JP3035373B2 - スパイラル型分離膜エレメント及びその製造方法 - Google Patents
スパイラル型分離膜エレメント及びその製造方法Info
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は種々の流体（液体あるい
は気体）中に存在する特定成分を分離するスパイラル型
分離膜エレメントに関し、詳しくはエレメント外周部の
膜リーフ先端部における供給側と透過側のシールが良好
かつ効率的に可能なスパイラル型分離膜エレメント及び
その製造方法に関する。
は気体）中に存在する特定成分を分離するスパイラル型
分離膜エレメントに関し、詳しくはエレメント外周部の
膜リーフ先端部における供給側と透過側のシールが良好
かつ効率的に可能なスパイラル型分離膜エレメント及び
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】スパイラル型分離膜エレメントは、その
基本構造として、有孔の中空状中心管の周りに、供給側
流路材を膜の分離層側に挟み込んだ二つ折り膜リーフ及
びこれに隣接する透過側流路材とからなる膜素材群の単
数あるいは複数積層体を巻き付けてなるものが既に公知
である（例えば米国特許3,417,870 号等）。
基本構造として、有孔の中空状中心管の周りに、供給側
流路材を膜の分離層側に挟み込んだ二つ折り膜リーフ及
びこれに隣接する透過側流路材とからなる膜素材群の単
数あるいは複数積層体を巻き付けてなるものが既に公知
である（例えば米国特許3,417,870 号等）。
【０００３】この膜エレメントの供給側と透過側のシー
ル性を発現させる手段として、通常エレメントの巻付け
の前に膜リーフの両側端辺及び膜リーフ先端部（巻き終
わり部）に接着剤樹脂を塗布し、巻付け後透過側流路材
を挟んで該樹脂を硬化させる方法が採用されている。
しかしながら、膜リーフ先端部のシールのための接着剤
による貼り合わせは次のような種々の問題点を抱えてい
る。 第一に、硬化後の接着剤樹脂幅は、接着剤塗布幅
により異なるが、通常30〜80mm幅であり、この貼り合わ
せ幅の分だけ膜面積が減少する。 第二に、膜リーフを
貼り合わせるための工数や材料（接着剤）コストが増加
する。 そして第三に、貼り合わせた膜の部分は分離膜
としての機能を喪失しているので、この部分の供給側流
路材の中を流れる供給流体中の特定成分は何ら分離され
ず、結果として原流体組成の状態でエレメントを通過す
る、即ちバイパスが発生する恐れがある。 このこと
は、特定成分を膜透過させその透過流体を回収すること
が目的の場合には大きな問題とならないが、特に特定成
分を膜透過で分離・除去し、エレメントの出口側（非透
過側）の流体を回収することが目的の場合、バイパスが
発生すると特定成分の濃度上昇につながり、大きな問題
となる。
ル性を発現させる手段として、通常エレメントの巻付け
の前に膜リーフの両側端辺及び膜リーフ先端部（巻き終
わり部）に接着剤樹脂を塗布し、巻付け後透過側流路材
を挟んで該樹脂を硬化させる方法が採用されている。
しかしながら、膜リーフ先端部のシールのための接着剤
による貼り合わせは次のような種々の問題点を抱えてい
る。 第一に、硬化後の接着剤樹脂幅は、接着剤塗布幅
により異なるが、通常30〜80mm幅であり、この貼り合わ
せ幅の分だけ膜面積が減少する。 第二に、膜リーフを
貼り合わせるための工数や材料（接着剤）コストが増加
する。 そして第三に、貼り合わせた膜の部分は分離膜
としての機能を喪失しているので、この部分の供給側流
路材の中を流れる供給流体中の特定成分は何ら分離され
ず、結果として原流体組成の状態でエレメントを通過す
る、即ちバイパスが発生する恐れがある。 このこと
は、特定成分を膜透過させその透過流体を回収すること
が目的の場合には大きな問題とならないが、特に特定成
分を膜透過で分離・除去し、エレメントの出口側（非透
過側）の流体を回収することが目的の場合、バイパスが
発生すると特定成分の濃度上昇につながり、大きな問題
となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のような膜リーフ
先端部における種々の問題点をある程度解決したものと
して、例えば特公昭61−36965 号が知られており、これ
は一枚の連続化された分離膜をプリーツ状に折り畳み、
分離膜の分離層側（表側）に供給側流路材を、そして裏
側に透過側流路材を挟み込んで巻き付けスパイラル型分
離膜エレメントを得る方法である。 しかし、この方法
