JP2001224931A

JP2001224931A - スパイラル型膜モジュールおよびスパイラル型膜エレメントの装填方法

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Publication number: JP2001224931A
Application number: JP2000035821A
Authority: JP
Inventors: Hajime Hisada; 肇久田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2000-02-14
Filing date: 2000-02-14
Publication date: 2001-08-21
Anticipated expiration: 2020-02-14
Also published as: JP4454091B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スパイラル型膜エレメントを容易に装填する
ことが可能であるとともに、スパイラル型膜エレメント
の外周部と耐圧容器の内周面との間に流路を確保でき低
コスト化が可能でかつ洗浄が容易であり信頼性の高いス
パイラル型膜モジュールを提供を提供することである。【解決手段】スパイラル型膜モジュールは耐圧容器１
００内にスパイラル型膜エレメント１を装填してなる。
スパイラル型膜エレメント１は、集水管２の外周面に独
立または連続した複数の封筒状膜が原水スペーサを介し
て巻回されてなるスパイラル状膜要素を分離膜で被覆
し、さらに外周部流路材で被覆することにより構成され
る。スパイラル型膜エレメント１の両端部には、耐圧容
器１００の内周面に当接しかつ複数の孔部を有する多角
形状の保持板２００が取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低圧逆浸透膜分離
装置、限外濾過装置、精密濾過装置等の膜分離装置に用
いられるスパイラル型膜モジュールおよびスパイラル型
膜エレメントの装填方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、浄水技術へ膜分離技術が適用され
るとともに、海水淡水化等で用いられる逆浸透膜分離シ
ステムの前処理として膜分離技術が適用されつつある。
このような膜分離に使用される膜の種類としては、高透
過水量が得られる精密濾過膜や限外濾過膜が多く使用さ
れているが、最近、１０ｋｇｆ／ｃｍ²以下の超低圧力
で高透過水量が得られる逆浸透膜も開発されてきた。

【０００３】また、膜分離に使用されるスパイラル型膜
エレメントの形態としては、単位体積当たりの膜面積
（体積効率）の点から中空糸膜エレメントが多く使用さ
れている。しかしながら、中空糸膜エレメントは、膜が
折れやすく、膜が折れると、原水が透過水に混ざり、分
離性能が低下するという欠点を有している。

【０００４】一方、膜面積を多くとれるスパイラル型膜
エレメントの形態としてスパイラル型膜エレメントがあ
る。このスパイラル型膜エレメントは、中空糸膜エレメ
ントと比較すると、分離性能を維持でき、信頼性が高い
という利点を有している。

【０００５】図１５は従来のスパイラル型膜エレメント
の一部切欠き斜視図であり、図１６は従来のスパイラル
型膜エレメントの外観斜視図である。

【０００６】図１５に示すように、スパイラル型膜エレ
メント２１は、透過水スペーサ（透過液流路材）２５の
両面に分離膜２６を重ね合わせて３辺を接着することに
より封筒状膜（袋状膜）２３を形成し、その封筒状膜２
３の開口部を有孔中空管からなる集水管２２に取り付
け、ネット状（網状）の原水スペーサ２４（原液流路
材）とともに集水管２２の外周面にスパイラル状に巻回
することにより構成される。

【０００７】原水スペーサ２４は、封筒状膜２３間に原
水が通る流路を形成するために設けられる。原水スペー
サ２４の厚みが小さいと、分離膜２６の充填効率は高く
なるが、懸濁物質による詰まりが生じる。そのため、通
常、原水スペーサ２４の厚みは約０．７ｍｍ〜３．０ｍ
ｍに設定される。

【０００８】なお、河川水のように懸濁物質を多く含む
原水を処理するためにジグザグ状の波板状原水スペーサ
（いわゆるコルゲートスペーサ）を用いたスパイラル型
膜エレメントがすでに公知となっている。

【０００９】図１６に示すように、スパイラル型膜エレ
メント２１の外周面は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチッ
ク）、収縮チューブ等からなる外装材２７で被覆され、
両端部にはアンチテレスコープと呼ばれるパッキンホル
ダ２８がそれぞれ取り付けられている。

【００１０】図１７は従来のスパイラル型膜エレメント
の運転方法の一例を示す断面図である。図１７に示すよ
うに、耐圧容器３０は、筒形ケース３１および１対の端
板３２ａ，３２ｂにより構成される。一方の端板３２ａ
には原水入口３３が形成され、他方の端板３２ｂには濃
縮水出口３５が形成されている。また、他方の端板３２
ｂの中央部には透過水出口３４が設けられている。

【００１１】外周面の一端部近傍にパッキン３７が取り
付けられたスパイラル型膜エレメント２１を筒形ケース
３１内に装着し、筒形ケース３１の両方の開口端をそれ
ぞれ端板３２ａ，３２ｂで封止する。集水管２２の一方
の開口端は端板３２ｂの透過水出口３４に嵌合され、他
方の開口端にはエンドキャップ３６が装着される。な
お、図１７では、図１６のパッキンホルダ２８の図示が
省略されている。

【００１２】スパイラル型膜エレメント２１の運転時に
は、原水５１を耐圧容器３０の原水入口３３から第１の
液室３８内に導入する。図１７に示すように、原水５１
は、スパイラル型膜エレメント２１の一方の端面側から
供給される。この原水５１は原水スペーサ２４に沿って
軸方向に流れ、スパイラル型膜エレメント２１の他方の
端面側から濃縮水５３として排出される。原水５１が原
水スペーサ２４に沿って流れる過程で分離膜２６を透過
した透過水５２が透過水スペーサ２５に沿って集水管２
２の内部に流れ込み、集水管２２の端部から排出され
る。

【００１３】その透過水５２は、図１７の耐圧容器３０
の透過水出口３４から外部へ取り出される。また、濃縮
水５３は、耐圧容器３０内の第２の液室３９から濃縮水
出口３５を通して外部へ取り出される。

【００１４】スパイラル型膜エレメントを運転すると、
原水中の濁質物質により膜の目詰まりが生じ、膜流束が
低下する。そのため、薬品洗浄等を行って目詰まりを取
り除き、膜流束を回復させるが、薬品洗浄に要する手間
およびコストが問題となる。そこで、目詰まりが生じな
いように、例えば中空糸膜エレメントでは、透過水また
は空気による逆流洗浄が定期的に行われる。

【００１５】しかし、従来のスパイラル型膜エレメント
２１では、逆流洗浄を行うと次のような問題が生じる。

【００１６】図１８は従来のスパイラル型膜エレメント
における逆流洗浄動作を示す一部切欠き斜視図である。
図１８に示すように、透過水５２が集水管２２の端部か
ら導入される。集水管２２に巻回された封筒状膜２３の
外周面が外装材２７で被覆されているので、集水管２２
の外周面から導出された透過水５２は、封筒状膜２３を
透過して原水スペーサ２４に沿ってスパイラル型膜エレ
メント２１の内部を軸方向に流れ、スパイラル型膜エレ
メント２１の端部から排出される。そのため、逆流洗浄
を行っても、膜の目詰まりの原因となっている濁質物質
等の汚染物質が、スパイラル型膜エレメント２１の端部
から排出されるまでに原水スペーサ２４に捕捉されやす
く、十分に除去されないという問題がある。

