JP5401120B2 - 膜エレメント用端部部材及びこれを備えた膜エレメント - Google Patents

Description

本発明は、膜部材が巻回されることにより形成された膜巻回体に対して、その軸線方向の端部に配置され、上記膜部材が上記軸線方向にずれるのを防止するための膜エレメント用端部部材及びこれを備えた膜エレメントに関するものである。

膜エレメントにより原液を濾過して透過液を生成する膜濾過装置の一例として、膜部材が巻回されることにより形成された膜巻回体を有する膜エレメントと、当該膜エレメントを収容する耐圧容器とを備えた膜濾過装置が知られている。耐圧容器は、例えば円筒形状からなり、通常、当該耐圧容器内に軸線方向に沿って複数の膜エレメントが一直線上に並べて配置される。

この種の膜濾過装置における膜巻回体は、膜部材が巻回されることにより形成されているため、耐圧容器内を流れる原液などから受ける軸線方向の圧力により膜部材が軸線方向にずれて、膜巻回体がテレスコープ状に変形する場合がある。このような問題に対して、膜巻回体の端面に対向するように端部部材（いわゆるテレスコープ防止部材）を取り付けることにより、膜部材が軸線方向にずれるのを防止するといった技術が知られている（例えば、下記特許文献１〜３）。

これらの特許文献１〜３にも開示されている通り、膜エレメントの外周には外装材が設けられており、当該外装材は、膜巻回体の外周及びテレスコープ防止部材の一部に跨るように取り付けられている。

特開２００５−１１１４７３号公報 特開２００７−２８９８３０号公報 特開平１１−２０７１５６号公報

膜エレメントの濾過性能を向上させる観点から、膜エレメント内の膜部材の面積は、より大きいことが好ましい。そこで、特許文献１では、テレスコープ防止部材における膜巻回体の外周に対向する部分（スカート）を省略することにより、膜巻回体の直径を大きくすることができるような構成が提案されている。

しかしながら、上記のような構成を採用した場合には、膜エレメントの外周に設けられた外装材とテレスコープ防止部材との接触部分が狭くなり、当該外装材とテレスコープ防止部材との接着力が低下してしまう。このように、外装材とテレスコープ防止部材との接着力が低下すると、その接着力が弱い接触部分を介して外装材の外部に原液が漏れ出し、膜エレメント内を流れる原液の液量が減少する。原液は、膜面上の濃度分極を抑制する働きがあるため、上記のように原液の液量が減少した場合には、膜エレメントの性能が十分に発揮できなくなるおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、外装材との接着力を効果的に向上することができる膜エレメント用端部部材及びこれを備えた膜エレメントを提供することを目的とする。

第１の本発明に係る膜エレメント用端部部材は、膜部材が巻回されることにより形成された膜巻回体に対して、その軸線方向の端部に配置され、上記膜部材が上記軸線方向にずれるのを防止するための膜エレメント用端部部材であって、上記膜巻回体の端面に対向する本体と、上記本体から上記軸線方向に沿って上記膜巻回体側に延びる延長部とを備え、上記延長部の外周には、異なる形状からなる複数種類の起伏部が形成されており、上記延長部の外周及び上記膜巻回体の外周に跨るように外装材が取り付けられることを特徴とする。

このような構成によれば、膜エレメント用端部部材の本体から膜巻回体側に延びる延長部の外周に、異なる形状からなる複数種類の起伏部が形成され、この延長部の外周及び膜巻回体の外周に跨るように外装材が取り付けられる。これにより、複数種類の起伏部に外装材を当接させた状態で、延長部の外周に外装材を取り付けることができるので、膜エレメント用端部部材と外装材との接着力を効果的に向上することができる。

上記複数種類の起伏部は、いずれかの種類の起伏部の凸部上に、他の種類の起伏部の凸部が形成されたような構成であってもよいし、いずれかの種類の起伏部の凹部上に、他の種類の起伏部の凸部が形成されたような構成であってもよいし、いずれかの種類の起伏部の凸部上及び凹部上に、他の種類の起伏部の凸部が形成されたような構成であってもよい。

また、上記本体の外周には、パッキンが保持されるような構成であってもよい。

第２の本発明に係る膜エレメント用端部部材は、上記複数種類の起伏部は、高低差及び上記軸線方向の幅の少なくとも一方が互いに異なることを特徴とする。

このような構成によれば、高低差及び軸線方向の幅の少なくとも一方が互いに異なる複数種類の起伏部を延長部の外周に形成し、これらの起伏部に外装材を当接させた状態で、延長部の外周に外装材を取り付けることができる。このように、高低差及び軸線方向の幅の少なくとも一方を異ならせることにより、膜エレメント用端部部材と外装材との接着力をより効果的に向上することができる。

