(57)【要約】  本発明は、セパレータアセンブリの製造方法及び装置を提供する。この方法は、１以上の濃縮液排出導管と１以上の透過液排出導管とを備える中央コアエレメントを用意し、透過液キャリヤ層、膜層、及び供給キャリヤ層を備える膜スタックアセンブリの第１の部分を、濃縮液排出導管と透過液排出導管が膜スタックアセンブリの第１の部分によって分離されるように中央コアエレメント内に配置し、膜スタックアセンブリの第２の部分を中央コアエレメント周りに半径方向に巻き、巻回アセンブリの両端面に接着剤を塗工することによって、膜スタックアセンブリからなる２つの反対側の端面を備える巻回アセンブリを封止し、接着剤が膜スタックアセンブリ内に浸透するように中央コアエレメント内で負圧を加えることを含む。【選択図】  図２
2014510617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータアセンブリの製造方法であって、当該方法が、
１以上の濃縮液排出導管と１以上の透過液排出導管とを備える中央コアエレメントを用意する段階と、
１以上の透過液キャリヤ層と、１以上の膜層と、１以上の供給キャリヤ層とを備える膜スタックアセンブリを用意する段階と、
濃縮液排出導管と透過液排出導管が膜スタックアセンブリの第１の部分によって分離されるように膜スタックアセンブリの第１の部分を中央コアエレメント内に配置する段階と、
供給キャリヤ層が濃縮液排出導管と接触するが、透過液排出導管とは接触せず、透過液キャリヤ層が透過液排出導管と接触するが、濃縮液排出導管とは接触せず、透過液キャリヤ層がセパレータアセンブリの外側表面を形成しないように、膜スタックアセンブリの第２の部分を中央コアエレメント周りに半径方向に巻き付ける段階と、
膜スタックアセンブリからなる２つの反対側の端面を備える、得られた巻回アセンブリを封止して、セパレータアセンブリを形成する段階と
を含んでおり、
得られた巻回アセンブリを封止する段階が、
巻回アセンブリの両端面に接着剤を塗工し、
巻回アセンブリの端面に塗工された接着剤が膜スタックアセンブリ内に浸透するように透過液排出導管及び濃縮液排出導管のうちの１以上を通して負圧を加える段階を含む、方法。
【請求項２】
巻回アセンブリの両端面に接着剤を塗工する段階が、巻回アセンブリを回転させている間、巻回アセンブリの端面に接着剤を塗工する段階を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
端面に接着剤を塗工する段階の間、巻回アセンブリが垂直に配置される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
接着剤が、刷毛塗り、塗装、又はスプレーを含む方法によって塗工される、請求項１記載の方法。
【請求項５】
負圧が、巻回アセンブリの周囲圧力より低い圧力である、請求項１記載の方法。
【請求項６】
負圧が、透過液排出導管及び濃縮液排出導管のうちの１以上に連結された真空ポンプによって加えられる、請求項１記載の方法。
【請求項７】
負圧が、透過液排出導管を通して加えられる、請求項６記載の方法。
【請求項８】
得られた巻回アセンブリを封止する段階が、接着剤が膜スタックアセンブリ内に浸透した後で接着剤を硬化する段階をさらに含んでなる、請求項１記載の方法。
【請求項９】
接着剤を硬化する段階が、負圧を加えることなしに巻回アセンブリを回転させている間、巻回アセンブリを水平に配置することを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
接着剤を硬化する段階後の１以上の修理段階をさらに含んでなり、修理段階が、
透過液排出導管及び濃縮液排出導管のうちの１以上を通して負圧を加え、圧力レベルを観察することによって、封止が完全なものであるかどうか検査し、
封止が完全なものでない場合、接着剤を塗工し負圧を加える段階を繰り返す段階を含む、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
巻回アセンブリを封止する前に巻回アセンブリを適切なサイズでトリミングする段階を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
セパレータアセンブリを封止するための装置であって、
台部材と、
台部材に結合された垂直の柱と、
水平に配置された回転シャフトによって柱に取り付けられ、回転シャフト周りで自由に回転する保持装置であって、
回転シャフトに連結された中央区間、中央区間に連結され、互いに反対側にある第１の区間及び第２の区間を備える装着用フレーム、並びに
