(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原液流路材を挟んで折り畳んだシート状分離膜および透過液流路材を一組の素材群とし、一組または複数組の素材群を重ね合わせて有孔中空管の外周面に巻回してなるスパイラル型分離膜エレメントにおいて、前記分離膜の折り目の位置に溝状の筋目を形成したことを特徴とするスパイラル型分離膜エレメント。
【請求項２】
原液流路材を挟んで折り畳んだシート状分離膜および透過液流路材を一組の素材群とし、一組または複数組の素材群を重ね合わせて有孔中空管の外周面に巻回してなるスパイラル型分離膜エレメントにおいて、前記分離膜の折り目の位置に断続状の切れ目を形成し、前記分離膜の切れ目上に帯状のテープを貼着したことを特徴とするスパイラル型分離膜エレメント。
【請求項３】
原液流路材を挟んで折り畳んだシート状分離膜および透過液流路材を一組の素材群とし、一組または複数組の素材群を重ね合わせて有孔中空管の外周面に巻回するスパイラル型分離膜エレメントの製造方法において、前記分離膜の所定の位置に溝状の筋目を形成した後、前記分離膜を前記筋目で折り畳むことを特徴とするスパイラル型分離膜エレメントの製造方法。
【請求項４】
原液流路材を挟んで折り畳んだシート状分離膜および透過液流路材を一組の素材群とし、一組または複数組の素材群を重ね合わせて有孔中空管の外周面に巻回するスパイラル型分離膜エレメントの製造方法において、前記分離膜の所定の位置に断続状の切れ目を形成し、前記分離膜の切れ目上に帯状のテープを貼着した後、前記分離膜を前記切れ目で折り畳むことを特徴とするスパイラル型分離膜エレメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分離膜を用いて逆浸透技術、濾過技術等により流体の成分を分離するスパイラル型分離膜エレメントおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流体の成分を分離するための逆浸透膜分離装置、限外濾過装置、精密濾過装置等の膜分離装置にスパイラル型分離膜エレメントが用いられている。図９はスパイラル型分離膜エレメントの一部切欠き斜視図である。
【０００３】
図９に示すスパイラル型分離膜エレメント１は、透過液流路材３の両面に分離膜２を重ね合わせて３辺を接着することにより封筒状膜（袋状膜）４を形成し、その封筒状膜４の開口部を有孔中空管からなる集水管５に取り付け、ネット状（網状）の原液流路材６とともに集水管５の外周面にスパイラル状に巻回することにより構成される。
【０００４】
図９に示すように、原液７はスパイラル型分離膜エレメント１の一方の端面側から供給される。供給された原液７は原液流路材６に沿って流れ、スパイラル型分離膜エレメント１の他方の端面側から濃縮液９として排出される。原液７が原液流路材６に沿って流れる過程で分離膜２を透過した透過液８が透過液流路材３に沿って集水管５の内部に流れ込み、集水管５の端部から排出される。
【０００５】
上記のようなスパイラル型分離膜エレメントの製造の際には、原液流路材を挟んで分離膜を折り畳み、折り畳んだ分離膜および透過液流路材を一組の素材群（リーフ）とし、一組または複数組の素材群を重ね合わせて接着剤でシールしながら集水管の外周面に渦巻き状に巻き付ける。
【０００６】
例えば、図１０に示すように、原液流路材６を挟んで分離膜２を中央部で折り曲げて二つ折りにする。このように折り畳んだ分離膜２を複数枚作製し、透過液流路材３を間に挿入して複数枚の分離膜２を重ね合わせる。そして、透過液流路材３を介して背中合わせとなる各２枚の分離膜２の３辺を接着剤で接着しながら集水管５の外周面に渦巻き状に巻き付ける。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、スパイラル型分離膜エレメントは、肉厚、形状および材質の異なる素材群を接着剤でシールしながら集水管に渦巻き状に巻き付けることにより製造されるため、素材群に不均一なずれや皺が生じやすい。素材群のずれや皺は分離膜に欠陥を与え、またずれや皺が接着剤によるシール部分に及ぶとシールが不完全となり、原液が分離膜を透過せずに透過液側に流入する。それにより、分離膜エレメントの性能が著しく損なわれる。
