WO2010095739A1 - 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

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 Download PDF

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WO2010095739A1
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membrane
axial direction
undulation
membrane element
extension
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雅志 別府
敏充 浜田
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日東電工株式会社
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    • B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/13—Hollow or container type article [e.g., tube, vase, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a membrane for preventing the membrane member from being displaced in the axial direction with respect to the membrane wound body formed by winding the membrane member at the axial end thereof.
  • the present invention relates to an end member for an element and a membrane element including the same.
  • a membrane filtration device for producing a permeate by filtering a stock solution with a membrane element, a membrane element having a membrane wound body formed by winding a membrane member, and a pressure vessel containing the membrane element
  • a membrane filtration apparatus comprising:
  • the pressure vessel has, for example, a cylindrical shape, and normally, a plurality of membrane elements are arranged in a straight line along the axial direction in the pressure vessel.
  • the membrane winding body in this type of membrane filtration device is formed by winding the membrane member, the membrane member is displaced in the axial direction due to the axial pressure received from the stock solution flowing in the pressure vessel.
  • the film winding body may be deformed into a telescope shape.
  • an end member so as to face the end surface of the membrane winding body, thereby preventing the membrane member from shifting in the axial direction.
  • an exterior material is provided on the outer periphery of the membrane element, and the exterior material extends over the outer periphery of the membrane wound body and a part of the telescope prevention member. It is attached as follows.
  • Patent Document 1 proposes a configuration in which the diameter of the film winding body can be increased by omitting the portion (skirt) facing the outer periphery of the film winding body in the telescope prevention member. Yes.
  • the contact portion between the exterior material provided on the outer periphery of the membrane element and the telescope prevention member becomes narrow, and the adhesive force between the exterior material and the telescope prevention member is reduced. It will decline.
  • the adhesive force between the exterior material and the telescope prevention member decreases, the stock solution leaks to the outside of the exterior material through the contact portion where the adhesive force is weak, and the amount of the stock solution flowing in the membrane element decreases. To do. Since the stock solution has a function of suppressing concentration polarization on the membrane surface, when the amount of the stock solution decreases as described above, the performance of the membrane element may not be sufficiently exhibited.
  • This invention is made
  • An end member for a membrane element according to the present invention is disposed at an end in the axial direction with respect to a membrane wound body formed by winding the membrane member, and the membrane member is arranged in the axial direction.
  • a membrane element end member for preventing displacement, a main body facing the end surface of the membrane winding body, and an extension extending from the main body toward the membrane winding body along the axial direction A plurality of types of undulations having different shapes are formed on the outer periphery of the extension part, and an exterior material is attached so as to straddle the outer periphery of the extension part and the outer periphery of the membrane wound body
  • a plurality of types of undulations having different shapes are formed on the outer periphery of the extension extending from the main body of the membrane element end member toward the membrane winding body, and the outer periphery of the extension and the membrane winding are formed.
  • An exterior material is attached so that it may straddle the outer periphery of a rotating body.
  • the exterior material can be attached to the outer periphery of the extension portion in a state where the exterior material is in contact with a plurality of undulations, so that the adhesive force between the membrane element end member and the exterior material is effectively increased. Can be improved.
  • the plurality of types of undulations may be configured such that the projections of other types of undulations are formed on the projections of any type of undulations, or any type of undulations Other types of undulations may be formed on the concave portions of the ridges, and other types of undulations may be formed on the ridges and concave portions of any type of undulations.
  • the structure in which the convex part of the part was formed may be sufficient.
  • the end member for membrane element according to the present invention is characterized in that the plurality of types of undulations are different from each other in at least one of height difference and width in the axial direction.
  • At least one of the height difference and the axial width is different from each other, and a plurality of types of undulations are formed on the outer periphery of the extension, and the exterior material is in contact with these undulations, An exterior material can be attached to the outer periphery of the extension.
  • the plurality of types of undulations include a first undulation having a certain width in the axial direction and a width smaller than the certain width in the axial direction. And 2 undulations.
