(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
枚葉の分離膜を、間に原液流路材を挟むように二つ折りにして形成した分離膜ユニットと、透過液流路材とを交互に重ね、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水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、前記積層部材を集水管に巻き付けるときに、前記順次接合されている透過液流路材の先端部をその下層の透過液流路材上に押しならす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】
前記押しならし手段がフリーローラからなる、請求項１の分離膜エレメントの製造装置。
【請求項３】
前記押しならし手段が摺動案内板からなる、請求項１の分離膜エレメントの製造装置。
【請求項４】
前記押しならし手段が進退可能に浮動支持されている、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。
【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、とくに分離膜ユニットと透過液流路材の積層部材を集水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流体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水管中へと導く透過液流路材からなるユニットを、集水管の周りに巻囲したスパイラル型の流体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に示す流体分離膜エレメント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が集水管５５の周りにロール状に巻囲され、その巻囲体５６の長手方向両側に、原水５７が通過可能な端板５８と、濃縮水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。透過水６２は、集水管５５から送り出される。全体がパイプ状圧力容器（図示略）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。図５に示す流体分離膜エレメント５０は、必要に応じて、要求本数だけ、長手方向に連接される。
【０００４】
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水管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、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に順次接合して最上層を透過液流路材５３ｂとした積層部材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水管５５の周りに手巻きにて巻囲している。
【特許文献１】
特開平１１−２２６３６６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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を集水管５５に巻き付けていく際、順次接合されている各透過液流路材５３の先端６５がめくれ上がることがあり、場合によっては、その先端が折れ返った状態で巻き付けられてしまうおそれがあった。先端が折れ返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、折れ返り部分で望ましくない流れが生じ、分離膜エレメント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、巻き付けの際に各透過液流路材５３の先端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。
【０００６】
また、図６に示すように、最上層を透過液流路材５３ｂを長めに形成し、それを、途中の各透過液流路材５３の先端６５を覆うように配置して各先端６５の折れ返りを防止する方法もあるが、巻囲体５６の状態にて最上層の透過液流路材５３ｂと最下層の透過液流路材５３ａが隣接して巻き付けられる状態になるので、理論的に、透過液流路材全体としての材料使用量に無駄が生じることになる。そもそも、この最上層の透過液流路材５３ｂは、それよりも下層の積層部材５４の部分の形態を保持するために設けられているもので、分離膜エレメントの機能上必要とされるものではないので、省略しても巻囲作業が可能になるなら、その方が、とくにコスト的に望ましい。
【０００７】
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、積層部材を集水管に巻き付けていく際の各透過液流路材の先端の折れ返りを防止して巻囲作業の容易化および時間短縮をはかることができ、かつ、積層部材の最上層の透過液流路材の省略が可能でコストダウンをはかることができ、しかも、自動化された装置として構成可能な分離膜エレメントの製造装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の分離膜エレメントの製造装置は、枚葉の分離膜を、間に原液流路材を挟むように二つ折りにして形成した分離膜ユニットと、透過液流路材とを交互に重ね、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水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、前記積層部材を集水管に巻き付けるときに、前記順次接合されている透過液流路材の先端部をその下層の透過液流路材上に押しならす手段を有することを特徴とするものからなる。
【０００９】
この分離膜エレメントの製造装置において、上記押しならし手段としては、フリーローラから構成することもできるし、摺動案内板からから構成することもできる。また、押しならし手段は、各透過液流路材の先端部に対して押しならし動作が必要なときのみ押しならし位置に配置されればよいので、その押しならし位置に対して進退可能に設けられることが好ましい。さらに、押しならし動作の対象となる各透過液流路材の先端部の位置は、積層部材の集水管への巻き付けの進行に伴って変化するので、押しならし動作のための適切な押圧力を維持しつつ押しならし動作位置を最適な位置に自動調整できるよう、ばねやシリンダ装置によって押しならし手段を浮動支持しておくことが好ましい。
【００１０】
上記のような本発明に係る分離膜エレメントの製造装置においては、積層部材を集水管へ巻き付けていく際、各透過液流路材の先端部は押しならし手段により、折れ返りが生じないように、かつ、下層の透過液流路材の面上に沿うように、順次押しならされ、その押しならされた状態にて、集水管に巻き付けられていく。したがって、各透過液流路材の先端部を手で押さえる必要がなくなり、巻囲作業が大幅に容易化されるとともに巻囲時間の短縮が可能になってタクトタイムが短縮され、かつ、自動化も可能になる。
