の前記箇所よりも延び出す延出枠部３５を形成する。膜４０，５０の所定箇所に、隣接する枠１０，２０の前記箇所よりも延び出す延出膜部４５，５５を形成する。延出膜部４５，５５を延出枠部３５に被せ、連通路７５ｂを画成する。ポート孔７５ａを連通路７５ｂを介して枠の内部３９に連ねる。
【解決手段】スタック２の積層方向から見て、スタックの外側にポート部７１〜７６を設ける。スタック２の枠３０の所定箇所に、隣接する枠１０，２０の前記箇所よりも延び出す延出枠部３５を形成する。膜４０，５０の所定箇所に、隣接する枠１０，２０の前記箇所よりも延び出す延出膜部４５，５５を形成する。延出膜部４５，５５を延出枠部３５に被せ、連通路７５ｂを画成する。ポート孔７５ａを連通路７５ｂを介して枠の内部３９に連ねる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、海水等の溶液から溶媒を膜蒸留法（MD；Membrane Distillation法）にて蒸留して取り出す膜蒸留装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ギャップ式の膜蒸留装置は、２種類の膜と３つ以上の枠を積層したスタックにて構成されている（特許文献１等参照）。２種類の膜の一方は、気体も液体も通さない不透過膜であり、もう片方は気体を通すが液体を通さない蒸留膜である。２つの枠の間に１つの膜が挟まれている。
【０００３】
各枠の内部は、抽出対象の溶液を通す一次液路、熱源にて加温後の上記溶液を通す二次液路、又は溶媒が抽出される抽出室の何れかを構成する。不透過膜によって一次液路と抽出室が仕切られている。蒸留膜によって抽出室と二次液路が仕切られている。
【０００４】
上記スタックの端部には、各枠及び各膜を貫く貫通孔状のポート孔が６つ形成されている。各ポート孔が、一次液路の入口又は出口、二次液路の入口又は出口、抽出室の取出口又はガス抜き口の何れかを構成している。
【０００５】
枠の内縁には、外縁へ向かって凹む凹部が形成されている。この凹部が、１つのポート孔と交差して該ポート孔と一体に連なっている。上記凹部における枠の厚さ方向（すなわちスタックの積層方向）の両側には、膜が被さり、更に該膜を介して隣の枠が被さっている。これら膜及び隣の枠の上記凹部に被さる部分を上記１つのポート孔が貫通している。
【０００６】
また、不透過膜を省略したダイレクト式の膜蒸留装置も知られている（特許文献２等参照）。ダイレクト式の膜蒸留装置では、一次液路が抽出室を兼ねている。一次液路（ないしは抽出室）に液体溶媒を流し、二次液路に溶液を流し、これら液路を蒸留膜にて仕切る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−１９７２０５号公報
【特許文献２】特開昭６０−１１８２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
各枠内の圧力は互いに同じでない。特に、一次液路の流れ方向と二次液路の流れ方向は、通常、互いに対向流であるため、圧力差が生じやすい。この圧力差によって、膜の上記凹部に被さる部分が、上記隣の枠から剥がれることがある。そうすると、上記隣の枠内の流体が上記剥がれた部分を通って、上記凹部と交差する１つのポート孔に漏れてしまう。特に、上記ポート孔が抽出室（ダイレクト式においては抽出室を兼ねる一次液路）の取出口を構成している場合、隣の枠内の海水等の溶液が漏れて、抽出室からの溶媒と混ざってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために、溶液の溶媒を膜蒸留にて抽出する膜蒸留装置であって、
膜蒸留のための膜を枠を挟んで積層してなるスタックと、
前記抽出した溶媒又は前記溶液を通すポート孔を有し、前記積層の方向から見て前記スタックの外側に配置されたポート部と、を備え、
少なくとも１つの枠の前記ポート部に対応する箇所には、隣接する枠の前記箇所よりも前記ポート部の側へ延び出て前記ポート部の一部を構成する延出枠部が形成され、
上記１つの枠と上記隣接する枠との間に挟まれた膜の外周部の前記箇所には、前記隣接する枠の前記箇所よりも前記ポート部の側へ延び出て前記ポート部の一部を構成する延出膜部が形成され、前記延出膜部が前記延出枠部に被さり、
前記延出枠部の内縁及び前記延出膜部によって、前記ポート孔を前記スタックにおける前記１つの枠の内部に連ねる連通路が画成されていることを特徴とする。
【００１０】
前記スタック内に大きな圧力差が生じる等により、膜が前記隣接する枠から剥がれたとしても、前記剥がれた部分（前記隣接する枠と膜との間の隙間）が前記ポート孔に連通しないようにできる。したがって、前記隣接する枠の内部の溶液（又は溶媒）が前記剥がれた部分から漏れても、前記ポート孔を通る溶媒（又は溶液）と混ざるのを回避できる。
【００１１】
前記ポート部が、前記延出枠部と協同して前記延出膜部を挟持する枠外ピースを含み、前記隣接する枠と前記枠外ピースとの間に隙間が形成されていることが好ましい。
これにより、前記漏出した溶液（又は溶媒）を前記隙間から排出でき、前記ポート孔を通る溶媒（又は溶液）との混合を確実に回避できる。
【００１２】
前記隙間が、外部に開放されていることが好ましい。
これにより、前記漏出した溶液又は溶媒を前記隙間から外部に排出できる。
【００１３】
前記スタックが、前記積層の方向と直交する幅方向をほぼ上下方向（ほぼ鉛直）に向けて配置され、前記ポート部が、前記スタックの前記積層方向及び幅方向と直交する方向の外側に配置され、前記隙間の少なくとも下端部が外部に開放されていることが好ましい。
これにより、前記漏出した溶液又は溶媒を前記隙間を伝って下方へ流し、前記隙間の下端から外部へ排出できる。
【００１４】
前記ポート孔が、前記延出膜部を貫通して前記連通路に連なっていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スタック内の圧力差等によって膜が枠から剥がれたとしても、ポート孔において溶液と溶媒が混ざるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るギャップ式の膜蒸留装置の正面図である。
【図２】上記膜蒸留装置の第１枠の正面図である。
【図３】上記膜蒸留装置の第２枠の正面図である。
【図４】上記膜蒸留装置の第３枠の正面図である。
【図５】上記膜蒸留装置の不透過膜の正面図である。
【図６】上記膜蒸留装置の蒸留膜の正面図である。
【図７】上記膜蒸留装置の裏側の外壁の正面図である。
【図８】図１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う上記膜蒸留装置の断面図である。
【図９】図１のＩＸ−ＩＸ線に沿う上記膜蒸留装置の断面図である。
【図１０】図１のＸ−Ｘ線に沿う上記膜蒸留装置の断面図である。
【図１１】上記膜蒸留装置のスタックに内圧差が生じた状態を、図９の一部分を拡大して示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るダイレクト式の膜蒸留装置の正面図である。
【図１３】上記ダイレクト式の膜蒸留装置の第１補助枠の正面図である。
【図１４】上記ダイレクト式の膜蒸留装置の蒸留膜の正面図である。
【図１５】図１２のＸＶ−ＸＶ線に沿う上記ダイレクト式膜蒸留装置の断面図である。
【図１６】図１２のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う上記ダイレクト式膜蒸留装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜図１０は、例えば海水（溶液）から淡水（溶媒）を抽出するギャップ式の膜蒸留装置１を示したものである。図１に示すように、膜蒸留装置１は、スタック２と、ポート部７１〜７６を備えている。スタック２は、長手方向を左右に向け、幅方向を上下に向けた大略直方体形状になっている。図８〜図１０に示すように、スタック２は、第１〜第３の枠１０，２０，３０と、膜蒸留のための２種類の膜４０，５０と、一対の外壁６０，６９を含む。
【００１８】
枠１０，２０，３０は、海水等の溶液に対し耐腐蝕性を有していることが好ましく、ここではパッキン用のゴム材にて構成されているが、これに限られず、樹脂、その他の材料にて構成されていてもよい。各枠１０，２０，３０の厚さは、例えば５ｍｍ程度である。（図８〜図１０において、枠１０，２０，３０の厚さは誇張されている。）
【００１９】
第１枠１０の枠内が、一次液路１９になっている。第２枠２０の枠内が、二次液路２９になっている。第３枠３０の枠内が、抽出室３９になっている。図示は省略するが、各枠１０，２０，３０の枠内には、網材が収容されている。網材の網目が、上記路又は室１９，２９，３９になっている、
【００２０】
不透過膜４０は、気体も液体も通さず、かつ良好な伝熱性を有する。不透過膜４０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂フィルムにて構成されているが、その他の材料からなるフィルムにて構成されていてもよい。
【００２１】
蒸留膜５０は、例えば多孔質の膜で構成され、気体の透過を許容し、液体の透過を阻止する。蒸留膜５０の材料としては、例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリプロピレン、ポリエチレン等の合成樹脂が挙げられる。
【００２２】
図８〜図１０に示すように、これらスタック要素１０〜５０が、第１枠１０、不透過膜４０、第３枠３０、蒸留膜５０、第２枠２０、蒸留膜５０、第３枠３０、不透過膜４０、第１枠１０…の順に積層されている。隣り合う２つの枠どうしの間に１つの膜４０，５０が配置されている。該膜４０，５０の周縁部が上記２つの枠にて挟持されている。膜４０，５０の周縁部が、その両隣の枠１０，２０，３０に接着剤９（図１１参照）にて接着されている。接着剤９としてエポキシ系接着剤等が挙げられる。膜４０，５０にコロナ処理等の表面処理を施したうえで、接着剤９を塗布することが好ましい。これにより、接着強度を増すことができる。接着に代えて、熱融着でもよい。
【００２３】
各枠１０，２０，３０内に収容された網材によって、隣接する膜４０，５０どうし間の間隔が維持されている。不透過膜４０によって一次液路１９と溶媒抽出室３９が仕切られている。蒸留膜５０によって、二次液路２９と溶媒抽出室３９が仕切られている。
【００２４】
スタック２の積層方向の両外側には、それぞれ第１枠１０（すなわち一次液路１９）が配置され、更にその外側に外壁６０，６９が配置されている。外壁６０，６９は、海水等の溶液に対し耐腐蝕性を有していることが好ましく、ここでは樹脂にて構成されているが、その他の材料にて構成されていてもよい。
【００２５】
膜蒸留装置１のポート構造を説明する。
図１に示すように、膜蒸留装置１には６つのポート部７１〜７６が設けられている。ポート部７１〜７６は、スタック２の積層方向から見てスタック２の外側に配置されている。ここでは、ポート部７１〜７６は、スタック２の長手方向の両端部（周端部）の外側に配置されている。
【００２６】