装着用フレームの第１の区間及び第２の区間上にそれぞれ配置された１対以上のアダプタであって、第１の区間上に配置された１対以上のアダプタの第１のアダプタが、第２の区間上に配置された１対以上のアダプタの第２のアダプタに対して反対側にあり、第２のアダプタと位置合わせされ、第１のアダプタ及び第２のアダプタが、それらの間を結ぶ軸周りで回転可能であり、セパレータアセンブリが、第１のアダプタと第２のアダプタの間に装着される、アダプタを備える保持装置と、
第１のアダプタ及び第２のアダプタのうちの１以上に連結された真空ポンプと
を備える、装置。
【請求項１３】
セパレータアセンブリが、Ｏリングがそれぞれ取り付けられた第１の端部及び第２の端部を備える中央コアエレメントを備え、中央コアエレメントの第１の端部が第１のアダプタに連結され、中央コアエレメントの第２の端部が第２のアダプタに連結される、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
第１のアダプタ及び第２のアダプタのそれぞれが、それぞれ中央コアエレメントの第１の端部及び第２の端部を受け取るための中央空洞を有する管状構造を備える、請求項１３記載の装置。
【請求項１５】
第１のアダプタ及び第２のアダプタのそれぞれが、それぞれ中央コアエレメントの第１の端部及び第２の端部に取り付けられたＯリングと係合するために管状構造の空洞の表面に溝を備える、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
真空ポンプが、第１のアダプタ及び第２のアダプタのうちの１以上の空洞に連結される、請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
第１のアダプタ及び第２のアダプタのうちの１以上が、モータによって回転される、請求項１２記載の装置。
【請求項１８】
装着用フレームの中央区間は、長さが調整可能である、請求項１２記載の装置。
【請求項１９】
装着用フレームの中央区間、第１の区間、及び第２の区間が一体形成される、請求項１２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にセパレータアセンブリの製造に関する実施形態を含む。様々な実施形態では、本開示は、セパレータアセンブリの製造方法に関する。また、本開示は、セパレータアセンブリの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のセパレータアセンブリは、一般に、多孔性排出導管周りに配置された多層膜アセンブリを備える。多層膜アセンブリは、供給キャリヤ層と、透過液キャリヤ層と、供給キャリヤ層と透過液キャリヤ層の間の膜層とを備える。透過液キャリヤ層は、多孔性排出導管と接触する。供給キャリヤ層が透過液キャリヤ層又は多孔性排出導管と接触するのを防止することもまた必要である。典型的な動作中には、供給溶液が多層膜アセンブリを、該アセンブリの軸に沿って通過する。供給溶液は、多層膜アセンブリの供給キャリヤ層に接触させられ、それにより供給溶液が膜層に透過する。膜層は、供給溶液の一部分を透過液溶液として改質し、透過液キャリヤ層を介して排出導管に透過する。濃縮された溶液もまた、供給キャリヤ層を介して多層膜アセンブリの外に輸送される。セパレータアセンブリは、逆浸透プロセス、限外濾過プロセス及び微細濾過プロセスを含めて、様々な流体精製プロセスで使用されている。
【０００３】
透過液キャリヤ層を供給キャリヤ層から確実に分離し、したがって透過液溶液が供給溶液によって汚染されるのを防止するために、一般に、供給キャリヤ層を包むポケットのような構造を生み出すように膜層が折り畳まれている、折畳み多層膜アセンブリが使用される。膜層の縁部もまた、透過液キャリヤ層と接触する膜層の受動表面上に封止用接着剤を塗工することによって封止される。従来の折畳み多層膜アセンブリを備えるセパレータアセンブリの製造中には、しばしば、膜スタックを排出導管上に巻き付ける前に封止用接着剤が塗工される。このシーラントは、未硬化状態で保たれ、巻付けプロセス中に膜スタックアセンブリの層の各表面がいくらか自由に動くことができるようにする。したがって、そのような折畳み多層膜アセンブリは、層状構造の伸縮や、その結果として起こる透過液キャリヤ層の汚染を特に受けやすい。さらに、接着剤は、一般に手作業で塗工され、したがってこれは、時間のかかるプロセスであり、セパレータアセンブリを製造するための作業時間全体の最大５０％を占めることもある。
【０００４】
