JPH10230139A

JPH10230139A - スパイラル型膜エレメント

Info

Publication number: JPH10230139A
Application number: JP9037305A
Authority: JP
Inventors: Hajime Hisada; 肇久田; Yuji Nishida; 祐二西田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】低コスト化が可能でかつ洗浄が容易で信頼性
の高いスパイラル型膜エレメントを提供することであ
る。【解決手段】集水管２の外周面に独立または連続した
封筒状膜３を巻回するとともに、封筒状膜３の間に原水
スペーサ４を挿入し、スパイラル状膜要素１ａを形成す
る。原水スペーサ４には外周部側を向いた複数の起毛が
設けられている。スパイラル状膜要素１ａの外周面を外
周部流路材５で被覆する。スパイラル状膜要素１ａの少
なくとも外周部側から原水を供給し、集水管２の開口端
から透過水を取り出す。

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エレメントに関する。

【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、前記膜分離に使用される膜エレメン
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１０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１１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１０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２３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】図１２に示すように、原液スペーサ２４
は、複数の線材２４ａおよび複数の線材２４ｂが互いに
交差するように形成されている。原水スペーサ２４の網
目は菱形形状に形成され、原水５１は菱形の対角線の方
向に供給される。これにより、乱流効果が起こり、分離
膜２６の膜面上での原水の濃度差が取り除かれる。

【０００９】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。

【００１０】図１１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。

【００１１】図１３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１３に示すよ
うに、圧力容器（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３２ｂの中央部には透過水出口３４が設けられ
ている。

【００１２】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。

【００１３】スパイラル型膜エレメント２１の運転時に
は、原水５１を圧力容器３０の原水入口３３から第１の
液室３８内に導入する。図１０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。

【００１４】その透過水５２は、図１３の圧力容器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、圧力容器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。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】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、透
過流束が低下する。そのため、薬品洗浄等を行って目詰
まりを取り除き、透過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。

【００１６】しかし、従来のスパイラル型膜エレメント
２１では、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、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、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、圧力容器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、流体の滞留（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留している流体が変性
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、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】本発明の目的は、低コスト化が可能でかつ
洗浄が容易で信頼性の高いスパイラル型膜エレメントを
提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る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スパイラル状膜要素が形成され、
原液流路材にはスパイラル状膜要素の外周部側を向いた
複数の起毛が設けられ、スパイラル状膜要素の外周部側
および両端部側から原液が供給され、有孔中空管の少な
くとも一方の開口端から透過液が導出されるものであ
る。

【００２２】本発明に係るスパイラル型膜エレメントに
おいては、スパイラル状膜要素の外周面および両端面が
外装材で被覆されずに開放状態にされているため、原液
を膜エレメントの外周部側および両端部側から供給し、
全量濾過を行うことができる。

【００２３】このように、原液が膜エレメントの外周部
側および両端部側から供給されるので、汚染物質が膜エ
レメントの外周部および両端部で捕捉される。一定時間
濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行
う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液
が原液流路材に沿って外周部側および両端部側に向かっ
て流れる。それにより、膜エレメントの外周部および両
端部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがっ
て、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能と
なる。

【００２４】特に、原液流路材に外周部側を向いた複数
の起毛が設けられているので、原液が膜エレメントの外
周部側から有効中空管に向かって流れる際に汚染物質が
原液流路材の起毛で捕捉される。したがって、汚染物質
が膜エレメントの内部に侵入することが防止される。原
液流路材の起毛に捕捉された汚染物質は、逆流洗浄時に
有孔中空管の外周面から膜エレメントの外周部側に向か
って流れる逆洗水により容易に剥離され、膜エレメント
の外周部側から排出される。この場合、原液流路材の起
毛が外周部側を向いているので、逆洗水の抵抗となら
ず、大きな剥離力が得られる。

【００２５】また、本発明の構造によれば、全量濾過に
より膜エレメントと圧力容器との間の空隙部にデッドス
ペースＳが形成されないので、膜エレメントと圧力容器
との間の空隙部において流体の滞留が生じない。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。

【００２６】さらに、膜エレメントの外周部側および両
端部から原液が供給され、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、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、全量濾過が行わ
れるので、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。

【００２７】また、膜エレメントに全方向から圧力が加
わるので、原液の供給圧力を高くしても膜エレメントの
変形が生じない。したがって、高い耐圧性が得られる。

【００２８】第２の発明に係る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スパイラル状
膜要素が形成され、原液流路材にはスパイラル状膜要素
の外周部側を向いた複数の起毛が設けられ、スパイラル
状膜要素の一端部が封止され、スパイラル状膜要素の外
周部側および他端部側から原液が供給され、有孔中空管
の少なくとも一方の開口端から透過液が導出されるもの
である。