  • the first undulation portion and the second undulation portion having different axial widths are formed on the outer periphery of the extension portion, and the extension portion is brought into contact with the undulation portion.
  • An exterior material can be attached to the outer periphery of the.
  • the plurality of types of undulations are a first undulation having a constant width in the axial direction, and a predetermined pattern not formed with a constant width in the axial direction. And a second undulating portion.
  • the first undulation portion having a constant width in the axial direction and the second undulation portion having a predetermined pattern that is not formed with a constant width in the axial direction are formed on the outer periphery of the extension portion.
  • an exterior material can be attached to the outer periphery of an extension part in the state which made the exterior material contact
  • the end member for a membrane element according to the present invention is characterized in that the height difference of the first undulation portion is larger than the height difference of the second undulation portion.
  • the adhesive strength between the membrane element end member and the exterior material can be further effectively improved by making the height difference between the first undulation and the second undulation different.
  • the first undulation portion and the second undulation portion have different axial widths
  • the first undulation portion having a larger axial width has a greater height difference, thereby providing a membrane element.
  • the adhesive force between the end member for use and the exterior material can be improved more effectively.
  • the first undulation portion having a constant width and the second undulation portion having a non-constant width has a greater height difference.
  • the length of the extension in the axial direction is not more than 15 times the height difference of the undulating portion having the largest height difference among the plurality of types of undulating portions.
  • the adhesive force between the membrane element end member and the exterior material can be effectively improved. That is, when the length of the extension portion in the axial direction is short, the contact portion between the membrane element end member and the exterior material becomes narrow, and the adhesive force between the membrane element end member and the exterior material decreases.
  • the adhesive force can be effectively improved by adopting the configuration of the present invention.
  • the length of the extension in the axial direction is not more than 9 times the height difference of the undulating portion having the largest height difference among the plurality of types of undulating portions.
  • the membrane element according to the present invention is formed by winding the membrane element end member and the membrane member, and the membrane wound body in which the membrane element end member is disposed at the end in the axial direction. And an exterior material attached to straddle the outer periphery of the extension and the outer periphery of the membrane wound body.
  • the exterior material can be attached to the outer periphery of the extension portion in a state where the exterior material is brought into contact with a plurality of undulations, the adhesion between the membrane element end member and the exterior material is improved. It can be effectively improved.
  • FIG. 1 is a fragmentary sectional view
  • FIG. 2 has shown the partial top view. It is the fragmentary sectional view which showed the modification of the 1st undulation part. It is the fragmentary sectional view which showed the modification of the 1st undulation part.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view showing a configuration of a telescope prevention member according to Comparative Example 2.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration of a telescope prevention member according to Comparative Example 3.
  • FIG. 10 It is the fragmentary sectional view which showed the structure of the telescope prevention member which concerns on a reference example.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a membrane filtration device 50 including a membrane element 10 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the internal configuration of the membrane element 10.
  • the membrane filtration device 50 is configured by arranging a plurality of membrane elements 10 in a straight line in the pressure vessel 40.
  • the pressure vessel 40 is made of a resin cylinder, and is formed of, for example, FRP (Fiberglass® Reinforced® Plastics).
  • a plurality of membrane elements 10 are arranged in the pressure vessel 40 along the axial direction.
  • a raw water inlet 48 into which raw water (raw solution) such as drainage or seawater flows is formed at one end of the pressure vessel 40, and the raw water flowing at a predetermined pressure from the raw water inlet 48 is a plurality of membrane elements 10.
  • the filtered permeated water (permeated liquid) and the concentrated water (concentrated liquid) that is the raw water after the filtration are obtained.
  • a permeate outlet 46 through which permeate flows out and a concentrated water outlet 44 through which concentrated water flows out are formed.
  • the membrane element 10 is spirally wound around the central tube 20 in a state where the separation membrane 12, the supply-side channel material 18, and the permeation-side channel material 14 are laminated.
