JP2008534270A - 脱塩および濾過用の膜の製造 - Google Patents

Abstract

水は通過させるが、固形分および／または溶解した固形分は通さない材料からなる細長い織り布を備える、らせん状に巻かれた膜を開示する。織り布は、逆向きの屈曲部７２、７４により互いに接合された一重なりの層６８．１、６８．２を作るよう、ジグザグ形状に畳まれる。穿孔された管１８が設けられ、織り布の両端部が、管に固定された積層を形成する。この積層が管に巻かれ、層と層６８．１、６８．２の間にはスペーサ５８、６２がある。スペーサは、水の流路５６、６０を形成するように、層を離した状態に保持する。交互の水流通路６０は、屈曲部７２、７４に対して横方向の、封止された通路の両端部を有する。この通路は、通路の径方向外側の端部で逆向きの屈曲部７４により閉じられる。通路の径方向内側の縁部に沿って、これらの流路は管２０の孔５４と連通する。補強テープ７０が屈曲部の内側に設けられる。
【選択図】図７

Description

発明の分野

本発明は、脱塩および濾過用の膜の製造に関する。

発明の背景

世界の多くの地域では、脱塩された海水および脱塩された汽水が、飲料水の唯一の源である。

別の水源（現時点では大部分が利用されていない）は、工場から流れ出る、および下水処理施設へと流れる汚染された水である。これら２つの源は、通常、水をせいぜいいわゆる「河川品質」と称されるものにするために処理され、その後、この水は河川の中に流され、したがって、再使用はされない。

使用されている様々な脱塩方法があり、一般的なものは、水は透過させるが、残りすべての固形分および溶解された固形分を保持する半透膜材を用いる。脱塩は、通常、大半の固形分を除去する濾過のステップよりも後に行われる。

この脱塩装置は、「膜」と呼ばれるものを使用する。それぞれの膜は、穿孔された芯管と、この芯管に固定され、その後芯管に巻かれる複数の方形の薄片とを備える。それぞれの薄片は３つの端部に沿って閉じられ、第４の端部に沿って開いている。この第４の端部に沿って、薄片が芯管に固定される。薄片が倒れるのを防ぐために、各薄片内にスペーサが設けられる。スペーサは、薄片と薄片との間にも設けられる。処理される水は、薄片と薄片との間の、溶解された固形分を保持する通路の中を流れ、薄片の材料を介して、薄片内の浸透通路の中へ浸透し、浸透通路から管の内側へと流れる。濃縮水は、一方の端部から他方へと膜に沿って流れ、保持通路の中に留まり、濃縮水出口を介して出る。

本発明の目的は、脱塩および濾過の両方のための改良式の膜、およびこのような膜を製造する改良式の方法を提供することである。

発明の簡単な説明

本発明の一態様によると、水は通過させるが、固形分および／または溶解された固形分は通さない材料からなり、逆向きの屈曲部によって互いに接合された一重なりの層を作るようにジグザグ状に畳まれた細長い織り布と、 穿孔された管とを備えるらせん状に巻かれた膜が提供される。かかる膜は、積層を形成する織り布の両端部が、この管に固定され、前記積層が管の回りに巻かれ、層と層との間にスペーサがあり、このスペーサが、水流通路を形成するように層を離れた状態に保持し、交互になった水流通路が、前記屈曲部に対して横向きの、封止されて閉じられた両端部を有し、前記交互になった通路は、通路の径方向外側端部において、逆向きの屈曲部によって閉じられ、通路の径方向内側端部において、管の穿孔と連通する。

らせん状に巻かれた膜は、前記屈曲部に一致する織り布全体に延在する補強テープをさらに含み、各テープは、それぞれの屈曲部の両側に延在する。

本発明の別の態様によると、らせん状に巻かれた膜を製造する方法を提供し、この方法は、細長い織り布をジグザグに畳むステップであって、それによって層と層との間の織り布に逆向きの屈曲部を有する一重なりの層を作り、この織り布は、水を透過させるが、固形分および／または溶解した固形分を通さない材料からなるステップと、形成された積層のそれぞれの最上層と、その層の上に置かれようとしている層との間の隙間の中にスペーサを挿入するステップであって、前記スペーサは、積層の向かい合う側部から交互に挿入されるステップと、積層の最上層および最下層の自由端部を、穿孔された管に取り付けるステップと、管の回りに積層を巻くステップとを含む。

