JP2000237554A - スパイラル型膜エレメント - Google Patents
スパイラル型膜エレメントInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 分離膜と原水流路材との間の空隙部が小さく
かつ分離膜の充填効率が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】 スパイラル型膜エレメントの原水流路材
１０は、複数の線材１１，１２と複数の線材１３とが互
いに直角に交差するように格子状に形成される。線材１
２の厚みｔ2 は線材１１，１３の厚みｔ1 よりも大きく
（ｔ1 ＜ｔ2 ）、原水流路材１０は、線材１１，１３か
らなる有効厚みｔ1 の第１の領域５０と、線材１２，１
３からなる有効厚みｔ2 の第２の領域５１とから構成さ
れる。線材１１，１３は集水管の軸方向と垂直に配置さ
れ、原水７は線材１１，１２と垂直な方向に供給され
る。
かつ分離膜の充填効率が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】 スパイラル型膜エレメントの原水流路材
１０は、複数の線材１１，１２と複数の線材１３とが互
いに直角に交差するように格子状に形成される。線材１
２の厚みｔ2 は線材１１，１３の厚みｔ1 よりも大きく
（ｔ1 ＜ｔ2 ）、原水流路材１０は、線材１１，１３か
らなる有効厚みｔ1 の第１の領域５０と、線材１２，１
３からなる有効厚みｔ2 の第２の領域５１とから構成さ
れる。線材１１，１３は集水管の軸方向と垂直に配置さ
れ、原水７は線材１１，１２と垂直な方向に供給され
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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。
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エレメントの形態とし
ては、単位体積あたりの膜面積（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、膜が割れやすいという欠点
を有している。
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エレメントの形態とし
ては、単位体積あたりの膜面積（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、膜が割れやすいという欠点
を有している。
【０００３】一方、膜面積を大きく取れる膜エレメント
の形態としてスパイラル型の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、膜が折れにくく、破れにくいという利点を有
している。
の形態としてスパイラル型の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、膜が折れにくく、破れにくいという利点を有
している。
【０００４】図５（ａ）は従来のスパイラル型膜エレメ
ントの一部切り欠き斜視図であり、図５（ｂ）は、図５
（ａ）のスパイラル型膜エレメントの外観斜視図であ
る。図５（ａ）に示すスパイラル型膜エレメント２１を
作製するには、まず、透過水流路材２３の両面に分離膜
２２を重ね合わせ、その３辺を接着して一葉の封筒状膜
（袋状膜）２４を形成し、その封筒状膜２４の開口部を
有孔中空管からなる集水管２５に取り付ける。続いて、
ネット状（網状）の原水流路材２０を封筒状膜２４の一
方の分離膜２２面上にのせ、この原水流路材２０ととも
に封筒状膜２４を集水管２５の外周面にスパイラル状に
巻回する。さらに、図５（ｂ）に示すように、外周面を
外装材３０で被覆し、両端部にパッキンホルダ３１をそ
れぞれ取付ける。
ントの一部切り欠き斜視図であり、図５（ｂ）は、図５
（ａ）のスパイラル型膜エレメントの外観斜視図であ
る。図５（ａ）に示すスパイラル型膜エレメント２１を
作製するには、まず、透過水流路材２３の両面に分離膜
２２を重ね合わせ、その３辺を接着して一葉の封筒状膜
（袋状膜）２４を形成し、その封筒状膜２４の開口部を
有孔中空管からなる集水管２５に取り付ける。続いて、
ネット状（網状）の原水流路材２０を封筒状膜２４の一
方の分離膜２２面上にのせ、この原水流路材２０ととも
に封筒状膜２４を集水管２５の外周面にスパイラル状に
巻回する。さらに、図５（ｂ）に示すように、外周面を
外装材３０で被覆し、両端部にパッキンホルダ３１をそ
れぞれ取付ける。
【０００５】図５（ａ）に示すように、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た原水２７
は原水流路材２０に沿って流れ、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２９として排出され
る。原水２７が原水流路材２０に沿って流れる過程で分
離膜２２を透過した水は、透過水流路材２３に沿って集
水管２５の内部に流れ込み、集水管２５の端部から透過
水２８として取り出される。
エレメント２１の一方の端面側から供給された原水２７
は原水流路材２０に沿って流れ、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２９として排出され
る。原水２７が原水流路材２０に沿って流れる過程で分
離膜２２を透過した水は、透過水流路材２３に沿って集
水管２５の内部に流れ込み、集水管２５の端部から透過
水２８として取り出される。
【０００６】原水流路材２０は、封筒状膜２４間に原水
２７が通る流路を形成するためのものである。従来は、
複数の線材が互いに交差するように格子状に形成されて
なる厚みが一定のネット状の原水流路材２０を使用す
る。
２７が通る流路を形成するためのものである。従来は、
複数の線材が互いに交差するように格子状に形成されて
なる厚みが一定のネット状の原水流路材２０を使用す
る。