【００１７】また、図１７の耐圧容器３０の筒形ケース
３１の内周面とスパイラル型膜エレメント２１との間に
存在する空隙がデッドスペースＳとなり、流体の滞溜
（液溜まり）が生じる。スパイラル型膜エレメント２１
を長期間使用すると、デッドスペースに滞溜している流
体が変成を起こす。特に、流体が有機物を含有する液体
である場合には、微生物等の雑菌が繁殖し、この雑菌が
有機物を分解して悪臭を発生したり、分離膜を分解して
しまうことがあり、信頼性の低下につながる。

【００１８】さらに、従来のスパイラル型膜エレメント
２１では、原水がスパイラル型膜エレメント２１の一端
部から供給され、他端部から排出されるので、集水管２
２に巻回された封筒状膜２３が竹の子状に変形すること
を防止するために、パッキンホルダ２８が必要となる。
また、原水スペーサ２４による圧力損失および目詰まり
による圧力損失によって原水流入側と濃縮水出口側との
間に圧力差が生じ、スパイラル型膜エレメント２１に変
形が生じる。この変形を防止するために、集水管２２に
巻回された封筒状膜２３の外周面をＦＲＰ、収縮チュー
ブ等の外装材２７で被覆している。これらにより、部品
コストおよび製造コストが高くなる。

【００１９】また、原水中の汚染物質によるケークの形
成を防ぐために十分な膜面線速を得ることが必要であ
り、そのためには十分な濃縮側流量が必要となる。濃縮
側流量を大きくすると、スパイラル型膜エレメント当た
りの回収率が低くなる上、原水を供給するポンプが大き
いものとなり、システムコストも非常に大きくなる。

【００２０】ここで、上記の課題を解決するために、特
開平１０−１６５７８０号には以下のようなスパイラル
型膜エレメントが提案されている。

【００２１】このスパイラル型膜エレメントは、独立ま
たは連続した前述の封筒状膜が原水スペーサを介して集
水管の外周面に巻回されてなるスパイラル状膜要素を有
し、スパイラル状膜要素の外周面がネット等の外周部流
路材で全体的または部分的に覆われてなる。

【００２２】上記のスパイラル型膜エレメントは、図１
７に示すような耐圧容器内に装填される。この場合にお
いても、図１７において前述したように、少なくとも一
方の端板の中央に設けられた透過水出口にスパイラル型
膜エレメントの集水管の少なくとも一端部が嵌合され
る。

【００２３】なお、上記のスパイラル型膜エレメントが
複数本耐圧容器内に装填される場合においては、各スパ
イラル型膜エレメントの集水管同士がコネクタにより連
結されており、端部のスパイラル型膜エレメントの集水
管の少なくとも一端部が耐圧容器の端板の透過水出口に
嵌合される。

【００２４】上記のスパイラル型膜エレメントの運転時
には、耐圧容器の原水入口を通じてスパイラル型膜エレ
メントの少なくとも外周部側から原水を供給し、集水管
の少なくとも一方の開口端から透過水を取り出す。この
場合、原水中の汚染物質がスパイラル型膜エレメントの
少なくとも外周部で捕捉される。

【００２５】また、上記のスパイラル型膜エレメントの
洗浄時には、集水管の少なくとも一方の開口端から洗浄
水を導入し、集水管の外周面から導出される洗浄水をス
パイラル型膜エレメントの少なくとも外周部から排出さ
せる。このような逆流洗浄により、スパイラル型膜エレ
メントの膜面および少なくとも外周部に捕捉された汚染
物質がスパイラル型膜エレメントから剥離し、洗浄水と
ともに外部へ排出される。このように、上記のスパイラ
ル型膜エレメントにおいては、膜面および少なくとも外
周部に捕捉された汚染物質を均一に除去することがで
き、運転時に常に一定した透過液量を維持することが可
能となる。

【００２６】また、この場合、スパイラル型膜エレメン
トと耐圧容器との間の空隙部にデッドスペースが形成さ
れないので、スパイラル型膜エレメントと耐圧容器との
空隙部において液体の滞溜が生じない。したがって、有
機物を含有する液体の分離に使用した場合でも、微生物
等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離
膜の分解等の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。

【００２７】さらに、スパイラル型膜エレメントの少な
くも外周部側から原水が供給され、スパイラル型膜エレ
メントに全方向から圧力が加わり、軸方向に変位を起こ
させるような圧力が加わらないので、集水管に巻回され
た封筒状膜が竹の子状に変形することがない。それによ
り、パッキンホルダが不要になるとともに外装材も不要
となる。このため、部品コストおよび製造コストが低減
される。また、原水を供給するポンプに大きなものを用
いることなく高い回収率が得られるため、システムコス
トが低減される。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
スパイラル型膜エレメントにおいては、スパイラル型膜
エレメントの直径が耐圧容器の内径に比べて小さくかつ
耐圧容器内においてスパイラル型膜エレメントを保持す
るパッキンホルダが設けられていない。このため、耐圧
容器とスパイラル型膜エレメントとの間に大きな隙間が
生じており、スパイラル型膜エレメントが保持されな
い。したがって、スパイラル型膜エレメントの集水管を
耐圧容器内の中心部に位置決めすることが困難であり、
耐圧容器内にスパイラル型膜エレメントを装填する際、
耐圧容器の端板に設けられた透過水出口にスパイラル型
膜エレメントの集水管の端部を嵌合させるのが困難であ
る。このため、スパイラル型膜エレメントの装填に非常
に時間および手間がかかる。

【００２９】また、パッキンホルダを有さない上記のス
パイラル型膜エレメントを、例えば直列に３本連結して
耐圧容器内に装填した場合、中央のスパイラル型膜エレ
メントはコネクタによる連結のみにより耐圧容器内に保
持される。このため、中央のスパイラル型膜エレメント
は耐圧容器内において十分に保持されず、スパイラル型
膜エレメントの外周部が耐圧容器の内周面に接触するお
それがある。スパイラル型膜エレメントの外周部が耐圧
容器の内周面に接触すると、スパイラル型膜エレメント
が流路を塞ぐため、スパイラル型膜エレメントの外周部
の全周にわたって耐圧容器の内周面との間に流路が確保
されない。したがって、運転時にスパイラル型膜エレメ
ントの外周部側の全方向から均一に原水を供給すること
が困難になるとともに、洗浄時にスパイラル型膜エレメ
ントから剥離した汚染物質を洗浄水とともに外部に排出
する際、汚染物質を確実かつ円滑に外部に排出すること
が困難となる。

【００３０】本発明の目的は、スパイラル型膜エレメン
トを耐圧容器に容易に装填することが可能であるととも
に、スパイラル型膜エレメントの外周部と耐圧容器の内
周面との間に流路を確保でき、低コスト化が可能でかつ
洗浄が容易であり信頼性の高いスパイラル型膜モジュー
ルを提供することである。

【００３１】本発明の他の目的は、低コスト化が可能で
かつ洗浄が容易であり信頼性の高いスパイラル型膜エレ
メントを容易に装填することが可能であり、スパイラル
型膜エレメントの外周部と耐圧容器の内周面との間に流
路を確保することが可能なスパイラル型膜エレメントの
装填方法を提供することである。

【００３２】

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係るスパイラル型膜モジュールは、耐圧容器内にスパ
イラル型膜エレメントが装填されてなるスパイラル型膜
モジュールであって、スパイラル型膜エレメントは、有
孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状膜
が原液流路材を介して巻回されてなるスパイラル状膜要
素を有し、スパイラル状膜要素の外周部が全体的または
部分的に外周部流路材で覆われ、スパイラル状膜要素の
少なくとも外周部側から原液が供給されて有孔中空管の
少なくとも一方の開口端から透過液が取り出されるよう
に原液流路材が配置され、スパイラル型膜エレメントの
少なくとも一端部に、耐圧容器の内周面に当接する保持
部材が取り付けられたものである。