【００２９】本発明に係るスパイラル型膜エレメントに
おいては、スパイラル状膜要素の外周面および一端面が
外装材で被覆されずに開放状態にされているため、原液
を膜エレメントの外周部側および一端部側から供給し、
全量濾過を行うことができる。

【００３０】このように、原液が膜エレメントの外周部
側および一端部側から供給されるので、汚染物質が膜エ
レメントの外周部および一端部で捕捉される。一定時間
濾過を行った後、透過側から透過液による逆流洗浄を行
う。逆流洗浄時は、有孔中空管から逆濾過された透過液
が原液流路材に沿って外周部側および一端部側に向かっ
て流れる。それにより、膜エレメントの外周部および一
端部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがっ
て、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能と
なる。

【００３１】特に、原液流路材に外周部側を向いた複数
の起毛が設けられているので、原液が膜エレメントの外
周部側から有効中空管に向かって流れる際に汚染物質が
原液流路材の起毛で捕捉される。したがって、汚染物質
が膜エレメントの内部に侵入することが防止される。原
液流路材の起毛に捕捉された汚染物質は、逆流洗浄時に
有孔中空管の外周面から膜エレメントの外周部側に向か
って流れる逆洗水により容易に剥離され、膜エレメント
の外周部側から排出される。この場合、原液流路材の起
毛が外周部側を向いているので、逆洗水の抵抗となら
ず、大きな剥離力が得られる。

【００３２】特に、膜エレメントの封止された端部側に
原液を供給するスペースが不要となるので、膜エレメン
トを収納する圧力容器を小型化することができる。ま
た、圧力容器の原液入口の側に膜エレメントの封止され
た端部を配置することにより、原液導入時に原液の動圧
によりスパイラル状膜要素の端面に汚れが付着すること
を防止することができる。

【００３３】また、本発明の構造においても、全量濾過
により膜エレメントと圧力容器との間の空隙部にデッド
スペースＳが形成されないので、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。

【００３４】さらに、膜エレメントの全方向から圧力が
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、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、全量濾過が行われる
ので、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。

【００３５】また、膜エレメントに全方向から圧力が加
わるので、原液の供給圧力を高くしても膜エレメントの
変形が生じない。したがって、高い耐圧性が得られる。

【００３６】第３の発明に係る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スパイラル状
膜要素が形成され、原液流路材にはスパイラル状膜要素
の外周部側を向いた複数の起毛が設けられ、スパイラル
状膜要素の両端部が封止され、スパイラル状膜要素の外
周部側から原液が供給され、有孔中空管の少なくとも一
方の開口端から透過液が導出されるものである。

【００３７】本発明に係るスパイラル型膜エレメントに
おいては、スパイラル状膜要素の外周面が外装材で被覆
されずに開放状態にされているため、原液を膜エレメン
トの外周部側から供給し、全量濾過を行うことができ
る。

【００３８】このように、原液が膜エレメントの外周部
側から供給されるので、汚染物質が膜エレメントの外周
部で捕捉される。一定時間濾過を行った後、透過側から
透過液による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、有孔中空
管から逆濾過された透過液が原液流路材に沿って外周部
側に向かって流れる。それにより、膜エレメントの外周
部に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。したがっ
て、逆流洗浄で汚染物質を均一に除去することが可能と
なる。

【００３９】特に、原液流路材に外周部側を向いた複数
の起毛が設けられているので、原液が膜エレメントの外
周部側から有効中空管に向かって流れる際に汚染物質が
原液流路材の起毛で捕捉される。したがって、汚染物質
が膜エレメントの内部に侵入することが防止される。原
液流路材の起毛に捕捉された汚染物質は、逆流洗浄時に
有孔中空管の外周面から膜エレメントの外周部側に向か
って流れる逆洗水により容易に剥離され、膜エレメント
の外周部側から排出される。この場合、原液流路材の起
毛が外周部側を向いているので、逆洗水の抵抗となら
ず、大きな剥離力が得られる。

【００４０】特に、膜エレメントの封止された両端部側
に原液を供給するスペースが不要となるので、膜エレメ
ントを収納する圧力容器を小型化することができる。ま
た、圧力容器の原液入口の側に膜エレメントの封止され
た両端部の一方を配置することにより、原液導入時に原
液の動圧によりスパイラル状膜要素の端面に汚れが付着
することを防止することができる。