第３の本発明に係る膜エレメント用端部部材は、上記複数種類の起伏部が、上記軸線方向に一定の幅を有する第１起伏部と、上記軸線方向に上記一定の幅よりも小さい幅を有する第２起伏部とを含むことを特徴とする。

このような構成によれば、軸線方向の幅が互いに異なる第１起伏部及び第２起伏部を延長部の外周に形成し、これらの起伏部に外装材を当接させた状態で、延長部の外周に外装材を取り付けることができる。このように、軸線方向の幅を異ならせることにより、膜エレメント用端部部材と外装材との接着力をより効果的に向上することができる。

第４の本発明に係る膜エレメント用端部部材は、上記複数種類の起伏部が、上記軸線方向に一定の幅を有する第１起伏部と、上記軸線方向に一定の幅で形成されていない所定のパターンからなる第２起伏部とを含むことを特徴とする。

このような構成によれば、軸線方向に一定の幅を有する第１起伏部と、軸線方向に一定の幅で形成されていない所定のパターンからなる第２起伏部とを延長部の外周に形成し、これらの起伏部に外装材を当接させた状態で、延長部の外周に外装材を取り付けることができる。このように、軸線方向の幅が一定の起伏部と一定でない起伏部とを設けることにより、膜エレメント用端部部材と外装材との接着力をより効果的に向上することができる。

第５の本発明に係る膜エレメント用端部部材は、上記第１起伏部の高低差が、上記第２起伏部の高低差よりも大きいことを特徴とする。

このような構成によれば、第１起伏部及び第２起伏部の高低差を異ならせることにより、膜エレメント用端部部材と外装材との接着力をさらに効果的に向上することができる。第１起伏部と第２起伏部とで軸線方向の幅を異ならせた構成の場合には、軸線方向の幅が大きい第１起伏部の方が高低差が大きい構成とすることにより、膜エレメント用端部部材と外装材との接着力をより効果的に向上することができる。また、軸線方向の幅が一定の第１起伏部と一定でない第２起伏部とを設けた構成の場合には、軸線方向の幅が一定の第１起伏部の方が高低差が大きい構成とすることにより、膜エレメント用端部部材と外装材との接着力をより効果的に向上することができる。

第６の本発明に係る膜エレメント用端部部材は、上記延長部の上記軸線方向の長さが、上記複数種類の起伏部のうち最も高低差の大きい起伏部の高低差の１５倍以下であることを特徴とする。

このような構成によれば、延長部の軸線方向の長さが比較的短い場合であっても、膜エレメント用端部部材と外装材との接着力を効果的に向上することができる。すなわち、延長部の軸線方向の長さが短い場合には、膜エレメント用端部部材と外装材との接触部分が狭くなり、当該膜エレメント用端部部材と外装材との接着力が低下するが、本発明のような構成を採用することにより、その接着力を効果的に向上することができる。

上記延長部の上記軸線方向の長さは、上記複数種類の起伏部のうち最も高低差の大きい起伏部の高低差の９倍以下であればより好ましい。

第７の本発明に係る膜エレメントは、上記膜エレメント用端部部材と、膜部材が巻回されることにより形成され、上記膜エレメント用端部部材が軸線方向の端部に配置された膜巻回体と、上記延長部の外周及び上記膜巻回体の外周に跨るように取り付けられた外装材とを備えたことを特徴とする。

このような構成によれば、第１の本発明に係る膜エレメント用端部部材と同様の効果を奏する膜エレメントを提供することができる。

本発明によれば、複数種類の起伏部に外装材を当接させた状態で、延長部の外周に外装材を取り付けることができるので、膜エレメント用端部部材と外装材との接着力を効果的に向上することができる。

本発明の一実施形態に係る膜エレメントを備えた膜濾過装置の一例を示した概略断面図である。 膜エレメントの内部構成を示した斜視図である。 膜エレメントの内部構成を示した概略断面図である。 実施例１に係るテレスコープ防止部材の構成を示した部分断面図である。 実施例２に係るテレスコープ防止部材の構成を示した図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は部分平面図を示している。 第１起伏部の変形例を示した部分断面図である。 第１起伏部の変形例を示した部分断面図である。 第２起伏部の変形例を示した部分断面図である。 第２起伏部の変形例を示した部分平面図である。 比較例１に係るテレスコープ防止部材の構成を示した部分断面図である。 比較例２に係るテレスコープ防止部材の構成を示した部分断面図である。 比較例３に係るテレスコープ防止部材の構成を示した部分断面図である。 参考例に係るテレスコープ防止部材の構成を示した部分断面図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る膜エレメント１０を備えた膜濾過装置５０の一例を示した概略断面図である。また、図２は、膜エレメント１０の内部構成を示した斜視図である。この膜濾過装置５０は、膜エレメント１０を耐圧容器４０内に一直線上に複数配置することにより構成されている。

