WO2007123206A1 - 膜エレメント用シール材保持部材および膜エレメント - Google Patents

膜エレメント用シール材保持部材および膜エレメント Download PDF

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protrusion
membrane
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Yasuhiro Uda
Masashi Beppu
Hiroki Fujioka
Yuuji Nishida
Shinichi Chikura
Hideki Matsuda
Katsumi Ishii
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Nitto Denko Corporation
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    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Definitions

  • the present invention relates to a sealing material holding member that is attached to an end of a spiral type membrane element and holds a sealing material that blocks a gap with a pressure vessel, and a membrane element using the same.
  • the spiral separation membrane module has been used for a wide range of applications such as desalination of brine or seawater, production of ultrapure water, wastewater treatment, and the like.
  • the spiral separation membrane module has a structure in which the spiral separation membrane element E is accommodated in the pressure vessel 1, and in order to efficiently flow the supplied stock solution 7 into the element E, The gap between pressure vessel 1 and element E is blocked by an annular seal material 4.
  • the stock solution that has flowed into element E flows downstream along the supply-side flow path material of element E, and is separated by the separation membrane.
  • the permeate that has permeated the separation membrane passes through the permeation-side flow path. It flows along the material and is collected in the central pipe 6.
  • the membrane portion of element E has a structure in which a membrane laminate 2 in which a supply-side channel material, a separation membrane, and a permeate-side channel material are laminated is wound around a central tube 6 in a spiral shape. ing.
  • the end portion of the element E is provided with a sealing material holding member 10, and an annular sealing material 4 is held on the outer periphery thereof.
  • the seal material 4 is made of rubber having a U-shaped or V-shaped cross section, and spreads outward due to the pressure when receiving a water flow, and in that state, the gap between the pressure vessel 1 and the sealing material 4 Seal (see, for example, Patent Document 1).
  • a central opening 19 into which the central tube 6 is inserted is provided at the center of the sealing material holding member 10, and the inner peripheral surface thereof is a cylindrical shape having a flat surface or a plurality of members in the axial direction. It was a cylindrical shape having ridges (ribs). The height of the ridges and the like are designed so that the outer peripheral surface of the center tube 6 is inscribed in the inner peripheral surface or the ridges of the central opening 19.
  • the outer diameter of the center tube 6 may vary during the manufacturing process. In particular, even in Japan and the United States, even if the outer diameter is the same design dimension, the average value of the outer diameter is approximately 0. .8mm It became clear that there was a difference. If such a variation is taken into account and the clearance is increased, the center tube 6 is likely to be eccentric with respect to the sealing material holding member 10, and the appearance may be poor and the product value may be reduced. In addition, if the center tube 6 is eccentric, depending on the structure of the pressure vessel 1, the mounting operation of the membrane element becomes complicated, and when connecting a plurality of membrane elements, the connecting operation becomes complicated. was there.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 11 76757
  • an object of the present invention is to provide a membrane element that can hold the center tube in the center even if the outer diameter of the center tube varies, and can easily insert the center tube.
  • An object of the present invention is to provide a sealing material holding member and a membrane element using the same.
  • the sealing member holding member for a membrane element includes a central opening into which the central tube of the spiral membrane element is inserted, and a peripheral opening for allowing the stock solution to flow into the membrane end of the membrane element.
  • a sealing member holding member for a membrane element comprising an outer peripheral part for holding an annular sealing member, wherein the central opening has a cylindrical inner peripheral surface larger than the outer diameter of the central tube to be inserted.
  • At three or more positions on the inner peripheral surface there is an inclined surface on the insertion side of the central tube, and there are formed protrusions that can be deformed when fitting a central tube with an outer diameter larger than the inscribed circle It is characterized by that.
  • the protrusion that can be deformed when the center tube having an outer diameter larger than the inscribed circle is fitted on the inner peripheral surface of the central opening into which the center tube is inserted. For this reason, even if the outer diameter of the central tube varies, it can be dealt with by deformation of the projection. At that time, since the protrusions are provided at three or more positions on the inner peripheral surface, it can be held at the center of the central opening. In addition, since the projection has an inclined surface on the insertion side of the central tube, the central tube is guided and inserted by the inclined surface during insertion, and the projection can be smoothly deformed, and even after the deformation of the projection.
  • an axial length of the protrusion is not more than half of an axial length of the inner peripheral surface.
  • auxiliary protrusions having a height lower than that of the protrusions are formed on the inner peripheral surface. Even when the amount of deformation of the plurality of protrusions is increased by the auxiliary protrusions, variation in the amount of deformation of the individual protrusions can be reduced, and the central tube can be more securely held in the center.
  • the auxiliary projection has an inclined surface on the insertion side of the central tube and has a bottom surface wider than the projection.
  • a membrane element of the present invention includes a membrane element sealing material holding member according to any one of the above, a central tube inserted with the projections deformed, and a spiral shape in the central tube. And a wound film laminate.
