JPH0257981B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は中空糸型逆浸透装置に利用されるモジ
ユールの製造方法に関し、詳細には、原水を均一
に流し偏流がなく且つ濃度分極もなく塩排除率を
大きくした中空糸型逆浸透モジユールを能率的に
製造する方法に関するものである。

［従来の技術］ 最近、海水の淡水化、かん水の淡水化或は純水
製造用として逆浸透装置が使用される様になつて
きた。これらの逆浸透装置としては、チユーブラ
ー型、スパイラル型および中空糸型があるが、中
空糸型が他の型に比べて単位膜面積当りの透過流
量は小さいが表面積を大きくとる事ができ、全体
としての透過流量が著しく大きくなり、容積効率
が非常に高い利点があるので数多く採用されるに
至つている。

ところでこの様な中空糸型逆浸透モジユール
は、圧力容器内に多数の中空糸を束状に形成した
膜組立体（エレメント）を１個若しくは複数、単
列或は複列に配設して構成される。第９図はこの
中空糸型逆浸透モジユールの一例を示す構成説明
図でシングルエレメント型を示したものである。
即ち１は圧力容器でその両側にそれぞれ蓋板２，
３を取り付けて構成する。そして第１０図に示す
様に該圧力容器１内に配置するエレメント４の中
心部には、有孔筒で形成した流通筒体８を配し、
その周辺に多数の中空繊維５を束ねる様に配置す
る。該中空繊維５は端部でＵ字形に折り曲げ、そ
の開口部５ａ側を流通筒体８と共に樹脂フランジ
部７に埋設し、該フランジ部７の外周面に中空繊
維５の開口部５ａを露出する。またＵ字形に折り
曲げた中空繊維の折り曲げ端側も樹脂フランジ部
６で形成する。また該フランジ部６は他方開口側
のフランジ部７より小さい外径とする。そして圧
力容器１内に配設するに当たつては、フランジ部
７の外周にリングパツキン７ａを配して水密的に
配設される。一方該エレメント４のフランジ部６
側には原水導入パイプ９が接続され、該パイプ９
は蓋板２を貫通する様に連結されてエレメント４
の流通筒体８内に開口する。また圧力容器１内に
おいてエレメント４のフランジ部７の外側には空
所１１を形成し、該空所１１は製造水の溜部とな
る。蓋板３には製造水取り出しパイプ１２が設け
られ空所１１と連通している。また圧力容器１の
外周部には濃縮水取り出しパイプ１０が接続さ
れ、該パイプ１０には適当な開閉弁装置が設けら
れる。そして造水に当たつては、原水は導入パイ
プ９を介してエレメント４の流通筒体８内に圧送
され、中空繊維５の膜を通つて浸透された製造水
は、フランジ部７の中空繊維開口部５ａを通つて
溜部１１に流れ、取り出しパイプ１２から取り出
される。一方浸透され得なかつた原水は濃縮水と
なつて取り出しパイプ１０から取り出され、原水
はエレメント４の中心側から外周側に移動しなが
ら浸透する。また反対にエレメント４の外周側か
ら原水を導入して、流通筒体８側に移動しながら
浸透することもあり、製造水の取り出しはフラン
ジ部７の開口部５ａと同様であるが、濃縮水の取
り出しは流通筒体８の一方側から取ることにな
る。

［発明が解決しようとする課題］ ところでこの様なエレメント４を構成する中空
繊維５の配列については、繊維本数を多く配置し
て浸透膜形成面積を増大させること、原水の通過
を阻害することなく、しかも均整な通過が行なわ
れる様に配列されること、更には配列並びに構成
が容易であることが要求される。また中空繊維５
の開口部５ａの面積に応じた長さの繊維長である
ことも浸透効率を左右している。またこれらの中
空繊維５は、エレメント４を構成するパツケージ
に均一な密度となる様に配設される必要がある。
第１０図はエレメント４の一例を示したもので、
中空繊維５をほぼエレメントの長さとして流通筒
体８の外周に配置し、これらの周辺を結束用糸条
５ｂによつて巻き締めて構成したものであるが、
密度が高過ぎたり、パツケージの成形に手数を要
して製造能率が悪い。これらから一般の糸巻パツ
ケージの様に単繊条をトラバースさせたり、或は
集束したものをトラバースさせながらパツケージ
を成形することも知られているが、単に流通筒体
８に中空繊維束を巻き付ける方法で製造したモジ
ユールにおいては、流通筒体８から外周方向へ流
体を導くとき、流体は予想に反して均一に流れ
ず、偏流を起し易い。従つてこの様なモジユール
では流体の透過量が少なく、また被処理液体の非
透過成分の濃度分極のために高い分離効率を得る
ことは困難であつた。またモジユールを構成する
エレメント４として巻き付ける中空繊条５は、そ
の開口端までの距離を長くすると、中空繊維内部
の透過液体の圧力のために透過率は低下する。こ
れらからエレメントのパツケージ形成に当たつて
は、前記した様な要件を具備するものを、容易に
製造する方法の開発が望まれていた。

