JPH11169685A - 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透過水集
水用の集水管を無くし、透過水流通抵抗を小さくする。
膜面積を大きくする。 【解決手段】 辺部１１，１２，１４が閉じ、辺部１３
が開放した袋状膜１０内に流路材１５が挿入され、袋状
膜１０の第３の辺部に接着剤１７が付着される。原水流
路材２９を介在させてこの袋状膜１０がシャフト２０の
周りに巻回される。原水は巻回体２４の両端面から原水
流路に流入し、濃縮水流入口２１からパイプ状シャフト
２０内に流入して濃縮水として排出される。透過水は第
３の辺部の透過水流出口１８から取り出される。

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。 膜面積を大きくするために膜モジュールの集水管管
軸方向の長さを大きくした場合、原水の流通抵抗が大き
くなり、原水流路下流域では原水水圧がかなり低くな
り、膜透過速度が小さくなってしまう。その結果、膜面
積を増大させても透過水量がさほど増えない。

【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く、しかも透
過水量が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。

【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４の辺部は封じられ、該第３の辺部には
透過水流出用の開放部が設けられており、前記第３の辺
部と平行な第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２の辺部を該巻回体の前端面に
臨ませ、該第２の辺部に対向する第４の辺部を該巻回体
の後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２の辺部及び第
４の辺部が原水流入用の開放部となっていることを特徴
とするものである。

【００１２】かかるスパイラル型膜モジュールにおいて
は、巻回体の前端面及び後端面の双方から原水が原水流
路に流入する。この原水は、原水流路を流れる間に袋状
膜を透過する。

【００１３】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、透過水が袋状膜の巻回体の外
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、
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】本発明の一態様では、シャフトは中空パイ
プであり、該パイプの長手方向中央部付近の周面に設け
られた濃縮水流入用の開口を介して前記袋状膜同士の間
の原水流路が該パイプの内部に連通している。この場
合、袋状膜同士の間の原水流路を流れる間に原水が濃縮
されて生じた濃縮水は、該濃縮水流入用開口を介してパ
イプ内部に流れ込み、パイプを通って排出される。

【００１６】本発明の別の態様では、原水は全量濾過さ
れ、濃縮水は発生しない。この場合、シャフトは小径の
パイプや中空の棒状体であれば良い。このようにシャフ
トを小径とすることにより、膜面積を大きくとることが
できる。

【００１７】

【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は袋状膜と
マウスピースとの関係を示す斜視図、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はス
パイラル型膜モジュールの斜視図である。

【００１８】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、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及
び第４の辺部１４同士を接着するようにしたものであ
る。ただし、袋状膜１０としては、長い一枚の分離膜フ
ィルムを第１，第２又は第４の辺部の部分で二つに折り
返し、第３の辺部１３以外の辺部において重なった分離
膜フィルム同士を接着剤等によって接着したものであっ
ても良い。

【００１９】この実施の形態においては、第３の辺部１
３において袋状膜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（透過水流出口）１８
となっている。この透過水流出口１８にマウスピース
（開口保形用の細長い枠状体）１９が挿入され、袋状膜
１０に対し接着されている。

【００２０】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。

【００２１】この袋状膜１０の一方の面には、第３の辺
部１３に沿って接着剤１７が付着され、この袋状膜１０
が第１の辺部１６側からシャフト２０の周りに巻き付け
られる。

【００２２】複数枚の袋状膜１０，１０……をシャフト
２０の周りに図３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４に示すよ
うに巻回体２４が形成される。

【００２３】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同士は第３の辺部１３に沿う
部分において接着剤１７によっ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。また、
巻回体２４の周面に透過水流出口１８が開口する。

【００２４】この実施の形態においては、シャフト２０
は中空のパイプよりなり、その長手方向の中央付近の周
面には、スリット状の濃縮水流入口２１が複数個設けら
れている。この濃縮水流入口２１により、袋状膜１０同
士の間の原水流路がシャフト（パイプ）２０内部に連通
している。

【００２５】図４に示すように、巻回体２４の前縁及び
後縁にそれぞれエンドリング２７を合成樹脂モールド等
により形成し、これらのリング２７の外周にブラインシ
ール（図示略）を周設する。

【００２６】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の両
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、この原水流路を流れ、シャ
フト２０の濃縮水流入口２１からシャフト（パイプ）２
０内に流入し、濃縮水として膜モジュール外に取り出さ
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
外周面の透過水流出口１８から流出する。

【００２７】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の巻回方向に流
れて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。

【００２８】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。

【００２９】上記実施の形態においては、濃縮水を取り
出すようにしているが、本発明では原水を全量濾過して
も良く、この場合にはシャフト２０として小径のパイプ
や中空棒状のシャフトを用いても良い。

【００３０】

【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、透過水を取り出すための集水管が
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。

【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
袋状膜とマウスピースとの関係を示す斜視図である。

【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】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】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 透過水流路材 １７ 接着剤 １８ 透過水流出口 １９ マウスピース ２０ シャフト ２４ 巻回体 ２９ 原水流路材（メッシュスペーサ）

───────────────────────────────────────────────────── 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 (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４の辺部は封じられ、
   該第３の辺部には透過水流出用の開放部が設けられてお
   り、 前記第３の辺部と平行な第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２の辺部を該巻回
   体の前端面に臨ませ、該第２の辺部に対向する第４の辺
   部を該巻回体の後端面に臨ませ、 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２の辺部及び第４の辺部が原水流
   入用の開放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、前記シャフトは中空
   パイプであり、該パイプの長手方向中央部付近の周面に
   設けられた濃縮水流入用の開口を介して前記袋状膜同士
   の間の原水流路が該パイプの内部に連通していることを
   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において、該スパイラル型膜モ
   ジュールは全量濾過型であることを特徴とするスパイラ
   ル型膜モジュール。