したがって、セパレータアセンブリの設計及び製造においてさらなる改善が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６０６８７７１号
【発明の概要】
【０００６】
一実施形態では、本発明は、セパレータアセンブリの製造方法を提供する。この方法は、１以上の濃縮液排出導管と１以上の透過液排出導管とを備える中央コアエレメントを用意し、１以上の透過液キャリヤ層と、１以上の膜層と、１以上の供給キャリヤ層とを備える膜スタックアセンブリを用意し、濃縮液排出導管と透過液排出導管が膜スタックアセンブリの第１の部分によって分離されるように膜スタックアセンブリの第１の部分を中央コアエレメント内に配置し、膜スタックアセンブリの第２の部分を中央コアエレメント周りに半径方向に巻き、供給キャリヤ層は、濃縮液排出導管に接触し、透過液排出導管とは接触せず、透過液キャリヤ層は、透過液排出導管と接触し、濃縮液排出導管とは接触せず、透過液キャリヤ層は、セパレータアセンブリの外側表面を形成せず、膜スタックアセンブリからなる２つの反対側の端面を備える、得られた巻回アセンブリを封止し、セパレータアセンブリを形成する段階を含むことができる。得られた巻回アセンブリを封止する段階は、巻回アセンブリの両端面に接着剤を塗工し、巻回アセンブリの端面に塗工された接着剤が膜スタックアセンブリ内に浸透するように透過液排出導管及び濃縮液排出導管のうちの１以上を通して負圧を加える段階を含むことができる。
【０００７】
他の発展形態では、巻回アセンブリの両端面に接着剤を塗工する段階が、巻回アセンブリを回転させている間、巻回アセンブリの端面に接着剤を塗工する段階を含むことができる。端面に接着剤を塗工する段階の間、巻回アセンブリは、垂直に配置されてもよい。接着剤は、刷毛塗り、塗装、又はスプレーを含む方法によって塗工することができる。負圧は、巻回アセンブリの周囲圧力より低い圧力である。負圧は、透過液排出導管及び濃縮液排出導管のうちの１以上に連結された真空ポンプによって加えられてもよい。負圧は、透過液排出導管を通してのみ加えられてもよい。得られた巻回アセンブリを封止する段階は、接着剤が膜スタックアセンブリ内に浸透した後で接着剤を硬化する段階をさらに含んでなることができる。接着剤を硬化する段階は、負圧を加えることなしに巻回アセンブリを回転させている間、巻回アセンブリを水平に配置することを含むことができる。この方法は、接着剤を硬化する段階後の１以上の修理段階をさらに含んでなることができる。修理段階は、透過液排出導管及び濃縮液排出導管のうちの１以上を通して負圧を加え、圧力レベルを観察することによって、封止が完全なものであるかどうか検査し、封止が完全なものでない場合、接着剤を塗工し負圧を加える段階を繰り返す段階を含むことができる。また、この方法は、巻回アセンブリを封止する前に巻回アセンブリを適切なサイズでトリミングする段階を含むことができる。
【０００８】
他の実施形態では、本発明は、セパレータアセンブリを封止するための装置を提供する。この装置は、台部材と、台部材に結合された垂直の柱と、水平に配置された回転シャフトによって柱に取り付けられた保持装置と、真空ポンプとを備えることができる。保持装置は、回転シャフト周りで自由に回転し、保持装置は、回転シャフトに連結された中央区間、中央区間に連結され、互いに反対側にある第１の区間及び第２の区間を備える装着用フレームと、装着用フレームの第１の区間及び第２の区間上にそれぞれ配置された１対以上のアダプタとを備えることができる。第１の区間上に配置された１対以上のアダプタの第１のアダプタは、第２の区間上に配置された１対以上のアダプタの第２のアダプタに対して反対側にあり、位置合わせされる。第１のアダプタ及び第２のアダプタは、それらの間を結ぶ軸周りで回転可能であり、セパレータアセンブリは、第１のアダプタと第２のアダプタの間に装着される。真空ポンプは、第１のアダプタ及び第２のアダプタのうちの１以上に連結される。
【０００９】
他の発展形態では、セパレータアセンブリは、Ｏリングがそれぞれ取り付けられた第１の端部及び第２の端部を備える中央コアエレメントを備えることができる。中央コアエレメントの第１の端部が第１のアダプタに連結され、中央コアエレメントの第２の端部が第２のアダプタに連結される。第１のアダプタ及び第２のアダプタのそれぞれが、それぞれ中央コアエレメントの第１の端部及び第２の端部を受け取るための中央空洞を有する管状構造を備えることができる。第１のアダプタ及び第２のアダプタのそれぞれが、それぞれ中央コアエレメントの第１の端部及び第２の端部に取り付けられたＯリングと係合するために管状構造の空洞の表面に溝を備えることができる。真空ポンプは、第１のアダプタ及び第２のアダプタのうちの１以上の空洞に連結させることができる。第１のアダプタ及び第２のアダプタのうちの１以上を、モータによって回転させることができる。装着用フレームの中央区間は、長さが調整可能なものとすることができる。装着用フレームの中央区間、第１の区間、及び第２の区間を一体形成することができる。