【００３３】本発明に係るスパイラル型膜モジュールに
おいては、スパイラル型膜エレメントの少なくとも一端
部に耐圧容器の内周面に当接する保持部材が取り付けら
れているので、スパイラル型膜エレメントを耐圧容器内
に装填する際に、スパイラル型膜エレメントの有孔中空
管を耐圧容器内の中心部に容易に位置決めすることがで
きる。したがって、耐圧容器内へのスパイラル型膜エレ
メントの装填時間が短くなり、かつ装填の作業性が向上
する。

【００３４】また、保持部材が耐圧容器の内周面に当接
することにより、スパイラル型膜エレメントの有孔中空
管が耐圧容器の中心部に保持されるので、スパイラル型
膜エレメントの外周部が耐圧容器の内周面に接触するこ
となくスパイラル型膜エレメントの外周部の全周にわた
って耐圧容器の内周面との間に流路が確保される。

【００３５】運転時には、原液が耐圧容器内のスパイラ
ル型膜エレメントの少なくとも外周部側から外周部流路
材を通してスパイラル状膜要素内に供給され、原液流路
材に沿って流れ、複数の封筒状膜を透過した透過液が有
孔中空管内に導かれ、有孔中空管の少なくとも一方の開
口端から取り出される。

【００３６】この場合、上記のように、保持部材により
有孔中空管が耐圧容器内の中心部に保持され、スパイラ
ル型膜エレメントの外周部の全周にわたって耐圧容器の
内周面との間に流路が確保されているので、スパイラル
型膜エレメントの外周部側の全方向からスパイラル状膜
要素内に均一に原液が供給される。このとき、汚染物質
がスパイラル型膜エレメントの少なくとも外周部で捕捉
される。

【００３７】洗浄時には、有孔中空管の少なくとも一方
の開口端から洗浄液が導入されると、有孔中空管の外周
面から封筒状膜内に導出される洗浄液が封筒状膜を透過
して原液流路材に沿って流れ、スパイラル状膜要素の外
周部から外周部流路材を通して排出される。スパイラル
状膜要素から排出された洗浄液は外周部流路材に沿って
流れる。それにより、スパイラル型膜エレメントの膜面
および少なくとも外周部に捕捉された汚染物質がスパイ
ラル型膜エレメントから剥離する。

【００３８】この場合、上記のように、保持部材により
有孔中空管が耐圧容器内の中心部に保持され、スパイラ
ル型膜エレメントの外周部の全周にわたって耐圧容器の
内周面との間に流路が確保されているので、剥離した汚
染物質が洗浄液とともにスパイラル型膜エレメントの外
周部流路材に沿って流れ、耐圧容器の外部に円滑に排出
される。

【００３９】また、スパイラル型膜エレメントの外周部
の全周にわたって耐圧容器の内周面との間に流路が確保
されているので、スパイラル型膜エレメントの外周部と
耐圧容器との間にデッドスペースが形成されない。それ
により、スパイラル型膜エレメントの外周部の流路にお
いて流体の滞溜が生じない。したがって、有機物を含有
する流体の分離に使用した場合でも、微生物等の雑菌の
繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等
の問題が起こらず、高い信頼性が得られる。

【００４０】さらに、スパイラル型膜エレメントの外周
部側の全方向から均一に原液が供給され、スパイラル型
膜エレメントの全方向から均等に圧力が加わり、軸方向
に変形を起こさせるような圧力が加わらないので、有孔
中空管に巻回された封筒状膜が竹の子状に変形すること
がない。それにより、パッキンホルダが不要となり、外
装材も不要であるので、部品コストおよび製造コストが
低減される。また、原液を供給するポンプに大きなもの
を用いることなく高い回収率が得られる。それにより、
システムコストが低減される。

【００４１】また、スパイラル型膜エレメントの外周部
側の全方向から均等に圧力が加わるので、原液の供給圧
力を高くしてもスパイラル型膜エレメントの変形が生じ
ない。したがって、高い耐圧性が得られる。

【００４２】保持部材は所定の厚みを有する保持板であ
ってもよい。この場合、簡単な構造によりスパイラル型
膜エレメントの有孔中空管を耐圧容器内の中心部に確実
に保持することが可能となる。

【００４３】所定の厚みは５ｍｍ以上８０ｍｍ以下であ
ることが好ましい。この場合、保持板の変形を防止しつ
つ耐圧容器の軸方向における寸法の増大を抑制すること
ができる。

【００４４】保持板は多角形状を有してもよい。この場
合、保持板の角部が耐圧容器の内周面に当接し、保持板
の角部間と耐圧容器の内周面との間に隙間が形成され
る。したがって、運転時に耐圧容器の端部側から導入さ
れた原液が保持板と耐圧容器との間の隙間を通してスパ
イラル型膜エレメントの外周部に容易に供給されるとと
もに、洗浄時にスパイラル型膜エレメントの外周部から
排出された洗浄液が汚染物質とともに保持板と耐圧容器
との間の隙間を通して耐圧容器の端部側から容易に排出
される。

【００４５】保持板は孔部を有してもよい。この場合、
運転時に耐圧容器の端部側から導入された原液が保持板
の孔部を通してスパイラル型膜エレメントの外周部に容
易に供給されるとともに、洗浄時にスパイラル型膜エレ
メントの外周部から排出された洗浄液が汚染物質ととも
に保持板の孔部を通して耐圧容器の端部側から容易に排
出される。

【００４６】耐圧容器の内部空間の断面積に対する保持
板の空隙率が８０％以上であることが好ましい。これに
より、保持板自体が原液または洗浄液の流れを妨げるこ
とが防止される。

【００４７】スパイラル状膜要素の外周部が液体透過性
材料で覆われ、液体透過性材料の外周面側が全体的また
は部分的に外周部流路材で覆われてもよい。

【００４８】この場合、液体透過性材料および外周部流
路材によりスパイラル状膜要素の外周部での封筒状膜間
の広がりが防止されるので、スパイラル型膜エレメント
の外周部の全周にわたって耐圧容器の内周面との間に原
液を供給するための流路および洗浄液とともに汚染物質
を排出するための流路が十分に確保される。

【００４９】本発明に係るスパイラル型膜エレメントの
装填方法は、耐圧容器内にスパイラル型膜エレメントを
装填する方法であって、スパイラル型膜エレメントは、
有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の封筒状
膜が原液流路材を介して巻回されてなるスパイラル状膜
要素を有し、スパイラル状膜要素の外周部が全体的また
は部分的に外周部流路材で覆われ、スパイラル状膜要素
の少なくとも外周部側から原液が供給されて有孔中空管
の少なくとも一方の開口端から透過液が取り出されるよ
うに原液流路材が配置され、スパイラル型膜エレメント
の少なくとも一端部に保持部材を取り付け、保持部材が
耐圧容器の内周面に当接するようにスパイラル型膜エレ
メントを耐圧容器内に装填するものである。

【００５０】本発明に係るスパイラル型膜エレメントの
装填方法においては、スパイラル型膜エレメントを耐圧
容器内に装填する際に、スパイラル型膜エレメントの少
なくとも一端部に取り付ける保持部材によりスパイラル
型膜エレメントの有孔中空管を耐圧容器内の中心部に容
易に位置決めすることができる。したがって、耐圧容器
内へのスパイラル型膜エレメントの装填時間が短くな
り、かつ装填の作業性が向上する。