  • the central tube is held at the center of the sealing material holding member even if the outer diameter of the central tube varies as described above.
  • the center tube can be easily inserted. For this reason, the center tube becomes a product with good appearance without being decentered, and a membrane element that can be smoothly attached to a pressure vessel or connected to a plurality of membrane elements can be provided.
  • Fig. 1 is a half sectional view showing an attachment state of an example of a membrane element sealing material holding member of the present invention.
  • Fig. 2 is a diagram showing an example of a membrane element sealing material holding member of the present invention. a) is a left side view, (b) is a cross-sectional view taken along the line A-A, and (c) is a right side view.
  • FIG. 3 shows protrusions and auxiliary protrusions in the sealing member holding member for a membrane element of the present invention. Enlarged view of main parts
  • FIG. 4 is a view showing another example of the sealing member holding member for a membrane element of the present invention, (a) is a left side view, (b) is a cross-sectional view taken along arrow I-I, and (c) is a right side view.
  • FIG. 1 is a half cross-sectional view illustrating an attachment state of an example of the sealing member holding member for a membrane element of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an example of a sealing member holding member for a membrane element of the present invention, where (a) is a left side view, (b) is a cross-sectional view taken along line AA, and (c) is a right side view. is there.
  • 3 (a) to 3 (d) are enlarged views of main parts showing protrusions and auxiliary protrusions in the membrane element sealing material holding member of the present invention. As shown in FIG.
  • the sealing material holding member of the present invention flows the stock solution into the central opening 19 into which the central tube 6 of the spiral membrane element E is inserted and the membrane end of the membrane element E.
  • the membrane element of the present invention comprises a sealing material holding member 10 of the present invention, a central tube 6 inserted with the projections 21 deformed, and a membrane laminate 2 wound around the central tube 6 in a spiral shape.
  • the membrane element E may be any as long as it is called V or a so-called spiral membrane element.
  • V a membrane laminate (one or a plurality of membrane leaves) in which a supply-side channel material, a separation membrane, and a permeate-side channel material are laminated is spirally wound around the central tube 6.
  • the supply side flow channel has a sealing structure that prevents the stock solution from flowing directly into the permeate side flow channel.
  • the undiluted solution flowing into the membrane element E flows downstream along the supply-side flow path material of the element E, and is separated by the separation membrane, and the permeate that has permeated the separation membrane flows. It flows along the road material and is collected in the central tube 6.
  • the sealing material 4 is held by a sealing material holding member 10 attached to the end of the membrane element E.
  • the sealing material 4 may have a circular, elliptical, or quadrangular cross section, but in the present invention, the cross section has a U-shaped, V-shaped, U-shaped, C-shaped or other open portion.
  • Sealant 4 having is preferably used.
  • the material of the sealing material 4 is preferably made of an elastic body such as rubber, elastomer, resin, etc., and the sealing material 4 having a U-shape, V-shape or the like is formed by the pressure when receiving a water flow. It spreads outward and can seal the gap with the pressure vessel in that state.
  • the exterior member 5 for example, a structure in which a fiber reinforced resin roving, tape, sheet or the like is directly wound around the membrane element E can be used.
  • the end portion of the exterior member 5 is preferably adhered to the first annular portion 11 of the sealing material holding member 10.
  • the central tube 6 has a plurality of holes at appropriate intervals, and is formed of grease or the like.
  • the upstream end of the central tube 6 is used by being plugged with a plug or the like in order to prevent inflow of the stock solution, or is connected to another membrane element E via an appropriate connecting member.
  • the outer peripheral portion 18 of the sealing material holding member 10 has, for example, a side wall 11a facing the upstream membrane end of the membrane element E as shown in FIG. Extrapolation A first annular portion 11 that is formed on the upstream side of the first annular portion 11, and an annular convex portion 12 that can lock the end surface of the exterior member 5 and the downstream end surface of the sealing material 4 to both side walls, and A second annular portion 13 formed on the upstream side of the annular convex portion 12 and on which the sealing material 4 is extrapolated, and formed on the upstream side of the second annular portion 13 and capable of locking the upstream end face of the sealing material. And a third annular portion 14.
  • the width of the annular protrusion 12 is preferably smaller than the width of the second annular part 13. Further, the width of the third annular portion 14 is preferably smaller than the width of the second annular portion 13.
  • the width of the first annular portion 11 is 5 to 8 mm
  • the width of the annular convex portion 12 is 3 to 5 mm
  • the width of the second annular portion 13 is 7 to 9 mm
  • the width of the third annular portion 14 Is preferably 3 to 5 mm.
  • the outer diameter of the third annular portion 14 is smaller than the outer diameter of the annular convex portion 12, whereby the upstream side of the holding groove of the sealing material 4 is lowered, and the sealing material 4 is The structure is easy to receive water flow.
