スパイラル型膜エレメント及びスパイラル型膜モジュール
【課題】有効膜面積の低下を抑えながら、供給液に含まれる不溶成分を濃縮液として効率良く排出することができるスパイラル型膜エレメント、及びスパイラル型膜モジュールを提供する。
【解決手段】分離膜２、供給側流路材６及び透過側流路材３の単数又は複数が、有孔の中心管５に巻きつけられた巻回体Ｒを備えるスパイラル型膜エレメント１において、巻回体Ｒの上流側に、その供給液７に対して軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部１１を有する上流側端部材１０が設けられていることを特徴とする。
【解決手段】分離膜２、供給側流路材６及び透過側流路材３の単数又は複数が、有孔の中心管５に巻きつけられた巻回体Ｒを備えるスパイラル型膜エレメント１において、巻回体Ｒの上流側に、その供給液７に対して軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部１１を有する上流側端部材１０が設けられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に浮遊及び溶存している成分を分離するスパイラル型膜エレメント、及びスパイラル型膜モジュールに関し、特に供給液に含まれる不溶成分による弊害を少なくするための技術として有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来のスパイラル型膜エレメント（以下、単に「膜エレメント」ともいう）の構造としては、分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数または複数が、分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中心管に巻きつけられた巻回体を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、従来の膜エレメントの一部切欠き斜視図である。この図に示す膜エレメント１は、分離膜２、供給側流路材６及び透過側流路材３を含む分離膜ユニットが、中心管５の回りに巻きつけられた構造を有する。より具体的には、透過側流路材３の両面に分離膜２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）を形成し、その封筒状膜の開口部を中心管５に取り付け、ネット状（網状）の供給側流路材６とともに中心管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。この巻回体Ｒの上流側には、シールキャリア等の上流側端部材１０が設けられ、下流側にはテレスコープ防止材等の下流側端部材２０が設けられる。
【０００４】
上記膜エレメント１を使用する際は、供給液７は膜エレメント１の一方の端面側から供給される。供給された供給液７は、供給側流路材６に沿って中心管５の軸芯方向に平行な方向に流れ、膜エレメント１の他方の端面側から濃縮液９として排出される。また、供給液７が供給側流路材６に沿って流れる過程で分離膜２を透過した透過液８は、図中破線矢印に示すように透過側流路材３に沿って開口５ａから中心管５の内部に流れ込み、この中心管５の端部から排出される。
【０００５】
従来の膜エレメント１では、供給側流路材６の厚みが一定であり、また、エレメント体積当たりの有効膜面積を大きくする必要があるため、供給側流路材６の厚みは非常に薄いものであった（例えば０．７ｍｍ程度）。
【０００６】
一方、ＲＯ膜等の膜エレメント１は、目詰まりによって分離性能が低下するため、より大きい粒子を分離対象とする分離膜（ＭＦ膜、ＵＦ膜等）を用いて、供給液を前処理する方法が実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１３７５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、分離膜による前処理を行っても、それで分離できなかった微粒子やコロイド状物質、また、途中の配管等からの溶出物質、内部で増殖したバクテリアなどの不溶成分が、膜エレメントの供給液に含まれることが多い。このような不溶成分は、上記のように供給側流路材の厚みが薄いと、濃縮液として排出されにくく、目詰まりによる分離性能の低下が生じ易くなる。その一方で、供給側流路材の厚みを大きくすると、エレメント体積当たりの有効膜面積が小さくなり、分離性能が低下するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、有効膜面積の低下を抑えながら、供給液に含まれる不溶成分を濃縮液として効率良く排出することができるスパイラル型膜エレメント、及びスパイラル型膜モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明のスパイラル型膜エレメントは、分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中心管に巻きつけられた巻回体を備えるスパイラル型膜エレメントにおいて、前記巻回体の上流側には、供給液に含まれる不溶成分を外周側に誘導する上流側端部材を有すると共に、前記供給側流路材は、内周側より厚みを大きくした部分を外周側に備えることを特徴とする。なお、供給側流路材の厚みとは、最も嵩高い部分の厚みをさす。例えば、供給側流路材が縦糸と横糸からなるネット状シートの場合、透過側流路材の厚みは、縦糸と横糸の交点部分の厚みをさす。
【００１１】
本発明のスパイラル型膜エレメントによると、上流側端部材により供給液中の不溶成分を外周側に誘導することができ、供給側流路材の外周側に厚みを大きくした部分を有するため、供給液に含まれる不溶成分が濃縮液として排出され易くなる。その際、供給側流路材の厚みを部分的に大きくするだけであるため、有効膜面積の低下を十分に抑えることができる。その結果、有効膜面積の低下を抑えながら、供給液に含まれる不溶成分を濃縮液として効率良く排出することができるスパイラル型膜エレメントを提供することができる。
【００１２】
上記において、前記供給側流路材は、軸芯方向に沿って配置される縦糸とその縦糸と交差する横糸とを有するネットであり、前記縦糸のうち外周側に配置される縦糸の太さを太くしてあることが好ましい。このようなネットを使用することで、外周側に配置される縦糸の太さを太くするだけで、供給側流路材の外周側に、より厚みを大きくした部分を設けることができる。そして、縦糸の太さを太くした分だけ供給側流路の隙間が広がり、供給液に含まれる不溶成分が濃縮液として排出され易くなる。
【００１３】
また、前記供給側流路材は、内周側から外周側へと徐々に厚みが増加する部分を設けることが好ましい。これにより、供給側流路材の厚みが急激に変化しにくくなり、応力集中による分離膜等の破損が生じにくく、耐久性を高めることができる。
