JP2013509285A - 巻形逆浸透膜要素 - Google Patents

Abstract

純水流れ案内ネット（１００）、逆浸透膜（２００）及び給水流れ案内ネット（３００）を積み重ねることによって構成された少なくとも１つの浄水膜コンポーネント（１１）を中央生成水管（４００）に巻き付けることによって巻形逆浸透膜要素（１０）が形成される。逆浸透膜（２００）は、給水通路（２１０）が内面によって形成され、生成水通路（２２０）が隣り合った外面相互間に形成されるよう折り畳まれる。給水流れ案内ネット（３００）は、給水通路（２１０）内に配置され、他方、純水流れ案内ネット（１００）は、生成水通路（２２０）内に配置される。生成水通路（２２０）は、中央生成水管（４００）に向いた純水出口（２２１）を１つだけ有し、他の３つの側部（２２２，２２３，２２４）は、緊密に封止される。折り畳み線（２１１）に隣接して位置する給水通路（２１０）の２つの側部（２１２，２１３）の一部分は、中央生成水管（４００）に隣接して位置する小径給水入口部分（２１４）がそれぞれ２つの側部（２１２，２１３）に設けられ、濃縮水出口（２１５）が折り畳み線（２１１）とは反対側の給水通路（２１０）の側部に設けられるよう緊密に封止される。本発明の巻形逆浸透膜要素（１０）では、膜表面上における水の速度が増大し、膜表面上における濃度分極が弱められ、巻形逆浸透膜要素（１０）の汚染速度が減少し、その結果、巻形逆浸透膜要素（１０）の有効寿命が延びる。
【選択図】図１

Description

本発明は、浄水処理の技術分野に属すると共に水から砂、スラッジ、コロイド、微生物、ウイルス、有機物、無機塩及び他の不純物を除去する逆浸透膜要素に関する。特に、本発明は、巻形逆浸透膜要素に関する。

従来知られている巻形逆浸透膜要素は、純水流れ案内ネット、逆浸透膜及び給水流れ案内ネットを積み重ねることによって構成された少なくとも１つの浄水膜コンポーネントを中央生成水管に巻き付けることによって形成され、逆浸透膜は、折り畳まれ、給水流れ案内ネットは、折り畳み状態の逆浸透膜の内面によって形成されている給水通路内に配置され、純水流れ案内ネットは、折り畳み状態の逆浸透膜の外面相互間に形成されている生成水通路内に配置される。かかる巻形逆浸透膜要素では、生成水通路の端面の２つの側部と中央生成水管から見て遠くに位置する生成水通路の側部は、グルーで互いに結合され、それにより中央生成水管に向いた開口部が形成され、他方、浄水膜コンポーネントは、中央生成水管に巻き付けられた後、巻かれてこれらの外面が接着テープで封止される。かかる構造の巻形逆浸透膜要素では、水は、この逆浸透膜要素の一方の端面から給水通路内に流入し、水のうちの何割かは、逆浸透膜の通過後に濾過されて純水になり、次に、純水流れ案内ネットに沿って中央生成水管内に流れ、残りの水は、濾過されていない状態のままであり、即ち、濃縮水は、給水通路内の給水流れ案内ネットに沿って逆浸透膜要素の他方の端面から流出する。かかる逆浸透膜要素では、水の供給方向は、濃縮水の排出方向と同一である。しかしながら、通路の幅が広く、流路が短く、しかも通路内の水の速度が比較的遅いことにより、濃度分極が膜表面上で生じやすくなる場合があり、それにより逆浸透膜要素の汚染が生じると共に脱塩速度及び水出力が減少し、しかも逆浸透膜要素の有効寿命が短くなる。

先行技術において存在する問題は、本発明に従って、巻形逆浸透膜要素表面の濃度分極を弱め、逆浸透膜要素の汚染をなくし、それにより逆浸透膜要素の有効寿命を延ばすことを目的とする巻形逆浸透膜要素を提供することによって解決される。

上述の技術的問題を解決するため、本発明は、以下の技術的解決手段を採用している。

純水流れ案内ネット、逆浸透膜及び給水流れ案内ネットを積み重ねることによって構成された少なくとも１つの浄水膜コンポーネントを中央生成水管に巻き付けることによって巻形逆浸透膜要素が形成され、逆浸透膜は、給水通路が内面によって形成され、生成水通路が隣り合った外面相互間に形成されるよう折り畳まれ、給水流れ案内ネットは、給水通路内に配置され、他方、純水流れ案内ネットは、生成水通路内に配置され、生成水通路は、中央生成水管に向いた純水出口を１つだけ有し、他の３つの側部は、緊密に封止される。巻形逆浸透膜要素は、折り畳み線に隣接して位置すると共に中央生成水管から見て遠くに位置する給水通路の２つの側部の一部分が、中央生成水管に隣接して位置する小径原水入口部分がそれぞれ２つの側部に形成され、濃縮水出口が折り畳み線とは反対側の給水通路の側部に形成されるよう緊密に封止されることを特徴としている。

