JP5297515B2 - 袋状分離膜の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、袋状分離膜の製造方法に関する。

従来、浸透圧で水を浄化する膜分離装置に用いられる袋状分離膜は、一対の分離膜を重ね合わせて、その３辺の縁部を接着剤によって接着することにより製造されるようになっている（例えば、特許文献１参照）

特開平１０−３４１号公報

このような袋状分離膜においては、分離膜の透過孔が接着剤によって塞がれてしまうので、その接着部分では水の透過機能が無くなり分離膜の透過有効面積が小さくなる。そこで、分離膜の接着による接合部分は、接合強度を維持する規定の範囲内にすることが望ましいが、上記従来の袋状分離膜の製造にあっては、一対のうちの一方の分離膜に接着剤を塗布して、この分離膜に他方の分離膜を押し当て、接着剤を一対の分離膜で挟み込むことでこれら一対の分離膜を接着するため、分離膜間で接着剤が規定の範囲を超えて広がってしまい、一対の分離膜の接合部の面積の管理が困難であるという問題がある。

そこで、本発明は、袋状分離膜において、一対の分離膜の接合部の面積の管理を容易に行うことができるようにすることを目的とする。

本発明の第１の態様は、一対の分離膜と、一対の前記分離膜間に介在するスペーサーとを備えた袋状分離膜を製造する袋状分離膜の製造方法であって、一対の前記分離膜同士の間に前記スペーサーを入れて、これら一対の前記分離膜および前記スペーサーを重ねる工程と、前記分離膜および前記スペーサーの少なくとも一方を外側からの加熱によって溶融して一対の前記分離膜同士を接合し、前記袋状分離膜を得る工程からなり、前記袋状分離膜を得る工程では、規制部が一対の前記分離膜の接合範囲を規制し、前記スペーサーにおいて一対の分離膜を接合する突形状の溶融部を設け、前記規制部は、前記溶融部の外周側に位置するとともに溶融前の溶融部の高さよりも低く、かつ、溶融温度が前記スペーサーの溶融温度よりも高いことを特徴とする。

本発明によれば、袋状分離膜において、規制部が一対の分離膜の接合範囲を規制することにより、一対の分離膜の接合部の面積の管理をより容易に行うことができる。また、加熱によってスペーサーの溶融部が溶けて潰れ、一対の分離膜間の間隔が狭くなっていくが、溶融部が規定の量潰れた段階で、規制部が一対の分離膜に挟まれ、それ以上の分離膜同士の接近が規制部によって阻止される。これにより、溶融部のそれ以上の潰れも規制部によって阻止され、一対の分離膜の接合範囲が規制部によって規制されるため、一対の分離膜を接合した後に、分離膜の接合部の面積の検査を特段に行う必要がなくなる。

本発明の第１の実施形態にかかる袋状分離膜を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる袋状分離膜を示す分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態にかかる挟持部材を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の第１の実施形態にかかる挟持部材が分離膜を挟持した状態を示す側面図である 図１のＶ部の拡大図である。 本発明の第１の実施形態にかかる変形例の挟持部材を示す側面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる袋状分離膜を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる袋状分離膜の製造方法を説明するための説明図である。 本発明の第３の実施形態にかかる袋状分離膜を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態にかかる袋状分離膜の製造方法を説明するための説明図である。 本発明の第４の実施形態にかかる袋状分離膜を示す平面図である。 本発明の第４の実施形態にかかる袋状分離膜の製造方法を説明するための説明図である。 本発明の第５の実施形態にかかる袋状分離膜を示す縦断側面図である。 本発明の第５の実施形態にかかる袋状分離膜の製造方法を説明するための説明図である。 本発明の第６の実施形態にかかる袋状分離膜を示す縦断側面図である。 本発明の第６の実施形態にかかる袋状分離膜の製造方法を説明するための説明図である。 本発明の第７の実施形態にかかる袋状分離膜を示す平面図である。 本発明の第７の実施形態にかかる袋状分離膜の製造方法を説明するための説明図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図１ないし図６を参照して説明する。

