(57)【要約】【解決課題】流体分離膜エレメントを歩留まりよく製造できる方法を提供する。【解決手段】原液流路材を内包した封筒状分離膜ユニットと透過液流路材とを重ね合わせ、集液管の周りに巻回して流体分離膜エレメントを製造するに際し、わん曲した透過液流路材をそのわん曲方向が巻回方向内側を向くように用いる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原液流路材を内包した封筒状分離膜ユニットと透過液流路材とを重ね合わせ、集液管の周りに巻回して流体分離膜エレメントを製造するに際し、わん曲した透過液流路材をそのわん曲方向が巻回方向内側を向くように用いることを特徴とする流体分離膜エレメントの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法により製造された流体分離膜エレメント。
【請求項３】
請求項２に記載の流体分離膜エレメントを圧力容器に収納してなる流体分離膜モジュール。
【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、たとえば逆浸透膜を用いた、海水淡水化、かん水からの脱塩、超純水の製造等に供することができる流体分離膜エレメントを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集液管の周りに、分離膜、たとえば逆浸透膜と、原液流路材と、透過液流路材とを巻回してなる、一般にスパイラル型と呼ばれる流体分離膜エレメントは、よく知られているように、海水の淡水化、かん水の脱塩、超純水の製造等に広く利用されている。
【０００３】
そのような流体分離膜エレメントは、二つ折りされ、接着剤で封筒状に形成された、原液流路材を内包した分離膜ユニットと透過液流路材とを重ね合わせてなる重ね合わせ体を１組とし、その複数組を集液管の周りにスパイラル状に巻回することによって製造されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、透過液流路材としては、運転時に分離膜を介して伝達される、原液側に導入される高圧の原液によって変形したり潰れたりすることなく透過液の流路を確保できるよう、たとえば、片面または両面に透過液の流路となる溝を形成したトリコット生地にエポキシ樹脂を含浸し、硬化せしめてなる編地や、同様に溝を形成したポリエステル生地を加熱し、構成糸を融着してなる編地が用いられている。そのため、透過液流路材は分離膜や原液流路材にくらべて剛直であり、そのように硬さの異なる重ね合わせ体を集液管に巻き付けること自体、熟練を要することであるが、巻回後、剛直な透過液流路材のために巻き終わり端が跳ね上がって巻きが緩くなる（巻き戻しが起こる）ことがあり、その場合、封筒状に形成した分離膜の接着面に剪断力が加わり、接着剤が伸びて接着部に隙間ができ、運転時にその隙間から原液が漏れるようになるという問題がある。接着剤が固化していればそのような問題は起こらないのであるが、スパイラル状に巻回するためには封筒状に形成された分離膜間にすべりが必要であり、未だ接着剤が固化していないうちに巻回しなければならないからである。しかるに、原液が漏れると、それが透過液側に流入し、分離性能を低下させてしまうので、そのようなエレメントは補修工程に回すか、不良品として廃棄するほかはなく、歩留まりが悪い。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２２６３６６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の方法の上述した問題点を解決し、流体分離膜エレメントを歩留まりよく製造することができる方法を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、原液流路材を内包した封筒状分離膜ユニットと透過液流路材とを重ね合わせ、集液管の周りに巻回して流体分離膜エレメントを製造するに際し、わん曲した透過液流路材をそのわん曲方向が巻回方向内側を向くように用いることを特徴とする流体分離膜エレメントの製造方法を提供する。原液流路材は、たとえばプラスチックネットのようなものであるが、後述する透過液流路材のように分離膜を介して原液の圧力が加わるようなことはないから、透過液流路材よりも柔らかいものとして構成されている。また、分離膜は、たとえば逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜のようなもので、用途等の応じて選択される。さらに、透過液流路材は、たとえば片面または両面に透過液の流路となる溝を形成したトリコット生地にエポキシ樹脂を含浸し、硬化せしめてなる編地や、同様に溝を形成したポリエステル生地を加熱し、構成糸を融着してなる編地のようなものである。