【０００７】原水２７は線材に対して斜め方向すなわち
格子の対角線方向に供給される。原水２７は原水流路材
２０の複数の線材に沿って流れる。したがって、原水２
７の流路は限定されず、乱流となる。このような原水の
乱流効果により、分離膜２２面上での濃度分極が抑えら
れるとともに、原水２７中の懸濁物質による流路の閉塞
を防止することができる。
格子の対角線方向に供給される。原水２７は原水流路材
２０の複数の線材に沿って流れる。したがって、原水２
７の流路は限定されず、乱流となる。このような原水の
乱流効果により、分離膜２２面上での濃度分極が抑えら
れるとともに、原水２７中の懸濁物質による流路の閉塞
を防止することができる。
【０００８】原水流路材２０の厚みが小さいと原水流路
材２０で生じる圧力損失が大きくなり、原水２７の線速
度が小さくなる。このため、懸濁物質による流路の閉塞
が生じるとともに、分離膜２２面上で濃度分極が生じ、
分離性能や膜濾過流速に大きな影響を及ぼす。一方、原
水流路材２０の厚みが大きいと、スパイラル型膜エレメ
ント２１において原水流路材２０の占める体積が大きく
なり、１エレメント当たりの膜面積が減少するため、分
離膜２２の充填効率が低くなる。原水流路材２０の厚み
が小さいと分離膜２２の充填効率が高くなるが、濃度分
極を抑えかつ懸濁物質による流路の閉塞を防止するため
には、厚みが大きいほうが有利である。このように、原
水流路材２０の厚みを設定するには、相反する要求を満
たすように設定する必要がある。
材２０で生じる圧力損失が大きくなり、原水２７の線速
度が小さくなる。このため、懸濁物質による流路の閉塞
が生じるとともに、分離膜２２面上で濃度分極が生じ、
分離性能や膜濾過流速に大きな影響を及ぼす。一方、原
水流路材２０の厚みが大きいと、スパイラル型膜エレメ
ント２１において原水流路材２０の占める体積が大きく
なり、１エレメント当たりの膜面積が減少するため、分
離膜２２の充填効率が低くなる。原水流路材２０の厚み
が小さいと分離膜２２の充填効率が高くなるが、濃度分
極を抑えかつ懸濁物質による流路の閉塞を防止するため
には、厚みが大きいほうが有利である。このように、原
水流路材２０の厚みを設定するには、相反する要求を満
たすように設定する必要がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図６（ａ）は、図５
（ａ）に示すスパイラル型膜エレメント２１の原水流路
材２０および封筒状膜２４の一部切り欠き図であり、図
６（ｂ）は、図６（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
（ａ）に示すスパイラル型膜エレメント２１の原水流路
材２０および封筒状膜２４の一部切り欠き図であり、図
６（ｂ）は、図６（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００１０】図６（ａ）に示すように、接着剤６によ
り、透過水流路材２３の両面に分離膜２２を接着してな
る樹脂接着部３２が、封筒状膜２４の３辺に設けられ
る。このような樹脂接着部３２においては、２枚の分離
膜２２および透過水流路材２３の厚みに、さらに接着剤
６の厚みが加わる。このため、図６（ｂ）に示すよう
に、封筒状膜２４の両端の樹脂接着部３２の厚みは、そ
れ以外の部分の厚みに比べて大きい。このような封筒状
膜２４上に、厚みが均一な原水流路材２０を配置する
と、原水流路材２０と分離膜２２との間の空隙部３３が
大きくなる。このため、スパイラル型膜エレメント２１
では高い乱流効果が得られず、分離膜２２面上での濃度
分極や、懸濁物質による流路の閉塞が生じる。
り、透過水流路材２３の両面に分離膜２２を接着してな
る樹脂接着部３２が、封筒状膜２４の３辺に設けられ
る。このような樹脂接着部３２においては、２枚の分離
膜２２および透過水流路材２３の厚みに、さらに接着剤
６の厚みが加わる。このため、図６（ｂ）に示すよう
に、封筒状膜２４の両端の樹脂接着部３２の厚みは、そ
れ以外の部分の厚みに比べて大きい。このような封筒状
膜２４上に、厚みが均一な原水流路材２０を配置する
と、原水流路材２０と分離膜２２との間の空隙部３３が
大きくなる。このため、スパイラル型膜エレメント２１
では高い乱流効果が得られず、分離膜２２面上での濃度
分極や、懸濁物質による流路の閉塞が生じる。
【００１１】上記の問題点に関して、空隙部３３を小さ
くするために原水流路材２０の厚みを大きくしたスパイ
ラル型膜エレメントがすでに公知となっている。この場
合、例えば、均一な厚みを有するネット状物を複数枚重
ねたものを原水流路材２０として用いる。しかしなが
ら、原水流路材２０の厚みが均一に大きくなるため、分
離膜２２の充填効率が低くなる。
くするために原水流路材２０の厚みを大きくしたスパイ
ラル型膜エレメントがすでに公知となっている。この場
合、例えば、均一な厚みを有するネット状物を複数枚重
ねたものを原水流路材２０として用いる。しかしなが
ら、原水流路材２０の厚みが均一に大きくなるため、分
離膜２２の充填効率が低くなる。
【００１２】また、懸濁物質による流路の閉塞を防ぐた
め、ネット状の原水流路材２０の代わりにジグザグ状の
波板状の原水流路材、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。しかしながら、コルゲートスペーサは連続して作製
できないため、原水流路材の単位面積あたりのコストが
高くなる。
め、ネット状の原水流路材２０の代わりにジグザグ状の
波板状の原水流路材、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。しかしながら、コルゲートスペーサは連続して作製
できないため、原水流路材の単位面積あたりのコストが
高くなる。
【００１３】本発明の目的は、分離膜と原水流路材との
間の空隙部が小さくかつ分離膜の充填効率が高いスパイ
ラル型分離膜エレメントを提供することである。
間の空隙部が小さくかつ分離膜の充填効率が高いスパイ