図１に示すように、第１ポート部７１は、スタック２の右下の外側に配置されている。図８に示すように、第１ポート部７１は、第１端子７１０及び第１枠外ピース７１１を含む。端子７１０は、表側の外壁６０に設けられている。抽出対象の海水（溶液）の供給路８１が、端子７１０に連なっている。枠外ピース７１１は、スタック２の右端面から縁切りされている。枠２０，３０の右下部（ポート部７１と対応する箇所）と枠外ピース７１１との間には、隙間７１ｇが形成されている。隙間７１ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の両端部は、外部に開放されている。第１ポート部７１の内部には、ポート孔７１ａが形成されている。ポート孔７１ａは、端子７１０からスタック２の積層方向に沿って延び、枠外ピース７１１を貫通している。ポート孔７１ａと各一次液路１９とが、第１連通路７１ｂを介して連通されている。
【００２７】
図１に示すように、第２ポート部７２は、第１ポート部７１と対角をなすよう、スタック２の左上の外側に配置されている。図１０に示すように、第２ポート部７２は、第２端子７２０及び第２枠外ピース７２１を含む。枠外ピース７２１は、スタック２の左端面から縁切りされている。枠２０，３０の左上部（ポート部７２と対応する箇所）と枠外ピース７２１との間には隙間７２ｇが形成されている。隙間７２ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の両端部は、外部に開放されている。第２ポート部７２の内部には、ポート孔７２ａが形成されている。ポート孔７２ａは、スタック２の積層方向に沿って延び、枠外ピース７２１を貫通している。各一次液路１９とポート孔７２ａとが、第２連通路７２ｂを介して連通されている。端子７２０は、表側の外壁６０に設けられている。ポート孔７２ａが端子７２０に接続されている。端子７２０から加熱往路８２が熱源（図示せず）へ向けて延びている。熱源は、太陽熱集熱器でもよく、エンジン等の排熱の回収部でもよく、電熱ヒータでもよい。
【００２８】
図１に示すように、第３ポート部７３は、スタック２の左下の外側に配置されている。図８に示すように、第３ポート部７３は、第３端子７３０及び第３枠外ピース７３１，７３２を含む。枠外ピース７３１，７３２は、スタック２の左端面から縁切りされている。枠１０，３０の左下部（ポート部７３と対応する箇所）と枠外ピース７３１，７３２との間には、それぞれ隙間７３ｇが形成されている。隙間７３ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の端部は、外部に開放されている。枠外ピース７３１の表側面に端子７３０が設けられている。熱源からの加熱復路８３が端子７３０に連なっている。第３ポート部７３の内部には、ポート孔７３ａが形成されている。ポート孔７３ａは、端子７３０からスタック２の積層方向に沿って延び、枠外ピース７３１，７３２を貫通している。ポート孔７３ａと二次液路２９とが、第３連通路７３ｂを介して連通されている。
【００２９】
図１に示すように、第４ポート部７４は、第３ポート部７３と対角をなすよう、スタック２の右上の外側に配置されている。図１０に示すように、第４ポート部７４は、第４端子７４０及び第４枠外ピース７４１，７４２を含む。枠外ピース７４１，７４２は、スタック２の右端面から縁切りされている。枠１０，３０の右上部（ポート部７４と対応する箇所）と枠外ピース７４１，７４２との間には、それぞれ隙間７４ｇが形成されている。隙間７４ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の端部は、外部に開放されている。第４ポート部７４の内部には、ポート孔７４ａが形成されている。ポート孔７４ａは、スタック２の積層方向に沿って延び、枠外ピース７４１，７４２を貫通している。二次液路２９とポート孔７４ａとが、第４連通路７４ｂを介して連通されている。枠外ピース７４１の表側面に端子７４０が設けられている。ポート孔７４ａが端子７４０に接続されている。端子７４０から海水の排出路８４が延びている。
【００３０】
図１に示すように、第５ポート部７５は、スタック２の右端部の中央の外側に配置されている。図９に示すように、第５ポート部７５は、第５端子７５０及び第５枠外ピース７５１，７５２，７５３を含む。枠外ピース７５１，７５２，７５３は、スタック２の右端面から縁切りされている。枠１０，２０の右側の中央部（ポート部７４と対応する箇所）と枠外ピース７５１，７５２，７５３との間には、それぞれ隙間７５ｇが形成されている。隙間７５ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の端部は、外部に開放されている。。第５ポート部７５の内部には、ポート孔７５ａが形成されている。ポート孔７５ａは、枠外ピース７５１，７５２，７５３を貫通し、スタック２の積層方向に沿って延びている。各抽出室３９とポート孔７５ａとが、第５連通路７５ｂを介して連通されている。枠外ピース７５１の表側面に端子７５０が設けられている。ポート孔７５ａが端子７５０に接続されている。端子７５０から淡水（溶媒）の取り出し路８５が延びている。
【００３１】
図１に示すように、第６ポート部７６は、スタック２の左端部の中央の外側に配置されている。図９に示すように、第６ポート部７６は、第６端子７６０及び第６枠外ピース７６１，７６２，７６３を含む。枠外ピース７６１，７６２，７６３は、スタック２の左端面から縁切りされている。枠１０，２０の左側の中央部（ポート部７４と対応する箇所）と枠外ピース７６１，７６２，７６３との間には、それぞれ隙間７６ｇが形成されている。隙間７６ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の端部は、外部に開放されている。。第６ポート部７６の内部には、ポート孔７６ａが形成されている。ポート孔７６ａは、枠外ピース７６１，７６２，７６３を貫通し、スタック２の積層方向に沿って延びている。各抽出室３９とポート孔７６ａとが、第６連通路７６ｂを介して連通されている。枠外ピース７６１の表側面に端子７６０が設けられている。ポート孔７６ａが端子７６０に接続されている。第６ポート部７６は、ガス抜き用であるが、淡水の取り出し用として用いてもよい。端子７６０から淡水（溶媒）の取り出し路が延びていてもよい。
【００３２】
図１に示すように、スタック２の右外側のポート部７１，７５，７４どうしは、スタック２の幅方向（上下）に互いに離れ、隣接するポート部間に隙間７７が形成されている。スタック２の左外側のポート部７３，７６，７２どうしは、スタック２の幅方向（上下）に互いに離れ、隣接するポート部間に隙間７８が形成されている。
【００３３】
更に、膜蒸留装置１においては、枠１０，２０，３０、膜４０，５０、壁６０，６９の一部がポート部７１〜７６として提供されている。
詳述すると、図１に示すように、表側の外壁６０には、２つの延出壁部６１，６２が設けられている。これら延出枠部１１，１２は、外壁６０の互いに対角をなす位置に配置されている。第１延出壁部６１は、外壁６０におけるスタック２を構成する部分の右下の端部から右外側へ延び出している。延出壁部６１を第１ポート孔７１ａが貫通している。第２延出壁部６２は、外壁６０におけるスタック２を構成する部分の左上の端部から左外側へ延び出している。延出壁部６２を第２ポート孔７２ａが貫通している。
【００３４】
図７に示すように、裏側の外壁６９は、スタック２と６つのポート部７１〜７６を合わせた大きさの四角形の板形状になっている。
【００３５】
図２に示すように、第１枠１０には、コ字状をなす２つの延出枠部１１，１２が設けられている。これら延出枠部１１，１２は、第１枠１０の互いに対角をなす位置に配置されている。第１延出枠部１１は、第１枠１０におけるスタック２を構成する部分の右下部（ポート部７１と対応する箇所）から右外側へ延び出している。すなわち、図８に示すように、延出枠部１１は、隣接する枠３０の右下部（ポート部７１と対応する箇所）よりもポート部７１の側へ延び出ている。第１枠１０の枠内空間が、延出枠部１１の内部に延びている。
【００３６】
図２に示すように、第２延出枠部１２は、第１枠１０におけるスタック２を構成する部分の左上部（ポート部７２と対応する箇所）から左外側へ延び出している。すなわち、図１０に示すように、延出枠部１２は、隣接する枠３０の左上部（ポート部７２と対応する箇所）よりもポート部７２の側へ延び出ている。第１枠１０の枠内空間が、延出枠部１２の内部に延びている。
【００３７】
図３に示すように、第２枠２０には、コ字状をなす２つの延出枠部２３，２４が設けられている。これら延出枠部２３，２４は、第２枠２０の互いに対角をなす位置に配置されている。第３延出枠部２３は、第２枠２０におけるスタック２を構成する部分の左下部（ポート部７３と対応する箇所）から左外側へ延び出している。すなわち、図８に示すように、延出枠部２３は、隣接する枠３０の左下部（ポート部７３と対応する箇所）よりもポート部７３の側へ延び出ている。第２枠２０の枠内空間が、延出枠部２３の内部に延びている。
【００３８】
図３に示すように、第４延出枠部２４は、第２枠２０におけるスタック２を構成する部分の右上部（ポート部７４と対応する箇所）から右外側へ延び出している。すなわち、図１０に示すように、延出枠部２４は、隣接する枠３０の右上部（ポート部７４と対応する箇所）よりもポート部７４の側へ延び出ている。第２枠２０の枠内空間が、延出枠部２４の内部に延びている。
【００３９】
図４に示すように、第３枠３０には、コ字状をなす２つの延出枠部３５，３６が設けられている。第５延出枠部３５は、第３枠３０におけるスタック２を構成する部分の右端の中央（ポート部７５と対応する箇所）から右外側へ延び出している。すなわち、図９に示すように、延出枠部３５は、隣接する枠１０，２０の右端の中央（ポート部７５と対応する箇所）よりもポート部７５の側へ延び出ている。第３枠３０の枠内空間が、延出枠部３５の内部に延びている。
【００４０】
図４に示すように、第６延出枠部３６は、第３枠３０におけるスタック２を構成する部分の左端の中央（ポート部７６と対応する箇所）から左外側へ延び出している。すなわち、図９に示すように、延出枠部３６は、隣接する枠１０，２０の左端の中央（ポート部７６と対応する箇所）よりもポート部７６の側へ延び出ている。第３枠３０の枠内空間が、延出枠部３６の内部に延びている。
【００４１】
図５に示すように、不透過膜４０には、４つの延出膜部４１，４２，４５，４６が設けられている。第１延出膜部４１は、不透過膜４０におけるスタック２を構成する部分の右下部（ポート部７１と対応する箇所）から右外側へ延び出している。したがって、図８に示すように、延出膜部４１は、隣接する第３枠３０の右下部（ポート部７１と対応する箇所）よりもポート部７１の側へ延び出している。延出膜部４１におけるスタック２と枠外ピース７１１との間の部分は、隙間７１ｇに面している。第１ポート孔７１ａが延出膜部４１の中央部を貫通している。
【００４２】
図５に示すように、第２延出膜部４２は、不透過膜４０におけるスタック２を構成する部分の左上部から左外側へ延び出している。したがって、図１０に示すように、延出膜部４２は、隣接する第３枠３０の左上部（ポート部７２と対応する箇所）よりもポート部７２の側へ延び出している。延出膜部４２におけるスタック２と枠外ピース７２１との間の部分は、隙間７２ｇに面している。第２ポート孔７２ａが延出膜部４２の中央部を貫通している。
【００４３】
図５に示すように、第５延出膜部４５は、不透過膜４０におけるスタック２を構成する部分の右端の中央から右外側へ延び出している。したがって、図９に示すように、延出膜部４５は、隣接する第１枠１０の右端の中央（ポート部７５と対応する箇所）よりもポート部７５の側へ延び出している。延出膜部４５におけるスタック２と枠外ピース７５１，７５３との間の部分は、隙間７５ｇに面している。第５ポート孔７５ａが延出膜部４５の中央部を貫通している。