【０００８】
このようにして製造された流体分離膜エレメントは、通常、その複数個を容器内に直列に収納して流体分離膜モジュールとなし、海水の淡水化、かん水からの脱塩、超純水の製造、排水の浄化等に供せられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明においては、まず、図１に示すように、枚葉の分離膜１を間に原液流路材２を挟むように二つ折りするとともに、二つ折りされた分離膜１を、その折り返し端部と両側縁部において、すなわちコの字状に接着剤で接着し、封筒状の分離膜ユニット３を形成する。
【００１０】
次に、図２に示すように、平面、たとえば作業台５上にて、分離膜ユニット３の複数枚（この例では３枚）を、好ましくは重ね合わせ端を少しずつずらせながら透過液流路材４と重ね合わせるとともに、透過液流路材に同様にコの字状に接着剤を塗布して重ね合わせ体を形成する。
【００１１】
次に、多孔管からなる集液管６の周りにスパイラル状に巻き付け、巻き終り端を粘着テープ等で仮止めした後、たとえばフィラメントワインディング法によりエポキシ樹脂を含浸したガラス繊維を巻き付け、エポキシ樹脂を硬化させ、流体分離膜エレメントを得る。
【００１２】
本発明は、このように、原液流路材２を内包した封筒状分離膜ユニット３を透過液流路材４と重ね合わせてなる重ね合わせ体を集液管６に巻き付けるが、このとき、透過液流路材４として、図１、図２に示すように、上方に凹にわん曲した透過液流路材をそのわん曲方向が図２に矢印で示す巻回方向内側を向くようにして用いる。透過液流路材は、上述したように片面または両面に透過液の流路となる溝を形成したトリコット生地にエポキシ樹脂を含浸し、硬化せしめてなる編地や、同様に溝を形成したポリエステル生地を加熱し、構成糸を融着してなる編地のようなものであるが、これらは、通常、ロール状に巻かれた状態で準備される。そのため、それを引き出し、所定の長さに裁断すると、裁断片は巻き癖によって平らにはならず、わん曲する。本発明においては、その巻き癖によるわん曲を利用し、わん曲方向が巻回方向内側に向くようにして用いるのである。これにより、巻回後、剛直な透過液流路材によって巻き終わり端が跳ね上がって巻きが緩くなる（巻き戻しが起こる）現象が抑制され、巻き戻しに伴って分離膜ユニットの接着面に加わる剪断力によって接着剤が伸びて接着部に隙間ができ、運転時にその隙間から原液が漏れるという不都合を防止することができるようになる。
【００１３】
上記において、どの程度わん曲した透過液流路材を用いるかは、集液管の太さ等によっても異なるので一概にはいえないが、たとえば外径が１５〜２０ｍｍの集液管を用いる場合、平面に置いたときに両端部が面から１０〜４０ｍｍほど浮き上がる程度のものを用いるのが好ましい。円筒状を形成するほどに極端にわん曲しているようなものは扱いにくいし、ほとんどわん曲していないようなものでは巻き戻しを抑制しにくくなる。なお、わん曲の程度が過度であったり足りなかったりするときは、望むわん曲が得られるよう、熱を加えて（アイロニングして）変形させるのも好ましい。
【００１４】
図３は、上述の方法によって製造した流体分離膜エレメントを示すもので、分離膜ユニット３が透過液流路材４とともに集液管６の周りにスパイラル状に巻回され、エレメントが構成されている。かかるエレメントにおいては、高圧の原液７がエレメントの一端から原液流路材２の介在空間に導入され、分離膜１によって処理されて透過液８となるが、透過液８は透過液流路材４に導かれながら集液管６に集められ、エレメントの他端からエレメント外に取り出される。分離膜１で処理されなかった原液７は、エレメントの他端から濃縮液９としてエレメント外に排出される。
【００１５】
