JP2001293338A - スパイラル型膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １個のスパイラル型膜モジュールによって多
段の膜透過処理を行う。 【解決手段】 集水管１０の外周に２重袋ユニット２０
を２次透過水の流路材４２と共にスパイラル状に巻回し
てなる巻回体２５を有する。区画用リング５０よりも外
周側の巻回体２５の端面から原水が２重袋ユニット２０
の内袋３０内に流入し、原水流路材３１に沿って巻回体
２５の軸心線と平行方向に流れ、この間に膜透過処理を
受ける。膜を透過しなかった水は巻回体２５の後端面か
ら１次濃縮水として流出する。内袋３０を透過した１次
透過水は、内袋３０と外袋４０との間を１次透過水流路
材４１に沿って流れ、この間に外袋４０によって第２段
目の膜透過処理を受ける。２次濃縮水は巻回体２５の端
面から区画用リング５０内に流出する。外袋４０を透過
した２次透過水は、集水管１０に流入し、取り出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は精密濾過装置、限外
濾過装置、逆浸透膜分離装置などの膜分離装置に用いら
れる膜モジュールに係り、特に、分離膜をスパイラル状
に巻回してなるスパイラル型膜モジュールに関する。詳
しくは、１つの膜モジュール内において水等の流体が複
数回の膜分離処理を受けるよう構成されたスパイラル型
膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】膜分離装置に用いられる膜モジュールと
して、集水管の外周に分離膜を巻回したスパイラル型膜
モジュールがある。

【０００３】第７図は従来のスパイラル型膜モジュール
の構造を示す一部分解斜視図である。

【０００４】集水管１の外周に複数の袋状の分離膜２が
メッシュスペーサ３を介して巻回されている。

【０００５】集水管１には管内外を連通するスリット状
開口が穿設されている。分離膜２は袋状のものであり、
その中央部が集水管１をくるんでいる。この袋状分離膜
２の内部にはメッシュスペーサ等よりなる流路材４が挿
入されており、この袋状分離膜（袋状膜）２の内部が透
過水流路となっている。

【０００６】袋状膜２の巻回体５の両端にトップリング
６とエンドリング７とが設けられ、その外周にブライン
シール８が周設されている。

【０００７】原水は、巻回体５の前端面から袋状膜２同
士の間の原水流路に流入し、そのまま巻回体５の長手方
向に流れ、巻回体５の後端面から濃縮水として流出す
る。この原水流路を流れる間に水が袋状膜２を透過して
その内部に入り、集水管１内に流入し、該集水管１の後
端側からモジュール外に取り出される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】半導体チップ等の洗浄
に超純水が大量に使用されるが、この超純水の製造装置
として、低圧逆浸透膜分離装置（以下低圧ＲＯ装置とい
うことがある。）を多段に連結することがある。例え
ば、第１段目の低圧ＲＯ装置の透過水を第２段目の低圧
ＲＯ装置に原水として導入して第２段目の膜透過処理を
行い、脱塩が進んだ透過水を得る。

【０００９】従来、このように膜分離処理を多段に行う
には、膜モジュールを段数に応じた数だけ設置する必要
があり、膜分離装置全体が嵩の大きなものとなってい
る。

【００１０】本発明は、１個のモジュール内にて多段に
膜透過処理が行われるスパイラル型膜モジュールを提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のスパイラル型膜
モジュールは、分離膜をスパイラル状に巻回してなるス
パイラル型膜モジュールにおいて、少なくとも第１及び
第２の分離膜を該第１の分離膜を透過した流体が該第２
の分離膜を透過するように巻回してなることを特徴とす
るものである。

【００１２】好ましくは、本発明のスパイラル型膜モジ
ュールにあっては、第１及び第２の分離膜はいずれも袋
状であり、該第２の分離膜内に第１の分離膜が配置され
た２重袋となっており、被処理流体が袋状の該第１の分
離膜内に導入され、第１の分離膜の透過流体（１次透過
流体）が第１の分離膜と第２の分離膜との間に流入し、
次いで第２の分離膜を透過して２次透過流体となる。