【００４４】
図５に示すように、第６延出膜部４６は、不透過膜４０におけるスタック２を構成する部分の左端の中央から左外側へ延び出している。したがって、図９に示すように、延出膜部４６は、隣接する第１枠１０の左端の中央（ポート部７６と対応する箇所）よりもポート部７６の側へ延び出している。延出膜部４６におけるスタック２と枠外ピース７６１，７６３との間の部分は、隙間７６ｇに面している。第６ポート孔７６ａが延出膜部４６の中央部を貫通している。
【００４５】
図６に示すように、蒸留膜５０には、４つの延出膜部５３，５４，５５，５６が設けられている。第３延出膜部５３は、蒸留膜５０におけるスタック２を構成する部分の左下部から左外側へ延び出している。したがって、図８に示すように、延出膜部５３は、隣接する第３枠３０の左下部（ポート部７３と対応する箇所）よりもポート部７３の側へ延び出している。延出膜部５３におけるスタック２と枠外ピース７３１，７３２との間の部分は、隙間７３ｇに面している。第３ポート孔７３ａが延出膜部５３の中央部を貫通している。
【００４６】
図６に示すように、第４延出膜部５４は、蒸留膜５０におけるスタック２を構成する部分の右上部から右外側へ延び出している。したがって、図１０に示すように、延出膜部５４は、隣接する第３枠３０の右上部（ポート部７４と対応する箇所）よりもポート部７４の側へ延び出している。延出膜部５４におけるスタック２と枠外ピース７４１，７４２との間の部分は、隙間７４ｇに面している。第４ポート孔７４ａが延出膜部５４の中央部を貫通している。
【００４７】
図６に示すように、第５延出膜部５５は、蒸留膜５０におけるスタック２を構成する部分の右端の中央から右外側へ延び出している。したがって、図９に示すように、延出膜部５５は、隣接する第２枠２０の右端の中央（ポート部７５と対応する箇所）よりもポート部７５の側へ延び出している。延出膜部５５におけるスタック２と枠外ピース７５２との間の部分は、隙間７５ｇに面している。第５ポート孔７５ａが延出膜部５５の中央部を貫通している。
【００４８】
図６に示すように、第６延出膜部５６は、蒸留膜５０におけるスタック２を構成する部分の左端の中央から左外側へ延び出している。したがって、図９に示すように、延出膜部５６は、隣接する第２枠２０の左端の中央（ポート部７６と対応する箇所）よりもポート部７６の側へ延び出している。延出膜部５６におけるスタック２と枠外ピース７６２との間の部分は、隙間７６ｇに面している。第６ポート孔７６ａが延出膜部５６の中央部を貫通している。
【００４９】
図８に示すように、第１延出枠部１１と延出膜部４１と延出壁部６１とは、それぞれ第１ポート部７１の一部を構成している。延出枠部１１の片面に延出膜部４１が被さり、接着されている。延出枠部１１の反対側の面に延出壁部６１（又は外壁６９）が被さっている。これにより、延出枠部１１の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７１ａが、延出膜部４１及び延出壁部６１の上記延出枠部１１に被さる部分を貫通して延出枠部１１の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部１１の枠内空間が、第１枠１０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間１９に一体に連なり、上記連通路７１ｂを構成している。すなわち、延出枠部１１の内縁並びに延出膜部４１及び延出壁部６１（又は外壁６９）によって、上記連通路７１ｂが画成されている。
【００５０】
枠外ピース７１１が、延出枠部１１と協同して延出膜部４１を挟持している。更に、枠外ピース７１１は、２つの延出膜部４１どうしの間を埋めるスペーサになっている。
【００５１】
図１０に示すように、第２延出枠部１２と延出膜部４２と延出壁部６２とは、それぞれ第２ポート部７２の一部を構成している。延出枠部１２の片面に延出膜部４２が被さり、接着されている。延出枠部１２の反対側の面に延出壁部６２（又は外壁６９）が被さっている。これにより、延出枠部１２の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７２ａが、延出膜部４２及び延出壁部６２の上記延出枠部１２に被さる部分を貫通して延出枠部１２の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部１２の枠内空間が、第１枠１０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間１９に一体に連なり、上記連通路７２ｂを構成している。すなわち、延出枠部１２の内縁並びに延出膜部４２及び延出壁部６２（又は外壁６９）によって、上記連通路７２ｂが画成されている。
【００５２】
枠外ピース７２１が、延出枠部１２と協同して延出膜部４２を挟持している。更に、枠外ピース７２１は、２つの延出膜部４２どうしの間を埋めるスペーサになっている。
【００５３】
図８に示すように、第３延出枠部２３と延出膜部５３とは、それぞれ第３ポート部７３の一部を構成している。延出枠部２３の両側面にそれぞれ延出膜部５３が被さり、接着されている。これにより、延出枠部２３の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７３ａが、延出膜部５３の上記延出枠部２３に被さる部分を貫通して延出枠部２３の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部２３の枠内空間が、第２枠２０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間２９に一体に連なり、上記連通路７３ｂを構成している。すなわち、延出枠部２３の内縁及び延出膜部５３によって、上記連通路７３ｂが画成されている。
【００５４】
枠外ピース７３１，７３２は、延出枠部２３と協同して延出膜部５３を挟持している。更に、枠外ピース７３２は、裏側の外壁６９と延出膜部５３の間を埋めるスペーサになっている。
【００５５】
図１０に示すように、第４延出枠部２４と延出膜部５４とは、それぞれ第４ポート部７４の一部を構成している。延出枠部２４の両側面にそれぞれ延出膜部５４が被さり、接着されている。これにより、延出枠部２４の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７４ａが、延出膜部５４の上記延出枠部２４に被さる部分を貫通して延出枠部２４の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部２４の枠内空間が、第２枠２０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間２９に一体に連なり、上記連通路７４ｂを構成している。すなわち、延出枠部２４の内縁及び延出膜部５４によって、上記連通路７４ｂが画成されている。
【００５６】
枠外ピース７４１，７４２は、延出枠部２４と協同して延出膜部５４を挟持している。さらに、枠外ピース７４２は、裏側の外壁６９と延出膜部５４の間を埋めるスペーサになっている。
【００５７】
図９に示すように、第５延出枠部３５と延出膜部４５，５５とは、それぞれ第５ポート部７５の一部を構成している。図１１に拡大して示すように、延出枠部３５の両側面に延出膜部４５，５５が被さり、接着剤９にて接着されている。これにより、延出枠部３５の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７５ａが、各延出膜部４５，５５の上記延出枠部３５に被さる部分を貫通して延出枠部３５の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部３５の枠内空間が、第３枠３０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間３９に一体に連なり、上記連通路７５ｂを構成している。すなわち、延出枠部３５の内縁及び延出膜部４５，５５によって、上記連通路７５ｂが画成されている。
【００５８】
枠外ピース７５１，７５２，７５３は、隣接する延出枠部３５と協同して、両者の間の延出膜部４５，５５を挟持している。枠外ピース７５２は、隣接する延出膜部５５どうしの間を埋めるスペーサになっている。枠外ピース７５３は、裏側の外壁６９と延出膜部４５の間を埋めるスペーサになっている。
【００５９】
図９に示すように、第６延出枠部３６と延出膜部４６，５６とは、それぞれ第６ポート部７６の一部を構成している。延出枠部３６の両側面に延出膜部４６，５６が被さり、接着されている。これにより、延出枠部３６の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７６ａが、各延出膜部４６，５６の上記延出枠部３６に被さる部分を貫通して延出枠部３６の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部３６の枠内空間が、第３枠３０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間３９に一体に連なり、上記連通路７６ｂを構成している。すなわち、延出枠部３６の内縁及び延出膜部４６，５６によって、上記連通路７６ｂが画成されている。
【００６０】
枠外ピース７６１，７６２，７６３は、隣接する延出枠部３６と協同して、両者の間の延出膜部４６，５６を挟持している。枠外ピース７６２は、隣接する延出膜部５６どうしの間を埋めるスペーサになっている。枠外ピース７６３は、裏側の外壁６９と延出膜部４６の間を埋めるスペーサになっている。
【００６１】
上記構成の膜蒸留装置１の作用を説明する。
海水が供給路８１を経て、第１ポート部７１の端子７１０に供給される。この海水が、ポート孔７１ａから各連通路７１ｂに分配される。そして、連通路７１ｂからスタック２の一次液路１９に導入され、一次液路１９内を流通する。このとき、海水は、後述する水蒸気（溶媒）の凝縮熱により加温される。その後、海水は、第２ポート部７２の各連通路７２ｂを経てポート孔７２ａに集められ、端子７２０から導出される。そして、加熱往路８２を経て、熱源によって更に加温される。加温後の海水が、加熱復路８３を経て、第３ポート部７３の端子７３０に供給される。そして、ポート孔７３ａから連通路７３ｂを通ってスタック２の二次液路２９に導入され、二次液路２９内を流通する。このとき、海水中の水蒸気（溶媒ガス）が、蒸留膜５０を透過して抽出室３９に入る。この水蒸気が、不透過膜４０を介して一次液路１９の海水にて冷却されて凝縮される。こうして海水（溶液）から淡水（溶媒）を抽出できる。抽出された淡水（溶媒）は、第５ポート部７５の連通路７５ｂを通り、ポート孔７５ａから端子７５０を経て、取り出し路８５にて導出される。
二次液路２９の淡水抽出済みの海水は、第４ポート部７４の連通路７４ｂを通り、ポート孔７４ａから端子７４０を経て、排出路８４にて排出される。
抽出室３９内のガスは、第６ポート部７６の連通路７６ｂを通り、ポート孔７６ａから端子７６０を経て排出される。第６ポート部７６からも淡水（溶媒）を取り出すことにしてもよい。
【００６２】