上述したような流体分離膜エレメントは、それを耐圧容器に入れることで流体分離膜モジュールとすることができる。その場合、用いるエレメントは１個でもよいが、前段のエレメントの濃縮液が次段のエレメントの原液として供給されるように複数個を直列に配するのが普通である。
【００１６】
そして、そのような流体分離膜モジュールは、分離膜の種類により、海水の淡水化、かん水の脱塩、超純水の製造、排水の精密濾過等に供せられる。
【００１７】
【実施例および比較例】
（実施例）
図１、図２に示した方法により、外径１０１．６ｍｍ（４インチ）の流体分離膜エレメントを製造した。分離膜としては、ポリアミド系複合逆浸透膜（かん水用）を用いた。また、透過液流路材としては、厚みが０．２８ｍｍの、片面に透過液の流路となる溝を形成したトリコット生地にエポキシ樹脂を含浸し、硬化せしめてなる編地（縦密度：３９本／２５．４ｍｍ、横密度：５５本／２５．４ｍｍ）を用いた。この透過液流路材は、それを平面上に置いたとき、両端が面から１０ｍｍほど浮き上がるほどに上方に凹にわん曲しているものである。さらに、原液流路材としては、厚みが０．８ｍｍで、ピッチが縦、横方向ともに４．１ｍｍのポリプロピレン製ネットを用いた。また、集液管としては、外径２２ｍｍの塩化ビニル製集液管を用いた。
【００１８】
得られたエレメントの巻回不良率は０％であった。また、漏れ発生率は２％であった。ここで、巻回不良率とは、５０本のエレメントを製造したときの、工程の中途で巻回操作に乱れを生じたために巻回操作をやり直さざるを得なかったエレメントの本数の割合である。また、漏れ発生率とは、やはり５０本のエレメントについて、エレメントを水中に浸漬し、集液管側から１０ｋＰａの圧力空気を加えたときの分離膜ユニットの接着部からの空気の漏れを観察し、漏れのあったものの本数の割合である。
（比較例１）
全くわん曲していない平らな透過液流路材を用いたほかは実施例と同様にして、流体分離膜エレメントを得た。
【００１９】
このエレメントを実施例と同様に試験したところ、巻回不良率は４％であり、漏れ発生率は６％であった。
（比較例２）
実施例で用いた透過液流路材を、そのわん曲方向が巻回方向外側を向くように、すなわち、表裏を逆にして用いたほかは実施例と同様にして、流体分離膜エレメントを得た。
【００２０】
このエレメントを実施例と同様に試験したところ、巻回不良率は６％であり、漏れ発生率は８％であった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、原液流路材を内包した封筒状分離膜ユニットと透過液流路材とを重ね合わせ、集液管の周りに巻回して流体分離膜エレメントを製造するに際し、わん曲した透過液流路材をそのわん曲方向が巻回方向内側を向くように用いるので、実施例と比較例との対比からも明らかなように、巻回不良率が低く、かつ、漏れ発生率の低い流体分離膜エレメントを得ることができる。すなわち、わん曲した透過液流路材を用い、それをわん曲方向が巻回方向内側を向くようにして巻回するので、巻回後、剛直な透過液流路材によって巻き終わり端が跳ね上がって巻きが緩くなる（巻き戻しが起こる）のを抑制することができ、巻き戻しに伴って封筒状分離膜ユニットの接着面に加わる剪断力によって接着剤が伸びて接着部に隙間ができ、運転時にその隙間から原液が漏れるようになるのを防止することができるようになる。そのため、本発明によれば、流体分離膜エレメントを歩留まりよく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる、原液流路材を内包した封筒状分離膜ユニットを展開して示す概略斜視図である。
【図２】図１に示した封筒状分離膜ユニットと透過液流路材とを重ね合わせて集液管の周りに巻回している様子を示す、重ね合わせ体の概略正面図である。
【図３】本発明の方法により得られた流体分離膜エレメントの、一部破断した概略斜視図である。
【符号の説明】
１：分離膜
２：原液流路材
３：封筒状分離膜ユニット
４：透過液流路材
５：作業台
６：集液管
７：原液
８：透過液
９：濃縮液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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