【００１３】さらに好ましくは、本発明のスパイラル型
膜モジュールにあっては、第１及び第２の分離膜は、周
面に孔のあいた集水管の外周に巻回されており、前記２
次透過流体は該孔を通って集水管内に流入し、該集水管
から該スパイラル型膜モジュール外に取り出される。

【００１４】さらに好ましくは、本発明のスパイラル型
膜モジュールにあっては、第１及び第２の分離膜はいず
れも方形であり、前記集水管に沿う第１の辺部と、該第
１の辺部に直交する第２の辺部及び第４の辺部と、該第
１の辺部と平行な第３の辺部とを有しており、第１の分
離膜は第２の辺部の外周側に被処理流体の導入口を有す
ると共に、第２又は第４の辺部に１次濃縮流体の流出口
を有し、第２の分離膜は第２又は第４の辺部の内周側に
２次濃縮水の流出口を有しており、前記集水管には、前
記分離膜が巻回された部分にのみ前記孔が設けられてい
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して実施の形態
について説明する。第１図は実施の形態に係るスパイラ
ル型膜モジュールの模式的な斜視図、第２図は２重袋ユ
ニットを切開した状態のスパイラル型膜モジュールの断
面斜視図、第３図はこのスパイラル型膜モジュールの軸
心線と垂直方向の模式的な断面図、第４図は第３図の中
央部付近の拡大図、第５図はこのスパイラル型膜モジュ
ールの軸心付近の端面図、第６図はこのスパイラル型膜
モジュールの斜視図である。

【００１６】このスパイラル型膜モジュールは、第３図
及び第６図に概略的に示される通り、集水管１０の外周
に２重袋ユニット２０を２次透過水の流路材４２と共に
スパイラル状に巻回して巻回体２５とし、この巻回体２
５の外周の両端側にそれぞれリング２６を設け、このリ
ング２６の外周にブラインシール２７を装着したもので
ある。この２重袋ユニット２０は、それぞれ透過膜より
なる内袋３０と外袋４０とを有する。

【００１７】第６図の通り、このスパイラル型膜モジュ
ールの巻回体の一端面には区画用リング５０が取り付け
られており、原水はこの区画用リング５０の外周側の巻
回体２５の前端面から膜モジュール内に導入される。１
次濃縮水は巻回体２５の後端面から流出し、２次濃縮水
は区画用リング５０の内側の巻回体２５の端面から流出
する。２重袋ユニット２０の内袋３０及び外袋４０を透
過した２次透過水は、集水管１０の孔１１から該集水管
１０内に流入し、該集水管１０の後端から取り出され
る。

【００１８】第１，２，４図に明示の通り、２重袋ユニ
ット２０は、第２の分離膜としての外袋４０内に第１の
分離膜としての内袋３０を配置したものであり、内袋３
０内には原水流路材３１が配置されている。内袋３０と
外袋４０との間には１次透過水流路材４１が配置されて
いる。２重袋ユニット２０同士の間に前記２次透過水流
路材４２が配置されている。これらの流路材は例えばメ
ッシュ等よりなる。

【００１９】この内袋３０及び外袋４０はいずれも方形
のものであり、２重袋ユニット２０は第１〜第４の辺部
２１〜２４を有した方形のものとなっている。

【００２０】第１の辺部２１は集水管１０に沿うように
集水管１０の軸心線と平行方向に配置される。第３の辺
部２３は第１の辺部２１と平行であり第２，４の辺部２
２，２４はこれらと直交する。

