(57)【要約】【課題】積層部材を集液管に巻き付けていく際の各分離膜ユニットのリ−フエンドの折れ曲がりの巻き込みを防止して巻囲作業の容易化および時間短縮をはかり、コストダウンをはかる。【解決手段】枚葉の分離膜を、原液流路材および透過液流路材の一方を間に挟むように二つ折りにして形成した分離膜ユニットと、原液流路材および透過液流路材の他方とを交互に重ね、上層側に位置する透過液流路材の先端部をその下層側に位置する透過液流路材に順次接合した積層部材を、最下層の透過液流路材の先端部を巻き付け始端にして集液管周りに巻囲する分離膜エレメントの製造装置であって、前記積層部材を集液管に巻き付ける際にリ−フ端を補助する手段を有する分離膜エレメントの製造装置とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枚葉の分離膜を、原液流路材および透過液流路材の一方を間に挟むように二つ折りにして形成した分離膜ユニットと、原液流路材および透過液流路材の他方とを交互に重ね、上層側に位置する透過液流路材の先端部をその下層側に位置する透過液流路材に順次接合した積層部材を、最下層の透過液流路材の先端部を巻き付け始端にして集液管周りに巻囲する分離膜エレメントの製造装置であって、前記積層部材を集液管に巻き付ける際にリ−フ端を補助する手段を有することを特徴とする分離膜エレメントの製造装置。
【請求項２】
前記リ−フ端を補助する手段は、積層部材に対して進退可能に支持されている、請求項１に記載の分離膜エレメントの製造装置。
【請求項３】
前記リーフ端を補助する手段は、積層部材を集液管に巻き付ける際に停止した状態でリ−フ端を押さえるものであって、その停止位置が段階的に変化するものである、請求項１または２に記載の分離膜エレメントの製造装置。
【請求項４】
前記リーフ端を補助する手段は、積層部材を集液管に巻き付ける際に、積層部材が集液管に巻囲されてなる分離膜エレメントに対して水平方向に１〜５０ｍｍの範囲内の間隙を有するように配置されている、請求項１〜３のいずれかに記載の分離膜エレメントの製造装置。
【請求項５】
前記リ−フ端を補助する手段は、リーフ端に接触する平面部を有している、請求項１〜４のいずれかに記載の分離膜エレメントの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分離膜を用いた分離膜エレメントの製造装置に関し、特に原液流路材および透過液流路材の一方を間に挟むように形成した分離膜ユニットと、原液流路材および透過液流路材の他方との積層部材を集液管周りに巻囲する分離膜エレメントの製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
逆浸透装置や限外濾過装置、精密濾過装置等に用いられ、さらには気体分離装置にも適用可能な流体分離装置に用いられる分離膜エレメントとして、原液が供給される原液流路材、原液を分離する分離膜、分離膜を透過し原液から分離された透過液を集液管中へと導く透過液流路材からなるユニットを、集液管の周りに巻囲したスパイラル型の分離膜エレメントが知られている。
【０００３】
スパイラル型の分離膜エレメントは、たとえば、図５に示すように構成される。図５に示す分離膜エレメント５０においては、原液流路材５１、分離膜５２、透過液流路材５３からなる積層部材５４が集液管５５の周りにスパイラル状に巻囲され、その巻囲体５６の長手方向両側に、原液５７が通過可能な端板５８と、濃縮液５９が通過可能な端板６０が配置され、各端板５８、６０にはシール材６１が装着される。透過液６２は、集液管５５から送り出される。
【０００４】
このように構成された分離膜エレメント５０は、全体がパイプ状の圧力容器に収容され、各端板５８、６０と圧力容器内周面との間がシール材６１によってシールされる。また、圧力容器に収容される際、図５に示す分離膜エレメント５０は、必要に応じて、要求本数だけ、長手方向に連接される。
【０００５】