【００４１】また、本発明の構造においても、全量濾過
により膜エレメントと圧力容器との間の空隙部にデッド
スペースＳが形成されないので、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。

【００４２】さらに、膜エレメントの全方向から圧力が
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、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、全量濾過が行われる
ので、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。

【００４３】また、膜エレメントに全方向から圧力が加
わるので、原液の供給圧力を高くしても膜エレメントの
変形が生じない。したがって、高い耐圧性が得られる。

【００４４】第１、第２または第３の発明に係るスパイ
ラル型膜エレメントにおいて、原液流路材が、有孔中空
管の軸方向とほぼ垂直な方向にほぼ直線状に延びる複数
の流路を有することが好ましい。

【００４５】これにより、原液が膜エレメントの外周部
から有孔中空管の外周面に向かって直線状に流れやすく
なる。したがって、汚染物質が原液流路材の起毛に容易
に捕捉され、膜エレメントの内部に侵入することが防止
される。また、逆流洗浄時に有孔中空管の外周面から排
出された逆洗水が膜エレメントの外周部に向かって直線
状に流れやすくなる。したがって、逆洗水が原液流路材
から受ける抵抗が小さくなり、汚染物質の剥離力が増
す。

【００４６】また、第１、第２または第３の発明に係る
スパイラル型膜エレメントにおいて、原液流路材が、有
孔中空管の軸方向とほぼ垂直に配置される複数の第１の
線材と、第１の線材に交差する複数の第２の線材とから
なり、第１の線材の厚さが第２の線材の厚さよりも大き
く、第２の線材に複数の起毛が設けられてもよい。

【００４７】この場合、原液が第１の線材間において膜
エレメントの外周部から有孔中空管の外周面に向かって
直線状に流れやすくなる。したがって、汚染物質が原液
流路材の第２の線材に設けられた起毛に容易に捕捉さ
れ、膜エレメントの内部に侵入することが防止される。
また、逆流洗浄時に有孔中空管の外周面から排出された
逆洗水が、第１の線材間において膜エレメントの外周部
に向かって直線状に流れやすくなる。したがって、逆洗
水が原液流路材から受ける抵抗が小さくなり、汚染物質
の剥離力が増す。

【００４８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例における
スパイラル型膜エレメントの一部切欠き斜視図である。
また、図２は図１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３は図１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。

【００４９】図１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どうしが
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。また、スパイラル状膜要素１
ａの外周面は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリス
チレン等のプラスチック、金属、ゴムまたは繊維等によ
り形成されるネットからなる外周部流路材５で覆われて
いる。

【００５０】図２および図３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。

【００５１】図２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３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。

【００５２】図４は図１のスパイラル型膜エレメント１
に用いられる原水スペーサ４の斜視図であり、図５は図
４の原水スペーサ４のＸ−Ｘ線断面図、図６は図４の原
水スペーサ４のＹ−Ｙ線断面図である。

【００５３】図４に示すように、原水スペーサ４は、ポ
リプロピレン、ポリエチレン等の合成樹脂からなる複数
の線材４１，４２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。

【００５４】図５に示すように、線材４１の厚さは線材
４２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４１間において線材４１と平行にかつ直
線状に流れやすくなる。また、図４および図６に示すよ
うに、線材４２の頂部には膜エレメント１の外周部側を
向いた複数の起毛４３が設けられている。この起毛４３
は原水スペーサ４と一体に形成されてもよく、あるいは
原水スペーサ４と別個に形成され、接着剤等により線材
４２に取り付けられてもよい。

【００５５】図６（ａ）に示すように、運転時には、原
水５１が膜エレメント１の外周部側から集水管２に向か
って流れる。それにより、汚染物質５００が線材４２に
設けられた起毛４３で容易に捕捉され、膜エレメント１
の内部まで侵入することが防止される。

【００５６】図６（ｂ）に示すように、逆流洗浄時に
は、集水管２の外周面から排出された透過水５２が膜エ
レメント１の外周部側に向かって流れる。それにより、
線材４２の起毛４３に捕捉された汚染物質５００が容易
に剥離し、膜エレメント１の外周部側から排出される。

【００５７】原水スペーサ４の厚みｔが０．５ｍｍより
も大きいと、原水中の汚染物質を膜エレメント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ｔが０．１ｍｍよりも小さいと、封筒状膜３ど
うし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０．５ｍ
ｍ以下であることが好ましい。

