專利名稱：流體分離元件、流體分離元件用防伸縮板及流體分離裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適合在反滲透裝置、納濾裝置、超濾裝置、精濾裝置等流體分離裝置中使用的流體分離元件。
背景技術：
在海水淡水化用、半導體制造業中的超純水制造用、以及通常的堿水淡水化用、有機物分離用、廢水的重復利用等各種領域中，使用利用了分離膜的各種流體分離處理裝置， 進行將膜的透過液或者濃縮液作為有價物而取得的處理。在該流體分離處理裝置中，通常將使用了分離膜的流體分離元件裝填在壓力容器內而使用。作為使用了分離膜的流體分離元件的方式，可以舉出使用中空線膜的流體分離元件、使用平膜的板框型流體分離元件、螺旋型流體分離元件。螺旋型流體分離元件采用將分離膜與透過液流路材料和供給液流路材料一起圍繞集水管以螺旋狀卷繞的構造，例如采用圖1所示的構造。在圖1中，第1分離膜13以及第2分離膜14成為3個邊彼此粘接或者折返的封筒狀的形狀。在該封筒狀的膜之間夾入透過水流路材料15。將其和原水流路材料16作為 1個單元，將一個或多個單元層疊，在集水管11的周圍以螺旋狀卷繞而形成膜卷繞體1。封筒狀的膜在集水管11側開口。在膜卷繞體1的長度方向的兩端部分別安裝防伸縮板2。原水12從流體分離元件的一個端面通過上游側的防伸縮板2u，向膜卷繞體1內流入，通過是否透過第1分離膜13以及第2分離膜14而進行膜分離處理。透過分離膜13、 14的透過水18沿著透過水流路材料15流動，由集水管11收集而被取出。沒有透過分離膜 13、14的原水12，通過下游側的防伸縮板2d從流體分離元件的另一個端面作為濃縮液17 而排出。通常螺旋型的流體分離元件中，膜卷繞體1的外周面側利用由玻璃纖維和環氧樹脂構成的纖維強化樹脂(FRP)以殼狀固定。在安裝于流體分離元件的上游側的防伸縮板2u的外周面上，安裝被稱為鹽水密封件(brine seal)的密封部件。該鹽水密封件的作用為，在將流體分離元件裝填于壓力容器內并使原水流入時，防止原水流入至流體分離元件的外側FRP殼體和壓力容器的間隙內而形成短路徑。為了安裝環狀的鹽水密封件，在防伸縮板的外周面設置槽，以向該槽內嵌入的方式安裝鹽水密封件(例如，參照日本特開2005-111473號公報及日本特開2006-212514號公報)。向防伸縮板的外周面的槽部嵌入的鹽水密封件，具有0形密封圈、X形密封圈等各種剖面形狀，但從向壓力容器中的裝填性出發，大多使用剖面為U字狀的U形密封件。在嵌入U形密封件時，為了得到最佳的密封效果，需要以U字的上部分朝向上游側(原水進入側)的方式嵌入。但是，有時由彈性樹脂構成的U形密封件在嵌入時會扭曲。如果向防伸縮板的槽部嵌入的U形密封件保持扭曲的狀態，則即使將該流體分離元件向壓力容器內裝填，也無法得到作為目的的密封效果。因此，需要將扭曲狀態的U形密封件拆卸一次并再次嵌入的作業。此時，要求拆卸U形密封件時不能對鹽水密封件以及防伸縮板造成損傷。另外，雖然不是以鹽水密封件的拆卸為目的，但在日本特開2005-111473號公報中提出了下述內容，即，使嵌入鹽水密封件的槽的單側壁的壁高降低，或局部地缺損。但是， 即使在此情況下，為了拆卸密封材料，也需要將前端較尖的工具向槽部內插入，由于向防伸縮板和密封材料之間插入較尖的工具，所以容易使防伸縮板和密封材料這兩者損傷。另外， 在進行向密封材料的密封功能部分按壓工具并拉起的作業的情況 下，容易使密封功能部分損傷。專利文獻1 日本特開2005-111473號公報專利文獻2 日本特開2006-212514號公報

發明內容
