JPH11188245A

JPH11188245A - スパイラル型膜エレメント

Info

Publication number: JPH11188245A
Application number: JP21156498A
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: 1997-10-21
Filing date: 1998-07-27
Publication date: 1999-07-13
Anticipated expiration: 2018-07-27
Also published as: JP4107724B2

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。スパイラル膜要素１ａの外周面を分離膜９またはネ
ットで被覆し、分離膜９またはネットの外周面側をネッ
トまたは棒状部材からなる外周部流路材５で被覆する。
外周部流路材５の厚さは０．６ｍｍ以上３０ｍｍ以下と
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１１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１２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１１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】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。

【０００９】図１２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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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６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。

【００１３】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。

【００１４】

【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、膜
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、膜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。

【００１５】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。

【００１６】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成
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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
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、スパ
イラル状膜要素の外周部が液体透過性材料で覆われ、液
体透過性材料の外周面側が全体的にまたは部分的に外周
部流路材で覆われたものである。

【００２１】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
されずに液体透過性材料および外周部流路材で覆われて
いるので、原液を膜エレメントの少なくとも外周部側か
ら供給し、全量濾過を行うことができる。

【００２２】このように、原液が膜エレメントの少なく
とも外周部側から供給され、かつスパイラル状膜要素の
外周部が液体透過性材料で覆われているので、汚染物質
が膜エレメントの少なくとも外周部で捕捉される。した
がって、例えば透過水等による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。

【００２３】また、外周部流路材により圧力容器と膜エ
レメントの外周部との間に流路が確保される。したがっ
て、膜エレメントの逆流洗浄時に、外周部流路材に沿っ
て原液を流すことにより膜エレメントの外周部に付着し
た汚染物質を容易に系外に排出することができる。

【００２４】さらに、膜エレメントの外周部が外周部流
路材で保護されるので、ハンドリング（取扱い）性が向
上する。しかも、液体透過性材料および外周部流路材に
より外周部での封筒状間の拡がりが防止されるので、逆
流洗浄時に膜エレメント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流路を確保することが
可能となる。

【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、膜エレメントの少なくとも外周部
側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】特に、液体透過性材料が分離膜であっても
よい。この場合、原液が膜エレメントの少なくとも外周
部側から供給され、かつスパイラル状膜要素の外周部が
分離膜で覆われているので、汚染物質が膜エレメントの
少なくとも外周部の分離膜で捕捉される。したがって、
例えば透過水等による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。

【００２９】また、外周部の分離膜の孔径よりも小さい
汚染物質のみがスパイラル状膜要素の封筒状膜間に侵入
するので、封筒状膜の負荷が減少し、長期間安定した運
転が可能となる。

【００３０】特に、分離膜が精密濾過膜であってもよ
い。この場合、精密濾過膜の孔径よりも大きな汚染物質
がスパイラル状膜要素の外周部で捕捉され、スパイラル
状膜要素の内部に侵入しない。

【００３１】また、分離膜が限外濾過膜であってもよ
い。この場合、限外濾過膜の孔径よりも大きな汚染物質
がスパイラル状膜要素の外周部で捕捉され、スパイラル
状膜要素の内部に侵入しない。

【００３２】液体透過性材料がネットであってもよい。
この場合、スパイラル状膜要素の外周部に捕捉された汚
染物質により逆流洗浄時に生じる逆圧が大きくなって
も、外周部のネットによりスパイラル状膜要素の膨らみ
が防止され、封筒状膜間の間隔が大きくならない。した
がって、封筒状膜の膨らみによる膜の破損が防止され、
原液中の汚染物質が透過液中に漏れ出ることがなくな
る。

【００３３】ネットは合成樹脂からなってもよく、ある
いは、ネットが金属からなってもよい。

【００３４】ネットは３メッシュ以上２００メッシュ以
下であることが好ましい。それにより、逆流洗浄時の逆
圧によるスパイラル状膜要素の膨らみを確実に抑えるこ
とができるとともに、運転時に外周部側からスパイラル
状膜要素内の封筒状膜間に原液を十分に供給することが
できる。

【００３５】スパイラル状膜要素の外周部のネットの所
定箇所が円周方向に沿って樹脂で補強されてもよい。そ
れにより、逆流洗浄時に高い逆圧が生じても、外周部の
ネットによりスパイラル状膜要素の膨らみが確実に防止
される。