【００５１】また、保持部材が耐圧容器の内周面に当接
することにより、スパイラル型膜エレメントの有孔中空
管が耐圧容器の中心部に保持されるので、スパイラル型
膜エレメントの外周部が耐圧容器の内周面に接触するこ
となくスパイラル型膜エレメントの外周部の全周にわた
って耐圧容器の内周面との間に流路が確保される。

【００５２】運転時には、原液が耐圧容器内のスパイラ
ル型膜エレメントの少なくとも外周部側から外周部流路
材を通してスパイラル状膜要素内に供給され、原液流路
材に沿って流れ、複数の封筒状膜を透過した透過液が有
孔中空管内に導かれ、有孔中空管の少なくとも一方の開
口端から取り出される。

【００５３】この場合、上記のように、保持部材により
有孔中空管が耐圧容器内の中心部に保持され、スパイラ
ル型膜エレメントの外周部の全周にわたって耐圧容器の
内周面との間に流路が確保されるので、スパイラル型膜
エレメントの外周部側の全方向からスパイラル状膜要素
内に均一に原液が供給される。このとき、汚染物質がス
パイラル型膜エレメントの少なくとも外周部で捕捉され
る。

【００５４】洗浄時には、有孔中空管の少なくとも一方
の開口端から洗浄液が導入されると、有孔中空管の外周
面から封筒状膜内に導出される洗浄液が封筒状膜を透過
して原液流路材に沿って流れ、スパイラル状膜要素の外
周部から外周部流路材を通して排出される。スパイラル
状膜要素から排出された洗浄液は外周部流路材に沿って
流れる。それにより、スパイラル型膜エレメントの膜面
および少なくとも外周部に捕捉された汚染物質がスパイ
ラル型膜エレメントから剥離する。

【００５５】この場合、上記のように、保持部材により
有孔中空管が耐圧容器内の中心部に保持され、スパイラ
ル型膜エレメントの外周部の全周にわたって耐圧容器の
内周面との間に流路が確保されるので、剥離した汚染物
質が洗浄液とともにスパイラル型膜エレメントの外周部
流路材に沿って流れ、耐圧容器の外部に円滑に排出され
る。

【００５６】また、スパイラル型膜エレメントの外周部
の全周にわたって耐圧容器の内周面との間に流路が確保
されるので、スパイラル型膜エレメントの外周部と耐圧
容器との間にデッドスペースが形成されない。それによ
り、スパイラル型膜エレメントの外周部の流路において
流体の滞溜が生じない。したがって、有機物を含有する
流体の分離に使用した場合でも、微生物等の雑菌の繁
殖、有機物の分解による悪臭の発生、分離膜の分解等の
問題が起こらず、高い信頼性が得られる。

【００５７】さらに、スパイラル型膜エレメントの外周
部側の全方向から均一に原液が供給され、スパイラル型
膜エレメントの全方向から均等に圧力が加わり、軸方向
に変形を起こさせるような圧力が加わらないので、有孔
中空管に巻回された封筒状膜が竹の子状に変形すること
がない。それにより、パッキンホルダが不要となり、外
装材も不要であるので、部品コストおよび製造コストが
低減される。また、原液を供給するポンプに大きなもの
を用いることなく高い回収率が得られる。それにより、
システムコストが低減される。

【００５８】また、スパイラル型膜エレメントの外周部
側の全方向から均等に圧力が加わるので、原液の供給圧
力を高くしてもスパイラル型膜エレメントの変形が生じ
ない。したがって、高い耐圧性が得られる。

【００５９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例における
スパイラル型膜モジュールを示す模式的断面図である。

【００６０】図１に示すように、本例におけるスパイラ
ル型膜モジュールは、直列に連結された３本のスパイラ
ル型膜エレメント１が耐圧容器１００内に装填されてな
る。なお、スパイラル型膜エレメント１の詳細について
は後述する。

【００６１】耐圧容器１００は、筒形ケース１１１およ
び１対の端板１２０ａ，１２０ｂにより構成される。筒
形ケース１１１の底部には原水入口１３０が形成され、
上部には原水出口１３１が形成されている。原水出口１
３１はエアー抜きにも用いられる。また、端板１２０
ａ，１２０ｂの中央部には透過水出口１４０が設けられ
ている。

【００６２】上記のスパイラル型膜モジュールにおい
て、各スパイラル型膜エレメント１の両端部には、保持
部材として保持板２００が設けられている。

【００６３】図２（ａ）は保持板２００の正面図であ
り、図２（ｂ）は、図２（ａ）の保持板２００のＡ−Ａ
線における断面図である。なお、図１においては、図２
（ｂ）の保持板２００の断面図を示している。

【００６４】図１および図２（ａ），（ｂ）に示すよう
に、保持板２００の中央に設けられた集水管貫通孔２１
０にスパイラル型膜エレメント１の集水管２を通すこと
により、保持板２００がスパイラル型膜エレメント１の
両端部に取り付けられる。

【００６５】保持板２００は四角形状を有し、各々の角
部が耐圧容器１００（図１）の内周面に当接している。
保持板２００の角部間と耐圧容器１００の内周面との間
には隙間が形成されている。このような保持板２００が
取り付けられたスパイラル型膜エレメント１において
は、保持板２００により、集水管２が耐圧容器１００の
中心部に保持される。

【００６６】保持板２００は、中央に設けられた集水管
貫通孔２１０の他に、分散配置された複数の孔部２２０
を有する。この場合、孔部２２０の数、配置および孔径
は特に限定されるものではない。

【００６７】このように、保持板２００に複数の孔部２
２０が設けられるとともに保持板２００の角部間と耐圧
容器１００の内周面との間に隙間が形成されるため、ス
パイラル型膜モジュールの運転時には、これらの孔部２
２０および隙間を通して容易に原水が供給される。ま
た、スパイラル型膜モジュールの洗浄時には、これらの
空隙部を通して、剥離した汚染物質を含む逆流洗浄排水
が容易に排出される。したがって、保持板２００が流路
の妨げになることはない。

【００６８】ここで、耐圧容器１００の内部空間の断面
積に対する保持板２００の空隙率は８０％以上であるこ
とが好ましい。耐圧容器１００の内部空間の断面積に対
する保持板２００の空隙率が８０％未満の場合、スパイ
ラル型膜モジュールにおいて、保持板２００により、運
転時における原水の流れおよび洗浄時における逆流洗浄
排水の流れが妨げられる。

【００６９】また、保持板２００の厚みＷ₁は５ｍｍ以
上８０ｍｍ以下であることが好ましい。保持板２００の
厚みＷ₁が５ｍｍ未満の場合、耐圧容器１００にスパイ
ラル型膜エレメント１を装填する際に、保持板２００が
変形するおそれがある。一方、保持板２００の厚みＷ₁
が８０ｍｍより大きい場合、３本のスパイラル型膜エレ
メント１を装填してなる図１のスパイラル型膜モジュー
ルにおいては、保持板２００に要する分だけ耐圧容器１
００の軸方向における長さを大きくする必要がある。こ
のような長さの大きなスパイラル型膜モジュールは、設
置に大きな面積を必要とするため好ましくない。