では膜の分離層を外側にして折り畳まれるため、膜の折
り曲げ強度が弱い場合、折り目に沿って膜に微小なクラ
ックが入りリークが発生する。 結果として分離膜エレ
メントが性能低下する恐れがある。これを防止する手段
として折り目の部分に一定幅のテープを貼る、あるいは
一定幅の樹脂を塗布して補強材としての役割を担わせる
と、結果的に前述の複数の二つ折り膜リーフを貼り合わ
せた構造と同一になり、種々の問題点の根本的解決とは
ならないという問題があった。
先端部における種々の問題点をある程度解決したものと
して、例えば特公昭61−36965 号が知られており、これ
は一枚の連続化された分離膜をプリーツ状に折り畳み、
分離膜の分離層側（表側）に供給側流路材を、そして裏
側に透過側流路材を挟み込んで巻き付けスパイラル型分
離膜エレメントを得る方法である。 しかし、この方法
では膜の分離層を外側にして折り畳まれるため、膜の折
り曲げ強度が弱い場合、折り目に沿って膜に微小なクラ
ックが入りリークが発生する。 結果として分離膜エレ
メントが性能低下する恐れがある。これを防止する手段
として折り目の部分に一定幅のテープを貼る、あるいは
一定幅の樹脂を塗布して補強材としての役割を担わせる
と、結果的に前述の複数の二つ折り膜リーフを貼り合わ
せた構造と同一になり、種々の問題点の根本的解決とは
ならないという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記種々の
問題点を解決するため鋭意研究した結果、膜リーフ先端
部（巻き終わり部）のシールを特定構造とすることによ
り、前記問題を生じさせることなく供給側と透過側のシ
ールを良好かつ効率的に行えることを見出して、本発明
に至ったものである。
問題点を解決するため鋭意研究した結果、膜リーフ先端
部（巻き終わり部）のシールを特定構造とすることによ
り、前記問題を生じさせることなく供給側と透過側のシ
ールを良好かつ効率的に行えることを見出して、本発明
に至ったものである。
【０００６】即ち本発明は、供給側流路材を膜の分離層
側に挟み込んだ二つ折り膜リーフ及びこれに隣接する透
過側流路材とからなる膜素材群の単数あるいは複数積層
体を有孔の中空状中心管の周りに巻き回してなるスパイ
ラル型分離膜エレメントにおいて、上記素材群のうち少
なくとも前記膜リーフの両端部がエレメント外表面に露
出するようにずれて中心管の周りに巻き回しされ、かつ
該外表面が樹脂で被覆されていることを特徴とするスパ
イラル型分離膜エレメント、及びその製造方法を提供す
る。
側に挟み込んだ二つ折り膜リーフ及びこれに隣接する透
過側流路材とからなる膜素材群の単数あるいは複数積層
体を有孔の中空状中心管の周りに巻き回してなるスパイ
ラル型分離膜エレメントにおいて、上記素材群のうち少
なくとも前記膜リーフの両端部がエレメント外表面に露
出するようにずれて中心管の周りに巻き回しされ、かつ
該外表面が樹脂で被覆されていることを特徴とするスパ
イラル型分離膜エレメント、及びその製造方法を提供す
る。
【０００７】以下本発明を実例の図面にもとづいて説明
するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
図１はスパイラル型分離膜エレメントの分解横断面図で
あり、供給側流路材１を膜の分離層側に挟み込んだ二つ
折り膜リーフ２及びこれに隣接する透過側流路材３とか
らなる膜素材群Ａの８組の積層体が、有孔の中空状中心
管４の周りに巻き付けられている。 ここで素材群Ａの
すべて外周側先端部は、エレメント外表面に露出するよ
うに互いにずれた状態で巻き付けられている。
するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
図１はスパイラル型分離膜エレメントの分解横断面図で
あり、供給側流路材１を膜の分離層側に挟み込んだ二つ
折り膜リーフ２及びこれに隣接する透過側流路材３とか
らなる膜素材群Ａの８組の積層体が、有孔の中空状中心
管４の周りに巻き付けられている。 ここで素材群Ａの
すべて外周側先端部は、エレメント外表面に露出するよ
うに互いにずれた状態で巻き付けられている。
【０００８】本発明において、膜リーフ２の両端部が外
表面に露出するように互いにずれた状態であるというの
は、図２に示す如く、外表面の全域が樹脂５で被覆され
得、供給側と透過側のシールが完全にできることを意味
する。 さらに詳しくは、膜リーフ２の中心側先端部2a
は外側先端部2bより突出するようにＬだけずれており、
さらに膜リーフ２に隣接する膜リーフ２’の外側先端部