【００５８】また、原水スペーサ４の厚み方向における
空隙率が１０％よりも小さいと、原水の流路を十分に確
保することができない。一方、原水スペーサ４の厚み方
向における空隙率が８０％よりも大きいと、封筒状膜３
間へ汚染物質が侵入しやすくなる。したがって、原水ス
ペーサ４の厚み方向における空隙率は１０％以上８０％
以下であることが好ましい。

【００５９】さらに、原水スペーサ４の網目のピッチが
０．５ｍｍよりも小さいと、圧力損失が大きくなる。一
方、原水スペーサ４の網目のピッチが１０ｍｍよりも大
きいと、封筒状膜３どうしが接触して原水の流路が小さ
くなる。したがって、原水スペーサ４の網目のピッチは
０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。

【００６０】図７は図１のスパイラル型膜エレメントの
縦断面図である。図７に示すように、本実施例のスパイ
ラル型膜エレメント１において、原水スペーサ４は、線
材４１が集水管２の軸方向と垂直になりかつ線材４２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。
それにより、原水は、集水管２の軸方向と垂直な方向に
流れやすくなる。

【００６１】外周部流路材５の厚みが３０ｍｍよりも大
きいと、膜エレメント１を収納する圧力容器に対する膜
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の厚みが０．６ｍｍよりも小さいと、透過水の逆
流洗浄時に膜エレメント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３０ｍｍ以下であることが好ましい。

【００６２】図８は本実施例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８に示すよ
うに、圧力容器（耐圧容器）１０は、筒形ケース１１お
よび１対の端板１２ａ，１２ｂにより構成される。一方
の端板１２ａには原水入口１３が形成され、他方の端板
１２ｂには原水出口１５が形成されている。また、他方
の端板１２ｂの中央部には透過水出口１４が設けられて
いる。

【００６３】スパイラル型膜エレメント１が筒型ケース
１１内に収納され、筒状ケース１１の両方の開口端がそ
れぞれ端板１２ａ，１２ｂで封止される。集水管２の一
方の端部は端板１２ｂの透過水出口１４に嵌合され、他
方の端部にはエンドキャップ１６が装着される。端板１
２ｂの原水出口１５には、配管１７およびバルブ１８が
接続される。

【００６４】スパイラル型膜エレメント１の運転時に
は、原水５１を圧力容器１０の原水入口１３から圧力容
器１０の内部に導入する。原水５１は、スパイラル型膜
エレメント１の少なくとも外周部側から原水スペーサ４
に沿って封筒状膜３間に浸入する。図８の例では、原水
５１がスパイラル型膜エレメント１の外周部側および両
端部側から封筒状膜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
流れ込む。それにより、圧力容器１０の透過水出口１４
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。

【００６５】この場合、濁質物質等の汚染物質は膜エレ
メント１の少なくとも外周部（図８の例では外周部およ
び両端部）で捕捉されるほど原水スペーサ４の厚さが薄
いため、膜エレメント１の少なくとも外周部に汚染物質
によるケーク層が形成される。膜エレメント１の少なく
とも外周部ではケーク層によるケーク濾過が行われ、膜
エレメント１の内部では分離膜７による膜濾過が行われ
る。

【００６６】また、原水スペーサ４が図７に示したよう
に配置されているので、図６（ａ）に示すように、原水
５１が膜エレメント１の外周部側から集水管２の外周面
に向かって直線状に流れやすくなる。したがって、汚染
物質が原水スペーサ４の起毛４３で容易に捕捉され、膜
エレメント１の内部にまで侵入しない。

【００６７】なお、バルブ１８を開いて原水出口１５か
ら一部原水を取り出してもよい。この場合、膜エレメン
ト１の外周部で原水の流れを形成することができる。そ
れにより、原水中の汚染物質の沈降を抑制しつつ汚染物
質の一部を圧力容器１０の外部に排出することができ
る。

【００６８】一定時間濾過を行った後、透過側から透過
水による逆流洗浄を行う。逆流洗浄時は、集水管２から
逆濾過された透過水が原水スペーサ４に沿って少なくと
も外周部に向かって流れる。それにより、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。

【００６９】特に、原水スペーサ４が図７に示したよう
に配置されているので、図６（ｂ）に示すように、集水
管２の外周面から排出された透過水５２が膜エレメント
１の外周部に向かって直線状に流れやすくなる。したが
って、透過水５２が原水スペーサ４から受ける抵抗が小
さくなり、原水スペーサ４の起毛４３に捕捉された汚染
物質および膜エレメント１の少なくとも外周部に捕捉さ
れた汚染物質の剥離力が増す。