図１１に示すように、スタック２内における例えば第５ポート部７５の近くにおいて一次液路１９の内圧が抽出室３９の内圧より大きくなることがある。この内圧差が過度に大きくなると、図１１の二点鎖線にて示すように、不透過膜４０が、抽出室３０の側に強く押されて、第１枠１０の第５ポート部７５側の端部から剥がれるおそれがある。すると、第１枠１０の上記端部と不透過膜４０との間に隙間ｅ１が形成され、この隙間ｅ１から一次液路１９内の海水（溶媒）が漏れ出る。一方、隙間ｅ１は、スタック２とポート部７５との間の隙間７５ｇを介して外部に連なる。したがって、上記の漏出海水は、隙間７５ｇから外部に排出される。
【００６３】
また、スタック２内の第５ポート部７５の近くにおいて二次液路２９の内圧が抽出室３９の内圧より過度に大きくなった場合、図１１の二点鎖線にて示すように、蒸留膜５０が第２枠２０の第５ポート部７５側の端部から剥がれるおそれがある。すると、第２枠２０の上記端部と蒸留膜５０との間に隙間ｅ２が形成され、この隙間ｅ２から二次液路２９内の濃縮海水（溶媒）が漏れ出る。この漏出海水は、隙間７５ｇから外部に排出される。
よって、漏出海水が、ポート孔７５ａ内に侵入することはなく、取り出し路８５に導出される淡水（溶媒）に海水（溶液）が混ざるのを防止することができる。
【００６４】
同様に、スタック２における他のポート部７１〜７４，７６の近くにおいても、内圧差によって膜４０，５０が隣接する枠１０〜３０から剥がれ、隣接する路又は室１９，２９，３９の海水（溶液）又は淡水（溶媒）が漏れたとしても、上記漏れた海水又は淡水がスタック２と当該ポート部７１〜７４，７６との間の隙間７１ｇ〜７４ｇ，７６ｇから外部へ排出されるようにすることができる。よって、当該ポート部のポート孔７１ａ〜７４ａ，７６ａにおいて海水（溶液）と淡水（溶媒）が混合されるのを防止できる。
【００６５】
スタック２の幅方向が上下に向けられ、隙間７１ｇ〜７６ｇが上下に延びて下端が開放されているため、上記漏出海水（又は淡水）は、隙間７１ｇ〜７６ｇ内を下方へ伝わり、隙間７１ｇ〜７６ｇの下端から排出される。よって、隙間７１ｇ〜７６ｇ内に漏出海水（又は淡水）が溜まるのを防止できる。
【００６６】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の形態と重複する内容については、同一符号を付して説明を簡略化する。
図１２〜図１６は、ダイレクト式の膜蒸留装置１Ａを示したものである。図１５及び図１６に示すように、膜蒸留装置１Ａでは、第３枠３０及び不透過膜４０が省略されている。第１枠１０内の一次液路１９が抽出室３９を兼ねている。
【００６７】
図１２に示すように、膜蒸留装置１Ａには、幅方向の中央のポート部７５，７６が設けられていない。
図１４に示すように、膜５０には、幅方向の中央の延出膜部５５，５６が形成されていない。
【００６８】
図１５及び図１６に示すように、蒸留膜５０が第１枠１０と第２枠２０の間に挟まれている。更に、第１枠１０と蒸留膜５０との間には、第１補助枠１０Ａが介在されている。第１補助枠１０Ａの厚さは、第１枠１０より十分に小さい。第１補助枠１０Ａは、枠１０，２０と同様のゴム材にて構成されていてもよく、第１実施形態の不透過膜４０と同じ膜材料にて構成されていてもよく、樹脂にて構成されていもよい。図１３に示すように、第１補助枠１０Ａは、第１枠１０と同じ外周形状及び一次液路１９となる枠内空間を有し、第１枠１０に重ねられている。第１補助枠１０Ａの外周の互いに対角をなす位置に延出部１１Ａ，１２Ａが形成されている。第１延出部１１Ａは、ポート部７１に対応する位置に配置されている。第１延出部１１Ａを第１ポート孔７１ａが貫通している。第２延出部１２Ａは、ポート部７２に対応する位置に配置されている。第２延出部１２Ａを第２ポート孔７２ａが貫通している。第１補助枠１０Ａの枠内空間１９は、上記延出部１１Ａ，１２Ａの内部には及んでいない。
【００６９】
図１５に示すように、第１延出部１１Ａが第１延出枠部１１と枠外ピース７１１との間に挟まれている。第１延出部１１Ａによって、連通路７１ｂの枠外ピース７１１側の開口が塞がれている。
【００７０】
図１６に示すように、第２延出部１２Ａが第２延出枠部１２と枠外ピース７２１との間に挟まれている。第２延出部１２Ａによって、連通路７２ｂの枠外ピース７２１側の開口が塞がれている。
【００７１】
図１２及び図１５に示すように、淡水往路８１Ａが第１ポート部７１の端子７１０に接続されている。図１２及び図１６に示すように、第２ポート部７２の端子７２０から淡水復路８２Ａが引き出されいる。したがって、一次液路１９には淡水（液体溶媒）が通される。図示は省略するが、淡水復路８２Ａは、淡水往路８１Ａの基端部に接続されている。淡水往路８１Ａと一次液路１９と淡水復路路８２Ａとにより、淡水（液体溶媒）の循環路が構成されている。往復路８１Ａ又は８２Ａから淡水取り出し路が分岐されている。
【００７２】
図１２及び図１５に示すように、熱源（図示せず）からの海水往路８３Ａが第３ポート部７３の端子７３０に接続されている。図１２及び図１６に示すように、第４ポート部７４の端子７４０から海水復路８４Ａが引き出されている。図示は省略するが、海水復路８４Ａには海水補充路が合流している。合流後の海水復路８４Ａが上記熱源に熱的に接続されている。海水往路８３Ａと二次液路２９と海水復路８４Ａとにより、海水（溶液）の循環路が構成されている。
【００７３】
ダイレクト式の膜蒸留装置１Ａは、次のように作動する。
淡水（液体溶媒）が、往路８１Ａから第１ポート部７１の端子７１０に導入され、ポート孔７１ａ及び連通路７１ｂを経て、一次液路１９を流れる。また、熱源にて加温後の溶液が、往路８３Ａから第３ポート部７３の端子７３０に導入され、ポート孔７３ａ及び連通路７３ｂを経て、二次液路２９を流れる。この海水中の水蒸気（溶媒蒸気）が、蒸留膜５０を透過し、一次液路１９の淡水に混入する。したがって、一次液路１９の下流に向かうにしたがって、淡水流量が増大する。二次液路２９の下流に向かうにしたがって、海水の流量が減少する。
【００７４】
一次液路１９の淡水は、連通路７２ｂ及びポート孔７２ａを経て、端子７２０から復路８２Ａに導出される。上記増量分の淡水が、淡水取り出し路から取り出される。残りの淡水は、往路８１Ａにてスタック２へ送られる。したがって、淡水が、往復路８１Ａ，８２Ａとスタック２の間を循環する。
【００７５】
二次液路２９の海水は、連通路７４ｂ及びポート孔７４ａを経て、端子７４０から復路８４Ａに導出される。上記減量分の海水が、海水補充路から復路８４Ａに補充される。補充後の海水が熱源にて加熱されたうえで、往路８３Ａにてスタック２へ送られる。したがって、海水が、往復路８３Ａ，８４Ａとスタック２の間を循環する。
【００７６】
第２実施形態において、スタック２内の圧力差等により、膜５０が隣接する枠１０Ａ又は２０から剥がれたとしても、その剥がれた部分がポート孔７１ａ〜７４ａに直接連通しないようにでき、ポート部７１〜７４において、淡水（溶媒）と海水（溶液）が混ざるのを回避できるる点は、第１実施形態と同様である。
【００７７】
本発明は、上記実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変をなすことができる。
例えば、延出枠部は、少なくとも１つの枠に設けられていればよく、スタック２の外置きのポート部は、少なくとも１つあればよい。残りのポート部は、スタック２の内部に設けられていてもよい。少なくとも淡水（溶媒）の取り出し用のポート部７５がスタック２の外部に設けられていることが好ましい。
スタック２の配置は実施形態のものに限られず、スタック２の幅方向を鉛直に対して斜めに傾けて配置してもよい。或いは、スタック２の長手方向をほぼ上下に向けて配置してもよい。スタック２をほぼ水平に配置してもよい。
スタック２の枠１０〜３０、膜４０，５０の数ひいては路又は室１９，２９，３９の数は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、積層数を更に増やしてもよく、減らしてもよい。ギャップ式装置１においては、膜４０，５０はそれぞれ少なくとも１つ、枠は少なくとも３つあればよい。そして、積層数の多寡に拘わらず、一次液路１９と二次液路２９の間に抽出室３９が挟まれるように配置するのが好ましく、積層方向の両外側には一次液路１９を配置するのが好ましく、一次液路１９の両側には抽出室３９を配置するのが好ましく（ただし、上記両外側の一次液路１９の一側には外壁６０，６９を配置する。）、二次液路２９の両側には抽出室３９を配置するのが好ましい。ダイレクト式装置１Ａにおいては、膜５０は少なくとも１つ、枠は少なくとも２つあればよい。
抽出対象の溶液は、海水に限られず、塩水、泥水、汚水、灌水等でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、例えば海水から淡水を取り出す淡水化装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１，１Ａ 膜蒸留装置
２ スタック
１０ 第１枠
１０Ａ 第１補助枠
１１，１２ 延出枠部
１１Ａ，１２Ａ 延出部
１９ 一次液路（枠の内部）
２０ 第２枠
２３，２４ 延出枠部
２９ 二次液路
３０ 第３枠
３５，３６ 延出枠部
３９ 抽出室
４０ 不透過膜（膜蒸留のための膜）
４１，４２，４５，４６ 延出膜部
５０ 蒸留膜（膜蒸留のための膜）
５３，５４，５５，５６ 延出膜部
６０ 表側外壁
６１，６２ 延出壁部
６９ 裏側外壁
７１，７２，７３，７４，７５，７６ ポート部
７１０，７２０，７３０，７４０，７５０，７６０ 端子
７１１，７２１，７３１，７３２，７４１，７４２ 枠外ピース
７５１，７５２，７５３，７６１，７６２，７６３ 枠外ピース
７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａ，７５ａ，７６ａ ポート孔
７１ｂ，７２ｂ，７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，７６ｂ 連通路
７１ｇ，７２ｇ，７３ｇ，７４ｇ，７５ｇ，７６ｇ 隙間
７７，７８ 隙間
８１ 海水供給路
８２ 加熱往路
８３ 加熱復路
８４ 海水排出路
８５ 淡水取り出し路
８１Ａ 淡水往路
８２Ａ 淡水復路
８３Ａ 海水往路
８３Ａ 海水復路
ｅ１，ｅ２ 隙間
【技術分野】
【０００１】
この発明は、海水等の溶液から溶媒を膜蒸留法（MD；Membrane Distillation法）にて蒸留して取り出す膜蒸留装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ギャップ式の膜蒸留装置は、２種類の膜と３つ以上の枠を積層したスタックにて構成されている（特許文献１等参照）。２種類の膜の一方は、気体も液体も通さない不透過膜であり、もう片方は気体を通すが液体を通さない蒸留膜である。２つの枠の間に１つの膜が挟まれている。
【０００３】
各枠の内部は、抽出対象の溶液を通す一次液路、熱源にて加温後の上記溶液を通す二次液路、又は溶媒が抽出される抽出室の何れかを構成する。不透過膜によって一次液路と抽出室が仕切られている。蒸留膜によって抽出室と二次液路が仕切られている。
【０００４】
上記スタックの端部には、各枠及び各膜を貫く貫通孔状のポート孔が６つ形成されている。各ポート孔が、一次液路の入口又は出口、二次液路の入口又は出口、抽出室の取出口又はガス抜き口の何れかを構成している。
【０００５】
枠の内縁には、外縁へ向かって凹む凹部が形成されている。この凹部が、１つのポート孔と交差して該ポート孔と一体に連なっている。上記凹部における枠の厚さ方向（すなわちスタックの積層方向）の両側には、膜が被さり、更に該膜を介して隣の枠が被さっている。これら膜及び隣の枠の上記凹部に被さる部分を上記１つのポート孔が貫通している。
【０００６】