【００１１】
また、折れ返りが確実に防止されるので、従来折れ返り等の不都合の発生を防ぐために設けられていた積層部材の最上層の透過液流路材が不要になり、その最上層の透過液流路材を積層する手間が省けるため一層タクトタイムの短縮が可能になり、しかも透過液流路材の使用量が低減されるためコストダウンが可能になる。
【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。
図１ないし図３は、本発明に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。
【００１３】
図１および図２において、１は、本発明で規定した分離膜エレメントの製造装置で、かつ、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。
【００１４】
積層部材６は、枚葉の分離膜７を、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１１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。図６に示したような、最上層の透過液流路材は設けられていない。
【００１５】
斜板３上の先端側には、管受け１２が設けられており、この上に集水管１３が配置される。最下層の透過液流路材１０ａの先端が、集水管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、最下層の透過液流路材１０ａ上に順次接合された各透過液流路材１０の先端部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。
【００１６】
本実施態様では次に、巻囲台車２が矢印の方向に、図２に示す押しならし手段１４の位置まで前進される。押しならし手段１４は、下端にフリーローラ１５を有しており、フリーローラ１５は、ばね１６により適当な押圧力をもって下方に押圧できるよう浮動支持されている。また、押しならし手段１４全体としても、図示を省略したシリンダ装置等の適当な手段により、上下動されるようになっている。
【００１７】
巻囲台車２が図２に示す位置まで前進された後、斜板３は、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れ、同時に、管受け１２に保持されている集水管１３が上昇される。集水管１３が所定位置まで上昇されると、図３に示すように、その両端側から巻囲軸１７が前進され、巻囲軸１７が集水管１３に連結される。しかる後に、押しならし手段１４およびそのフリーローラ１５が、最下層の透過液流路材１０ａに接触する位置まで、あるいはその直上位置まで下降される。この状態では、フリーローラ１５は、ばね１６によって浮動支持されており、積層部材６側から力が作用すると、適宜自由に退避できるように保持されている。
【００１８】
次に、巻囲軸１７の回転駆動により集水管１３が回転され、集水管１３の周囲に積層部材６が巻き付けられていく。この巻き付けに伴い、積層部材６の各透過液流路材１０の先端部１１が順次フリーローラ１５の位置に到達し、フリーローラ１５による押しならし動作によって、下層の透過液流路材１０の面に沿うように順次押しならされる。したがって、巻き付け動作に伴う各透過液流路材１０の先端部１１の折り返りは、自動的に円滑に防止される。
【００１９】
押しならし動作中にも、フリーローラ１５はばね１６によって浮動支持されているから、過大な力が作用することはなく、押しならしに必要な適切な押圧力が常時維持される。また、押しならし動作の対象となる先端部１１の位置の変化も、この浮動支持によって吸収される。先端部１１の位置の変化を浮動支持のみによっては吸収できない場合には、押しならし手段１４自体を適宜上昇させればよい。
【００２０】
各先端部１１の押しならし動作が全て終了すると、この押しならし手段１４の役目も終了するから、適当なタイミングを見計らって、押しならし手段１４を上方へ退避させればよい。
【００２１】
巻囲軸１７の回転駆動による巻囲動作が完了した後、たとえば整形ローラ１８上で巻囲体を表面駆動によって回転させ、巻囲体の円筒形状をより好ましい形状に整形することも可能である。
【００２２】
上記のような巻囲動作においては、巻き付け動作に伴う各透過液流路材１０の先端部１１の折り返り等の不都合の発生が、押しならし手段１４によって自動的に防止され、所望の巻囲体が確実に形成される。押しならし手段１４による自動的な押しならし動作であるから、従来のように各先端部１１を手で押さえることは完全に不要になり、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。また、折り返り等の不都合の発生が防止される結果、従来設けていた最上層の透過液流路材を積層することが不要になり、積層作業時間が短縮されるとともに、使用する透過液流路材の量が低減され、コストダウンが可能になる。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。
【００２３】
上記実施態様では、押しならし手段１４としてフリーローラ１５を用いたが、これに限らず、各透過液流路材１０の先端部１１の押しならし動作が可能な他の手段を採用してもよい。たとえば図４に示すように、橇状の摺動案内板２１を設け、この摺動案内板２１を前記同様、ばね１６によって浮動支持するように構成してもよい。また、この摺動案内板２１は、ガイド機構２２を介して、矢印２３の方向に摺動自在に支持するようにしてもよい。このような摺動案内板２１を用いた押しならし手段２４によっても、前述の実施態様と同等の作用、効果が得られる。
【００２４】
【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、積層部材を集水管に巻き付けていく際の各透過液流路材の先端の折れ返り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、かつ、積層部材の最上層の透過液流路材を省略して積層作業の容易化および時間短縮をはかるとともに、透過液流路材の使用量を削減できる。その結果、積層作業を含む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】第２の装置における巻囲軸部の正面図である。
【図４】本発明の別の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５】分離膜エレメントの組立体の一例を示す分解斜視図である。
【図６】従来の積層部材の側面図である。
【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  透過液流路材の先端部
１２  管受け
１３  集水管
１４、２４  押しならし手段
１５  フリーローラ
１６  ばね
１７  巻囲軸
１８  整形ローラ
２１  摺動案内板
２２  ガイド機構
【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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