ラル型分離膜エレメントを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
者は、分離膜の充填効率および原液の乱流効果が高く、
分離膜面上における濃度分極を抑えるとともに、懸濁物
質による流路の閉塞を防止可能で高効率なスパイラル型
膜エレメントを開発すべく鋭意検討した。その結果、原
液流路材内の厚みを部分的に異なるように設定すること
により、目的とするスパイラル型膜エレメントが得られ
ることを見い出した。そして、本発明者はこれらの知見
に基づいて以下の発明に至った。
者は、分離膜の充填効率および原液の乱流効果が高く、
分離膜面上における濃度分極を抑えるとともに、懸濁物
質による流路の閉塞を防止可能で高効率なスパイラル型
膜エレメントを開発すべく鋭意検討した。その結果、原
液流路材内の厚みを部分的に異なるように設定すること
により、目的とするスパイラル型膜エレメントが得られ
ることを見い出した。そして、本発明者はこれらの知見
に基づいて以下の発明に至った。
【００１５】本発明に係るスパイラル型膜エレメント
は、接着部を有する袋状の分離膜を原液流路材とともに
集液管の外周面に巻回してなるスパイラル型膜エレメン
トにおいて、原液流路材の所定の第１の領域の有効厚み
が第１の領域以外の第２の領域の有効厚みと異なるもの
である。
は、接着部を有する袋状の分離膜を原液流路材とともに
集液管の外周面に巻回してなるスパイラル型膜エレメン
トにおいて、原液流路材の所定の第１の領域の有効厚み
が第１の領域以外の第２の領域の有効厚みと異なるもの
である。
【００１６】スパイラル型膜エレメントの分離膜は、接
着剤により接着されて、袋状に形成される。接着剤の厚
みが加わるため、分離膜の接着部は、接着部以外の領域
よりも厚みが大きくなる。
着剤により接着されて、袋状に形成される。接着剤の厚
みが加わるため、分離膜の接着部は、接着部以外の領域
よりも厚みが大きくなる。
【００１７】本発明に係るスパイラル型膜エレメントに
おいては、上記のような構造を有する分離膜を、所定領
域の有効厚みと所定領域以外の領域の有効厚みとが異な
る原液流路材とともに集液管の外周面に巻回するため、
分離膜と原液流路材との間の空隙部を小さくすることが
可能でありかつ分離膜の充填効率を高くすることが可能
である。それにより、スパイラル型膜エレメントにおい
て高い乱流効果が得られるとともに、１エレメント当た
りの膜面積を大きくすることができるため、膜分離操作
の効率の向上が図られる。
おいては、上記のような構造を有する分離膜を、所定領
域の有効厚みと所定領域以外の領域の有効厚みとが異な
る原液流路材とともに集液管の外周面に巻回するため、
分離膜と原液流路材との間の空隙部を小さくすることが
可能でありかつ分離膜の充填効率を高くすることが可能
である。それにより、スパイラル型膜エレメントにおい
て高い乱流効果が得られるとともに、１エレメント当た
りの膜面積を大きくすることができるため、膜分離操作
の効率の向上が図られる。
【００１８】第１の領域は第１の有効厚みを有し、第２
の領域は第１の有効厚みよりも大きい第２の有効厚みを
有し、原液流路材の第１の領域が分離膜の接着部上に配
置され、原液流路材の第２の領域が分離膜の接着部以外
の領域上に配置されることが好ましい。
の領域は第１の有効厚みよりも大きい第２の有効厚みを
有し、原液流路材の第１の領域が分離膜の接着部上に配
置され、原液流路材の第２の領域が分離膜の接着部以外
の領域上に配置されることが好ましい。
【００１９】このようなスパイラル型膜エレメントにお
いては、第１の有効厚みを有する原液流路材の第１の領
域が分離膜の接着部上に配置され、第１の有効厚みより
も大きな第２の有効厚みを有する原液流路材の第２の領
域が分離膜の接着部以外の領域上に配置されるので、分
離膜と原液流路材との間の空隙部が小さくなる。それに
より、高い乱流効果が得られる。
いては、第１の有効厚みを有する原液流路材の第１の領
域が分離膜の接着部上に配置され、第１の有効厚みより
も大きな第２の有効厚みを有する原液流路材の第２の領
域が分離膜の接着部以外の領域上に配置されるので、分
離膜と原液流路材との間の空隙部が小さくなる。それに
より、高い乱流効果が得られる。
【００２０】また、原液流路材の第２の領域の有効厚み
が大きいため、分離膜面上での濃度分極および原液中の
懸濁物質等による流路の閉塞が防止される。さらに、厚
みの大きな分離膜の接着部上に原水流路材の有効厚みの
小さな第１の領域が配置されるため、分離膜の充填効率
が高く、１エレメント当たりの膜面積を大きくすること
が可能となる。したがって、効率の高い膜分離操作を行
うことが可能となる。
が大きいため、分離膜面上での濃度分極および原液中の
懸濁物質等による流路の閉塞が防止される。さらに、厚
みの大きな分離膜の接着部上に原水流路材の有効厚みの
小さな第１の領域が配置されるため、分離膜の充填効率
が高く、１エレメント当たりの膜面積を大きくすること
が可能となる。したがって、効率の高い膜分離操作を行
うことが可能となる。
【００２１】原液流路材は複数の第１の線材および複数
の第２の線材が互いに交差するように格子状に形成さ
れ、複数の第１の線材が集液管の長手方向に垂直になる
ように原液流路材が配置されるとともに、原液流路材の
第１の領域を形成する第１の線材の線径が原液流路材の
第２の領域を形成する第２の線材の線径よりも小さくて
もよい。
の第２の線材が互いに交差するように格子状に形成さ
れ、複数の第１の線材が集液管の長手方向に垂直になる
ように原液流路材が配置されるとともに、原液流路材の
第１の領域を形成する第１の線材の線径が原液流路材の
第２の領域を形成する第２の線材の線径よりも小さくて
もよい。
【００２２】この場合、第２の線材と線径の大きな第１
の線材とから形成される原液流路材の第２の領域の有効
厚みが、第２の線材と線径の小さな第１の線材とから形
成される第１の領域の有効厚みよりも大きくなる。
の線材とから形成される原液流路材の第２の領域の有効
厚みが、第２の線材と線径の小さな第１の線材とから形