  • RO Reverse Osmosis: reverse osmosis membrane
  • the separation membrane 12 having the same rectangular shape is superposed on both surfaces of the rectangular permeation-side flow path material 14 made of a resin mesh member, and the three sides thereof are adhered.
  • a bag-like film member 16 having an opening on one side is formed. And the opening part of this membrane member 16 is attached to the outer peripheral surface of the center pipe
  • the separation membrane 12 is formed, for example, by sequentially laminating a porous support and a skin layer (dense layer) on a nonwoven fabric layer.
  • the raw water passes through the membrane element 10 through the raw water flow path formed by the supply-side flow path material 18 that functions as a raw water spacer. To do. At that time, the raw water is filtered by the separation membrane 12, and the permeated water filtered from the raw water penetrates into the permeated water flow path formed by the permeate-side flow path material 14 functioning as a permeated water spacer.
  • the permeated water that has permeated into the permeated water flow path flows to the central tube 20 side through the permeated water flow path, and the central tube is formed from a plurality of water passage holes (not shown) formed on the outer peripheral surface of the central tube 20. 20 is led.
  • the permeated water flows out from the other end side of the membrane element 10 through the central tube 20, and the concentrated water flows out through the raw water flow path formed by the supply side flow path material 18.
  • the plurality of membrane elements 10 accommodated in the pressure vessel 40 are connected to each other by the tubular interconnector 42 between the central tubes 20 of the adjacent membrane elements 10.
  • the interconnector 42 constitutes a mounting member that can be attached to and detached from the central tube 20 of the membrane element 10. Therefore, the raw water flowing in from the raw water inlet 48 flows into the raw water flow path in order from the membrane element 10 on the raw water inlet 48 side, and the permeated water filtered from the raw water in each membrane element 10 is connected by the interconnector 42.
  • the permeated water outlet 46 flows out through the single central pipe 20.
  • the concentrated water that is filtered and concentrated by passing through the raw water flow path of each membrane element 10 flows out from the concentrated water outlet 44.
  • the membrane filtration device 50 is not limited to the configuration in which the plurality of membrane elements 10 are accommodated in the pressure resistant vessel 40, but is configured in such a manner that only one membrane element 10 is accommodated in the pressure resistant vessel 40.
  • the membrane element 10 is not limited to the RO element, and various other membrane elements such as an MF (Membrane Filter: microfiltration membrane) element and a UF (Ultra Filter: ultrafiltration membrane) element can be employed.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the internal configuration of the membrane element 10.
  • the membrane member 16 wound in a spiral shape as described above constitutes a cylindrical membrane winding body 11, and the telescope prevention member 13 and the exterior material 15 are attached to the membrane winding body 11. Thereby, the membrane element 10 is formed.
  • the telescope prevention member 13 is an end member for a membrane element that is disposed at the end in the axial direction A of the membrane winding body 11 and prevents the membrane member 16 from shifting in the axial direction A.
  • the telescope prevention member 13 is disposed at both ends of the membrane winding body 11 in the axial direction A.
  • the telescope prevention member 13 is not limited to such a configuration and is disposed only at one end. It may be a configured.
  • the telescope prevention member 13 is integrally formed with a main body 131 that faces the end surface of the membrane winding body 11 and an extension 132 that extends from the main body 131 along the axial direction A toward the membrane winding body 11. It is constituted by.
  • Examples of the material of the telescope prevention member 13 include resins such as ABS, Noryl, and PVC.
  • the main body 131 of the telescope prevention member 13 is formed in a disk shape having a larger outer diameter than the end surface of the membrane winding body 11.
  • An annular recess 133 is formed on the outer peripheral surface of the main body 131 for receiving and holding a packing (not shown).
  • the telescope prevention member 13 functions as a seal holding member (seal carrier) that holds the packing (seal).