【０００８】
このようなずれや皺を生じさせないためには、まず第一に分離膜を巻き付け方向に対して正確に直角に折り畳むことが必要となる。分離膜を折り畳むとその折り目で分離膜に欠陥が生じるため、その欠陥から液体が透過しないように折り目の部分に粘着テープを貼って分離膜を保護する。その状態で、分離膜を直角に折り畳むために、分離膜を折り返し、折り返しの部分を手、板、ローラ等でしごいて折り目を形成する方法が行われている。
【０００９】
しかしながら、通常、分離膜の幅は約１メートルと長いので、この方法では、折り目の直線度や直角度の精度が悪いという問題がある。その上、分離膜の折り目の位置は折り返す部分の長さで決まってしまうので、分離膜の所定の位置に十分に高精度で折り目を形成することが困難である。その結果、図１１に示すように、折り目１２が巻き付け方向Ａに対して正確に垂直にならず、折り畳まれた分離膜２にずれが生じてしまう。
【００１０】
また、分離膜の折り目に膨らみが残るため、複数の分離膜を積載したときに嵩張るとともに、積載位置の寸法精度が低下し、ひいては素材群の巻き付け時にずれが生じて欠陥が発生するという問題もある。
【００１１】
本発明の目的は、分離膜の所定の位置に折り目が膨らむことなく正確に形成されたスパイラル型分離膜エレメントおよびその製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明に係るスパイラル型分離膜エレメントは、原液流路材を挟んで折り畳んだシート状分離膜および透過液流路材を一組の素材群とし、一組または複数組の素材群を重ね合わせて有孔中空管の外周面に巻回してなるスパイラル型分離膜エレメントにおいて、分離膜の折り目の位置に溝状の筋目を形成したものである。
【００１３】
これにより、分離膜が所定の位置に形成された筋目で正確かつ容易に折り畳まれ、また分離膜の折り目の部分に膨らみが生じないので、有孔中空管の外周面に巻回された素材群にずれや皺が生じない。したがって、分離膜に欠陥が発生せず、良好な分離性能が得られる。
【００１４】
第２の発明に係るスパイラル型分離膜エレメントは、原液流路材を挟んで折り畳んだシート状分離膜および透過液流路材を一組の素材群とし、一組または複数組の素材群を重ね合わせて有孔中空管の外周面に巻回してなるスパイラル型分離膜エレメントにおいて、分離膜の折り目の位置に断続状の切れ目を形成し、分離膜の切れ目上に帯状のテープを貼着したものである。
【００１５】
これにより、分離膜が所定の位置に形成された切れ目で正確かつ容易に折り畳まれ、また分離膜の折り目の部分に膨らみが生じないので、有孔中空管の外周面に巻回された素材群にずれや皺が生じない。したがって、分離膜に欠陥が発生せず、良好な分離性能が得られる。
【００１６】
第３の発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの製造方法は、原液流路材を挟んで折り畳んだシート状分離膜および透過液流路材を一組の素材群とし、一組または複数組の素材群を重ね合わせて有孔中空管の外周面に巻回するスパイラル型分離膜エレメントの製造方法において、分離膜の所定の位置に溝状の筋目を形成した後、分離膜を筋目で折り畳むものである。
【００１７】
これにより、分離膜を所定の位置に形成された筋目で正確かつ容易に折り畳むことができ、また分離膜の折り目の部分に膨らみが生じないので、一組または複数組の素材群を接着剤で接着しながら有孔中空管の外周面に巻回する際に、素材群にずれや皺が生じない。したがって、分離膜に欠陥のないスパイラル型分離膜エレメントを製造することが可能となる。
【００１８】
第４の発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの製造方法は、原液流路材を挟んで折り畳んだシート状分離膜および透過液流路材を一組の素材群とし、一組または複数組の素材群を重ね合わせて有孔中空管の外周面に巻回するスパイラル型分離膜エレメントの製造方法において、分離膜の所定の位置に断続状の切れ目を形成し、分離膜の切れ目上に帯状のテープを貼着した後、分離膜を切れ目で折り畳むものである。
【００１９】