  • an opening plate 15 having a plurality of peripheral openings 15a is provided as a structure for allowing the stock solution to flow into the membrane end of the membrane element E.
  • the aperture plate 15 When the aperture plate 15 is employed, the flow rate distribution of the stock solution flowing into the membrane portion of the membrane element E can be easily controlled by the size, arrangement, density, and the like of the peripheral aperture 15a.
  • the present invention is not limited to this, and any structure such as a radial spoke in place of the aperture plate 15 may be used!
  • a cylindrical portion 16 is provided at the center of the opening plate 15, and the sealing material holding member 10 is disposed in a state where the central tube 6 is inserted into the central opening 19 of the cylindrical portion 16.
  • the axial formation position of the protrusion 21 and the axial formation position of the aperture plate 15 are overlapped.
  • the opening plate 15 reinforces the central tube 6, and the protrusion 21 can be smoothly deformed without deforming the central tube 6.
  • the opening plate 15 is provided on the membrane side (downstream side) from the axial center position of the sealing material holding member 10, the axial length of the upstream inner peripheral surface of the outer peripheral portion 18 is increased. It becomes easy to carry by hooking a finger. From this point of view, holding the sealing material It is preferable to provide the protrusion 21 on the membrane side from the axial center position of the member 10.
  • the central opening 19 has a cylindrical inner peripheral surface 16a larger than the outer diameter of the central tube 6 to be inserted.
  • the clearance between the center tube 6 and the inner peripheral surface 16a can be set to, for example, about 0.3 to 2 mm in consideration of variations in the outer diameter of the center tube 6.
  • a protrusion 21 is formed that can be deformed when the center tube 6 having an outer diameter larger than the contact circle is fitted inside.
  • the protrusion 21 may be made of a material different from the material forming the inner peripheral surface 16a, but is preferably integrally molded with the same material as the inner peripheral surface 16a.
  • the deformation of the protrusion 21 may be plastic deformation or elastic deformation.
  • the position where the protrusion 21 is formed is most preferably a position where the inner circumferential surface 16a, which is preferably arranged without any deviation on the inner circumferential surface 16a, is more preferably divided equally.
  • the number of protrusions 21 to be formed is more preferably 3 to 6, 3 to 6 where LO is preferred.
  • protrusions 21 are formed at positions that divide the inner peripheral surface 16a into three equal parts.
  • the protrusion 21 has an inclined surface 21a on the insertion side of the center tube 6, but the inclination angle 0 1 of the inclined surface 21a is From the viewpoint of smoothly inserting and deforming the protrusions 21, the angle is preferably 10 to 45 °, more preferably 15 to 35 °, and still more preferably 20 to 30 °.
  • the inclined surface 21a of the protrusion 21 is not particularly limited as long as the height of the inclined surface 21a on the insertion side of the central tube 6 is reduced.
  • the inclined surface 21a may be a flat surface, but the side view shape is preferably an arc shape.
  • the molding material of the sealing material holding member 10 includes a polyolefin resin such as ABS resin, PE and PP, a modified PPE resin, a chlorinated resin resin, and a polysulfonate resin. It is preferable to use a relatively soft rosin such as It is also effective to make the protrusion 21 have the largest thickness on the bottom surface and to reduce the bottom surface width W1 in a side view. For example, the bottom surface width W1 of the protrusion 21 is 0.3 to 1 mm. It is preferable to do. Further, it is effective to reduce the length L1 of the main body 21b of the projection 21 when viewed from the front, and it is preferable to set the length L1 to 1 to 10 mm, more preferably 2 to 7 mm.
  • the overall axial length of the protrusion 21 is the contact surface with the central tube where the protrusion is easily deformed. From the viewpoint of reducing the product area, it is preferable to make it shorter than the axial length of the inner peripheral surface 16a.
  • the upper surface of the main body 21b of the protrusion 21 is more preferably an arcuate curved surface (for example, a curvature radius of 0.2 mm) that is preferably a curved surface.
  • an auxiliary protrusion 22 having a lower height than the protrusion 21 is formed on the inner peripheral surface 16a.
  • the position where the auxiliary protrusion 22 is formed may be any position, but in terms of design, the position where the inner peripheral surface 16a is equally divided together with the protrusion 21 is preferable.
  • a total of three auxiliary protrusions 22 are formed at a position where the middle of the formation position of the protrusion 21 is divided into two equal parts.
  • the difference in height between the protrusion 21 and the auxiliary protrusion 22 is preferably 0.2 to 0.8 mm force, more preferably 0.3 to 0.6 mm force ⁇ in consideration of variations in the outer diameter of the central tube 6. It's better!
  • the height of the support protrusion 22 is preferably 0.2 to 1.2 mm.
  • the auxiliary protrusion 22 preferably has an inclined surface 22a on the insertion side of the center tube 6. Further, the auxiliary protrusion 22 may be as easily deformed as the protrusion 21, but in order to make the auxiliary protrusion 22 more difficult to deform, the bottom width W2 is set to be lower than the bottom width W1 of the protrusion 21. It is preferable to make it large.