【００７０】図１に示すように、隣接するスパイラル型
膜エレメント１の集水管２の端部は、保持板２００を介
してインターコネクタ１１６により直列に連結されてい
る。このように連結された３本のスパイラル型膜エレメ
ント１が筒形ケース１１１内に収納され、筒形ケース１
１１の両方の開口端がそれぞれ端板１２０ａ，１２０ｂ
で封止される。両端部のスパイラル型膜エレメント１の
集水管２の一端部は、保持板２００およびアダプタ１１
５を介して、それぞれ端板１２０ａ，１２０ｂの透過水
出口１４０に嵌合される。

【００７１】この場合、各スパイラル型膜エレメント１
が保持板２００により耐圧容器１００内において保持さ
れているため、スパイラル型膜エレメント１の集水管２
を耐圧容器１００内の中心部に容易に位置決めすること
ができる。したがって、両端部のスパイラル型膜エレメ
ント１の集水管２の一端部を透過水出口１４０に容易に
嵌合させることが可能であり、耐圧容器１００へのスパ
イラル型膜エレメント１の装填にかかる時間および手間
が低減され、装填作業の効率が向上する。

【００７２】また、上記のスパイラル型膜モジュールに
おいては、保持板２００により、スパイラル型膜エレメ
ント１が耐圧容器１００内において保持されているた
め、各スパイラル型膜エレメント１、特に中央のスパイ
ラル型膜エレメント１の外周部が耐圧容器１００の内周
面に接触するおそれがない。したがって、スパイラル型
膜エレメント１の外周部の全周にわたって耐圧容器１０
０の内周面との間に流路が確保される。

【００７３】図３は本発明の他の実施例におけるスパイ
ラル型膜モジュールを示す模式的断面図である。本例に
おけるスパイラル型膜モジュールは、以下の点を除い
て、図１に示すスパイラル型膜モジュールと同様の構造
を有する。

【００７４】図３のスパイラル型膜モジュールにおいて
は、隣接するスパイラル型膜エレメント１の間に共通の
保持板２０１が設けられている。この場合、保持板２０
１はインターコネクタの機能も兼ね備えている。また、
両端部のスパイラル型膜エレメント１においては、透過
水出口１４０側の端部に保持板２０１が設けられておら
ず、集水管２の一端部がアダプタ１１５を介してそれぞ
れ端板１２０ａ，１２０ｂの透過水出口１４０に嵌合さ
れている。

【００７５】図４（ａ）は保持板２０１の正面図であ
り、図４（ｂ）は、図４（ａ）の保持板２０１のＢ−Ｂ
線における断面図である。なお、図３においては、図４
（ｂ）の保持板２０１の断面図を示している。

【００７６】図３および図４（ａ），（ｂ）に示すよう
に、保持板２０１の中央に設けられた集水管貫通孔２１
１に、隣接するスパイラル型膜エレメント１の各々の集
水管２の一端部を嵌合させる。この場合、保持板２０１
の集水管貫通孔２１１周辺にはＯリング溝が設けられて
おり、このＯリング溝にＯリング２１２が取り付けられ
ている。このような保持板２０１により、隣接するスパ
イラル型膜エレメント１の各々の集水管２が連結され
る。このように、本例においては、各スパイラル型膜エ
レメント１が、図１のインターコネクタ１１６の代わり
に、保持板２０１により連結される。

【００７７】図４（ａ）に示すように、保持板２０１は
八角形状を有し、各々の角部は耐圧容器１００（図３）
の内周面に当接している。保持板２０１の角部間と耐圧
容器１００の内周面との間には隙間が形成されている。
このような保持板２０１により、各スパイラル型膜エレ
メント１の集水管２が耐圧容器１００の中心部に保持さ
れる。

【００７８】保持板２０１は、図２の保持板２００と同
様、中央に設けられた集水管貫通孔２１１の他に、分散
配置された大きさの異なる複数の孔部２２１ａ，２２１
ｂを有する。この場合、孔部２２１ａ，２２１ｂの数、
配置および孔径は、特に限定されるものではない。

【００７９】このように、保持板２０１に複数の孔部２
２１ａ，２２１ｂが設けられるとともに保持板２０１の
角部間と耐圧容器１００の内周面との間に隙間が形成さ
れるため、スパイラル型膜モジュールの運転時には、こ
れらの孔部２２１ａ，２２１ｂおよび隙間を通して容易
に原水が供給される。また、スパイラル型膜モジュール
の洗浄時には、これらの孔部２２１ａ，２２１ｂおよび
隙間を通して、剥離した汚染物質を含む逆流洗浄排水が
容易に排出される。したがって、保持板２０１が流路の
妨げになることはない。

【００８０】ここで、耐圧容器１００の内部空間の断面
積に対する保持板２０１の空隙率は、保持板２００の場
合と同様、８０％以上であることが好ましい。耐圧容器
１００の内部空間の断面積に対する保持板２０１の空隙
率が８０％未満の場合、スパイラル型膜モジュールにお
いて、保持板２０１により、運転時における原水の流れ
および洗浄時における逆流洗浄排水の流れが妨げられ
る。

【００８１】また、保持板２０１の厚みＷ₂は５ｍｍ以
上８０ｍｍ以下であることが好ましい。保持板２０１の
厚みＷ₂が５ｍｍ未満の場合、耐圧容器１００にスパイ
ラル型膜エレメント１を装填する際に、保持板２０１が
変形するおそれがある。一方、保持板２０１の厚みＷ₂
が８０ｍｍより大きい場合、３本のスパイラル型膜エレ
メント１を装填してなる図３のスパイラル型膜モジュー
ルにおいては、保持板２０１に要する分だけ耐圧容器１
００の軸方向における長さを大きくする必要がある。こ
のような長さの大きなスパイラル型膜モジュールは、設
置に大きな面積を必要とするため好ましくない。

【００８２】上記のような保持板２０１を備えた図３の
スパイラル型膜モジュールにおいては、各スパイラル型
膜エレメント１が保持板２０１により耐圧容器１００内
において保持されているため、スパイラル型膜エレメン
ト１の集水管２を耐圧容器１００内の中心部に容易に位
置決めすることができる。したがって、両端部のスパイ
ラル型膜エレメント１の集水管２の一端部を透過水出口
１４０に容易に嵌合させることが可能であり、耐圧容器
１００へのスパイラル型膜エレメント１の装填にかかる
時間および手間が低減され、装填作業の効率が向上す
る。

【００８３】また、上記のスパイラル型膜モジュールに
おいては、保持板２０１によりスパイラル型膜エレメン
ト１が耐圧容器１００内において保持されているため、
各スパイラル型膜エレメント１、特に中央のスパイラル
型膜エレメント１の外周部が耐圧容器１００の内周面に
接触するおそれがない。したがって、スパイラル型膜エ
レメント１の外周部の全周にわたって耐圧容器１００の
内周面との間に流路が確保される。

【００８４】図５は、図１および図３のスパイラル型膜
モジュールに用いられるスパイラル型膜エレメントの例
を示す一部切欠き斜視図である。また、図６は図５のス
パイラル型膜エレメントの封筒状膜の一例を示す横断面
図であり、図７は図６のスパイラル型膜エレメントの封
筒状膜の他の例を示す横断面図である。

【００８５】図５に示すスパイラル型膜エレメント１
は、有孔中空管からなる集水管２の外周面にそれぞれ独
立した複数の封筒状膜３または連続した複数の封筒状膜
３を巻回することにより構成されるスパイラル状膜要素
１ａを含む。封筒状膜３の間には、封筒状膜３同士が密
着して膜面積が狭くなることを防止するため、および原
水の流路を形成するために原水スペーサ（原液流路材）
４が挿入されている。

