JPH1157429A - 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の分離膜が逆洗時
に原水流路材に直に強く押し付けられて損傷することを
防止する。 【解決手段】 集水管１の外周に分離膜２がメッシュス
ペーサよりなる原水流路材３を介して巻回されている。
集水管１には管内外を連通するスリット状開口１ａ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。この分離膜２と原水流路材（メッシュス
ペーサ）３との間に、この原水流路材よりも目開きの小
さい細目メッシュ９が介在されている。

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。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。

【０００３】集水管１の外周に袋状の分離膜（袋状膜）
２がメッシュよりなる原水流路材３を介して巻回されて
いる。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透過水流路材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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】

【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、逆洗を行う場合、集水管１内
に水又は空気を加圧供給するのであるが、この逆洗圧力
により分離膜が原水流路材３に強く押しつけられ、メッ
シュの目に食い込んで損傷することがあった。

【０００７】本発明は、上記従来の問題点を解決し、ス
パイラル型膜モジュールの逆洗時における分離膜の原水
流路材への食い込みによる損傷を防止することを目的と
する。

【０００８】

【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、内部に透過水流路材が配置された袋状の
分離膜が該袋状分離膜同士の間にメッシュよりなる原水
流路材を介在させてスパイラル状に巻回されてなるスパ
イラル型膜モジュールにおいて、該原水流路材と分離膜
との間に該原水流路材のメッシュよりも目開きの小さい
細目メッシュを介在させたことを特徴とするものであ
る。

【０００９】かかるスパイラル型膜モジュールにおいて
は、原水流路材と分離膜との間に細目メッシュが介在さ
せたことにより、逆洗時に分離膜が原水流路材に食い込
むことが防止され、分離膜の損傷が防止される。

【００１０】

【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。

【００１１】図１は実施の形態に係るスパイラル型膜モ
ジュールの集水管管軸方向と垂直方向の断面図である。

【００１２】前記図５の従来例と同様に、集水管１の外
周に分離膜２がメッシュスペーサよりなる原水流路材３
を介して巻回されている。

【００１３】集水管１には管内外を連通するスリット状
開口１ａ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。この分離膜２と原水流路材
（メッシュスペーサ）３との間に、この原水流路材３よ
りも目開きの小さい細目メッシュ９を介在させて分離膜
２を集水管１の外周に巻回してスパイラル型膜モジュー
ルとする。

【００１４】このスパイラル型膜モジュールは、従来と
同様に耐圧容器内に挿入される。そして、原水は、巻回
体の前端面から袋状膜２同士の間の原水流路に流入し、
そのまま巻回体の長手方向に流れ、巻回体の後端面から
濃縮水として流出する。分離膜２を透過した水は、開口
１ａから集水管１内に流入し、該集水管１の端部から透
過水として取り出される。粗い粒子が原水に混入した場
合には、細目メッシュ９により粗い粒子が取り除かれ、
粗い粒子が分離膜２に直に触れることがなく、分離膜２
が損傷しない。

【００１５】分離膜２を逆洗するときには、集水管１内
に洗浄水や空気、あるいは気泡混入水を供給する。細目
メッシュ９を介在させているところから、この逆洗用の
流体の圧力（とくに空気圧）が高い場合であっても、分
離膜２が原水流路材３に直に強く押し付けられることが
無く、分離膜２が損傷しない。このため、スパイラル型
膜モジュールの寿命を著しく長くすることができる。

【００１６】なお、本発明において細目メッシュ９とし
ては原水流路材３よりも目開きが小さいものが用いられ
るが、好ましくは原水中のＳＳ成分が付着しない程度に
目開きが大きく、逆洗時に分離膜２が該細目メッシュ９
に押し付けられても分離膜２がメッシュ目開き間に食い
込んで損傷することがない程度に目開きが小さいものが
用いられる。具体的には、細目メッシュ９は、ＪＩＳメ
ッシュで表現した場合、８０メッシュ以上とくに１００
〜４００メッシュとりわけ１００〜２００メッシュであ
ることが好ましい。

【００１７】この細目メッシュ９は、厚さがなるべく小
さいものが好ましく具体的には０．４ｍｍ以下とくに
０．０４〜０．４ｍｍとりわけ０．１〜０．２ｍｍであ
ることが好ましい。

【００１８】なお、原水流路材３のメッシュスペーサと
しては、３〜５０メッシュとくに５〜３０メッシュとり
わけ１０〜２０メッシュ程度の目開きであり、厚さが
０．４〜２ｍｍとくに０．５〜１．２ｍｍ程度のものが
好ましい。

【００１９】上記実施の形態では集水管１が用いられて
いるが、本発明は集水管１を省略したタイプのスパイラ
ル型膜モジュールにも適用可能である。

【００２０】図２（ａ）はそのような集水管を省略した
タイプの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２（ｂ），（ｃ）
はそれぞれ図２（ａ）のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿う断面
図である。図２（ｄ）は図２（ａ）のＤ付近の構成を示
す斜視図である。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である。

【００２１】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。この袋状の膜１０内に流路材（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、第２の辺部１２部分で二つに折り返さず二
枚の分離膜フィルムを第１の辺部１１、第２の辺部１
２、第３の辺部１３を接着するようにしても良い。

【００２２】この袋状膜１０の一方の面には、接着剤１
６，１７，１８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２の辺
部１２の途中部分からシャフト２０の長手方向と略平行
方向に延在している。この実施の形態にあっては、接着
剤１６は長帯状に付着されており、第２の辺部１２から
離れるほど第１の辺部１１から離反する方向に斜めに設
けられている。

