JPS61283307A - スパイラル型膜エレメント - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は種々の液体の濃縮又はＩ過処理に利用されるス
パイラル型膜エレメントに関し、さらに詳しくは、比較
的低圧下で操作される限外清適や精密濾過用のスパイラ
ル型膜エレメントに関する。

〔発明の背景〕

従来、半透膜を用いて液体の分離・濃縮を行なう液体分
離用の膜エレメントには種々のもＱが公知になっている
が、その代表的なものの１つにスパイラル型膜エレメン
トがある。

このスバ、イラル型膜エレメントは、第３図にその断面
を示すように、中空管１の囲りに半透膜２゜２′とその
間の透過水流路材３から成るリーフ旦を原水流路材４を
介して螺旋状に巻きつけたものである。原水８は第４図
に示すように、中空管１に平行に原水流路材４によって
形成された原采流路を流れるもの（図中矢印ａ）と中空
管１に垂直に流れるもの（図中矢印ｂ）とがある、透膜
水９は透過水流路材４の形成する透膜水流路を中空管１
に向かつてなかれる。ここで、透膜水が得られる駆動力
は、膜を介した原水と透膜水の圧力差による０通常、逆
浸透の場合は２０〜６０　（）ｃｇ／ａ＃）、限外清適
で３〜５　（ｋｇ／ａ＃）　、精密済過て１〜３　（ｋ
ｇ／Ｊ）の圧力差を必要とする。したがって。

リーフ旦は外側から加圧されるため、透過水流路を形成
する透過水流路材３を押しつぶす力がかかる。そこで透
過水流路材３はつぶされないように流路材自体を剛直化
させて、その力に耐えられるようにしている。

この透過水流路材３には、従来から織物などの多孔性で
かつ水の流れ易い溝を持つ布が用いられており、特に布
表面に溝を持つものが多く用いられている。そして、透
膜水はその溝に沿って流れるわけである。しかし、織物
だけでは、原水の圧力によって容易に変形してしまうた
め、メラミン樹脂などを含浸させることで剛直化させ、
変形しない様にしている。このように、メラミン樹脂に
よって剛直化されたトリコットが透過水流路材３として
使用されたおり、その溝幅（ピッチ）は０　、１　ｗｎ
　〜０　、５　ｍ、厚み０．１５＋ｍｗ〜０．５ｍのも
のが使われていた。

このように作られたトリコット製の流路材を用いて、逆
浸透、限外濾過、精密濾過用のスパイラル型膜エレメン
トが作られ、多くの用途に用いられて来た。しかし、こ
の樹脂によって剛直化されたトリコットの流路材は、通
水抵抗（圧損）が大きいという欠点があった。逆浸透の
ように２０〜６０　（ｋｇ／ｄ）の圧力がかかる場合は
、１〜２（ｋｇ／ｃｄ）の圧損は問題にならないが、限
外済過や精密清適に使用する場合にこれだけの圧損が生
じると、透過水量に大きく影響を与えるばかりでなく透
過水流路の中に透膜水が得られず、死水域が生じ、透膜
水の二次汚染という問題も生じてくる。

本発明者等の検討によれば、上記圧損のため限外濾過膜
を使用したスパイラル型膜エレメントでは、膜の持つ能
力の半分程度しか透腹水量が得られていないことを突き
とめた。

なお、この種のエレメントに関連する技術としては、例
えば、特開昭５４−１７３８３号が挙げられる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記の如き欠点を取り除き、透過水流
路における圧損を小さくすることで透過水量が大きく、
かつ、透過水流路において、液滞留のない、比較的低圧
下で操作される限外濾過や精密が通用のスパイラル型膜
エレメントを提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は１次の構成からなる。

すなわち、多数の小孔を持つ中空管と該中空管の囲りに
、半透膜、原水流路材、透過水流路材から成る積層体を
螺旋状に巻きつけたスパイラル型膜エレメントにおいて
、そのリーフの型状が膜の縦横比（リーフの径方向の長
さ／リーフの軸方向の長さ）が０．２〜０．３５の範囲
に含まれることを特徴とするスパイラル型膜エレメント
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図、第２図、第５図を用い
て詳しく説明する。

第１図は本発明に係るスパイラル型膜エレメントの断面
図、第２図は第１＠の展開図、そして、第５図は本発明
に係るスパイラル型膜エレメントの性能予想図である。

第１図および第２図に示すスパイラル型膜エレメント且
は、多数の小孔１５を持つ中空管ｌの囲りに、数枚のり
−フ旦とその間に原水流路材４を挟んで、螺旋状に巻き
つけたものである。リーフ−６−は２枚の半透膜２，２
′の間に透過水流路材３を挟み、その中空管１側を除く
３方の接着部７を接着し、１つの袋状にしたものである
０本発明に係るスパイラル型膜エレメントでは、リーフ
の縦横比が０．２〜０．３５の範囲に含まれている。

従って従来型のエレメントにおけるリーフ１枚と本発明
°に係るエレメントでのリーフ１枚とでは。

軸方向の長さが同じ時には、本発明に係るエレメントの
リーフの方が、有効膜面積が小さくなる。

そのため、中空管１に接続されるリーフ旦の枚数は、同
一膜面積を得るためには増加する。

第５図は、スパイラル型膜エレメントの各リーフの縦横
比を変化させた場合の透過量と透過水流路における圧力
損失を、縦横比が０．４４（現存するエレメント）の場
合を規準に検討した結果を示す、この際、リーフの軸方
向の長さは一定で行なった。この結果、リーフの縦横比
を小さくするほど透過水流路における圧力損失は小さく
なることがわかる。しかし、透過量は膜の縦横比を小さ
くして行くと増大する傾向はあるものの、ある所まで増
大するとまた減少し始める。これは、同一膜面積でエレ
メントを作ると、前記した通りにリーフ且の枚数が増加
し、それに伴ってリーフ且作成のための接着部７のしめ
る面積も増大し、有効膜面積が減少するために起こると
考えられる。

この結果、膜の縦横比の値には最適値が存在することが
わかる、本実施例においてはリーフの縦横比が０．２の
所が最適となったが、この値は操作条件や膜の大きさ、
等の影響を受けて変化する。

ただし、低圧力（１〜、５ｋｇ／ａ＃）で操作されるエ
レメントについては、はぼ０．２〜０．３５の範囲に含
まれる。

以下のように、本発明による実施例により、透膜水流路
における圧力損失が１７４〜１７５程度低減することが
可能となり、透過水量を２０〜３０％増大することがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明におけるスパイラル型膜エレメントによれば、透
過水流路における圧損を小さくできることから、透過量
が増大すると同時に、膜の各部分における透過速度がよ
り均一になって、透過水流路での液滞留等を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のスパイラル型膜エレメント
の断面図、第２図は第１図の展開図、第３図は従来型の
スパイラル型膜エレメントの断面図、第４図は第３図の
展開図、第５図は本発明に係るスパイラル型膜エレメン
トの性能予想線図である。 １：中空管、２：半透膜、３：透膜水流路材、４：原水
流路材、旦：リーフ、旦：スパイラル型膜エレメント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、多数の小孔を持つ中空管と該中空管の囲りに半透膜
   、原水流路材、透過水流路材から成る積層体を螺旋状に
   巻きつけたスパイル型膜エレメントにおいて、１枚のリ
   ーフの形状が縦横比０．２〜０．３５の範囲に含まれる
   ことを特徴とするスパイラル型膜エレメント。