2b’は膜リーフ２の中心側先端部2aより突出するように
Ｌ’だけずれてなる。 本発明においては膜リーフがか
かる構造にて配置されているため、Ｌ、Ｌ’は供給側と
透過側のシール距離として働き、樹脂５で外周面の全域
を被覆することにより良好なシールが得られる。 この
場合、例えば、エレメントの外表面全域に接着剤樹脂５
を塗布した後、樹脂がたれないようにシート状物６（例
えば厚み１００μｍのポリプロピレンシート）で全体を
覆い、樹脂を硬化させることによってシールが得られ
る。
表面に露出するように互いにずれた状態であるというの
は、図２に示す如く、外表面の全域が樹脂５で被覆され
得、供給側と透過側のシールが完全にできることを意味
する。 さらに詳しくは、膜リーフ２の中心側先端部2a
は外側先端部2bより突出するようにＬだけずれており、
さらに膜リーフ２に隣接する膜リーフ２’の外側先端部
2b’は膜リーフ２の中心側先端部2aより突出するように
Ｌ’だけずれてなる。 本発明においては膜リーフがか
かる構造にて配置されているため、Ｌ、Ｌ’は供給側と
透過側のシール距離として働き、樹脂５で外周面の全域
を被覆することにより良好なシールが得られる。 この
場合、例えば、エレメントの外表面全域に接着剤樹脂５
を塗布した後、樹脂がたれないようにシート状物６（例
えば厚み１００μｍのポリプロピレンシート）で全体を
覆い、樹脂を硬化させることによってシールが得られ
る。
【０００９】上記以外の構造の場合、すなわち膜リーフ
２の中心側先端部2aと外側先端部2bが重なったり逆に外
側先端部2bが中心側先端部2aより突出して2aが隠れる場
合や、中心側先端部2aが隣接する膜リーフ２’の外側先
端部2b’と重なったり逆に突出する場合は、シール距離
が得られなかったり樹脂が良好にゆきわたらず、良好な
シールができない。
２の中心側先端部2aと外側先端部2bが重なったり逆に外
側先端部2bが中心側先端部2aより突出して2aが隠れる場
合や、中心側先端部2aが隣接する膜リーフ２’の外側先
端部2b’と重なったり逆に突出する場合は、シール距離
が得られなかったり樹脂が良好にゆきわたらず、良好な
シールができない。
【００１０】膜リーフの先端部はエレメント外表面にお
いて、等距離の間隔で位置するのが望ましいが、最小限
のシール距離Ｌが取れるならば特に限定されない。 最
小限のシール距離は、用いられる接着剤樹脂と膜リーフ
との接着強度によって適宜決めることができる。
いて、等距離の間隔で位置するのが望ましいが、最小限
のシール距離Ｌが取れるならば特に限定されない。 最
小限のシール距離は、用いられる接着剤樹脂と膜リーフ
との接着強度によって適宜決めることができる。
【００１１】本発明において、接着剤樹脂が供給側流路
材及び透過側流路材を容易に貫通する場合は、これら両
流路材の各外周側先端部のエレメント外表面における位
置については何ら限定されない。 即ち、これら流路材
の先端部が外表面に露出している場合は、外表面に接着
剤樹脂を塗布して硬化させると、その位置に接着固定さ
れ、流体の流れに起因する部材変形を防止する効果が出
ると考えられる。 一方、これら流路材の先端部が外表
面に露出していない場合には、外表面に接着剤樹脂を塗
布しても樹脂が到達せず、結果的にこれら流路材の先端
部は、単に膜リーフに挟まれた状態のフリーな形で存在
すると考えられる。 供給側あるいは透過側流路材の外
周側先端部の外表面における位置は、流路材の強度を勘
案することにより適宜選択することができる。 一方、
接着剤樹脂が供給側流路材及び透過側流路材を容易に貫
通しない場合には、これら流路材の各外周側先端部が隣
接する膜リーフ先端部を覆い、結果として該膜リーフ先
端部が外表面に露出しなくなるという状態は好ましくな
い。 なぜなら、外表面に接着剤樹脂を塗布しても、樹
脂がこれら流路材を貫通しないので、結果的に該膜リー
フの部分における供給側と透過側のシールが非常に不完
全になる恐れがある。 このシールの不完全性を防止す
るには、流路材の外周側先端部が隣接する２枚の膜リー
フの先端部の間に位置するか、あるいはエレメント外表
面に露出しないようにすることが好ましい。
材及び透過側流路材を容易に貫通する場合は、これら両
流路材の各外周側先端部のエレメント外表面における位
置については何ら限定されない。 即ち、これら流路材
の先端部が外表面に露出している場合は、外表面に接着
剤樹脂を塗布して硬化させると、その位置に接着固定さ
れ、流体の流れに起因する部材変形を防止する効果が出
ると考えられる。 一方、これら流路材の先端部が外表
