JPH1076146A - スパイラル型膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集水管が不要であり、膜面積を大きくとるこ
とができ、透過水量がきわめて多いスパイラル型膜モジ
ュールを提供する。 【解決手段】 一辺が開放口となっている袋状膜１０内
に内部流路材１５が挿入され、開放口にマウスピース１
６が装着されている。複数の袋状膜１０が外部流路材２
１を介してシャフト２０回りに巻回され、スパイラル型
膜モジュール２６とされる。袋状膜１０同士の間の外部
流路は、ブライン遮断壁、絞り壁及びシャフト２０に囲
まれており、ブライン出口２４が狭くなっている。外部
流路内に邪魔壁が形成される。

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】図６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（外部流路材）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、
その内部が集水管１内に連通している。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内部流路材４
が挿入されており、この袋状分離膜（以下、袋状膜とい
う。）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
型膜モジュールにおいては、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が小口径では差圧が高くな
り過ぎるため、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。スパイラル型膜モジュールの径を大き
くすることなく集水管１のみを大径化したのでは、膜面
積が小さくなってしまう。

【０００９】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、膜面積を大きくとることができ、透
過水量がきわめて多い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。

【００１０】

【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、複数の袋状膜がモジュールの軸心回りに
巻回されてなり、該袋状膜の内部に内部流路材が配置さ
れ、袋状膜同士の間の外部流路に外部流路材が配置され
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
辺部が開放部となっており、該第４の辺部と平行な第２
の辺部側を中心として該袋状膜を巻回して巻回体とし、
該第４の辺部を該巻回体の外周面に臨ませてなり、該袋
状膜同士の間の外部流路は、第４の辺部に沿って閉塞さ
れ、第３の辺部に沿っては一部が開放されると共に残部
が閉塞され、第１の辺部に沿っては全体が開放している
ことを特徴とするものである。

【００１１】かかるスパイラル型膜モジュールにおいて
は、原水は袋状膜の第１の辺部に沿う巻回体の一方の端
面から袋状膜同士の間の外部流路に流入する。この原水
は、巻回体軸心線と略平行方向に流れ、袋状膜の第３の
辺部に沿う巻回体の他方の端面から濃縮水として流出す
る。

【００１２】袋状膜を透過した水は、袋状膜内を巻回方
向に流れ、巻回体の外周面の開放口から流出する。

【００１３】このように、透過水が巻回体の外周面から
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となる。そして、集水管を
無くすことにより、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。これに
より、透過水量が増加する。

【００１４】本発明では、該第３の辺部に沿う外部流路
流出口（巻回体の他方の端面）は、第３の辺部の一部分
にのみ設けられており、濃縮水の出口が絞られた構成と
なっている。このため、外部流路内の原水水圧を高く維
持することができ、これによっても透過水量が増加す
る。

【００１５】本発明では、外部流路を挟んで対面する袋
状膜同士を乱流促進用の邪魔壁で接合することにより、
外部流路を流れる原水の乱流化を促進させることができ
る。このようにすれば、膜面に沿う濃度勾配が解消ない
し減少され、透過水量が増大する。

【００１６】

【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
袋状膜の斜視図である。図１（ｂ），（ｃ）はそれぞれ
巻回用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２は袋状膜の巻回方法を示す斜視図、図３は
外部流路を示す模式図、図４はスパイラル型膜モジュー
ルの斜視図、図５は膜分離装置の断面図である。

【００１７】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９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については接着を行うことなく開放口とした
袋状のものである。なお、第２の辺部１２部分で二つに
折り返したものの代りに、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を接着するようにした袋状膜を用いても良い。

【００１８】この袋状膜１０内に内部流路材（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。

【００１９】第４の辺部１４の開放口にマウスピース
（合成樹脂製の偏平な口金部材）１６が内嵌され、接着
剤にて接着される。複数枚のこの袋状膜１０がシャフト
２０に巻き付けられる。このシャフト２０は、中空筒状
のものであり、周面にはシャフト長手方向に延在する複
数条のスリット１７が設けられている。

【００２０】各袋状膜１０の第２の辺部１２が該スリッ
ト１７に挿入された後、シャフト２０内に例えばエポキ
シ樹脂液などの固化樹脂液が注入され、袋状膜１０の辺
部１２がシャフト２０に固着される。シャフト２０は、
この固化樹脂の注入作業に際しては支持台１８によって
保持されている。

【００２１】樹脂が固化することにより袋状膜１０の側
辺部がシャフト２０に固着された後、袋状膜１０同志の
間にメッシュスペーサ等よりなる外部流路材２１を介在
させ、袋状膜１０及び外部流路材２１をシャフト２０の
周囲に巻回する。なお、袋状膜の巻回方法としては、セ
ンター軸に最初の袋状膜を強固に固定し、２枚目以降を
順次膜同志を次々に接合していく方法でも良い。

【００２２】この巻回に際しては、袋状膜１０に対し、
第４の辺部１４に沿ってブライン遮断壁形成用の接着剤
２３を塗着しておく。巻回後、この接着剤２３が硬化す
ることにより、袋状膜１０同士の間の外部流路が巻回体
の外周囲と隔絶される。

【００２３】また、第３の辺部に沿って絞り壁形成用の
接着剤２２を袋状膜１０に塗着しておく。この接着剤２
２は、第３の辺部のうちシャフト２０側（第２の辺部
側）から第４の辺部側へ向って、該第３の辺部の途中部
分まで延在している。袋状膜１０の巻回後に接着剤２２
が硬化すると、袋状膜１０同志の間の外部流路の濃縮水
出口（ブライン出口）２４が絞り壁で狭められたものと
なる。

