JP3282535B2 - スパイラル型膜モジュール及び袋状膜並びに膜分離方法 - Google Patents

スパイラル型膜モジュール及び袋状膜並びに膜分離方法

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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
られるスパイラル型膜モジュールと、袋状膜と、膜分離
方法とに関する。
【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】図5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】上記従来のスパイラル
型膜モジュールには、次のような解決すべき課題があっ
た。
【0009】 集水管1内の透過水流量を多くするた
めには該集水管1を大径化する必要があるが、そのよう
にするとスパイラル型膜モジュールの径も大きくなって
しまう。 袋状膜2内に透過してきた透過水は、該袋
状膜2内をスパイラル状に回りながら集水管1まで流れ
るため、袋状膜2内の流通抵抗が大きい。しかも、袋状
膜2内から集水管1に流れ込む集水管スリット部付近で
の流通抵抗も大きい。 原水流路を流れる原水流量
は、下流側になるほど減少する。(原水が濃縮される分
だけ原水流量が減る。)このため、原水流路下流域では
原水流速が小さくなり、汚れが付着し易くなる。
【0010】本発明は、上記従来の問題点を解決し、集
水管が不要であり、透過水流通抵抗が小さいスパイラル
型膜モジュールと、袋状膜と、膜分離方法とを提供する
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、袋状膜の内部に透過水流路材が配置さ
れ、袋状膜同士の間に原水流路材を介在させて該袋状膜
が巻回されて巻回体とされ、袋状膜の内部が透過水流路
となっていると共に、該巻回体の袋状膜同士の間が原水
流路となっているスパイラル型膜モジュールにおいて、
該袋状膜は第1、第2、第3及び第4の辺部を有した略
方形であり、該第1、第2及び第3の辺部は封じられ、
該第4の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっ
ており、前記第4の辺部と直交する第1の辺部をシャフ
トに当てて袋状膜巻回されて巻回体とされ、該巻回体
にあっては、前記第4の辺部該巻回体の後端面に臨
、該第4の辺部に対向する第2の辺部該巻回体の前
端面に臨み、前記第3の辺部が該巻回体の外周面に臨ん
でおり、該巻回体の外周面にあっては、各袋状膜同士の
間の原水流路が封じられており、該巻回体の後端面にあ
っては、原水流路のうち前記袋状膜の開放部と重なる箇
所が閉鎖されており、且つ、該巻回体の後端面にあって
は、原水流路のうち前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が
開放し、この開放した箇所が濃縮水流出部となっている
ことを特徴とするものである。本発明の袋状膜は、第
1、第2、第3及び第4の辺部を有した略方形であり、
該第1、第2及び第3の辺部は封じられ、該第4の辺部
は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっていることを
特徴とするものである。 本発明の膜分離方法は、本発明
のスパイラル型膜モジュールを用いた水の膜分離方法で
ある。
【0012】本発明の袋状膜は、第1、第2、第3及び
第4の辺部を有した略方形であり、該第1、第2及び第
3の辺部は封じられ、該第4の辺部は一部が開放部とな
り残 部が閉鎖部となっていることを特徴とするものであ
る。
【0013】かかるスパイラル型膜モジュールにおいて
は、巻回体の前端面から原水が原水流路に流入する。こ
の原水は、原水流路を巻回体軸心線と略平行方向に流
れ、次いで巻回体後端面の原水流路開放部から濃縮水と
して流出する。
【0014】袋状膜を透過した水は、袋状膜内を巻回体
軸心線と略平行方向に流れ、巻回体の後端面の袋状膜開
放部から流出する。
【0015】このように、透過水が袋状膜内を巻回体の
軸心線と平行方向に流れるため、従来のスパイラル型膜
モジュールに用いられていた集水管が不要となる。そし
て、袋状膜内から該集水管内に流れ込む際の流通抵抗が
無くなり、透過水流通抵抗が小さくなる。
【0016】なお、集水管を無くしているため、その分
だけ袋状膜の巻回方向の長さを大きくとることができ、
膜面積を拡張できる。そして、このように袋状膜の巻回
方向長さを大きくしても透過水の流通抵抗は増大せず、
透過水量を多くすることができる。
【0017】本発明では、巻回体の後端面の一部におい
てのみ原水流路を開放させるようにしているため、原水
流路の下流側での原水(濃縮水)流速を従来よりも高め
ることができ、原水流路下流域における汚れの付着を防
止できる。
【0018】本発明では、袋状膜の開放部は巻回体の後
端面の外周側又は内周側に配置され、原水流路は巻回体
の後端面の内周側又は外周側に配置されており、袋状膜
の開放部から流出する透過水と原水流路の開放部から流
出する濃縮水とを離隔させるための環状部材が該巻回体
の後端面に接続されていることが好ましい。この環状部
材によって原水の流出側と濃縮水の流出側とが区画され
る。
【0019】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して発明の実施の
形態について説明する。図1(a)は本発明の実施の形
態に係るスパイラル型膜モジュールに用いられる一枚の
袋状膜及び該袋状膜が巻き付けられるシャフトの斜視図