これにより、分離膜を所定の位置に形成された切れ目で正確かつ容易に折り畳むことができ、また分離膜の折り目の部分に膨らみが生じないので、一組または複数組の素材群を接着剤で接着しながら有孔中空管の外周面に巻回する際に、分離膜にずれや皺が生じない。したがって、分離膜に欠陥のないスパイラル型分離膜エレメントを製造することが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１および図２は本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの製造方法における分離膜の折り畳み方法の一例を示す模式図であり、図１（ａ）および図２（ａ）は正面図、図１（ｂ）および図２（ｂ）は平面図である。
【００２１】
まず、図１に示すように、分離膜２の所定の折り曲げ位置に粘着テープ１０を貼り、筋目入れ装置を用いて粘着テープ１０上から分離膜２に巻き付け方向Ａに対して垂直に直線状の筋目を形成する。筋目入れ装置の上部金型１１には直線状の突条１１ａが設けられ、下部金型１２には直線状の溝１２ａが設けられている。
【００２２】
これにより、図２に示すように粘着テープ１０および分離膜２の中央部に巻き付け方向Ａに対して垂直な直線状の筋目１３が形成される。そして、粘着テープ１０を内側にして原液流路材６（図７参照）を挟んで分離膜２を筋目１３で折り畳む。
【００２３】
図１および図２の方法で複数枚の分離膜２を作製し、図７に示すように、複数枚の分離膜２の間に透過液流路材３を挿入して重ね合わせ、透過液流路材３を介して背中合わせとなる各２枚の分離膜の３辺を接着剤で接着しながら集水管５の外周面に渦巻状に巻き付ける。
【００２４】
図３および図４は本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの製造方法における分離膜の折り畳み方法の他の例を示す模式図であり、図３（ａ）および図４（ａ）は正面図、図３（ｂ）および図４（ｂ）は平面図である。
【００２５】
まず、図３に示すように、分離膜２の所定の折り曲げ位置にミシン目入れ装置を用いて巻き付け方向Ａに対して垂直に直線状のミシン目１６を形成する。ミシン目入れ装置は上部金型１４および下部金型１５を有し、上部金型１４は、図５に示すように、波状の歯１４ａを有する。これにより、断続状の切れ目（破線状または点線状の切断部）からなるミシン目１６が形成される。
【００２６】
次に、図４に示すように、分離膜２のミシン目１６上に粘着テープ１０を貼り、断続状の切断部のシールを行う。そして、粘着テープ１０を内側にして原液流路材６（図７参照）を挟んで分離膜２をミシン目１６で折り畳む。
【００２７】
図３および図４の方法で複数枚の分離膜２を作製し、図７に示すように、複数枚の分離膜２の間に透過液流路材３を挿入して重ね合わせ、透過液流路材３を介して背中合わせとなる各２枚の分離膜の３辺を接着剤で接着しながら集水管５の外周面に渦巻き状に巻き付ける。
【００２８】
図８は本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの製造方法の他の例を示す模式図である。
長尺状の分離膜２に、図１および図２の方法で巻き付け方向に対して垂直な複数の筋目１３を形成するか、あるいは図３および図４の方法で巻き付け方向に対して垂直な複数のミシン目１６を形成し、分離膜２をそれらの筋目１３またはミシン目１６で交互に逆方向に折り畳む。折り畳まれた分離膜２の間に原液流路材６および透過液流路材３を交互に挟み込む。原液流路材６が挟み込まれた分離膜２の折り目１２が集水管５への巻き始め側の折り目となる。
【００２９】
その後、透過液流路材３を介して対向する分離膜２の両側の２辺を接着剤で接着しながら折り畳まれた分離膜２を原液流路材６および透過液流路材３とともに折り目１２から集水管５の外周面に渦巻き状に巻き付ける。
【００３０】
このように、本発明に係る製造方法を用いることにより、分離膜２の所定の位置に折り目を膨らむことなく正確に形成することができ、欠陥のない優れたスパイラル型分離膜エレメントを製造することが可能となる。
【００３１】
【実施例】
［実施例１］