【００１０】
本発明の上記その他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明を参照することによってより容易に理解することができる。
【００１１】
本発明の様々な特徴、態様、及び利点は、以下の詳細の説明を、同様の符号が図面全体を通じて同様の部分を表す添付の図面と併せ読めば、よりよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来のセパレータアセンブリのための構成要素及び製造方法を示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るセパレータアセンブリを示す概略断面図である。
【図３】図２に示すセパレータアセンブリを製造するための、本発明の一実施形態に係る方法を示す流れ図である。
【図４】図３に示す方法を示す概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るセパレータアセンブリの製造装置及びセパレータアセンブリを示す概略斜視図である。
【図６】セパレータアセンブリが取り付けられた装置を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の明細書及び特許請求の範囲ではいくつかの用語を参照することになるが、それらの用語は、以下の意味を有するように定義するものとする。
【００１４】
単数形で記載したものであっても、文脈から別途明らかでない限り、複数形も包含する。
【００１５】
「任意選択の」又は「任意選択で」は、その後に記載されたイベント又は状況が発生してもしなくてもよいこと、またその説明が、そのイベントが発生する場合と発生しない場合とを含むことを意味する。
【００１６】
本明細書及び特許請求の範囲全体を通じて使用される近似の語は、変動することが許され得る任意の量的表現を、それが関連する基本機能に変化をもたらすことなしに修飾するために適用されることがある。したがって、「約」や「実質的に」など１つ以上の用語によって修飾される値は、指定されている正にその値に限定されるべきでない。少なくとも場合によっては、近似の語は、その値を測定するための計器の精度に対応する可能性がある。ここでは、また明細書及び特許請求の範囲全体を通じて、範囲の限定は、組み合わされ、及び／又は相互に交換されてもよく、そのような範囲は、別段文脈又は文言によって示されない限り、特定されており、そこに含まれる部分範囲すべてを含む。
【００１７】
図１は、従来のセパレータ１００の構成要素、及びセパレータ１００の準備方法を示す。従来のセパレータ１００では、膜スタックアセンブリ１２０が、折り畳まれた膜層１１２を備え、供給キャリヤ層１１６が、折り畳まれた膜層１１２の２つの半体間に挟まれている。折り畳まれた膜層１１２は、折り畳まれた膜層１１２の能動表面（図示せず）が供給キャリヤ層１１６と接触するように配置される。折り畳まれた膜層１１２は、膜層１１２の受動表面（図示せず）が透過液キャリヤ層１１０と接触するように透過液キャリヤ層１１０によって包まれる。膜スタックアセンブリ１２０は、例えば、透過液キャリヤ層１１０が透過液排出導管１１８と接触した状態で透過液排出導管１１８を方向１２２に回転させることによって、透過液排出導管１１８周りに巻き付けられる。透過液排出導管１１８は、透過液キャリヤ層１１０との流体連通を可能にするための開口１１３を備える。一般に、膜アセンブリが透過液排出導管上に巻き付けられる前に、粘着性シーラント（図示せず）が膜アセンブリ１２０の縁部に付着される。このシーラントは、未硬化状態で保たれ、巻付けプロセス中に膜スタックアセンブリの層の各表面がいくらか自由に動くことができるようにする。次いで、供給キャリヤ層を透過液キャリヤ層から分離し、粘着性シーラントが硬化された後で供給溶液（図示せず）と透過液キャリヤ層の間の直接接触を防止するために、粘着性シーラントが硬化される。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態に係るセパレータアセンブリ３００の断面図を示す。