【００１４】
また、前記上流側端部材は、軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部を有することが好ましい。このような上流側端部材の羽根部によって旋回流が生じるため、そのときの遠心力によって不溶成分を外周側に効率良く誘導することができる。
【００１５】
一方、本発明のスパイラル型膜モジュールは、分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中心管に巻きつけられた巻回体を備えるスパイラル型膜エレメントが、圧力容器内に収容されたスパイラル型膜モジュールにおいて、前記スパイラル型膜エレメントの上流側には、その供給液に含まれる不溶成分を外周側に誘導する流動規制部材を有すると共に、前記供給側流路材は、内周側より厚みを大きくした部分を外周側に備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明のスパイラル型膜モジュールによると、流動規制部材により供給液中の不溶成分を外周側に誘導することができ、供給側流路材の外周側に厚みを大きくした部分を有するため、供給液に含まれる不溶成分が濃縮液として排出され易くなる。その際、供給側流路材の厚みを部分的に大きくするだけであるため、有効膜面積の低下を十分に抑えることができる。その結果、有効膜面積の低下を抑えながら、供給液に含まれる不溶成分を濃縮液として効率良く排出することができるスパイラル型膜モジュールを提供することができる。
【００１７】
上記において、前記流動規制部材は、前記スパイラル型膜エレメントの軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部を有することが好ましい。このような流動規制部材の羽根部によって旋回流が生じるため、そのときの遠心力によって不溶成分を外周側に効率良く誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のスパイラル型膜エレメントの一例を示す斜視図
【図２】本発明に用いられる上流側端部材の一例を示す図であり、（ａ）は一部を破断した斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は（ｂ）におけるＡ矢視からＢ矢視までを示す展開図、（ｅ）は（ｂ）におけるＡ“矢視からＢ”矢視までを示す展開図
【図３】本発明に用いられる供給側流路材の一例の巻回前の状態を示す図であり、（ａ）は中心管と共に示した平面図、（ｂ）その正面図
【図４】本発明に用いられる透過側流路材の一例を示す概略構成図
【図５】本発明に用いられる上流側端部材の他の例を示す図であり、（ａ）は巻回体側からの正面図に相当する背面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は（ｂ）におけるＡ矢視からＢ矢視までを示す展開図、（ｅ）は（ｂ）におけるＡ“矢視からＢ”矢視までを示す展開図
【図６】本発明のスパイラル型膜モジュールの一例を示す斜視図
【図７】従来のスパイラル型膜エレメントの一例を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（スパイラル型膜エレメント）
図１は、本発明のスパイラル型膜エレメントの一例を示す斜視図である。図２は、本発明に用いられる上流側端部材の一例を示す図であり、（ａ）は一部を破断した斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は（ｂ）におけるＡ矢視からＢ矢視までを示す展開図、（ｅ）は（ｂ）におけるＡ“矢視からＢ”矢視までを示す展開図である。なお、図２の（ｄ）及び（ｅ）における斜線部は、展開図における羽根の破断面を示す。図３は、本発明に用いられる供給側流路材の一例の巻回前の状態を示す図であり、（ａ）は中心管と共に示した平面図、（ｂ）その正面図である。
【００２１】
本発明のスパイラル型膜エレメントは、図１に示すように、分離膜２、供給側流路材６及び透過側流路材３の単数又は複数が、有孔の中心管５に巻きつけられた巻回体Ｒを備える。本実施形態では、分離膜２、供給側流路材６及び透過側流路材３を含む複数の分離膜ユニットが、中心管５の回りに巻きつけられている例を示すが、単数の分離膜ユニットが中心管に巻回されていてもよい。
【００２２】
本発明のスパイラル型膜エレメントは、供給側流路と透過側流路との混合を防止するための封止部を備えている。例えば、透過側流路材３の両面に分離膜２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）を形成する場合、外周側端辺の封止部２１と上流側端辺及び下流側端辺とに封止部が形成される。また、上流側端辺及び下流側端辺の内周側端部と中心管５との間にも封止部を設けるのが好ましい。
【００２３】
封筒状膜は、その開口部を中心管５に取り付け、ネット状（網状）の供給側流路材６とともに中心管５の外周面にスパイラル状に巻回することにより、巻回体Ｒが形成される。この巻回体Ｒの上流側には、シールキャリア等の上流側端部材１０が設けられ、下流側には、必要に応じてテレスコープ防止材等の下流側端部材２０が設けられる。
【００２４】
上記膜エレメント１を使用する際は、供給液７は膜エレメント１の一方の端面側から供給される。供給された供給液７は、供給側流路材６に沿って中心管５の軸芯方向に平行な方向に流れ、膜エレメント１の他方の端面側から濃縮液９として排出される。また、供給液７が供給側流路材６に沿って流れる過程で分離膜２を透過した透過液８は、図中破線矢印に示すように透過側流路材３に沿って開孔５ａから中心管５の内部に流れ込み、この中心管５の端部から排出される。
【００２５】
本発明では、図１〜図２に示すように、巻回体Ｒの上流側に、供給液７に含まれる不溶成分を外周側に誘導する上流側端部材１０が設けられていることを特徴とする。本発明では、上流側端部材１０は、軸芯Ａ１回りに旋回流を生じさせる羽根部１１を有することが好ましい。なお、図１は、簡略化のために４枚の羽根部１１を有するものを記載しているが、図２に示すように８枚の羽根部１１を有するものについて詳細に説明する。
【００２６】
本実施形態の上流側端部材１０は、図２に示すように、外側環状部１２と、内側環状部１３と、それらを連結する羽根部１１を有する。本実施形態では、上流側端部材１０がシールキャリアとしての機能を有する例を示す。このため外側環状部１２は、Ｏ−リングや断面がコの字型等のシール材を保持するための溝部１２ａを備える。
【００２７】
羽根部１１の形状は、軸芯Ａ１回りに旋回流を生じさせることができれば何れでもよいが、羽根の枚数は、限られたスペースで効果的に旋回流を生じさせる観点から、３〜４０が好ましく、６〜１６がより好ましい。
