JPS60166005A - 流体分離膜モジユ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く発明の利用分野〉 この発明は不透水性スペーサと半透膜の分離膜とが相互
に重ねられて、スパイラル状の渦巻状に巻層されて軸方
向前後の端部に濃縮水出口と透過水出口が形成されたケ
ーシングの内部にセットさ一れる流体分離膜モジュール
に関する発明であり、特に、上記・分離膜に巻層されて
スパイラルの渦巻状にされている不透水性スペーサの裏
面が上記り一ーシングの原水人口端部で分離膜にシール
状態で圧接され、一般部においては該分離膜の表面と透
過水流路を形成して、該ケーシングの前部の透過水出口
に接続ざれており、又、該不透水性スペーサの表面は該
透過水出口の端部で分ＩｌｉＩｌ膜の裏面に同じくシー
ル状態で圧接されて濃縮水流路を形成し、該ケーシング
の濃縮水出口に不透水性スペーサの端部と分離膜とに形
成された通路を介して接続されている流体弁１ｉｇｋモ
ジュールに係る発明である。

〈発明の背景〉 周知の如く、半透膜を用いた液体処理の技術は各方面に
広く利用されているが、各種産業の高度技術化に伴って
、海水やｉ原水の淡水化、或いは、電子工業製品の高純
度水による洗浄、或いは、高分子化学等に逆浸透膜を利
用した、所謂、逆浸透モジュール技術が一種の先端技術
として研究開発されつつある。

而して、上述各方面への逆浸透膜利用による純水の透過
氷形成のために、原水入口と該透過水出口、及び、その
剰余のｍ細氷出口を有するケーシングの中に該逆浸透膜
モジュールを収納セットした、所謂、流体分離膜モジュ
ールがユニット化されて実利用されるようになってきた
。

而して、該種流体分離膜モジュールの最も機能的で実用
化されているものを第１、乃至、３図によってその概略
を説明すると、周知の逆浸透膜１を一対のポリエステル
製等の流路材２．２により重ね合せ、その両端縁３．３
をしてシールし、これとメラミン樹脂製等のメツシュス
ペーサ４と重ね合せて１ユニツトとし、これらの複数ユ
ニットを多数の集水孔５．５・・・を有する集水管６に
対して渦巻状のスパイラル巻層させ、その軸方向端部は
ブラインシールし、各周方向の原水入口から図示しない
原水を圧送し、軸方向端部の集水管６の透過水出口より
透過水を排水し、又、軸方向端部の濃縮水出口９より分
離された濃縮水を排出するようにされていた。

そして、該周方向の軸方向に長く沿う原水人口８から圧
送された原水はメツシュスペーサ４と逆浸透＋１！Ｊ　
１の流路材２のスパイラル状の間隙にカイトされながら
、圧送されて集水管の中心方向に送給され、その間、逆
浸透作用を起生じ、流路材２とメツシュスペーサ４との
間隙を通り、集水管６の各集水孔５．５・・・より透過
水が該集水管６に集水され、濃縮水は流路材２．２を透
過しないで集水管６とは直角方向に出て、濃縮水出口９
より所定に排出されるようにされている。

さりながら、上述の如き在来態様の流体分離膜モジュー
ルにおいては基本的に、集水管６の周囲に渦巻状のスパ
イラル巻層された逆浸透膜１が８枚とか１２枚の極めて
多数の巻層状態で設けられているために、原水が逆浸透
膜を透過して集水管６に流入するまでの流路長が極めて
長く、上述の如くスパイラル状であるために原水人口８
と集水管６の集水孔５．５・・・までの流過プロセスが
極めて長く、必然的に圧力差が大きくなり、流過抵抗も
大となり、したがって、原水送給ポンプの消費動力が大
となり、ランニングコストは極めて大きくなる不利点が
あった。

又、流体分離膜モジュールの透過効率を向上させるため
には、逆浸透ｌ１１１の透過面積が広い方が望ましいこ
とは当然であるが、従来技術においては集水管６の回り
に各ユニットを渦巻状に巻層するために、該集水管の断
面積分逆浸透膜１の透過面積付与がそれだけ少く、その
ため、透過効率が悪いという欠点があった。

又、各ユニットは逆浸透膜１に対して流路材２．２で挾
持してその端縁３をシールし、それをメツシュスペーサ
４に重層さゼるために、その端縁は接着剤や、或いは、
その他の手段によって接合するために、多くのユニット
を狭いケーシング内部に於いて、集水管６の外側に渦巻
状に付設するために、その構造が極めて複雑になり、そ
の巻層作業が極めて煩雑である難点もあり、又、そのた
めにコスト２高となるデメリットがあった。