面に露出していない場合には、外表面に接着剤樹脂を塗
布しても樹脂が到達せず、結果的にこれら流路材の先端
部は、単に膜リーフに挟まれた状態のフリーな形で存在
すると考えられる。 供給側あるいは透過側流路材の外
周側先端部の外表面における位置は、流路材の強度を勘
案することにより適宜選択することができる。 一方、
接着剤樹脂が供給側流路材及び透過側流路材を容易に貫
通しない場合には、これら流路材の各外周側先端部が隣
接する膜リーフ先端部を覆い、結果として該膜リーフ先
端部が外表面に露出しなくなるという状態は好ましくな
い。 なぜなら、外表面に接着剤樹脂を塗布しても、樹
脂がこれら流路材を貫通しないので、結果的に該膜リー
フの部分における供給側と透過側のシールが非常に不完
全になる恐れがある。 このシールの不完全性を防止す
るには、流路材の外周側先端部が隣接する２枚の膜リー
フの先端部の間に位置するか、あるいはエレメント外表
面に露出しないようにすることが好ましい。
【００１２】本発明において用いられる分離膜は、特に
その構造に限定されないが、緻密層又は活性緻密層とこ
れを一体に支持する多孔質層とからなる非対称膜、かか
る非対称膜上に非多孔質活性薄膜が形成されてなる複合
膜、非多孔質活性薄膜からなる均質膜などが挙げられ
る。 ここで活性とは、流体（液体あるいは気体）中の
特定成分を分離する性質を有するという意味である。
その構造に限定されないが、緻密層又は活性緻密層とこ
れを一体に支持する多孔質層とからなる非対称膜、かか
る非対称膜上に非多孔質活性薄膜が形成されてなる複合
膜、非多孔質活性薄膜からなる均質膜などが挙げられ
る。 ここで活性とは、流体（液体あるいは気体）中の
特定成分を分離する性質を有するという意味である。
【００１３】供給側流路材としては、特に限定されない
が、ポリプロピレン等からなる乱流促進機構を有するシ
ート状立体交差構造のダイヤモンド形状、あるいは格子
状流路材等が用いられる。 また透過側流路材として
は、特に限定されないが、通常耐圧強度を有するポリエ
ステルあるいはポリプロピレン等のシート状流路材が用
いられる。
が、ポリプロピレン等からなる乱流促進機構を有するシ
ート状立体交差構造のダイヤモンド形状、あるいは格子
状流路材等が用いられる。 また透過側流路材として
は、特に限定されないが、通常耐圧強度を有するポリエ
ステルあるいはポリプロピレン等のシート状流路材が用
いられる。
【００１４】中心管は、その表面に複数の孔があけられ
た中空形状を有し、ＰＶＣ等の硬質プラスチック、ＦＲ
Ｐ、金属など各種材質のものが用いられる。 また接着
剤樹脂としては、エポキシ、ウレタン等が挙げられる。
た中空形状を有し、ＰＶＣ等の硬質プラスチック、ＦＲ
Ｐ、金属など各種材質のものが用いられる。 また接着
剤樹脂としては、エポキシ、ウレタン等が挙げられる。
【００１５】なお上記実例においては、膜素材群の複数
積層体を用いたスパイラル型分離膜エレメントについて
説明したが、本発明では膜素材群が一つの場合にも適用
できき、膜素材群の数には何ら限定されない。
積層体を用いたスパイラル型分離膜エレメントについて
説明したが、本発明では膜素材群が一つの場合にも適用
できき、膜素材群の数には何ら限定されない。
【００１６】
【発明の効果】本発明によると、有効膜面積の低下、接
着剤樹脂の材料コストの増加、供給側のバイパス発生、
また膜の微小なクラック発生による性能低下等の問題の
ない、供給側と透過側のシールが良好かつ効率的に可能
なスパイラル型分離膜エレメントを得ることができる。
着剤樹脂の材料コストの増加、供給側のバイパス発生、
また膜の微小なクラック発生による性能低下等の問題の
ない、供給側と透過側のシールが良好かつ効率的に可能
なスパイラル型分離膜エレメントを得ることができる。
【００１７】
【図１】図１は本発明のスパイラル型分離膜エレメント
の実例の一部分解横断面図である。
の実例の一部分解横断面図である。
【図２】図２は本発明のスパイラル型分離膜エレメント
の実例の一部拡大横断面図である。
の実例の一部拡大横断面図である。
【００１８】
１ 供給側流路材 ２ 膜リーフ ３ 透過側流路材 ４ 中空状中心管 ５ 接着剤樹脂
フロントページの続き (72)発明者 伊奈 康信 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日 東電工株式会社内 審査官 谷口 博 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 63/10 B01D 63/00 500
