特許 6930106 多管式分離膜モジュール及び液体処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6930106

(24)【登録日】2021年8月16日

(45)【発行日】2021年9月1日

(54)【発明の名称】多管式分離膜モジュール及び液体処理方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 61/36 20060101AFI20210823BHJP

   B01D 63/06 20060101ALI20210823BHJP

【ＦＩ】

   B01D61/36

   B01D63/06

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-594(P2017-594)

(22)【出願日】2017年1月5日

(65)【公開番号】特開2017-124396(P2017-124396A)

(43)【公開日】2017年7月20日

【審査請求日】2019年12月24日

(31)【優先権主張番号】特願2016-1843(P2016-1843)

(32)【優先日】2016年1月7日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006035

【氏名又は名称】三菱ケミカル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】京谷 智裕

(72)【発明者】

【氏名】垣内 博行

(72)【発明者】

【氏名】原口 幸也

(72)【発明者】

【氏名】林 則夫

【審査官】 長谷部 智寿

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２４４６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１７１０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０４８９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８３７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２４４６７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８３１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−１８０７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１６６１７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１７−５０６７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−７３９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１８２０７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ５３／２６

Ｃ０２Ｆ １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面に開放口を有した槽体と、
該槽体内の上部に設置された、蒸気透過方式の複数本の管状分離膜と、
該槽体内の下部に配置された、被処理液を気化させるための気化ユニットと、
を有し、
前記管状分離膜は、一端側が第１の支持部材によって支持され、他端側が第２の支持部材によって支持されていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。

【請求項2】

請求項１において、前記槽体に設けられた分離膜ユニットを備えた多管式分離膜モジュールであって、
該分離膜ユニットは、
該開放口に着脱可能に装着された蓋板と、
該蓋板に支持された前記管状分離膜と、
前記蓋板に設けられた吸引口と、
該吸引口と該管状分離膜内とを連通する連通手段と
を有することを特徴とする多管式分離膜モジュール。

【請求項3】

請求項２において、
前記管状分離膜の一端側が前記第１の支持部材としての支持ブロックに固定され、
該管状分離膜の他端側が封じられ、前記第２の支持部材としての支持プレートに支持されており、
該管状分離膜内を吸引するために、該支持ブロックに通路が設けられていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。

【請求項4】

請求項３において、前記支持プレートに設けられた開口に前記管状分離膜が挿入されて支持されていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項において、前記気化ユニットは、軸心方向を水平方向とした液膜生成ドラムを有することを特徴とする多管式分離膜モジュール。

【請求項6】

請求項５において、該液膜生成ドラムを支持する軸棒の端部に第１のマグネットが設けられ、該第１のマグネットは前記槽体の側壁内面に対面しており、
該槽体の側壁の外面に、該第１のマグネットに対面して第２のマグネットが配置され、該第２のマグネットがモータにより回転可能とされていることを特徴とする多管式分離膜モジュール。

【請求項7】

請求項１ないし４のいずれか１項において、前記気化ユニットは、流下液膜式マイクログルーブ蒸発器を有することを特徴とする多管式分離膜モジュール。

【請求項8】

請求項１ないし４のいずれか１項において、前記気化ユニットは、スプレー式であることを特徴とする多管式分離膜モジュール。

【請求項9】

請求項１ないし４のいずれか１項において、前記気化ユニットは、蒸発シートを有することを特徴とする多管式分離膜モジュール。

【請求項10】

請求項１ないし４のいずれか１項において、前記気化ユニットは、気液撹拌機構を有することを特徴とする多管式分離膜モジュール。

【請求項11】

請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の多管式分離膜モジュールを用いた液体処理方法。

【請求項12】

請求項１１において、
前記槽体内に被処理液を前記管状分離膜が浸漬されない量だけ供給する工程と、
前記気化ユニットによって被処理液を気化させると共に管状分離膜内を減圧して被処理液を透過処理する工程と、
前記槽体内の被処理液の液面レベルが所定レベルにまで低下した後、槽体内の液を排出する工程と、
を有することを特徴とする液体処理方法。

【請求項13】

請求項１２において、槽体内の液を排出する工程の前に、槽体及び／又は液を冷却する工程を有することを特徴とする液体処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は溶液から一部の成分を分離する液体処理方法と、この方法に用いられる多管式分離膜モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