  • the extension part 132 of the telescope prevention member 13 protrudes in an annular shape from the main body 131 toward the membrane winding body 11 side, and the outer diameter thereof substantially coincides with the outer diameter of the membrane winding body 11. Therefore, by disposing the telescope prevention member 13 so that the main body 131 faces the end surface of the membrane winding body 11, the tip edge of the annular extension 132 is brought into contact with the outer peripheral edge of the end surface of the membrane winding body 11. Can be touched. In this state, the exterior member 15 is attached so as to straddle the outer periphery of the extension part 132 and the outer periphery of the membrane wound body 11, so that the membrane wound body 11 is covered with the telescope prevention member 13 and the exterior material 15. It becomes.
  • extension part 132 is not limited to a configuration formed in an annular shape, and for example, may be a structure in which a plurality of extension parts 132 are formed so as to protrude from the main body 131 toward the membrane wound body 11 side. .
  • the exterior material 15 is an FRP exterior material made of glass fiber and an adhesive, for example, and extends from the extension 132 of one telescope prevention member 131 to the extension 132 of the other telescope prevention member 131. By being continuously wound in the circumferential direction along the outer peripheral surface of the film winding body 11, the entire outer periphery of the membrane wound body 11 is covered.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view illustrating the configuration of the telescope prevention member 13 according to the first embodiment.
  • a plurality of types of undulating portions 134 and 135 having different shapes are formed on the outer periphery of the extension portion 132 of the telescope prevention member 13.
  • a first undulation portion 134 having a constant width W1 in the axial direction A and a second undulation portion 135 having a width W2 smaller than the width W1 in the axial direction A are on the outer periphery of the extension portion 132. Is formed.
  • the first undulating portion 134 and the second undulating portion 135 are each formed in an annular shape along a circumferential direction orthogonal to the axial direction A.
  • the width W1 of the first undulation portion 134 is preferably 0.5 mm to 3.0 mm
  • the width W2 of the second undulation portion 135 is preferably 0.1 mm to 0.5 mm.
  • the width W1 of the first undulating portion 134 is preferably 2 to 30 times the width W2 of the second undulating portion 135.
  • the first undulating portion 134 and the second undulating portion 135 are formed at regular intervals in the axial direction A, respectively.
  • the interval D1 in the axial direction A of the first undulating portion 134 and the interval D2 in the axial direction A of the second undulating portion 135 are different from each other, and the interval D1 of the first undulating portion 134 is the interval between the second undulating portions 135. It is preferable that it is larger than D2.
  • the distance D1 between the first undulations 134 is preferably 0.5 mm to 3.0 mm, and the distance D2 between the second undulations 135 is preferably 0.1 mm to 0.5 mm.
  • the interval D1 between the first undulations 134 is preferably 2 to 10 times the interval D2 between the second undulations 135.
  • the first undulation portion 134 and the second undulation portion 135 are formed with different height differences, and the height difference H1 of the first undulation portion 134 is preferably larger than the height difference H2 of the second undulation portion 135.
  • the height difference H1 of the first undulating portion 134 is preferably 0.5 mm to 5 mm, and the height difference H2 of the second undulating portion 135 is preferably 0.02 mm to 0.5 mm. Further, the height difference H1 of the first undulating portion 134 is preferably 2 to 50 times the height difference H2 of the second undulating portion 135.
  • the undulating portion such as the first undulating portion 134 having a relatively large difference in elevation
  • the undulating portion is formed on the telescope prevention member 13 formed using the die by providing the die with an NC lathe or the like. Can be formed.
  • the undulations with a relatively small difference in height such as the second undulations 135
  • a pattern is formed on the surface of the metal called graining. It can be formed using a method of providing various undulations (patterns) on a mold by a metal fine processing method to be formed.
  • the undulations are formed by post-processing on the molded article of the telescope prevention member 13, it is preferable to employ a method of providing undulations in the mold because of the high processing cost.
  • the method for providing the undulations in the mold include a method using an electric discharge machining, a laser machining, a blast machining, and the like, in addition to a method using cutting and embossing using an NC lathe as described above.
  • Example 1 an FRP exterior material was used as the exterior material 15 attached to the outer periphery of the extension 132 of the telescope prevention member 13.