分離膜２の中央部に巻き付け方向Ａに対して垂直に粘着テープ１０を貼り、筋目入れ装置を用いて粘着テープ１０の中心に巻き付け方向Ａに対して垂直に直線状の筋目１３を形成した。原液流路材６を挟んで分離膜２を筋目１３で折り曲げて二つ折りにした。このとき、図６に示すように、分離膜２を巻き付け方向Ａに対して垂直な筋目１３に沿って膨らむことなく正確に折り畳めることが確認できた。
【００３２】
このようにして折り畳んだ分離膜２に透過液流路材３を重ね合わせて一組のリーフとし、３０枚のリーフを作製して重ね合わせた。透過液流路材３を介して背中合わせとなる各２枚の分離膜２の３辺をウレタン樹脂で接着しながら集水管５の外周面に渦巻き状に巻き付け、スパイラル型分離膜エレメントを製造した。
【００３３】
このようにして製造されたスパイラル型分離膜エレメントでは、集水管５に巻き付けられた素材群にずれや皺が全く発生せず、所定の性能が得られた。
【００３４】
［実施例２］
分離膜２の中央部にミシン目入れ装置を用いて巻き付け方向Ａに対して垂直に直線状のミシン目１６を形成した。分離膜２のミシン目１６上に粘着テープ１０を貼り、断続状の切断部のシールを行った。原液流路材６を挟んで分離膜２をミシン目１６で折り曲げて二つ折りにした。このとき、図６に示すように、分離膜２を巻き付け方向Ａに対して垂直なミシン目１６に沿って膨らむことなく正確に折り畳めることが確認できた。
【００３５】
このようにして折り畳んだ分離膜２に透過液流路材３を重ね合わせて一組のリーフとし、３０枚のリーフを作製して重ね合わせた。透過液流路材３を介して背中合わせとなる各２枚の分離膜２の３辺をウレタン樹脂で接着しながら集水管５の外周面に渦巻き状に巻き付け、スパイラル型分離膜エレメントを製造した。
【００３６】
このようにして製造されたスパイラル型分離膜エレメントでは、集水管５に巻き付けられた素材群にずれや皺が全く発生せず、所定の性能が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの製造方法における分離膜の折り畳み方法の一例を示す模式図である。
【図２】本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの製造方法における分離膜の折り畳み方法の一例を示す模式図である。
【図３】本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの製造方法における分離膜の折り畳み方法の他の例を示す模式図である。
【図４】本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの製造方法における分離膜の折り畳み方法の他の例を示す模式図である。
【図５】図３の折り畳み方法に用いられるミシン目入れ装置の歯を示す図である。
【図６】図１および図２の方法または図３および図４の方法により折り畳まれた分離膜を示す図である。
【図７】本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの製造方法の一例を示す模式図である。
【図８】本発明に係るスパイラル型分離膜エレメントの製造方法の他の例を示す模式図である。
【図９】スパイラル型分離膜エレメントの一部切欠き斜視図である。
【図１０】従来のスパイラル型分離膜エレメントの製造方法による複数の分離膜を重ねた状態を示す模式図である。
【図１１】従来のスパイラル型分離膜エレメントの製造方法により折り畳まれた分離膜を示す図である。
【符号の説明】
２  分離膜
３  透過液流路材
５  集水管
６  原液流路材
７  原液
８  透過液
９  濃縮液
１０  粘着テープ
１１，１４  上部金型
１２，１５  下部金型
１１ａ  突条
１２ａ  溝
１３  筋目
１４ａ  歯
１６  ミシン目
【図１】
0003570831.tif 000002
【図２】
0003570831.tif 000003
【図３】
0003570831.tif 000004
【図４】
0003570831.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003570831.tif 000008
【図８】
0003570831.tif 000009
【図９】
0003570831.tif 000010
【図１０】
0003570831.tif 000011
【図１１】
0003570831.tif 000012