JP2001269547A - 流体分離素子とその製造方法および流体分離膜モジュール - Google Patents

流体分離素子とその製造方法および流体分離膜モジュール

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JP2001269547A JP2000086412A JP2000086412A JP2001269547A JP 2001269547 A JP2001269547 A JP 2001269547A JP 2000086412 A JP2000086412 A JP 2000086412A JP 2000086412 A JP2000086412 A JP 2000086412A JP 2001269547 A JP2001269547 A JP 2001269547A
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flow path
separation membrane
path material
supply liquid
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Hiroyuki Gomi
弘之 五味
Hiromitsu Kanamori
浩充 金森
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】分離膜と供給液流路材の固定を強固、かつ、単
純化し、溶出の要因となる部材を使用しないスパイラル
型分離素子、その製造方法及び分離膜モジュールを提供
する。 【解決手段】集水管の周囲に、透過液流路材と、供給液
流路材を挟んで対向する分離膜とを含む膜ユニットを有
し、上記の対向する分離膜は、その巻始めの折り目から
所定間隔離れた位置で、かつ集水管の軸方向における両
端部で供給液流路材を介して溶着されていることを特徴
とする流体分離素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分離膜を用いた流
体分離素子とその製造方法および流体分離膜モジュール
に関する。
【0002】
【従来の技術】流体の成分を分離するための逆浸透分離
素子を図1に示す。図1はスパイラル型流体分離素子の
一部切り欠きの斜視図である。
【0003】図1に示すスパイラル型分離素子1は透過
液流路材2の両面に分離膜3を重ねて封筒状膜4を形成
し、その封筒状膜4の開口部側を集水管5側の透過液流
路材2に取り付け、供給液流路材6と共に重ねて集水管
の廻りにスパイラル状に巻囲することにより構成され
る。
【0004】供給液7はスパイラル型分離素子1の一方
の端部から供給され、供給液流路材6に沿って流れ、ス
パイラル型分離素子1の一方の端面から濃縮液8として
排出される。供給液7が供給液流路材6に沿って流れる
途中で分離膜3を通過した透過液9が透過液流路材2に
沿って集水管5の集水孔10を通過し、集水管の端部に
排出される。
【0005】上述のようなスパイラル型分離素子の製造
の際には、折り畳んだ分離膜の間に供給液流路材を挟
み、これに透過液流路材を重ねこれを1葉として、単独
あるいは複数の枚葉群を透過液流路材に接着剤でシール
して、集水管の廻りにスパイラル状に巻囲する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述のようにスパイラ
ル型分離素子は、折り畳んだ分離膜の間に、厚み、形状
の違う供給液流路材を挟んで巻囲するが、この供給液流
路材にズレ、折れ曲がり、などが発生すると、供給液が
スムーズに通過しないという問題が発生する。その上、
分離膜面への傷などが発生し、分離膜の性能が著しく低
下するという問題が発生する。
【0007】通常、この分離膜折り曲げ部分には、従来
から分離膜の折り目付け部分の欠陥発生対策及び供給液
流路材の端面による膜面傷発生保護を目的として、折り
曲げ部保護テープが使用されることが米国内務省塩水局
レポート(OSW)によって知られている。分離膜と供
給液流路材の取付は、米国特許5538642号明細書
に記載されているように、分離膜折り目付け部分から所
定間隔離れた位置にあり、また、分離膜折り目付け部分
に貼られた折り曲げ部保護テープの上に、供給液流路材
を粘着テープ(供給液流路材取付用)で止めるなどが一
般的に知られているが、分離膜の巻き始めの折り目は、
その分離膜分および取り付ける部材の肉厚分だけ厚くな
り、膜シール接着剤の未充填部分が発生し易い。そのた
めに、厚みを薄くする対策として、特開平10−137
558号公報で提案されているように、分離膜の巻き始
めの折り目から所定間隔の対向する所定部分を相互に圧
着する方法や、同じく特開平10−137558号公報