また、不透過膜を省略したダイレクト式の膜蒸留装置も知られている（特許文献２等参照）。ダイレクト式の膜蒸留装置では、一次液路が抽出室を兼ねている。一次液路（ないしは抽出室）に液体溶媒を流し、二次液路に溶液を流し、これら液路を蒸留膜にて仕切る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−１９７２０５号公報
【特許文献２】特開昭６０−１１８２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
各枠内の圧力は互いに同じでない。特に、一次液路の流れ方向と二次液路の流れ方向は、通常、互いに対向流であるため、圧力差が生じやすい。この圧力差によって、膜の上記凹部に被さる部分が、上記隣の枠から剥がれることがある。そうすると、上記隣の枠内の流体が上記剥がれた部分を通って、上記凹部と交差する１つのポート孔に漏れてしまう。特に、上記ポート孔が抽出室（ダイレクト式においては抽出室を兼ねる一次液路）の取出口を構成している場合、隣の枠内の海水等の溶液が漏れて、抽出室からの溶媒と混ざってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するために、溶液の溶媒を膜蒸留にて抽出する膜蒸留装置であって、
膜蒸留のための膜を枠を挟んで積層してなるスタックと、
前記抽出した溶媒又は前記溶液を通すポート孔を有し、前記積層の方向から見て前記スタックの外側に配置されたポート部と、を備え、
少なくとも１つの枠の前記ポート部に対応する箇所には、隣接する枠の前記箇所よりも前記ポート部の側へ延び出て前記ポート部の一部を構成する延出枠部が形成され、
上記１つの枠と上記隣接する枠との間に挟まれた膜の外周部の前記箇所には、前記隣接する枠の前記箇所よりも前記ポート部の側へ延び出て前記ポート部の一部を構成する延出膜部が形成され、前記延出膜部が前記延出枠部に被さり、
前記延出枠部の内縁及び前記延出膜部によって、前記ポート孔を前記スタックにおける前記１つの枠の内部に連ねる連通路が画成されていることを特徴とする。
【００１０】
前記スタック内に大きな圧力差が生じる等により、膜が前記隣接する枠から剥がれたとしても、前記剥がれた部分（前記隣接する枠と膜との間の隙間）が前記ポート孔に連通しないようにできる。したがって、前記隣接する枠の内部の溶液（又は溶媒）が前記剥がれた部分から漏れても、前記ポート孔を通る溶媒（又は溶液）と混ざるのを回避できる。
【００１１】
前記ポート部が、前記延出枠部と協同して前記延出膜部を挟持する枠外ピースを含み、前記隣接する枠と前記枠外ピースとの間に隙間が形成されていることが好ましい。
これにより、前記漏出した溶液（又は溶媒）を前記隙間から排出でき、前記ポート孔を通る溶媒（又は溶液）との混合を確実に回避できる。
【００１２】
前記隙間が、外部に開放されていることが好ましい。
これにより、前記漏出した溶液又は溶媒を前記隙間から外部に排出できる。
【００１３】
前記スタックが、前記積層の方向と直交する幅方向をほぼ上下方向（ほぼ鉛直）に向けて配置され、前記ポート部が、前記スタックの前記積層方向及び幅方向と直交する方向の外側に配置され、前記隙間の少なくとも下端部が外部に開放されていることが好ましい。
これにより、前記漏出した溶液又は溶媒を前記隙間を伝って下方へ流し、前記隙間の下端から外部へ排出できる。
【００１４】
前記ポート孔が、前記延出膜部を貫通して前記連通路に連なっていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スタック内の圧力差等によって膜が枠から剥がれたとしても、ポート孔において溶液と溶媒が混ざるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るギャップ式の膜蒸留装置の正面図である。
【図２】上記膜蒸留装置の第１枠の正面図である。
【図３】上記膜蒸留装置の第２枠の正面図である。
【図４】上記膜蒸留装置の第３枠の正面図である。
【図５】上記膜蒸留装置の不透過膜の正面図である。
【図６】上記膜蒸留装置の蒸留膜の正面図である。
【図７】上記膜蒸留装置の裏側の外壁の正面図である。
【図８】図１のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う上記膜蒸留装置の断面図である。
【図９】図１のＩＸ−ＩＸ線に沿う上記膜蒸留装置の断面図である。
【図１０】図１のＸ−Ｘ線に沿う上記膜蒸留装置の断面図である。
【図１１】上記膜蒸留装置のスタックに内圧差が生じた状態を、図９の一部分を拡大して示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るダイレクト式の膜蒸留装置の正面図である。
【図１３】上記ダイレクト式の膜蒸留装置の第１補助枠の正面図である。
【図１４】上記ダイレクト式の膜蒸留装置の蒸留膜の正面図である。
【図１５】図１２のＸＶ−ＸＶ線に沿う上記ダイレクト式膜蒸留装置の断面図である。
【図１６】図１２のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う上記ダイレクト式膜蒸留装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜図１０は、例えば海水（溶液）から淡水（溶媒）を抽出するギャップ式の膜蒸留装置１を示したものである。図１に示すように、膜蒸留装置１は、スタック２と、ポート部７１〜７６を備えている。スタック２は、長手方向を左右に向け、幅方向を上下に向けた大略直方体形状になっている。図８〜図１０に示すように、スタック２は、第１〜第３の枠１０，２０，３０と、膜蒸留のための２種類の膜４０，５０と、一対の外壁６０，６９を含む。
【００１８】
枠１０，２０，３０は、海水等の溶液に対し耐腐蝕性を有していることが好ましく、ここではパッキン用のゴム材にて構成されているが、これに限られず、樹脂、その他の材料にて構成されていてもよい。各枠１０，２０，３０の厚さは、例えば５ｍｍ程度である。（図８〜図１０において、枠１０，２０，３０の厚さは誇張されている。）
【００１９】
第１枠１０の枠内が、一次液路１９になっている。第２枠２０の枠内が、二次液路２９になっている。第３枠３０の枠内が、抽出室３９になっている。図示は省略するが、各枠１０，２０，３０の枠内には、網材が収容されている。網材の網目が、上記路又は室１９，２９，３９になっている、
【００２０】
不透過膜４０は、気体も液体も通さず、かつ良好な伝熱性を有する。不透過膜４０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂フィルムにて構成されているが、その他の材料からなるフィルムにて構成されていてもよい。
【００２１】
蒸留膜５０は、例えば多孔質の膜で構成され、気体の透過を許容し、液体の透過を阻止する。蒸留膜５０の材料としては、例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリプロピレン、ポリエチレン等の合成樹脂が挙げられる。
【００２２】
図８〜図１０に示すように、これらスタック要素１０〜５０が、第１枠１０、不透過膜４０、第３枠３０、蒸留膜５０、第２枠２０、蒸留膜５０、第３枠３０、不透過膜４０、第１枠１０…の順に積層されている。隣り合う２つの枠どうしの間に１つの膜４０，５０が配置されている。該膜４０，５０の周縁部が上記２つの枠にて挟持されている。膜４０，５０の周縁部が、その両隣の枠１０，２０，３０に接着剤９（図１１参照）にて接着されている。接着剤９としてエポキシ系接着剤等が挙げられる。膜４０，５０にコロナ処理等の表面処理を施したうえで、接着剤９を塗布することが好ましい。これにより、接着強度を増すことができる。接着に代えて、熱融着でもよい。
【００２３】
各枠１０，２０，３０内に収容された網材によって、隣接する膜４０，５０どうし間の間隔が維持されている。不透過膜４０によって一次液路１９と溶媒抽出室３９が仕切られている。蒸留膜５０によって、二次液路２９と溶媒抽出室３９が仕切られている。
【００２４】
スタック２の積層方向の両外側には、それぞれ第１枠１０（すなわち一次液路１９）が配置され、更にその外側に外壁６０，６９が配置されている。外壁６０，６９は、海水等の溶液に対し耐腐蝕性を有していることが好ましく、ここでは樹脂にて構成されているが、その他の材料にて構成されていてもよい。
【００２５】
膜蒸留装置１のポート構造を説明する。
図１に示すように、膜蒸留装置１には６つのポート部７１〜７６が設けられている。ポート部７１〜７６は、スタック２の積層方向から見てスタック２の外側に配置されている。ここでは、ポート部７１〜７６は、スタック２の長手方向の両端部（周端部）の外側に配置されている。
【００２６】
図１に示すように、第１ポート部７１は、スタック２の右下の外側に配置されている。図８に示すように、第１ポート部７１は、第１端子７１０及び第１枠外ピース７１１を含む。端子７１０は、表側の外壁６０に設けられている。抽出対象の海水（溶液）の供給路８１が、端子７１０に連なっている。枠外ピース７１１は、スタック２の右端面から縁切りされている。枠２０，３０の右下部（ポート部７１と対応する箇所）と枠外ピース７１１との間には、隙間７１ｇが形成されている。隙間７１ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の両端部は、外部に開放されている。第１ポート部７１の内部には、ポート孔７１ａが形成されている。ポート孔７１ａは、端子７１０からスタック２の積層方向に沿って延び、枠外ピース７１１を貫通している。ポート孔７１ａと各一次液路１９とが、第１連通路７１ｂを介して連通されている。
【００２７】
図１に示すように、第２ポート部７２は、第１ポート部７１と対角をなすよう、スタック２の左上の外側に配置されている。図１０に示すように、第２ポート部７２は、第２端子７２０及び第２枠外ピース７２１を含む。枠外ピース７２１は、スタック２の左端面から縁切りされている。枠２０，３０の左上部（ポート部７２と対応する箇所）と枠外ピース７２１との間には隙間７２ｇが形成されている。隙間７２ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の両端部は、外部に開放されている。第２ポート部７２の内部には、ポート孔７２ａが形成されている。ポート孔７２ａは、スタック２の積層方向に沿って延び、枠外ピース７２１を貫通している。各一次液路１９とポート孔７２ａとが、第２連通路７２ｂを介して連通されている。端子７２０は、表側の外壁６０に設けられている。ポート孔７２ａが端子７２０に接続されている。端子７２０から加熱往路８２が熱源（図示せず）へ向けて延びている。熱源は、太陽熱集熱器でもよく、エンジン等の排熱の回収部でもよく、電熱ヒータでもよい。
【００２８】
図１に示すように、第３ポート部７３は、スタック２の左下の外側に配置されている。図８に示すように、第３ポート部７３は、第３端子７３０及び第３枠外ピース７３１，７３２を含む。枠外ピース７３１，７３２は、スタック２の左端面から縁切りされている。枠１０，３０の左下部（ポート部７３と対応する箇所）と枠外ピース７３１，７３２との間には、それぞれ隙間７３ｇが形成されている。隙間７３ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の端部は、外部に開放されている。枠外ピース７３１の表側面に端子７３０が設けられている。熱源からの加熱復路８３が端子７３０に連なっている。第３ポート部７３の内部には、ポート孔７３ａが形成されている。ポート孔７３ａは、端子７３０からスタック２の積層方向に沿って延び、枠外ピース７３１，７３２を貫通している。ポート孔７３ａと二次液路２９とが、第３連通路７３ｂを介して連通されている。