溶液中の成分を分離するための機器として多管式分離膜モジュールが知られている。この多管式分離膜モジュールに用いる分離膜エレメントは、分離すべき物質の分子程度の大きさの微細孔を有するゼオライト等からなる多孔質の分離膜を管状に形成したものである。溶液から特定の成分を分離する方法として、溶液の流体あるいは発生蒸気を分離膜エレメントの一方（外面）に接触させて、もう一方（内面）を減圧することにより、特定の成分を浸透気化あるいは蒸気透過させ分離する方法が知られている。

【0003】

このような、多管式分離膜モジュールにおいて、分離効率を高めるためには、分離対象となる溶液あるいは発生蒸気を分離膜エレメントの全長にわたって効率よく接触させることが必要とされる。

【0004】

特許文献１には、筒軸心方向を水平方向とした円筒状のケーシング内に複数の分離膜エレメントを水平に設置した多管式分離膜モジュールが記載されている。

【0005】

特許文献２には、管状のゼオライト膜複合体を管軸方向が上下方向となるように被分離液中に浸漬し、ゼオライト膜複合体内を真空ポンプで減圧し、水を浸透気化させる方法が図示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−３９５４６号公報

【特許文献2】特開２０１３−１３８８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１では、その００４１段落の通り、水とエタノールとの混合蒸気を連続的にケーシング内に供給しており、被処理液をバッチ式に処理することは記載されていない。

【0008】

特許文献２のように、ゼオライト膜複合体を被処理液中に浸漬して被処理液を処理する場合、被処理液をバッチ式に処理することは可能である。しかしながら、例えば、被処理液が日本酒、ワイン等の醸造酒であって、使用されるゼオライト膜が疎水性であるような場合、処理を継続していると、被処理液中の各種の疎水性成分がゼオライト膜複合体に吸着してしまい、効率よく分離操作を続行することができない。

【0009】

本発明は、被処理液をバッチ式に効率よく処理することができる多管式分離膜モジュールと、この多管式分離膜モジュールを用いた液体処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の多管式分離膜モジュールは、上面に開放口を有した槽体と、該槽体内の上部に設置された管状分離膜と、該槽体内の下部に配置された気化ユニットと、を有することを特徴とする。

【0011】

本発明の一態様の多管式分離膜モジュールは、前記槽体に設けられた分離膜ユニットを備えた多管式分離膜モジュールであって、該分離膜ユニットは、該開放口に着脱可能に装着された蓋板と、該蓋板に支持された前記管状分離膜と、前記蓋板に設けられた吸引口と、該吸引口と該管状分離膜内とを連通する連通手段とを有することを特徴とするものである。

【0012】

本発明の一態様では、前記蓋板の下面の一端側に支持ブロックが垂設され、前記蓋板の下面の他端側に支持プレートが垂設されており、前記管状分離膜の一端側が該支持ブロックに固定されている。前記連通手段として、該支持ブロックに通路が設けられている。また、該管状分離膜の他端側が封じられ、該支持プレートに支持されている。この場合、該支持プレートに設けられた開口に前記管状分離膜が挿入されて支持されていることが好ましい。

【0013】

本発明の一態様では、気化ユニットは、軸心方向を水平方向とした液膜生成ドラムを有する。この場合、液膜生成ドラムを支持する軸棒の端部に第１のマグネットが設けられ、該第１のマグネットは前記槽体の側壁内面に対面しており、該槽体の側壁の外面に、該第１のマグネットに対面して第２のマグネットが配置され、該第２のマグネットがモータにより回転可能とされていることが好ましい。

【0014】

本発明の液体処理方法は、かかる本発明の多管式分離膜モジュールを用いる。

【0015】

この液体処理方法は、前記槽体内に被処理液を前記管状分離膜が浸漬されない量だけ供給する工程と、被処理液を気化させる工程と、前記管状分離膜内を減圧して被処理液から発生した蒸気から目的成分蒸気のみを透過処理する工程と、前記槽体内の被処理液の液面レベルが所定レベルにまで低下した後、槽体内の液を排出する工程と、を有するバッチ式処理に適用するのに好適である。