成される第１の領域の有効厚みよりも大きくなる。
【００２３】また、原液流路材は複数の第１の線材およ
び複数の第２の線材が互いに交差するように格子状に形
成され、複数の第１の線材が集液管の長手方向に垂直に
なるように原液流路材が配置されるとともに、原液流路
材は、第２の領域において複数の第２の線材上に集液管
の長手方向と交差する方向に積層された複数の第３の線
材をさらに含んでもよい。
び複数の第２の線材が互いに交差するように格子状に形
成され、複数の第１の線材が集液管の長手方向に垂直に
なるように原液流路材が配置されるとともに、原液流路
材は、第２の領域において複数の第２の線材上に集液管
の長手方向と交差する方向に積層された複数の第３の線
材をさらに含んでもよい。
【００２４】この場合、第１、第２および第３の線材か
ら形成される原液流路材の第２の領域の有効厚みが、第
１および第２の線材から形成される第１の領域の有効厚
みよりも大きくなる。
ら形成される原液流路材の第２の領域の有効厚みが、第
１および第２の線材から形成される第１の領域の有効厚
みよりも大きくなる。
【００２５】原液流路材の第１の有効厚みｔ1 に対する
原液流路材の第２の有効厚みｔ2 の比ｔ2 ／ｔ1 が１以
上１０以下であることが好ましい。これにより、スパイ
ラル型膜エレメントにおいて、分離膜の充填効率を高く
することが可能になるとともに、原液流路材と分離膜と
の間の空隙部を小さくすることが可能となる。
原液流路材の第２の有効厚みｔ2 の比ｔ2 ／ｔ1 が１以
上１０以下であることが好ましい。これにより、スパイ
ラル型膜エレメントにおいて、分離膜の充填効率を高く
することが可能になるとともに、原液流路材と分離膜と
の間の空隙部を小さくすることが可能となる。
【００２６】また、原液流路材の第２の領域の面積が第
１および第２の領域の合計の面積の１０％以上９０％以
下であることが好ましい。これにより、原液流路材の有
効厚みの小さな第１の領域が分離膜の接着部上に配置さ
れ、原液流路材の有効厚みの大きな第２の領域が分離膜
の接着部以外の領域上に配置される。したがって、スパ
イラル型膜エレメントにおいて、分離膜の充填効率を高
くすることが可能になるとともに、原液流路材と分離膜
との間の空隙部を小さくすることが可能となる。
１および第２の領域の合計の面積の１０％以上９０％以
下であることが好ましい。これにより、原液流路材の有
効厚みの小さな第１の領域が分離膜の接着部上に配置さ
れ、原液流路材の有効厚みの大きな第２の領域が分離膜
の接着部以外の領域上に配置される。したがって、スパ
イラル型膜エレメントにおいて、分離膜の充填効率を高
くすることが可能になるとともに、原液流路材と分離膜
との間の空隙部を小さくすることが可能となる。
【００２７】原液流路材の第１および第２の領域の有効
厚みは０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ま
しい。これにより、分離膜面上での濃度分極および原液
中の懸濁物質等による流路の閉塞を防止することが可能
になるとともに、分離膜の充填効率を高くすることが可
能となる。
厚みは０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ま
しい。これにより、分離膜面上での濃度分極および原液
中の懸濁物質等による流路の閉塞を防止することが可能
になるとともに、分離膜の充填効率を高くすることが可
能となる。
【００２８】原液流路材の第１および第２の領域の厚み
方向における空隙率は１０％以上８０％以下であること
が好ましい。これにより、分離膜面上での濃度分極およ
び原液中の懸濁物質等による流路の閉塞を防止すること
が可能になるとともに、原液流路材において原液の十分
な線速度を得ることができる。したがって、スパイラル
型膜エレメントにおいて高い乱流効果が得られ、膜分離
性能および膜濾過流速の向上が図られる。
方向における空隙率は１０％以上８０％以下であること
が好ましい。これにより、分離膜面上での濃度分極およ
び原液中の懸濁物質等による流路の閉塞を防止すること
が可能になるとともに、原液流路材において原液の十分
な線速度を得ることができる。したがって、スパイラル
型膜エレメントにおいて高い乱流効果が得られ、膜分離
性能および膜濾過流速の向上が図られる。
【００２９】原液流路材は網状に形成され、原液流路材
の第１および第２の領域の網目のピッチは１ｍｍ以上１
５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、圧力損
失を低減しつつ、分離膜間が接触して原液の流路が小さ
くなることを防止することが可能になる。
の第１および第２の領域の網目のピッチは１ｍｍ以上１
５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、圧力損
失を低減しつつ、分離膜間が接触して原液の流路が小さ
くなることを防止することが可能になる。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係るスパイラル型
膜エレメントの一部切欠き斜視図である。
膜エレメントの一部切欠き斜視図である。
【００３１】図１に示すスパイラル型膜エレメント１
は、透過水流路材３の両面に２枚の分離膜２を重ね合わ
せ、その３辺を接着することにより封筒状膜４を形成
し、その封筒状膜４の開口部を集水管５に取付け、ネッ
ト状の原水流路材１０とともに集水管５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。
は、透過水流路材３の両面に２枚の分離膜２を重ね合わ
せ、その３辺を接着することにより封筒状膜４を形成
し、その封筒状膜４の開口部を集水管５に取付け、ネッ
ト状の原水流路材１０とともに集水管５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。
【００３２】図２は、図１のスパイラル型膜エレメント
１に用いられる原水流路材１０の斜視図である。図２に