【００２１】原水を内袋３０内に導入するために、内袋
３０のうち第２の辺部２２に沿う部分（ただし、区画用
リング５０よりも外周側のみ）が開放している。１次濃
縮水を流出させるために内袋３０のうち第４の辺部２４
に沿う部分が開放している。内袋３０の第１、第３の辺
部２１，２３に沿う部分は閉じている。また、原水が区
画用リング５０の外周側のみを流れるようにするため
に、内袋３０の第１の辺部２１に沿う部分は、区画用リ
ング５０の内側領域が第２図の通り接着剤３２によって
閉鎖されている。この接着剤３２は、第２の辺部２２に
沿う部分にのみ配置されてもよい。

【００２２】内袋３０と外袋４０との間は、第３及び第
４の辺部２３，２４に沿って完全に閉じている。第２図
の符号６１は、この第４の辺部を閉じている接着剤を示
す。

【００２３】第２の辺部２２に沿っては、区画用リング
５０の外側のみが接着剤６０によって内袋３０と外袋４
０とが接着されており、区画用リング５０の内側にあっ
ては、内袋３０と外袋４０とが接着されておらず、この
部分が２次濃縮水の流出部となっている。

【００２４】第１，２，４，５図に明示の通り、第２、
第３、第４の辺部２２，２３，２４に沿って接着剤６
２，６３，６４によって２重袋ユニット２０同士が接着
されている。

【００２５】２重袋ユニット２０の第１の辺部２１に沿
う部分にあっては、２重袋ユニット２０同士は接着され
ていない。ただし、第１の辺部２１と、第２,４の辺部
２２，２４との交叉角部にあっては、前記接着剤６２，
６４が付され、この接着剤６２，６４によって２重袋ユ
ニット２０が集水管１０の外周面に水密的に接着されて
いる。

【００２６】この接着剤６２，６４による接着部分同士
の間の集水管外周面にのみ前記孔１１が設けられてい
る。集水管１０の先端は取り外し可能なキャップ１２で
閉鎖され、後端は２次透過水取り出しのために開放して
いる。

【００２７】区画用リング５０は、集水管１０と同軸的
に配置され、その後端面が巻回体２５の外周面に水密的
に接合されている。区画用リング５０の内周側と外周側
とは完全に水密的に区画されている。

【００２８】このように構成されたスパイラル型膜モジ
ュールにおいては、区画用リング５０よりも外周側の巻
回体２５の前端面から原水が２重袋ユニット２０の内袋
３０内に流入し、原水流路材３１に沿って巻回体２５の
軸心線と平行方向に流れ、この間に第１段目の膜透過処
理を受ける。膜を透過しなかった水は巻回体２５の後端
面から１次濃縮水として流出する。内袋３０を透過した
１次透過水は、内袋３０と外袋４０との間を１次透過水
流路材４１に沿ってスパイラル方向（求心方向）に流
れ、この間に外袋４０によって第２段目の膜透過処理を
受ける。外袋４０を透過しなかった水は、２次濃縮水と
して巻回体２５の前端面の内周側から区画用リング５０
内に流出する。

【００２９】外袋４０を透過した２次透過水は、２重袋
ユニット同士の間を２次透過水流路材４２に沿ってスパ
イラル方向（求心方向）に流れ、やがて集水管１０の外
周面に達し、孔１１を通過して集水管１０内に流入し、
集水管１０の後端からスパイラル型膜モジュール外に取
り出される。

【００３０】このように、このスパイラル型膜モジュー
ルによると、１個のスパイラル型膜モジュールによって
２段の膜透過処理を行うことができる。

【００３１】なお、内袋３０と外袋４０とは、同一種類
の分離膜よりなるものであってもよく、異なる種類の膜
よりなるものであっても良い。

【００３２】上記実施の形態にあっては、内袋３０と外
袋４０との２重の袋を用いているが、３重以上の多重袋
ユニットを用いても良い。３重の場合には、大小２個の
区画用リングを同軸的に２重に配置し、大径の区画用リ
ングと小径の区画用リングとの間に２次濃縮水を巻回体
端面から流出させ、小径の区画用リングの内側に３次濃
縮水を巻回体端面から流出させればよい。４重以上の場
合も同様に３個以上の区画用リングを同軸配置すればよ
い。