【発明の効果】

【0016】

本発明の多管式分離膜モジュールでは、槽体内の上部に管状分離膜が設置されており、槽体内の下部に収容された被処理液を気化させて管状分離膜で分離するので、管状分離膜は被処理液に浸漬されない状態となっており、例えば、被処理液が醸造酒など疎水性成分を含む場合であって、使用されるゼオライト膜が疎水性であるような場合であっても、疎水性成分が管状分離膜に吸着することがなく、被処理液の分離処理を安定して行うことができる。このため、本発明によると、被処理液のバッチ式処理を効率よく行うことができる。

【0017】

本発明の一態様では、槽体に対し分離膜ユニットが着脱可能となっているので、分離膜ユニットを槽体から取り外すことにより、分離膜ユニット及び槽体を入念に清掃することができる。

【0018】

本発明の一態様では、気化ユニットが液膜生成ドラムを備えているので、液膜生成ドラムを回転させることにより、槽体内の被処理液の気化を促進させることができる。

【0019】

この液膜生成ドラムをマグネットカップリング機構によって回転駆動するよう構成することにより、槽体に液膜生成ドラム用の軸封装置を設けることが不要となる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】実施の形態に係る多管式分離膜モジュールの斜視図である。

【図2】図１の多管式分離膜モジュールの分解図である。

【図3】図１の多管式分離膜モジュールの側面図である。

【図4】図３のIV−IV線断面図である。

【図5】図３のＶ−Ｖ線断面図である。

【図6】図５のVI−VI線拡大縦断面図である。

【図7】管状分離膜の先端側の構造を示す縦断面図である。

【図8】気化ユニットの液膜生成ドラムの斜視図である。

【図9】別の実施の形態に係る多管式分離膜モジュールの図５と同一箇所の縦断面図である。

【図10】実施の形態に係る多管式分離膜モジュールの側面図である。

【図11】実施の形態に係る多管式分離膜モジュールの側面図である。

【図12】図１１のXII−XII線断面図である。

【図13】実施の形態に係る多管式分離膜モジュールの側面図である。

【図14】図１３のXIV−XIV線断面図である。

【図15】実施の形態に係る多管式分離膜モジュールの側面図である。

【図16】実施の形態に係る多管式分離膜モジュールの側面図である。

【図17】気化ユニットの側面図である。

【図18】実施例の結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１〜８は実施の形態に係る多管式分離膜モジュールを示すものである。

【0022】

図１，２の通り、この実施の形態に係る多管式分離膜モジュール１は、上面が開放した直方体形状の槽体２と、該槽体２に着脱可能に装着された分離膜ユニット３と、該槽体２内の下部に配置された気化ユニット４とを有する。

【0023】

槽体２は、この実施の形態では平面視が長方形の深型のものであり、一端側の下端近傍に排液バルブ２ａが設けられている。槽体２は電解研磨したＳＵＳ製とされているが、これに限定されない。図示は省略するが、槽体２の側面には槽体２内を透視するためのガラス窓が設けられている。

【0024】

分離膜ユニット３は、槽体２の上面に被さる蓋板５と、該蓋板５の長手方向の両端側の上面に設けられたグリップ６と、蓋板５の長手方向の一端側から上方に突出するノズル７、窒素等のパージガスの導入・排出用の３個のノズル８ａ，８ｂ、液導入用ノズル８ｃ、熱電対等の温度センサ（図示略）挿入口９と、蓋板５の下面から下方に垂下するように設けられた支持プレート１１及び支持ブロック１０と、該支持プレート１１と支持ブロック１０との下部同士の間に架け渡されるように設けられた複数本（この実施の形態では４列×２段＝８本）の管状分離膜２０等を有する。蓋板５はパッキン（図示略）を介して槽体２に被せられ、バックル５ｂによって、槽体２に気密にかつ着脱可能に固定される。なお、図２ではバックル５ｂの図示が省略されている。

【0025】

図示は省略するが、ノズル７に耐圧ホース及びコールドトラップを介して真空ポンプ等の減圧装置が接続される。ノズル８ａにはバルブ（図示略）を介して窒素ボンベ等の窒素ガス源（図示略）が接続される。ノズル８ｂには、排気用の真空ポンプ（図示略）が接続される。挿入口９に挿入された温度センサと該挿入口９との間はシール部材（図示略）によって気密にシールされる。