  • the ratio of the bottom width W2 to the bottom width W1 (W2 ZW1) is preferably 1.1 to 3.
  • the overall axial length of the auxiliary protrusion 22, the length L2 of the main body portion 22b in front view, the inclination angle ⁇ 2 of the inclined surface 22a, and the like can be set in the same manner as the protrusion 21.
  • a plurality of ribs 17 extending from the radial direction are formed.
  • the ribs 17 reinforce the aperture plate 15.
  • the upstream rib 17 has the same height as the upstream end face of the cylindrical portion 16, but the downstream rib 17 has a lower end on the inner peripheral side, and this portion is formed in the cylindrical portion 16. It is the same height as the downstream end face.
  • the end surface of the third annular portion 14 is provided with a plurality of end surface groove portions 14e extending from the inner periphery to the outer periphery. It is preferable to provide four or more end grooves 14e at equal intervals in a radial manner in order to smooth the flow of the raw water inside and outside the membrane element.
  • the sealing material holding member 10 uses thermoplastic resin, thermosetting resin, heat-resistant resin, or the like. Then, it can be formed by a known method such as injection molding.
  • the protrusion is formed at a position that divides the inner peripheral surface of the central opening into three equal parts, and three auxiliary protrusions are provided at a position that divides the middle of the protrusion formation position into two equal parts.
  • the protrusion and the auxiliary protrusion may be formed at the front and rear positions in the axial direction.
  • protrusions 21 and four auxiliary protrusions 22 are formed at positions that divide the inner peripheral surface 16a of the central opening 19 into four equal parts. Further, in this example, the shape of the rib 17 and the shape of the peripheral opening 15a are different from the above-described embodiment. As described above, as for the configuration other than the projection 21 and the auxiliary projection 22, any conventionally known configuration can be adopted.
  • the protrusion in the present invention has an inclined surface on the insertion side of the central tube and has an inscribed circle. Any material and shape may be used as long as they can be deformed when a central tube having a larger outer diameter is fitted inside.