【００８６】また、スパイラル状膜要素１ａの外周面
は、液体透過性材料である分離膜９で覆われている。こ
の分離膜９としては、精密濾過膜または限外濾過膜が用
いられる。

【００８７】精密濾過膜としては、ポリオレフィン、ポ
リスルホン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチ
レン、ポリアクリロニトリル、酢酸セルロース等の高分
子有機膜を用いることができる。また、限外濾過膜とし
ては、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリスチレン、
ポリアクリロニトリル、酢酸セルロース、ポリエチレン
等の高分子有機膜を用いることができる。

【００８８】分離膜９の外周面側は、ネットからなる外
周部流路材５で覆われている。ネットの材質としては、
ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、酢酸
セルロース等の高分子材料、セラミック等の無機材料、
金属、合成ゴムまたは繊維等を用いることができる。

【００８９】精密濾過膜の孔径は、０．０１μｍ以上１
０μｍ以下であることが好ましい。限外濾過膜の孔径
は、分画分子量２００００以上孔径０．０１μｍ以下で
あることが好ましい。さらに、外周部流路材５として用
いるネットは、４メッシュ以上１００メッシュ以下であ
ることが好ましい。

【００９０】分離膜９として用いる精密濾過膜または限
外濾過膜の孔径および外周部流路材５として用いるネッ
トの網目の数は原水の水質に応じて選択する。

【００９１】図５に示すスパイラル型膜エレメント１に
おいては、分離膜９として、エチレンビニルアルコール
等のポリオレフィンからなる孔径０．４μｍの精密濾過
膜を用いる。また、分離膜９として、ポリスルホンから
なる限外濾過膜を用いてもよい。さらに、外周部流路材
５として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から
なる５０メッシュのネットを用いる。

【００９２】なお、スパイラル状膜要素１ａの外周面に
加えてスパイラル状膜要素１ａの端面も分離膜９で覆っ
てもよい。

【００９３】図６および図７に示すように、封筒状膜３
は、透過水スペーサ（透過液流路材）６の両面に２枚の
分離膜７を重ね合わせて３辺を接着することにより形成
され、その封筒状膜３の開口部が集水管２の外周面に取
り付けられている。分離膜７としては、１０ｋｇｆ／ｃ
ｍ²以下で運転される低圧逆浸透膜、限外濾過膜、精密
濾過膜等が用いられる。

【００９４】図６の例では、複数の封筒状膜３がそれぞ
れ独立した分離膜７により形成される。図７の例では、
複数の封筒状膜３が連続した分離膜７を折り畳むことに
より形成される。

【００９５】原水スペーサ４の厚みが０．５ｍｍよりも
大きいと、原水中の汚染物質をスパイラル型膜エレメン
ト１の少なくとも外周部で捕捉しにくくなる。一方、原
水スペーサ４の厚みが０．１ｍｍよりも小さいと、封筒
状膜３同士が接触しやすくなり、膜面積が小さくなる。
したがって、原水スペーサ４の厚みは０．１ｍｍ以上
０．５ｍｍ以下であることが好ましい。

【００９６】図５に示すように、外周部流路材５は、複
数の線材６１，６２が互いに直角に交差するように格子
状に形成されている。線材６１の厚さは線材６２の厚さ
よりも大きく設定されている。それにより、原水５１が
線材６１間において線材６１と平行な方向にほぼ直線状
に流れやすくなる。

【００９７】また、図５に示すように、外周部流路材５
は線材６１が集水管２の軸方向と平行になるように配置
されている。したがって、原水がスパイラル状膜要素１
ａの外周部で軸方向に流れやすくなる。

【００９８】外周部流路材５の厚みｔが３０ｍｍよりも
大きいと、スパイラル型膜エレメント１を収納する耐圧
容器に対するスパイラル型膜エレメント１の容積効率が
小さくなる。一方、外周部流路材５の厚みｔが０．６ｍ
ｍよりも小さいと、透過水の逆流洗浄時にスパイラル型
膜エレメント１の少なくとも外周部に付着した汚染物質
を系外に排出するための原水の流速が小さくなる。した
がって、外周部流路材５の厚みは０．６ｍｍ以上３０ｍ
ｍ以下であることが好ましい。

【００９９】また、外周部流路材５の厚み方向における
空隙率は例えば２０％以上６０％以下と設定する。これ
により、逆流洗浄時に汚染物質を軸方向に動かす原水の
抵抗を低減しつつ外周部流路材５の十分な強度を確保す
ることができる。また、外周部流路材５の網目の縦およ
び横のピッチは例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下とする。
これにより、スパイラル状膜要素１ａの外周面が耐圧容
器に接触して原水の流路が狭くなることを防止しつつ封
筒状膜３間に原水を十分に供給することができる。

【０１００】なお、外周部の分離膜９の全体を外周部流
路材５で覆ってもよく、あるいは一部の領域を外周部流
路材５で覆ってもよい。

【０１０１】上記のようなスパイラル型膜エレメント１
を備えた図１および図３に示すスパイラル型膜モジュー
ルは、以下に示す運転方法により運転される。

【０１０２】図１および図３に示すスパイラル型膜モジ
ュールの運転時には、原水出口１３１を閉じ、耐圧容器
１００の原水入口１３０から原水５１を耐圧容器１００
の内部に導入する。図５に示すように、原水５１は、各
スパイラル型膜エレメント１の外周部流路材５に沿って
流れる。各スパイラル型膜エレメント１において、原水
５１は少なくとも外周部側から分離膜９を透過し、原水
スペーサ４に沿って封筒状膜３間に浸入する。分離膜７
を透過した透過水が透過水スペーサ６に沿って集水管２
の内部に流れ込み、耐圧容器１００の両端部の透過水出
口１４０から透過水５２が取り出される。このようにし
て、全量濾過が行われる。この場合、各スパイラル型膜
エレメント１において、汚染物質が少なくとも外周部で
捕捉されるため、封筒状膜３を構成する分離膜７の負荷
が減少する。

【０１０３】一定時間濾過を行った後、透過側から透過
水５２による逆流洗浄を行う。図１および図３に示すよ
うに、逆流洗浄には、耐圧容器１００の両端部の透過水
出口１４０からスパイラル型膜エレメント１の集水管２
内部に透過水５２を導入する。

【０１０４】図８は各スパイラル型膜エレメント１の逆
流洗浄動作を示す一部切欠き斜視図である。図８に示す
ように、各スパイラル型膜エレメント１において、透過
水５２は集水管２から封筒状膜３を透過し、膜面の汚染
物質を膜面から剥離させ原水スペーサ４に沿って少なく
とも外周部に向かって流れる。また、この透過水５２に
より各スパイラル型膜エレメント１の少なくとも外周部
に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。

【０１０５】その後、原水出口１３１を開くとともに原
水入口１３０から原水５１を供給してフラッシングを行
い、剥離した汚染物質を原水とともに原水出口１３１か
らスパイラル型膜モジュールの外部に排出する。なお、
この場合、逆流洗浄の前に原水によるフラッシングを行
ってもよく、あるいは、逆流洗浄と並行して原水による
フラッシングを行ってもよい。

【０１０６】前述のように、上記のスパイラル型膜モジ
ュールにおいては、保持板２００，２０１により、各ス
パイラル型膜エレメント１の外周部の全周にわたって耐
圧容器１００の内周面との間に流路が確保されている。
この場合、保持板２００，２０１に複数の孔部２２０，
２２１ａ，２２１ｂが設けられるとともに、保持板２０
０，２０１の角部間と耐圧容器１００の内周面との間に
隙間が形成されているため、保持板２００，２０１が流
路の妨げになることはない。