【００３６】封筒状膜内に挿入された透過液流路材が封
筒状膜の外周部側の側部から外部へ延長され、透過液流
路材の延長された部分がネットとしてスパイラル状膜要
素の外周面に巻回されてもよい。

【００３７】この場合、追加の部品コストを抑えつつ逆
流洗浄時の逆圧によるスパイラル状膜要素の膨らみを防
止することができる。

【００３８】特に、外周部流路材の厚みは０．６ｍｍ以
上３０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、圧
力容器に対する膜エレメントの容積効率を大きく保ちつ
つ、逆流洗浄時に膜エレメント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ことが可能となる。

【００３９】外周部流路材は、原液が有孔中空管の軸方
向とほぼ平行な方向にほぼ直線状に流れるように配設さ
れることが好ましい。これにより、膜エレメントの逆流
洗浄時に、膜エレメントの外周部に付着した汚染物質を
原液により小さな圧力損失で有孔中空管の軸方向とほぼ
平行な方向にほぼ直線状に押し流すことができる。した
がって、膜エレメントの外周部に付着した汚染物質を容
易にかつ確実に系外に排出することが可能となる。

【００４０】外周部流路材はネット状流路材からなって
もよい。この場合、ネット状流路材により膜エレメント
の外周部が十分に保護されるとともに膜エレメントの外
周部での封筒状膜間の拡がりが防止される。しかも、原
液が膜エレメントの外周部からネット状流路材を通過し
て封筒状膜の間に容易に浸入することができる。したが
って、膜エレメントのハンドリング性がより向上すると
ともに、原液を封筒状膜間に効率良く供給し、かつ汚染
物質を膜エレメントの外周部で確実に捕捉することが可
能となる。

【００４１】

【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。

【００４２】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。

【００４３】また、スパイラル状膜要素１ａの外周面
は、液体透過性材料である分離膜９で覆われている。こ
の分離膜９としては、精密濾過膜または限外濾過膜が用
いられる。

【００４４】精密濾過膜としては、ポリオレフィン、ポ
リスルホン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチ
レン、ポリアクリロニトリル、酢酸セルロース等の高分
子有機膜を用いることができる。また、限外濾過膜とし
ては、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリスチレン、
ポリアクリロニトリル、酢酸セルロース、ポリエチレン
等の高分子有機膜を用いることができる。

【００４５】分離膜９の外周面側は、ネットからなる外
周部流路材５で覆われている。ネットの材質としては、
ポリオレフィン、ポリスルホン、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、酢酸
セルロース等の高分子材料、セラミック等の無機材料、
金属、合成ゴムまたは繊維等を用いることができる。

【００４６】精密濾過膜の孔径は、０．０１μｍ以上１
０μｍ以下であることが好ましい。限外濾過膜の孔径
は、分画分子量２００００以上０．０１μｍ以下である
ことが好ましい。さらに、外周部流路材５として用いる
ネットは、４メッシュ以上１００メッシュ以下であるこ
とが好ましい。

【００４７】分離膜９として用いる精密濾過膜または限
外濾過膜の孔径および外周部流路材５として用いるネッ
トの網目の数は原水の水質に応じて選択する。

【００４８】本実施例では、分離膜９として、エチレン
ビニルアルコール等のポリオレフィンからなる孔径０．
４μｍの精密濾過膜を用いる。また、分離膜９として、
ポリスルホンからなる限外濾過膜を用いてもよい。さら
に、外周部流路材５として、ＰＥＴ（ポリエチレンテレ
フタレート）からなる５０メッシュのネットを用いる。

【００４９】なお、スパイラル状膜要素１ａの外周面に
加えてスパイラル状膜要素１ａの端面も分離膜９で覆っ
てもよい。

【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】原水スペーサ４の厚みが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０．５ｍｍ
以下であることが好ましい。

【００５３】図１に示すように、外周部流路材５は、複
数の線材６１，６２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。線材６１の厚さは線材６２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６１間において線材６１と平行な方向にほぼ直線状
に流れやすくなる。

【００５４】また、図１に示すように、外周部流路材５
は線材６１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。したがって、原水がスパイラル状膜要素１
ａの外周部で軸方向に流れやすくなる。

【００５５】外周部流路材５の厚みｔ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ｔ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０．６
ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。