耐圧容器４０は、樹脂製の円筒体からなり、例えばＦＲＰ(Fiberglass Reinforced Plastics)により形成される。この耐圧容器４０内に軸線方向に沿って複数の膜エレメント１０が並べて配置されている。耐圧容器４０の一端部には、排水や海水などの原水（原液）が流入する原水流入口４８が形成されており、当該原水流入口４８から所定の圧力で流入する原水が複数の膜エレメント１０で濾過されることにより、浄化された透過水（透過液）と、濾過後の原水である濃縮水（濃縮液）とが得られる。耐圧容器４０の他端部には、透過水が流出する透過水流出口４６と、濃縮水が流出する濃縮水流出口４４とが形成されている。

図２に示すように、膜エレメント１０は、分離膜１２と供給側流路材１８と透過側流路材１４とが積層された状態で中心管２０の周囲にスパイラル状に巻回されることにより形成されたＲＯ(Reverse Osmosis：逆浸透膜)エレメントである。

より具体的には、樹脂製の網状部材からなる矩形形状の透過側流路材１４の両面に、同一の矩形形状からなる分離膜１２が重ね合わせられるとともに、その３辺が接着されることにより、１辺に開口部を有する袋状の膜部材１６が形成される。そして、この膜部材１６の開口部が中心管２０の外周面に取り付けられ、樹脂製の網状部材からなる供給側流路材１８とともに中心管２０の周囲に巻回されることにより、上記膜エレメント１０が形成される。上記分離膜１２は、例えば不織布層上に多孔性支持体及びスキン層（緻密層）が順次に積層されることにより形成される。

上記のようにして形成された膜エレメント１０の一端側から原水を供給すると、原水スペーサとして機能する供給側流路材１８により形成された原水流路を介して、膜エレメント１０内を原水が通過する。その際、原水が分離膜１２により濾過され、原水から濾過された透過水が、透過水スペーサとして機能する透過側流路材１４により形成された透過水流路内に浸透する。

その後、透過水流路内に浸透した透過水が、当該透過水流路を通って中心管２０側に流れ、中心管２０の外周面に形成された複数の通水孔（図示せず）から中心管２０内に導かれる。これにより、膜エレメント１０の他端側から、中心管２０を介して透過水が流出するとともに、供給側流路材１８により形成された原水流路を介して濃縮水が流出することとなる。

図１に示すように、耐圧容器４０内に収容されている複数の膜エレメント１０は、隣接する膜エレメント１０の中心管２０同士が管状のインターコネクタ４２で連結されている。このインターコネクタ４２は、膜エレメント１０の中心管２０に対して着脱可能な取付部材を構成している。したがって、原水流入口４８から流入した原水は、当該原水流入口４８側の膜エレメント１０から順に原水流路内に流れ込み、各膜エレメント１０で原水から濾過された透過水が、インターコネクタ４２により接続された１本の中心管２０を介して透過水流出口４６から流出する。一方、各膜エレメント１０の原水流路を通過することにより透過水が濾過されて濃縮された濃縮水は、濃縮水流出口４４から流出する。

ただし、膜濾過装置５０は、耐圧容器４０内に複数の膜エレメント１０が収容されているような構成に限らず、耐圧容器４０内に膜エレメント１０が１つだけ収容されているような構成であってもよい。また、膜エレメント１０としては、ＲＯエレメントに限らず、ＭＦ（Membrane Filter：精密濾過膜）エレメントやＵＦ（Ultra Filter：限外濾過膜）エレメントなど、他の各種膜エレメントを採用することができる。

図３は、膜エレメント１０の内部構成を示した概略断面図である。上述のようにしてスパイラル状に巻回された膜部材１６は、円筒形状の膜巻回体１１を構成しており、当該膜巻回体１１にテレスコープ防止部材１３及び外装材１５が取り付けられることにより、膜エレメント１０が形成されている。

テレスコープ防止部材１３は、膜巻回体１１の軸線方向Ａの端部に配置され、膜部材１６が軸線方向Ａにずれるのを防止するための膜エレメント用端部部材である。この例では、膜巻回体１１の軸線方向Ａの両端部にテレスコープ防止部材１３が配置されているが、このような構成に限らず、一方の端部にのみテレスコープ防止部材１３が配置された構成であってもよい。

テレスコープ防止部材１３は、膜巻回体１１の端面に対向する本体１３１と、当該本体１３１から軸線方向Ａに沿って膜巻回体１１側に延びる延長部１３２とが一体的に形成されることにより構成されている。テレスコープ防止部材１３の材質としては、ＡＢＳ、ノリル、ＰＶＣなどの樹脂を例示することができる。