本發明解決上述現有技術中的問題，其主要目的在于，防止從防伸縮板的槽部拆卸鹽水密封件時的損傷，并且使拆卸作業容易化。為了解決上述課題，本發明的流體分離元件如下述所示而確定。(1) 一種流體分離元件，其在將分離膜、原水流路材料以及透過水流路材料重疊并以螺旋狀卷繞而成的膜卷繞體的兩端側或者一端側，安裝防伸縮板而成，其特征在于，在該防伸縮板的外周面上設置鹽水密封件嵌入用的槽部，且在該槽部的內側設置有與原水流路側連通的孔。(2)根據上述(1)所述的流體分離元件，其特征在于，防伸縮板安裝在流體分離元件的兩端側，在上游側的防伸縮板的槽部中嵌入鹽水密封件，且在下游側的防伸縮板的槽部中不嵌入鹽水密封件。(3)根據上述⑴或(2)所述的流體分離元件，其特征在于，鹽水密封件是由彈性樹脂構成的剖面U字狀的密封材料。(4) 一種流體分離元件用防伸縮板，其在外周面上設置鹽水密封件嵌入用的槽部， 其特征在于，在槽部的內側設置有與原水流路側連通的孔。(5)根據上述(4)所述的流體分離元件用防伸縮板，其特征在于，在鹽水密封件嵌入用的槽部中嵌入鹽水密封件。(6)根據上述(5)所述的流體分離元件用防伸縮板，其特征在于，鹽水密封件是由彈性樹脂構成的剖面U字狀的密封材料。(7) 一種流體分離裝置，其特征在于，將多個上述(2)或(3)所述的流體分離元件串聯裝填在壓力容器內，且以相鄰的流體分離元件的防伸縮板彼此接觸的形式連接。發明的效果在本發明的情況下，由于在防伸縮板的用于嵌入鹽水密封件的槽部的內側，設置有與原水流路側連通的孔，所以可以從該連通孔的原水流路側的開口端按壓密封材料的內側。因此，通過從連通孔的原水流路側的開口端按壓棒狀工具的前端或者吹入壓縮空氣， 按壓密封材料的內側，從而可以簡單地拆卸密封材料而不對防伸縮板和鹽水密封件造成損傷。


圖1是表示作為本發明的對象的流體分離元件的一個例子的局部解體斜視 圖。圖2是示意地表示本發明中使用的防伸縮板(無鹽水密封件的狀態)的一個例子的正視圖。圖3是從圖2的防伸縮板的箭頭III觀察的示意側視圖。圖4是圖2的防伸縮板的線IV-IV的示意剖面圖。圖5是表示圖4的一部分的局部放大圖(剖面圖)，示意地表示U形密封件嵌入后的狀態。圖6(a) (d)是分別示意地表示本發明中使用的防伸縮板(無鹽水密封件的狀態)的其他一個例子的側視圖。圖7(a) (d)是分別示意地表示本發明中使用的防伸縮板(無鹽水密封件的狀態)的另一個例子的側視圖。圖8是示意地表示將兩側安裝有圖2 5的防伸縮板的流體分離元件收容在壓力容器內的狀態的剖面圖。標號的說明1 膜卷繞體2、2u、2d:防伸縮板3 外側殼體5 壓力容器11 集水管12 原水的流動13、14:分離膜15:透過水流路材料16 原水流路材料17 濃縮水的流動18 透過水的流動21:內周環部22 外周環部23 輪輻部24 原水流路25 鹽水密封件嵌入用的槽部26 槽部的兩側壁部27 連通孔(與原水流路側連通的孔)28 鹽水密封件
具體實施例方式下面，參照附圖，說明本發明的流體分離元件及防伸縮板的實施方式。應用本發明的流體分離元件如圖1所示，具有螺旋型的膜卷繞體1，是在其兩端側安裝防伸縮板2u、2d而成的流體分離元件。也可以將防伸縮板設置在一端側。在將流體分離元件裝填在壓力容器內而使用時，為了防止原水向壓力容器和流體分離元件的間隙內流入，而在上游側的防伸縮板2u的外周面上安裝鹽水密封件28。構成流體分離元件的膜卷繞體1如上述所示，是將分離膜、原水流路材料以及透過水流路材料以規定順序重疊而成的單元層疊并以螺旋狀卷繞而形成的，在其外側形成纖維加強樹脂(FRP)制的外側殼體3。作為分離膜，使用反滲透膜、納濾膜、超濾膜、精濾膜等。 在膜卷繞體1的中心配置用于收集透過水并使其流動的集水管11。在集水管11上開設透過水流入用的孔。 在膜卷繞體1的兩端側或者一端側安裝防伸縮板2。在兩端側安裝防伸縮板2的情況下，優選向上游側的防伸縮板的槽部嵌入鹽水密封件。