セパレータアセンブリ３００は、透過液排出導管１１８と濃縮液排出導管２１８とを備える中央コアエレメントを備え、各導管が、それぞれの溶液を導くための開口を有する。セパレータアセンブリ３００は、供給キャリヤ層１１６と、透過液キャリヤ層１１０と、膜層１１２とを備える膜スタックアセンブリを備える。膜層１１２は、供給キャリヤ層１１６と透過液キャリヤ層１１０の間に配置される。中央コアエレメントの透過液排出導管１１８と濃縮液排出導管２１８は、膜スタックアセンブリの第１の部分によって分離される。膜スタックアセンブリの第２の部分は、中央コアエレメント周りに巻き付けられた多層膜アセンブリを形成する。図２に示すように、供給キャリヤ層１１６は、透過液排出導管１１８にも透過液キャリヤ層１１０にも接触せず、透過液キャリヤ層１１０は、濃縮液排出導管２１８にも供給キャリヤ層１１６にも接触しない。図２に示すセパレータアセンブリ３００の外側表面は、下にある巻回構造を包む供給キャリヤ層１１６だけで構成される。セパレータアセンブリ３００の動作中には、供給溶液が膜アセンブリを半径方向に透過し、透過液溶液及び濃縮液溶液が、それぞれ透過液排出導管１１８及び濃縮液排出導管２１８内に入る。セパレータアセンブリのさらに多くの詳細及び変形が米国特許出願第２０１０／００９６３１９号に開示されており、その内容をその全体として参照により本明細書に組み込む。
【００１９】
図２に示すように、膜スタックアセンブリの端部は、封止部分３１６で固定される。封止部分３１６は、セパレータアセンブリ３００の軸方向に沿って延びるシーラントの横断方向のラインであり、最外郭の透過液キャリヤ層を２つの隣接する膜層１１２に対して封止する。粘着ライン３２５をも使用し、透過液キャリヤ層１１０及び供給キャリヤ層１１６の最内郭の端部を、それぞれ透過液排出導管１１８及び濃縮液排出導管２１８に固定する。さらに、部分３１７を使用し、供給キャリヤ層１１６を、軸方向に沿ってセパレータアセンブリ３００の外側表面上で固定する。また、膜スタックアセンブリの両端面を完全に封止するために、シーラント（図示せず）が膜スタックアセンブリの２つの反対側の端面に付着される。セパレータアセンブリ３００内に間隙があればそれは、ギャップシーラントでその間隙を埋めることによって解消することができる。ギャップシーラントは、硬化性シーラント、粘着性シーラントなどを含む。
【００２０】
図３は、図２に示すセパレータアセンブリ３００を製造するための、本発明の一実施形態に係る方法を示す流れ図である。
【００２１】
第１の段階４１０では、図４Ａに示すように、濃縮液排出導管２１８と透過液排出導管１１８とを備える中央コアエレメントが用意される。より詳細な中央コアエレメントの説明は、冗長を回避するためにここでは省略する。
【００２２】
第２の段階４２０では、濃縮液排出導管２１８の長手方向に走る粘着ライン３２５を付着し、供給キャリヤ層１１６の一端を濃縮液排出導管２１８の外側表面上で固定することができる。また、透過液排出導管１１８の長手方向に走る粘着ライン３２５を付着し、透過液キャリヤ層１１０の一端を透過液排出導管１１８の外側表面上で固定することができる。これらの粘着ライン３２５は、例えば接着剤のビードライン、又は両面粘着テープで形成することができる。次いで、膜層１１２を透過液キャリヤ層１１０及び供給キャリヤ層１１６に接触して配置する。膜層１１２は、濃縮液排出導管２１８及び透過液排出導管１１８で構成された中央コアエレメントによって膜層１１２が２分されるように配置される。供給キャリヤ層１１６と透過液キャリヤ層１１０の間に配置された膜層１１２を含む膜スタックアセンブリは、中央コアエレメント内に配置された第１の部分と、中央コアエレメントの外側に配置された第２の部分とを備える。得られた構造が図４Ｂに示す。
【００２３】
第３の段階４３０では、膜スタックアセンブリの第２の部分が、例えば、中央コアエレメントを方向２２２に回転させることによって半径方向に中央コアエレメント周りに巻き付けられ、巻回アセンブリを形成する。供給キャリヤ層１１６の長さは、下にある巻回アセンブリを包み、セパレータアセンブリの外側表面全体を構成するように十分に長いものである。本明細書では、外側表面は、軸方向に沿ったセパレータアセンブリの外側表面を指す。得られた構造が図４Ｃに示す。
【００２４】
第４の段階４４０では、巻回アセンブリが封止される。具体的には、巻回アセンブリ内にある膜スタックアセンブリの端部を、図２に示す封止部分３１６によって封止することができる。封止部分３１６は、硬化性接着剤、硬化性接着剤、両面テープなど、様々な手段によって実施することができる。