本方法は、交互になった隙間が、屈曲部を横切る積層の縁部に沿って閉じられるように、接着剤を織り布の縁部に沿って塗布するさらなるステップを含んでよい。

織り布を補強するために、織り布にテープが接着されてよく、このテープは、織り布の幅方向に延在し、畳んだり重ねたりする際に逆向きの屈曲部が織り布に作られるとき、前記屈曲部が中に形成された織り布のこの部分にテープが接着されるように間隔を置いて離間される。

本方法は、ヘッド部を、織り布の長さ方向に前後に往復運動させるステップと、連続した層を重ねるために、ヘッド部から織り布を供給するステップとをさらに含んでよい。層を重ねるのを容易にするために、本方法は、この時点で最上層である層に重なるように、織り布の向かい合う縁部から棒材を前進させるステップと、前進された棒材に対して織り布を引くように、ヘッド部を逆方向に移動させるステップとを含んでよい。前記棒材は、好ましくは回転可能なローラの形状である。

図面に沿っての詳細な説明

まず図１を参照して、図示の逆浸透式脱塩装置１０は、円筒形のケース１２と、図１には１つしか見られない複数の端部の閉鎖部１４とを備える。ケース１２（図２および３を参照）内には、端から端までらせん状に巻かれた３つの逆浸透膜１６．１、１６．２および１６．３がある。膜の構造は、本明細書において以下にさらに詳しく説明される。図２および３の説明の目的のために、それぞれの膜１６．１、１６．２および１６．３は、半浸透材料が回りに巻かれた薄片２０を有する芯管１８を備えることに留意されたい。

それぞれの膜１６の上流には、流れ分配板２２がある。この板２２は、国際公開第９７／２１６３０号パンフレットの明細書に、より完全に説明される。薄片２０の半浸透材を介して浸透された水が、膜１６．１の芯管の出口端部まで流れることができるように、２つの短い管２４が３つの芯管１８を端から端まで連結する。膜１６．３の芯管を膜１６．２の芯管に連結する管２４から遠位にある、膜１６．３の芯管１８の端部を、栓２６が閉じる。

ケース１２は、一方の端部から他方へとテーパーになる細長い心棒（図示せず）上に作られ、このテーパーは、心棒からケース１２の取り外しを容易にする目的のためである。ケースの取り外しをさらに容易にするために、心棒は、滑らかな表面をもたらすようにクロムめっきされた鋼からなってよい。

ケース１２を製造するために、硬化性樹脂の２つの成分が混合される。樹脂混合物は、層を形成するように、心棒の表面に噴霧、塗装、または塗布されることができるものでなければならない。樹脂は、硬化したとき、ケースの長さ方向に延びることができるようにある程度の弾性を有するものでなければならず、また、延びた後に元の長さに戻るように記憶を有するものでなければならない。

グラスファイバの粗紡が、１つまたは複数のリールから繰り出され、樹脂の浴を介して通され、次に、余分な樹脂を除去するようにスクレーパを通される。浴およびスクレーパは、巻き取りヘッド部（図示せず）をなす。粗紡の自由端部が、心棒上の粘着性の樹脂層に対して押し付けられて、それによって張り付く。次に、リールから粗紡を引くように心棒が回転され、同時に、巻き取りヘッド部が、心棒に沿って前後に往復運動して、それによって粗紡が心棒の全長に施される。

ケースの厚みの一部が巻かれた後、樹脂被覆された粗紡を用いて、電気コイル（図示せず）が、その一部形成されたケースの上に巻かれる。その後、樹脂被覆された粗紡を用いた巻きつけが続く。こうして、電気コイルは、ケースの壁の中に埋め込まれる。この機能は、国際公開第９８／３０５０１号パンフレットの明細書に説明されている。