  • the shape of the protrusion 21 in the front view may be an arc, a triangle, a trapezoid, or a trapezoid having an arcuate hypotenuse.
  • the shape of the protrusion 21 in a side view may be a quadrangle, a trapezoid, a triangle, or the like.

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Abstract

 中心管の外径寸法にバラツキがあっても、中心管を中央に保持することができ、しかも中心管の挿入を容易に行うことができる膜エレメント用シール材保持部材、及びこれを用いた膜エレメントを提供する。スパイラル型の膜エレメントの中心管が挿入される中央開口部１９と、膜エレメントの膜端部へ原液を流入させるための周辺開口部１５ａと、環状のシール材を保持する外周部１８とを備える膜エレメント用シール材保持部材において、中央開口部１９は、挿入される中心管の外径より大きい円筒状の内周面１６ａを有すると共に、その内周面１６ａの３箇所以上の位置には、中心管６の挿入側に傾斜面２１ａを有し、内接円より外径の大きい中心管６を内嵌する際に変形可能な突起２１を形成してある。  

Description

明 細 書
膜エレメント用シール材保持部材および膜エレメント 技術分野
[0001] 本発明は、スパイラル型の膜エレメントの端部に取付けられて、圧力容器との隙間 を遮断するシール材を保持するシール材保持部材、及びこれを用いた膜エレメント に関する。
背景技術
[0002] 従来、かん水または海水の脱塩、超純水の製造、排水処理等の幅広!/、用途にスパ イラル型分離膜モジュールが用いられている。スパイラル型分離膜モジュールは、図 7に示すように、スパイラル型分離膜エレメント Eを圧力容器 1内に収容した構造とな つており、供給した原液 7を効率よくエレメント E内へ流入させるために、圧力容器 1と エレメント Eの隙間を環状のシール材 4にて遮断している。
[0003] エレメント E内に流入した原液は、エレメント Eの供給側流路材に沿って下流側に流 動しながら、分離膜で分離され、分離膜を透過した透過液は、透過側流路材に沿つ て流動し、中心管 6に集められる。そして、エレメント Eの膜部は、供給側流路材、分 離膜、及び透過側流路材が積層された膜積層体 2が、中心管 6にスノ ィラル状に卷 回された構造になっている。
[0004] また、エレメント Eの端部には、シール材保持部材 10を備えており、その外周部で 環状のシール材 4を保持している。シール材 4は、断面が U字型や V字型の形状のゴ ム等で作製されており、水流を受けた時の圧力により外側に拡がって、その状態で圧 力容器 1との隙間をシールする (例えば特許文献 1参照)。
[0005] シール材保持部材 10の中央には、中心管 6が挿入される中央開口部 19が設けら れており、その内周面は平坦な表面を有する円筒形か、又は軸方向に複数の凸条（ リブ)を有する円筒形であった。そして、中央開口部 19の内周面又は凸条に、中心 管 6の外周面が内接する寸法に、凸条の高さ等が設計されていた。
[0006] しかしながら、中心管 6の外径寸法は製造過程でバラツキが生じる場合があり、特 に、日本と米国では外径が同一の設計寸法であっても、外径の平均値で約 0. 8mm もの差が生じることが明らかになった。このようなバラツキを考慮して、クリアランスを大 きくすると、シール材保持部材 10に対して中心管 6が偏心し易くなり、見た目が悪く 商品価値が低下する場合がある。また、中心管 6が偏心すると、圧力容器 1の構造に よっては膜エレメントの装着操作が煩雑になり、複数の膜エレメントを連結して使用す る場合に、連結操作が煩雑になる等の問題があった。
[0007] 特許文献 1 :特開平 11 76757号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] そこで、本発明の目的は、中心管の外径寸法にバラツキがあっても、中心管を中央 に保持することができ、し力も中心管の挿入を容易に行うことができる膜エレメント用 シール材保持部材、及びこれを用いた膜エレメントを提供することにある。
課題を解決するための手段
[0009] 上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
[0010] 即ち、本発明の膜エレメント用シール材保持部材は、スパイラル型の膜エレメントの 中心管が挿入される中央開口部と、膜エレメントの膜端部へ原液を流入させるための 周辺開口部と、環状のシール材を保持する外周部とを備える膜エレメント用シール材 保持部材において、前記中央開口部は、挿入される中心管の外径より大きい円筒状 の内周面を有すると共に、その内周面の 3箇所以上の位置には、中心管の挿入側に 傾斜面を有し、内接円より外径の大きい中心管を内嵌する際に変形可能な突起を形 成してあることを特徴とする。
[0011] 本発明のシール材保持部材によると、中心管が挿入される中央開口部の内周面に 、内接円より外径の大きい中心管を内嵌する際に変形可能な突起を形成してあるた め、中心管の外径寸法にバラツキがあっても、突起の変形によって対応することがで きる。その際、内周面の 3箇所以上の位置に突起を設けているため、中央開口部の 中央に保持することができる。また、突起が中心管の挿入側に傾斜面を有しているた め、挿入時に中心管が傾斜面で案内されて挿入され、突起を円滑に変形させること ができ、また突起の変形後も内周面と比較して接触面積が小さいため、中心管の挿 入を容易に行うことができる。 [0012] 上記において、前記突起の軸方向長さは、前記内周面の軸方向長さの半分以下 であることが好ましい。このように突起の軸方向長さを小さくすることにより、突起の変 形が起こり易くなり、中心管との接触面積も小さくできるため、中心管の挿入をより容 易に行うことができる。また、突起の長さを小さくしたことで、組立後、突起が外部から 見えにくくなり、外観を悪化させることはない。