示す原水流路材１０は、線径の異なる２種類の線材によ
り形成される。
１に用いられる原水流路材１０の斜視図である。図２に
示す原水流路材１０は、線径の異なる２種類の線材によ
り形成される。
【００３３】原水流路材１０は、ポリプロピレン、ポリ
エチレン等の合成樹脂からなる複数の線材１１，１２と
複数の線材１３と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。スパイラル型膜エレメント１におい
て、原水流路材１０は、線材１１，１２が集水管５の軸
方向と垂直になりかつ線材１３が集水管５の軸方向と平
行になるように配置されている。これにより、原水７は
線材１１，１２と垂直な方向に供給され、原水流路材１
０に沿って集水管５と平行な方向に直線状に流れるた
め、原水流路材１０における圧力損失が小さくかつ原水
７の線速度が大きい。
エチレン等の合成樹脂からなる複数の線材１１，１２と
複数の線材１３と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。スパイラル型膜エレメント１におい
て、原水流路材１０は、線材１１，１２が集水管５の軸
方向と垂直になりかつ線材１３が集水管５の軸方向と平
行になるように配置されている。これにより、原水７は
線材１１，１２と垂直な方向に供給され、原水流路材１
０に沿って集水管５と平行な方向に直線状に流れるた
め、原水流路材１０における圧力損失が小さくかつ原水
７の線速度が大きい。
【００３４】線材１２の厚みｔ2 は、線材１１，１３の
厚みｔ1 よりも大きい（ｔ1 ＜ｔ2）。これにより、原
水流路材１０は、線材１１，１３から構成される有効厚
みｔ 1 の第１の領域５０と、線材１２，１３から構成さ
れる有効厚みｔ2 の第２の領域５１とから構成される。
このように、原水流路材１０内は部分的に有効厚みが異
なり、原水流路材１０の第１の領域５０は、第２の領域
５１よりも有効厚みが小さい。第１の領域５０は原水流
路材１０の両端に設けられる。第２の領域５１は第１の
領域５０に挟まれて設けられる。
厚みｔ1 よりも大きい（ｔ1 ＜ｔ2）。これにより、原
水流路材１０は、線材１１，１３から構成される有効厚
みｔ 1 の第１の領域５０と、線材１２，１３から構成さ
れる有効厚みｔ2 の第２の領域５１とから構成される。
このように、原水流路材１０内は部分的に有効厚みが異
なり、原水流路材１０の第１の領域５０は、第２の領域
５１よりも有効厚みが小さい。第１の領域５０は原水流
路材１０の両端に設けられる。第２の領域５１は第１の
領域５０に挟まれて設けられる。
【００３５】図３は、図１のスパイラル型膜エレメント
１に用いられる原水流路材１０の他の例を示す斜視図で
ある。図３に示す原水流路材１０は、同じ線径の線材を
積層して形成される。
１に用いられる原水流路材１０の他の例を示す斜視図で
ある。図３に示す原水流路材１０は、同じ線径の線材を
積層して形成される。
【００３６】図３に示す原水流路材１０は、ポリプロピ
レン、ポリエチレン等の合成樹脂からなる複数の線材１
１，１３とが互いに直角に交差するように格子状に形成
され、さらにその所定領域上に、線材１４が線材１１と
平行な方向に積層されている。スパイラル型膜エレメン
ト１において、原水流路材１０は、線材１１，１４が集
水管５の軸方向と垂直になりかつ線材１３が集水管５の
軸方向と平行になるように配置されている。これによ
り、原水７は線材１１，１４と垂直な方向に供給され、
原水流路材１０に沿って集水管５と平行な方向に直線状
に流れるため、原水流路材１０における圧力損失が小さ
くかつ原水７の線速度が大きい。
レン、ポリエチレン等の合成樹脂からなる複数の線材１
１，１３とが互いに直角に交差するように格子状に形成
され、さらにその所定領域上に、線材１４が線材１１と
平行な方向に積層されている。スパイラル型膜エレメン
ト１において、原水流路材１０は、線材１１，１４が集
水管５の軸方向と垂直になりかつ線材１３が集水管５の
軸方向と平行になるように配置されている。これによ
り、原水７は線材１１，１４と垂直な方向に供給され、
原水流路材１０に沿って集水管５と平行な方向に直線状
に流れるため、原水流路材１０における圧力損失が小さ
くかつ原水７の線速度が大きい。
【００３７】線材１１，１３，１４の厚みｔ1 は等し
く、線材１４が積層されて形成される領域の有効厚みｔ
2 は、線材１１，１３から形成される領域の有効厚みｔ
1 より大きい（ｔ1 ＜ｔ2 ）。これにより、原水流路材
１０は、線材１１，１３から構成される有効厚みｔ1 の
第１の領域５０と、線材１１，１３，１４から構成され
る有効厚みｔ2 の第２の領域５１とから構成される。こ
のように、原水流路材１０内は部分的に有効厚みが異な
り、原水流路材１０の第１の領域５０は、第２の領域５
１よりも有効厚みが小さい。第１の領域５０は原水流路
材１０の両端に設けられる。第２の領域５１は第２の領
域５０に挟まれて設けられる。
く、線材１４が積層されて形成される領域の有効厚みｔ
2 は、線材１１，１３から形成される領域の有効厚みｔ
1 より大きい（ｔ1 ＜ｔ2 ）。これにより、原水流路材
１０は、線材１１，１３から構成される有効厚みｔ1 の
第１の領域５０と、線材１１，１３，１４から構成され
る有効厚みｔ2 の第２の領域５１とから構成される。こ
のように、原水流路材１０内は部分的に有効厚みが異な
り、原水流路材１０の第１の領域５０は、第２の領域５
１よりも有効厚みが小さい。第１の領域５０は原水流路
材１０の両端に設けられる。第２の領域５１は第２の領
域５０に挟まれて設けられる。
【００３８】図４は、図１のスパイラル型膜エレメント
の原水流路材１０および封筒状膜４の模式的断面図であ
る。なお、図４（ａ）は原水流路材１０として図２に示
す原水流路材を用いる場合を示しており、図４（ｂ）は
原水流路材１０として図３に示す原水流路材を用いる場
合を示している。
の原水流路材１０および封筒状膜４の模式的断面図であ
る。なお、図４（ａ）は原水流路材１０として図２に示
す原水流路材を用いる場合を示しており、図４（ｂ）は