作為防伸縮板具有各種形狀，在圖中，例示出輪輻型的防伸縮板的形狀。如圖2所示，輪輻型防伸縮板主要由內周環部21、外周環部22、輪輻部23構成。在內周環部21的內側，嵌合位于膜卷繞體的中心的集水管。在外周環部22的外周面，設置鹽水密封件嵌入用的槽部25。輪輻部23將內周環部21和外周環部22連接，由內周環部21、外周環部22、輪輻部23圍成的空間成為原水流路24。對于將內周環部21和外周環部22連接的部件，只要開設原水流路用的空間即可，可以采用各種形狀，例如，可以是穿透設置多個乃至大量圓孔的多孔板狀。在本發明的防伸縮板中，在其外周面設置鹽水密封件嵌入用的槽部25，且在該槽部25的內側設置有“與原水流路側連通的孔”(以下稱為連通孔)。鹽水密封件嵌入用的槽部25是設置在外周環部22的外周面上的槽部，由兩側壁部26夾持而成為槽狀的部分。兩側壁部26的高度及厚度(寬度)及槽部25的寬度及深度，與防伸縮板的形狀、大小及鹽水密封件的形狀、大小等相對應而采用最優化的值即可。 例如，優選兩側壁部26的高度如該圖所示相同，但也可以使一個側壁部的高度局部地比另一個低。在槽部25的內側開設連通孔27。該連通孔27是將槽部25和原水流路24連通的孔狀空間，優選其孔形狀為圖3等所示的圓形或圖6(b)等所示的橢圓形，但也可以是其他形狀，例如半圓形、三角形、四邊形、其他多邊形。在圖6及圖7中例示上述孔形狀。優選該連通孔27為沿孔深度方向以直線狀延伸的孔，以可以確保用于插入棒狀工具的直線狀孔空間。連通孔27的孔的大小為，可以插入用于將鹽水密封件推出的棒狀工具，且不使鹽水密封件陷入、不妨礙外周環部22的強度的程度。例如，為了將鹽水密封件推出，優選1個孔的截面積大于或等于0. 78mm2,特別地大于或等于3. 14mm2。孔的數量可以是1個，也可以大于或等于2個。另外，為了不使鹽水密封件陷入，優選1個孔的大小小于或等于一定程度，例如采用相對于鹽水密封件嵌入的槽部25的底面積而小于或等于8%的大小。為了不使鹽水密封件陷入，還優選密封材料長度方向的孔的長度小于或等于一定程度，例如相對于鹽水密封件嵌入的槽部25的周長而小于或等于17%。另外，為了不阻礙外周環部22的強度，優選所必要的最小限度的孔數量以及孔截面積和。例如優選孔截面積和相對于鹽水密封件嵌入的槽部25的底面積而小于或等于50%，孔的數量小于或等于100個。設置連通孔27的位置是槽部25的內側，即槽部25的底邊部分，且除了輪輻部23 的延長線上的部分。在輪輻部23的延長線上的部分處，難以形成與原水流路側連通的孔。在設置多個連通孔的情況下，也可以在槽部25的內側以大致相等間隔設置，另外，也可以接近地設置2個或多個。多個孔的排列可以為圓周上的相同直線上，另外，也可以Z字狀地錯位。也可以設置孔形狀不同的多個連通孔。例如可以舉出圓形孔和多邊形孔或者半圓形孔等的組合，或橢圓形孔和半圓形孔或者多邊形孔等的組合等。 通過向鹽水密封件嵌入用的槽部25中嵌入而安裝的鹽水密封件，只要形成為向槽內嵌入且可以發揮密封功能的形狀即可。其中，優選圖5或圖8所示的剖面U字狀的密封材料(U形密封件)，但也可以使用0形密封圈或X形密封圈。作為該密封材料，可以使用丙烯酸酯橡膠(ACM)、丙烯腈一丁二烯橡膠(丁腈橡膠，NBR)、異戊二烯橡膠(IR)、聚氨酯橡膠 (U)、乙丙橡膠(EPM，EPDM)、環氧氯丙烷橡膠(CO，EC0)、氯丁二烯橡膠(CR)、硅酮橡膠(Q)、 丁苯橡膠(SBR)、聚丁橡膠(BR)、氟橡膠(FMK)、聚異丁烯(丁基橡膠，IIR)等彈性樹脂，但不限于此。在本發明的防伸縮板中，向外周面的鹽水密封件嵌入用的槽部25嵌入鹽水密封件的作業，只要利用通常的方法，例如利用手工作業進行即可。