【００２４】このようにブライン出口２４が狭いことに
より、外部流路内の原水水圧を高い圧力に維持すること
ができる。

【００２５】なお、接着剤２２はシャフト２０近傍にお
いて幅（シャフト２０と平行方向の幅）が広がってい
る。これは、絞り壁とシャフト２０との交叉隔部付近で
の外部流路内における原水滞留を解消するためのもので
ある。

【００２６】この外部流路を挟んで対面する袋状膜１０
同士の中央部付近において、邪魔壁形成用の接着剤２５
が袋状膜１０に塗着されている。この接着剤２５は絞り
壁の凹弧状曲線に倣って湾曲して設けられている。この
接着剤２５が袋状膜１０の巻回後に硬化することによ
り、邪魔壁が形成される。この邪魔壁は、ブライン遮断
壁及びシャフト２０の双方から所定距離だけ離れてい
る。

【００２７】この邪魔壁を設けることにより、外部流路
内を流れる原水の乱流化が促進される。

【００２８】袋状膜１０を巻回し、接着剤２２、２３、
２５が硬化した後、巻回体の外周面の両端部にトップリ
ング３０及びエンドリング３１を合成樹脂モールド等に
より形成し、各リング３０、３１の外周にシールリング
２８、２９を設ける。

【００２９】このように構成されたスパイラル型膜モジ
ュール２６は、図５の如く耐圧ベッセル２７内にシール
リング２８、２９を介して挿入される。耐圧ベッセル２
７には透過水の取出ポート３２が設けられている。

【００３０】膜モジュール２６の一方の端面（第１の辺
部側）から原水を袋状膜１０同士の間の外部流路に供給
し、膜モジュール２６の他方の端面のブライン出口２４
から濃縮水（ブライン）を流出させ、袋状膜１０を透過
した透過水をマウスピース１６を経て取出ポート３２か
ら取り出す。

【００３１】なお、膜モジュール２６の逆洗を行うに
は、膜モジュール２６の周面のマウスピース１６から逆
洗水（さらに必要に応じ空気）を袋状膜１０内に送り込
み、逆洗排水を膜モジュール２６の両端面から取り出
す。

【００３２】このスパイラル型膜モジュール２６におい
ては、集水管が用いられておらず、集水管による膜面積
の制限を受けない。また、透過水を膜モジュールの周面
から取り出すため、透過水の流通抵抗が小さく、透過水
量を多くすることが可能である。なお、シャフト２０は
集水管に比べきわめて小径である。ちなみに、従来のス
パイラル型膜モジュールの集水管は通常の場合直径５０
〜７０ｍｍ程度であるのに対し、本発明のシャフト２０
は３０ｍｍ以下とりわけ５〜３０ｍｍ程度の直径（例え
ば直径約２５ｍｍ）のもので十分である。

【００３３】また、ブライン出口２４を絞り壁で狭くし
ているので、外部流路内の原水水圧が高く、しかも邪魔
壁によって原水の乱流化が促進されるため、透過水量が
きわめて多いものとなる。

【００３４】さらに、絞り壁とシャフト２０との交叉隔
部付近での原水滞留が解消されるため、この付近での袋
状膜１０の目詰りも防止される。

【００３５】なお、ブライン出口２４はシャフト２０側
に配置されても良く、また第３の辺部の中央付近にブラ
イン出口２４を配置しても良い。

【００３６】

【発明の効果】以上の通り、本発明のスパイラル型膜モ
ジュールは、膜面積が大きく、外部流路内の原水水圧を
高くすることができ、しかも透過水の流通抵抗も小さ
い。従って、本発明のスパイラル型膜モジュールによる
ときわめて大きな透過水量を得ることができる。本発明
によると、外部流路内の原水の乱流化を促進することに
より透過水をさらに増加させ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スパイラル型膜モ
ジュールに用いられる袋状膜の斜視図、（ｂ）図は袋状
膜及びシャフトの断面図、（ｃ）図は袋状膜の巻回方法
を示す断面図である。

【図２】袋状膜の巻回方法を示す斜視図である。

【図３】外部流路を示す模式図である。

【図４】実施の形態に係るスパイラル型膜モジュールの
斜視図である。

【図５】膜分離装置の断面図である。

【図６】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ 袋状膜 １５ 内部流路材 １６ マウスピース １７ スリット ２０ シャフト ２１ 外部流路材 ２２ 絞り壁形成用接着剤 ２３ ブライン遮断壁形成用接着剤 ２４ ブライン出口 ２５ 邪魔壁形成用接着剤 ２６ スパイラル型膜モジュール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の袋状膜がモジュールの軸心回りに
   巻回されてなり、 該袋状膜の内部に内部流路材が配置され、袋状膜同士の
   間の外部流路に外部流路材が配置されているスパイラル
   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の辺部が開放部となっており、 該第４の辺部と平行な第２の辺部側を中心として該袋状
   膜を巻回して巻回体とし、該第４の辺部を該巻回体の外
   周面に臨ませてなり、 該袋状膜同士の間の外部流路は、第４の辺部に沿って閉
   塞され、第３の辺部に沿っては一部が開放されると共に
   残部が閉塞され、第１の辺部に沿っては全体が開放して
   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、前記外部流路を挟ん
   で対面する袋状膜同士を結合している、乱流促進用の邪
   魔壁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。