【0026】

支持ブロック１０は、蓋板５の長手方向の一端側に位置し、支持プレート１１は、蓋板５の長手方向の他端側に位置している。

【0027】

支持ブロック１０は、槽体２の短手幅方向に延在した厚板状である。図５，６の通り、上面から前記ノズル７が上方に突設されている。ノズル７は、蓋板５の孔５ａを下から上に通り抜け、ナット７ａが締め込まれる。これにより、ノズル７及び支持ブロック１０が蓋板５に固定される。図５の通り、支持ブロック１０には、ノズル７を貫通する縦孔１０ａと該縦孔１０ａの下端に連なる横孔１０ｂと、該横孔１０ｂに連なり、下方に延在する複数本（この実施の形態では４本）の縦孔１０ｃと、各縦孔１０ｃに連なり、槽体２の長手方向中央側に向って開放した横孔１０ｄが穿設されている。

【0028】

この横孔１０ｄは、上下方向の位置を異ならせて複数個（この実施の形態では各縦孔１０ｃに２個）設けられている。横孔１０ｄの内周面に雌螺子１０ｅが刻設されている。この雌螺子１０ｅに、管状分離膜２０の基端側が螺着されている。

【0029】

この実施の形態では、支持ブロック１０に横孔１０ｂと縦孔１０ｃとが設けられているが、図９の支持ブロック１０’のように一つの空間１０ｋを設け、横孔１０ｄを該空間１０ｋに連通するように設けてもよい。

【0030】

図１に記載の態様では蓋板５と支持ブロック１０が一体となっているが、一体となっていなくてもよく、蓋板と支持ブロックが別体とされ、それぞれ槽体から着脱できるものであってもよい。

【0031】

図６，７の通り、管状分離膜２０は、管状の多孔質支持体２１と、該多孔質支持体２１の外周面に形成されたゼオライト膜２２と、該多孔質支持体２１の基端に同軸状に連設されたボスピース２３と、多孔質支持体２１の先端に同軸状に連設されたエンドピース２４とを有する。

【0032】

ボスピース２３は筒状であり、管状分離膜２０内を横孔１０ｄに連通させている。エンドピース２４は、管状分離膜２０の先端を封止している。ボスピース２３及びエンドピース２４は熱収縮フィルム２５，２６によってゼオライト膜付きの多孔質支持体２１に連結されている。

【0033】

ボスピース２３の長手方向の途中に、工具係合用の六角形のフランジ２３ａが設けられている。このフランジ２３ａよりも支持ブロック１０側の外周面に、横孔１０ｄの雌螺子１０ｅに螺合する雄螺子２３ｄが刻設されている。

【0034】

フランジ２３ａの支持ブロック１０側の側面にはＯリング２７が設置されている。

【0035】

管状分離膜２０のボスピース２３を横孔１０ｄに締め込むと、フランジ２３ａと支持ブロック１０との間でＯリング２７が挟圧されることにより、槽体２内と横孔１０ｄ内とが封隔される。

【0036】

上記ボスピース２３の雄螺子２３ｄの態様としては、ＰＴ螺子であってもよく、その場合には対応する横孔１０ｄの雌螺子もＰＴ螺子とし、該雄螺子２３ｄにシールテープを巻いて横孔１０ｄに締め込む。この場合にはＯリング２７は使用しなくてよい。

【0037】

管状分離膜２０のうちエンドピース２４が支持プレート１１の挿通孔１１ａに挿通され、支持されている。

【0038】

上記管状の多孔質支持体２１の材質としては、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などを含むセラミックス焼結体の無機多孔質支持体が挙げられる。

【0039】

ゼオライト膜２２は、好ましくは、多孔質支持体２１の表面においてゼオライトを結晶化させて形成されたものである。

【0040】

ゼオライト膜を構成する主たるゼオライトは、通常、酸素６−１２員環構造を有するゼオライトを含み、好ましくは酸素６−１０員環構造を有するゼオライトを含む。

【0041】

ゼオライト膜は、ゼオライトが単独で膜となったものでも、前記ゼオライトの粉末をポリマーなどのバインダー中に分散させて膜の形状にしたものでも、各種支持体上にゼオライトを膜状に固着させたゼオライト膜複合体でもよい。ゼオライト膜は、一部アモルファス成分などが含有されていてもよい。