[0013] また、前記内周面には、前記突起より高さの低い補助突起を形成してあることが好 ましい。この補助突起によって、前記複数の突起の変形量が大きくなつた場合でも、 個々の突起の変形量のバラツキを少なくさせることができ、より確実に中心管を中央 に保持することができる。
[0014] また、前記補助突起は、中心管の挿入側に傾斜面を有すると共に、前記突起より 底面の幅を大きくしてあることが好ましい。この構造であると、前記補助突起の底面の 幅が大きいため、より変形しにくい構造となり、前記複数の突起の変形量が大きくなつ た場合（中心管の外径が大きい場合)でも、より確実に中心管を中央に保持すること ができる。しかし、挿入時に中心管が傾斜面で案内されて、中心管の挿入を容易に 行うことができる。
[0015] 一方、本発明の膜エレメントは、上記いずれかに記載の膜エレメント用シール材保 持部材と、前記突起が変形した状態で挿入された中心管と、その中心管にスパイラ ル状に卷回された膜積層体とを備えることを特徴とする。本発明の膜エレメントによる と、本発明のシール材保持部材を用いるため、上記の作用効果の如ぐ中心管の外 径寸法にバラツキがあっても、中心管をシール材保持部材の中央に保持することが でき、し力も中心管の挿入を容易に行うことができる。このため、中心管が偏心せず に見た目の良い商品となり、圧力容器への装着操作や、複数の膜エレメントの連結 操作がスムーズに行える膜エレメントを提供することができる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]本発明の膜エレメント用シール材保持部材の一例の取付状態を示す半断面図 [図 2]本発明の膜エレメント用シール材保持部材の一例を示す図であり、 (a)は左側 面図、（b)は A— A矢視断面図、（c)は右側面図
[図 3]本発明の膜エレメント用シール材保持部材における突起及び補助突起を示す 要部拡大図
圆 4]本発明の膜エレメント用シール材保持部材の他の例を示す図であり、 (a)は左 側面図、（b)は I-I矢視断面図、（c)は右側面図
圆 5]本発明の膜エレメント用シール材保持部材の他の例を示す要部図
圆 6]本発明の膜エレメント用シール材保持部材の他の例を示す要部図
圆 7]従来の膜エレメント用シール材保持部材の取付状態の例を示す部分断面図 符号の説明
2 膜エレメントの膜部 (膜積層体)
4 シール材
5 外装部材
6 中心管
10 シール材保持部材
15a 周辺開口部
16a 内周面
18 外周部
19 中央開口部
21 突起
21a 傾斜面
22 補助突起
22a 傾斜面
E 膜エレメント
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図 1は、本発 明の膜エレメント用シール材保持部材の一例の取付状態を示す半断面図である。図 2は、本発明の膜エレメント用シール材保持部材の一例を示す図であり、（a)は左側 面図、（b)は A— A矢視断面図、（c)は右側面図である。図 3 (a)〜（d)は、本発明の 膜エレメント用シール材保持部材における突起及び補助突起を示す要部拡大図で ある。 [0019] 本発明のシール材保持部材は、図 1に示すように、スパイラル型の膜エレメント Eの 中心管 6が挿入される中央開口部 19と、膜エレメント Eの膜端部へ原液を流入させる ための周辺開口部 15aと、環状のシール材 4を保持する外周部 18とを備える。一方、 本発明の膜エレメントは、本発明のシール材保持部材 10と、突起 21が変形した状態 で挿入された中心管 6と、その中心管 6にスパイラル状に卷回された膜積層体 2とを 備えるものである。
[0020] 膜エレメント Eは、 V、わゆるスパイラル型膜エレメントと呼ばれるものであれば、何れ でもよい。例えば、その膜積層体 2は、供給側流路材、分離膜、及び透過側流路材 が積層された膜積層体 (単数又は複数の膜リーフ）がスパイラル状に中心管 6に卷回 されたものである。また、供給側流路カも透過側流路に直接原液が流れないような封 止構造を有する。これにより、膜エレメント E内に流入した原液は、エレメント Eの供給 側流路材に沿って下流側に流動しながら、分離膜で分離され、分離膜を透過した透 過液は、透過側流路材に沿って流動し、中心管 6に集められる。
[0021] シール材 4は、膜エレメント Eの端部に取り付けられたシール材保持部材 10で保持 される。また、シール材 4は、断面が円形、楕円形、四角形などでもよいが、本発明で は、断面が U字型、 V字型、コの字型、 C字型などの開放部を持つ形状を有するシー ル材 4が好ましく使用される。シール材 4の材質は、好ましくはゴム、エラストマ一、榭 脂等の弾性体で作製されており、 U字型、 V字型などの形状のシール材 4は、水流を 受けた時の圧力により外側に拡がって、その状態で圧力容器との隙間をシールする ことができる。
[0022] 外装部材 5としては、例えば、繊維補強樹脂のロービング、テープ、シートなどを直 接膜エレメント Eに巻き付けた構造などが使用できる。外装部材 5の端部は、シール 材保持部材 10の第 1環状部 11に、接着等して 、るのが好まし 、。