そこで本発明はこれらに基づいてなされたもの
で、均一な浸透を行ない得る中空糸型逆浸透モジ
ユールのエレメントを能率的に製造する方法を提
供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ しかしてこの様な中空糸型逆浸透モジユールの
製造方法とは、中空繊維の単繊条を多数本集めて
円形の単穴内を通して断面円形の繊条群とし、さ
らに該繊条群を複数連ねて断面偏平状の繊条束と
して順次流通筒体に巻き付けていく、この巻き付
けに当たつては流通筒体の軸に対して５〜60度の
範囲内において一定の螺旋角でトラバースしなが
ら巻回すると共に、同じ螺旋方向の繊条束はその
直前に巻かれた繊条束に対して平行で隣接するか
若しくは側縁部が互いに重なる様に巻き付け、反
対の螺旋方向の繊条束とは交互に重なり合つて交
差部を形成する様に巻回し、該交差部は巻き付け
流通筒体の一定位置で且つ同一円周上を順次移動
する様に形成し、交差部以外では、平行な繊条束
が層を形成し、反対方向の繊条束が形成する層と
が交互に積層される様に形成する方法である。

［作用及び実施例］ 以下に本発明の代表的な実施例を述べる。

第１図は本発明方法に使用する巻取装置の全体
を示す平面図、第２図は第１図の切断線Ａ−Ａに
沿う矢印方向断面図で、これらの図においてエレ
メント４ａを構成する流通筒体８を巻付芯体とし
て駆動装置に挟持させる。駆動装置は、駆動部１
４から突出した駆動軸１４ａと、これに対設され
た支持装置１３とによつて構成され、前記流通筒
体８を該駆動軸１４ａと支持装置１３から突出退
入できる様に設けられた支軸１３ａに挟持させ
る。駆動軸１４ａは変速装置１４ｂを介して調速
され、支軸１３ａは遊転して流通筒体８が回転さ
れる。一方トラバース装置１５は、上下に２本の
案内ロツド１６，１６が固定して設けられ、該ロ
ツド１６，１６にはガイドブラケツト１８が摺動
自在に設けられる。またガイド１７は該ガイドブ
ラケツト１８の頂部に取り付けられる。そしてロ
ツド１６，１６の間で且つその裏側（供給側）に
は、エンドレスチエーン１９を張設して回動さ
せ、その回動は駆動装置２０によつて一定速度で
行なわれる。２１は支持部材である。そして該チ
エーン１９の一部には、突起を設けた係合部材を
固定し、この係合部材を前記ガイドブラケツト１
８に形成した縦長溝に係合させる。よつてチエー
ン１９が回動することによつてガイドブラケツト
１８は案内ロツド１６，１６に沿つてトラバース
する。２４はガイドバーで繊条収容容器２３から
引き出す集合繊条群２２を案内する。そして巻き
取り駆動に当つては、巻取芯側の速度を順次減速
する様にして、前記交差部２５をほぼ一定の位置
に形成する様にする。なお本発明に使用する巻取
装置は上記の実施例に限定されず、他の装置を利
用することもできる。

上記の巻取装置によつて中空糸型逆浸透モジユ
ールのエレメントを巻取る方法を以下に詳述す
る。第８図は本発明に係るエレメント４ａの側面
略図で一部を破断して示す。第５図は第１図に示
した巻取体を拡大した説明図、第３，４，６，７
図は巻き付け説明図である。これらの図におい
て、中空糸型逆浸透モジユールを構成するエレメ
ント４ａは、第８図に示す様に往復トラバースさ
れて交差部２５を、巻付体のほぼ特定位置の周面
上に形成する様に巻き取る。また巻き付けトラバ
ースを行なうに当たり、中空繊維５は、その単繊
条を10〜30本集めて円形の単穴１７ａ（第３図参
照）内を通して１つの繊条群２２とし、この繊条
群２２を複数横方向に連ねる様に束ね、繊維密度
が均一で断面偏平状の繊条束２２ａとして流通筒
体８へ巻き付ける。即ちこれらの繊条を案内する
ガイ１７は、第３図に示す様に単穴１７ａを３個
横列に並べて構成し、中空繊維の繊条群２２を第
４図の様に集めて使用する。従つて該ガイド１７
から引き出される繊条束２２ａは、偏平な断面形
状となり、しかもその両側部は薄く形成される。
またこれら両側部はトラバース方向によつて一方
側が厚く、他側が薄くなる傾向がある。そしてト
ラバースさせながら流通筒体に巻き付けを行なう
に当つては、これらの繊条束２２ａは同じ螺旋方
向のものは互いに隣接する様、若しくはその両端
縁部が互いに重なり合う様にして次々に積層して
いく。第５図の切断線Ｂ−Ｂの一部分を第６図に
示す。この例においては繊条束２２ａは隣接する
様に平行に巻き付け、順次層状に巻き付ける。更
に前記交差部２５は第７図に略示する様に流通筒
体８長手方向のほぼ特定位置の円周上に形成す
る。この様にして巻かれたエレメント４は、互い
に交差して巻かれた繊条束２２ａがその直前に巻
かれた同じ螺旋方向の繊条束と平行して隣接し
（繊条束２２ａの側部を重ねる場合には、側縁部
が重なつて層状に積層し）、引き続いて巻かれる
繊条束が形成する交差部は、前回の交差部からほ
ぼ一定長さ方向の距離をおいて形成され、該交差
部も前記と同様に流通筒体の円周方向に順次形成
される。