【０１０７】このことから、スパイラル型膜モジュール
の運転時においては、スパイラル型膜エレメント１の外
周部側の全方向からスパイラル状膜要素１ａ内に均一に
原水５１が供給される。

【０１０８】また、スパイラル型膜モジュールの洗浄時
においては、逆流洗浄により各スパイラル型膜エレメン
ト１の膜面、原水スペーサ４、外周部等から剥離した汚
染物質を含む逆流洗浄排水をスパイラル型膜エレメント
１の外周部流路材５に沿って耐圧容器１００の外部に容
易にかつ確実に排出することができる。それにより、安
定した透過水量を維持することが可能となる。

【０１０９】また、上記のスパイラル型膜モジュールに
おいては、スパイラル型膜エレメント１の外周部の全周
にわたって耐圧容器１００の内周面との間に流路が確保
された状態で前述のような全量濾過が行われるため、各
スパイラル型膜エレメント１と耐圧容器１００との間の
空隙部にデッドスペースが形成されない。このため、微
生物等の雑菌の繁殖、有機物の分解による悪臭の発生、
分離膜の分解等の問題が発生せず、高い信頼性が得られ
る。

【０１１０】また、各スパイラル型膜エレメント１の外
周部の全方向から均一に原水５１が供給されるので、ス
パイラル型膜エレメント１の全方向から均等に圧力が加
わる。このため、スパイラル型膜エレメント１の変形の
問題が生じず、パッキンホルダおよび外装材が不要とな
る。それにより、部品コストおよび製造コストが低減さ
れる。

【０１１１】また、全量濾過が行われるので、原水５１
を供給するポンプに大きな物を用いる必要がない。それ
により、システムコストが低減される。

【０１１２】さらに、スパイラル型膜エレメント１の外
周部側の全方向から均等に圧力が加わるので、原水５１
の供給圧力を高くしてもスパイラル型膜エレメント１の
変形が生じない。したがって、高い耐圧性が得られる。

【０１１３】なお、上記のスパイラル型膜モジュールの
運転時において、原水出口１３１から一部原水を取り出
し、各スパイラル型膜エレメント１の外周部において軸
方向に原水の流れを形成してもよい。この場合、原水中
の汚染物質の沈降を抑制しつつ汚染物質の一部を耐圧容
器１００の外部に排出することができるため、さらに安
定した透過水量を維持することが可能となる。

【０１１４】また、上記においては、複数の孔部２２
０，２２１ａ，２２１ｂを有する四角形状および八角形
状を有する保持板２００，２０１を用いた場合について
説明したが、耐圧容器１００の内周面に当接しかつ耐圧
容器１００の内部空間の断面積に対する空隙率が８０％
以上であれば、これ以外の多角形状または円形状を有す
る保持板を用いてもよい。

【０１１５】さらに、上記においては、スパイラル型膜
モジュールが図５のスパイラル型膜エレメント１を備え
ているが、これ以外の構造を有するスパイラル型膜エレ
メントを備えてもよい。この場合について、以下に説明
する。

【０１１６】図９はスパイラル型膜エレメントの他の例
を示す正面図である。図９では、外周部流路材の図示が
省略されている。

【０１１７】図９（ａ）のスパイラル型膜エレメント１
においては、スパイラル状膜要素１ａの両端部が樹脂層
４０で封止されている。図９（ｂ）のスパイラル型膜エ
レメント１においては、スパイラル状膜要素１ａの一端
部が樹脂層４０で封止されている。

【０１１８】図９（ａ），（ｂ）のスパイラル型膜エレ
メント１では、製造時の作業工程が増加するが、スパイ
ラル型膜エレメント１の両端部または一端部に原水を供
給するスペースが不要となる。したがって、耐圧容器を
小型化することができ、耐圧容器内にスパイラル型膜エ
レメント１を収納してなるスパイラル型膜モジュールを
小型化することができる。

【０１１９】また、スパイラル型膜エレメント１の樹脂
層４０で封止された端部を耐圧容器の原水入口側に配置
することにより、原水導入時に原水の動圧によりスパイ
ラル型膜エレメント１の端面に汚れが付着することを防
止することができる。

【０１２０】図１０はスパイラル型膜エレメントのさら
に他の例を示す一部切欠き斜視図である。また、図１１
は図１０のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜の一例
を示す横断面図であり、図１２は図１０のスパイラル型
膜エレメントの封筒状膜の他の例を示す横断面図であ
る。さらに、図１３は図１０のスパイラル型膜エレメン
トの一部切欠き正面図である。

【０１２１】図１０に示すスパイラル型膜エレメント１
は、有孔中空管からなる集水管２の外周面にそれぞれ独
立した複数の封筒状膜３または連続した複数の封筒状膜
３を巻回することにより構成されるスパイラル状膜要素
１ａを含む。封筒状膜３の間には、封筒状膜３同士が密
着して膜面積が狭くなることを防止するため、および原
水の流路を形成するために原水スペーサ（原液流路材）
４が挿入されている。

【０１２２】図１１および図１２に示すように、封筒状
膜３は、透過水スペーサ（透過液流路材）６の両面に２
枚の分離膜７を重ね合わせて３辺を接着することにより
形成され、その封筒状膜３の開口部が集水管２の外周面
に取り付けられている。分離膜７としては、１０ｋｇｆ
／ｃｍ²以下で運転される低圧逆浸透膜、限外濾過膜、
精密濾過膜等が用いられる。

【０１２３】図１１の例では、複数の封筒状膜３がそれ
ぞれ独立した分離膜７により形成される。図１１の例で
は、複数の封筒状膜３が連続した分離膜７を折り畳むこ
とにより形成される。

【０１２４】また、スパイラル状膜要素１ａの外周面は
液体透過性材料であるネット８で覆われている。このネ
ット８の材質としては、ポリオレフィン、ポリスルホ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポ
リスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等の合
成樹脂、またはステンレス、鉄等の金属を用いることが
できる。

【０１２５】ネット８は、３メッシュ以上２００メッシ
ュ以下であることが好ましい。それにより、逆流洗浄時
の逆圧によるスパイラル状膜要素１ａの膨らみを確実に
抑えることができるとともに、運転時に外周部側からス
パイラル状膜要素１ａ内に原水を十分に供給することが
できる。

【０１２６】図１０に示すスパイラル型分離膜エレメン
ト１においては、ネット８の材質として、トリコット布
にエポキシ樹脂を含浸させたものを使用する。このネッ
ト８は、５０メッシュであり、縦糸および横糸のピッチ
は０．５ｍｍ、縦糸および横糸の径は０．１５ｍｍであ
る。

【０１２７】なお、スパイラル状膜要素１ａの外周面に
加えてスパイラル状膜要素１ａの端面もネット８で覆っ
てもよい。

【０１２８】図１３に示すように、スパイラル状膜要素
１ａの外周面を覆うネット８の３箇所に等間隔で円周方
向に沿って樹脂８１が塗布され、それによりネット８が
スパイラル状膜要素１ａの外周面に３箇所で固定されて
いる。樹脂８１の塗布箇所の数は、逆流洗浄時に生じる
逆圧に依存するため特に限定しないが、樹脂８１の塗布
箇所が３箇所よりも多くなると、逆流洗浄時にスパイラ
ル状膜要素１ａの外周部の汚染物質が除去されにくくな
る。したがって、例えば長さ９４４ｃｍのスパイラル状
膜要素１ａでは、３箇所程度を樹脂８１で固定すること
が好ましい。