で提案されているように、分離膜折り目付け部分内側へ
接着剤を塗布する方法があるが、そのいずれの場合も供
給水流路材を介しての固定ではなく、目的はあくまでも
膜の巻始めの折り目付の強化である。
【0008】後者の場合は、折り目付け部分の肉厚を増
すということでは、新たな部材を付けるので、従来技術
である粘着テープでの固定と同じにとどまっている。こ
のような供給液流路材を新たな部材によって取付けする
と、その部分の厚みが増し、巻囲時の折り目の膨らみの
要因となる。また、用途の中には、これら部材からの溶
出を少なくする要求がある。
【0009】図5に従来のスパイラル型流体分離素子の
製造方法の一例を示すが、まず、分離膜3の折り目付け
部分11に折り曲げ部保護テープ12を貼り、その折り
目付け部分11から所定間隔離した折り曲げ部保護テー
プ12上に供給液流路材6を置く。それから供給液流路
材6と分離膜3を粘着テープ(供給液流路材取付用)1
4で止める。
【0010】この様な場合、完全に供給液流路材6と分
離膜3が固定出来ていないため、その後の工程で、分離
膜3から供給液流路材6が外れることによる性能劣化が
発生する。また、部材が多くなればなるほど溶出が多く
なるので、有機炭素化合物(TOC)の溶出を嫌う超純
水製造、あるいは有害な溶出を嫌う食品加工用には、こ
のような粘着テープ(供給液流路材取付用)14を使用
することは好ましくない。また、粘着テープ(供給液流
路材取付用)14を貼る場合は、その設備費、部材費及
びの部材の交換費が必要になる。その上、粘着テープ
(供給液流路材取付用)14を貼ると膜の折り目付け部
分が厚くなり、分離膜3の巻始めに膨らみが発生し、巻
囲時のシワの要因となる。
【0011】本発明の目的は、分離膜と供給液流路材の
固定を強固、かつ、単純化し、溶出の要因となる部材を
使用しないスパイラル型分離素子とその製造方法および
分離膜モジュールを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の流体分離素子は、集水管の周囲に、透過液
流路材と、供給液流路材を挟んで対向する分離膜とを含
む膜ユニットを有し、上記の対向する分離膜は、その巻
始めの折り目から所定間隔離れた位置で、かつ集水管の
軸方向における両端部で供給液流路材を介して溶着され
ていることを特徴とするものである。
【0013】また、本発明の流体分離素子の製造方法
は、透過液流路材と、供給液流路材を挟んで対向する分
離膜とを含む膜ユニットを集水管に巻囲する際に、上記
の対向する分離膜をその巻始めの折り目から所定間隔離
れた位置で、かつ集水管の軸方向における両端部で供給
液流路材を介して溶着することを特徴とするものであ
る。
【0014】また、本発明の流体分離膜モジュールは、
前記した流体分離素子、もしくは流体分離素子の製造方
法によって得られた流体分離素子を、圧力容器に収納し
てなることを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明によるスパイラル型流体分
離素子は、集水管の周囲に、透過液流路材と、供給液流
路材を挟んだ対向する分離膜とを含む膜ユニットを有
し、かつ、その対向する分離膜が供給液流路材を介して
溶着されているものである。これにより、分離膜と供給
液流路材は確実に固定されるので、膜シール接着剤塗布
及び巻囲時の分離膜の欠陥発生はせず、良好な分離性能
が得られる。
【0016】本発明による流体分離素子の製造方法は、
透過液流路材と、供給液流路材を挟んだ対向する分離膜
とを含む膜ユニットを集水管に巻囲する際に、その対向
する分離膜の接着剤塗布部を含む両端を、供給液流路材
を介して溶着するものである。この場合、膜面に貼られ
た折り曲げ部保護テープと一緒に、また、折り曲げ部保
護テープの無い膜部分をウエルダ溶着してもなんら問題
は無い。この溶着に超音波ウエルダを用いると新たな部
材を使用しないため、分離膜の巻始めに発生していた素
材群のズレや折れ曲がりが無くなり、良好な分離性能が
得られる。また、新たな部材を付けないため、それらか
らの溶出の無い流体分離素子が得られる。その溶着に使
用する超音波ウエルダの出力は10〜50Khzの範囲
とすることが好ましく、さらに好ましくは20〜40K
hzである。これらにより、良好な流体分離素子を製造
することが可能となり、また、良好な流体分離素子モジ
ュールの供給が可能となる。
【0017】以下、図面に示す実施例に基づいて本発明
をさらに詳細に説明する。
【0018】図2、図3は本発明に係るスパイラル型流
体分離素子の製造方法の一例を説明する側面の模式図で
ある。
【0019】まず、図2に示すように、分離膜3の折り
目付け部分11に折り曲げ部保護テープ12を貼り、そ
の折り目付け部分11から所定間隔離した折り曲げ部保