Claims (2)
- 【請求項１】 供給側流路材を膜の分離層側に挟み込ん
だ二つ折り膜リーフ及びこれに隣接する透過側流路材と
からなる膜素材群の単数あるいは複数積層体を有孔の中
空状中心管の周りに巻き回してなるスパイラル型分離膜
エレメントにおいて、上記素材群のうち少なくとも前記
膜リーフの両端部がエレメント外表面に露出するように
ずれて中心管の周りに巻き回しされ、かつ該外表面が樹
脂で被覆されていることを特徴とするスパイラル型分離
膜エレメント。 - 【請求項２】 供給側流路材を膜の分離層側に挟み込ん
だ二つ折り膜リーフ及びこれに隣接する透過側流路材と
からなる膜素材群の単数あるいは複数積層体を有孔の中
空状中心管の周りに巻き回してなるスパイラル型分離膜
エレメントの製造方法において、上記素材群のうち少な
くとも前記膜リーフの両端部をエレメント外表面に露出
するようにずらして中心管の周りに巻き回し、次いで外
表面に樹脂を塗布した後硬化させることにより、膜リー
フ先端部における供給側と透過側をシールすることを特
徴とするスパイラル型分離膜エレメントの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3124671A JP3035373B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | スパイラル型分離膜エレメント及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3124671A JP3035373B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | スパイラル型分離膜エレメント及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04326926A JPH04326926A (ja) | 1992-11-16 |
| JP3035373B2 true JP3035373B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=14891182
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3124671A Expired - Lifetime JP3035373B2 (ja) | 1991-04-25 | 1991-04-25 | スパイラル型分離膜エレメント及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3035373B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2268175T3 (es) * | 2003-02-07 | 2007-03-16 | Rochem Ro-Wasserbehandlung Gmbh | Dispositivo para filtrar y separar fluidos. |
| WO2005092483A1 (ja) | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Nitto Denko Corporation | スパイラル型分離膜エレメント |
| JP4587937B2 (ja) | 2005-10-31 | 2010-11-24 | 日東電工株式会社 | スパイラル型分離膜エレメント |
| WO2007102551A1 (ja) | 2006-03-09 | 2007-09-13 | Nitto Denko Corporation | スパイラル型膜エレメント及びその製造方法 |
| US20090065426A1 (en) * | 2006-03-13 | 2009-03-12 | Nitto Denko Corporation | Spiral membrane element |
| JP5204994B2 (ja) | 2007-06-11 | 2013-06-05 | 日東電工株式会社 | スパイラル型膜エレメントおよびその製造方法 |
-
1991
- 1991-04-25 JP JP3124671A patent/JP3035373B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04326926A (ja) | 1992-11-16 |
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