【0042】

ただし、本発明はゼオライト膜以外の分離膜を有した管状分離膜を用いてもよい。

【0043】

気化ユニット４は、パンチングメタルよりなる円筒状の液膜生成ドラム１２と、該液膜生成ドラム１２の一端側から突設された駆動軸１３と、該駆動軸１３の先端に固設されたマグネット板１４と、液膜生成ドラム１２の他端側から突設された支持軸１５とを有する。駆動軸１３及び支持軸１５とは液膜生成ドラム１２の軸心方向に延設されている。液膜生成ドラム１２は軸心方向が水平となるように分離膜ユニット３の下方に配置され、駆動軸１３及び支持軸１５がそれぞれ槽体２の底部から立ち上がるブラケット１６，１７に回動自在に支持されている。

【0044】

槽体２外には、モータユニット１８が配置されている。モータユニット１８内には、モータ１８ａと、該モータ１８ａによって回転されるマグネット板１８ｂが設置されている。このマグネット板１８ｂは、槽体２の側壁に対面しており、この側壁を挟んで気化ユニット４のマグネット板１４と対峙し、マグネットカップリング機構を構成している。

【0045】

なお、図は省略するが、槽体２の下面にヒータ（例えばラバーヒーター）を設置し、必要に応じヒータを作動させて被処理液を加熱してもよい。合わせて、槽体２内で発生している蒸気の凝縮防止を目的とした保温処理を施してもよく、その一態様として例えばラバーヒーター等を槽体２の側面に巻いてもよい。

【0046】

このように構成された多管式分離膜モジュール１を用いて液体を処理するには、ノズル８ｂから槽体２内を排気し、ノズル８ｃから被処理液Ｌを槽体２内に吸引導入する。液膜生成ドラム１２は、それを回転させることで液膜を生成させて蒸発面積を稼ぐことを目的としているので、被処理液Ｌの液量は、図５のように液膜生成ドラム１２の上部が液面よりも上側の気相に露呈する液量とする。次いで、ノズル８ａに接続されたバルブを調整することによって窒素ガスを導入し、槽体２内を窒素ガス雰囲気とする。

【0047】

なお、被処理液Ｌの槽体２への導入方法としては、ノズル８ｂ、８ｃを使用せずに、分離膜ユニット３を取り外した状態で、直接槽体２へ注ぎ込んでもよい。

【0048】

次いで、モータユニット１８によって気化ドラム１２を回転させて被処理液の気化を促進させると共に、ノズル７に接続された減圧装置（図示略）を作動させて管状分離膜２０内を減圧する。これにより、槽体２内に存在する蒸気成分（例えばアルコールと水の混合蒸気）中の特定成分（例えば、アルコール蒸気）が分離膜を透過し、孔１０ｄ〜１０ａを通って排出され、分離操作（例えば脱アルコール処理）が行われる。なお、分離膜を透過する成分はアルコールに限定されるものではない。

【0049】

槽体２内の液面レベルが、所定レベルまで低下したならば、気化ドラム１２の回転を停止すると共に、排液バルブ２ａを開とし、槽体２内の残液を排出して取り出す。なお、残液の取り出し方法としてはこれに限定されるものではなく、例えば分離膜ユニット３を取り外した後に、単に槽体２を傾斜させて別の容器に移してもよい。

【0050】

その後、上記と同様にして槽体２内に新たな被処理液を収容し、上記手順によって分離処理を行う。

【0051】

この多管式分離膜モジュール１では、管状分離膜２０が槽体２内の被処理液と接触しないので、蒸気透過方式にて日本酒やワインのような醸造酒を脱アルコール処理する場合であっても、疎水性成分が管状分離膜２０に吸着せず、効率よくバッチ式に脱アルコール処理を行うことができる。なお、必要に応じ、分離ユニット３を槽体２から取り出して清掃等のメンテナンスを施す。本発明は、日本酒やワインのような醸造酒だけでなく、単式蒸留焼酎や連続式蒸留焼酎等の蒸留酒の脱アルコール処理にも適用でき、脱水による濃縮処理にも適用できる。

【0052】

この多管式分離膜モジュール１では、液膜生成ドラム１２は、モータユニット１８によってマグネットカップリング機構を介して回転駆動される。このため、液膜生成ドラム１２の軸棒１３は、槽体２の側壁を貫通しておらず、液封軸受が不要である。そのため、グリース等によって被処理液が汚染されることもない。