【００２９】
図１に示すように、第４ポート部７４は、第３ポート部７３と対角をなすよう、スタック２の右上の外側に配置されている。図１０に示すように、第４ポート部７４は、第４端子７４０及び第４枠外ピース７４１，７４２を含む。枠外ピース７４１，７４２は、スタック２の右端面から縁切りされている。枠１０，３０の右上部（ポート部７４と対応する箇所）と枠外ピース７４１，７４２との間には、それぞれ隙間７４ｇが形成されている。隙間７４ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の端部は、外部に開放されている。第４ポート部７４の内部には、ポート孔７４ａが形成されている。ポート孔７４ａは、スタック２の積層方向に沿って延び、枠外ピース７４１，７４２を貫通している。二次液路２９とポート孔７４ａとが、第４連通路７４ｂを介して連通されている。枠外ピース７４１の表側面に端子７４０が設けられている。ポート孔７４ａが端子７４０に接続されている。端子７４０から海水の排出路８４が延びている。
【００３０】
図１に示すように、第５ポート部７５は、スタック２の右端部の中央の外側に配置されている。図９に示すように、第５ポート部７５は、第５端子７５０及び第５枠外ピース７５１，７５２，７５３を含む。枠外ピース７５１，７５２，７５３は、スタック２の右端面から縁切りされている。枠１０，２０の右側の中央部（ポート部７４と対応する箇所）と枠外ピース７５１，７５２，７５３との間には、それぞれ隙間７５ｇが形成されている。隙間７５ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の端部は、外部に開放されている。。第５ポート部７５の内部には、ポート孔７５ａが形成されている。ポート孔７５ａは、枠外ピース７５１，７５２，７５３を貫通し、スタック２の積層方向に沿って延びている。各抽出室３９とポート孔７５ａとが、第５連通路７５ｂを介して連通されている。枠外ピース７５１の表側面に端子７５０が設けられている。ポート孔７５ａが端子７５０に接続されている。端子７５０から淡水（溶媒）の取り出し路８５が延びている。
【００３１】
図１に示すように、第６ポート部７６は、スタック２の左端部の中央の外側に配置されている。図９に示すように、第６ポート部７６は、第６端子７６０及び第６枠外ピース７６１，７６２，７６３を含む。枠外ピース７６１，７６２，７６３は、スタック２の左端面から縁切りされている。枠１０，２０の左側の中央部（ポート部７４と対応する箇所）と枠外ピース７６１，７６２，７６３との間には、それぞれ隙間７６ｇが形成されている。隙間７６ｇの少なくとも上下方向（スタック幅方向）の端部は、外部に開放されている。。第６ポート部７６の内部には、ポート孔７６ａが形成されている。ポート孔７６ａは、枠外ピース７６１，７６２，７６３を貫通し、スタック２の積層方向に沿って延びている。各抽出室３９とポート孔７６ａとが、第６連通路７６ｂを介して連通されている。枠外ピース７６１の表側面に端子７６０が設けられている。ポート孔７６ａが端子７６０に接続されている。第６ポート部７６は、ガス抜き用であるが、淡水の取り出し用として用いてもよい。端子７６０から淡水（溶媒）の取り出し路が延びていてもよい。
【００３２】
図１に示すように、スタック２の右外側のポート部７１，７５，７４どうしは、スタック２の幅方向（上下）に互いに離れ、隣接するポート部間に隙間７７が形成されている。スタック２の左外側のポート部７３，７６，７２どうしは、スタック２の幅方向（上下）に互いに離れ、隣接するポート部間に隙間７８が形成されている。
【００３３】
更に、膜蒸留装置１においては、枠１０，２０，３０、膜４０，５０、壁６０，６９の一部がポート部７１〜７６として提供されている。
詳述すると、図１に示すように、表側の外壁６０には、２つの延出壁部６１，６２が設けられている。これら延出枠部１１，１２は、外壁６０の互いに対角をなす位置に配置されている。第１延出壁部６１は、外壁６０におけるスタック２を構成する部分の右下の端部から右外側へ延び出している。延出壁部６１を第１ポート孔７１ａが貫通している。第２延出壁部６２は、外壁６０におけるスタック２を構成する部分の左上の端部から左外側へ延び出している。延出壁部６２を第２ポート孔７２ａが貫通している。
【００３４】
図７に示すように、裏側の外壁６９は、スタック２と６つのポート部７１〜７６を合わせた大きさの四角形の板形状になっている。
【００３５】
図２に示すように、第１枠１０には、コ字状をなす２つの延出枠部１１，１２が設けられている。これら延出枠部１１，１２は、第１枠１０の互いに対角をなす位置に配置されている。第１延出枠部１１は、第１枠１０におけるスタック２を構成する部分の右下部（ポート部７１と対応する箇所）から右外側へ延び出している。すなわち、図８に示すように、延出枠部１１は、隣接する枠３０の右下部（ポート部７１と対応する箇所）よりもポート部７１の側へ延び出ている。第１枠１０の枠内空間が、延出枠部１１の内部に延びている。
【００３６】
図２に示すように、第２延出枠部１２は、第１枠１０におけるスタック２を構成する部分の左上部（ポート部７２と対応する箇所）から左外側へ延び出している。すなわち、図１０に示すように、延出枠部１２は、隣接する枠３０の左上部（ポート部７２と対応する箇所）よりもポート部７２の側へ延び出ている。第１枠１０の枠内空間が、延出枠部１２の内部に延びている。
【００３７】
図３に示すように、第２枠２０には、コ字状をなす２つの延出枠部２３，２４が設けられている。これら延出枠部２３，２４は、第２枠２０の互いに対角をなす位置に配置されている。第３延出枠部２３は、第２枠２０におけるスタック２を構成する部分の左下部（ポート部７３と対応する箇所）から左外側へ延び出している。すなわち、図８に示すように、延出枠部２３は、隣接する枠３０の左下部（ポート部７３と対応する箇所）よりもポート部７３の側へ延び出ている。第２枠２０の枠内空間が、延出枠部２３の内部に延びている。
【００３８】
図３に示すように、第４延出枠部２４は、第２枠２０におけるスタック２を構成する部分の右上部（ポート部７４と対応する箇所）から右外側へ延び出している。すなわち、図１０に示すように、延出枠部２４は、隣接する枠３０の右上部（ポート部７４と対応する箇所）よりもポート部７４の側へ延び出ている。第２枠２０の枠内空間が、延出枠部２４の内部に延びている。
【００３９】
図４に示すように、第３枠３０には、コ字状をなす２つの延出枠部３５，３６が設けられている。第５延出枠部３５は、第３枠３０におけるスタック２を構成する部分の右端の中央（ポート部７５と対応する箇所）から右外側へ延び出している。すなわち、図９に示すように、延出枠部３５は、隣接する枠１０，２０の右端の中央（ポート部７５と対応する箇所）よりもポート部７５の側へ延び出ている。第３枠３０の枠内空間が、延出枠部３５の内部に延びている。
【００４０】
図４に示すように、第６延出枠部３６は、第３枠３０におけるスタック２を構成する部分の左端の中央（ポート部７６と対応する箇所）から左外側へ延び出している。すなわち、図９に示すように、延出枠部３６は、隣接する枠１０，２０の左端の中央（ポート部７６と対応する箇所）よりもポート部７６の側へ延び出ている。第３枠３０の枠内空間が、延出枠部３６の内部に延びている。
【００４１】
図５に示すように、不透過膜４０には、４つの延出膜部４１，４２，４５，４６が設けられている。第１延出膜部４１は、不透過膜４０におけるスタック２を構成する部分の右下部（ポート部７１と対応する箇所）から右外側へ延び出している。したがって、図８に示すように、延出膜部４１は、隣接する第３枠３０の右下部（ポート部７１と対応する箇所）よりもポート部７１の側へ延び出している。延出膜部４１におけるスタック２と枠外ピース７１１との間の部分は、隙間７１ｇに面している。第１ポート孔７１ａが延出膜部４１の中央部を貫通している。
【００４２】
図５に示すように、第２延出膜部４２は、不透過膜４０におけるスタック２を構成する部分の左上部から左外側へ延び出している。したがって、図１０に示すように、延出膜部４２は、隣接する第３枠３０の左上部（ポート部７２と対応する箇所）よりもポート部７２の側へ延び出している。延出膜部４２におけるスタック２と枠外ピース７２１との間の部分は、隙間７２ｇに面している。第２ポート孔７２ａが延出膜部４２の中央部を貫通している。
【００４３】
図５に示すように、第５延出膜部４５は、不透過膜４０におけるスタック２を構成する部分の右端の中央から右外側へ延び出している。したがって、図９に示すように、延出膜部４５は、隣接する第１枠１０の右端の中央（ポート部７５と対応する箇所）よりもポート部７５の側へ延び出している。延出膜部４５におけるスタック２と枠外ピース７５１，７５３との間の部分は、隙間７５ｇに面している。第５ポート孔７５ａが延出膜部４５の中央部を貫通している。
【００４４】
図５に示すように、第６延出膜部４６は、不透過膜４０におけるスタック２を構成する部分の左端の中央から左外側へ延び出している。したがって、図９に示すように、延出膜部４６は、隣接する第１枠１０の左端の中央（ポート部７６と対応する箇所）よりもポート部７６の側へ延び出している。延出膜部４６におけるスタック２と枠外ピース７６１，７６３との間の部分は、隙間７６ｇに面している。第６ポート孔７６ａが延出膜部４６の中央部を貫通している。
【００４５】
図６に示すように、蒸留膜５０には、４つの延出膜部５３，５４，５５，５６が設けられている。第３延出膜部５３は、蒸留膜５０におけるスタック２を構成する部分の左下部から左外側へ延び出している。したがって、図８に示すように、延出膜部５３は、隣接する第３枠３０の左下部（ポート部７３と対応する箇所）よりもポート部７３の側へ延び出している。延出膜部５３におけるスタック２と枠外ピース７３１，７３２との間の部分は、隙間７３ｇに面している。第３ポート孔７３ａが延出膜部５３の中央部を貫通している。
【００４６】
図６に示すように、第４延出膜部５４は、蒸留膜５０におけるスタック２を構成する部分の右上部から右外側へ延び出している。したがって、図１０に示すように、延出膜部５４は、隣接する第３枠３０の右上部（ポート部７４と対応する箇所）よりもポート部７４の側へ延び出している。延出膜部５４におけるスタック２と枠外ピース７４１，７４２との間の部分は、隙間７４ｇに面している。第４ポート孔７４ａが延出膜部５４の中央部を貫通している。
【００４７】
図６に示すように、第５延出膜部５５は、蒸留膜５０におけるスタック２を構成する部分の右端の中央から右外側へ延び出している。したがって、図９に示すように、延出膜部５５は、隣接する第２枠２０の右端の中央（ポート部７５と対応する箇所）よりもポート部７５の側へ延び出している。延出膜部５５におけるスタック２と枠外ピース７５２との間の部分は、隙間７５ｇに面している。第５ポート孔７５ａが延出膜部５５の中央部を貫通している。
【００４８】
図６に示すように、第６延出膜部５６は、蒸留膜５０におけるスタック２を構成する部分の左端の中央から左外側へ延び出している。したがって、図９に示すように、延出膜部５６は、隣接する第２枠２０の左端の中央（ポート部７６と対応する箇所）よりもポート部７６の側へ延び出している。延出膜部５６におけるスタック２と枠外ピース７６２との間の部分は、隙間７６ｇに面している。第６ポート孔７６ａが延出膜部５６の中央部を貫通している。