である。図1(b),(c)はそれぞれ図1(a)のB
−B線、C−C線に沿う断面図である。図2はシャフト
の周りに袋状膜を巻き付ける方法を示す断面図、図3は
巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図、図4はス
パイラル型膜モジュールの側面図である。
【0020】この実施の形態に用いられている袋状膜1
0は、正方形又は長方形状のものであり、第1の辺部1
1、第2の辺部12、第3の辺部13及び第4の辺部1
4を有している。この袋状膜10は、長い一枚の分離膜
フィルムを第2の辺部12の部分で二つに折り返し、第
1の辺部11及び第3の辺部13において折り重なった
分離膜フィルム同士を接着剤等によって接着し、第4の
辺部14の一部については接着を行うことなく開放部と
した袋状のものである。
【0021】この実施の形態においては、第4の辺部1
4の途中から第3の辺部13にかけて袋状膜10の分離
膜フィルム同士が接着されておらず、透過水流出用の開
放部30となっている。また、この第4の辺部14の該
途中から第1の辺部11にかけては、袋状膜10の分離
膜フィルム同士が接着されており、透過水の流出を阻止
する閉鎖部31となっている。
【0022】この袋状の膜10内に流路材(例えばメッ
シュスペーサ等よりなる。)15が挿入配置されてい
る。なお、袋状膜10としては、長い一枚のフィルムを
第2の辺部12部分で二つに折り返したものに限らず、
二枚の分離膜フィルムを重ね合わせ、第1の辺部11、
第2の辺部12、第3の辺部13及び第4の辺部14の
一部を接着するようにしたものであっても良い。
【0023】この袋状膜10の一方の面には、接着剤1
6が付着されると共に他方の面には接着剤17,18が
付着され、この袋状膜10がシャフト20の周りに巻き
付けられる。接着剤16は第1の辺部16に沿って付着
され、接着剤17は第3の辺部13に沿って付着されて
いる。接着剤18は第4の辺部14の長手方向の前記途
中箇所から第3の辺部13にかけて、透過水流出用の開
放部30に沿って付着されている。
【0024】複数枚の袋状膜10をシャフト20の周囲
に巻き付けることにより、重なり合った袋状膜10同士
は接着剤16,17,18の部分において水密的に接合
される。これにより、袋状膜10,10……同士の間に
は原水(及び濃縮水)が流れる原水流路が構成される。
接着剤18が硬化することにより、巻回体の後端面に
は、内周側に原水(濃縮水)の流出用の開放部が形成さ
れ、外周側に原水流出阻止用の閉鎖部が形成される。
【0025】この実施の形態にあっては、第4の辺部1
4のうち透過水流出用の開放部30と透過水流出阻止用
の閉鎖部31との境界部分から、巻回体の後方に向って
フィン19が延設されている。このフィン19は、例え
ば合成樹脂フィルム又はシートよりなり、袋状膜10に
対し接着等により接合されるのが好ましい。
【0026】袋状膜10,10……をシャフト20の周
りに図2の如くメッシュスペーサ29を介して巻き付け
ることにより、図3に示すように巻回体24が形成され
る。この巻回体24の後端面からは、フィン19が延出
する。各袋状膜10の第4の辺部14において同一箇所
にフィン19を設けておくことにより、フィン19は巻
回体24の軸心から等半径位上に位置し、フィン19が
重なり合うことによりフィン19がリング状の突出部を
形成することになる。このリング状の突出部内に円筒状
のソケット25の後端を挿入し、該ソケット25とフィ
ン19を接着剤等により接合する。なお、ソケット25
をフィン19に外嵌めしても良い。また、フィン19に
沿って巻回体24の後端面に旋盤で切込み溝を付け、該
溝にソケット25の端部を埋め込むようにしても良い。
【0027】このようにソケット25とフィン19とを
接合することにより、巻回体24の後端面の外周側の透
過水流出領域とソケット25の内周側の濃縮水流出領域
とが区画される。
【0028】なお、袋状膜10をシャフト20の周りに
巻き付けるに際しては、図2に示すように、袋状膜10
同士の間にメッシュスペーサ29を介在させておく。こ
れらのメッシュスペーサ29を介在させることにより、
原水流路が構成される。
【0029】図4に示すように、巻回体24の前縁及び
後縁にそれぞれトップリング26及びエンドリング27
を合成樹脂モールド等により形成し、トップリング26
の外周にブラインシール28を周設する。
【0030】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、図4に示すように、巻回体24の前
端面から原水が袋状膜10,10……同士の間の原水流
路20に流入する。この原水は、巻回体24の軸心線と
略平行方向に原水流路20を流れ、巻回体24の後端の
ソケット25の内側の端面から取り出される。そして、
このように原水が原水流路を流れる間に、水が袋状膜1
0内に透過し、透過水は巻回体24の後端面のうちソケ
ット25の外周側から流出する。
【0031】このスパイラル型膜モジュールにあって
は、透過水が袋状膜10内を巻回体24の軸心線と平行
方向に流れて後端面から取り出されるため、従来のスパ
イラル型膜モジュールに用いられていた集水管が不要で
ある。このため、袋状膜から集水管内に流れ込む際の流
通抵抗が無くなり、透過水流通抵抗が著しく小さくな
る。
【0032】なお、集水管を省略しており、その分だけ
袋状膜10の巻回方向の長さを大きくとることができ、
膜面積を大きくとることが可能である。袋状膜の巻回方
向の長さを大きくしても、透過水流通抵抗は増大せず、
透過水量を多くすることができる。
【0033】この実施の形態にあっては、原水流路の出
口部分をソケット25の内側だけに設けており、原水流
