(57)【要約】【課題】デバイダの接着強度を十分に高くする。【解決手段】袋状膜１０をシャフト２０の回りに巻回して巻回体とする。巻回体２４の端面に溝１９を設け、この溝１９にデバイダ２５の一端を差し込んで接着剤で接着している。デバイダ２５Ａは、溝１９に差し込まれる部分の外周面に凹条２５ａが複数条設けられている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜を巻回して巻回体とし、透過水及び濃縮水が巻回体の端面から取り出されるスパイラル型膜エレメントであって、
該巻回体の該端面に環状の溝が設けられ、
筒体よりなるデバイダの一端が該溝に差し込まれ且つ接着剤によって接着されており、
該デバイダの外周側が透過水及び濃縮水の一方の流出エリアとなっており、該デバイダ内周側が透過水及び濃縮水の他方の流出エリアとなっているスパイラル型膜エレメントにおいて、
該デバイダの周面に該接着剤との接合力を高めるための手段を有することを特徴とするスパイラル型膜エレメント。
【請求項２】
請求項１において、前記手段は前記デバイダの周面に設けられた凹部であることを特徴とするスパイラル型膜エレメント。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記膜は第１、第２、第３及び第４の辺部を有した略方形の袋状膜であり、該第１、第２及び第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、
前記第４の辺部と直交する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、
該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺部にあっては前記袋状膜の開放部と重なる箇所が閉鎖部となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっていることを特徴とするスパイラル型膜エレメント。
【請求項４】
膜を巻回して巻回体とし、該巻回体の一端面に環状の溝を設け、筒体よりなるデバイダの端部を該溝に差し込むと共に接着剤によって接着するスパイラル型膜エレメントの製造方法において、
該デバイダの周面に該接着剤との接合力を高めるための手段を設けておくことを特徴とするスパイラル型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、精密濾過装置、限外濾過装置、逆浸透膜分離装置などの膜分離装置に用いられるスパイラル型膜エレメント及びその製造方法に関する。詳しくは、膜を巻回した巻回体の端面に筒状のデバイダを取り付けて透過水流出エリアと濃縮水流出エリアとを区画するようにしたスパイラル型膜エレメントと、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
膜分離装置に用いられる膜エレメントとして、分離膜を巻回して巻回体としたスパイラル型膜エレメントがある。また、このスパイラル型膜エレメントとして、巻回体の端面に筒状のデバイダ（ソケットと称されることもある。）を取り付け、該端面のうちデバイダよりも外周側から透過水（又は濃縮水）を流出させ、デバイダよりも内周側から濃縮水（又は透過水）を流出させるようにしたスパイラル型膜エレメントがある。
【０００３】
かかるスパイラル型膜エレメントの一例について図２〜５を参照して説明する。
【０００４】
図２（ａ）は同号のスパイラル型膜エレメントの袋状膜及び該袋状膜が巻き付けられるシャフトの斜視図である。図２（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図２（ａ）のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図である。図３はシャフトの周りに袋状膜を巻き付ける方法を示す断面図、図４は巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図、図５はスパイラル型膜エレメントの側面図である。
【０００５】
図２に示すように、この袋状膜１０は、正方形又は長方形状のものであり、第１の辺部１１、第２の辺部１２、第３の辺部１３及び第４の辺部１４を有している。第１の辺部１１、第２の辺部１２及び第３の辺部１３において分離膜フィルム同士が接着剤等によって接着され、第４の辺部１４については一部だけを接着している。
【０００６】
第４の辺部１４の途中から第３の辺部１３にかけて袋状膜１０の分離膜フィルム同士が接着されておらず、透過水流出用の開放部３０となっている。また、この第４の辺部１４の該途中から第１の辺部１１にかけては、袋状膜１０の分離膜フィルム同士が接着されており、透過水の流出を阻止する閉鎖部３１となっている。
【０００７】
この袋状膜１０内に透過水流路材（例えばメッシュスペーサ等よりなる。）１５が挿入配置されている。なお、袋状膜１０としては、長い一枚のフィルムを第２の辺部１２部分で二つに折り返し、第１の辺部１１、第３の辺部１３及び第４の辺部１４の一部を接着するようにしたものであっても良い。
【０００８】