護テープ12上に供給液流路材6を載置する。
【0020】つまり、供給液流路材6は一般的にカット
精度が悪いため、分離膜の折り目付け部分11から所定
間隔離れないと、膜折りしたときに供給液流路材6が折
り目付と同時に折れる場合があるからである。この場合
の折り曲げ部保護テープ12の幅L1は40〜80mm
の範囲が好ましく、供給液流路材6を置く位置L2は、
分離膜の折り目付け部分11から折り曲げ部保護テープ
12上に乗る範囲で良い。また、供給液流路材6を原反
から枚葉にカットした時のカット端面は、ささくれや、
突起が出ていたりして、直接膜面に接触すると膜傷が発
生することが多い。L2の位置は折り曲げ部保護テープ
の幅が一定ではないため3mm以上で、かつ、折り曲げ
部保護テープの端面から内側へ5mmの位置にあること
が好ましい。
【0021】この後、図3に示すように、供給液流路材
6を折り曲げ部保護テープ12上に載置した状態で、分
離膜3を折り目付け部分11から加圧して折り曲げる。
次いで、分離膜3の折り目付け部分11から所定間隔L
3離れた部分を、供給液流路材6を介して分離膜3を溶
着する。このL3の範囲は分離膜3の折り目付け部分1
1から3〜15mmの範囲離れた位置であることが好ま
しいが、より好ましくは分離膜の折り目付け部分11か
ら5〜10mmの範囲である。
【0022】本発明において、供給液流路材6を介した
分離膜の固定は、出力が10〜50khzの範囲の超音
波で超音波ウエルダ13により溶着を行うことが好まし
いが、その出力は20〜40Khzの範囲がより好まし
い。また、超音波ウエルダ13の溶着範囲L4は、巻囲
する分離膜の円周方向に対し10mm以下であることが
好ましく、より好ましくは4mm以下である。この溶着
範囲L4が長くなりすぎると円周方向の分離膜の溶着範
囲が長くなり、巻囲を阻害する。
【0023】溶着は、分離膜と供給液流路材と対向する
分離膜の3者が溶着されている。
【0024】図4は本発明に係るスパイラル型流体分離
素子の製造方法の一例を説明する模式図(斜視図)であ
る。
【0025】図3により、作成された供給液流路材6を
挟んだ分離膜3の上に、折り目付け部分11側に開口す
るコの字状に接着剤17を塗布し、この上に透過液流路
材2を載置して、封筒状膜を形成するようになってい
る。図4に示すように、最終製品における接着剤17の
塗布部の内側に形成される有効膜幅内面への穴発生を防
止するために、溶着は、接着剤17の塗布部分の内側で
あってもよいが、接着剤17の塗布部分、あるいは接着
剤17の塗布部の外側である分離膜端部18までの間に
おいてなされることが好ましく、集水管の軸方向の溶着
範囲Lは1〜50mmであることが好ましく、より好ま
しくは3〜15mmである。このようにすることによ
り、分離膜3に穴が開いても最終製品には影響がない。
【0026】また、溶着が接着剤17の塗布部分である
場合は、供給液流路材と分離膜を溶着する。
【0027】また、溶着が接着剤17の塗布部分の外側
である場合は、供給液流路材、粘着テープと分離膜を溶
着する。
【0028】本発明により、新たな部材で供給液流路材
を取り付けないので、それらからの溶出が無く、分離素
子の用途として、有機炭素化合物(TOC)の溶出を嫌
う超純水製造、あるいは有害な溶出を嫌う食品加工用な
ど、多様化する分離素子の用途に幅広く対応出来、ま
た、新たな部材で供給液流路材を取り付けないので、巻
囲時に重要な膜の折り目付け部分が薄くなり、膜シール
接着剤の未充填部分の発生が無く性能が安定する。
【0029】さらに、供給液流路材として、超音波溶着
の安定性のために、分離膜と同じ溶融温度を有する素材
を用いることが好ましく、その素材としては、超音波振
動によって溶着することができるポリエステル、ポリプ
ロピレンまたはポリエチレンなどが好ましい。
【0030】
【実施例】実施例 図2、図3、図4に示す方法で、分離膜3に貼った幅L
1が40mmの折り曲げ部保護テープ12上の、折り目
付け部分11からの距離L2が10mmに供給液流路材
6を載置し、供給液流路材6を載置した状態で分離膜3
を加圧して折り曲げ、この後、分離膜3端18の折り目
付け部分11からの距離L3が15mmにウエルダ溶着
部15部分を、供給液流路材6を介して分離膜3と供給
液流路材6を幅L4が2mmの出力30Khzの超音波
ウエルダ13を0.5秒作動させて溶着した。
【0031】この後繰り返し分離膜3と供給液流路材6
を20組製作し、これと透過液流路材2を重ねて巻囲し
たが、超音波ウエルダ13で分離膜3と供給液流路材6
を完全に溶着固定出来たので、供給液流路材6のズレに
よる供給液の流れ異常や折れ曲がりが原因の膜傷による
劣化が防止出来た。また、新たな部材で供給液流路材6
を取り付けないので、それらからの溶出が無く、分離素
