JPS5946643B2 - スパイラル型液体分離素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半透膜を用いて、逆浸透技術や沢過技術等によ
り、液体分離を行うスパイラル型液体分離素子に関する
ものである。

すでに公知のいわゆるスパイラル型分離素子は基本的に
は半透膜、分離液流路材、原液流路材および中心管より
構成され、その組立ての大部分が接着剤によって行われ
ている。

接着剤の使用は各所で行われているが、その最も主要な
個所は分離液流路材をはさんだ２枚の半透膜と半透膜の
間および分離液流路材をはさんだ半透膜と中心管の間で
あり、ここで用いる接着剤を本発明では膜接着剤と呼ぶ
。

膜接着剤の存在は、原液が半透膜を通過する以外の手段
で分離液側に流れ込むのを防止する。

従って膜接着が不十分であればたちまちにして分離素子
の性能がそこなわれ、故に分離素子の製造にあたっては
膜接着の確実さがきわめて重要となる。

そしてその確実さの程度は分離素子の用途と目的により
異なるが、例えば逆浸透用分離素子などの場合には３０
〜７０ｋｇ／ｃｒｒＬ２と高圧であるため微少の接着不
良による漏れ個所も許されない。

本発明の目的にこれら膜接着がきわめて確実性高く行な
われるスパイラル型液体分離素子を提供せんとすること
にある。

上記目的を達成する本発明は、表面に孔を有する中空状
の中心管の周囲に、第１の半透膜と分離液流路材と第２
の半透膜き原液流路材とを一組とする素材群の単組又は
複゛組を巻きつけてなるスパイラル型液体分離素子にお
いて、前記分離液流路材の端部における第１および第２
の半透膜との接着部が、分離液流路材と半透膜との間又
は第１および第２半透膜同志の間に他の接着用シート素
材を介在させて接着されているスパイラル型液体分離素
子を特徴とするものである。

一般に接着剤はできる限り薄く塗布されることが接着強
度が増し、さらに接着剤が固化するまでのダレ移動を防
止する意味で好ましい。

また接着面は接着剤の固化が完了するまで、ある程度の
圧力が与えられることが好ましく、さらに接着される素
材は各々その位置を保持される必要がある。

従来液体分離素子の製造にあたり、膜接着部において必
ずしも上記の条件が満足する状態ではあり得なかった。

スパイラル型分離素子の製造は第１の半透膜と分離液流
路材と第２の半透膜と原液流路材を一組の素材群として
半組又は複組、中心管にまきつけて行くが、この際、膜
接着剤の大半は分離液流路材の幅方向両端にそれぞれ第
１の半透膜と第２の半透膜を接着する状態でほどこされ
る。

しかし幅広い各素材において必ずしもその両端が接着の
前記条件を満足する状態とはいいがたい。

すられち液体分離素子の如く、多くの異種の素材を用い
る場合、各素材自身の厚み斑、うねり、異種素材を重ね
合せた際の不揃いなどにより素材と素材がその全幅に渡
って完全に密着した状態で重なり合うことはまれである
。

そして例えば素材の中央部で素材と素材が接すれば、接
着部である素材の両端部に間隙ができ、その結果膜接着
剤の厚みが厚くなり、接着強度の不足接着剤のダレ移動
の原因となる。

また各素材は比較的幅広く、従って素材に強い張力を加
えてスパイラル状に巻いても張力は素材全幅に分散し、
接着部に大きな面圧を与えることができない。

さらに例えば素材同志が幅の中央部で接していればます
ますその接着部に力が集中し、両端接着部に力が及ばな
い。

以上のような理由でスパイラル型分離素子の製造にあた
り、全接着部に渡り膜接着を確実に行うことは困難であ
り、接着剤粘度が低い値を要求される場合などは至難の
わざでもある。

前述の概要で記載したように、本発明は分離液流路材と
半透膜との膜接着部において、その分離液流路材と半透
膜との間に別の接着部シート素材を介在させて接着する
ようにした。