【００２８】
羽根部１１は、図２（ｄ）〜（ｅ）に示すように、内周側ほど、羽根の傾斜角度が大きくなっている。
【００２９】
また、羽根部１１は、図２（ｂ）に示すように、正面視において、各々の羽根の重なりや隙間がないように、設計されている。効果的に旋回流を生じさせるためには、正面視において、各々の羽根の隙間がないようにするのが好ましいが、正面視において、各々の羽根の占有面積が８０％以上が好ましい。また、さらに大きな旋回流を生じさせるためには、正面視において、各々の羽根の重なりが生じるようにするのが好ましい。その場合、正面視において、隣接する羽根の重なり面積が１つの羽根の面積の１〜５０％とするのが好ましい。
【００３０】
内側環状部１３は、中心管５を挿入するための開口１３ａを有し、内側環状部１３を介して、上流側端部材１０は中心管５に保持されている。この内側環状部１３と外側環状部１２との間を流れる供給液７は、羽根部１１に沿って流動するため、軸芯Ａ１回りに旋回流（図２（ａ）中の矢印）を生じさせることができる。
【００３１】
一方、本発明のスパイラル型膜エレメントは、図３に示すように、供給側流路材６が、内周側Ａ２より厚みを大きくした部分を外周側Ａ３に備えることを特徴とする。本実施形態では、図３に示すように、軸芯方向Ａ１に沿って配置される縦糸６ａとその縦糸６ａと交差する横糸６ｂとを有するネットで供給側流路材６を構成し、縦糸６ａのうち外周側Ａ３に配置される縦糸６ａの太さを太くしてある例を示す。
【００３２】
本発明では、供給側流路材６の厚みを大きくした部分とそうでない部分との間に、大きな段差が生じないことが好ましい。このため、内周側Ａ２から外周側Ａ３へと徐々に厚みが増加する部分を設けることが好ましい。本実施形態では、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の順に段階的に、縦糸６ａの太さを大きくすることで、供給側流路材６の厚みｔ１〜ｔ４を段階的に大きくすることで、段差を小さく抑えている。
【００３３】
最も外周側Ａ３の領域Ｒ４における供給側流路材６の厚みｔ４は、エレメント体積当たりの有効膜面積の低下を抑えながら、不溶成分を濃縮液９として効果的に排出する観点から、０．９〜２．５ｍｍが好ましく、１．２〜２．０ｍｍがより好ましい。また、同様の観点から、最も外周側Ａ３の領域Ｒ４における縦糸６ａの径は、０．６〜２．０ｍｍが好ましく、０．８〜１．５ｍｍがより好ましい。
【００３４】
横糸６ｂは、縦糸６ａに対して垂直でも傾斜していてもよく、横糸６ｂが２種以上の傾斜方向を有するものでもよい。但し、不溶成分を濃縮液９として効果的に排出する観点から、横糸６ｂは、縦糸６ａに対して、３０〜６０°で傾斜していることが好ましく、４０〜６０°で傾斜していることがより好ましい。横糸６ｂの径は、特に限定されないが、例えば０．２〜０．５ｍｍ程度である。
【００３５】
供給側流路材６の両面には、分離活性層を有する面が対向するように、分離膜２が配置されるが、このように領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の順に段階的に、縦糸６ａの太さを大きくすることで、分離膜２どうしの隙間が外周側Ａ３ほど広がり、外周側Ａ３において、供給液７に含まれる不溶成分が濃縮液９として排出され易くなる。つまり、不溶成分は、元々粒径の大きいものであったり、凝集によって粒径が大きくなり、分離膜２どうしの隙間が小さいと、濃縮液９として排出され難い。
【００３６】
ネット状の供給側流路材６の製造方法としては、例えば融着法や剪断法等にて製造することが可能である。ネットを融着法で成型する場合、一般的に、押出機のダイスの内外2つの円周上に配置した多数のノズル孔を逆方向に回転させながら、横糸と縦糸とを押出してから交差部で互いに融着させ、冷却槽に浸漬後、引取を行う。上記押出を行う際、横糸と縦糸との交差部で両者のノズル孔が重ならないようにノズル孔を配置しておき（この点が剪断法と相違する）、押出された横糸と縦糸とを適度な融着が起るタイミングで融着させる。
【００３７】
特に、図３に示すようなネットを融着法で成型する場合、縦糸のノズル径を外周側Ａ３に相当する位置で大きくすると共に、縦糸のノズル孔を回転させずに、横糸のノズル孔をだけ回転させる方法が有効である。
【００３８】
供給側流路材６としては、任意の材質を用いることが可能であるが、上記のように耐蝕性、耐熱性、機械的強度などを考慮すると、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンが好ましい。
【００３９】
上記のような供給側流路材６に対して、従来のような厚みが一定の透過側流路材３を用いることも可能であるが、本発明では、図４に示すように、外周側Ａ３から内周側Ａ２にかけて、厚みが漸増している透過側流路材３を用いるのが好ましい。これにより、巻回する分離膜ユニットの厚みの変化を小さくできると共に、外周側から内周側にかけて透過液流路の厚みを漸増させることができるため、透過側流路材３の内周側における流路抵抗の増加を抑制できる。透過側流路材３の内周側における流路抵抗の増加を抑制できる。
【００４０】
近年、膜処理プラントの大型化に伴い、従来主流であった直径８インチ（約２００ｍｍ）の膜エレメントに代わって、膜エレメントが大径化（例えば１６インチ）する傾向があり、透過側流路材３の内周側における流路抵抗の増加が問題となり易いことから、外周側Ａ３から内周側Ａ２にかけて、厚みが漸増している透過側流路材３を用いるのが、特に有効である。
【００４１】
図４は、本発明に用いられる透過側流路材３の一例を示すものであり、中心管５に対して、分離膜１と共に取り付けられた状態を示している。この例では、上下の分離膜１で透過側流路材３を挟みこんで３辺を封止し（封止部２１は外周側端部の封止部を示す）、その際に、外周側Ａ３から内周側Ａ２にかけて、透過側流路材の厚みを１枚〜３枚へと増加させている。透過側流路材の厚みは、構成糸の径を変えることでも変化させることができる。
【００４２】
中心管１２は、管の周囲に開孔１２ａを有するものであれば良く、従来のものが何れも使用できる。透過側流路材１３には、ネット状シート、メッシュ状シート、溝付シート、波形シート等が使用できる。分離膜１４には、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜等が使用できる。
【００４３】
図４に示す例では、分離膜２は中心管５側で２つ折りにされ、その間に供給側流路材６が挟み込まれ、これが中心管５に巻回される。巻回する分離膜ユニットＵの数（リーフ数）としては、２５〜８０が好ましい。
【００４４】