以上の様にして製造されるエレメントは、前記
した様に単繊条を多数集めて偏平な繊条束として
巻き付けると共に、螺旋トラバースの交差部を巻
取長さ方向の一定位置でしかも円周上に順次移動
して形成するものであるので、次の様に形成する
ことができる。即ち選択透過性中空繊維条は一定
厚さで平行に配列された層を形成することにな
り、反対の螺旋方向の繊条が形成する層と交互に
規則正しく重畳されるので、巻き付け繊条の層中
を通過する流体は偏流を作ることなく均一に流
れ、濃度分極を起すことなく高い透過量と高い分
離性を達成することができる様になつた。なお、
繊条束の交差部を特定位置でしかも円周上に順次
形成することは、一見交差部の重なり部の繊維密
度が交差部以外の部分より高くなり、その近傍に
密度の粗部分を形成して、原水の通過班を形成す
る様に考えられるが、実際には前記した様に偏流
を生じず均一に流れる。この理由はエレメントを
構成する厚さ方向の繊維数はいずれの部分も同一
であつて、円筒形である限り全体密度は均一であ
るからである。

また交差部においては密度のばらつきが積極的
に形成され、一定圧の原水はこの粗部分を通つて
厚さ方向に中心側へ流れるものがあるため次の様
な作用を発揮する。

すなわち上記均密部では中心側に浸透する程、
原水が濃縮され、透過され得る能力が低下してお
り、中心側の中空繊条は透過能の低い濃縮液に曝
されて有効な浸透を行なえなくなつているが、上
記した様に前記交差部の近傍では、密度の粗部分
が形成されて、濃縮されていない（透過能力のす
ぐれた）原水を中心側に送り入れることができる
ので、この原水は繊条束の螺旋方向にも浸透して
均密部において透過処理されることになり、濃度
分極を作らなくなることが考えられる。従つて本
発明方法によつて製造される中空糸型逆浸透モジ
ユールは、エレメントを大口径でしかも層厚で形
成することができ、処理能力のすぐれたものとす
ることができる。

［発明の効果］ 本発明により製造されるエレメントは、実質的
に繊条密度を均整にして原水の透過性を均一にで
き、またその流れ方向は放射状に均一に流れて偏
流がなく濃度分極もなくなり、浸透性のすぐれた
モジユールを得ることができる様になり、特に海
水の淡水化用の中空糸型逆浸透モジユールとして
塩排除率を向上させたものができる様になつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に使用する巻取装置の例を
示す説明平面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面
説明図、第３図はトラバースガイドの側面図、第
４図はトラバースガイドの使用説明図、第５図は
巻取られたエレメント成形体を示す一部破断説明
図、第６図は第５図のＢ−Ｂ線の一部矢視断面
図、第７図は巻取り成形例を示す説明図、第８図
は本発明により製造されたエレメントの一部破断
正面図、第９図は中空糸型逆浸透モジユールの従
来例を示す断面説明図、第１０図は従来のエレメ
ントを示す一部破断側面図、第１１図は第１０図
の右側面図である。 １……圧力容器、２，３……蓋板、４……エレ
メント、５……中空繊維、６，７……樹脂フラン
ジ部、８……流通筒体、９……導入パイプ、１０
……濃縮水取出パイプ、１１……溜部、１２……
製造水取出パイプ、１３……支持装置、１４……
駆動装置、１５……トラバース装置、１６……ガ
イドロツド、１７……ガイド、１８……ガイドブ
ラケツツト、１９……チエーン、２０……駆動装
置、２１……支持部材、２２ａ……繊条束、２４
……ガイドバー、２５……交差部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 有孔流通筒体の外周に多数の中空繊維を積層
   してなる中空糸型逆浸透モジユールの製造方法に
   おいて、前記中空繊維の単繊条を多数本集めて円
   形の単穴内を通して断面円形の繊条群とし、さら
   に該繊条群を複数横方向に連ねて断面偏平状の繊
   条束とし、前記流通筒体の軸に対して５〜60度の
   範囲内の螺旋角で往復トラバース巻回し、同じ螺
   旋方向の繊条束は、その直前に巻かれた繊条束と
   平行で隣接するか若しくは側縁部が互いに重なる
   様に配置し、他方反対の螺旋方向の繊条束に対し
   ては交互に重なり合つて交差部を形成し、該交差
   部は巻き付け流通筒体の一定位置で且つ同一円周
   上に順次形成し、上記交差部以外の位置では平行
   な繊条束によつて層を形成しつつ、厚さ方向へは
   螺旋方向の異なる繊条束を交互に積層することを
   特徴とする中空糸型逆浸透モジユールの製造方
   法。