このような分離膜エレメント５０の組立において、積層部材５４の形成およびその集液管５５周りへの巻囲は、従来、次のように行われている。図６に示すように、枚葉の分離膜５２を、間に原液流路材５１を挟むように二つ折りにして分離膜ユニット６３を形成し、長めに形成した最下層の透過液流路材５３ａの上に、分離膜ユニット６３と、透過液流路材５３とを交互に重ねるとともに、集液管５５への巻囲方向に関して集液管５５側で、上層側に位置する透過液流路材５３の先端部をその下層側に位置する透過液流路材５３に順次接合して積層部材５４を形成し、適当な台６４の上で、最下層の透過液流路材５３ａの先端部を巻き付け始端にして集液管５５の周りに手巻きにて巻囲している。
【０００６】
ところが、上記のような分離膜エレメントの製造においては、積層部材５４を集液管５５に巻き付けていく際、図７に示すように、分離膜ユニット６３のリ−フエンド部６５にて、分離膜５２もしくは原液流路材５１がカ−ルし折れ曲がる事があり、場合によっては折れ曲がった状態で巻き付けられてしまうおそれがあった。リ−フエンドが折れ曲がったまま、巻囲されると、最終的な巻囲体５６を所定の円筒形状に形成することが困難になるばかりか、折れ曲がり部分で望ましくない流れが生じ、分離膜エレメント５０としての性能を損なうおそれが生じる。従来は、このような不都合を回避するために、巻き付けの際に、各分離膜ユニット６３の各リ−フエンド部６５を手で押さえながら巻囲していたが、作業性が悪く、巻囲に多大な時間を要するという問題がある。
【０００７】
もちろん、積層部材５４を集液管５５に巻き付けていく際に手巻きではなく特許文献１に記載されるような自動機を用いることも可能である。しかしながら、この文献に記載の方法は、巻囲方向に関して集液管側（リーフエンド部とは反対側）の透過液流路材の折れ曲がりを防止するものの、リーフエンド部における各部材の折れ曲がりを防ぐことができない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１４３６５３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記のような問題点および要望に着目し、積層部材を集液管に巻き付ける際に、分離膜ユニットのリ−フエンドにおける各部材のカ−ルを防止して、折れ曲がりや巻き込みをなくすことができる分離膜のエレメントの製造装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、枚葉の分離膜を、原液流路材および透過液流路材の一方を間に挟むように二つ折りにして形成した分離膜ユニットと、原液流路材および透過液流路材の他方とを交互に重ね、上層側に位置する透過液流路材の先端部をその下層側に位置する透過液流路材に順次接合した積層部材を、最下層の透過液流路材の先端部を巻き付け始端にして集液管周りに巻囲する分離膜エレメントの製造装置であって、前記積層部材を集液管に巻き付ける際にリ−フ端を補助する手段を有する分離膜エレメントの製造装置を特徴とするものである。
【００１１】
ここで、前記リ−フ端を補助する手段が、積層部材に対して進退可能に支持されていることや、積層部材を集液管に巻き付ける際に停止した状態でリ−フ端を押さえるものであって、その停止位置が段階的に変化するものであることが好ましい。また、前記リーフ端を補助する手段は、積層部材を集液管に巻き付ける際に、積層部材が集液管に巻囲されてなる分離膜エレメントに対して水平方向に１〜５０ｍｍの範囲内の間隙を有するように配置されていることや、リーフ端に接触する平面部を有していることも好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１ないし図３は、本発明の一実施態様に係る分離膜エレメントの製造装置を示している。なお、最終的に完成される分離膜エレメントの構成は、図５に示したものと同等のものである。
【００１４】
図１および図２において、１は、本発明に係る分離膜エレメントの製造装置で、巻囲作業を自動で行うことができるようにした装置を示している。図１において、巻囲台車２上には斜板３が設けられており、斜板３は、軸４を中心に、シリンダ５の伸長作動により水平姿勢から所定の傾斜角の傾斜姿勢まで傾動可能となっている。水平姿勢に保たれた斜板３上に、他の場所で、たとえば積層用台車（図示略）上で積層された積層部材６が移載される。
【００１５】