本発明のスパイラル型膜エレメントは、樹脂封止後の巻回体Ｒを、軸芯方向の長さを調整するために、両端部のトリミング等を行ってもよい。更に変形（テレスコープ等）を防止するための有孔の端部材や、シール材、補強材、外装材などを必要に応じて設けることができる。
【００４５】
（スパイラル型膜エレメントの別実施形態）
以上、本発明の別の実施形態について説明する。
【００４６】
（１）前述の実施形態では、上流側端部材１０として、図２に示すように、比較的フラットな羽根部１１を有するものを使用する例を示したが、本発明では、図５に示すように、巻回体側（下流側）において流動方向を規制するエッジ部１１ａを備える羽根部１１を有する上流側端部材１０を使用してもよい。このように、羽根部１１がエッジ部１１ａを備えることによって、端面が軸芯方向に垂直になり、巻回体Ｒの端面を支持してテレスコープを抑制する効果が得られる。
【００４７】
なお、図５は、本発明に用いられる上流側端部材の他の例を示す図であり、（ａ）は巻回体側からの正面図に相当する背面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は（ｂ）におけるＡ矢視からＢ矢視までを示す展開図、（ｅ）は（ｂ）におけるＡ“矢視からＢ”矢視までを示す展開図である。
【００４８】
（２）前述の実施形態では、軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部を有する上流側端部材を用いる例を示したが、本発明では、軸芯回りに旋回流を生じさせる複数のスリットを有する上流側端部材を用いてもよい。このようなスリットとしては、スリット自体の形成方向を旋回方向に傾斜させて形成したものや、スリットを設けた円盤を複数枚積層し、各々のスリットを少しづつズラすことによって、スリットの開口方向を旋回方向にシフトさせたもの等が挙げられる。
【００４９】
その他、供給液に含まれる不溶成分を外周側に誘導する方法としては、沈降速度の違いを利用する方法などが挙げられる。
【００５０】
（３）前述の実施形態では、ネット状供給側流路材を用いて、縦糸の太さを変えることで内周側より厚みを大きくした部分を外周側に備える例を示したが、本発明では、ネットの積層枚数を部分的に変えることで、内周側より厚みを大きくした部分を外周側に備える供給側流路材を得ることも可能である。その場合、例えば、厚みが一定のネット状供給側流路材の外周側を折り返して２枚積層することで、外周側の厚みを大きくすることが可能である。
【００５１】
（スパイラル型膜モジュール）
本発明のスパイラル型膜モジュールは、図６に示すように、分離膜２、供給側流路材６及び透過側流路材３の単数又は複数が、有孔の中心管５に巻きつけられた巻回体Ｒを備えるスパイラル型膜エレメント１が、圧力容器３０内に収容された構造を有する。スパイラル型膜エレメント１の供給側流路材６は、内周側より厚みを大きくした部分を外周側に備えるものであり、前述した本発明のスパイラル型膜エレメント１と同じ構成が適用できる。
【００５２】
異なる点は、前述した本発明のスパイラル型膜エレメント１が、巻回体Ｒの上流側に、供給液７に含まれる不溶成分を外周側に誘導する上流側端部材１０が設けられているのに対して、本発明のスパイラル型膜モジュールは、スパイラル型膜エレメント１の上流側に、その供給液に含まれる不溶成分を外周側に誘導する流動規制部材１６を有する点である。なお、本発明のスパイラル型膜モジュールにおいても、スパイラル型膜エレメント１として、巻回体Ｒの上流側に、供給液７に含まれる不溶成分を外周側に誘導する上流側端部材１０を設けたものを使用することも可能である。
【００５３】
本実施形態では、スパイラル型膜エレメントの軸芯Ａ１回りに旋回流を生じさせる羽根部１６ａを有する流動規制部材１６を用いる例を示す。図中において、圧力容器３０は仮想線で示されているが、流動規制部材１６の羽根部１６ａの外径は、効果的に旋回流を生じさせる観点から、圧力容器３０の内径の６０〜９０％が好ましく、７０〜８５％がより好ましい。
【００５４】
羽根部１６ａの形状は、軸芯Ａ１回りに旋回流を生じさせることができれば何れでもよいが、羽根の枚数は、限られたスペースで効果的に旋回流を生じさせる観点から、３〜４０が好ましく、６〜１６がより好ましい。
【００５５】
羽根部１６ａは、上流側端部材１０の羽根部１１と同様に、正面視において、各々の羽根の隙間がないようにするのが好ましいが、正面視において、各々の羽根の占有面積が８０％以上が好ましい。また、さらに大きな旋回流を生じさせるためには、正面視において、各々の羽根の重なりが生じるようにするのが好ましい。その場合、正面視において、隣接する羽根の重なり面積が１つの羽根の面積の１〜５０％とするのが好ましい。
【００５６】
内側環状部１６ｂは、中心管５を挿入するための開口を有し、内側環状部１６ｂを介して、流動規制部材１６を中心管５に保持するのが好ましい。流動規制部材１６によって、供給液７は、羽根部１６ａに沿って流動するため、軸芯Ａ１回りに旋回流を生じさせることができる。
【００５７】
本発明では、羽根部１６ａを有する流動規制部材１６の代わりに、軸芯回りに旋回流を生じさせる複数のスリットを有する流動規制部材１６を用いてもよい。このようなスリットとしては、スリット自体の形成方向を旋回方向に傾斜させて形成したものや、スリットを設けた円盤を複数枚積層し、各々のスリットを少しづつズラすことによって、スリットの開口方向を旋回方向にシフトさせたもの等が挙げられる。
【００５８】
その他、供給液に含まれる不溶成分を外周側に誘導する方法としては、沈降速度の違いを利用する方法などが挙げられる。
【符号の説明】
【００５９】
１ スパイラル型膜エレメント
２ 分離膜
３ 透過側流路材
５ 中心管
５ａ 開孔
６ 供給側流路材
６ａ 縦糸
６ｂ 横糸
７ 供給液
１０ 上流側端部材
１１ 羽根部
１６ 流動規制部材
１６ａ 羽根部
Ｒ 巻回体
Ａ１ 軸芯方向
Ａ２ 内周側
Ａ３ 外周側
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に浮遊及び溶存している成分を分離するスパイラル型膜エレメント、及びスパイラル型膜モジュールに関し、特に供給液に含まれる不溶成分による弊害を少なくするための技術として有効である。
【背景技術】
【０００２】