本発明の実施形態では、折り畳み線に隣接して位置すると共に中央生成水管から見て遠くに位置する給水通路の２つの側部の一部分は、浄水膜コンポーネントを中央生成水管に巻き付ける前に、中央生成水管から見て遠くに位置する一部分をグルーで結合することにより緊密に封止される。

変形例として、折り畳み線に隣接して位置する給水通路の２つの側部の一部分は、浄水膜コンポーネントを中央生成水管に巻き付けた後に巻形逆浸透膜要素の両端部を環状端キャップで施栓することによって緊密に封止され、中央生成水管と端キャップとの間には隙間が存在する。

原水入口の長さは、折り畳み線に隣接して位置する給水通路の２つの側部の長さの１／４〜１／３である。

本発明の好ましい実施形態では、２つの組をなす浄水膜コンポーネントが提供される。

上述の技術的解決手段では、折り畳み線に隣接して位置すると共に中央生成水管から見て遠くに位置する給水通路の２つの側部の一部分は、中央生成水管に隣接して位置する小径原水入口部分がそれぞれ２つの側部に形成されると共に濃縮水出口が折り畳み線とは反対側の給水通路の側部に形成されるよう緊密に封止される。かかる構造の巻形逆浸透膜要素では、水は、この逆浸透膜要素の両方の端面の２つの側部で給水通路に設けられた原水入口を経て給水通路内に流入し、水のうちの何割かは、逆浸透膜の通過後に濾過されて純水になり、次に、生成水通路の純水流れ案内ネットに沿って中央生成水管内に流れ、残りの濾過されなかった水、即ち、濃縮水は、給水通路内の給水流れ案内ネットに沿って折り畳み線とは反対側の給水通路の側で濃縮水出口から流出する。換言すると、濃縮水は、浄水膜コンポーネントの巻き方向で巻形逆浸透膜要素の周面から排出され、このことは、原水が巻形逆浸透膜要素内にその一方の端面から流入し、濃縮水が逆浸透膜要素の他方の端面から排出される先行技術の巻形逆浸透膜要素とは異なっている。かかる改良により、本発明の巻形逆浸透膜要素では、膜表面上における水の速度が増大し、膜表面上における濃度分極が弱められ、巻形逆浸透膜要素の汚染速度が減少し、その結果、巻形逆浸透膜要素の有効寿命が延びる。

本発明の別の改良では、原水入口の無駄なコーナー部が省かれた巻形逆浸透膜要素を得ることを目的として、濃縮水出口に向いた複数個の小穴を有する水供給管が原水入口内に設けられ、それにより、原水入口のところのスケーリングに起因した水の品質への悪影響が回避される。

本発明の好ましい実施形態では、水供給管の口は、折り畳み線に隣接して位置する給水通路の側部と整列している。

本発明の実施形態では、逆浸透膜は、給水通路の２つの層及び生成水通路の２つの層を形成するよう折り畳まれており、各給水通路層は、その両端部のところに原水入口を備え、原水入口の各々の中には水供給管が設けられている。

本発明を図面及び実施形態との関連で以下に詳細に説明する。

巻かれる前における実施形態１による巻形逆浸透膜要素の広げた状態の構造を示す略図である。 巻かれた後における実施形態１による巻形逆浸透膜要素を示す略図である。 原水入口を形成するために給水通路を施栓する別の構造を示す略図である。 実施形態３による巻形逆浸透膜要素の構造を示す略図である。

実施形態１
この実施形態では、巻形逆浸透膜要素１０は、図１に示されているように、純水流れ案内ネット１００、逆浸透膜２００及び給水流れ案内ネット３００を積み重ねることによって構成された２組の浄水膜コンポーネント１１（この実施形態では２組のコンポーネントが設けられている）を中央生成水管４００に巻き付けることによって形成されている。