【0053】

この多管式分離膜モジュール１では、分離膜ユニット３を槽体２から取り出すことが容易であり、分離膜ユニット３や槽体２の清掃も容易に行うことができる。

【0054】

なお、分離（例えば脱アルコール）または濃縮（例えば脱水）の対象となる被体としては、醸造酒に限らず、分離膜によって分離または濃縮が可能な複数の成分からなる液体の混合物であれば特に制限はなく、蒸留酒や果汁であってもよい。

【0055】

上記実施の形態では、槽体２に１個の分離膜ユニット３及び気化ユニット４を設置しているが、複数の分離膜ユニット又は気化ユニットを設置してもよい。また、分離膜ユニット３の管状分離膜の本数は８本以外であってもよい。

【0056】

上記実施の形態は、本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態とされてもよい。上記実施の形態では、気化ユニット４が液膜生成ドラム１２を有した構成とされているが、流下液膜式マイクログルーブ蒸発器、スプレー式、蒸発シート、気液撹拌機構などを有した、他の気化ユニットを用いてもよい。

【0057】

なお、槽体２から気化ユニット４、液膜生成ドラム１２とその軸棒１３、マグネット板１４、ブラケット１６を取り外して、単に槽体内に被処理液を入れた状態で使用することもできる。

【0058】

図１０は、スプレー式の気化ユニット４Ａを備えた多管式分離膜モジュールを示している。この気化ユニット４Ａは、槽体２の側壁下部（管状分離膜２０よりも下位）に設けられたスプレーノズル４０を備えており、槽体２の底部近傍の液取出口４１から槽体２内の液を取り出し、ポンプ４２及び配管４３を介して該スプレーノズル４０に供給するよう構成されている。スプレーノズル４０からスプレーされた微細な液滴が気化し、管状分離膜２０で分離処理される。

【0059】

図１１，１２に示す気化ユニット４Ｂでは、スプレーノズル４０の代わりに散水器４４が設置されている。この散水器４４は槽体２内の管状分離膜２０よりも下位を槽体２の長手方向に延設されている。散水器４４の下側に複数本のヒータ管４５が設置されている。このヒータ管４５も、槽体２の長手方向に延設されている。ヒータ管４５には、入口４５ａ及び出口４５ｂを介して定温（例えば１８℃±２℃）の液状熱媒体が流通される。

【0060】

ポンプ４２から送られてきた液が該散水器４４から散水され、ヒータ管４５に注ぎかけられ、ヒータ管４５の外周面を流下する間に蒸発し、管状分離膜２０で分離処理される。

【0061】

ヒータ管４５としては銅などの金属管が好適であるが、これに限定されない。ヒータ管４５の外周面に凹凸（例えば突起、凹穴、波形の凸条、溝、これらの組合せ等）やフィンなどを設け、表面積を大きくすることが好ましい。

【0062】

図１３，１４に示す気化ユニット４Ｃは、下端部が槽体２内の液Ｌに浸漬されるようにシート面を上下方向とした蒸発シート５０を備えている。蒸発シート５０は、支持部材５１によって支持ブロック１０及び支持プレート１１に吊支され、管状分離膜２０の下側に配置されている。ただし、蒸発シート５０を自立式とし、槽体２の底面から立ち上がる構成としてもよい。蒸発シート５０の材質としては、不織布、親水性多孔質合成樹脂シートなどが例示されるが、これに限定されない。

【0063】

槽体２内の液Ｌが蒸発シート５０に毛細管現象によって吸い込まれ、蒸発シート５０から蒸発して管状分離膜２０で分離処理される。

【0064】

図１５及び図１６，１７に示す気化ユニット４Ｄ，４Ｅは気液撹拌機構を備えるものである。図１５に示す気化ユニット４Ｄでは、外部に設置した循環ポンプ６２を利用して槽体２内の気体を吸引管６０、集合管６１を介して吸引した後、給気管６３及び散気管６４によって液Ｌ中へ注入することで気泡を発生させ、気液撹拌を促進させる。