原水流路材１０として図３に示す原水流路材を用いる場
合を示している。
【００３９】図４（ａ），（ｂ）に示すように、封筒状
膜４の両端部には、透過水流路材３の両面に分離膜２を
接着剤６により接着してなる樹脂接着部１６が設けられ
る。樹脂接着部１６の厚みは、それ以外の部分の厚みに
比べて大きい。
膜４の両端部には、透過水流路材３の両面に分離膜２を
接着剤６により接着してなる樹脂接着部１６が設けられ
る。樹脂接着部１６の厚みは、それ以外の部分の厚みに
比べて大きい。
【００４０】有効厚みｔ1 の小さな原水流路材１０の第
１の領域５０は、封筒状膜４の両端の樹脂接着部１６上
に配置される。これにより、スパイラル型膜エレメント
１における分離膜２の充填効率が向上する。また、有効
厚みｔ2 の大きな原水流路材１０の第２の領域５１は、
一方の分離膜２上に配置される。これにより、原水流路
材１０と分離膜２との間の空隙部１５が小さくなるた
め、高い乱流効果が得られる。
１の領域５０は、封筒状膜４の両端の樹脂接着部１６上
に配置される。これにより、スパイラル型膜エレメント
１における分離膜２の充填効率が向上する。また、有効
厚みｔ2 の大きな原水流路材１０の第２の領域５１は、
一方の分離膜２上に配置される。これにより、原水流路
材１０と分離膜２との間の空隙部１５が小さくなるた
め、高い乱流効果が得られる。
【００４１】原水流路材１０において、第１の領域５０
の有効厚みｔ1 に対する第２の領域５１の有効厚みｔ2
の比ｔ2 ／ｔ1 は、１〜１０の範囲内であることが好ま
しい。両者の有効厚みの比ｔ2 ／ｔ1 が１０を越える場
合、スパイラル型膜エレメント１における分離膜２の充
填効率が低くなる。また、両者の有効厚みの比ｔ2 ／ｔ
1 が１より小さい場合、原水流路材１０と分離膜２との
間の空隙部１５が大きくなるため、高い乱流効果が得ら
れない。
の有効厚みｔ1 に対する第２の領域５１の有効厚みｔ2
の比ｔ2 ／ｔ1 は、１〜１０の範囲内であることが好ま
しい。両者の有効厚みの比ｔ2 ／ｔ1 が１０を越える場
合、スパイラル型膜エレメント１における分離膜２の充
填効率が低くなる。また、両者の有効厚みの比ｔ2 ／ｔ
1 が１より小さい場合、原水流路材１０と分離膜２との
間の空隙部１５が大きくなるため、高い乱流効果が得ら
れない。
【００４２】また、原水流路材１０において、第２の領
域５１の面積が第１および第２の領域の合計の面積の１
０〜９０％であることが好ましい。第２の領域５１の面
積の割合が１０％以下の場合、原水流路材１０と分離膜
２との間の空隙部１５が大きくなるため、高い乱流効果
が得られない。また、第２の領域５１の面積の割合が９
０％以上の場合、封筒状膜４の樹脂接着部１６上に原水
流路材１０の第２の領域５１が配置されるため、スパイ
ラル型膜エレメント１における分離膜２の充填効率が低
くなる。
域５１の面積が第１および第２の領域の合計の面積の１
０〜９０％であることが好ましい。第２の領域５１の面
積の割合が１０％以下の場合、原水流路材１０と分離膜
２との間の空隙部１５が大きくなるため、高い乱流効果
が得られない。また、第２の領域５１の面積の割合が９
０％以上の場合、封筒状膜４の樹脂接着部１６上に原水
流路材１０の第２の領域５１が配置されるため、スパイ
ラル型膜エレメント１における分離膜２の充填効率が低
くなる。
【００４３】原水流路材１０の第１および第２の領域５
０，５１の有効厚みｔ1 ，ｔ2 は、０．１ｍｍ 以上
３．０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、分
離膜２面上における濃度分極を防止しかつ原水７中の懸
濁物質による流路の閉塞を防止することが可能になる。
さらに、スパイラル型膜エレメント１における分離膜２
の充填効率を高くすることが可能となる。
０，５１の有効厚みｔ1 ，ｔ2 は、０．１ｍｍ 以上
３．０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、分
離膜２面上における濃度分極を防止しかつ原水７中の懸
濁物質による流路の閉塞を防止することが可能になる。
さらに、スパイラル型膜エレメント１における分離膜２
の充填効率を高くすることが可能となる。
【００４４】また、原水流路材１０の厚み方向における
空隙率は１０〜９０％であることが好ましい。原水流路
材１０の厚み方向における空隙率が１０％以下の場合、
懸濁物質による流路の閉塞が生じやすくなる。また、空
隙率が９０％以上の場合、原水流路材１０において原水
７の十分な線速度が得られないため、乱流効果が低くな
り、膜分離性能および膜濾過流速が低下する。
空隙率は１０〜９０％であることが好ましい。原水流路
材１０の厚み方向における空隙率が１０％以下の場合、
懸濁物質による流路の閉塞が生じやすくなる。また、空
隙率が９０％以上の場合、原水流路材１０において原水
７の十分な線速度が得られないため、乱流効果が低くな
り、膜分離性能および膜濾過流速が低下する。
【００４５】さらに、原水流路材１０の網目の縦および
横のピッチは１〜１５ｍｍであることが好ましい。原水
流路材１０の網目の縦および横のピッチが１５ｍｍ以上
の場合、分離膜２同士が接触して流路が小さくなる。ま
た、網目の縦および横のピッチが１ｍｍ以下であると、
圧力損失が大きくなる。
横のピッチは１〜１５ｍｍであることが好ましい。原水
流路材１０の網目の縦および横のピッチが１５ｍｍ以上
の場合、分離膜２同士が接触して流路が小さくなる。ま
た、網目の縦および横のピッチが１ｍｍ以下であると、
圧力損失が大きくなる。
【００４６】スパイラル型膜エレメント１においては、
図１に示すように、所定の供給圧を有する原水７がスパ
イラル型膜エレメント１の一方の端面側から供給され
る。原水７は原水流路材１０に沿って集水管５と平行な
方向に直線状に流れ、スパイラル型膜エレメント１の他
方の端面側から濃縮水９として排出される。原水７が原
水流路材１０に沿って流れる過程で分離膜２を透過した
透過水８が透過水流路材３に沿って集水管５の内部に流