従来のスパイラル型膜エレメント（以下、単に「膜エレメント」ともいう）の構造としては、分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数または複数が、分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中心管に巻きつけられた巻回体を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図７は、従来の膜エレメントの一部切欠き斜視図である。この図に示す膜エレメント１は、分離膜２、供給側流路材６及び透過側流路材３を含む分離膜ユニットが、中心管５の回りに巻きつけられた構造を有する。より具体的には、透過側流路材３の両面に分離膜２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）を形成し、その封筒状膜の開口部を中心管５に取り付け、ネット状（網状）の供給側流路材６とともに中心管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。この巻回体Ｒの上流側には、シールキャリア等の上流側端部材１０が設けられ、下流側にはテレスコープ防止材等の下流側端部材２０が設けられる。
【０００４】
上記膜エレメント１を使用する際は、供給液７は膜エレメント１の一方の端面側から供給される。供給された供給液７は、供給側流路材６に沿って中心管５の軸芯方向に平行な方向に流れ、膜エレメント１の他方の端面側から濃縮液９として排出される。また、供給液７が供給側流路材６に沿って流れる過程で分離膜２を透過した透過液８は、図中破線矢印に示すように透過側流路材３に沿って開口５ａから中心管５の内部に流れ込み、この中心管５の端部から排出される。
【０００５】
従来の膜エレメント１では、供給側流路材６の厚みが一定であり、また、エレメント体積当たりの有効膜面積を大きくする必要があるため、供給側流路材６の厚みは非常に薄いものであった（例えば０．７ｍｍ程度）。
【０００６】
一方、ＲＯ膜等の膜エレメント１は、目詰まりによって分離性能が低下するため、より大きい粒子を分離対象とする分離膜（ＭＦ膜、ＵＦ膜等）を用いて、供給液を前処理する方法が実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１３７５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、分離膜による前処理を行っても、それで分離できなかった微粒子やコロイド状物質、また、途中の配管等からの溶出物質、内部で増殖したバクテリアなどの不溶成分が、膜エレメントの供給液に含まれることが多い。このような不溶成分は、上記のように供給側流路材の厚みが薄いと、濃縮液として排出されにくく、目詰まりによる分離性能の低下が生じ易くなる。その一方で、供給側流路材の厚みを大きくすると、エレメント体積当たりの有効膜面積が小さくなり、分離性能が低下するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、有効膜面積の低下を抑えながら、供給液に含まれる不溶成分を濃縮液として効率良く排出することができるスパイラル型膜エレメント、及びスパイラル型膜モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明のスパイラル型膜エレメントは、分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中心管に巻きつけられた巻回体を備えるスパイラル型膜エレメントにおいて、前記巻回体の上流側には、供給液に含まれる不溶成分を外周側に誘導する上流側端部材を有すると共に、前記供給側流路材は、内周側より厚みを大きくした部分を外周側に備えることを特徴とする。なお、供給側流路材の厚みとは、最も嵩高い部分の厚みをさす。例えば、供給側流路材が縦糸と横糸からなるネット状シートの場合、透過側流路材の厚みは、縦糸と横糸の交点部分の厚みをさす。
【００１１】
本発明のスパイラル型膜エレメントによると、上流側端部材により供給液中の不溶成分を外周側に誘導することができ、供給側流路材の外周側に厚みを大きくした部分を有するため、供給液に含まれる不溶成分が濃縮液として排出され易くなる。その際、供給側流路材の厚みを部分的に大きくするだけであるため、有効膜面積の低下を十分に抑えることができる。その結果、有効膜面積の低下を抑えながら、供給液に含まれる不溶成分を濃縮液として効率良く排出することができるスパイラル型膜エレメントを提供することができる。
【００１２】
上記において、前記供給側流路材は、軸芯方向に沿って配置される縦糸とその縦糸と交差する横糸とを有するネットであり、前記縦糸のうち外周側に配置される縦糸の太さを太くしてあることが好ましい。このようなネットを使用することで、外周側に配置される縦糸の太さを太くするだけで、供給側流路材の外周側に、より厚みを大きくした部分を設けることができる。そして、縦糸の太さを太くした分だけ供給側流路の隙間が広がり、供給液に含まれる不溶成分が濃縮液として排出され易くなる。
【００１３】
また、前記供給側流路材は、内周側から外周側へと徐々に厚みが増加する部分を設けることが好ましい。これにより、供給側流路材の厚みが急激に変化しにくくなり、応力集中による分離膜等の破損が生じにくく、耐久性を高めることができる。
【００１４】
また、前記上流側端部材は、軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部を有することが好ましい。このような上流側端部材の羽根部によって旋回流が生じるため、そのときの遠心力によって不溶成分を外周側に効率良く誘導することができる。
【００１５】
一方、本発明のスパイラル型膜モジュールは、分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中心管に巻きつけられた巻回体を備えるスパイラル型膜エレメントが、圧力容器内に収容されたスパイラル型膜モジュールにおいて、前記スパイラル型膜エレメントの上流側には、その供給液に含まれる不溶成分を外周側に誘導する流動規制部材を有すると共に、前記供給側流路材は、内周側より厚みを大きくした部分を外周側に備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明のスパイラル型膜モジュールによると、流動規制部材により供給液中の不溶成分を外周側に誘導することができ、供給側流路材の外周側に厚みを大きくした部分を有するため、供給液に含まれる不溶成分が濃縮液として排出され易くなる。その際、供給側流路材の厚みを部分的に大きくするだけであるため、有効膜面積の低下を十分に抑えることができる。その結果、有効膜面積の低下を抑えながら、供給液に含まれる不溶成分を濃縮液として効率良く排出することができるスパイラル型膜モジュールを提供することができる。
【００１７】
上記において、前記流動規制部材は、前記スパイラル型膜エレメントの軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部を有することが好ましい。このような流動規制部材の羽根部によって旋回流が生じるため、そのときの遠心力によって不溶成分を外周側に効率良く誘導することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のスパイラル型膜エレメントの一例を示す斜視図