更に、接着方式を取る場合には、可塑剤の溶出が増大す
る虞もあった。

そして、上述の如く、多数のスパイラルユニットを集水
管６の回りに同時に渦巻状に巻層していくために、各ユ
ニットの逆浸透膜にしわがより易く、そのため、透過性
能も落ち易いという不具合があり、これを生じないよう
にするためには高度技術を要し、その作業も極めて煩雑
であるといろ不都合さがあった。

〈発明の目的〉 この発明の目的は上述従来技術に基づく逆浸透膜利用の
流体分離膜モジュールの分離膜のスパイラル巻層による
その流路の問題点を解決づべき技術的課題とし、分離膜
のユニットのスパイラル巻層の本来的利点を充分に生か
しながらも、圧損が少なく、集水管を設けることなく、
それによって、透過面積を充分に大きくして透過効率を
良くし、而も、構造は簡単で分離膜にしわ等がよらず、
透過機能が充分に向上させることが出来るようにし、信
頼性の高い機能を永続的に持ち得るようにして各種産業
における水利用分野に益する優れた流体分離膜モジュー
ルを提供せんとするものである。

〈発明の概要〉 上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの発
明の概要は、前述問題点を解決するために流体弁［膜モ
ジュールの後端に於いて、不透水性スペーサの裏面がそ
の原水入口端部に於いて分離膜に圧接されてシールされ
、更に、その−股部では分離膜表面に対して透過水流路
を形成して透過水出口に接続されるようにし、一方、該
不透水性スペーサの表面は透過水出口の端部に対して該
分離膜の裏面に圧接されてシールされ、その−股部では
濃縮水流路を形成し、ケーシングの濃縮水出口に通路を
介して接続されるようにし、而して、ケーシングの原水
入口から圧送される原水は上記不透水性スペーサの濃縮
水流路を流過し、分Ｉｎ裏面を浸透して該不透水性スペ
ーサの表面の透過水流路を流過して前端の透過水出口よ
り排水されるようにし、一方、上記濃縮水流路を流過す
る濃縮水は透過水出口に排出されることなく端部に於い
て、不透水性スペーサの端部に形成された孔と上記分離
膜の端部に形成された孔とが接続されている廃液孔を介
して所定に廃液するようにし、したがって、流体分離膜
モジュールにおいて原水は逆浸透膜のスパイラル巻層と
キャピラリ機能をＶ（せ有して圧損が少なく、最大に透
過効率が良いようにされるようにした技術的手段を講じ
たものである。

〈実施例〉 次に、この発明の１実施例を第５図以下の図面に基づい
て説明すれば以下の通りである。

第５図に示す態様において、１０はこの発明の要旨を成
す流体分離膜モジュールであり、そのケーシング１１は
前端部に濃縮水１２の濃縮水出口１３を有するケーシン
グ本体１４とその後端部に於いて原水１５に対する原水
入口１６を有するキャップ１７、及び、前端部に於いて
透過水１８に対する透過水出口１９を有するキャップ２
０がフランジ２１．２１を介して内部開放可能に締結さ
れている。

而して、該ケーシング１１のケーシング本体１４の内部
にはモジュール本体２２が充填セットされており、その
前後の周面、及び、上記濃縮水出口１３の前後にはＯ−
リング２３．２３・・・が介設されてシール止めされて
いる。

尚、Ｏ−リング２３はパツキン等でも良い。

而して、該モジュール本体２２は第７．９図に示す様に
、設定サイズの方形の周知の逆浸透膜２４と流路材兼用
の、例えば、メラミン樹脂製の不透水性スペーサ２５が
一対で１ユニツトとされて重合され、各ユニットが上記
ケーシング１１の中心から周方向にかけて長手方向中心
を同心的にして渦巻状のスパイラル形状に巻層されて、
充填セットされている。

而して、該逆浸透膜２４は第６図に示す様に、その表面
も裏面も滑らかなシート状であるが、不透水性スペーサ
２５は第８図に示づ様に、その−股部は同じ様にシート
状の厚さに形成されているが、その表面２５′の一股部
２６の前端部には所定高さのシールランド２１が上記ケ
ーシング本体１１の周方向に沿って一体形成されており
、所定間隔り毎に孔２８．２８・・・が穿設され、又、
該名札２８に連通ずると共に該−股部２６の該表面２５
′　に連通ずる溝２９が形成されている。

又、上記表面２５′　には所定間隔毎に上記シールラン
ド２１と同じ高さに一体に断面円形の突起３ｏ、３０・
・・が形成立設されており、該突起３０．３０・・・の
間のスペースは上記溝２９を介しての名札２８への濃縮
水流路３１を形成している。