この袋状膜１０の一方の面には、接着剤１６が付着されると共に他方の面には接着剤１７，１８が付着され、この袋状膜１０がシャフト２０の周りに巻き付けられる。接着剤１６は第１の辺部１１に沿って付着され、接着剤１７は第３の辺部１３に沿って付着されている。接着剤１８は第４の辺部１４の長手方向の前記途中箇所から第３の辺部１３にかけて、透過水流出用の開放部３０に沿って付着されている。
【０００９】
複数枚の袋状膜１０をシャフト２０の周囲に巻き付けることにより、重なり合った袋状膜１０同士は接着剤１７，１８の部分において水密的に接合される。これにより、袋状膜１０同士の間には原水（及び濃縮水）が流れる原水流路が構成される。接着剤１８が硬化することにより、巻回体の後端面には、内周側に原水（濃縮水）の流出用の開放部が形成され、外周側に原水流出阻止用の閉鎖部が形成される。
【００１０】
第４の辺部１４のうち透過水流出用の開放部３０と透過水流出阻止用の閉鎖部３１との境界部分から、巻回体の後方に向ってフィン１９’が延設されている。このフィン１９’は、例えば合成樹脂フィルム又はシートよりなり、袋状膜１０に対し接着等により接合されるのが好ましい。
【００１１】
袋状膜１０をシャフト２０の周りに図２の如く原水流路材（メッシュスペーサ）２９を介して巻き付けることにより、図３に示すように巻回体２４が形成される。この巻回体２４の後端面からは、フィン１９’が延出する。各袋状膜１０の第４の辺部１４において同一箇所にフィン１９’を設けておくことにより、フィン１９’は巻回体２４の軸心から等半径位上に位置し、フィン１９’が重なり合うことによりフィン１９’がリング状の突出部を形成することになる。このリング状の突出部内に円筒状のデバイダ２５の後端を挿入し、該デバイダ２５とフィン１９’を接着剤等により接合する。
【００１２】
このようにデバイダ２５とフィン１９’とを接合することにより、巻回体２４の後端面の外周側の透過水流出領域とデバイダ２５の内周側の濃縮水流出領域とが区画される。
【００１３】
なお、袋状膜１０をシャフト２０の周りに巻き付けるに際しては、図３に示すように、袋状膜１０同士の間に原水流路材（メッシュスペーサ）２９を介在させておく。これらのメッシュスペーサ２９を介在させることにより、原水流路が構成される。
【００１４】
図５に示すように、巻回体２４の前縁及び後縁にそれぞれトップリング２６及びエンドリング２７を合成樹脂モールド等により形成し、トップリング２６の外周にブラインシール２８を周設する。
【００１５】
このように構成されたスパイラル型膜エレメントにおいては、図５に示すように、巻回体２４の前端面から原水が袋状膜１０同士の間の原水流路に流入する。この原水は、巻回体２４の軸心線と略平行方向に原水流路を流れ、巻回体２４の後端のデバイダ２５の内側の端面から取り出される。そして、このように原水が原水流路を流れる間に、水が袋状膜１０内に透過し、透過水は巻回体２４の後端面のうちデバイダ２５の外周側から流出する。
【００１６】
なお、図２〜５においては、デバイダ２５の外周側に透過水流出部を配置し、デバイダ２５の内側に濃縮水流出部を配置しているが、逆にデバイダ２５の内側を透過水流出部とし、デバイダ２５の外周側を濃縮水流出部とするように構成されることもある。
【００１７】
このスパイラル型膜エレメントにあっては、透過水が袋状膜１０内を巻回体２４の軸心線と平行方向に流れて後端面から取り出されるため、透過水流通抵抗が著しく小さい。
【００１８】
また、シャフト２０が小径のもので足りるため、その分だけ袋状膜１０の巻回方向の長さを大きくとることができ、膜面積を大きくとることが可能である。袋状膜の巻回方向の長さを大きくしても、透過水流通抵抗は増大せず、透過水量を多くすることができる。
【００１９】
このスパイラル型膜エレメントにあっては、原水流路の出口部分をデバイダ２５の内側だけに設けており、原水流路の出口（最下流部）を絞った構成としているため、原水流路の下流側においても原水（濃縮水）の流速が十分に大きなものとなり、原水流路下流域における汚れの付着を防止することができる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上記図２〜５の従来のスパイラル型膜エレメントでは、フィン１９’を袋状膜１０に取り付け、袋状膜１０を巻回してなる巻回体２４にリング状の突出部を形成し、このリング状の突出部にデバイダ２５を接合している。しかしながら、このようにフィン１９’を付着したり、フィン１９’を重ね合わせて突出部を形成するのは手間がかかると共に、デバイダ２５と巻回体２４との接合強度が不足するおそれがある。
【００２１】
そこで、巻回体２４の後端面に円環形の溝を設け、この溝にデバイダ２５の端部を差し込んで接着することが考えられる。しかしながら、単に溝にデバイダ２５を差し込んで接着剤で接着しただけでは、この接着剤とデバイダ２５との付着が不十分でデバイダ２５の取付強度が不足するおそれがある。
【００２２】