テレスコープ防止部材１３の本体１３１は、膜巻回体１１の端面よりも外径が大きい円板状に形成されている。本体１３１の外周面には、パッキン（図示せず）を収容して保持するための環状凹部１３３が形成されている。この環状凹部１３３内にパッキンが取り付けられた状態で、膜エレメント１０が耐圧容器４０内に配置されることにより、パッキンの表面が耐圧容器４０の内周面に当接するようになっている。このように、テレスコープ防止部材は１３、パッキン（シール）を保持するシール保持部材（シールキャリア）としても機能するようになっている。

テレスコープ防止部材１３の延長部１３２は、本体１３１から膜巻回体１１側に向かって円環状に突出しており、その外径が膜巻回体１１の外径とほぼ一致している。したがって、本体１３１が膜巻回体１１の端面に対向するようにテレスコープ防止部材１３を配置することにより、円環状の延長部１３２の先端縁を膜巻回体１１の端面の外周縁に当接させることができる。この状態で、延長部１３２の外周及び膜巻回体１１の外周に跨るように外装材１５が取り付けられることにより、膜巻回体１１がテレスコープ防止部材１３及び外装材１５により覆われた構成となる。ただし、延長部１３２は、円環状に形成された構成に限らず、例えば複数の延長部１３２が本体１３１から膜巻回体１１側に向かって突出するように形成された構成であってもよい。

外装材１５は、例えばガラス繊維と接着剤からなるＦＲＰ外装材であり、一方のテレスコープ防止部材１３１の延長部１３２から、他方のテレスコープ防止部材１３１の延長部１３２まで、膜巻回体１１の外周面に沿って周方向に連続して巻回されることにより、膜巻回体１１の外周全体が覆われるようになっている。

（実施例１）
図４は、実施例１に係るテレスコープ防止部材１３の構成を示した部分断面図である。この実施例１では、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２の外周に、異なる形状からなる複数種類の起伏部１３４，１３５が形成されている。

具体的には、軸線方向Ａに一定の幅Ｗ１を有する第１起伏部１３４と、軸線方向Ａに上記幅Ｗ１よりも小さい幅Ｗ２を有する第２起伏部１３５とが、延長部１３２の外周に形成されている。第１起伏部１３４及び第２起伏部１３５は、それぞれ軸線方向Ａに直交する周方向に沿って環状に形成されている。第１起伏部１３４の幅Ｗ１は、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであることが好ましく、第２起伏部１３５の幅Ｗ２は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましい。また、第１起伏部１３４の幅Ｗ１は、第２起伏部１３５の幅Ｗ２に対して、２倍〜３０倍であることが好ましい。

第１起伏部１３４及び第２起伏部１３５は、それぞれ軸線方向Ａに一定の間隔で形成されている。第１起伏部１３４の軸線方向Ａの間隔Ｄ１と、第２起伏部１３５の軸線方向Ａの間隔Ｄ２とは、互いに異なっており、第１起伏部１３４の間隔Ｄ１が第２起伏部１３５の間隔Ｄ２よりも大きいことが好ましい。第１起伏部１３４の間隔Ｄ１は、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであることが好ましく、第２起伏部１３５の間隔Ｄ２は、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましい。また、第１起伏部１３４の間隔Ｄ１は、第２起伏部１３５の間隔Ｄ２に対して、２倍〜１０倍であることが好ましい。

第１起伏部１３４及び第２起伏部１３５は、それぞれ異なる高低差で形成されており、第１起伏部１３４の高低差Ｈ１が第２起伏部１３５の高低差Ｈ２よりも大きいことが好ましい。第１起伏部１３４の高低差Ｈ１は、０．５ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましく、第２起伏部１３５の高低差Ｈ２は、０．０２ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましい。また、第１起伏部１３４の高低差Ｈ１は、第２起伏部１３５の高低差Ｈ２に対して、２倍〜５０倍であることが好ましい。

第１起伏部１３４のように高低差が比較的大きい起伏部については、ＮＣ旋盤などで金型に起伏を設けることにより、当該金型を用いて成形されるテレスコープ防止部材１３上に起伏部を形成することができる。一方、第２起伏部１３５のように高低差が比較的小さい起伏部については、上記のようにＮＣ旋盤などで金型に起伏を設ける方法の他に、シボ加工と呼ばれる金属の表面に模様を形成する金属微細加工法により金型上に種々の起伏（模様）を設ける方法などを用いて形成することができる。

テレスコープ防止部材１３の成形品に対する後加工によって起伏部を形成することも可能であるが、加工コストがかかるため、金型に起伏を設ける方法を採用することが好ましい。金型に起伏を設ける方法としては、上記のようなＮＣ旋盤などを用いた切削加工やシボ加工による方法の他、放電加工、レーザ加工、ブラスト加工による方法などを例示することができる。

なお、この実施例１において、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２の外周に取り付けられる外装材１５としては、ＦＲＰ外装材を使用した。