一方、該不透水性スペーサ２５の裏面２５１に於いては
第９．１０図に示す様に、後端部に於いては上記表面２
５′の前端部のシールランド２７と絶対値が同じ高さの
く深さ）シールランド、又、３２がその一股部２６の裏
面２５′には上記表面２５′　に一体的に突出した突起
３０．３０・・・と同様に多数の断面円形の突起３０．
３０・・・が該シールランド３２と同じ高さに一体的に
下延して形成されており、更に、その前端部２は上記表
面２５′のシールランド２７に穿設した孔２８．２８と
同一ピッチＬで該孔２８を囲繞してこれを穿設するブツ
シュ３３．３３・・・が上記ケーシング本体１１の周方
向に沿って一体形成突出されている。

そして、該突起３０．３０・・・とブツシュ３３．３３
・・・との間のスペースは透過水流路３４を形成してい
る。

そして、上記不透水性スペーサ２５の表面２５′の前端
部のシールランド２７と裏面２５′の後端部のシールラ
ンド３２の各面には適宜接着剤が塗布されて第１１図に
示す様に、前記逆浸透膜２４がその不透水性スペーサ２
５とのスパイラル巻層に際して重合接着一体されて、第
１２．１４図に示す様に、渦巻状にされて上記ケーシン
グ本体１１内に充填セットされるようにされている。

したがって、第５図に示す原水入口１６側のモジュール
本体２２の後端部に於いては、濃縮水流路３１側のみが
開口してその先端は上記シールランド２１により閉塞さ
れて、行き止まりにされており、一方、透過水出口１９
側のモジュール本体２２に於いては、透過水流路３４の
みが開口しており、その後端は上記シールランド３２に
より閉塞されて逆浸透膜２４を介しての原水１５からの
分離透過水１８のみが流過して排出されるようにされて
いる。

この関係は第７．１２．１３．１４．１５図に示す通り
である。

又、各不透水性スペーサ２５の前端部に於ける表面のシ
ールランド２７の孔２８はその裏面２５′　のブツシュ
３３の孔２８に連通されており、又、該ブツシュ３３は
その下側の逆浸透１Ｉ２４の対応する位置に穿設された
図示しない孔に連通されており、したがって、最内側の
不透水性スペーサ２５のシールランド２７の孔２８と最
外側のブツシュ３３の孔２８とは第７図に示す様に連通
されてケーシング本体１１の濃縮水出口１３に連通され
ている。

而して、上記不透水性スペーサ２５と逆浸透膜２４とは
上記ケーシング本体１１に対するスパイラル巻層の度合
が予め設計により決められているために、不透水性スペ
ーサ２５の孔２８と逆浸透膜２４の孔とが各巻層の位置
に於いて、正確に同心的に連通して接続されるように正
確に決めることが出来る。

このようにして、上記モジュール本体２２は周方向に沿
ってスパイラル構造にされていながらも、その処理液体
は軸方向に流過分離されるために、一種のキャピラリ機
能を持っているものとされている。

尚、上記該不透水性スペーサ２５の表面２５′　と裏面
２５′の各突起３０．３０・・・、及び、シールランド
２７．３２が逆浸透膜２４の表面と裏面に於いてそのス
パイラル巻層時の締付けによって確実に圧接され、した
がって、透過水流路３４、及び、濃縮水流路３１を確実
に形成すると共に、シールランド２７．３２は流過液体
に対して確実にこれをシールしてその流過を阻止する。

尚、上記突起３０．３０・・・は逆浸透膜２４の耐圧性
保持の機能も有しているものである。

尚、濃縮水出口１３については第１３図に示す様に、そ
の通路が複数でも良いが、設計によっては１つでも良い
ことは勿論である。

これは、その濃縮水の量によって設計的に適宜に決める
ことが出来る。

上述構成において、第５図に示ず様に、流体分離膜モジ
ュール１０の後端部のキャップ１７の原水入口１６から
所定の原水１５を設定圧力で圧送供給すると、第７図に
示す様に、各ユニットの後端部に於いてシールランド３
２．３２・・・の間の開口部から該原水１５は侵入して
、各不透水性スペーサ２５の表面２５′　と逆浸透膜２
４の裏面の間に形成されたスパイラル状の濃縮水流路３
１を流過しながら、その逆浸透膜２４を介して透過水１
８が該逆浸透膜２４の表面とその外側の不透水性スペー
サ２５の裏面２５１の間に形成された透過水流路３４を
流過して、その前端開口部よりキャップ２０側に排出さ
れて、透過水出口１９より次段へ適宜に排出されていく
。

一方、上記透過水１８を分離された濃縮水１２は該濃縮
水流路３１を流過していき、前端のシールランド２７に
閉塞されてキャップ２０側へは排出することなく、該シ
ールランド２７に形成した溝２９を介して通路の孔２８
．２８・・・を介しケーシング本体１１の濃縮水出口１
３から所定に排出されていく。