  • the height difference H1 of the first undulation portion 134 is 0.8 mm
  • the height difference H2 of the second undulation portion 135 is 0.1 mm
  • the width W1 of the 1st undulation part 134 is 2.4 mm
  • the width W2 of the 2nd undulation part 135 is 0.25 mm
  • the interval D1 between the first undulating portions 134 is 0.8 mm
  • the interval D2 between the second undulating portions 135 is 0.25 mm.
  • the length L in the axial direction A of the extension 132 is 5.6 mm.
  • the length L is set to be seven times the height difference H1 of the first undulation 134, which is the undulation with the greater height difference.
  • the length L of the extension portion 132 in the axial direction A is not limited to the above value, but is preferably 15 times or less the height difference of the undulating portion having the largest height difference.
  • the configuration is not limited, and only one of the height differences H1 and H2 or the widths W1 and W2 in the axial direction A may be different.
  • the convex portions of the first undulating portion 134 and the second undulating portion 135 each have a rectangular cross section, specifically, the convex portion of the first undulating portion 134 is trapezoidal, Although the convex part of the 2nd undulation part 135 has a rectangular-shaped or square-shaped cross section, it is not restricted to such a structure.
  • the structure by which the convex part of the 2nd undulation part 135 was each formed on the convex part and the recessed part of the 1st undulation part 134 is shown, it is not restricted to such a structure.
  • the configuration may be such that the convex portion of the second undulating portion 135 is formed only on the convex portion of the first undulating portion 134, or the second undulating portion 135 of only the concave portion of the first undulating portion 134.
  • the structure in which the convex part was formed may be sufficient.
  • the undulations formed on the outer periphery of the extension 132 are not limited to the two types of the first undulations 134 and the second undulations 135, and may be three or more types.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the telescope prevention member 13 according to the second embodiment, where (a) is a partial cross-sectional view and (b) is a partial plan view.
  • a plurality of types of undulating portions 134 and 135 having different shapes are formed on the outer periphery of the extension portion 132 of the telescope prevention member 13.
  • a first undulating portion 134 having a constant width W1 in the axial direction A and a second undulating portion 135 having a predetermined pattern that is not formed with a constant width in the axial direction A are extended portions 132. It is formed on the outer periphery.
  • the first undulating portion 134 is formed in an annular shape along a circumferential direction orthogonal to the axial direction A.
  • the width W1 of the first undulating portion 134 is preferably 0.5 mm to 3.0 mm.
  • the first undulations 134 are formed in the axial direction A at a constant interval D1.
  • the distance D1 between the first undulations 134 is preferably 0.5 mm to 3.0 mm.
  • the first undulation portion 134 and the second undulation portion 135 are formed with different height differences, and the height difference H1 of the first undulation portion 134 is preferably larger than the height difference H2 of the second undulation portion 135.
  • the height difference H1 of the first undulating portion 134 is preferably 0.5 mm to 5 mm, and the height difference H2 of the second undulating portion 135 is preferably 0.02 mm to 0.5 mm. Further, the height difference H1 of the first undulating portion 134 is preferably 2 to 50 times the height difference H2 of the second undulating portion 135.
  • Example 2 As a method for forming the first undulating portion 134 and the second undulating portion 135, the method described in the first embodiment can be employed.
  • an FRP exterior material was used as the exterior material 15 attached to the outer periphery of the extension part 132 of the telescope prevention member 13.
  • the height difference H1 of the first undulating portion 134 is 0.8 mm
  • the height difference H2 of the second undulating portion 135 is 0.1 mm
  • the width W1 of the 1st undulation part 134 is 2.4 mm
  • interval D1 of the 1st undulation part 134 is 0.8 mm.
  • the length L in the axial direction A of the extension 132 is 5.6 mm.
  • the length L is set to be seven times the height difference H1 of the first undulation 134, which is the undulation with the greater height difference.