【図２】本発明に用いられる上流側端部材の一例を示す図であり、（ａ）は一部を破断した斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は（ｂ）におけるＡ矢視からＢ矢視までを示す展開図、（ｅ）は（ｂ）におけるＡ“矢視からＢ”矢視までを示す展開図
【図３】本発明に用いられる供給側流路材の一例の巻回前の状態を示す図であり、（ａ）は中心管と共に示した平面図、（ｂ）その正面図
【図４】本発明に用いられる透過側流路材の一例を示す概略構成図
【図５】本発明に用いられる上流側端部材の他の例を示す図であり、（ａ）は巻回体側からの正面図に相当する背面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は（ｂ）におけるＡ矢視からＢ矢視までを示す展開図、（ｅ）は（ｂ）におけるＡ“矢視からＢ”矢視までを示す展開図
【図６】本発明のスパイラル型膜モジュールの一例を示す斜視図
【図７】従来のスパイラル型膜エレメントの一例を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（スパイラル型膜エレメント）
図１は、本発明のスパイラル型膜エレメントの一例を示す斜視図である。図２は、本発明に用いられる上流側端部材の一例を示す図であり、（ａ）は一部を破断した斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は（ｂ）におけるＡ矢視からＢ矢視までを示す展開図、（ｅ）は（ｂ）におけるＡ“矢視からＢ”矢視までを示す展開図である。なお、図２の（ｄ）及び（ｅ）における斜線部は、展開図における羽根の破断面を示す。図３は、本発明に用いられる供給側流路材の一例の巻回前の状態を示す図であり、（ａ）は中心管と共に示した平面図、（ｂ）その正面図である。
【００２１】
本発明のスパイラル型膜エレメントは、図１に示すように、分離膜２、供給側流路材６及び透過側流路材３の単数又は複数が、有孔の中心管５に巻きつけられた巻回体Ｒを備える。本実施形態では、分離膜２、供給側流路材６及び透過側流路材３を含む複数の分離膜ユニットが、中心管５の回りに巻きつけられている例を示すが、単数の分離膜ユニットが中心管に巻回されていてもよい。
【００２２】
本発明のスパイラル型膜エレメントは、供給側流路と透過側流路との混合を防止するための封止部を備えている。例えば、透過側流路材３の両面に分離膜２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）を形成する場合、外周側端辺の封止部２１と上流側端辺及び下流側端辺とに封止部が形成される。また、上流側端辺及び下流側端辺の内周側端部と中心管５との間にも封止部を設けるのが好ましい。
【００２３】
封筒状膜は、その開口部を中心管５に取り付け、ネット状（網状）の供給側流路材６とともに中心管５の外周面にスパイラル状に巻回することにより、巻回体Ｒが形成される。この巻回体Ｒの上流側には、シールキャリア等の上流側端部材１０が設けられ、下流側には、必要に応じてテレスコープ防止材等の下流側端部材２０が設けられる。
【００２４】
上記膜エレメント１を使用する際は、供給液７は膜エレメント１の一方の端面側から供給される。供給された供給液７は、供給側流路材６に沿って中心管５の軸芯方向に平行な方向に流れ、膜エレメント１の他方の端面側から濃縮液９として排出される。また、供給液７が供給側流路材６に沿って流れる過程で分離膜２を透過した透過液８は、図中破線矢印に示すように透過側流路材３に沿って開孔５ａから中心管５の内部に流れ込み、この中心管５の端部から排出される。
【００２５】
本発明では、図１〜図２に示すように、巻回体Ｒの上流側に、供給液７に含まれる不溶成分を外周側に誘導する上流側端部材１０が設けられていることを特徴とする。本発明では、上流側端部材１０は、軸芯Ａ１回りに旋回流を生じさせる羽根部１１を有することが好ましい。なお、図１は、簡略化のために４枚の羽根部１１を有するものを記載しているが、図２に示すように８枚の羽根部１１を有するものについて詳細に説明する。
【００２６】
本実施形態の上流側端部材１０は、図２に示すように、外側環状部１２と、内側環状部１３と、それらを連結する羽根部１１を有する。本実施形態では、上流側端部材１０がシールキャリアとしての機能を有する例を示す。このため外側環状部１２は、Ｏ−リングや断面がコの字型等のシール材を保持するための溝部１２ａを備える。
【００２７】
羽根部１１の形状は、軸芯Ａ１回りに旋回流を生じさせることができれば何れでもよいが、羽根の枚数は、限られたスペースで効果的に旋回流を生じさせる観点から、３〜４０が好ましく、６〜１６がより好ましい。
【００２８】
羽根部１１は、図２（ｄ）〜（ｅ）に示すように、内周側ほど、羽根の傾斜角度が大きくなっている。
【００２９】
また、羽根部１１は、図２（ｂ）に示すように、正面視において、各々の羽根の重なりや隙間がないように、設計されている。効果的に旋回流を生じさせるためには、正面視において、各々の羽根の隙間がないようにするのが好ましいが、正面視において、各々の羽根の占有面積が８０％以上が好ましい。また、さらに大きな旋回流を生じさせるためには、正面視において、各々の羽根の重なりが生じるようにするのが好ましい。その場合、正面視において、隣接する羽根の重なり面積が１つの羽根の面積の１〜５０％とするのが好ましい。
【００３０】
内側環状部１３は、中心管５を挿入するための開口１３ａを有し、内側環状部１３を介して、上流側端部材１０は中心管５に保持されている。この内側環状部１３と外側環状部１２との間を流れる供給液７は、羽根部１１に沿って流動するため、軸芯Ａ１回りに旋回流（図２（ａ）中の矢印）を生じさせることができる。
【００３１】
一方、本発明のスパイラル型膜エレメントは、図３に示すように、供給側流路材６が、内周側Ａ２より厚みを大きくした部分を外周側Ａ３に備えることを特徴とする。本実施形態では、図３に示すように、軸芯方向Ａ１に沿って配置される縦糸６ａとその縦糸６ａと交差する横糸６ｂとを有するネットで供給側流路材６を構成し、縦糸６ａのうち外周側Ａ３に配置される縦糸６ａの太さを太くしてある例を示す。
【００３２】
本発明では、供給側流路材６の厚みを大きくした部分とそうでない部分との間に、大きな段差が生じないことが好ましい。このため、内周側Ａ２から外周側Ａ３へと徐々に厚みが増加する部分を設けることが好ましい。本実施形態では、領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の順に段階的に、縦糸６ａの太さを大きくすることで、供給側流路材６の厚みｔ１〜ｔ４を段階的に大きくすることで、段差を小さく抑えている。
