JPH11169682A - 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。辺部１３,１４の交叉隅部にも接着剤３５が付着さ
れ、この交叉隅部に原水非流通部を形成する。この接着
剤３５は、辺部１４に近づくほど辺部１４と平行方向の
幅が大きくなる。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。

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７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目的とする。また、本
発明は原水の停滞域がなく、袋状膜への汚れ付着がきわ
めて少な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。

【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（第３の辺部側又は第１の辺部側）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が閉鎖部となっており、前記
袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっており、且
つ第３の辺部と第４の辺部との交叉隅部付近は原水が流
通しない原水非流通部となっている。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】なお、請求項１のスパイラル型膜モジュー
ルでは、第３の辺部と第４の辺部との交叉隅部に原水非
流通部を設け、請求項２のスパイラル型膜モジュールで
は、第１の辺部と第４の辺部との交叉隅部に原水非流通
部を設け、それぞれ当該原水非流通部に原水を流通させ
ないようにしている。この部分は、仮に原水を流したと
きには原水が停滞し易く膜が目詰りし易く、ここを起点
として目詰りが膜面全体に広がり易い。本発明ではこの
交叉隅部に原水を流通させないので、該交叉隅部で膜面
に目詰りが発生せず、目詰りが膜面全体に広がることも
防止される。

【００１８】本発明では、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透過水の流
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。

【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、さらに該他方の面に接着剤３５が付着され
る。この接着剤３５は、第３の辺部１３と第４の辺部１
４との交叉隅部付近に付着されている。この接着剤３５
は、第４の辺部に近づくほど第４の辺部と平行方向の幅
が増大するように付着されている。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は袋状
膜１０の辺部をシャフト２０に接着させるためのもので
あり、第１の辺部１１に沿って付着されている。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１７，１８，３５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。接
着剤３５が硬化することにより、第３の辺部１３と第４
の辺部１４との交叉隅部付近への原水流入が阻止される
ようになる。

【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の如く原水流路材（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】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。

【００２９】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１０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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】このスパイラル型膜モジュールにあって
は、接着剤３５によって第３の辺部１３と第４の辺部１
４との交叉隅部付近で袋状膜１０同士を接着し、この部
分に原水が流通しないようにしているから、この交叉隅
部付近での膜面の目詰りが全くない。また、この接着剤
３５は第４の辺部１４に近づくほど第４の辺部１４と平
行方向の幅が大きくなるように設けられており、原水流
路の出口（最下流部）に近づくほど原水流路幅が絞られ
る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。

【００３３】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。

【００３４】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】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、図５のように
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。この場合、第１の辺部１１と第４の辺部１４との交
叉隅部に接着剤３６を付着させ、この交叉隅部に原水非
流通部を形成する。

【００３６】上記実施の形態においては、いずれも接着
剤３５、３６を辺部の交叉隅部全体に付着させている
が、図６の接着剤３７のように、この交叉隅部の縁部に
沿う部分にのみ帯状に設けても良い。

【００３７】上記実施の形態では複数枚の袋状膜をシャ
フト２０に巻き付けているが、１枚の袋状膜のみを巻き
付けるようにしても良い。

【００３８】

【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。本発明では、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】別の実施の形態に係るスパイラル型膜モジュー
ルの袋状膜の斜視図である。

【図６】さらに別の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斜視図である。

【図７】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 ３５，３６，３７ 接着剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高土居 忠 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗田 工業株式会社内

Claims (5)

【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の辺部は第
   ３の辺部側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が閉鎖部となっており、前記袋状膜
   の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっており、且つ第３
   の辺部と第４の辺部との交叉隅部付近は原水が流通しな
   い原水非流通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】 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の辺部は第１の辺部側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が閉鎖部となっており、前記袋状膜
   の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっており、且つ第１
   の辺部と第４の辺部との交叉隅部付近は原水が流通しな
   い原水非流通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。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、前記原水非流
   通部は袋状膜同士を接着剤で接着することにより形成さ
   れていることを特徴とするスパイラル型膜モジュール。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記原水非流通部
   は、前記第４の辺部に近づくほど第４の辺部と平行方向
   の幅が増大するもの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。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項におい
   て、前記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。