  • the length L of the extension portion 132 in the axial direction A is not limited to the above value, but is preferably 15 times or less the height difference of the undulating portion having the largest height difference.
  • the convex portion of the first undulating portion 134 has a rectangular cross section, specifically, a trapezoidal cross section, but is not limited to such a configuration.
  • the 2nd undulation part 135 is formed in the irregular pattern, not only such a structure but the structure formed in the pattern with regularity may be sufficient.
  • the configuration in which the convex portions of the second undulating portions 135 are formed on the convex portions and the concave portions of the first undulating portions 134, respectively, is not limited to such a configuration.
  • the configuration may be such that the convex portion of the second undulating portion 135 is formed only on the convex portion of the first undulating portion 134, or the second undulating portion 135 of only the concave portion of the first undulating portion 134.
  • the structure in which the convex part was formed may be sufficient.
  • the undulations formed on the outer periphery of the extension 132 are not limited to the two types of the first undulations 134 and the second undulations 135, and may be three or more types.
  • FIGS. 6A and 6B are partial cross-sectional views showing a modification of the first undulating portion 134.
  • the second undulating portion 135 is omitted, and only the configuration of the first undulating portion 134 is shown.
  • FIG. 6A (a) shows a first undulation portion 134 having the same shape as in Examples 1 and 2, and the convex portion of the first undulation portion 134 has a trapezoidal cross section.
  • FIG. 6A (b) shows an example in which the convex portion of the first undulating portion 134 has a trapezoidal cross section as in the example of FIG. 6A (a), but the number of the convex portions is different. Yes.
  • FIG. 6A (c) shows an example in which the convex portion of the first undulating portion 134 has a rectangular cross section.
  • FIGS. 6A (d) and 6 (e) show an example in which the convex portions of the first undulating portion 134 have a square cross section, but the number of the convex portions is different.
  • FIG. 6B (a) to (c) show an example in which the convex portion of the first undulating portion 134 has a triangular cross section.
  • the convex portion of the first undulating portion 134 has a right-angled triangular cross section, and is shaped so as to be gradually lowered toward the main body 131 side.
  • the convex portion of the first undulating portion 134 has a cross section of an isosceles triangle shape, and has a shape such that the central portion is the highest.
  • FIG. 6B (a) to (c) show an example in which the convex portion of the first undulating portion 134 has a triangular cross section.
  • the convex portion of the first undulating portion 134 has a right-angled triangular cross section, and is shaped so as to be gradually lowered toward the main body 131 side.
  • the convex portion of the first undulating portion 134 has a cross section of an isosceles triangle shape, and has a
  • the convex portion of the first undulating portion 134 has a right-angled triangular cross section, and is shaped so as to gradually increase toward the main body 131 side.
  • the number of convex portions having a triangular cross section can be set to an arbitrary value.
  • FIG. 6B (d) shows an example in which the convex portion of the first undulating portion 134 has a semicircular cross section.
  • FIG. 6B (e) shows an example in which the concave portion of the first undulating portion 134 has a semicircular cross section.
  • the number of convex portions or concave portions having a semicircular cross section can be set to an arbitrary value.
  • FIG. 7A is a partial cross-sectional view showing a modified example of the second undulating portion 135.
  • FIG. 7B is a partial plan view showing a modified example of the second undulating portion 135.
  • the first undulating portion 134 is omitted, and only the configuration of the second undulating portion 135 is shown.
  • FIG. 7A (a) shows an example in which the convex portion of the second undulating portion 135 has a rectangular cross section.
  • the convex portion of the second undulating portion 135 has a square cross section.
  • the configuration is not limited to such a configuration, and may be a configuration having a rectangular cross section.
  • FIG. 7A (b) shows an example in which the convex portion of the second undulating portion 135 has a triangular cross section.
  • the convex portion of the second undulating portion 135 has an isosceles triangular cross section, but is not limited to such a configuration, a right triangular shape that gradually decreases toward the main body 131 side, Alternatively, it may be configured to have a cross section such as a right triangle shape that gradually increases toward the main body 131 side.