ケースが必要な壁厚を有するようになったら、必要な表面仕上げを得るように、ゲル被覆を用いて外側から被覆される。

ケースに適する材料は以下の通り。
内側層（ライナ） ＵＲＣＯ／６４１４ Ａ＋Ｂ
粗紡 ＤＲ２４００ｔｅｘ
樹脂 ＳＰ４５７８ 硬化剤 ＳＰ４５７８−１

円周上に延在する複数の外側フランジ３０（図４および５を参照）をそれぞれが有する２つのリング２８が、巻き取りの開始前に、心棒のそれぞれ端部の上に１つずつ滑り入れられる。弾性の層が、一方のリングから他方のリングへと延在する。リング２８は、巻き取りが進むにつれて、ケース１２の両端部に埋め込まれる。フランジ３０のために、リング２８はケースのグラスファイバ補強材と噛み合い、そのグラスファイバ補強材に対して固定される。図３および４に、リング２８がケース１２から離されて示されている。各リング２８の「刻印」がケース１２内に示されている。

各リング２８は、内側の円周に延在する溝３２も有する（特に図４を参照されたい）。

複数部分のリング３４（やはり図４に最もよく示される）が、各リング２８の中へ嵌め込まれる。各リング３４は、３つまたは４つの弓形部分を備え、リング３４はリング２８内に組み込まれる。各リング３４のそれぞれの部分は、端から端まで延在する外側隆条部を有する。リング３４が組み立てられたときにその隆条部の部分が協働して、リング２８の溝３２と噛み合う、円周上に延在する隆条部３６を形成する。

さらなるリング３８が、各リング３４の内側に嵌まる。リング３８は、リングの円周上に間隔を置いた、リングを介して軸方向に延在する穴４０を有する。

ドーム状の端部キャップ４２．１、４２．２が、ピン４４によってリング３８に固定され、ピン４４は、穴４０を通って、端部キャップ４２．１、４２．２の雌ねじ付きめくら穴４６（図４および５を参照）の中へねじ込まれる。端部キャップ４２．１は、キャップを通る２つの管４８および５０を有し、他方の端部キャップ４２．２は、キャップを通る単一の管５２を有する。

図４および５に示された端部の閉鎖部の構成要素を組み立てる順序は以下の通りである。端部キャップ４２．２が、ケース１２の端部の中へ挿入され、埋め込まれたリング２８を通過する。次に、隆条部３６が溝３２と噛み合い、端部キャップ４２．２を留めるように、リング３４が、埋め込まれたリング２８の内側に組み込まれる。次に、リング３８が、組み込まれたリング３４の中へ挿入され、ピン４４が、リング３８を介して通され、端部キャップ４２．２の雌ねじ付きめくら穴の中へねじ込まれる。リング３８がリング３４を広げ、隆条部３６を溝３２の中へ押し込む。

脱塩される水が、管４８を介して入り、図２に見られるように左側の板２２の上流の空間の中へ流れ込む。膜１６．１の塩分保持通路から出てきた水が、中央の板２２を介して、膜１６．２の中へ流れ込み、その後、膜１６．３へと流れる。濃縮水が管５２を介して出てきて、浸透された水が、管５０を介して出てくる。

管１８が図６に拡大して示されており、この図は、膜の２つの薄片２０も示している。５４と標示された、管１８の複数の穿孔のうちの２つが示されている。穿孔５４は、管１８に沿って列をなしていることが理解されよう。

薄片２０は、水は通すが、溶解した固形分は透過させない半浸透材からなる。固形分保持通路５６内のスペーサは５８と標示され、透過通路６０内のスペーサは６２と標示される。

図６に示される膜は、図７に示されるように作られる。半浸透材からなる織り布６４が、リール６６から供給されて、往復運動するヘッド部（図示せず）によって前後に（図７に示されるように左から右へ）移動され、それによって、織り布がジグザグ形状に積み重ねられ、こうして、図７に６８、６８．１、６８．２、６８．３などと標示される複数の層を形成する。織り布６４が積み重ねられる前に、テープ７０が織り布６４に取り付けられる。