この実施形態では、逆浸透膜２００は、給水通路２１０がその内面によって形成され、生成水通路２２０がその隣り合う外面相互間に形成されるよう折り畳まれている（浄水膜コンポーネントの下側の層の逆浸透膜の下側外面及び浄水膜コンポーネントの上側の層の逆浸透膜の上側外面も又、巻かれた後、生成水通路を形成する）。給水流れ案内ネット３００は、給水通路２１０内に配置され、純水流れ案内ネット１００は、生成水通路２２０内に配置されている。生成水通路２２０は、中央生成水管４００に向いた純水出口２２１を１つだけ有し、他の３つの側部２１２，２１３，２１４は、グルー５００で緊密に封止される。折り畳み線２１１に隣接して位置すると共に中央生成水管４００から見て遠くに位置する給水通路２１０の２つの側部２１２，２１３の一部分が、中央生成水管４００に隣接して位置する小径原水入口部分２１４がそれぞれ２つの側部２１２，２１３に形成され、濃縮水出口２１５が折り畳み線２１１とは反対側の給水通路２１０の側部に形成されるよう緊密に封止される。

本発明の実施形態では、折り畳み線２１１に隣接して位置すると共に中央生成水管４００から見て遠くに位置する給水通路２１０の２つの側部２１２，２１３の一部分は、図１に示されているやり方で、即ち、浄水膜コンポーネント１１を中央生成水管４００に巻き付ける前に、中央生成水管４００から見て遠くに位置する上記一部分をグルー５００で結合することにより緊密に封止され、その結果、開口部の僅かなセグメントが中央生成水管４００に隣接したままになり、それにより原水入口２１４が形成される。図３に示されているように、浄水膜コンポーネント１１を中央生成水管４００に巻き付けた後、巻形逆浸透膜要素の両方の端部１２，１３は、環状端キャップ６００で施栓され、かかる端キャップの内側部にはグルーが塗布され、中央生成水管４００と端キャップ６００との間には隙間が生じ、それにより、原水入口２１４が形成されている。

Ｖ＝Ｑ／（Ｌ₁×Ｔ）なので（この式において、Ｖは、水の速度であり、Ｑは、供給流量であり、Ｌ₁は、給水通路の長さ、即ち原水入口２１４の長さであり、Ｔは、通路の厚さである）、供給流量Ｑが一定の場合、Ｌ₁が減少すると水の速度が増大し、その結果、逆浸透膜表面上の水の速度が増大するようになる。実験値により判明したこととして、給水通路の最適長さＬ₁（即ち、原水入口２１４の長さ）は、折り畳み線に隣接して位置する２つの側部の長さ（即ち、膜の長さ）の１／４〜１／３である。

上述の技術的解決手段では、折り畳み線２１１に隣接して位置すると共に中央生成水管４００から見て遠くに位置する給水通路２１０の２つの側部２１２，２１３の一部分は、中央生成水管４００に隣接して位置する小径原水入口部分２１４がそれぞれ２つの側部２１２，２１３に形成されると共に濃縮水出口２１５が折り畳み線２１１とは反対側の給水通路２１０の側部に形成されるよう緊密に封止される。図２に示されているかかる構造の巻形逆浸透膜要素では、水は、この逆浸透膜要素の両方の端面１２，１３の２つの側部で給水通路２１０に設けられた原水入口２１４を経て給水通路２１０内に流入し、水のうちの何割かは、逆浸透膜２００の通過後に濾過されて純水になり、次に、生成水通路２２０内の純水流れ案内ネット１００に沿って中央生成水管４００内に流れ、残りの濾過されなかった水、即ち、濃縮水は、給水通路２１０内の給水流れ案内ネット３００に沿って折り畳み線２１１とは反対側の給水通路２１０の側で濃縮水出口２１５から流出する。換言すると、濃縮水は、浄水膜コンポーネント１１の巻き方向で巻形逆浸透膜要素１０の周面から排出され、このことは、原水が巻形逆浸透膜要素内にその一方の端面から流入し、濃縮水が逆浸透膜要素の他方の端面から排出される先行技術の巻形逆浸透膜要素とは異なっている。

実施形態２
図３に示されているように、この実施形態は、折り畳み線２１１に隣接して位置すると共に中央生成水管４００から見て遠くに位置する給水通路２１０の２つの側部２１２，２１３の一部分が、異なる仕方で緊密に封止されている点において実施形態１とは異なっている。この実施形態では、浄水膜コンポーネント１１を中央生成水管４００に巻き付けた後、巻形逆浸透膜要素の両方の端部１２，１３は、環状端キャップ６００で施栓され、かかる端キャップの内側部にはグルーが塗布され、中央生成水管４００と端キャップ６００との間には隙間が生じ、それにより、原水入口２１４が形成されている。この実施形態の他の点は、実施形態１の他の点と同一である。かかる封止の仕方は、逆浸透膜要素を組み立てるのがより容易になるので有利である。