【００５６】また、外周部流路材５の厚み方向における
空隙率は例えば２０％以上６０％以下と設定する。これ
により、逆流洗浄時に汚染物質を軸方向に動かす原水の
抵抗を低減しつつ外周部流路材５の十分な強度を確保す
ることができる。また、外周部流路材５の網目の縦およ
び横のピッチは例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下とする。
これにより、スパイラル状膜要素１ａの外周面が圧力容
器に接触して原水の流路が狭くなることを防止しつつ封
筒状膜３間に原水を十分に供給することができる。

【００５７】なお、外周部の分離膜９の全体を外周部流
路材５で覆ってもよく、あるいは一部の領域を外周部流
路材５で覆ってもよい。

【００５８】図４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４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。

【００５９】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。

【００６０】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、外周部流路材５
に沿って流れ、スパイラル型膜エレメント１の少なくと
も外周部側から分離膜９を透過し、原水スペーサ４に沿
って封筒状膜３間に浸入する。図４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。

【００６１】この場合、スパイラル状膜要素１ａの外周
部面が分離膜９で覆われているので、分離膜９の孔径よ
りも大きな濁質物質等の汚染物質は膜エレメント１の少
なくとも外周部で捕捉される。すなわち、分離膜９の孔
径よりも小さな汚染物質のみが封筒状膜３間に侵入す
る。したがって、封筒状膜３を構成する分離膜７の負荷
が減少し、長期間安定した運転が可能となる。

【００６２】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。

【００６３】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。逆流洗浄時の透過水は、集水
管２から原水スペーサ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。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、原水が外周部流路材５に沿って軸方向に直
線状に流れ、剥離した汚染物質が系外に排出される。そ
の結果、膜流束が逆流洗浄前と比較して格段に回復す
る。

【００６４】このように、本実施例のスパイラル型膜エ
レメント１においては、逆流洗浄時に外周部に付着した
汚染物質を外周部流路材５に沿って系外に容易に排出す
ることができる。また、膜エレメント１の外周部が外周
部流路材５で被覆されているので、ハンドリング（取扱
い）性が向上する。

【００６５】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との間の空隙部に図１３に示
したデッドスペースＳのようなデッドスペースが形成さ
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。

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】図５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５では、外周部
流路材の図示が省略されている。

【００６９】図５（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１１（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。

【００７０】図５（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。

【００７１】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。

【００７２】図６は本発明のさらに他の実施例における
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７は図６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８は図６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。さらに、図９は図６のスパイラル型膜エレメント
の一部切欠き正面図である。

【００７３】図６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。

【００７４】図７および図８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。

【００７５】図７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８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。

【００７６】また、スパイラル状膜要素１ａの外周面は
液体透過性材料であるネット８で覆われている。このネ
ット８の材質としては、ポリオレフィン、ポリスルホ
ン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレン、ポ
リスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド等の合
成樹脂、またはステンレス、鉄等の金属を用いることが
できる。

【００７７】ネット８は、３メッシュ以上２００メッシ
ュ以下であることが好ましい。それにより、逆流洗浄時
の逆圧によるスパイラル状膜要素１ａの膨らみを確実に
抑えることができるとともに、運転時に外周部側からス
パイラル状膜要素１ａ内に原水を十分に供給することが
できる。

【００７８】本実施例では、ネット８の材質として、ト
リコット布にエポキシ樹脂を含浸させたものを使用す
る。このネット８は、５０メッシュであり、縦糸および
横糸のピッチは０．５ｍｍ、縦糸および横糸の径は０．
１５ｍｍである。

【００７９】なお、スパイラル状膜要素１ａの外周面に
加えてスパイラル状膜要素１ａの端面もネット８で覆っ
てもよい。

【００８０】図９に示すように、スパイラル状膜要素１
ａの外周面を覆うネット８の複数箇所に等間隔で円周方
向に沿って樹脂８１が塗布され、それによりネット８が
スパイラル状膜要素１ａの外周面に複数箇所で固定され
ている。樹脂８１の塗布箇所の数は、逆流洗浄時に生じ
る逆圧に応じて決定するが、樹脂８１の塗布箇所の数が
多くなると、逆流洗浄時にスパイラル状膜要素１ａの外
周部の汚染物質が除去されにくくなる。したがって、例
えば長さ９４４ｃｍのスパイラル状膜要素１ａでは、３
ヵ所程度を樹脂５ａで固定することが好ましい。