【００２５】
巻回膜スタックアセンブリの両端面を完全に封止するために、巻回アセンブリの両端面に接着剤を塗工することができる。接着剤は、エポキシ樹脂を含んでもよい。接着剤は、刷毛塗り、スプレー、又は塗装など好適な方法によって、手作業で、又はディスペンサによって塗工することができる。また、接着剤がアセンブリの端面に均一に分配されるように、接着剤を塗工しながら巻回アセンブリを回転させてもよい。例えば、巻回アセンブリを垂直に配置し、上向きの一端面に接着剤を塗工しながら約３０ｒｐｍの速度で回転させることができる。次いで、アセンブリの反対側の端面に接着剤を塗工するために、巻回アセンブリを裏返し、同じ速度で回転させる。
【００２６】
次いで、例えば透過液排出導管及び濃縮液排出導管のうちの１以上に連結された真空ポンプによって、中央コアエレメントの透過液排出導管及び濃縮液排出導管のうちの１以上を通して負圧が加えられる。負圧は、通常上記のプロセスにおいて大気圧であるアセンブリの周囲圧力より小さいアセンブリ内の圧力である。例えば、負圧は、約０．０８〜約０．１ＭＰａの範囲とすることができる。負圧は、巻回アセンブリの端面に塗工された接着剤が、アセンブリ内の負圧とアセンブリ外側の通常の周囲圧力との差圧によって引き起こされる力によって内向きに引き込まれ、ある深さでアセンブリの層間の膜スタックアセンブリ内に浸透するように、約５分など、ある時間の間加えることができる。次いで、接着剤を硬化する。硬化プロセスは、高い温度で熱的に、又はＵＶ放射を当てることによって促進することができる。この場合、接着剤が硬化した後で、巻回アセンブリの端面に形成された封止部分が、アセンブリを確実に封止するのに十分な幅を有する。負圧はアセンブリの端面に実質的に均一であるため、接着剤の浸透深さ、したがってアセンブリの両端面における封止部分の幅もまた、比較的均一である。これは、巻回アセンブリを水平に配置し、硬化プロセス中にアセンブリを回転させることによってさらに促進することができる。アセンブリ内の負圧を保つために、軸方向に沿った巻回アセンブリの外側表面が、例えば外側表面に封止用接着剤を塗工することによって封止される可能性がある。
【００２７】
上記の説明では、負圧は、透過液排出導管と濃縮液排出導管の両方を通して加えることができる。あるいは、負圧は、透過液排出導管だけを通して加えてもよい。なぜなら、透過液溶液が供給溶液によって汚染されるのを防止するために、透過液キャリヤ層と膜層の間に後から形成される封止部分を、より信頼性の高いものとすることができるからである。
【００２８】
いくつかの実施形態では、封止部分の信頼性を改善するために、接着剤を塗工し負圧を加える段階を、数回繰り返してもよい。
【００２９】
さらに、本発明による方法は、セパレータアセンブリの信頼性をさらに改善するために、接着剤が硬化した後に追加の修理段階を含むことができる。例えば、修理段階は、セパレータアセンブリを封止した後、真空ポンプによって中央コアエレメントの透過液排出導管及び濃縮液排出導管のうちの１以上を介して負圧をアセンブリに加えることを含むことができる。セパレータアセンブリの封止は、真空ポンプがある時間の間動作した後で圧力レベルを安定に保つことができる場合、完全なものと決定され、そうでない場合、上述のように接着剤を塗工し負圧を加える追加の段階によって、アセンブリを修理することができる。
【００３０】
本発明による方法は、アセンブリを封止し過剰な部分を切り取る前に、巻回アセンブリを適切なサイズに、特に長さをトリミングする段階をさらに含むことができる。
【００３１】
セパレータアセンブリを準備する従来の方法では、巻き付ける前に、シーラントが膜スタックアセンブリの層に付着され、未硬化状態で保たれるので、巻付けプロセスをゆっくり慎重に実施した場合でさえ、膜スタックアセンブリの伸縮もドレーピング（ｄｒａｐｉｎｇ）もなく膜スタックアセンブリを中央コアエレメント上に巻き付けることが困難になる。さらに、セパレータアセンブリの従来の製造方法は、トリミングプロセスを巻付け後に実施する場合、漏れが生じるリスクが高まるおそれがある。それに比べて、本発明による方法は、粘着性シーラントを付着する前に膜スタックアセンブリを巻き付け、及び／又はトリミングし、その後でアセンブリを封止することによって、製造プロセスの効率及び信頼性を改善することができる。さらに、中央コアエレメントを介して加えられる負圧による差圧を利用して膜スタックアセンブリの端面により効率的且つ均一に接着剤を分配することができる。さらに、本発明による方法では、未硬化の接着剤が緩慢な巻付けプロセスにさらされないので、より速く硬化する接着剤を使用し、それにより製造時間及びコストを削減することができる。