実施形態３
図４に示されているように、この実施形態は、原水入口の無駄なコーナー部を省き、原水入口のところのスケーリングに起因した水の品質への悪影響を回避した巻形逆浸透膜要素の実現を可能にすることを目的として、給水管８００が濃縮水出口２１４内に設けられ、この給水管８００が逆浸透膜要素の一端部のところの原水入口２１４から逆浸透膜要素の他端部のところの原水入口２１４まで延び、かかる給水管８００が濃縮水出口２１５に向いた複数個の小穴（図示せず）を有している点において実施形態１及び実施形態２とは異なっている。

かかる改良では、原水は、水供給管８００内に流れ、次に、かかる水供給管に設けられている小穴を介して濃縮水出口２１５に向かう方向で給水通路３００内に放出される。これにより、水の均等な供給が可能であり、無駄なコーナー部がなくなると共にスケーリングが回避される。

この実施形態では、逆浸透膜２００は、給水通路２１０の２つの層及び生成水通路２２０の２つの層を形成するよう折り畳まれる。給水通路２１０の各層は、その両端部のところに原水入口２１４及び濃縮水出口２１５を有している。各原水入口２１４は、水供給管８００を備えている。また、水供給管の口は、給水通路２１０の側部２１２，２１３と整列している。かかる構造により、給水の円滑な供給が容易になる。

上述の説明は、本発明の巻形逆浸透膜要素に関する。上述の詳細な説明から、上述の改良により、本発明の巻形逆浸透膜要素では、水の速度が増大し、巻形逆浸透膜表面の濃度分極が弱められ、巻形逆浸透膜要素の汚染速度が減少し、それにより、巻形逆浸透膜要素の有効寿命が延びることが理解される。

しかしながら、上述の実施形態は、単なる例示であって、当業者が本発明を理解すると共に実施することができるようにする目的のために与えられているに過ぎず、上述の実施形態は、本発明の保護範囲を限定するものと解されてはならない。本発明に関して開示された精神に基づく均等な変更例又は改造例は、本発明の保護範囲に含まれるはずである。

Claims (8)

1. 純水流れ案内ネット、逆浸透膜及び給水流れ案内ネットを積み重ねることによって構成された少なくとも１つの浄水膜コンポーネントを中央生成水管に巻き付けることによって形成された巻形逆浸透膜要素であって、前記逆浸透膜は、給水通路が前記逆浸透膜の内面によって形成され、生成水通路が隣り合った前記逆浸透膜の外面相互間に形成されるよう折り畳まれ、前記給水流れ案内ネットは、前記給水通路内に配置され、他方、前記純水流れ案内ネットは、生成水通路内に配置され、前記生成水通路は、前記中央生成水管に向いた純水出口を１つだけ有し、前記給水通路の他の３つの側部は、緊密に封止され、折り畳み線に隣接して位置すると共に前記中央生成水管から見て遠くに位置する前記給水通路の２つの側部の一部分は、前記中央生成水管に隣接して位置する小径原水入口部分がそれぞれ前記２つの側部に形成されると共に濃縮水出口が前記折り畳み線とは反対側の前記給水通路の側部に形成されるよう緊密に封止されている、巻形逆浸透膜要素。
2. 前記折り畳み線に隣接して位置すると共に前記中央生成水管から見て遠くに位置する前記給水通路の前記２つの側部の前記一部分は、前記浄水膜コンポーネントを前記中央生成水管に巻き付ける前に、前記中央生成水管から見て遠くに位置する前記一部分をグルーで結合することにより緊密に封止される、請求項１記載の巻形逆浸透膜要素。
3. 前記折り畳み線に隣接して位置する前記給水通路の前記２つの側部の前記一部分は、前記浄水膜コンポーネントを前記中央生成水管に巻き付けた後に前記巻形逆浸透膜要素の両端部を環状端キャップで施栓することによって緊密に封止され、前記中央生成水管と前記端キャップとの間には隙間が存在する、請求項１記載の巻形逆浸透膜要素。
4. 前記原水入口の長さは、前記折り畳み線に隣接して位置する前記給水通路の前記２つの側部の長さの１／４〜１／３に等しい、請求項１記載の巻形逆浸透膜要素。
5. ２つの組をなす前記浄水膜コンポーネントが前記中央生成水管に巻き付けられている、請求項１記載の巻形逆浸透膜要素。
6. 前記濃縮水出口に向いた複数個の小穴を有する水供給管が前記原水入口内に設けられている、請求項１記載の巻形逆浸透膜要素。
7. 前記水供給管の口は、前記折り畳み線に隣接して位置する前記給水通路の前記側部と整列している、請求項６記載の巻形逆浸透膜要素。
8. 前記逆浸透膜は、給水通路の２つの層及び生成水通路の２つの層を形成するよう折り畳まれており、各給水通路層は、その両端部のところに原水入口を備え、前記原水入口の各々の中には水供給管が設けられている、請求項６又は７記載の巻形逆浸透膜要素。

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