[0023] 中心管 6は、適当な間隔で複数の孔を有しており、榭脂等で形成されている。中心 管 6の上流側端は、原液の流入を防止するために、プラグ等で塞がれて使用されたり 、他の膜エレメント Eと、適当な連結部材を介して連結される。
[0024] シール材保持部材 10の外周部 18は、例えば、図 2に示すように、膜エレメント Eの 上流側膜端部に対向する側壁 11aを有し、膜エレメント Eの外装部材 5の端部が外挿 される第 1環状部 11と、その第 1環状部 11の上流側に形成され、外装部材 5の端面 およびシール材 4の下流側端面を両側壁に係止可能な環状凸部 12と、その環状凸 部 12の上流側に形成され、シール材 4が外挿される第 2環状部 13と、その第 2環状 部 13の上流側に形成され、前記シール材の上流側端面を係止可能な第 3環状部 1 4とを備えるものである。
[0025] 上記の各部の寸法 (膜エレメント Eの軸方向に平行な方向の幅）については、環状 凸部 12の幅が第 2環状部 13の幅より小さいのが好ましい。また、第 3環状部 14の幅 が第 2環状部 13の幅より小さいのが好ましい。
[0026] 具体的には、第 1環状部 11の幅が 5〜8mm、環状凸部 12の幅が 3〜5mm、第 2 環状部 13の幅が 7〜9mm、第 3環状部 14の幅が 3〜5mmであることが好ましい。こ のような各部の寸法により、シール材 4を装着する溝と外装部材 5の接着代を確保し ながら、シール材保持部材の全体の幅（厚み）を 15〜30mmとすることができる。
[0027] 本発明では、第 3環状部 14の外径が、環状凸部 12の外径より小さいことが好ましく 、これによつてシール材 4の保持溝の上流側が低くなり、シール材 4が水流を受け易 い構造となる。
[0028] 本実施形態では、膜エレメント Eの膜端部へ原液を流入させる構造として、複数の 周辺開口部 15aを有する開口板 15を備える例を示す。開口板 15を採用する場合、 周辺開口部 15aの大きさ、配置、密度などにより、膜エレメント Eの膜部に流入する原 液の流量分布をコントロールし易くなる。但し、本発明ではこれに限定されず、開口 板 15の代わりに放射状のスポークを備えるなど、何れの構造でもよ!/、。
[0029] 上記の開口板 15の中央には、好ましくは円筒部 16が設けられ、この円筒部 16の 中央開口部 19に中心管 6が挿入された状態で、シール材保持部材 10が配置される 。図示した例では、突起 21の軸方向の形成位置と、開口板 15の軸方向の形成位置 とが重複した位置となっている。これにより、円筒部 16に中心管 6を有する際に、開口 板 15が中心管 6を補強して、中心管 6を変形させずに突起 21を円滑に変形させるこ とができる。また、シール材保持部材 10の軸方向の中心位置より、開口板 15が膜側 (下流側）に設けられることによって、外周部 18の上流側内周面の軸方向長さが大き くなり、指を引っかけて搬送するのが容易になる。このような観点から、シール材保持 部材 10の軸方向の中心位置より、突起 21を膜側に設けるのが好まし 、。
[0030] 本発明では、図 1に示すように、中央開口部 19は、挿入される中心管 6の外径より 大きい円筒状の内周面 16aを有する。中心管 6と内周面 16aのクリアランスは、中心 管 6の外径のバラツキを考慮して、例えば 0. 3〜2mm程度に設定することができる。
[0031] 本発明では、図 2〜図 3に示すように、中央開口部 19の内周面 16aの 3箇所以上の 位置には、中心管 6の挿入側に傾斜面 21aを有し、内接円より外径の大きい中心管 6 を内嵌する際に変形可能な突起 21を形成してある。突起 21は、内周面 16aを形成 する材料と異なる材料であってもよ ヽが、内周面 16aと同じ材料で一体成型されて ヽ るのが好ましい。なお、突起 21の変形は、塑性変形でも弾性変形でもよい。
[0032] 突起 21を形成する位置は、内周面 16aに偏りなく配置されるのが好ましぐ内周面 16aをほぼ等分割する位置がより好ましぐ等分割する位置が最も好ましい。また、形 成する突起 21の数は、 3〜： LOが好ましぐ 3〜6がより好ましい。本実施形態では、内 周面 16aを 3等分する位置に、突起 21が形成されている例を示す。
[0033] 突起 21は、図 3 (a)及び (c)に示すように、中心管 6の挿入側に傾斜面 21aを有す るが、傾斜面 21aの傾斜角度 0 1は、中心管 6の挿入と突起 21の変形とを円滑に行 う観点から、 10〜45° が好ましく、 15〜35° がより好ましく、 20〜30° が更に好ま しい。
[0034] 突起 21の傾斜面 21aは、中心管 6の挿入側ほど高さが低くなる形状であればよぐ 正面視形状が直線または略直線の傾斜面 21aが好ましい。傾斜面 21aは、平面でも よいが、側面視形状が円弧状であるのが好ましい。
[0035] 突起 21を変形可能とするには、シール材保持部材 10の成型材料として、 ABS榭 脂、 PE、 PPなどのポリオレフイン榭脂、変性 PPE榭脂、塩化ビュル榭脂、ポリスルホ ン榭脂などの比較的柔軟な榭脂を使用するのが好ましい。また、突起 21の形状とし て、底面で最も厚みが大きくなる形状にし、かつ側面視における底面幅 W1を小さく することが有効であり、例えば突起 21の底面の幅 W1は 0. 3〜lmmとするのが好ま しい。更に突起 21の本体部 21bの正面視における長さ L1を小さくするのも有効であ り、長さ L1を l〜10mmとするのが好ましぐ 2〜7mmとするのがより好ましい。