【００３３】
最も外周側Ａ３の領域Ｒ４における供給側流路材６の厚みｔ４は、エレメント体積当たりの有効膜面積の低下を抑えながら、不溶成分を濃縮液９として効果的に排出する観点から、０．９〜２．５ｍｍが好ましく、１．２〜２．０ｍｍがより好ましい。また、同様の観点から、最も外周側Ａ３の領域Ｒ４における縦糸６ａの径は、０．６〜２．０ｍｍが好ましく、０．８〜１．５ｍｍがより好ましい。
【００３４】
横糸６ｂは、縦糸６ａに対して垂直でも傾斜していてもよく、横糸６ｂが２種以上の傾斜方向を有するものでもよい。但し、不溶成分を濃縮液９として効果的に排出する観点から、横糸６ｂは、縦糸６ａに対して、３０〜６０°で傾斜していることが好ましく、４０〜６０°で傾斜していることがより好ましい。横糸６ｂの径は、特に限定されないが、例えば０．２〜０．５ｍｍ程度である。
【００３５】
供給側流路材６の両面には、分離活性層を有する面が対向するように、分離膜２が配置されるが、このように領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の順に段階的に、縦糸６ａの太さを大きくすることで、分離膜２どうしの隙間が外周側Ａ３ほど広がり、外周側Ａ３において、供給液７に含まれる不溶成分が濃縮液９として排出され易くなる。つまり、不溶成分は、元々粒径の大きいものであったり、凝集によって粒径が大きくなり、分離膜２どうしの隙間が小さいと、濃縮液９として排出され難い。
【００３６】
ネット状の供給側流路材６の製造方法としては、例えば融着法や剪断法等にて製造することが可能である。ネットを融着法で成型する場合、一般的に、押出機のダイスの内外2つの円周上に配置した多数のノズル孔を逆方向に回転させながら、横糸と縦糸とを押出してから交差部で互いに融着させ、冷却槽に浸漬後、引取を行う。上記押出を行う際、横糸と縦糸との交差部で両者のノズル孔が重ならないようにノズル孔を配置しておき（この点が剪断法と相違する）、押出された横糸と縦糸とを適度な融着が起るタイミングで融着させる。
【００３７】
特に、図３に示すようなネットを融着法で成型する場合、縦糸のノズル径を外周側Ａ３に相当する位置で大きくすると共に、縦糸のノズル孔を回転させずに、横糸のノズル孔をだけ回転させる方法が有効である。
【００３８】
供給側流路材６としては、任意の材質を用いることが可能であるが、上記のように耐蝕性、耐熱性、機械的強度などを考慮すると、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンが好ましい。
【００３９】
上記のような供給側流路材６に対して、従来のような厚みが一定の透過側流路材３を用いることも可能であるが、本発明では、図４に示すように、外周側Ａ３から内周側Ａ２にかけて、厚みが漸増している透過側流路材３を用いるのが好ましい。これにより、巻回する分離膜ユニットの厚みの変化を小さくできると共に、外周側から内周側にかけて透過液流路の厚みを漸増させることができるため、透過側流路材３の内周側における流路抵抗の増加を抑制できる。透過側流路材３の内周側における流路抵抗の増加を抑制できる。
【００４０】
近年、膜処理プラントの大型化に伴い、従来主流であった直径８インチ（約２００ｍｍ）の膜エレメントに代わって、膜エレメントが大径化（例えば１６インチ）する傾向があり、透過側流路材３の内周側における流路抵抗の増加が問題となり易いことから、外周側Ａ３から内周側Ａ２にかけて、厚みが漸増している透過側流路材３を用いるのが、特に有効である。
【００４１】
図４は、本発明に用いられる透過側流路材３の一例を示すものであり、中心管５に対して、分離膜１と共に取り付けられた状態を示している。この例では、上下の分離膜１で透過側流路材３を挟みこんで３辺を封止し（封止部２１は外周側端部の封止部を示す）、その際に、外周側Ａ３から内周側Ａ２にかけて、透過側流路材の厚みを１枚〜３枚へと増加させている。透過側流路材の厚みは、構成糸の径を変えることでも変化させることができる。
【００４２】
中心管１２は、管の周囲に開孔１２ａを有するものであれば良く、従来のものが何れも使用できる。透過側流路材１３には、ネット状シート、メッシュ状シート、溝付シート、波形シート等が使用できる。分離膜１４には、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜等が使用できる。
【００４３】
図４に示す例では、分離膜２は中心管５側で２つ折りにされ、その間に供給側流路材６が挟み込まれ、これが中心管５に巻回される。巻回する分離膜ユニットＵの数（リーフ数）としては、２５〜８０が好ましい。
【００４４】
本発明のスパイラル型膜エレメントは、樹脂封止後の巻回体Ｒを、軸芯方向の長さを調整するために、両端部のトリミング等を行ってもよい。更に変形（テレスコープ等）を防止するための有孔の端部材や、シール材、補強材、外装材などを必要に応じて設けることができる。
【００４５】
（スパイラル型膜エレメントの別実施形態）
以上、本発明の別の実施形態について説明する。
【００４６】
（１）前述の実施形態では、上流側端部材１０として、図２に示すように、比較的フラットな羽根部１１を有するものを使用する例を示したが、本発明では、図５に示すように、巻回体側（下流側）において流動方向を規制するエッジ部１１ａを備える羽根部１１を有する上流側端部材１０を使用してもよい。このように、羽根部１１がエッジ部１１ａを備えることによって、端面が軸芯方向に垂直になり、巻回体Ｒの端面を支持してテレスコープを抑制する効果が得られる。
【００４７】
なお、図５は、本発明に用いられる上流側端部材の他の例を示す図であり、（ａ）は巻回体側からの正面図に相当する背面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は上面図、（ｄ）は（ｂ）におけるＡ矢視からＢ矢視までを示す展開図、（ｅ）は（ｂ）におけるＡ“矢視からＢ”矢視までを示す展開図である。
【００４８】
（２）前述の実施形態では、軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部を有する上流側端部材を用いる例を示したが、本発明では、軸芯回りに旋回流を生じさせる複数のスリットを有する上流側端部材を用いてもよい。このようなスリットとしては、スリット自体の形成方向を旋回方向に傾斜させて形成したものや、スリットを設けた円盤を複数枚積層し、各々のスリットを少しづつズラすことによって、スリットの開口方向を旋回方向にシフトさせたもの等が挙げられる。
【００４９】
その他、供給液に含まれる不溶成分を外周側に誘導する方法としては、沈降速度の違いを利用する方法などが挙げられる。
【００５０】