図１に示す本実施形態の袋状分離膜１は、浸透圧で水を浄化する膜分離装置に用いられて、水を浄水（透過水）と濃縮水とに分離する逆浸透膜である。

袋状分離膜１は、図１および図２に示すように、相互に接続された一対の分離膜２，３と、これら一対の分離膜２，３間に介在するスペーサー４と、一対の分離膜２，３同士を接合する接合手段としての挟持部材５Ａ，５Ｂ，５Ｃを備え、袋状に形成されている。即ち、袋状分離膜１は、一端が開口されている。この袋状分離膜１は、例えばスパイラル状に巻回された状態で膜分離装置に取り付けられる。袋状分離膜１では、スペーサー４が一対の分離膜２，３間に介在することで、一対の分離膜２，３間に流路が確実に確保されるようになっている。

一対の分離膜２，３およびスペーサー４は、それぞれ別部品として形成されている。一対の分離膜２，３およびスペーサー４は、長方形に形成されているとともに、複数の透過孔が形成されている。これらの分離膜２，３およびスペーサー４は、樹脂によってシート状に形成されており、スペーサー４は、分離膜２，３よりも小さく形成されている。

一対の分離膜２，３同士は、挟持部材５Ａ，５Ｂ，５Ｃによって、３辺の縁部を挟持されて相互に接合されている。なお、以後では、これらの挟持部材５Ａ，５Ｂ，５Ｃを、説明の便宜上、単に符号５を用いて説明する場合もある。

挟持部材５は、図３に示すように、クリップ部６と、このクリップ部６に固定された自己癒着樹脂シート７とを備えて構成されている。クリップ部６は、一対の押さえ板部６ａと、これら一対の押さえ板部６ａの一縁部同士を連結した連結部６ｂと、各押さえ板部６ａの他縁部に固定された封止部６ｃと、を備えて構成されている。本実施形態の挟持部材５による挟持の挟み込み有効部分は、封止部６ｃの幅ａの範囲となっている。自己癒着樹脂シート７は、一対の押さえ板部６ａ間に位置しているとともに連結部６ｂに固定されている。自己癒着樹脂シート７は、他の自己癒着樹脂シート７と癒着可能な周知のシートである。

かかる構造の挟持部材５は、図４に示すように、クリップ部６の一対の押さえ板部６ａ間に挿入された一対の分離膜２，３の縁部を、クリップ部６のバネ力によって挟持している。このとき、一対の分離膜２，３には、封止部６ｃが接触しているとともに、一対の分離膜２，３間に、自己癒着樹脂シート７が介在している。スペーサー４はクリップ部６によって挟持されていない。そして、隣合う挟持部材５同士の連結部では、自己癒着樹脂シート７同士が重なり合ってそれら２枚の自己癒着樹脂シート７同士が癒着して癒着部ｂが形成されている。この挟持部材５は、分離膜２，３の縁部から分離膜２，３の間に水が浸入するのを封止部６ｃ、自己癒着樹脂シート７および癒着部ｂによって阻止している。

以上説明したように、本実施形態の袋状分離膜１では、一対の分離膜２，３を接合する接合手段が、一対の分離膜２，３同士を挟持する挟持部材５であることにより、挟持部材５による挟持面積は変わらないので、一対の分離膜２，３の接合部の面積の管理を容易に行うことができる。よって、分離膜２，３の透過有効面積が減少するのを抑制することができる。

また、本実施形態では、挟持部材５の挟持によって一対の分離膜２，３同士を接合しているので、一対の分離膜２，３同士の接合に接着剤を用いる必要が無く、接着剤で必要な乾燥工程が不要であるので、製造時間の短縮を図ることができる。

次に、本実施形態にかかる変形例の挟持部材１０５について図６を参照して説明する。この変形例の挟持部材１０５は、クリップ部１０６の一対の封止部６ｄ，６ｅの形状が挟持部材５に対して異なる。一方の封止部６ｄは、側面視半円状に形成されている一方、他方の封止部６ｅは、封止部６ｄが嵌るように凹状に形成さており、これらの封止部６ｄ，６ｅは相互に嵌合するようになっている。この構造では、一対の封止部６ｄ，６ｅが相互に嵌合するので、より強固に分離膜２，３同士を挟持することができる。また、この構造では、外部から水圧が作用することにより、より強い嵌合状態となり、より強固に分離膜２，３同士を接合することができる。

なお、スペーサー４を一対の分離膜２，３とともにクリップ部６によって挟持しても良い。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について図７および図８を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付与し、重複する説明は省略する。