それぞれの層６８が積層の上に落ちる前に、適切なスペーサ５８または６２が挿入される。一方の側から挿入されるスペーサ５８は、固形分保持通路５６用のスペーサであり、他方の側から供給されるスペーサ６２は、精製水を中に有する浸透通路６０用のスペーサである。それぞれの層６８は、逆方向または「ヘアピン」状の屈曲部によって、隣接する層６８に接合される。屈曲部は７２、７４と標示されている。

所定の間隔で、横向きの補強テープ７０が織り布６４に固定される。テープ７０は、織り布の幅方向に、すなわち管１８の長さ方向に、織り布の全体に延在する。テープ７０は、図６に最もよく見られ、管１８の長さ方向に動くヘッドによって取り付けられる。

層のうちの通路６０を束ねる面の上の織り布６４の両方の縁区域に、接着性のライナが施される。こうして、各通路６０は、織り布６４が積層の縁部において織り布自体の上に後退する左側の屈曲部（７４と標示）のうちの１つによって１つの縁部に沿って閉じられ、他の２つの縁部に沿って接着性のライナによって閉じられる。それぞれの通路６０は、その残りの縁部に沿って、すなわち管１８に面する縁部に沿って開かれている。

処理される水を受ける通路５６は３つの側が開かれ、織り布６４の交互になった逆方向の屈曲部（７２と標示）によって１つの側が閉じられている。

積み重ねられた織り布６４の内側の縁部は開かれ、織り布の先端部および後端部は、２つの隣接する管材に沿って管１８に接着される。管１８の穿孔の割合が高いので、積層の通路６０と連通していることになる。この時点で積層は、管１８を囲み、薄片２０が径方向外向きに突出する。

先端部および後端部がこのように固定されると、積み重ねられた織り布が、矢印Ａで示されるように管１８の回りに巻かれて膜を形成し、この膜が次にケース１２の中に滑り入れられる。

はっきりと分かるように、織り布６４に形成された逆向きの屈曲部７２、７４のところに補強テープ７０があり、圧力のかかった水がケース１２の中に供給されたとき、巻きつけられた膜がその屈曲部のところで破裂するのを防ぐ。

畳むのを容易にするために、２組のローラ７６．１１などおよび７６．２１など、ならびに２組のローラ７８．１１などおよび７８．２１などが設けられている（図７および８を参照）。

ローラ７６．１１などおよび７６．２１などは、図８に示すように、織り布６４の互いに向かい合う側にある。ローラ７６．１１などは、ローラ７６．２１などと同様に、互いに垂直方向に離間している。７６．１１などの組のそれぞれのローラは、７６．２１などの組のローラと水平方向に整列している。

同様に、ローラ７８．１１などおよび７８．２１などは、織り布６４の向かい合う側にある。

７８．１１などおよび７８．２１などのローラ組のローラは、やはり互いに垂直方向に離間している。

立面図（図８）で見ると、７８．１１などおよび７８．２１などの各組の各ローラは、７６．１１など、７６．２１などの隣接するローラ組の間の中間の高さにある。

織り布の最も下の層６８．１が所定の位置に来ると、最も下のローラ７６．１１および７６．１２が、織り布６４の縁部分に重なるように内向きに移動される。次に、層６８．１などを重ねるように移動するヘッド部が（図７に見られるように）右に移動する。こうして、織り布６４は、前進されたローラ７６．１１、７２．２１の回りに引かれる。

ヘッド部が、図７の右側の移動端部に達したとき、しかし方向を逆転する前に、最も下のローラ７８．１１および７８．２１が前進される。ヘッド部が逆転すると、織り布６４が、ローラ７８．１１および７８．２１に対して引かれる。

ヘッド部がどちらかの方向にその移動端部に達するごとに、次のローラ組７６．１１などおよび７６．２１など、または次のローラ組７８．１１などおよび７８．２１などが前進される。