この実施例１では、第１起伏部１３４の高低差Ｈ１は、０．８ｍｍであり、第２起伏部１３５の高低差Ｈ２は、０．１ｍｍである。また、第１起伏部１３４の幅Ｗ１は、２．４ｍｍであり、第２起伏部１３５の幅Ｗ２は、０．２５ｍｍである。また、第１起伏部１３４の間隔Ｄ１は、０．８ｍｍであり、第２起伏部１３５の間隔Ｄ２は、０．２５ｍｍである。

また、延長部１３２の軸線方向Ａの長さＬは、５．６ｍｍである。この長さＬは、高低差が大きい方の起伏部である第１起伏部１３４の高低差Ｈ１の７倍に設定されている。延長部１３２の軸線方向Ａの長さＬは、上記のような値に限られるものではないが、最も高低差の大きい起伏部の高低差の１５倍以下であることが好ましい。

この実施例１では、第１起伏部１３４及び第２起伏部１３５の高低差Ｈ１，Ｈ２と軸線方向Ａの幅Ｗ１，Ｗ２とがいずれも異なる構成が示されているが、このような構成に限らず、高低差Ｈ１，Ｈ２又は軸線方向Ａの幅Ｗ１，Ｗ２のいずれか一方のみが異なるような構成であってもよい。また、この実施例１では、第１起伏部１３４及び第２起伏部１３５の凸部がそれぞれ矩形状の断面を有しており、具体的には第１起伏部１３４の凸部が台形状、第２起伏部１３５の凸部が長方形状又は正方形状の断面を有しているが、このような構成に限られるものではない。

また、この実施例１では、第１起伏部１３４の凸部上及び凹部上に、それぞれ第２起伏部１３５の凸部が形成された構成が示されているが、このような構成に限らず、第１起伏部１３４の凸部上にのみ第２起伏部１３５の凸部が形成されたような構成であってもよいし、第１起伏部１３４の凹部上にのみ第２起伏部１３５の凸部が形成されたような構成であってもよい。また、延長部１３２の外周に形成される起伏部は、第１起伏部１３４及び第２起伏部１３５の２種類に限らず、３種類以上であってもよい。

（実施例２）
図５は、実施例２に係るテレスコープ防止部材１３の構成を示した図であり、（ａ）は部分断面図、（ｂ）は部分平面図を示している。この実施例２では、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２の外周に、異なる形状からなる複数種類の起伏部１３４，１３５が形成されている。

具体的には、軸線方向Ａに一定の幅Ｗ１を有する第１起伏部１３４と、軸線方向Ａに一定の幅で形成されていない所定のパターンからなる第２起伏部１３５とが、延長部１３２の外周に形成されている。第１起伏部１３４は、軸線方向Ａに直交する周方向に沿って環状に形成されている。第１起伏部１３４の幅Ｗ１は、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであることが好ましい。

第１起伏部１３４は、軸線方向Ａに一定の間隔Ｄ１で形成されている。この第１起伏部１３４の間隔Ｄ１は、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであることが好ましい。

第１起伏部１３４及び第２起伏部１３５は、それぞれ異なる高低差で形成されており、第１起伏部１３４の高低差Ｈ１が第２起伏部１３５の高低差Ｈ２よりも大きいことが好ましい。第１起伏部１３４の高低差Ｈ１は、０．５ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましく、第２起伏部１３５の高低差Ｈ２は、０．０２ｍｍ〜０．５ｍｍであることが好ましい。また、第１起伏部１３４の高低差Ｈ１は、第２起伏部１３５の高低差Ｈ２に対して、２倍〜５０倍であることが好ましい。

第１起伏部１３４及び第２起伏部１３５の形成方法については、実施例１において説明したような方法を採用することができる。なお、この実施例２において、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２の外周に取り付けられる外装材１５としては、ＦＲＰ外装材を使用した。

この実施例２では、第１起伏部１３４の高低差Ｈ１は、０．８ｍｍであり、第２起伏部１３５の高低差Ｈ２は、０．１ｍｍである。また、第１起伏部１３４の幅Ｗ１は、２．４ｍｍであり、第１起伏部１３４の間隔Ｄ１は、０．８ｍｍである。

また、延長部１３２の軸線方向Ａの長さＬは、５．６ｍｍである。この長さＬは、高低差が大きい方の起伏部である第１起伏部１３４の高低差Ｈ１の７倍に設定されている。延長部１３２の軸線方向Ａの長さＬは、上記のような値に限られるものではないが、最も高低差の大きい起伏部の高低差の１５倍以下であることが好ましい。

この実施例２では、第１起伏部１３４の凸部が矩形状の断面、具体的には台形状の断面を有しているが、このような構成に限られるものではない。また、第２起伏部１３５は、不規則なパターンで形成されているが、このような構成に限らず、規則性のあるパターンで形成された構成であってもよい。