本実施形態の袋状分離膜２０１は、一対の分離膜２，３を接合する接合手段が第１の実施形態の袋状分離膜１に対して異なる。

本実施形態では、図７および図８に示すように、スペーサー４は、分離膜２，３と略同じ大きさに形成されており、接合手段としてのスペーサー４の溶融部４ａによって一対の分離膜２，３が接合されている。即ち、本実施形態では、一対の分離膜２，３の接合部にスペーサー４の溶融部４ａが介在している。ここで、スペーサー４および分離膜２，３は、樹脂で形成されているが、スペーサー４の溶融温度は、分離膜２，３の溶融温度よりも低くなっている。

この袋状分離膜２０１の製造方法について説明する。図８に示すように、まず、一対の分離膜２，３同士の間にスペーサー４を入れてこれら一対の分離膜２，３およびスペーサー４を重ねる。なお、図８は、説明の便宜上、分離膜２，３およびスペーサー４間に隙間がある図としてあるが、実際には、隙間がないように状態に分離膜２，３およびスペーサー４を重ねる。

次に、スペーサー４を加熱装置２１１によって外側から加熱して溶融し、一対の分離膜２，３同士を接合し、袋状分離膜２０１を得る。このとき、本実施形態では、一方の分離膜２の表面に加熱装置２１１を分離膜２の３辺に沿って移動させることで、分離膜２を介してスペーサー４を外側から加熱して熔融させている。このスペーサー４の溶融部４ａが分離膜２，３に付着し、溶融部４ａが冷えて固化することで、分離膜２，３が溶融部４ａによって接続される。ここで、加熱装置２１１は、例えば熱を放射する加熱装置である。加熱装置２１１による加熱温度は、スペーサー４の溶融温度以上、且つ分離膜２，３の溶融温度未満に設定されている。ここで、図８中の矢印は、加熱装置２１１の移動経路を示している。

以上説明したように、本実施形態では、スペーサー４を外側からの加熱によって溶融して一対の分離膜２，３同士を接合し、袋状分離膜２０１を得ている。外側からの加熱によるスペーサー４の溶融面積は比較的容易に管理できるので、一対の分離膜２，３の接合部の面積の管理を容易に行うことができる。よって、分離膜２，３の透過有効面積が減少するのを抑制することができる。

なお、本実施形態では、スペーサー４を溶融させて一対の分離膜２，３同士を接合させる例を説明したが、これに限ることなく、分離膜２，３の少なくとも一方を溶融させて分離膜２，３同士をスペーサー４を介さずに接合させても良い。また、加熱装置２１１は、超音波によってスペーサー４や分離膜２，３を振動させることで加熱するものであっても良いし、加熱した板を分離膜２，３に押し付けてスペーサー４や分離膜２，３を加熱するものであっても良い。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について図９および図１０を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付与し、重複する説明は省略する。

本実施形態の袋状分離膜３０１は、一対の分離膜２，３を接合する接合手段が第１の実施形態の袋状分離膜１に対して異なる。

本実施形態では、図９および図１０に示すように、一対の分離膜２，３が、接合手段としての接着部３１０によって接合されている。この接着部３１０は、マイクロカプセルが破壊されてマイクロカプセルから露出した接着剤を含んで構成されている。その接着剤が一対の分離膜２，３同士を接着している。

この袋状分離膜３０１の製造方法について説明する。図１０に示すように、まず、一対の分離膜２，３同士の間にスペーサー４を入れてこれら一対の分離膜２，３およびスペーサー４を重ねる。なお、図１０は、説明の便宜上、分離膜２，３およびスペーサー４間に隙間がある図としてあるが、実際には、隙間がないように状態に分離膜２，３およびスペーサー４を重ねる。

次に、一対の分離膜２，３間に、接着剤入りの複数のマイクロカプセルを配置する。具体的には、分離膜２，３のうちのどちらか一方（図１０では、分離膜３）にマイクロカプセルを塗布する。ここで、図１０の符号１２は、マイクロカプセルが配置される領域を示している。

次に、一対の分離膜２，３同士を外側から加圧装置３１１によって加圧して、マイクロカプセルを潰して、マイクロカプセルから露出した接着剤によって分離膜２，３同士を接合して袋状分離膜１を得る。このとき、本実施形態では、一方の分離膜２の表面に加圧装置３１１を押し当てながら分離膜２の３辺に沿って移動させることで、分離膜２，３同士を外側から加圧装置３１１によって加圧している。ここで、図１０中の矢印は、加圧装置３１１の移動経路を示している。