これによって、層が正確に重ねられることが保証される。

織り布６４の縁区域を閉じる接着性のライナは、図８のライナ８０で示されるように、ローラ組のローラの内側に施されてよい。接着剤を塗布するヘッド部（図示せず）が、リール６６とローラ８２との間に設けられてよい。代替として、ライナは、ローラセットのローラが引かれる際に、織り布の縁部に近接して施されてもよい。

回転可能なローラが好ましいが、ヘッド部によって織り布がそれに対して引かれる棒材、好ましくは円形の断面の棒材を用いることも可能である。

円筒形のケースを含む逆浸透式の水脱塩装置の図である。 説明を簡単にするためにいくつかの構成要素が外されているのを示す、図１の装置の縦方向、直径方向の断面図である。 図１の装置の拡大した、また、断面を示す分解図である。 端部の閉鎖部を形成する構成要素を示す分解図である。 組み付けられた端部の閉鎖部を示す断面図である。 図１の逆浸透式脱塩装置の膜の構造を示す図である。 らせん状に巻かれた膜の製造方法を示す概略図である。 らせん状に巻かれた膜の製造をさらに示す図である。

Claims (8)

1. 水は通過させるが、固形分および／または溶解された固形分は通さない材料からなり、逆向きの屈曲部によって互いに接合された一重なりの層を作るようにジグザグ状に畳まれた細長い織り布と、穿孔された管とを備えるらせん状に巻かれた膜であって、
   積層を形成する前記織り布の両端部が、前記管に固定され、前記積層が前記管の回りに巻かれ、前記層と層との間にスペーサがあり、前記スペーサが、水流通路を形成するように前記層を離れた状態に保持し、交互になった水流通路は、前記屈曲部に対して横向きの、封止されて閉じられた両端部を有し、前記交互になった通路が、前記通路の径方向外側端部において、逆向きの屈曲部によって閉じられ、前記通路の径方向内側端部において、前記管の前記穿孔と連通する、らせん状に巻かれた膜。
2. 前記逆向きの屈曲部に一致する前記織り布全体に延在する補強テープをさらに含み、各テープが、それぞれの前記屈曲部の両側に延在する、請求項１に記載のらせん状に巻かれた膜。
3. らせん状に巻かれた膜を製造する方法であって、
   細長い織り布をジグザグに畳むステップであり、それによって層と層との間の前記織り布に逆向きの屈曲部を有する一重なりの層を作り、前記織り布が、水は透過させるが、固形分および／または溶解した固形分は通さない材料からなるステップと、
   前記積層のそれぞれの最上層と、前記層の上に置かれようとしている層との間の隙間の中にスペーサを挿入するステップであり、前記スペーサが、前記積層の向かい合う側部から交互に挿入されるステップと、
   前記積層の最上層および最下層の自由端部を、穿孔された管に取り付けるステップと、
   前記管の回りに前記積層を巻くステップと
   を含む方法。
4. 交互になった隙間が、前記屈曲部を横切る前記積層の縁部に沿って閉じられるように、接着剤を前記織り布の前記縁部に沿って塗布するさらなるステップを含む、請求項３に記載の方法。
5. 前記織り布を補強するために、前記織り布にテープが接着され、前記テープが、前記織り布の幅方向に延在し、畳んだり重ねたりする際に逆向きの屈曲部が前記織り布に作られるとき、前記屈曲部が中に形成された織り布の部分に前記テープが接着されるように間隔を置いて離間される請求項３または４に記載の方法。
6. ヘッド部を、前記織り布の長さ方向に前後に往復運動させるステップと、連続した層を重ねるために、前記ヘッド部から前記織り布を供給するステップとを含む請求項３、４、または５に記載の方法。
7. 現時点で最上層である層に重なるように、前記織り布の向かい合う縁部から棒材を前進させるステップと、前進された前記棒材に対して前記織り布を引くように、前記ヘッド部を逆方向に移動させるステップとを含む請求項６に記載の方法。
8. 前記棒材が回転可能なローラの形状である請求項７に記載の方法。

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