路の出口(最下流部)を絞った構成としているため、原
水流路の下流側においても原水(濃縮水)の流速が十分
に大きなものとなり、原水流路下流域における汚れの付
着を防止することができる。なお、ソケット25の内側
の面積と外側の面積(接着材18の辺部14方向の長
さ)は、このスパイラル型膜モジュールの水回収率に応
じて決めるのが好ましい。
【0034】また、この実施の形態にあっては、ソケッ
ト25をフィン19を用いて巻回体24に接続してお
り、ソケット25と巻回体24との接続強度が高い。そ
して、このソケット25によって原水の流入側と濃縮水
の流出側とが水密的に区画分離される。
【0035】
【発明の効果】以上の通り、本発明の袋状膜を用いた
パイラル型膜モジュールにおいては、集水管が不要であ
り、透過水の流通抵抗が小さい。また、膜面積を大きく
とることができ、しかも膜面積を大きくしても透過水流
通抵抗が増大しない。
【0036】
【発明の効果】以上の通り、本発明の袋状膜を用いた
パイラル型膜モジュールにおいては、集水管が不要であ
り、透過水の流通抵抗が小さい。また、膜面積を大きく
とることができ、しかも膜面積を大きくしても透過水流
通抵抗が増大しない。
【0037】本発明では、原水流路の下流域における原
水(濃縮水)の流速を大きくし、原水流路下流域におけ
る汚れの付着を防止することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)図は実施の形態に係る袋状膜の斜視図、
(b)図は(a)図のB−B線に沿う断面図、(c)図
は(a)図のC−C線に沿う断面図である。
【図2】実施の形態に係るスパイラル型膜モジュールの
袋状膜の巻き付け方法を示す断面図である。
【図3】巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図で
ある。
【図4】実施の形態に係るスパイラル型膜モジュールの
側面図である。
【図5】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。
【符号の説明】
10 袋状膜 11 第1の辺部 12 第2の辺部 13 第3の辺部 14 第4の辺部 15 流路材 16,17,18 接着剤 19 フィン 20 シャフト 24 巻回体 25 ソケット 29 メッシュスペーサ 30 透過水流出用の開放部 31 透過水流出阻止用の閉鎖部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−149383(JP,A) 特開 平5−131122(JP,A) 特開 平10−28849(JP,A) 特開 平6−170184(JP,A) 特開 平9−19684(JP,A) 特開 平9−117644(JP,A) 実開 昭54−167863(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 63/10 B01D 61/08 B01D 61/18 B01D 29/07

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 袋状膜の内部に透過水流路材が配置さ
    れ、袋状膜同士の間に原水流路材を介在させて該袋状膜
    が巻回されて巻回体とされ、 袋状膜の内部が透過水流路となっていると共に、該巻回
    体の袋状膜同士の間が原水流路となっている スパイラル
    型膜モジュールにおいて、 該袋状膜は第1、第2、第3及び第4の辺部を有した略
    方形であり、該第1、第2及び第3の辺部は封じられ、
    該第4の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっ
    ており、 前記第4の辺部と直交する第1の辺部をシャフトに当て
    て袋状膜巻回されて巻回体とされ、該巻回体にあって
    は、前記第4の辺部該巻回体の後端面に臨、該第4
    の辺部に対向する第2の辺部該巻回体の前端面に臨
    み、前記第3の辺部が該巻回体の外周面に臨んでおり、 該巻回体の外周面にあっては、各 袋状膜同士の間の原水
    路が封じられており、 該巻回体の後端面にあっては、原水流路のうち 前記袋状
    膜の開放部と重なる箇所が閉鎖されており、 且つ、該巻回体の後端面にあっては、原水流路のうち
    記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放し、この開放した
    箇所が濃縮水流出部となってい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、前記袋状膜の前記
    放部は前記巻回体の後端面の外周側又は内周側に配置さ
    れ、前記濃縮水流出部は前記巻回体の後端面の内周側又
    は外周側に配置されており、 該袋状膜の開放部から流出する透過水と該濃縮水流出部
    から流出する濃縮水とを離隔させるための環状部材が該
    巻回体の後端面に接続されてい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】 第1、第2、第3及び第4の辺部を有し
    た略方形であり、該第1、第2及び第3の辺部は封じら
    れ、該第4の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部と
    なっていることを特徴とする袋状膜。
  4. 【請求項4】 請求項1又は2のスパイラル型膜モジュ
    ールを用いた水の膜 分離方法。
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