以上説明したように、本実施形態では、一対の分離膜２，３同士を外側から加圧して、マイクロカプセルを潰してマイクロカプセルから露出した接着剤によって分離膜２，３同士を接合して袋状分離膜３０１を得ている。マイクロカプセルの接着剤は、前記従来構造の接着剤に比べて、ほとんど広がらないので、分離膜２，３同士の接合部の面積を比較的容易に管理できる。よって、分離膜２，３の透過有効面積が減少するのを抑制することができる。また、マイクロカプセルの接着剤は、固化や乾燥させる必要が無いので、袋状分離膜３０１の製造時間の短縮を図ることができる。

なお、一対の分離膜２，３同士の加圧として、加圧装置３１１を移動させながらの加圧を例に説明したが、これに限ることなく、分離膜２，３の加圧が必要な部位全体を加圧板によって一度に加圧しても良い。また、一対の分離膜２，３の接合は、接着テープによって行っても良い。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について図１１および図１２を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付与し、重複する説明は省略する。

本実施形態の袋状分離膜４０１は、一対の分離膜２，３の面積が相互に異なる点と、これら一対の分離膜２，３を接合する接合手段４１０が第１の実施形態の袋状分離膜１に対して異なる。

本実施形態では、一対の分離膜２，３のうちの一方の分離膜３は、他方の分離膜２よりも面積が大きい。そして、面積が大きい方の分離膜３を折り曲げて、面積が小さい方の分離膜２に、面積が大きい方の分離膜３を被せ、この被せ部分の一対の分離膜２，３同士を接合手段４１０によって接合している。ここで、図１２中の二点差線は、面積が大きい方の分離膜３の折り曲げ線を示している。

接合手段４１０としては、第２の実施形態で説明した、加熱によって分離膜２，３のうち少なくとも一方を溶融することでこれら分離膜２，３を接合するものや、第３の実施形態で説明した、マイクロカプセルを破壊してマイクカプセルから露出した接着剤によるものが適用される。

以上説明したように、本実施形態の袋状分離膜４０１では、一対の分離膜のうちの一方の分離膜３が、他方の分離膜２よりも面積が大きく、面積が大きい方の分離膜３を折り曲げて、面積が小さい方の分離膜２に面積が大きい方の分離膜３を被せ、この被せ部分の一対の分離膜２，３同士を接合する。したがって、面積が大きい方の分離膜３のうち分離膜２側とは反対側の面の全領域が水の透過が可能な領域となるので、分離膜３の透過有効面積を大きくすることができる。

［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について図１３および図１４を参照して説明する。なお、第２の実施形態と同じ部分には同一符号を付与し、重複する説明は省略する。

本実施形態の袋状分離膜５０１は、図１３に示すように、一対の分離膜２，３の接合範囲を規制する規制部５２０がスペーサー４の縁に一体に連設されている点が第２の実施形態の袋状分離膜２０１に対して異なる。

また、本実施形態では、スペーサー４において一対の分離膜２，３を接合する溶融部４ａが突形状をなしている。

規制部５２０は、溶融部４ａの外周側に位置しているとともに、図１４に示すように、その高さが溶融前の溶融部４ａの高さよりも低くなっている。また、規制部５２０の溶融温度は、スペーサー４の溶融温度よりも高くなっている。

そして、袋状分離膜５０１の製造方法は、第２の実施形態と同じく、スペーサー４の溶融部４ａを加熱装置２１１によって外側から加熱して溶融し、一対の分離膜２，３同士を接合し、袋状分離膜５０１を得る。この際、加熱によってスペーサー４の溶融部４ａが溶けて潰れ、これにより、一対の分離膜２，３間の間隔が狭くなっていくが、本実施形態では、溶融部４ａが規定の量潰れた段階で、規制部５２０が一対の分離膜２，３に挟まれ、それ以上の分離膜２，３同士の接近が規制部５２０によって阻止される。これにより、溶融部４ａのそれ以上の潰れも規制部５２０によって阻止され、一対の分離膜２，３の接合範囲が規制部５２０によって規制される。

以上説明したように、本実施形態では、規制部５２０が、一対の分離膜２，３の接合範囲を規制することにより、一対の分離膜２，３の接合部の面積の管理をより容易に行うことができる。また、これにより、一対の分離膜２，３を接合した後に、分離膜２，３の接合部の面積の検査を特段に行う必要がなくなる。

［第６の実施形態］
次に、本発明の第６の実施形態について図１５および図１６を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付与し、重複する説明は省略する。