【００３３】上記実施の形態では、２重袋ユニット２０
の第２の辺部２２から原水を流入させ、第４の辺部２４
から１次濃縮水を流出させているが、例えば特開平１０
−２８８４９号のように内袋３０内に原水の流路をＵ字
状に形成し、第２の辺部の外周側から原水を流入させ、
内周側（ただし区画用リング５０よりも外周側）から１
次濃縮水を流出させるようにしてもよい。

【００３４】上記実施の形態では区画用リングを巻回体
の一方の端面にのみ設けているが、図とは逆の端面に設
けてもよく、双方の端面に配置してもよい。また、集水
管１０の両端から透過水を取り出すようにしてもよい。
集水管１０の孔１１はスリット状であってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上の通り、本発明によると、１個のス
パイラル型膜モジュールによって多段の膜透過処理を行
うことができ、膜分離装置のコンパクト化及び処理水水
質の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係るスパイラル型膜モジュールの
模式的な斜視図である。

【図２】２重袋ユニットを切開した状態のスパイラル型
膜モジュールの断面斜視図である。

【図３】図１，２のスパイラル型膜モジュールの軸心線
と垂直方向の模式的な断面図である。

【図４】図３の中央部付近の拡大図である。

【図５】図１〜４のスパイラル型膜モジュールの軸心付
近の端面図である。

【図６】図１〜５のスパイラル型膜モジュールの斜視図
である。

【図７】従来のスパイラル型膜モジュールの斜視図であ
る。

【符号の説明】

１０ 集水管 １１ 孔 １２ キャップ ２０ ２重袋ユニット ２１ 第１の辺部 ２２ 第２の辺部 ２３ 第３の辺部 ２４ 第４の辺部 ２５ 巻回体 ３０ 内袋 ３１ 原水流路材 ３２ 接着剤 ４０ 外袋 ４１ １次透過水流路材 ４２ ２次透過水流路材 ５０ 区画用リング ６０，６１，６２，６４ 接着剤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分離膜をスパイラル状に巻回してなるス
   パイラル型膜モジュールにおいて、 少なくとも第１及び第２の分離膜を該第１の分離膜を透
   過した流体が該第２の分離膜を透過するように巻回して
   なることを特徴とするスパイラル型膜モジュール。
2. 【請求項２】 請求項１において、該第１及び第２の分
   離膜はいずれも袋状であり、該第２の分離膜内に第１の
   分離膜が配置された２重袋となっており、被処理流体が
   袋状の該第１の分離膜内に導入され、第１の分離膜の透
   過流体（１次透過流体）が第１の分離膜と第２の分離膜
   との間に流入し、次いで第２の分離膜を透過して２次透
   過流体となることを特徴とするスパイラル型膜モジュー
   ル。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記第１及び第２の
   分離膜は、周面に孔のあいた集水管の外周に巻回されて
   おり、前記２次透過流体は該孔を通って集水管内に流入
   し、該集水管から該スパイラル型膜モジュール外に取り
   出されることを特徴とするスパイラル型膜モジュール。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記第１及び第２の
   分離膜はいずれも方形であり、前記集水管に沿う第１の
   辺部と、該第１の辺部に直交する第２の辺部及び第４の
   辺部と、該第１の辺部と平行な第３の辺部とを有してお
   り、 第１の分離膜は第２の辺部の外周側に被処理流体の導入
   口を有すると共に、第２又は第４の辺部に１次濃縮流体
   の流出口を有し、 第２の分離膜は第２又は第４の辺部の内周側に２次濃縮
   水の流出口を有しており、 前記集水管には、前記分離膜が巻回された部分にのみ前
   記孔が設けられていることを特徴とするスパイラル型膜
   モジュール。