れ込み、集水管５の端部から排出される。
図１に示すように、所定の供給圧を有する原水７がスパ
イラル型膜エレメント１の一方の端面側から供給され
る。原水７は原水流路材１０に沿って集水管５と平行な
方向に直線状に流れ、スパイラル型膜エレメント１の他
方の端面側から濃縮水９として排出される。原水７が原
水流路材１０に沿って流れる過程で分離膜２を透過した
透過水８が透過水流路材３に沿って集水管５の内部に流
れ込み、集水管５の端部から排出される。
【００４７】スパイラル型膜エレメント１は、前述した
原水流路材１０の厚みに関する相反する要求をともに満
たすことが可能である。すなわち、分離膜２の充填効率
が高く、また、原水７の高い乱流効果が得られる。この
ため、スパイラル型膜エレメント１は膜面積を大きくと
ることができ、かつ分離膜２面上での濃度分極が生じに
くく、原水７に含まれる懸濁物質による流路の閉塞が生
じにくい。このようなスパイラル型膜エレメントを用い
て上記の膜分離操作を行うと、効率の高い膜分離操作を
行うことが可能となる。
原水流路材１０の厚みに関する相反する要求をともに満
たすことが可能である。すなわち、分離膜２の充填効率
が高く、また、原水７の高い乱流効果が得られる。この
ため、スパイラル型膜エレメント１は膜面積を大きくと
ることができ、かつ分離膜２面上での濃度分極が生じに
くく、原水７に含まれる懸濁物質による流路の閉塞が生
じにくい。このようなスパイラル型膜エレメントを用い
て上記の膜分離操作を行うと、効率の高い膜分離操作を
行うことが可能となる。
【００４８】
【実施例】［実施例］図１に示すスパイラル型膜エレメ
ント１を備えた逆浸透膜分離装置により、膜分離操作を
行った。膜分離操作の条件は表１に示す通りである。
ント１を備えた逆浸透膜分離装置により、膜分離操作を
行った。膜分離操作の条件は表１に示す通りである。
【００４９】
【表１】
【００５０】実施例におけるスパイラル型膜エレメント
１には、図２に示す原水流路材１０を用いた。原水流路
材１０は、有効厚みｔ1 が０．２７５ｍｍの第１の領域
５０と有効厚みｔ2 が０．３１５ｍｍの第２の領域５１
とから構成され、第２の領域５１の面積が第１および第
２の領域の合計の面積の７５％であった。また、厚み方
向における空隙率が８１％であり、縦および横のピッチ
が２．８ｍｍ×２．８ｍｍであった。このような原水流
路材１０を用いたスパイラル型膜エレメント１は、分離
膜２の充填効率が高く、膜面積が２９ｍ2 であった。
１には、図２に示す原水流路材１０を用いた。原水流路
材１０は、有効厚みｔ1 が０．２７５ｍｍの第１の領域
５０と有効厚みｔ2 が０．３１５ｍｍの第２の領域５１
とから構成され、第２の領域５１の面積が第１および第
２の領域の合計の面積の７５％であった。また、厚み方
向における空隙率が８１％であり、縦および横のピッチ
が２．８ｍｍ×２．８ｍｍであった。このような原水流
路材１０を用いたスパイラル型膜エレメント１は、分離
膜２の充填効率が高く、膜面積が２９ｍ2 であった。
【００５１】操作開始から６０分経過後のスパイラル型
膜エレメント１の性能は、濃度３．５％のＮａＣｌ水溶
液の阻止率が９９．７％であり、透過水量が１７．０ｍ
3 ／日であった。
膜エレメント１の性能は、濃度３．５％のＮａＣｌ水溶
液の阻止率が９９．７％であり、透過水量が１７．０ｍ
3 ／日であった。
【００５２】［比較例］比較例として、均一な厚みを有
する原水流路材１０を備えた図１に示すスパイラル型膜
エレメント１を用いて、表１の条件で膜分離操作を行っ
た。
する原水流路材１０を備えた図１に示すスパイラル型膜
エレメント１を用いて、表１の条件で膜分離操作を行っ
た。
【００５３】比較例における原水流路材１０は、有効厚
みが均一に０．７１ｍｍであった。また、厚み方向にお
ける空隙率が７９％であり、縦および横のピッチが２．
８ｍｍ×２．８ｍｍであった。このような原水流路材１
０を用いたスパイラル型膜エレメント１は、分離膜２の
膜面積が２７ｍ2 であった。
みが均一に０．７１ｍｍであった。また、厚み方向にお
ける空隙率が７９％であり、縦および横のピッチが２．
８ｍｍ×２．８ｍｍであった。このような原水流路材１
０を用いたスパイラル型膜エレメント１は、分離膜２の
膜面積が２７ｍ2 であった。
【００５４】操作開始から６０分経過後のスパイラル型
膜エレメント１の性能は、濃度３．５％のＮａＣｌ水溶
液の阻止率が９９．６％であり、透過水量が１６．０ｍ
3 ／日であった。
膜エレメント１の性能は、濃度３．５％のＮａＣｌ水溶
液の阻止率が９９．６％であり、透過水量が１６．０ｍ
3 ／日であった。
【００５５】以上のように、実施例においては、厚みが
部分的に異なる原水流路材１０を用いたため、比較例よ
りもスパイラル型膜エレメント１の膜面積が大きくな
る。また、実施例のスパイラル型膜エレメント１は、Ｎ
ａＣｌ水溶液の阻止率が高くかつ透過水量が大きく、よ
り高い性能を示した。
部分的に異なる原水流路材１０を用いたため、比較例よ
りもスパイラル型膜エレメント１の膜面積が大きくな
る。また、実施例のスパイラル型膜エレメント１は、Ｎ
ａＣｌ水溶液の阻止率が高くかつ透過水量が大きく、よ
り高い性能を示した。
【図１】本発明に係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。
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に用いられる
原水流路材の斜視図である。
原水流路材の斜視図である。
【図３】図１のスパイラル型膜エレメントに用いられる
他の原水流路材の斜視図である。
他の原水流路材の斜視図である。
【図４】図１のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜お
よび原水流路材の模式的断面図である。
よび原水流路材の模式的断面図である。
【図５】従来のスパイラル型膜エレメントの一部切欠き
斜視図および外観斜視図である。
斜視図および外観斜視図である。