【００３２】
以下、本発明の方法について、本発明によるセパレータアセンブリの製造装置の説明を参照して、より詳細に論じる。
【００３３】
図５Ａは、本発明の一実施形態に係るセパレータアセンブリの製造装置５００の概略斜視図を示す。図５Ａに示すように、装置５００は、台部材５０１と、台部材５０１に結合された垂直の柱５０３とを備える。セパレータアセンブリを保持するための保持装置５１０が、水平に配置された回転シャフト５０５を介して柱５０３に取り付けられる。保持装置５１０は、回転シャフト５０５周りで自由に回転することができる。台部材５０１及び垂直の柱５０３は、保持装置５１０を構造的に支持する。
【００３４】
保持装置５１０は、第１の区間５１１と、第２の区間５１２と、中央区間５１３とを備える装着用フレームを備える。中央区間５１３は、回転シャフト５０５に連結される。第１の区間５１１と第２の区間５１２は、中央区間５１３に連結され、互いに反対側にある。中央区間５１３、第１の区間５１１、及び第２の区間５１２は、１個片として一体形成することができる。例えば、装着用フレームは、図５Ａに示すように形成されてもよい。装着用フレームは、代替の形態をとってもよい。例えば、装着用フレームは、円弧状など、異なる全体形状を有してもよい。さらに、装着用フレームの中央区間５１３は、装置５００が様々なサイズのセパレータアセンブリに適合するように、摺動レールを使用するなど、長さが調整可能なものとすることができる。
【００３５】
保持装置５１０は、装着用フレームの第１の区間５１１及び第２の区間５１２上にそれぞれ配置された１対以上のアダプタさらに備える。図５Ａに示すように、第１のアダプタ５１７及び第２のアダプタ５１８が、それぞれ第１の区間５１１及び第２の区間５１２上に配置される。第１の区間５１１上の第１のアダプタ５１７は、第２の区間５１２上の第２のアダプタ５１８に対して反対側にあり、第２のアダプタ５１８と位置合わせされ、その結果、セパレータアセンブリを第１のアダプタ５１７と第２のアダプタ５１８の間に装着することができる。装置で複数のセパレータアセンブリを同時に処理することができるように、アダプタの複数の対が装着用フレーム上に別々に配置されてもよい。
【００３６】
図５Ｂに示すように、図２を参照して上述した保持装置５１０上に装着されるセパレータアセンブリ３００は、中央コアエレメントと、中央コアエレメント周りに巻き付けられた膜スタックアセンブリとを備える。中央コアエレメントは、Ｏリングが取り付けられた第１の端部３２７及び第２の端部３２８を有する。膜スタックアセンブリの端面は、上述の方法に従って、装置５００を使用して封止されることになる。
【００３７】
図５Ａに示すように、第１のアダプタ５１７及び第２のアダプタ５１８は共に、それぞれセパレータアセンブリ３００の第１の端部３２７及び第２の端部３２８を受け取るための管状構造を有する。各管状構造は、中央コアエレメントの透過液排出導管及び／又は濃縮液排出導管に連結された中央空洞を備える。また、空洞は、セパレータアセンブリが２つのアダプタ間に装着されたとき気密封止された連結が形成され得るように、中央コアエレメントの端部に取り付けられたＯリングと係合するための溝（図示せず）を含むことができる。第１のアダプタ５１７及び第２のアダプタ５１８は、それらの間を連結する軸周りで回転可能であり、その結果、装着されたセパレータアセンブリ３００を軸周りで回転させることができる。第１のアダプタ５１７及び第２のアダプタ５１８のうちの１以上をモータによって回転させることができる。例えば、図５Ａに示すように、ベルトを介して第１のアダプタ５１７に連結されたモータ５２０によって、第１のアダプタ５１７が回転される。モータ５２０は、装着用フレームに直接取り付けることも、他の好適な位置に取り付けることもできる。
【００３８】
また、装置５００は、第１のアダプタ５１７及び第２のアダプタ５１８のうちの１以上、特に第１のアダプタ５１７及び第２のアダプタ５１８の中央空洞に連結された真空ポンプ（図示せず）を備えることができる。例えば、図５Ａに示すように、第１のアダプタ５１７の中央空洞が真空ポンプに連結される。このようにして、これらのアダプタの中央空洞を介してセパレータアセンブリ３００に、また該アセンブリの中央コアエレメントに、真空ポンプによって負圧を加えることができる。市販の多種多様な真空ポンプが、本発明の文脈で使用するのに好適であり、当業者には知られている。
【００３９】