【0065】

図１６，１７に示す気化ユニット４Ｅでは、エアレーション攪拌機７０を用いている。このエアレーション攪拌機７０は、蓋板５の下面に対面するマグネット板７１と、該マグネット板７１に連なる回転軸７２と、該回転軸７２の下端に設けられた回転盤７３と、回転軸７２をカバー７４に支承する軸受７５等を備えている。該カバー７４が蓋板５の下面に取付けられている。

【0066】

回転盤７３には、底面中央に吸水口７６が設けられると共に、該吸水口７６から放射方向に延在する複数の噴出孔７７が設けられている。

【0067】

回転軸７２の上下方向の途中には、吸気口７８が設けられ、該吸気口７８に連なる導入孔７９が下方に向って延設されている。導入孔７９の下部は複数の分岐孔７９ａに分岐しており、各分岐孔７９ａの先端が噴出孔７７の途中に接続されている。

【0068】

蓋板５の上面に対面するように、マグネット板７１の上方に駆動側マグネット板８１が配置され、モータ８２によって回転駆動されるよう構成されている。モータ８２はハウジング８３に取り付けられており、ハウジング８３は蓋板５の上面に取付けられている。

【0069】

モータ８２を駆動してマグネット板８１を回転させると、マグネット板７１が従動して回転し、回転軸７２が回転する。そうすると、噴出孔７７内の液に遠心力が作用し、槽体２内の液Ｌが吸水口７６から噴出孔７７を通って放射方向に流出する。この流れによるエゼクタ作用により、吸気口７８、導入孔７９及び分岐孔７９ａを介して槽体２内の気体Ｇが液Ｌと共に気泡となって液Ｌ中に噴出する。

【0070】

上記いずれの気化ユニットを使用する場合でも、槽体２内の残液を排出して取り出す前に、槽体２及び／又は液Ｌを冷却（好ましくは外部から（ここでは図示しない））することにより、槽体内に存在する蒸気を凝縮回収してもよい。尚、該冷却操作は残液の排出中も引き続き行ってもよい。

【実施例】

【0071】

図１〜８に示す多管式分離膜モジュール１を用いて清酒を脱アルコール処理した。槽体２は、高さ２５２ｍｍ、長手方向５５０ｍｍ、短手方向１５０ｍｍである。液膜生成ドラム１２は、直径７０ｍｍ、長さ４４０ｍｍである。分離膜ユニット３の管状分離膜２０として、直径１２ｍｍ、長さ４００ｍｍのものを８本設置した。なお、液膜生成ドラム１２の上面と分離膜ユニット３の管状分離膜２０の下面との距離は６５ｍｍであり、分離膜ユニット３の管状分離膜２０の上面と蓋板５の下面との距離は８０ｍｍである。

【0072】

市販の清酒Ａ（初期アルコール濃度：１３．０ｖｏｌ．％）又は清酒Ｂ（初期アルコール濃度：１５．６ｖｏｌ．％）を１，０００ｇ槽体２に注ぎ入れた。液膜生成ドラム１２の清酒液面からの突出高さは約５０ｍｍであった。液膜生成ドラム１２を７０ｒｐｍで回転させ、液温２６〜２７℃、気相部温度２５〜２６℃で、脱アルコール処理を１０時間（清酒Ａ）又は７．５時間（清酒Ｂ）行った。なお、ノズル７には耐圧ホース及びコールドトラップを介して真空ポンプを接続し、ノズル７の出口部の圧力が０．２〜０．４ｋＰａＡとなるように減圧した。

【0073】

アルコール蒸気の透過流束を図１８に示す。図１８の通り、清酒Ａと清酒Ｂのアルコール透過流束は、アルコール濃度に応じた差を示している。清酒Ａ及び清酒Ｂのいずれにおいても、アルコール透過流束が経時的に減少する。これは、槽体２内の清酒のアルコール濃度が脱アルコール処理により経時的に低下することによるものである。

【符号の説明】

【0074】

１ 多管式分離膜モジュール
２ 槽体
３ 分離膜ユニット
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ 気化ユニット
１０ 支持ブロック
１２ 液膜生成ドラム
１４，１８ｂ マグネット板
１８ モータユニット
２０ 管状分離膜
４０ スプレーノズル
４２ ポンプ
４４ 散水器
４５ ヒータ管
５０ 蒸発シート
６４ 散気管
７０ エアレーション攪拌機
７３ 回転盤

【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17】

【図18】