また、この実施例２では、第１起伏部１３４の凸部上及び凹部上に、それぞれ第２起伏部１３５の凸部が形成された構成が示されているが、このような構成に限らず、第１起伏部１３４の凸部上にのみ第２起伏部１３５の凸部が形成されたような構成であってもよいし、第１起伏部１３４の凹部上にのみ第２起伏部１３５の凸部が形成されたような構成であってもよい。また、延長部１３２の外周に形成される起伏部は、第１起伏部１３４及び第２起伏部１３５の２種類に限らず、３種類以上であってもよい。

（第１起伏部の変形例）
図６Ａ及び図６Ｂは、第１起伏部１３４の変形例を示した部分断面図である。なお、この図６Ａ及び図６Ｂでは、第２起伏部１３５を省略して、第１起伏部１３４の構成のみを示している。

図６Ａ（ａ）には、実施例１及び２と同様の形状からなる第１起伏部１３４が示されており、当該第１起伏部１３４の凸部は台形状の断面を有している。図６Ａ（ｂ）には、図６Ａ（ａ）の例と同様に、第１起伏部１３４の凸部が台形状の断面を有する例が示されているが、当該凸部の数が異なっている。

図６Ａ（ｃ）には、第１起伏部１３４の凸部が長方形状の断面を有する例が示されている。図６Ａ（ｄ）及び（ｅ）には、第１起伏部１３４の凸部が正方形状の断面を有する例が示されているが、当該凸部の数が異なっている。

図６Ｂ（ａ）〜（ｃ）には、第１起伏部１３４の凸部が三角形状の断面を有する例が示されている。図６Ｂ（ａ）の例では、第１起伏部１３４の凸部が直角三角形状の断面を有しており、本体１３１側に向かって徐々に低くなるような形状となっている。図６Ｂ（ｂ）の例では、第１起伏部１３４の凸部が二等辺三角形状の断面を有しており、その中央部が最も高くなるような形状となっている。図６Ｂ（ｃ）の例では、第１起伏部１３４の凸部が直角三角形状の断面を有しており、本体１３１側に向かって徐々に高くなるような形状となっている。これらの三角形状の断面を有する凸部の数は、任意の値に設定することができる。

図６Ｂ（ｄ）には、第１起伏部１３４の凸部が半円形状の断面を有する例が示されている。図６Ｂ（ｅ）には、第１起伏部１３４の凹部が半円形状の断面を有する例が示されている。これらの半円形状の断面を有する凸部又は凹部の数は、任意の値に設定することができる。

（第２起伏部の変形例）
図７Ａは、第２起伏部１３５の変形例を示した部分断面図である。図７Ｂは、第２起伏部１３５の変形例を示した部分平面図である。なお、この図７Ａ及び図７Ｂでは、第１起伏部１３４を省略して、第２起伏部１３５の構成のみを示している。

図７Ａ（ａ）には、第２起伏部１３５の凸部が矩形状の断面を有する例が示されている。この例では、第２起伏部１３５の凸部が正方形状の断面を有しているが、このような構成に限らず、長方形状などの断面を有するような構成であってもよい。
図７Ａ（ｂ）には、第２起伏部１３５の凸部が三角形状の断面を有する例が示されている。この例では、第２起伏部１３５の凸部が二等辺三角形状の断面を有しているが、このような構成に限らず、本体１３１側に向かって徐々に低くなるような直角三角形状、又は、本体１３１側に向かって徐々に高くなるような直角三角形状などの断面を有するような構成であってもよい。

図７Ａには、第２起伏部１３５が軸線方向Ａに一定の幅を有する例が示されているが、図７Ｂには、第２起伏部１３５が軸線方向Ａに一定の幅で形成されていない所定のパターンからなる例が示されている。

具体的には、図７Ｂ（ａ）には、平面視で多角形状の凸部が複数形成されたパターンからなる第２起伏部１３５の例が示されている。この例では、６角形状の凸部が複数形成されたハニカム状のパターンが示されているが、このような構成に限らず、６角形状以外の多角形状の凸部が形成された構成であってもよい。

図７Ｂ（ｂ）には、平面視で円弧状の凸部が複数形成されたパターンからなる第２起伏部１３５の例が示されている。図７Ｂ（ｃ）には、平面視で円環状の凸部が複数形成されたパターンからなる第２起伏部１３５の例が示されている。この図７Ｂ（ｃ）の例では、第２起伏部１３５の凸部が楕円形状からなり、その長軸の方向が部分的に異なる（例えば直交する）構成が示されているが、このような構成に限らず、長軸が一定の方向に延びるような構成であってもよいし、真円形状からなるような構成であってもよい。