子の用途として、有機炭素化合物(TOC)の溶出を嫌
う超純水製造、あるいは有害な溶出を嫌う食品加工用な
ど、多様化する分離素子の用途に幅広く対応出来た。あ
るいは、新たな部材で供給液流路材6を取り付けないの
で、巻囲時に重要な膜の折り目付け部分が薄くなり、膜
シール接着剤の未充填部分の発生が無く性能が安定する
など、良好なスパイラル型流体分離素子を得ることが出
来た。
【0032】なお、ウエルダ溶着部15は分離膜両端1
8の折り曲げ部保護テープ12を貼っていない部分でも
良い。これはあくまでもほんの1例であるため、これに
規制されることはない。
【0033】
【発明の効果】本発明により、分離膜と供給液流路材の
固定が強固で、かつ、膜折り目が薄くなる。よって、巻
囲の供給液流路材の外れが無くなり、かつ、分離膜の巻
き始めが薄くなることで巻囲でのズレが無くなる。これ
らの効果によって、排除率の向上する流体分離素子を供
給出来る。また、分離膜と供給液流路材の固定用粘着テ
ープが不要となるので、流体分離素子の製造方法が簡略
化出来る。本発明によって良質な分離膜モジュールを提
供出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】スパイラル型流体分離素子の一部切り欠きの斜
視図である。
【図2】本発明に係るスパイラル型流体分離素子の製造
方法の一例を示す模式図(側面図)である。
【図3】本発明に係るスパイラル型流体分離素子の製造
方法の一例を示す模式図(側面図)である。
【図4】本発明に係るスパイラル型流体分離素子の製造
方法の一例を示す模式図(斜視図)である。
【図5】従来のスパイラル型流体分離素子の製造方法の
一例を示す模式図である。
【符号の説明】
1:スパイラル型流体分離素子 2:透過液流路材 3:分離膜 4:封筒状膜 5:集水管 6:供給液流路材 7:供給液 8:濃縮液 9:透過液 10:集水孔 11:折り目付け部分 12:折り曲げ部保護テープ 13:超音波ウエルダ 14:粘着テープ(供給液流路材取付用) 15:ウエルダ溶着部 16:有効膜幅 17:接着剤塗布部 18:分離膜端

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】集水管の周囲に、透過液流路材と、供給液
    流路材を挟んで対向する分離膜とを含む膜ユニットを有
    し、上記の対向する分離膜は、その巻始めの折り目から
    所定間隔離れた位置で、かつ集水管の軸方向における両
    端部で供給液流路材を介して溶着されていることを特徴
    とする流体分離素子。
  2. 【請求項2】前記溶着が、透過液流路材と分離膜を接着
    する接着剤の塗布部、もしくは該接着剤の塗布部より外
    側でなされることを特徴とする請求項1に記載の流体分
    離素子。
  3. 【請求項3】透過液流路材と、供給液流路材を挟んで対
    向する分離膜とを含む膜ユニットを集水管に巻囲する際
    に、上記の対向する分離膜をその巻始めの折り目から所
    定間隔離れた位置で、かつ集水管の軸方向における両端
    部で供給液流路材を介して溶着することを特徴とする流
    体分離素子の製造方法。
  4. 【請求項4】前記溶着が、透過液流路材と分離膜を接着
    する接着剤の塗布部、もしくは該接着剤の塗布部より外
    側でなされることを特徴とする請求項3に記載の流体分
    離素子の製造方法。
  5. 【請求項5】超音波ウエルダを用いて溶着することを特
    徴とする請求項3または4に記載の流体分離素子の製造
    方法。
  6. 【請求項6】10〜50Khzの超音波で溶着すること
    を特徴とする請求項5に記載の流体分離素子の製造方
    法。
  7. 【請求項7】請求項1または2のいずれかに記載の流体
    分離素子、もしくは請求項3〜6のいずれかに記載の方
    法によって製造される流体分離素子を、圧力容器に収納
    してなることを特徴とする流体分離膜モジュール。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003275545A (ja) * 2002-03-22 2003-09-30 Nitto Denko Corp スパイラル型膜エレメント及びその製造方法
JP2015024377A (ja) * 2013-07-26 2015-02-05 富士フイルム株式会社 酸性ガス分離モジュール
JP7200427B1 (ja) 2022-03-24 2023-01-06 日東電工株式会社 複合半透膜、及びスパイラル型膜エレメント

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