【００４９】
図８に示すように、第１延出枠部１１と延出膜部４１と延出壁部６１とは、それぞれ第１ポート部７１の一部を構成している。延出枠部１１の片面に延出膜部４１が被さり、接着されている。延出枠部１１の反対側の面に延出壁部６１（又は外壁６９）が被さっている。これにより、延出枠部１１の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７１ａが、延出膜部４１及び延出壁部６１の上記延出枠部１１に被さる部分を貫通して延出枠部１１の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部１１の枠内空間が、第１枠１０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間１９に一体に連なり、上記連通路７１ｂを構成している。すなわち、延出枠部１１の内縁並びに延出膜部４１及び延出壁部６１（又は外壁６９）によって、上記連通路７１ｂが画成されている。
【００５０】
枠外ピース７１１が、延出枠部１１と協同して延出膜部４１を挟持している。更に、枠外ピース７１１は、２つの延出膜部４１どうしの間を埋めるスペーサになっている。
【００５１】
図１０に示すように、第２延出枠部１２と延出膜部４２と延出壁部６２とは、それぞれ第２ポート部７２の一部を構成している。延出枠部１２の片面に延出膜部４２が被さり、接着されている。延出枠部１２の反対側の面に延出壁部６２（又は外壁６９）が被さっている。これにより、延出枠部１２の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７２ａが、延出膜部４２及び延出壁部６２の上記延出枠部１２に被さる部分を貫通して延出枠部１２の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部１２の枠内空間が、第１枠１０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間１９に一体に連なり、上記連通路７２ｂを構成している。すなわち、延出枠部１２の内縁並びに延出膜部４２及び延出壁部６２（又は外壁６９）によって、上記連通路７２ｂが画成されている。
【００５２】
枠外ピース７２１が、延出枠部１２と協同して延出膜部４２を挟持している。更に、枠外ピース７２１は、２つの延出膜部４２どうしの間を埋めるスペーサになっている。
【００５３】
図８に示すように、第３延出枠部２３と延出膜部５３とは、それぞれ第３ポート部７３の一部を構成している。延出枠部２３の両側面にそれぞれ延出膜部５３が被さり、接着されている。これにより、延出枠部２３の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７３ａが、延出膜部５３の上記延出枠部２３に被さる部分を貫通して延出枠部２３の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部２３の枠内空間が、第２枠２０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間２９に一体に連なり、上記連通路７３ｂを構成している。すなわち、延出枠部２３の内縁及び延出膜部５３によって、上記連通路７３ｂが画成されている。
【００５４】
枠外ピース７３１，７３２は、延出枠部２３と協同して延出膜部５３を挟持している。更に、枠外ピース７３２は、裏側の外壁６９と延出膜部５３の間を埋めるスペーサになっている。
【００５５】
図１０に示すように、第４延出枠部２４と延出膜部５４とは、それぞれ第４ポート部７４の一部を構成している。延出枠部２４の両側面にそれぞれ延出膜部５４が被さり、接着されている。これにより、延出枠部２４の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７４ａが、延出膜部５４の上記延出枠部２４に被さる部分を貫通して延出枠部２４の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部２４の枠内空間が、第２枠２０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間２９に一体に連なり、上記連通路７４ｂを構成している。すなわち、延出枠部２４の内縁及び延出膜部５４によって、上記連通路７４ｂが画成されている。
【００５６】
枠外ピース７４１，７４２は、延出枠部２４と協同して延出膜部５４を挟持している。さらに、枠外ピース７４２は、裏側の外壁６９と延出膜部５４の間を埋めるスペーサになっている。
【００５７】
図９に示すように、第５延出枠部３５と延出膜部４５，５５とは、それぞれ第５ポート部７５の一部を構成している。図１１に拡大して示すように、延出枠部３５の両側面に延出膜部４５，５５が被さり、接着剤９にて接着されている。これにより、延出枠部３５の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７５ａが、各延出膜部４５，５５の上記延出枠部３５に被さる部分を貫通して延出枠部３５の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部３５の枠内空間が、第３枠３０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間３９に一体に連なり、上記連通路７５ｂを構成している。すなわち、延出枠部３５の内縁及び延出膜部４５，５５によって、上記連通路７５ｂが画成されている。
【００５８】
枠外ピース７５１，７５２，７５３は、隣接する延出枠部３５と協同して、両者の間の延出膜部４５，５５を挟持している。枠外ピース７５２は、隣接する延出膜部５５どうしの間を埋めるスペーサになっている。枠外ピース７５３は、裏側の外壁６９と延出膜部４５の間を埋めるスペーサになっている。
【００５９】
図９に示すように、第６延出枠部３６と延出膜部４６，５６とは、それぞれ第６ポート部７６の一部を構成している。延出枠部３６の両側面に延出膜部４６，５６が被さり、接着されている。これにより、延出枠部３６の枠内空間の厚さ方向の両側が塞がれている。ポート孔７６ａが、各延出膜部４６，５６の上記延出枠部３６に被さる部分を貫通して延出枠部３６の枠内空間と交差するように連通している。この延出枠部３６の枠内空間が、第３枠３０におけるスタック２を構成する部分の枠内空間３９に一体に連なり、上記連通路７６ｂを構成している。すなわち、延出枠部３６の内縁及び延出膜部４６，５６によって、上記連通路７６ｂが画成されている。
【００６０】
枠外ピース７６１，７６２，７６３は、隣接する延出枠部３６と協同して、両者の間の延出膜部４６，５６を挟持している。枠外ピース７６２は、隣接する延出膜部５６どうしの間を埋めるスペーサになっている。枠外ピース７６３は、裏側の外壁６９と延出膜部４６の間を埋めるスペーサになっている。
【００６１】
上記構成の膜蒸留装置１の作用を説明する。
海水が供給路８１を経て、第１ポート部７１の端子７１０に供給される。この海水が、ポート孔７１ａから各連通路７１ｂに分配される。そして、連通路７１ｂからスタック２の一次液路１９に導入され、一次液路１９内を流通する。このとき、海水は、後述する水蒸気（溶媒）の凝縮熱により加温される。その後、海水は、第２ポート部７２の各連通路７２ｂを経てポート孔７２ａに集められ、端子７２０から導出される。そして、加熱往路８２を経て、熱源によって更に加温される。加温後の海水が、加熱復路８３を経て、第３ポート部７３の端子７３０に供給される。そして、ポート孔７３ａから連通路７３ｂを通ってスタック２の二次液路２９に導入され、二次液路２９内を流通する。このとき、海水中の水蒸気（溶媒ガス）が、蒸留膜５０を透過して抽出室３９に入る。この水蒸気が、不透過膜４０を介して一次液路１９の海水にて冷却されて凝縮される。こうして海水（溶液）から淡水（溶媒）を抽出できる。抽出された淡水（溶媒）は、第５ポート部７５の連通路７５ｂを通り、ポート孔７５ａから端子７５０を経て、取り出し路８５にて導出される。
二次液路２９の淡水抽出済みの海水は、第４ポート部７４の連通路７４ｂを通り、ポート孔７４ａから端子７４０を経て、排出路８４にて排出される。
抽出室３９内のガスは、第６ポート部７６の連通路７６ｂを通り、ポート孔７６ａから端子７６０を経て排出される。第６ポート部７６からも淡水（溶媒）を取り出すことにしてもよい。
【００６２】
図１１に示すように、スタック２内における例えば第５ポート部７５の近くにおいて一次液路１９の内圧が抽出室３９の内圧より大きくなることがある。この内圧差が過度に大きくなると、図１１の二点鎖線にて示すように、不透過膜４０が、抽出室３０の側に強く押されて、第１枠１０の第５ポート部７５側の端部から剥がれるおそれがある。すると、第１枠１０の上記端部と不透過膜４０との間に隙間ｅ１が形成され、この隙間ｅ１から一次液路１９内の海水（溶媒）が漏れ出る。一方、隙間ｅ１は、スタック２とポート部７５との間の隙間７５ｇを介して外部に連なる。したがって、上記の漏出海水は、隙間７５ｇから外部に排出される。
【００６３】
また、スタック２内の第５ポート部７５の近くにおいて二次液路２９の内圧が抽出室３９の内圧より過度に大きくなった場合、図１１の二点鎖線にて示すように、蒸留膜５０が第２枠２０の第５ポート部７５側の端部から剥がれるおそれがある。すると、第２枠２０の上記端部と蒸留膜５０との間に隙間ｅ２が形成され、この隙間ｅ２から二次液路２９内の濃縮海水（溶媒）が漏れ出る。この漏出海水は、隙間７５ｇから外部に排出される。
よって、漏出海水が、ポート孔７５ａ内に侵入することはなく、取り出し路８５に導出される淡水（溶媒）に海水（溶液）が混ざるのを防止することができる。
【００６４】
同様に、スタック２における他のポート部７１〜７４，７６の近くにおいても、内圧差によって膜４０，５０が隣接する枠１０〜３０から剥がれ、隣接する路又は室１９，２９，３９の海水（溶液）又は淡水（溶媒）が漏れたとしても、上記漏れた海水又は淡水がスタック２と当該ポート部７１〜７４，７６との間の隙間７１ｇ〜７４ｇ，７６ｇから外部へ排出されるようにすることができる。よって、当該ポート部のポート孔７１ａ〜７４ａ，７６ａにおいて海水（溶液）と淡水（溶媒）が混合されるのを防止できる。
【００６５】
スタック２の幅方向が上下に向けられ、隙間７１ｇ〜７６ｇが上下に延びて下端が開放されているため、上記漏出海水（又は淡水）は、隙間７１ｇ〜７６ｇ内を下方へ伝わり、隙間７１ｇ〜７６ｇの下端から排出される。よって、隙間７１ｇ〜７６ｇ内に漏出海水（又は淡水）が溜まるのを防止できる。
【００６６】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において、既述の形態と重複する内容については、同一符号を付して説明を簡略化する。
図１２〜図１６は、ダイレクト式の膜蒸留装置１Ａを示したものである。図１５及び図１６に示すように、膜蒸留装置１Ａでは、第３枠３０及び不透過膜４０が省略されている。第１枠１０内の一次液路１９が抽出室３９を兼ねている。
【００６７】
図１２に示すように、膜蒸留装置１Ａには、幅方向の中央のポート部７５，７６が設けられていない。
図１４に示すように、膜５０には、幅方向の中央の延出膜部５５，５６が形成されていない。
【００６８】