図７Ｂ（ｄ）には、平面視で直線状の凸部が多方向に向かって延びるように複数形成されたパターンからなる第２起伏部１３５の例が示されている。この図７Ｂ（ｄ）の例では、多方向に向かって延びる直線状の凸部が円形に配置されたパターンが複数形成された構成が示されているが、このような構成に限られるものではない。以上の図７Ｂ（ａ）〜（ｄ）では、規則性のあるパターンで形成された第２起伏部１３５の例について説明したが、図７Ｂ（ｅ）には、実施例２と同様に、不規則なパターンからなる第２起伏部１３５の例が示されている。

本実施形態では、テレスコープ防止部材１３の本体１３１から膜巻回体１１側に延びる延長部１３２の外周に、異なる形状からなる複数種類の起伏部１３４，１３５が形成され、この延長部１３２の外周及び膜巻回体１１の外周に跨るように外装材１５が取り付けられる。これにより、複数種類の起伏部１３４，１３５に外装材１５を当接させた状態で、延長部１３２の外周に外装材１５を取り付けることができるので、テレスコープ防止部材１３と外装材１５との接着力を効果的に向上することができる。

（剥離強度実験）
以下では、上記のような本発明の構成による効果を確認するために行った剥離強度実験の結果について説明する。この剥離強度実験は、上述の実施例１及び実施例２に係るテレスコープ防止部材１３に加えて、以下に説明するような比較例１〜３及び参考例に係るテレスコープ防止部材１３を用いて行った。まず、比較例１〜３及び参考例に係るテレスコープ防止部材１３の具体的構成について説明する。

（比較例１）
図８は、比較例１に係るテレスコープ防止部材１３の構成を示した部分断面図である。この比較例１では、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２の外周に、高低差Ｈ１が比較的大きい第１起伏部１３４のみが形成されている。

具体的には、軸線方向Ａに一定の幅Ｗ１を有する第１起伏部１３４が、延長部１３２の外周に形成されている。第１起伏部１３４は、軸線方向Ａに直交する周方向に沿って環状に形成されている。第１起伏部１３４の凸部は、台形状の断面を有している。

第１起伏部１３４の幅Ｗ１は、２．４ｍｍである。第１起伏部１３４は、軸線方向Ａに一定の間隔Ｄ１で形成されており、その間隔Ｄ１は、０．８ｍｍである。第１起伏部１３４の高低差Ｈ１は、０．８ｍｍである。延長部１３２の軸線方向Ａの長さＬは、５．６ｍｍであり、この長さＬは、第１起伏部１３４の高低差Ｈ１の７倍に設定されている。なお、この比較例１において、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２の外周に取り付けられる外装材１５としては、ＦＲＰ外装材を使用した。

（比較例２）
図９は、比較例２に係るテレスコープ防止部材１３の構成を示した部分断面図である。この比較例２では、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２の外周に、高低差Ｈ２が比較的小さい第２起伏部１３５のみが形成されている。

具体的には、軸線方向Ａに一定の幅Ｗ２を有する第２起伏部１３５が、延長部１３２の外周に形成されている。第２起伏部１３５は、軸線方向Ａに直交する周方向に沿って環状に形成されている。第２起伏部１３５の凸部は、二等辺三角形状の断面を有している。

第２起伏部１３５の幅Ｗ２は、０．７ｍｍである。第２起伏部１３５は、軸線方向Ａに間隔を空けずに形成されている。第２起伏部１３５の高低差Ｈ２は、０．４ｍｍである。延長部１３２の軸線方向Ａの長さＬは、５．６ｍｍである。なお、この比較例２において、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２の外周に取り付けられる外装材１５としては、ＦＲＰ外装材を使用した。

（比較例３）
図１０は、比較例３に係るテレスコープ防止部材１３の構成を示した部分断面図である。この比較例３では、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２の外周に、高低差Ｈ２が比較的小さい第２起伏部１３５のみが形成されている。

具体的には、軸線方向Ａに一定の幅Ｗ２を有する第２起伏部１３５が、延長部１３２の外周に形成されている。第２起伏部１３５は、軸線方向Ａに直交する周方向に沿って環状に形成されている。第２起伏部１３５の凸部は、矩形状の断面を有している。

第２起伏部１３５の幅Ｗ２は、０．２５ｍｍである。第２起伏部１３５は、軸線方向Ａに一定の間隔Ｄ２で形成されており、その間隔Ｄ２は、０．２５ｍｍである。第２起伏部１３５の高低差Ｈ２は、０．１ｍｍである。延長部１３２の軸線方向Ａの長さＬは、５．６ｍｍである。なお、この比較例３において、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２の外周に取り付けられる外装材１５としては、ＦＲＰ外装材を使用した。

（参考例）
図１１は、参考例に係るテレスコープ防止部材１３の構成を示した部分断面図である。この参考例では、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２が、その軸線方向Ａに比較的長い長さＬを有するスカート状に形成され、当該延長部１３２が膜巻回体１１の外周に対向するように、テレスコープ防止部材１３が膜巻回体１１に取り付けられるようになっている。この延長部１３２の外周には、高低差Ｈ２が比較的小さい第２起伏部１３５のみが形成されている。