このような接着用シート素材の介在により分離液流路材
の接着部の厚みが厚くなったような状態となる。

その結果常に接着部が素材同志の接触点となり、この点
に接着剤を塗布すれば接着剤は薄くなり、接着強度は増
し、接着剤のダレ移動が防止でき、さらにこの点に面圧
が集中し、理想的な接着条件となるのである。

本発明は接着用シート素材の厚みを利用することにより
膜接着を確実ならしめているが、さらにこの接着用シー
ト素材を多孔質の素材にすることにより、接着剤に親和
性を持たせ、接着剤のダレ移動を防止することも一層効
果的となる。

さらに初期に与えた面圧が、スパイラルのゆるみや接着
剤の硬化時の収縮などにより緩和され、その結果、膜接
着が不確実になるような場合には接着用シート素材に弾
性体を用いることも有効である。

接着用シート素材は分離液流路材端部の表面に半透膜と
の間にはさまるように設けるようにするのが最もよいが
、また分離液流路材端部の外側に置き、かつ第１と第２
の半透膜の間にはさまれるように介在するように設けて
もよい。

しかし後者の場合は接着用シート素材の厚さが分離液流
路材のそれよりも厚いものであることが必要である。

しかしこの場合は製造工程が繁雑となり、前者と比べれ
ばあまり好ましいとは云えない。

膜接着部の幅と接着用シート素材の幅は、同一であるこ
とが好ましいが、必ずしも同一でなくとも本発明効果を
そこなうものではない。

接着用シート素材は分離素子の膜接着部全長に渡って行
う必要は必ずしもなく、特に漏れやすい部分のみに限っ
て設けることも経済的かつ効果的である。

さらに接着用シート素材と膜接着剤をそれぞれ別々に付
与してもよいが、予め膜接着剤を含浸した接着用シート
素材を用いると製造工程上有利である。

ざらに又、接着用シート素材として多孔性通気性を有す
るものを用いた場合は接着用シート素材の片面に膜接着
剤を付与すればよいので工程上からは有利となる。

本発明で用いる第１および第２の半透膜は一般に逆浸透
膜や限外濾過膜などで用いるセルローズアセテートやポ
リアミドなどのポリマー等広く半透膜の使用が可能であ
る。

また補強材の上に半透膜を形成したもの、例えば補強材
としてポリエステル製タフタを用いたもの等も総じて半
透膜として用いることが可能である。

原液流路材としてはシート状の薄い多孔質の素材が用い
られ、具体的には立体交叉構造のプラスチックネット等
が流体の流動抵抗が小さくかつ厚みの薄い素材として有
効である。

分離液流路材もまたシート状の薄い多孔質の素材が用い
られるが機能上厚み方向の外圧に耐えるものが望ましい
。

具体的にはポリエステル製トリコットを樹脂加工したも
の等が用いられる。

中心管は分離液を集める目的で設けられ、中空形状でか
つ管表面に中空部と通ずる多数の孔があけられており、
ＰＶＣ，ＡＢＳ等の硬質プラスチツクやステンレス等の
金属など各種材質のものが用いられる。

膜シール接着剤はエポキシやウレタン等多くの液状接着
剤が用いられる。

接着用シート素材は布、紙、軟質プラスチックゴム等各
種の材料が用いられ、形状は接着部の幅にあったテープ
状が使いやすい。

厚みは他の素材の平滑性、厚み精度等により要求が異な
るが、素材の精度のいい場合には極くわずかな厚みであ
っても効果が生ずる。

図に示す実施例によって本発明をより具体的に説明する
。

第１図は本発明によるスパイラル型液体分離素子の製造
の過程を示す斜視図で、第１の半透膜１、分離液流路材
２、第２の半透膜５、原液流路材６からなる一組の素材
群を、中心管７の周りに巻きこんでいく状態を示してい
る。