尚、この間、後端部のキャップ１７内から、或いは、前
端部のキャップ２０からケーシング本体１１内へ液体が
侵入することは前記０−リング２３．２３・・・に７よ
り阻止され、又、各流路３１．３４へ始端、及び、終端
からは上記シールランド２７．３２にシールされて侵入
することはない。

このようにして、所定の逆浸透膜分離が連続して行われ
る。

尚、この発明の実施態様は上述実施例に限るものでない
ことは勿論であり、第５図において、ケーシング１１が
湾曲しているようにすることが出来る種々の態様が採用
可能である。

〈発明の効果〉 以上この発明によれば、基本的に流体弁離脱モジュール
においてモジュール本体がスパイラル状に、渦巻状に巻
層されているにもかかわらず、その巻層の軸芯がケーシ
ングの軸芯と同心状に平行にされて形成して充填セット
されていることにより、供給された原水の透過水も又、
軸に平行に流過して従来のようにスパイラル状に流れる
ことがなく、したがって、その流過長が短く、原水入口
と透過水出口との圧損も少なく、流過抵抗も少なく、そ
のため、動力費も多くかからないという利点がある上に
、従来のように集水管がないことにより逆浸透膜のセッ
ト面積が大きく取れ、よって、透過量が多く増大し、透
過効率が向上するという優れた効果が奏される。

又、上述の如く、集水管がないためにケーシング内にセ
ットするスパイラル構造が極めて簡単となり、その製作
もし易く、コストダウンが図れる上に、接着部が大幅に
減少するために可塑剤の溶出もなく、信頼性の高いもの
にすることが出来るという優れた効果が奏される。

又、流路とスペーサを共用することが出来るために、部
品点数が減少し、この点からも構造が簡単でコストダウ
ンに結びつくと共に、製作がし易くなるという効果があ
る。

又、各流路を確保するための突起を設けたことにより、
スパイラル状に構成された逆浸透膜が大量高圧送水の場
合の液圧によって、潰れるようなことがないようにこれ
を防ぐ効果がある上に、その流路容量を確実に維持する
ことが出来るという効果があり、又、それによって分離
機能が変化しないという優れた効果が奏される。

、更に、その構造がシンプルで、又、施工製作がし易い
ために、各不透水性スペーサと逆浸透膜のスパイラル巻
層に際して逆浸透膜の面にしわ等がよらず、その点から
も機能に変化がなく、量産態勢においては各流体分離膜
モジュールの能力に差がないという優れた効果が秦され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の基づくモジュール本体の構造説明斜
視図、第２図は同流体分離膜モジュールの液体流入排出
説明斜視図、第３図は同軸方向断面図、第４図は同集水
管の部分斜視図、第５図以下はこの発明の１実施例の説
明図であり、第５図は全体概略断面図、第６図は逆浸透
膜の平面図、第７図はモジュール本体構造模式断面図、
第８図は不透水性スペーサの表、面図、第９図は同裏面
図、第１０図は第９図側面図、第１１図はモジュール本
体の構造説明側面図、第１２図はモジュール本体の前端
祖国、第１３図は第１２図部分拡大図、第１４図はモジ
ュール本体の後端視図、第１５図は第１４図部分拡大図
である。 ２５・・・不透水性スペーサ、 ２４・・・分離膜（逆浸透膜）、 １６・・・原水入口、１９・・・透過水出口、１３・・
・濃縮水出口、１１・・・ケーシング、１０・・・流体
分離膜モジュール、２５′・・・裏面、３１．３４・・
・透過水流路、２５′・・・表面、３１・・・濃縮水流
路、２８・・・通路、３０・・・突起 第５図 １０ 第６７　ブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）不透水性スペーサと分離膜がスパイラル状に巻層
   され原水入口と透過水出口と濃縮水出口を有するケーシ
   ングにセットされている流体分離膜モジュールにおいて
   、上記不透水性スペーサの裏面が上記原水人口端部で分
   ｌＩ！膜にシール状に圧接され一般部で該分離膜表面と
   透過水流路を形成して上記透過水出口に接続されると共
   にその表面が該透過水出口端部で該分離膜裏面にシール
   状に圧接され一般部で濃縮水流路を形成して上記濃縮水
   出口に通路を介して接続されていることを特徴とする流
   体分離膜モジュール。
2. （２）上記不透水性スペーサがその両面に多数の突起を
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の流体分離膜モジュール。
3. （３）上記通路が不透水性スペーサ端部と分離膜とに形
   成されて一致して接続されていることを特徴とする上記
   特許請求の範囲第１項記載の流体分離膜モジュール。