具体的には、軸線方向Ａに一定の幅Ｗ２を有する第２起伏部１３５が、延長部１３２の外周に形成されている。第２起伏部１３５は、軸線方向Ａに直交する周方向に沿って環状に形成されている。第２起伏部１３５の凸部は、矩形状の断面を有している。

第２起伏部１３５の幅Ｗ２は、１．５ｍｍである。第２起伏部１３５は、軸線方向Ａに一定の間隔Ｄ２で形成されており、その間隔Ｄ２は、１．７ｍｍである。第２起伏部１３５の高低差Ｈ２は、０．４ｍｍである。延長部１３２の軸線方向Ａの長さＬは、２８．５ｍｍであり、実施例１〜２及び比較例１〜３における延長部１３２の長さの約５倍に設定されている。なお、この参考例において、テレスコープ防止部材１３の延長部１３２の外周に取り付けられる外装材１５としては、ＦＲＰ外装材を使用した。

以上のような実施例１〜２、比較例１〜３及び参考例に係るテレスコープ防止部材１３を用いて形成された各膜エレメント１０について、それぞれの両端部に設けられたテレスコープ防止部材１３の環状凹部１３３内に治具を取り付け、一方の治具を固定するとともに、他方の治具を引っ張ることにより剥離強度実験を行った。このとき、引張強度（ｋｇｆ）をセンサでモニターし、テレスコープ防止部材１３が外装材１５から外れたときの強度を測定した。

上記のようにして行った剥離強度実験の結果は、下記表１の通りである。

上記表１から明らかなように、実施例１及び２のような構成を採用することにより、比較例１〜３と比較して、テレスコープ防止部材１３と外装材１５との接着力を効果的に向上することができる。

また、実施例１及び２のような構成を採用することにより、参考例のように延長部１３２がスカート状に形成されたテレスコープ防止部材１３を用いた場合と同程度の接着力を得ることができる。すなわち、延長部１３２の軸線方向Ａの長さが短い場合には、テレスコープ防止部材１３と外装材１５との接触部分が狭くなり、当該テレスコープ防止部材１３と外装材１５との接着力が低下するが、実施例１及び２のような構成を採用することにより、その接着力を効果的に向上することができる。

１０ 膜エレメント
１１ 膜巻回体
１２ 分離膜
１３ テレスコープ防止部材
１４ 透過側流路材
１５ 外装材
１６ 膜部材
１８ 供給側流路材
２０ 中心管
４０ 耐圧容器
５０ 膜濾過装置
１３１ テレスコープ防止部材
１３１ 本体
１３２ 延長部
１３３ 環状凹部
１３４ 第１起伏部
１３５ 第２起伏部

Claims (7)

1. 膜部材が巻回されることにより形成された膜巻回体に対して、その軸線方向の端部に配置され、上記膜部材が上記軸線方向にずれるのを防止するための膜エレメント用端部部材であって、
   上記膜巻回体の端面に対向する本体と、
   上記本体から上記軸線方向に沿って上記膜巻回体側に延びる延長部とを備え、
   上記延長部の外周には、異なる形状からなる複数種類の起伏部である環状の第１起伏部と環状の第２起伏部とが形成され、前記第１起伏部上に前記第２起伏部が形成されており、
   上記延長部の外周及び上記膜巻回体の外周に跨るように、ガラス繊維と接着剤を周方向に連続して巻回した外装材が取り付けられることを特徴とする膜エレメント用端部部材。
2. 上記複数種類の起伏部は、高低差及び上記軸線方向の幅の少なくとも一方が互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の膜エレメント用端部部材。
3. 上記複数種類の起伏部が、上記軸線方向に一定の幅を有する第１起伏部と、上記軸線方向に上記一定の幅よりも小さい幅を有する第２起伏部とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の膜エレメント用端部部材。
4. 上記複数種類の起伏部が、上記軸線方向に一定の幅を有する第１起伏部と、上記軸線方向に一定の幅で形成されていない所定のパターンからなる第２起伏部とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の膜エレメント用端部部材。
5. 上記第１起伏部の高低差が、上記第２起伏部の高低差よりも大きいことを特徴とする請求項３又は４に記載の膜エレメント用端部部材。
6. 上記延長部の上記軸線方向の長さが、上記複数種類の起伏部のうち最も高低差の大きい起伏部の高低差の１５倍以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の膜エレメント用端部部材。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の膜エレメント用端部部材と、
   膜部材が巻回されることにより形成され、上記膜エレメント用端部部材が軸線方向の端部に配置された膜巻回体と、
   上記延長部の外周及び上記膜巻回体の外周に跨るように取り付けられ、ガラス繊維と接着剤を周方向に連続して巻回した外装材とを備えたことを特徴とする膜エレメント。

Images