【００２３】接着剤１７は第３の辺部１３に沿って付着
され、接着剤１８は第４の辺部１４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、
矢印，，，の順で原水（及び濃縮水）が流れる
原水流路が構成される。接着剤１６は、硬化することに
より原水流路を原水往路２１と原水復路２２とに区画す
る仕切材となる。

【００２５】この実施の形態にあっては、第２の辺部１
２のうち接着剤１６の端部が臨む部分から、前方に向っ
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…をそれらの間に原水流
路材（メッシュスペーサ２９）及び細目メッシュ９を介
在させてシャフト２０の周りに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の前端面からは、フィン１９が延出する。各袋状膜
１０の第２の辺部１２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の部分を旋盤で切
込み溝を付け、該溝にソケット２５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の前端面の外周側に原
水の流入口が形成され、ソケット２５の内周側に濃縮水
の流出口が形成される。

【００２８】前記の通り、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、接着
剤１６よりも内周側と外周側とにそれぞれメッシュスペ
ーサ２９を配置すると共に、該メッシュスペ−サ２９と
袋状膜１０との間に細目メッシュ９を介在させておく。
これらのメッシュスペーサ２９を配置することにより、
原水流路が構成される。また、細目メッシュ９を介在さ
せることにより、逆洗時に袋状膜１０がメッシュスペ−
サ２９に直に強く押し付けられることが防止され、袋状
膜１０の損傷が防止される。

【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、ソケット２５の外周側の膜モジュー
ル端面から原水が袋状膜１０，１０同士の間の原水往路
２１に流入する（図２の矢印、）。この原水は、巻
回体２４の軸心線と略平行方向に原水往路２１を流れ、
次いで図２ののように接着剤１６（仕切材）の先端側
を回り込んで原水復路２２に流入し、矢印のように再
び巻回体２４の軸心線と平行方向に流れ、ソケット２５
の内側から取り出される。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】この実施の形態にあっては、原水往路２１
及び原水復路２２はそれぞれ下流側ほど流路幅が小さく
なるように構成されている。従って、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、上記実施の形態においては、ソケッ
ト２５の外周側に原水流入部を配置し、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２
５の内側を原水流入部とし、ソケット２５の外周側を濃
縮水流出部としても良い。ただし、この場合には、接着
剤１６を図２とは逆向きに、即ち接着剤１６が第２の辺
部１２から離れるほど第１の辺部１１に接近するように
傾ける。

【００３４】このスパイラル型膜モジュールの逆洗を行
う場合、逆洗用の水又は空気、あるいは気泡混入水を袋
状膜１０内の透過水流路に供給し、袋状膜１０を逆に透
過させて袋状膜１０同士の間の原水流路に流入させる
が、この際の袋状膜の損傷が前述の通り細目メッシュ９
により防止される。

【００３５】図６（ａ）は本発明の更に別の実施の形態
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６（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図６（ａ）のＢ−
Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図である。図７は巻回体とソ
ケットとの係合関係を示す斜視図である。

【００３６】この実施の形態においても、袋状膜１０
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３
０とした袋状のものである。具体的には、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。

【００３７】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１１、第２の辺部１２、第３の辺部１３及び第４の辺
部１４の一部を接着するようにしたものであっても良
い。

【００３８】この袋状の膜１０内に流路材（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。

【００３９】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１１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。

【００４０】前記図３と同様にして複数枚の袋状膜１０
をそれらの間に原水流路材（メッシュスペーサ２９）及
び細目メッシュ９を介在させてシャフト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。

【００４１】第４の辺部１４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。

【００４２】袋状膜１０，１０……をシャフト２０の周
りに前記図３と同様にメッシュスペーサ２９及び細目メ
ッシュ９を介して巻き付けることにより、巻回体２４が
形成される。図７の通り、この巻回体２４の後端面から
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。

【００４３】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。

【００４４】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、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。

【００４５】このスパイラル型膜モジュールにあって
も、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。

【００４６】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。

【００４７】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（接着材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。

【００４８】なお、図６、７の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。

【００４９】このスパイラル型膜モジュールを逆洗する
ときには、ソケット２５の内側及び外側の一方又は双方
に逆洗用の水又は空気、あるいは気泡混入水を供給す
る。この場合も、細目メッシュ９を配材したことによ
り、逆洗圧力によって袋状膜が原水流路材（メッシュス
ペーサ２９）に直に強く押し付けられて損傷することが
防止される。

【００５０】

【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、原水中の粗い粒子による分離膜の
損傷、逆洗による分離膜の損傷が確実に防止される。本
発明によると、逆洗時の水圧や空気圧を高くして強力に
分離膜を逆洗することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係るスパイラル型膜モジュールの
巻回途中の断面図である。

【図２】（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、（ｄ）図は（ａ）
図のＤ付近の構成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】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】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。

【図６】（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７】巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ 集水管 １ａ 開口 ２ 袋状膜 ３ 原水流路材 ４ 透過水流路材 ９ 細目メッシュ 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 １６，１７，１８ 接着剤 １９ フィン ２０ シャフト ２１ 原水往路 ２２ 原水復路 ２４ 巻回体 ２５ ソケット ２９ メッシュスペーサ（原水流路材） ３０ 透過水取出用の開放部 ３１ 透過水流出阻止用の閉鎖部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に透過水流路材が配置された袋状の
   分離膜が該袋状分離膜同士の間にメッシュよりなる原水
   流路材を介在させてスパイラル状に巻回されてなるスパ
   イラル型膜モジュールにおいて、該原水流路材と分離膜
   との間に該原水流路材のメッシュよりも目開きの小さい
   細目メッシュを介在させたことを特徴とするスパイラル
   型膜モジュール。