  • FIG. 7A shows an example in which the second undulating portion 135 has a constant width in the axial direction A, but FIG. 7B shows that the second undulating portion 135 is formed with a constant width in the axial direction A.
  • An example consisting of no predetermined pattern is shown.
  • FIG. 7B (a) shows an example of the second undulating portion 135 having a pattern in which a plurality of polygonal convex portions are formed in plan view.
  • a honeycomb pattern in which a plurality of hexagonal convex portions are formed is shown.
  • the present invention is not limited to such a configuration, and a configuration in which polygonal convex portions other than the hexagonal shape are formed. There may be.
  • FIG. 7B (b) shows an example of the second undulating portion 135 having a pattern in which a plurality of arc-shaped convex portions are formed in plan view.
  • FIG. 7B (c) shows an example of the second undulating portion 135 having a pattern in which a plurality of annular convex portions are formed in plan view.
  • the convex portion of the second undulating portion 135 is formed in an elliptical shape, and a configuration in which the direction of the major axis is partially different (for example, orthogonal) is shown. Not only the configuration, but also a configuration in which the long axis extends in a certain direction, or a configuration having a perfect circle shape may be used.
  • FIG. 7B (d) shows an example of the second undulating portion 135 having a pattern formed such that a plurality of linear convex portions extend in multiple directions in plan view.
  • FIG. 7B (d) there is shown a configuration in which a plurality of patterns in which linear protrusions extending in multiple directions are arranged in a circle are formed.
  • Absent. 7B (a) to 7 (d) described the example of the second undulation portion 135 formed in a regular pattern, but FIG. 7B (e) shows the same as in the second embodiment.
  • the example of the 2nd undulation part 135 which consists of a regular pattern is shown.
  • a plurality of types of undulations 134 and 135 having different shapes are formed on the outer periphery of the extension 132 extending from the main body 131 of the telescope prevention member 13 toward the membrane winding body 11.
  • An exterior material 15 is attached so as to straddle the outer periphery and the outer periphery of the membrane wound body 11.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view illustrating the configuration of the telescope prevention member 13 according to the first comparative example.
  • the comparative example 1 only the first undulation portion 134 having a relatively large height difference H1 is formed on the outer periphery of the extension portion 132 of the telescope prevention member 13.
  • a first undulation portion 134 having a constant width W1 in the axial direction A is formed on the outer periphery of the extension portion 132.
  • the first undulating portion 134 is formed in an annular shape along a circumferential direction orthogonal to the axial direction A.
  • the convex portion of the first undulating portion 134 has a trapezoidal cross section.
  • the width W1 of the first undulating portion 134 is 2.4 mm.
  • the first undulations 134 are formed at a constant interval D1 in the axial direction A, and the interval D1 is 0.8 mm.
  • the height difference H1 of the first undulating portion 134 is 0.8 mm.
  • the length L in the axial direction A of the extension portion 132 is 5.6 mm, and this length L is set to 7 times the height difference H1 of the first undulation portion 134.
  • an FRP exterior material was used as the exterior material 15 attached to the outer periphery of the extension part 132 of the telescope prevention member 13.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration of the telescope prevention member 13 according to the second comparative example.
  • Comparative Example 2 only the second undulation portion 135 having a relatively small height difference H2 is formed on the outer periphery of the extension portion 132 of the telescope prevention member 13.
  • a second undulation portion 135 having a constant width W2 in the axial direction A is formed on the outer periphery of the extension portion 132.
  • the second undulating portion 135 is formed in an annular shape along a circumferential direction orthogonal to the axial direction A.
  • the convex portion of the second undulating portion 135 has an isosceles triangular cross section.
  • the width W2 of the second undulating portion 135 is 0.7 mm.
  • the second undulating portion 135 is formed without a gap in the axial direction A.
  • the height difference H2 of the second undulating portion 135 is 0.4 mm.
  • the length L of the extension part 132 in the axial direction A is 5.6 mm.