[0036] また、突起 21の全体の軸方向長さは、突起の変形が起こり易ぐ中心管との接触面 積も小さくする観点から、内周面 16aの軸方向長さより短くするのが好ましぐ内周面
16aの軸方向長さの半分以下であることがより好ましい。
[0037] 突起 21の本体部 21bの上面は、中心管との接触面積も小さくする観点から、曲面 であることが好ましぐ円弧状の曲面 (例えば曲率半径 0. 2mm)がより好ましい。
[0038] 本発明では、図 2に示すように、内周面 16aに、突起 21より高さの低い補助突起 22 を形成してあることが好ましい。補助突起 22を形成する位置は、いずれの位置でもよ いが、デザイン的には、突起 21と共に内周面 16aを等分割する位置が好ましい。図 示した例では、突起 21の形成位置の中間を 2等分割する位置に、補助突起 22が合 計 3個形成されている。
[0039] 突起 21と補助突起 22との高さの差は、中心管 6の外径のバラツキを考慮すると、 0 . 2〜0. 8mm力好ましく、 0. 3〜0. 6mm力 ^より好まし!/ヽ。なお、ネ ΐ助突起 22の高さ は、 0. 2〜1. 2mmが好ましい。
[0040] 補助突起 22には、図 3 (b)及び (d)に示すように、中心管 6の挿入側に傾斜面 22a を有するのが好ましい。また、補助突起 22は、突起 21と同程度の変形のし易さであ つてもよいが、補助突起 22をより変形しにくくするために、突起 21の底面の幅 W1より 底面の幅 W2を大きくしてあるのが好ましい。底面の幅 W2と底面の幅 W1との比（W2 ZW1)は、 1. 1〜3が好ましい。
[0041] 補助突起 22の全体の軸方向長さ、本体部 22bの正面視における長さ L2、傾斜面 22aの傾斜角度 Θ 2などは、それぞれ突起 21と同様に設定することができる。
[0042] 開口板 15の両側には、半径方向から傾斜して伸びたリブ 17が複数形成されており 、このリブ 17が開口板 15を補強している。上流側のリブ 17は、円筒部 16の上流側端 面と同じ高さであるが、下流側のリブ 17は、その内周側の端部が低く形成されており 、その部分は円筒部 16の下流側端面と同じ高さになっている。
[0043] 第 3環状部 14の端面には、内周から外周まで延びる端面溝部 14eを複数設けてい る。端面溝部 14eは、膜エレメント内外の原水の行き来をスムーズにするために、放 射状に均等間隔で 4箇所以上設けるのが好ましぐ 6〜16箇所設けるのがより好まし い。
[0044] シール材保持部材 10は、熱可塑性榭脂、熱硬化性榭脂、耐熱性榭脂などを用い て、射出成型などの公知の方法で形成することができる。
[0045] [他の実施形態]
以下、本発明の他の実施形態について説明する。
[0046] (1)前述の実施形態では、中央開口部の内周面を 3等分する位置に突起が形成さ れ、突起の形成位置の中間を 2等分割する位置に補助突起が 3個形成されて ヽる例 を示したが、図 4 (a)〜(c)に示すように、突起と補助突起とを軸方向の前後の位置に 形成してもよい。また、補助突起の形成を省略することも可能であり、更に、 3種以上 の高さの突起を各々 3箇所以上形成することも可能である（例えば高い突起 3箇所 + やや低!ゝ突起 3箇所 +低 1ゝ突起 3箇所)。
[0047] 図示した例では、突起 21と補助突起 22とが、中央開口部 19の内周面 16aを 4等分 する位置に、各々 4個づっ形成されている。また、この例では、リブ 17の形状や周辺 開口部 15aの形状などが前述の実施形態と異なっている。このように、突起 21と補助 突起 22以外の他の構成については、従来公知のものが何れも採用可能である。
[0048] (2)前述の実施形態では、図 3に示す形状の突起等を設ける例を示したが、本発 明における突起は、中心管の挿入側に傾斜面を有し、内接円より外径の大きい中心 管を内嵌する際に変形可能であれば、何れの材料、形状でもよい。
[0049] 例えば、図 5 (a)〜（d)に示すように、正面視における突起 21の形状は、円弧状、 三角形、台形、斜辺が円弧状の台形などでもよい。また、図 6 (a)〜(c)に示すように 、側面視における突起 21の形状は、四角形、台形、三角形などでもよい。

Claims

請求の範囲
[1] スノ ィラル型の膜エレメントの中心管が挿入される中央開口部と、膜エレメントの膜 端部へ原液を流入させるための周辺開口部と、環状のシール材を保持する外周部と を備える膜エレメント用シール材保持部材において、
前記中央開口部は、挿入される中心管の外径より大きい円筒状の内周面を有する と共に、その内周面の 3箇所以上の位置には、中心管の挿入側に傾斜面を有し、内 接円より外径の大きい中心管を内嵌する際に変形可能な突起を形成してあることを 特徴とする膜エレメント用シール材保持部材。
[2] 前記突起の軸方向長さは、前記内周面の軸方向長さの半分以下である請求項 1記 載の膜エレメント用シール材保持部材。
[3] 前記内周面には、前記突起より高さの低い補助突起を形成してある請求項 1又は 2 に記載の膜エレメント用シール材保持部材。
[4] 前記補助突起は、中心管の挿入側に傾斜面を有すると共に、前記突起より底面の 幅を大きくしてある請求項 3に記載の膜エレメント用シール材保持部材。
[5] 請求項 1〜4 、ずれかに記載の膜エレメント用シール材保持部材と、前記突起が変 形した状態で挿入された中心管と、その中心管にスパイラル状に卷回された膜積層 体とを備える膜エレメント。
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