【００８１】ネット８の外周面側は、外周部流路材５で
覆われている。外周部流路材５の材質および寸法は、図
１に示した外周部流路材５の材質および寸法と同様であ
る。

【００８２】なお、外周部のネット８の全体を外周部流
路材５で覆ってもよく、あるいは一部の領域を外周部流
路材５で覆ってもよい。

【００８３】本実施例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の外周面がネット８
で覆われているので、スパイラル状膜要素１ａの外周部
に捕捉された汚染物質により逆流洗浄時に生じる逆圧が
大きくなっても、外周部のネット８によりスパイラル状
膜要素１ａの膨らみが防止され、封筒状膜３間の間隔が
大きくならない。したがって、封筒状膜３の膨らみによ
る膜の破損が防止され、原水中の汚染物質が透過水中に
漏れ出ることがなくなる。

【００８４】特に、ネット８が複数箇所でスパイラル状
膜要素１ａの外周部に固定されているので、逆流洗浄時
の逆圧が高い場合でも、スパイラル状膜要素１ａの膨ら
みが確実に防止される。

【００８５】また、図１のスパイラル型膜エレメント１
と同様に、逆流洗浄時に外周部に付着した汚染物質を外
周部流路材５に沿って系外に容易に排出することができ
る。しかも、膜エレメント１の外周部が外周部流路材５
で被覆されているので、ハンドリング（取り扱い）性が
向上する。

【００８６】さらに、膜エレメント１と圧力容器との間
の空隙部にデッドスペース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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】図１０は透過水スペーサ６の一部をネット
として用いた例を示す横断面図である。図１０の例で
は、１つの封筒状膜３内に挿入された透過水スペーサ６
が封筒状膜３の外周部側の側部から外部へ突出するよう
に延長され、透過水スペーサ６の延長された部分がネッ
トとしてスパイラル状膜要素１ａの外周面に巻回されて
いる。封筒状膜３の外周部側の側部から外部へ突出する
透過水スペーサ６と封筒状膜３との間は樹脂６ａでシー
ルされている。

【００９０】この場合、ネットを別個に設けることによ
る追加の部品コストを抑えつつ逆流洗浄時の逆圧による
スパイラル状膜要素１ａの膨らみを延長された透過水ス
ペーサ６により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の運転方法の
一例を示す断面図である。

【図５】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６】本発明のさらに他の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７】図６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８】図６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９】図６のスパイラル型膜エレメントの一部切欠き
正面図である。

【図１０】透過水スペーサをネットとして用いた例を示
す横断面図である。

【図１１】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１２】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８ネット９分離膜１０圧力容器１３原水入口１４透過水出口５１原水５２透過水６１，６２線材６３棒状部材８１樹脂

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、前記スパイラル状膜要素の
外周部が液体透過性材料で覆われ、前記液体透過性材料
の外周面側が全体的にまたは部分的に外周部流路材で覆
われたことを特徴とするスパイラル型膜エレメント。
【請求項２】前記液体透過性材料は分離膜であること
を特徴とするスパイラル型膜エレメント。
【請求項３】前記分離膜は精密濾過膜であることを特
徴とする請求項２記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項４】前記分離膜は限外濾過膜であることを特
徴とする請求項２記載のスパイラル型エレメント。
【請求項５】前記液体透過性材料はネットであること
を特徴とする請求項１記載のスパイラル型膜エレメン
ト。
【請求項６】前記ネットは合成樹脂からなることを特
徴とする請求項５記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項７】前記ネットは金属からなることを特徴と
する請求項５記載のスパイラル型エレメント。
【請求項８】前記ネットは３メッシュ以上２００メッ
シュ以下であることを特徴とする請求項５、６または７
記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項９】前記スパイラル状膜要素の外周部の前記
ネットの所定箇所が円周方向に沿って樹脂で補強された
ことを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のスパ
イラル型膜エレメント。
【請求項１０】前記封筒状膜内に挿入された透過液流
路材が前記封筒状膜の外周部側の側部から外部へ延長さ
れ、前記透過液流路材の延長された部分が前記ネットと
して前記スパイラル状膜要素の外周面に巻回されたこと
を特徴とする請求項５記載のスパイラル型膜エレメン
ト。
【請求項１１】前記外周部流路材の厚みが０．６ｍｍ
以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜１
０のいずれかに記載のスパイラル型膜エレメント。
【請求項１２】前記外周部流路材は、原液が有孔中空
管の軸方向とほぼ平行な方向にほぼ直線状に流れるよう
に配設されたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれ
かに記載のスパイラル型膜エレメント。