【００７０】このとき、原水入口１３から原水を供給し
つつバルブ１８を開放すると、剥離した汚染物質が系外
に排出される。その結果、透過流束が逆流洗浄前と比較
して格段に回復する。

【００７１】上記のように、本実施例のスパイラル型膜
エレメント１においては、原水が外周部側から集水管２
の外周面に向かって直線状に流れやすいので、汚染物質
が原水スペーサ４の起毛４３で容易に捕捉され、膜エレ
メント１の内部まで侵入することが防止される。

【００７２】また、原水スペーサ４の厚さが薄いため、
原水流路が狭くなる。それにより、汚染物質が膜エレメ
ント１の少なくとも外周部で捕捉されるので、逆流洗浄
時に汚染物質を容易に系外に排出することが可能とな
る。また、分離膜７の充填効率が高くなる。

【００７３】特に、逆流洗浄時に集水管２の外周面から
排出された透過水が外周部に向かって直線状に流れやす
いので、膜エレメント２の外周部および原水スペーサ４
の起毛に捕捉された汚染物質が容易に剥離する。

【００７４】さらに、前述のような濾過形態により膜エ
レメント１と圧力容器１０との間の空隙部にデッドスペ
ースＳが形成されないので、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。

【００７５】また、膜エレメント１に全方向から圧力が
加わるので、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。

【００７６】また、全量濾過が行われるので、原水を供
給するポンプに大きなもの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。

【００７７】図９は本発明の他の実施例におけるスパイ
ラル型膜エレメントの正面図である。図９では、外周部
流路材の図示が省略されている。

【００７８】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
１９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１９で封止されている。

【００７９】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、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、圧力容器を小型化するこ
とができ、圧力容器内に膜エレメント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。

【００８０】また、膜エレメント１の樹脂層１９で封止
された端部を圧力容器の原水入口の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。

【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エレ
メントの一部切欠き斜視図である。

【図２】図１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３】図１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４】図１のスパイラル型膜エレメントに用いられる
原水スペーサの斜視図である。

【図５】図４の原水スペーサのＸ−Ｘ線断面図である。

【図６】図４の原水スペーサのＹ−Ｙ線断面図である。

【図７】図１のスパイラル型膜エレメントの縦断面図で
ある。

【図８】図１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９】本発明の他の実施例におけるスパイラル型膜エ
レメントの正面図である。

【図１０】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１１】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１２】従来のスパイラル型膜エレメントに用いられ
る原水スペーサの斜視図である。

【図１３】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。

【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１０圧力容器１３原水入口１４透過水出口４１，４２線材５１原水５２透過水

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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スパ
イラル状膜要素が形成され、前記原液流路材には前記ス
パイラル状膜要素の外周部側を向いた複数の起毛が設け
られ、前記スパイラル状膜要素の外周部側および両端部
側から原液が供給され、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導出されることを特徴とするス
パイラル型膜エレメント。
【請求項２】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スパ
イラル状膜要素が形成され、前記原液流路材には前記ス
パイラル状膜要素の外周部側を向いた複数の起毛が設け
られ、前記スパイラル状膜要素の一端部が封止され、前
記スパイラル状膜要素の外周部側および他端部側から原
液が供給され、前記有孔中空管の少なくとも一方の開口
端から透過液が導出されることを特徴とするスパイラル
型膜エレメント。
【請求項３】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スパ
イラル状膜要素が形成され、前記原液流路材には前記ス
パイラル状膜要素の外周部側を向いた複数の起毛が設け
られ、前記スパイラル状膜要素の両端部が封止され、前
記スパイラル状膜要素の外周部側から原液が供給され、
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
導出されることを特徴とするスパイラル型膜エレメン
ト。
【請求項４】前記原液流路材は、前記有孔中空管の軸
方向とほぼ垂直な方向にほぼ直線状に延びる複数の流路
を有することを特徴とする請求項１、２または３記載の
スパイラル型膜エレメント。
【請求項５】前記原液流路材は、前記有孔中空管の軸
方向とほぼ垂直に配置される複数の第１の線材と、前記
第１の線材に交差する複数の第２の線材とからなり、前
記第１の線材の厚さが前記第２の線材の厚さよりも大き
く、前記第２の線材に前記複数の起毛が設けられたこと
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のスパイラ
ル型膜エレメント。