図１５及び図１６に示すように、蒸留膜５０が第１枠１０と第２枠２０の間に挟まれている。更に、第１枠１０と蒸留膜５０との間には、第１補助枠１０Ａが介在されている。第１補助枠１０Ａの厚さは、第１枠１０より十分に小さい。第１補助枠１０Ａは、枠１０，２０と同様のゴム材にて構成されていてもよく、第１実施形態の不透過膜４０と同じ膜材料にて構成されていてもよく、樹脂にて構成されていもよい。図１３に示すように、第１補助枠１０Ａは、第１枠１０と同じ外周形状及び一次液路１９となる枠内空間を有し、第１枠１０に重ねられている。第１補助枠１０Ａの外周の互いに対角をなす位置に延出部１１Ａ，１２Ａが形成されている。第１延出部１１Ａは、ポート部７１に対応する位置に配置されている。第１延出部１１Ａを第１ポート孔７１ａが貫通している。第２延出部１２Ａは、ポート部７２に対応する位置に配置されている。第２延出部１２Ａを第２ポート孔７２ａが貫通している。第１補助枠１０Ａの枠内空間１９は、上記延出部１１Ａ，１２Ａの内部には及んでいない。
【００６９】
図１５に示すように、第１延出部１１Ａが第１延出枠部１１と枠外ピース７１１との間に挟まれている。第１延出部１１Ａによって、連通路７１ｂの枠外ピース７１１側の開口が塞がれている。
【００７０】
図１６に示すように、第２延出部１２Ａが第２延出枠部１２と枠外ピース７２１との間に挟まれている。第２延出部１２Ａによって、連通路７２ｂの枠外ピース７２１側の開口が塞がれている。
【００７１】
図１２及び図１５に示すように、淡水往路８１Ａが第１ポート部７１の端子７１０に接続されている。図１２及び図１６に示すように、第２ポート部７２の端子７２０から淡水復路８２Ａが引き出されいる。したがって、一次液路１９には淡水（液体溶媒）が通される。図示は省略するが、淡水復路８２Ａは、淡水往路８１Ａの基端部に接続されている。淡水往路８１Ａと一次液路１９と淡水復路路８２Ａとにより、淡水（液体溶媒）の循環路が構成されている。往復路８１Ａ又は８２Ａから淡水取り出し路が分岐されている。
【００７２】
図１２及び図１５に示すように、熱源（図示せず）からの海水往路８３Ａが第３ポート部７３の端子７３０に接続されている。図１２及び図１６に示すように、第４ポート部７４の端子７４０から海水復路８４Ａが引き出されている。図示は省略するが、海水復路８４Ａには海水補充路が合流している。合流後の海水復路８４Ａが上記熱源に熱的に接続されている。海水往路８３Ａと二次液路２９と海水復路８４Ａとにより、海水（溶液）の循環路が構成されている。
【００７３】
ダイレクト式の膜蒸留装置１Ａは、次のように作動する。
淡水（液体溶媒）が、往路８１Ａから第１ポート部７１の端子７１０に導入され、ポート孔７１ａ及び連通路７１ｂを経て、一次液路１９を流れる。また、熱源にて加温後の溶液が、往路８３Ａから第３ポート部７３の端子７３０に導入され、ポート孔７３ａ及び連通路７３ｂを経て、二次液路２９を流れる。この海水中の水蒸気（溶媒蒸気）が、蒸留膜５０を透過し、一次液路１９の淡水に混入する。したがって、一次液路１９の下流に向かうにしたがって、淡水流量が増大する。二次液路２９の下流に向かうにしたがって、海水の流量が減少する。
【００７４】
一次液路１９の淡水は、連通路７２ｂ及びポート孔７２ａを経て、端子７２０から復路８２Ａに導出される。上記増量分の淡水が、淡水取り出し路から取り出される。残りの淡水は、往路８１Ａにてスタック２へ送られる。したがって、淡水が、往復路８１Ａ，８２Ａとスタック２の間を循環する。
【００７５】
二次液路２９の海水は、連通路７４ｂ及びポート孔７４ａを経て、端子７４０から復路８４Ａに導出される。上記減量分の海水が、海水補充路から復路８４Ａに補充される。補充後の海水が熱源にて加熱されたうえで、往路８３Ａにてスタック２へ送られる。したがって、海水が、往復路８３Ａ，８４Ａとスタック２の間を循環する。
【００７６】
第２実施形態において、スタック２内の圧力差等により、膜５０が隣接する枠１０Ａ又は２０から剥がれたとしても、その剥がれた部分がポート孔７１ａ〜７４ａに直接連通しないようにでき、ポート部７１〜７４において、淡水（溶媒）と海水（溶液）が混ざるのを回避できるる点は、第１実施形態と同様である。
【００７７】
本発明は、上記実施形態に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の改変をなすことができる。
例えば、延出枠部は、少なくとも１つの枠に設けられていればよく、スタック２の外置きのポート部は、少なくとも１つあればよい。残りのポート部は、スタック２の内部に設けられていてもよい。少なくとも淡水（溶媒）の取り出し用のポート部７５がスタック２の外部に設けられていることが好ましい。
スタック２の配置は実施形態のものに限られず、スタック２の幅方向を鉛直に対して斜めに傾けて配置してもよい。或いは、スタック２の長手方向をほぼ上下に向けて配置してもよい。スタック２をほぼ水平に配置してもよい。
スタック２の枠１０〜３０、膜４０，５０の数ひいては路又は室１９，２９，３９の数は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、積層数を更に増やしてもよく、減らしてもよい。ギャップ式装置１においては、膜４０，５０はそれぞれ少なくとも１つ、枠は少なくとも３つあればよい。そして、積層数の多寡に拘わらず、一次液路１９と二次液路２９の間に抽出室３９が挟まれるように配置するのが好ましく、積層方向の両外側には一次液路１９を配置するのが好ましく、一次液路１９の両側には抽出室３９を配置するのが好ましく（ただし、上記両外側の一次液路１９の一側には外壁６０，６９を配置する。）、二次液路２９の両側には抽出室３９を配置するのが好ましい。ダイレクト式装置１Ａにおいては、膜５０は少なくとも１つ、枠は少なくとも２つあればよい。
抽出対象の溶液は、海水に限られず、塩水、泥水、汚水、灌水等でもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、例えば海水から淡水を取り出す淡水化装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１，１Ａ 膜蒸留装置
２ スタック
１０ 第１枠
１０Ａ 第１補助枠
１１，１２ 延出枠部
１１Ａ，１２Ａ 延出部
１９ 一次液路（枠の内部）
２０ 第２枠
２３，２４ 延出枠部
２９ 二次液路
３０ 第３枠
３５，３６ 延出枠部
３９ 抽出室
４０ 不透過膜（膜蒸留のための膜）
４１，４２，４５，４６ 延出膜部
５０ 蒸留膜（膜蒸留のための膜）
５３，５４，５５，５６ 延出膜部
６０ 表側外壁
６１，６２ 延出壁部
６９ 裏側外壁
７１，７２，７３，７４，７５，７６ ポート部
７１０，７２０，７３０，７４０，７５０，７６０ 端子
７１１，７２１，７３１，７３２，７４１，７４２ 枠外ピース
７５１，７５２，７５３，７６１，７６２，７６３ 枠外ピース
７１ａ，７２ａ，７３ａ，７４ａ，７５ａ，７６ａ ポート孔
７１ｂ，７２ｂ，７３ｂ，７４ｂ，７５ｂ，７６ｂ 連通路
７１ｇ，７２ｇ，７３ｇ，７４ｇ，７５ｇ，７６ｇ 隙間
７７，７８ 隙間
８１ 海水供給路
８２ 加熱往路
８３ 加熱復路
８４ 海水排出路
８５ 淡水取り出し路
８１Ａ 淡水往路
８２Ａ 淡水復路
８３Ａ 海水往路
８３Ａ 海水復路
ｅ１，ｅ２ 隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶液の溶媒を膜蒸留にて抽出する膜蒸留装置であって、
膜蒸留のための膜を枠を挟んで積層してなるスタックと、
前記抽出した溶媒又は前記溶液を通すポート孔を有し、前記積層の方向から見て前記スタックの外側に配置されたポート部と、を備え、
少なくとも１つの枠の前記ポート部に対応する箇所には、隣接する枠の前記箇所よりも前記ポート部の側へ延び出て前記ポート部の一部を構成する延出枠部が形成され、
上記１つの枠と上記隣接する枠との間に挟まれた膜の外周部の前記箇所には、前記隣接する枠の前記箇所よりも前記ポート部の側へ延び出て前記ポート部の一部を構成する延出膜部が形成され、前記延出膜部が前記延出枠部に被さり、
前記延出枠部の内縁及び前記延出膜部によって、前記ポート孔を前記スタックにおける前記１つの枠の内部に連ねる連通路が画成されていることを特徴とする膜蒸留装置。
【請求項２】
前記ポート部が、前記延出枠部と協同して前記延出膜部を挟持する枠外ピースを含み、前記隣接する枠と前記枠外ピースとの間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の膜蒸留装置。
【請求項３】
前記隙間が、外部に開放されていることを特徴とする請求項２に記載の膜蒸留装置。
【請求項４】
前記スタックが、前記積層の方向と直交する幅方向をほぼ上下方向に向けて配置され、前記ポート部が、前記スタックの前記積層方向及び幅方向と直交する方向の外側に配置され、前記隙間の少なくとも下端部が外部に開放されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の膜蒸留装置。
【請求項５】
前記ポート孔が、前記延出膜部を貫通して前記連通路に連なっていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の膜蒸留装置。
【請求項１】
溶液の溶媒を膜蒸留にて抽出する膜蒸留装置であって、
膜蒸留のための膜を枠を挟んで積層してなるスタックと、
前記抽出した溶媒又は前記溶液を通すポート孔を有し、前記積層の方向から見て前記スタックの外側に配置されたポート部と、を備え、
少なくとも１つの枠の前記ポート部に対応する箇所には、隣接する枠の前記箇所よりも前記ポート部の側へ延び出て前記ポート部の一部を構成する延出枠部が形成され、
上記１つの枠と上記隣接する枠との間に挟まれた膜の外周部の前記箇所には、前記隣接する枠の前記箇所よりも前記ポート部の側へ延び出て前記ポート部の一部を構成する延出膜部が形成され、前記延出膜部が前記延出枠部に被さり、
前記延出枠部の内縁及び前記延出膜部によって、前記ポート孔を前記スタックにおける前記１つの枠の内部に連ねる連通路が画成されていることを特徴とする膜蒸留装置。
【請求項２】
前記ポート部が、前記延出枠部と協同して前記延出膜部を挟持する枠外ピースを含み、前記隣接する枠と前記枠外ピースとの間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の膜蒸留装置。
【請求項３】
前記隙間が、外部に開放されていることを特徴とする請求項２に記載の膜蒸留装置。
【請求項４】
前記スタックが、前記積層の方向と直交する幅方向をほぼ上下方向に向けて配置され、前記ポート部が、前記スタックの前記積層方向及び幅方向と直交する方向の外側に配置され、前記隙間の少なくとも下端部が外部に開放されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の膜蒸留装置。
【請求項５】
前記ポート孔が、前記延出膜部を貫通して前記連通路に連なっていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の膜蒸留装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−１７３０９５（Ｐ２０１１−１７３０９５Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０７６４（Ｐ２０１０−４０７６４）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]