在拆卸鹽水密封件時，從原水流路側向連通孔27中插入圓棒狀的工具，將密封材料推出而拆卸即可。為了通過連通孔 27而將密封材料推出，也可以向連通孔27內壓入壓縮空氣。本發明的流體分離元件，在壓力容器內裝填1個而使用，或者如圖8所示，在壓力容器內串聯裝填多個，以相鄰的流體分離元件的防伸縮板彼此接觸的形式連接而使用。在圖8中，例示出在壓力容器5內，收容將防伸縮板安裝在流體分離元件的兩端側而向上游側的防伸縮板2u的槽部中嵌入鹽水密封件28的流體分離元件的情況下的剖面圖。在圖8中， 原水從左側向右側流動。在流體分離元件中，由于在位于上游側的防伸縮板2u上安裝U字狀的鹽水密封件28，所以連通孔27被鹽水密封件28閉塞。因此，在上游側防伸縮板2u中， 利用鹽水密封件28阻止原水從原水流路側向外周側方向流動。另外，由于在位于下游側的防伸縮板2d上沒有安裝鹽水密封件28，所以下游側防伸縮板2d的連通孔28沒有閉塞。因此，通過該連通孔28而在流體分離元件和壓力容器之間的間隙內、以及流體分離元件內的原水流路之間產生原水的移動。其結果，即使在流體分離元件內產生急劇的壓力變化時，也可以防止流體分離元件和壓力容器的間隙內的壓力異常。實施例利用通常的樹脂成型制作圖2 4所示的形狀的輪輻型防伸縮板。該防伸縮板的外徑為200mm，外周面的槽部25的寬度為9mm，深度為8mm，連通孔27的孔形狀為圓形，直徑為 4mm。在外周面的槽部25中，利用通常的方法如圖5所示嵌入并安裝以乙丙橡膠制的剖面U字狀且環狀的鹽水密封件28。然后，從連通孔27的原水流路側的開口端插入直徑3mm 的金屬圓棒(前端扁平的圓棒)，將鹽水密封件28推起，進行拆卸作業。其結果，可以容易地拆卸而不使防伸縮板以及鹽水密封件損傷。
權利要求
1.一種流體分離元件，其在將分離膜、原水流路材料以及透過水流路材料重疊并以螺旋狀卷繞而成的膜卷繞體的兩端側或者一端側，安裝防伸縮板而形成，其特征在于，在該防伸縮板的外周面上設置鹽水密封件嵌入用的槽部，且在該槽部的內側設置有與原水流路側連通的孔。
2.根據權利要求1所述的流體分離元件，其特征在于，防伸縮板安裝在流體分離元件的兩端側，在上游側的防伸縮板的槽部中嵌入鹽水密封件，且在下游側的防伸縮板的槽部中不嵌入鹽水密封件。
3.根據權利要求1或2所述的流體分離元件，其特征在于， 鹽水密封件是由彈性樹脂構成的剖面U字狀的密封材料。
4.一種流體分離元件用防伸縮板，其在外周面上設置鹽水密封件嵌入用的槽部， 其特征在于，在槽部的內側設置有與原水流路側連通的孔。
5.根據權利要求4所述的流體分離元件用防伸縮板，其特征在于， 在鹽水密封件嵌入用的槽部中嵌入鹽水密封件。
6.根據權利要求5所述的流體分離元件用防伸縮板，其特征在于， 鹽水密封件是由彈性樹脂構成的剖面U字狀的密封材料。
7.一種流體分離裝置，其特征在于，將多個權利要求2或3所述的流體分離元件串聯裝填在壓力容器內，且以相鄰的流體分離元件的防伸縮板彼此接觸的形式連接。
全文摘要
防止從防伸縮板的槽部拆卸鹽水密封件時的損傷，并且使拆卸作業容易化。為了實現該目的，提供一種流體分離元件，其在將分離膜、原水流路材料以及透過水流路材料重疊并以螺旋狀卷繞而成的膜卷繞體的兩端側或者一端側，安裝防伸縮板而成，在防伸縮板的外周面上設置鹽水密封件嵌入用的槽部(25)，且在槽部的內側設置有與原水流路側連通的孔(27)。另外，在流體分離元件的兩端安裝防伸縮板，在上游側的防伸縮板的槽部中嵌入鹽水密封件(28)，且在下游側的防伸縮板的槽部中不嵌入鹽水密封件。
文檔編號B01D63/10GK102307652SQ201080006878
公開日2012年1月4日 申請日期2010年2月4日 優先權日2009年2月6日
發明者片山智正, 片山朗 申請人:東麗株式會社