積層部材６は、枚葉の分離膜７の間に原液流路材８を挟むように二つ折りにして形成した分離膜ユニット９と、透過液流路材１０とを交互に重ね、上層側に位置する透過液流路材１０の先端部をその下層側に位置する透過液流路材１０に順次接合したものから構成されている。最下層の透過液流路材１０ａは、その一端側が他の透過液流路材１０よりも長く形成されている。
【００１６】
斜板３上の先端側には、管受け１２が設けられており、この上に集液管１３が配置される。最下層の透過液流路材１０ａの先端が、集液管１３に接着等により固定され、次の巻き付け動作に備えられる。この状態では、枚葉の分離膜７の間に挟まれた原液流路材８のリ−フエンド部（集液管への巻囲方向に関して集液管側とは反対側の部分）１１は、自身の巻き戻し前の巻き癖等により、図１に示すように、まくれ上がり気味になることがある。
【００１７】
次に、巻囲台車２は、矢印の方向に、図２に示すカ−ル巻き込み防止手段１５（リ−フ端を補助する手段）の近傍に移動する。このとき、カール巻き込み防止手段１５は、積層部材６が巻囲された最終的な分離膜エレメントと水平方向に１〜５０ｍｍの範囲内で離れるように配置する。カ−ル巻き込み防止手段１５は、動作が必要なときにのみエレメント近傍に配置されていればよく、また、近寄りすぎるとその機能を好適に発揮できないので、巻囲台車２をカ−ル巻き込み防止手段１５に対して水平方向に進退可能に設けるのである。具体的には、積層部材の剛性等によりその位置を決定すればよい。なお、巻囲台車そのものは移動させずに、バネやシリンダ装置等によってカール巻き込み防止手段のみを水平方向に進退可能にしてもよく、これらを併せて用いてもよい。
【００１８】
そして、カ−ル巻き込み防止手段１５は、実際に積層部材６と接触する、分離膜７の全幅（集液管軸方向の長さ）を覆う平面部１４を有し、その平面部１４がシリンダ装置等で上下動自在に支持されている。積層部材６の集液管への巻き付けの進行に伴って、分離膜ユニット等のリ−フエンド１１の位置が変化するので、カール巻き込み防止手段１５の位置をリーフエンド部１１に対して最適な位置に変更できるよう、カール巻き込み防止手段１５積層部材に対して進退可能に支持しているのである。
【００１９】
具体的には、カール巻き込み防止手段１５を、段階的に停止することができるように構成し、積層部材６の巻き始めには、積層部材６に接触する平面部１４を上方（図２に示す位置）に位置するように、そして、積層部材の巻き締め工程に移ったときには、平面部１４を下方（図３に示す位置）に下げて、積層部材を集液管に巻き付ける際に停止した状態でリ−フ端を押さえるものの、リーフエンド部１１に対して最適な位置を保つ。
【００２０】
なお、平面部１４は、必ずしも分離膜９の全幅を覆う必要はなく、分離膜の部分幅、例えば両サイドと中央部だけを覆う態様などであってもよい。また、カール巻き込み防止手段１５の積層部材６に接触する部分は必ずしも平面である必要はないが、高さ方向に一定の幅を有するものであることが好ましい。たとえば、カール巻き込み防止手段１５を、積層部材６が巻囲された最終的な分離膜エレメントに対して水平方向に１〜５０ｍｍの範囲内で離れるように配置する場合には、この幅が５０〜１００ｍｍの範囲内であることが好ましい。
【００２１】
巻囲台車２を図２に示す位置にまで前進した後には、斜板３を、シリンダ５の伸長作動により水平姿勢から所定の傾斜角に傾斜させることで、管受け１２で保持している集液管１３を上昇させる。集液管１３を所定位置まで上昇させると、図４に示すように、その両端側から巻囲軸１７を前進させ、巻囲軸１７を集液管１３に連結する。
【００２２】
そして、巻囲軸１７の回転駆動により集液管１３を回転し、集液管１３の周囲に積層部材６を巻き付けていく。しかる後に、図２に示すようにカ−ル巻き込み防止手段１５の平面部１４を所定位置Ａまで下降させ分離膜ユニット９のリ−フエンド部１１に当接させる。この動作によって巻き付け動作に伴う各リ−フエンド部１１の各部材の折れ曲がりが自動的にかつ円滑に防止される。
【００２３】