（３）前述の実施形態では、ネット状供給側流路材を用いて、縦糸の太さを変えることで内周側より厚みを大きくした部分を外周側に備える例を示したが、本発明では、ネットの積層枚数を部分的に変えることで、内周側より厚みを大きくした部分を外周側に備える供給側流路材を得ることも可能である。その場合、例えば、厚みが一定のネット状供給側流路材の外周側を折り返して２枚積層することで、外周側の厚みを大きくすることが可能である。
【００５１】
（スパイラル型膜モジュール）
本発明のスパイラル型膜モジュールは、図６に示すように、分離膜２、供給側流路材６及び透過側流路材３の単数又は複数が、有孔の中心管５に巻きつけられた巻回体Ｒを備えるスパイラル型膜エレメント１が、圧力容器３０内に収容された構造を有する。スパイラル型膜エレメント１の供給側流路材６は、内周側より厚みを大きくした部分を外周側に備えるものであり、前述した本発明のスパイラル型膜エレメント１と同じ構成が適用できる。
【００５２】
異なる点は、前述した本発明のスパイラル型膜エレメント１が、巻回体Ｒの上流側に、供給液７に含まれる不溶成分を外周側に誘導する上流側端部材１０が設けられているのに対して、本発明のスパイラル型膜モジュールは、スパイラル型膜エレメント１の上流側に、その供給液に含まれる不溶成分を外周側に誘導する流動規制部材１６を有する点である。なお、本発明のスパイラル型膜モジュールにおいても、スパイラル型膜エレメント１として、巻回体Ｒの上流側に、供給液７に含まれる不溶成分を外周側に誘導する上流側端部材１０を設けたものを使用することも可能である。
【００５３】
本実施形態では、スパイラル型膜エレメントの軸芯Ａ１回りに旋回流を生じさせる羽根部１６ａを有する流動規制部材１６を用いる例を示す。図中において、圧力容器３０は仮想線で示されているが、流動規制部材１６の羽根部１６ａの外径は、効果的に旋回流を生じさせる観点から、圧力容器３０の内径の６０〜９０％が好ましく、７０〜８５％がより好ましい。
【００５４】
羽根部１６ａの形状は、軸芯Ａ１回りに旋回流を生じさせることができれば何れでもよいが、羽根の枚数は、限られたスペースで効果的に旋回流を生じさせる観点から、３〜４０が好ましく、６〜１６がより好ましい。
【００５５】
羽根部１６ａは、上流側端部材１０の羽根部１１と同様に、正面視において、各々の羽根の隙間がないようにするのが好ましいが、正面視において、各々の羽根の占有面積が８０％以上が好ましい。また、さらに大きな旋回流を生じさせるためには、正面視において、各々の羽根の重なりが生じるようにするのが好ましい。その場合、正面視において、隣接する羽根の重なり面積が１つの羽根の面積の１〜５０％とするのが好ましい。
【００５６】
内側環状部１６ｂは、中心管５を挿入するための開口を有し、内側環状部１６ｂを介して、流動規制部材１６を中心管５に保持するのが好ましい。流動規制部材１６によって、供給液７は、羽根部１６ａに沿って流動するため、軸芯Ａ１回りに旋回流を生じさせることができる。
【００５７】
本発明では、羽根部１６ａを有する流動規制部材１６の代わりに、軸芯回りに旋回流を生じさせる複数のスリットを有する流動規制部材１６を用いてもよい。このようなスリットとしては、スリット自体の形成方向を旋回方向に傾斜させて形成したものや、スリットを設けた円盤を複数枚積層し、各々のスリットを少しづつズラすことによって、スリットの開口方向を旋回方向にシフトさせたもの等が挙げられる。
【００５８】
その他、供給液に含まれる不溶成分を外周側に誘導する方法としては、沈降速度の違いを利用する方法などが挙げられる。
【符号の説明】
【００５９】
１ スパイラル型膜エレメント
２ 分離膜
３ 透過側流路材
５ 中心管
５ａ 開孔
６ 供給側流路材
６ａ 縦糸
６ｂ 横糸
７ 供給液
１０ 上流側端部材
１１ 羽根部
１６ 流動規制部材
１６ａ 羽根部
Ｒ 巻回体
Ａ１ 軸芯方向
Ａ２ 内周側
Ａ３ 外周側
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中心管に巻きつけられた巻回体を備えるスパイラル型膜エレメントにおいて、
前記巻回体の上流側には、その供給液に対して軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部を有する上流側端部材を有す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】
分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中心管に巻きつけられた巻回体を備えるスパイラル型膜エレメントが、圧力容器内に収容されたスパイラル型膜モジュールにおいて、
前記スパイラル型膜エレメントの上流側には、その供給液に対して軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部を有する流動規制部材を有することを特徴とするスパイラル型膜モジュール。
【請求項１】
分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中心管に巻きつけられた巻回体を備えるスパイラル型膜エレメントにおいて、
前記巻回体の上流側には、その供給液に対して軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部を有する上流側端部材を有す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】
分離膜、供給側流路材及び透過側流路材の単数又は複数が、有孔の中心管に巻きつけられた巻回体を備えるスパイラル型膜エレメントが、圧力容器内に収容されたスパイラル型膜モジュールにおいて、
前記スパイラル型膜エレメントの上流側には、その供給液に対して軸芯回りに旋回流を生じさせる羽根部を有する流動規制部材を有することを特徴とするスパイラル型膜モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５９７６６（Ｐ２０１３−５９７６６Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１３−２０２０（Ｐ２０１３−２０２０）
【出願日】平成２５年１月９日（２０１３．１．９）
【分割の表示】特願２００８−６９６４７（Ｐ２００８−６９６４７）の分割
【原出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２５年１月９日（２０１３．１．９）
【分割の表示】特願２００８−６９６４７（Ｐ２００８−６９６４７）の分割
【原出願日】平成２０年３月１８日（２００８．３．１８）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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