【０１２９】ネット８の外周面側は、外周部流路材５で
覆われている。外周部流路材５の材質および寸法は、図
１に示した外周部流路材５の材質および寸法と同様であ
る。

【０１３０】なお、外周部のネット８の全体を外周部流
路材５で覆ってもよく、あるいは一部の領域を外周部流
路材５で覆ってもよい。

【０１３１】さらに、図１４に示すような透過水スペー
サ６の一部をネットとして用いたスパイラル型膜エレメ
ント１を用いてもよい。このようなスパイラル型膜エレ
メント１においては、１つの封筒状膜３内に挿入された
透過水スペーサ６が封筒状膜３の外周部側の側部から外
部へ突出するように延長され、透過水スペーサ６の延長
された部分がネット８としてスパイラル状膜要素１ａの
外周面に巻回されている。封筒状膜３の外周部側の側部
から外部へ突出する透過水スペーサ６と封筒状膜３との
間は樹脂６ａでシールされている。

【０１３２】この場合、ネット８を別個に設けることに
よる追加の部品コストを抑えつつ逆流洗浄時の逆圧によ
るスパイラル状膜要素１ａの膨らみを延長された透過水
スペーサ６により防止することができる。

【０１３３】図１または図３のスパイラル型膜モジュー
ルに、図５のスパイラル型膜エレメント１の代わりに図
９〜図１４のスパイラル型膜エレメント１を装填する場
合においても、図２または図４の保持板２００，２０１
を用いることにより、図１または図３の実施例と同様の
効果が得られる。

【０１３４】なお、図５〜図１４においては、スパイラ
ル状膜要素１ａを分離膜等の液体透過性材料で被覆しさ
らにネット等の外周部流路材で被覆してなる２重構造の
スパイラル型膜エレメント１について説明したが、本発
明に係るスパイラル型膜モジュールに用いるスパイラル
型膜エレメントは、スパイラル状膜要素１ａを直接、外
周部流路材で被覆してなる１重構造であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるスパイラル型膜モジ
ュールを示す模式的断面図である。

【図２】図１のスパイラル型膜モジュールの保持板を示
す図である。

【図３】本発明の他の実施例におけるスパイラル型膜モ
ジュールを示す模式的断面図である。

【図４】図３のスパイラル型膜モジュールの保持板を示
す図である。

【図５】図１および図３のスパイラル型膜モジュールに
おけるスパイラル型膜エレメントの一部切欠き斜視図で
ある。

【図６】図５のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜の
一例を示す横断面図である。

【図７】図５のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜の
他の例を示す横断面図である。

【図８】図５のスパイラル型膜エレメントにおける逆流
洗浄動作を示す一部切欠き斜視図である。

【図９】図１または図３のスパイラル型膜モジュールに
おけるスパイラル型膜エレメントの他の例を示す正面図
である。

【図１０】図１または図３のスパイラル型膜モジュール
におけるスパイラル型膜エレメントのさらに他の例を示
す一部切欠き斜視図である。

【図１１】図１０のスパイラル型膜エレメントの封筒状
膜の一例を示す横断面図である。

【図１２】図１０のスパイラル型膜エレメントの封筒状
膜の他の例を示す横断面図である。

【図１３】図１０のスパイラル型膜エレメントの一部切
欠き正面図である。

【図１４】透過水スペーサをネットとして用いた例を示
す横断面図である。

【図１５】従来のスパイラル型膜エレメントの一部切欠
き斜視図である。

【図１６】従来のスパイラル型膜エレメントの外観斜視
図である。

【図１７】従来のスパイラル型膜エレメントの運転方法
の一例を示す断面図である。

【図１８】従来のスパイラル型膜エレメントにおける逆
流洗浄動作を示す一部切欠き斜視図である。

【符号の説明】

１スパイラル型膜エレメント１ａスパイラル状膜要素２集水管３封筒状膜４原水スペーサ５外周部流路材６透過水スペーサ７分離膜８ネット９分離膜１０，１００耐圧容器１３，１３０原水入口１４，１４０透過水出口５１原水５２透過水６１，６２線材８１樹脂２００，２０１保持板２１０，２１１集水管貫通孔２２０，２２１ａ，２２１ｂ孔部

フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA03 GA05 GA06 GA07 HA62 HA65 HA95 JA03A JA04B JA05A JA05B JA05Z JA06Z JA07A JA07B JA19Z JA22Z JA27Z JA52Z JB01 KA31 KC03 KC13 MA03 MA22 MA40 MB02 MB05 MC18X MC22X MC23X MC24X MC34X MC39X MC62X PA01 PA02 PA05 PB03 PB04 PC51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐圧容器内にスパイラル型膜エレメント
が装填されてなるスパイラル型膜モジュールであって、
前記スパイラル型膜エレメントは、有孔中空管の外周面
に独立または連続した複数の封筒状膜が原液流路材を介
して巻回されてなるスパイラル状膜要素を有し、前記ス
パイラル状膜要素の外周部が全体的または部分的に外周
部流路材で覆われ、前記スパイラル状膜要素の少なくと
も外周部側から原液が供給されて前記有孔中空管の少な
くとも一方の開口端から透過液が取り出されるように前
記原液流路材が設けられ、前記スパイラル型膜エレメン
トの少なくとも一端部に、前記耐圧容器の内周面に当接
する保持部材が取り付けられたことを特徴とするスパイ
ラル型膜モジュール。
【請求項２】前記保持部材は所定の厚みを有する保持
板であることを特徴とする請求項１記載のスパイラル型
膜モジュール。
【請求項３】前記所定の厚みが５ｍｍ以上８０ｍｍ以
下であることを特徴とする請求項２記載のスパイラル型
膜モジュール。
【請求項４】前記保持板は多角形状を有することを特
徴とする請求項２または３記載のスパイラル型膜モジュ
ール。
【請求項５】前記保持板は孔部を有することを特徴と
する請求項２〜４のいずれかに記載のスパイラル型膜モ
ジュール。
【請求項６】前記耐圧容器の内部空間の断面積に対す
る前記保持板の空隙率が８０％以上であることを特徴と
する請求項２〜５のいずれかに記載のスパイラル型膜モ
ジュール。
【請求項７】前記スパイラル状膜要素の外周部が液体
透過性材料で覆われ、前記液体透過性材料の外周面側が
全体的または部分的に前記外周部流路材で覆われたこと
を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のスパイラ
ル型膜モジュール。
【請求項８】耐圧容器内にスパイラル型膜エレメント
を装填する方法であって、前記スパイラル型膜エレメン
トは、有孔中空管の外周面に独立または連続した複数の
封筒状膜が原液流路材を介して巻回されてなるスパイラ
ル状膜要素を有し、前記スパイラル状膜要素の外周部が
全体的または部分的に外周部流路材で覆われ、前記スパ
イラル状膜要素の少なくとも外周部側から原液が供給さ
れて前記有孔中空管の少なくとも一方の開口端から透過
液が取り出されるように前記原液流路材が配置され、前
記スパイラル型膜エレメントの少なくとも一端部に保持
部材を取り付け、前記保持部材が前記耐圧容器の内周面
に当接するように前記スパイラル型膜エレメントを前記
耐圧容器内に装填することを特徴とするスパイラル型膜
エレメントの装填方法。