さらに、図３に示すように巻囲台車２を後退させ、巻囲体１９を押しつけロ−ラ１６と成形ロ−ラ１８により適正圧力により押しつけ、上記巻囲体を巻締める。このときカ−ル巻き込み防止手段１５の平面部１４を所定位置Ｂにまで下降させる。この動作により巻締め工程においてもリ−フエンド部１１の各部材の折れ曲がりが自動的に円滑に防止される。
【００２４】
その後、たとえば巻囲軸１７の回転数を計測すること等によって一連の巻囲動作（巻き始め〜巻締め動作）を終了したことを検知し、カ−ル巻き込み防止手段１５の平板部１４を上方へ退避させる。
【００２５】
なお、上記実施態様においては、積層部材６の巻囲時の平面部１４の停止位置を、Ａ，Ｂの２カ所としたが、積層部材６の巻き付け量により無段階に下降するようにしても良い。
【００２６】
また、上記実施態様においては、積層部材６を、枚葉の分離膜７の間に原液流路材８を挟むように二つ折りにして形成した分離膜ユニット９と、透過液流路材１０とを交互に重ねて形成したが、枚葉の分離膜の間に透過液流路材を挟むように二つ折りにして分離膜ユニットを形成し、その分離膜ユニットと原液流路材とを交互に重ねるようにしてもい。
【００２７】
上記のような巻囲動作においては、巻囲動作に伴うリーフエンド部１１の各部材の折れ曲がり返り等の不都合の発生がカ−ル巻き込み防止手段１５によって自動的に防止され、所望の巻囲体をより高い信頼性をもって形成することができる。また、カ−ル巻き込み防止手段１５により自動的に折れ曲がりを防止することで、従来のようにリ−フエンド１１の各部材を手で押さえることが完全に不要になり、巻囲動作が容易化されるとともに、巻囲作業時間の短縮が可能になる。したがって、積層作業を含む巻囲工程全体のタクトタイムの大幅な短縮が可能になり、かつ、分離膜エレメントの製造コストの低減が可能になる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の分離膜エレメントの製造装置によれば、積層部材を集液管に巻き付けていく際に、リ−フエンド部の各部材が折れ曲がるのを確実に防止することができ、巻囲作業の容易化、自動化および時間短縮をはかることができる。その結果、巻囲工程全体のタクトタイムを短縮するとともに、分離膜エレメントの製造コストの低減をはかることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る分離膜エレメントの製造装置の側面図である。
【図２】図１の装置を次の動作に進めた場合の側面図である。
【図３】図２の装置を次の動作に進めた場合の側面図である。
【図４】巻囲軸を集液管に連結する工程の正面図である。
【図５】分離膜エレメントの一部展開斜視図である。
【図６】分離膜エレメント製造時の積層部材近傍の概略模式図である。
【図７】従来技術による分離膜エレメント製造時の積層部材近傍の概略模式図である。
【符号の説明】
１    分離膜エレメントの製造装置            ２    巻囲台車
３    斜板                                  ４    軸
５    シリンダ                              ６    積層部材
７    分離膜                                ８    原液流路材
９    分離膜ユニット                      １０    透過液流路材
１０ａ  最下層の透過液流路材                １１  リ−フエンド部
１２  管受け                                １３  集液管
１４  平面部                                １５  カ−ル巻き込み防止手段
１６  押しつけロ−ラ                        １７  巻囲軸
１８  成形ローラ                            １９  巻囲体
【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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【図７】
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