以下、セパレータアセンブリ３００の端面を封止する段階について、装置５００を使用してさらに論じる。
【００４０】
最初に、封止しようとするセパレータアセンブリ３００を、第１のアダプタ５１７と第２のアダプタ５１８の間に装着する。図６Ａに示すように、アセンブリ３００は、シャフト５０５を回転させることによって垂直に配置される。次に、モータ５２０によって駆動される２つのアダプタを介してアセンブリを回転している間に、接着剤をアセンブリ３００の一方の端面に塗工し、接着剤を端面に均一に分配することができるようにする。次いで、アセンブリ３００を裏返し、同じようにしてアセンブリの他方の端面に接着剤を塗工する。
【００４１】
次に、図６Ｂに示すように、シャフト５０５を回転させることによって、セパレータアセンブリ３００を水平に配置する。次いで、真空ポンプを、約５分など、ある時間の間オンにし、両端面上の接着剤がアセンブリ３００内に引き込まれるように、アセンブリに負圧を加える。次いで、真空ポンプをオフにする。一実施形態では、アセンブリ３００を、モータ５２０によって駆動される２つのアダプタを介して回転されている間、装置５００上で放置し、接着剤を硬化させる。硬化プロセスは、高い温度で熱的に、又はＵＶ放射を当てることによって促進することができる。
【００４２】
上述の本発明による修理段階もまた、装置５００を使用して実施することができる。
【００４３】
上記に鑑みて、本発明の実施形態に係るセパレータアセンブリの製造方法及び装置は、粘着性シーラントを付着する前に膜スタックアセンブリを巻き付け、及び／又はトリミングし、その後でアセンブリを封止することによって、製造プロセスの効率及び信頼性を改善することができる。さらに、中央コアエレメントを介して加えられる負圧による差圧を利用して膜スタックアセンブリの端面により効率的且つ均一に接着剤を分配することができる。さらに、より速く硬化する接着剤を使用し、製造時間及びコストをさらに改善することができる。
【００４４】
前述の例は、例示的なものにすぎず、本開示の特徴の一部を例示するように働くにすぎない。添付の特許請求の範囲は、記載されているものと同程度に広く特許請求することが意図されており、本明細書に提示されている例は、多面的なすべての可能な実施形態からの選択された実施形態を例示するものである。したがって、添付の特許請求の範囲は本発明の特徴を例示するために使用されている例の選択によって限定されるべきでないことを、出願人は意図している。特許請求の範囲では、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（備える、含む）」という語、及びその文法上の変形形態もまた、例えば、しかしそれだけには限らないが「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ  ｏｆ（本質的にからなる）」や「ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ  ｏｆ（からなる）」など、様々な異なる範囲の句を論理的に包含し含む。必要な場合には、範囲が与えられており、それらの範囲は、それらの間の部分範囲すべてを含む。これらの範囲にある変形形態は当業者に思い付くことを予想すべきであり、また、公衆にまだ公開されていない場合、これらの変形形態は、可能な場合、添付の特許請求の範囲によって包含されると解釈されるべきである。また、科学及び技術の進歩により、現在、文言の不正確さのために企図されていない均等物及び代替物が可能になることも予想されており、これらの変形形態もまた、可能な場合、添付の特許請求の範囲によって包含されると解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００４５】
１００  セパレータ
１１０  透過液キャリヤ層
１１２  膜層
１１３  開口
１１６  供給キャリヤ層
１１８  透過液排出導管
１２０  膜スタックアセンブリ
２１８  濃縮液排出導管
３００  セパレータアセンブリ
３１６  封止部分
３２５  粘着ライン
３２７  第１の端部
３２８  第２の端部
５００  装置
５０１  台部材
５０３  柱
５０５  回転シャフト
５１０  保持装置
５１１  第１の区間
５１２  第２の区間
５１３  中央区間
５１７  第１のアダプタ
５１８  第２のアダプタ
５２０  モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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