ここで、分離液流路材２の端部に位置する周辺の面上に
前述した織布によるテープ状の多孔質接着用シート素材
４が膜接着部３とともに設置及び塗布されている。

この状態で中心管７に素材群を巻込んでいくと、第１の
半透膜１及び第２の半透膜５が分離液流路材２に対して
強固に接着されることになる。

そしてその接着部は第４図に示すような断面が得られる
。

従来の液体分離素子の場合は、第２図の断面図に示すよ
うに、半透膜１または５と分離液流路材２との間に接着
用シート素材４が設けられていないので、上述したよう
な巻き込み工程において矢印で示すように圧力が面全体
に分散することになり、その結果として膜接着部３にけ
小さな面圧しか加わらない。

したがって接着力も強固なものが期待できなくなるので
ある。

また、もし巻き込み過程において、分離液流路材２が厚
み斑を生じ、うねりを生じたような場合、接着用シート
素材４が設けられていないと、第３図のような状態とな
り、膜接着部３にＡ部のような厚みが生じ、矢印の如く
ダレ移動を起し、接着不良をきたす。

第４図に示す本発明の場合は、巻き込み過程において矢
印のように面圧が接着用シート素材４の部分に集中し、
かつ膜接着部３のダレ移動を防止できる。

そのため、接着部の接着がきわめて強固なものとなるの
である。

なを、接着用シート素材４は、分離液流路材２の片面側
だけでなく、場合によっては両面に設けるようにしても
よい。

上述した本発明によるスパイラル型液体分離素子８は、
これを第５図に示すように容器９に収納することにより
液体分離装置として組立てられる。

この装置において、原液は容器９の原液人口１０°より
流入し、分離素子８の原液流路材６を通って濃縮液出口
１１より流出する。

この間第１および第２の半透膜１，５より分離された分
離液は分離液流路材２を通り中心管７の中空部に流入し
、分離液出口１２より糸外へ取り出される。

この分離装置は膜接着部３の部分に接着用シート素材４
が存在しており、その結果接着部よりの微量もれが改善
される。

〈実施例〉 半透膜に酢酸セルロースを用いた逆浸透分離素子（膜面
積７ｍ２ ）において操作条件（圧力３０ａｔｍｅ温度
２５°Ｃ２原液濃度１５００ｐｐｍ Ｎａｃｌ）を固定
し、本発明による分離装置と従来の分離装置の性能を比
較した結果、両者とも塩排除率９７チ前後と一見差異が
ないようにみえたが、さらに厳密な漏れテストをＮ２ガ
スを用い、操作条件（圧力５ａｔｍ、温度２５℃）で行
った結果、従来の分離装置５００ ｃ ｃ／分のもれに
対し、本発明による分離装置は６０ ｃ ｃ／分以下と
、半透膜面Ｎ２ガス透過量にほぼ等しい程度のもれ量で
あった。

上述したように本発明によると、液体分離素子における
半透膜と分離液流路材との間の膜接着部に接着用シート
素材を介在させて接着するようにしたので、その接着部
の接着を確実ならしめ、微量漏れについて著しい改善が
なされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液体分離素子の製造の過程を示す
斜視図である。 第２図および第３図は従来の素子の脱装着部の縦断面図
、第４図は本発明による素子の膜接着部の縦断面図であ
る。 第５図は本発明の素子を用いた液体分離装置の縦断面図
である。 １・・・・・・第１の半透膜、２・・・・・・分離液流
路材、３・・・・・・膜接着部、４・・・・・・接着用
シート素材、５・・・・・・第２の半透膜、６・・・・
・・原液流路材、７・・・・・・中心管、８・・・・・
・液体分離素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表面に孔を有する中空状の中心管の周囲に、第１の
   反透膜と分離液流路材と第２の半透膜と原液流路材とを
   一組とする素材群の単組又は複組を巻きつけてなるスパ
   イラル型液体分離素子において、前記分離液流路材の端
   部における第１および第２の半透膜との接着部が、分離
   液流路材と半透膜との間又は第１および第２半透膜同志
   の間に他の接着用シート素材を介在させて接着されてい
   ることを特徴とするスパイラル型液体分離素子。