【図６】図５のスパイラル型膜エレメントの封筒状膜お
よび原水流路材の一部切欠き図およびその模式的断面図
である。
よび原水流路材の一部切欠き図およびその模式的断面図
である。
１，２１ スパイラル型膜エレメント ２，２２ 分離膜 ３，２３ 透過水流路材 ４，２４ 封筒状膜 ５，２５ 集水管 ６ 接着剤 ７，２７ 原水 ８，２８ 透過水 ９，２９ 濃縮水 １０，２０ 原水流路材 １５，３３ 空隙部 １６，３３ 樹脂接着部
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA03 GA06 GA07 HA61 JA04A JA04B JA05A JA05B JA19A JB09 KE03Q MA03 MA06 MC54X PB03
Claims (9)
- 【請求項１】 接着部を有する袋状の分離膜を原液流路
材とともに集液管の外周面に巻回してなるスパイラル型
膜エレメントにおいて、前記原液流路材の所定の第１の
領域の有効厚みが前記第１の領域以外の第２の領域の有
効厚みと異なることを特徴とするスパイラル型膜エレメ
ント。 - 【請求項２】 前記第１の領域は第１の有効厚みを有
し、前記第２の領域は前記第１の有効厚みよりも大きい
第２の有効厚みを有し、前記原液流路材の前記第１の領
域が前記分離膜の前記接着部上に配置され、前記原液流
路材の前記第２の領域が前記分離膜の前記接着部以外の
領域上に配置され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３】 前記原液流路材は複数の第１の線材およ
び複数の第２の線材が互いに交差するように格子状に形
成され、前記複数の第１の線材が前記集液管の長手方向
に垂直になるように前記原液流路材が配置されるととも
に、前記原液流路材の前記第１の領域を形成する前記第
１の線材の線径が前記原液流路材の前記第２の領域を形
成する前記第１の線材の線径よりも小さいことを特徴と
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】 前記原液流路材は複数の第１の線材およ
び複数の第２の線材が互いに交差するように格子状に形
成され、前記複数の第１の線材が前記集液管の長手方向
に垂直になるように前記原液流路材が配置されるととも
に、前記原液流路材は、前記第２の領域において前記複
数の第２の線材上に前記集水管の長手方向と交差する方
向に積層された複数の第３の線材をさらに含むことを特
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５】 前記原液流路材の前記第１の有効厚みｔ
1 に対する前記原液流路材の前記第２の有効厚みｔ2 の
比ｔ2 ／ｔ1 が１以上１０以下であることを特徴とする
請求項２〜４のいずれかに記載のスパイラル型膜エレメ
ント。 - 【請求項６】 前記原液流路材の前記第２の領域の面積
が前記第１および第２の領域の合計の面積の１０％以上
９０％以下であることを特徴とする請求項２〜５のいず
れかに記載のスパイラル型膜エレメント。 - 【請求項７】 前記原液流路材の前記第１および第２の
領域の有効厚みは０．１ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のスパ
イラル型膜エレメント。 - 【請求項８】 前記原液流路材の前記第１および第２の
領域の厚み方向における空隙率は１０％以上９０％以下
であることを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載
のスパイラル型膜エレメント。 - 【請求項９】 前記原液流路材は網状に形成され、前記
原液流路材の前記第１および第２の領域の網目のピッチ
は１ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求
項２〜８のいずれかに記載のスパイラル型膜エレメン
ト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11039455A JP2000237554A (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | スパイラル型膜エレメント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11039455A JP2000237554A (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | スパイラル型膜エレメント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000237554A true JP2000237554A (ja) | 2000-09-05 |
Family
ID=12553528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11039455A Pending JP2000237554A (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | スパイラル型膜エレメント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000237554A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005097305A1 (en) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Pall Corporation | Spacer for use in filter modules |
| JP2005319454A (ja) * | 2004-04-07 | 2005-11-17 | Nitto Denko Corp | スパイラル型分離膜エレメント |
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