  • an FRP exterior material was used as the exterior material 15 attached to the outer periphery of the extension part 132 of the telescope prevention member 13.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration of the telescope prevention member 13 according to the third comparative example.
  • Comparative Example 3 only the second undulation portion 135 having a relatively small height difference H2 is formed on the outer periphery of the extension portion 132 of the telescope prevention member 13.
  • a second undulation portion 135 having a constant width W2 in the axial direction A is formed on the outer periphery of the extension portion 132.
  • the second undulating portion 135 is formed in an annular shape along a circumferential direction orthogonal to the axial direction A.
  • the convex portion of the second undulation portion 135 has a rectangular cross section.
  • the width W2 of the second undulating portion 135 is 0.25 mm.
  • the second undulating portion 135 is formed at a constant interval D2 in the axial direction A, and the interval D2 is 0.25 mm.
  • the height difference H2 of the second undulating portion 135 is 0.1 mm.
  • the length L of the extension part 132 in the axial direction A is 5.6 mm.
  • an FRP exterior material was used as the exterior material 15 attached to the outer periphery of the extension 132 of the telescope prevention member 13.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view showing the configuration of the telescope prevention member 13 according to the reference example.
  • the extension 132 of the telescope prevention member 13 is formed in a skirt shape having a relatively long length L in the axial direction A, and the extension 132 faces the outer periphery of the membrane winding body 11.
  • the telescope preventing member 13 is attached to the membrane winding body 11. Only the second undulation portion 135 having a relatively small height difference H2 is formed on the outer periphery of the extension portion 132.
  • a second undulation portion 135 having a constant width W2 in the axial direction A is formed on the outer periphery of the extension portion 132.
  • the second undulating portion 135 is formed in an annular shape along a circumferential direction orthogonal to the axial direction A.
  • the convex portion of the second undulation portion 135 has a rectangular cross section.
  • the width W2 of the second undulating portion 135 is 1.5 mm.
  • the second undulations 135 are formed at a constant interval D2 in the axial direction A, and the interval D2 is 1.7 mm.
  • the height difference H2 of the second undulating portion 135 is 0.4 mm.
  • the length L of the extension part 132 in the axial direction A is 28.5 mm, and is set to about 5 times the length of the extension part 132 in Examples 1-2 and Comparative Examples 1-3.
  • an FRP exterior material was used as the exterior material 15 attached to the outer periphery of the extension 132 of the telescope prevention member 13.
  • the telescope prevention members 13 provided at both ends thereof.
  • a peel strength experiment was performed by attaching a jig in the annular recess 133, fixing one jig, and pulling the other jig. At this time, the tensile strength (kgf) was monitored with a sensor, and the strength when the telescope prevention member 13 was detached from the exterior material 15 was measured.
  • the configuration as in the first and second embodiments it is possible to obtain the same adhesive strength as in the case of using the telescope prevention member 13 in which the extension portion 132 is formed in a skirt shape as in the reference example. Can do. That is, when the length of the extension part 132 in the axial direction A is short, the contact portion between the telescope prevention member 13 and the exterior material 15 becomes narrow, and the adhesive force between the telescope prevention member 13 and the exterior material 15 is reduced. Although it decreases, the adhesive strength can be effectively improved by adopting the configuration as in the first and second embodiments.

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Abstract

　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。テレスコープ防止部材（膜エレメント用端部部材）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を形成し、この延長部１３２の外周及び膜巻回体の外周に跨るように外装材を取り付ける。これにより、複数種類の起伏部１３４，１３５に外装材を当接させた状態で、延長部１３２の外周に外装材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と外装材との接着力を効果的に向上することができる。

Description

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
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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。
　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、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。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　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 (8)

  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に記載の膜エレメント用端部部材。
  6. 　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４に記載の膜エレメント用端部部材。
  7. 　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に記載の膜エレメント用端部部材。
  8. 　請求項１～７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た外装材とを備えたことを特徴とする膜エレメント。
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