本発明は、このデバイダの取付強度を十分に高くすることを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明のスパイラル型膜エレメントは、膜を巻回して巻回体とし、透過水及び濃縮水が巻回体の端面から取り出されるスパイラル型膜エレメントであって、該巻回体の該端面に環状の溝が設けられ、筒体よりなるデバイダの一端が該溝に差し込まれ且つ接着剤によって接着されており、該デバイダの外周側が透過水及び濃縮水の一方の流出エリアとなっており、該デバイダ内周側が透過水及び濃縮水の他方の流出エリアとなっているスパイラル型膜エレメントにおいて、該デバイダの周面に該接着剤との接合力を高めるための手段を有することを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明のスパイラル型膜エレメントの製造方法は、膜を巻回して巻回体とし、該巻回体の一端面に環状の溝を設け、筒体よりなるデバイダの端部を該溝に差し込むと共に接着剤によって接着するスパイラル型膜エレメントの製造方法において、該デバイダの周面に該接着剤との接合力を高めるための手段を設けておくことを特徴とするものである。
【００２５】
この接合力を高める手段としては、デバイダの周面に凹部（例えば周回溝）を設けるのが好ましい。
【００２６】
かかるスパイラル型膜エレメントにあっては、デバイダが溝に差し込まれて接着されると共に、接着剤とデバイダとの接合力が高いので、デバイダが巻回体に対し強固に接着されたものとなる。
【００２７】
なお、本発明は、膜は第１、第２、第３及び第４の辺部を有した略方形の袋状膜であり、該第１、第２及び第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、前記第４の辺部と直交する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺部にあっては前記袋状膜の開放部と重なる箇所が閉鎖部となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっているスパイラル型膜エレメントに適用するのに好適である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係るスパイラル型膜エレメントの巻回体とデバイダとの連結構造及び連結方法を示す分解図であり、（ａ）図は斜視図、（ｂ）図は巻回体軸心線方向の断面図である。
【００２９】
この実施の形態においては、前記図２〜５と同一構成の巻回体２４の端面に旋盤による切削加工等によって円環形の溝１９を設け、この溝１９にデバイダ（ソケット）の一端を差し込んで接着剤で接着している。この実施の形態では、デバイダ２５Ａは、溝１９に差し込まれる部分の外周面に凹条２５ａを複数条設けている。この凹条２５ａは、円筒状のデバイダ２５Ａを周回している。
【００３０】
このデバイダ２５Ａの差し込み側の外周面と内周面に接着剤（図示略）を塗着し、デバイダ２５Ａを溝１９に差し込み、接着剤を硬化させる。接着剤が硬化した後は、接着剤が凹条２５ａに食い込むので、接着剤とデバイダ２５Ａとの接着強度はきわめて高いものとなる。そのため、デバイダ２５Ａに大きな外力が加えられても、デバイダ２５Ａが巻回体２４から外れることはない。なお、巻回体２４と接着剤との親和性は比較的高く、両者の接着強度も十分に高い。ただし、必要に応じ、座ぐり状の加工を溝１９の内面に施して接着剤と溝１９内面との接着強度を高めるようにしてもよい。
【００３１】
本発明では、デバイダ２５Ａの内周面にも凹条を設けてもよく、内周面にのみ凹条を設けてもよい。ただし、外周面に凹条を設ける加工は容易であり、また外周面にのみ凹条を設けただけでデバイダ２５Ａと巻回体２４との接着強度は十分に高いものとなる。
【００３２】
本発明では、凹条を設ける代りに筋状或いは散点状の凹所を多数設けてもよく、デバイダ２５Ａの接着剤塗着面をサンドブラスト等により粗面化処理してもよい。また、プライマー層を設ける処理を行ってもよい。
【００３３】
本発明は、図示以外の種々のタイプのスパイラル型膜エレメントに適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると、デバイダの接着強度を十分に高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係るスパイラル型膜エレメントの製造方法を示す分解図である。
【図２】（ａ）図は従来例に係るスパイラル型膜エレメントの袋状膜の斜視図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｃ）図は（ａ）図のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図３】図２のスパイラル型膜エレメントの袋状膜の巻き付け方法を示す断面図である。
【図４】図２の膜エレメントの巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図である。
【図５】図２のスパイラル型膜エレメントの側面図である。
【符号の説明】
１０　袋状膜
１１　第１の辺部
１２　第２の辺部
１３　第３の辺部
１４　第４の辺部
１５　流路材
１６，１７，１８　接着剤
１９　溝
１９’　フィン
２０　シャフト
２４　巻回体
２５，２５Ａ　デバイダ（ソケット）
２９　メッシュスペーサ
３０　透過水流出用の開放部
３１　透過水流出阻止用の閉鎖部
【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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