本実施形態の袋状分離膜６０１は、一対の分離膜２，３が一枚の素材６３０から形成されている点が、第１の実施形態の袋状分離膜１に対して異なる。

一対の分離膜２，３は、つづら折りされた一枚の素材６３０の対向部であり、一対の分離膜２，３は、複数組（図面では４組）設けられている。そして、つづら折りされた一枚の素材６３０の対向部（一対の分離膜２，３）間にスペーサー４が挿入されている。各分離膜２，３を接合する接合手段は、上記各実施形態で説明したいずれの接合手段であっても良い。ただし、本実施形態では、一対の分離膜２，３の３辺のうち袋状の底部となる一辺は、素材６３０の折り曲げ部によって構成されて予め相互に接続されているので、別途接合手段を設ける必要はない。かかる構造の袋状分離膜６０１は、複数の袋部６０１ａが形成された袋状をなしている。

以上説明したように、本実施形態の袋状分離膜６０１では、一対の分離膜２，３は、つづら折りされた一枚の素材６３０の対向部であり、一対の分離膜２，３は、複数組設けられている。したがって、複数の袋部６０１ａを有する袋状分離膜６０１を容易に低コストで製造することができる。

［第７の実施形態］
次に、本発明の第７の実施形態について図１７および図１８を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同じ部分には同一符号を付与し、重複する説明は省略する。

本実施形態の袋状分離膜６０１は、図１７に示すように、一対の分離膜２，３同士を接合する接合手段７１０が接着剤７３１（図１８参照）によって構成されている点が第１の実施形態の袋状分離膜１に対して異なる。

この袋状分離膜１の製造方法を説明する。図１８に示すように、まず、一対の分離膜２，３同士の間にスペーサー４を入れてこれら一対の分離膜２，３およびスペーサー４を重ねる。なお、図１８は、説明の便宜上、分離膜２，３およびスペーサー４間に隙間がある図としてあるが、実際には、隙間がないように状態に分離膜２，３およびスペーサー４を重ねる。

次に、相互に重ねた一対の分離膜２，３およびスペーサー４を、上面開口の容器７３０に収納された液状の接着剤７３１に浸して、その接着剤７３１によって一対の分離膜２，３を接合し、袋状分離膜７０１を得る。詳しくは、相互に重ねた一対の分離膜２，３およびスペーサー４の３辺を、容器７３０内の接着剤７３１に順次浸した後、一対の分離膜２，３およびスペーサー４の３辺に含浸した接着剤７３１を乾燥させる。こにより、袋状分離膜７０１が得られる。ここで、液状の接着剤７３１は、比較的粘度の低いものを採用することにより、毛細管現象によって一対の分離膜２，３およびスペーサー４に容易に浸入させることができる。

以上説明したように、本実施形態では、相互に重ねた一対の分離膜２，３およびスペーサー４を液状の接着剤７３１に浸して、その接着剤７３１によって一対の分離膜２，３を接合し、袋状分離膜７０１を得ることにより、接着剤が広がることを抑制することができるので、一対の分離膜２，３の接合部の面積の管理を容易に行うことができる。よって、分離膜２，３の透過有効面積が減少するのを抑制することができる。

また、一対の分離膜２，３の接合品質を、一対の分離膜２，３への接着剤７３１の含浸量や、一対の分離膜２，３を接着剤７３１に浸す時間、接着剤７３１の温度などによって管理することができ、一対の分離膜２，３の接合品質の検査を不要とすることができる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１ 袋状分離膜
２，３ 分離膜
４ スペーサー
５ 挟持部材（接合手段）
６３０ 素材

Claims (1)

1. 一対の分離膜と、一対の前記分離膜間に介在するスペーサーとを備えた袋状分離膜を製造する袋状分離膜の製造方法であって、
   一対の前記分離膜同士の間に前記スペーサーを入れて、これら一対の前記分離膜および前記スペーサーを重ねる工程と、前記分離膜および前記スペーサーの少なくとも一方を外側からの加熱によって溶融して一対の前記分離膜同士を接合し、前記袋状分離膜を得る工程からなり、
   前記袋状分離膜を得る工程では、規制部が一対の前記分離膜の接合範囲を規制し、
   前記スペーサーにおいて一対の分離膜を接合する突形状の溶融部を設け、
   前記規制部は、前記溶融部の外周側に位置するとともに溶融前の溶融部の高さよりも低く、かつ、溶融温度が前記スペーサーの溶融温度よりも高いことを特徴とする袋状分離膜の製造方法。

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