JPH11147029A - スパイラル型膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパイラル型膜モジュールにおいて集水管を
無くし、透過水流通抵抗を小さくする。原水流路の下流
域における汚れの付着を防止する。 【解決手段】 辺部１１，１２，１３が閉じ、辺部１４
の一部が開放した袋状膜１０内に流路材１５が挿入さ
れ、袋状膜１０に接着剤１６，１７，１８が付着され
る。この袋状膜１０がシャフト２０の周りに巻回され
る。この巻回された袋状膜１０の端面にソケット２５を
装着し、その外周側を透過水流出口とし、内側を濃縮水
流出口とする。原水は巻回体２４の前端面から流入す
る。接着剤１８による袋状膜１０同士の接着力を増大さ
せるために、袋状膜１０に孔３５を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
型膜モジュールを提供することを第１の目的とする。

【００１１】また、本発明は、このスパイラル型膜モジ
ュールにおいて袋状膜同士の接着力が高く、原水又は濃
縮水と透過水とが混ざり合うことが確実に防止されるス
パイラル型膜モジュールを提供することを第２の目的と
する。

【００１２】

【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、袋状膜同士の間には原水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
を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後
端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該
巻回体の前端面に臨ませ、該袋状膜同士の間の原水流路
は、該第３の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺
部にあっては、前記袋状膜の開放部と重なる箇所は袋状
膜同士が接着剤によって接着された閉鎖部となってお
り、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所は開放部とな
っており、該接着剤による該袋状膜同士の接着力を高め
るための接着力増大処理が該袋状膜に施されていること
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、袋状膜同士の接着剤による接
着力を高めるための処理を施しているため、袋状膜同士
の接着部が剥れにくく、原水圧力をかなり高くでき、し
かも原水が透過水側へリークすることを防止できる。

【００１９】この接着力増大手段としては、袋状膜に孔
を設けることが好ましい。接着剤がこの孔に入り込むこ
とにより、袋状膜と接着剤との結合力が高くなる。な
お、接着力増大手段としては、袋状膜を粗面化したり、
あるいは接着剤とのなじみを良くするための表面処理等
の手段を採用することも可能である。

【００２０】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。

【００２１】

【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は袋状膜同
士の接着構造の説明図であり、図２（ａ）は袋状膜の斜
視図、図２（ｂ）は袋状膜同士の接着部分の断面図、図
２（ｃ）は同（ｂ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図
３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４は巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視
図、図５はスパイラル型膜モジュールの側面図である。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】この袋状の膜１０内に透過水流路材（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１
１、第２の辺部１２、第３の辺部１３及び第４の辺部１
４の一部を接着するようにしたものであっても良い。

【００２５】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。

【００２６】袋状膜１０の第４の辺部１４に沿う線部に
あっては、接着剤１８と袋状膜１０との接着力を高める
ために図２の通り孔３５が該第４の辺部１４に沿って間
隔をおいて複数個設けられている。

【００２７】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。こ
の、接着剤１８の一部は、図２（ｂ），（ｃ）の通り、
孔３５内に入り込んで硬化するため、接着剤１８と袋状
膜１０との接着力はきわめて高い。

【００２８】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。

【００２９】袋状膜１０，１０……をシャフト２０の周
りに図３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４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。

【００３０】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。

【００３１】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３に示すように、袋状膜１０
同士の間に原水流路材（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４０が構成される。

【００３２】図５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。

【００３３】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５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４０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４０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（透過水流路５０）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。

【００３４】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。

【００３５】また、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。

【００３６】なお、前記の通り、第４の辺部に沿って孔
３５を設けているため、接着剤１８の一部は、図２
（ｂ），（ｃ）の通り、孔３５内に入り込み、さらにそ
の一部は透過水流路５０側の孔３５縁部にまで回り込ん
でいる。このため、接着剤１８と袋状膜１０との接着力
がきわめて高く、原水流路４０内の原水圧力を高くして
も接着剤１８による接着は確実であり、原水流路原水が
巻回体２４の後端面側の透過水室へリークすることを防
止できる。

【００３７】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（接着剤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。

【００３８】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。

【００３９】なお、上記実施の形態においては、ソケッ
ト２５の外周側に透過水流出部を配置し、ソケット２５
の内側に濃縮水流出部を配置しているが、逆にソケット
２５の内側を透過水流出部とし、ソケット２５の外周側
を濃縮水流出部とするように構成しても良い。

【００４０】上記実施の形態においては第４の辺部１４
に沿って孔３５を設けているが、第３の辺部１３に沿う
部分にも孔３５を設けても良い。

【００４１】上記実施の形態では孔３５を１列だけ設け
ているが、複数列設けても良い。この孔３５は円形孔に
限定されるものではなく、楕円形、角形、スリット形な
ど各種形状のものとしうる。

【００４２】

【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。

【００４３】本発明では原水圧力を高くしても原水が透
過水流路側へリークすることを防止できる。従って、原
水に高圧をかけて高フラックス運転することも可能であ
る。

【００４４】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】図１の袋状膜同士の接着部の構成図であり、
（ａ）図は接着剤１８を取り除いた状態の袋状膜１０同
士の斜視図、（ｂ）図は袋状膜１０同士の接着部分の断
面図、（ｃ）図は（ｂ）図のＣ−Ｃ線に沿う断面図であ
る。

【図３】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４】巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図で
ある。

【図５】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６】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 ３５ 孔 ４０ 原水流路 ５０ 透過水流路

Claims (3)

【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、袋状膜同士の間には原水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
   て袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻
   回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の
   辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、 該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が
   封じられると共に、第４の辺部にあっては、前記袋状膜
   の開放部と重なる箇所は袋状膜同士が接着剤によって接
   着された閉鎖部となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部
   と重なる箇所は開放部となっており、 該接着剤による該袋状膜同士の接着力を高めるための接
   着力増大処理が該袋状膜に施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。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記接着力増大手段
   として袋状膜に孔を設けた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１又は２において、前記袋状膜の
   開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、前記原水流路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を特徴とする
   スパイラル型膜モジュール。