(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水供給手段とスパイラル型膜モジュールとを一体とした可搬型膜分離装置において、
該スパイラル型膜モジュールは、膜をシャフトに巻回して巻回体とし、該巻回体の一端面から原水が供給され、透過水が巻回体の他端面から取り出されるものである可搬型膜分離装置であって、
前記膜は内部に透過水流路材が配置された袋状膜であり、該袋状膜は第１、第２、第３及び第４の辺部を有した略方形であり、該第１、第２及び第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、
前記スパイラル型膜モジュールは、前記第４の辺部と直交する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、
該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺部にあっては前記袋状膜の開放部と重なる箇所が閉鎖部となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっているスパイラル型膜モジュールであることを特徴とする可搬型膜分離装置。
【請求項２】
請求項１において、前記膜はフッ素樹脂膜であることを特徴とする可搬型膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水供給手段とスパイラル型膜モジュールとを一体とした可搬型膜分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原水ポンプとスパイラル型膜モジュールとを一体とした可搬型膜分離装置は特公平７−９０１５１号公報に記載されている。
【０００３】
同号公報には、スパイラル型膜モジュールの形態の具体例についての記載はなく、公知のスパイラル型膜モジュールが使用されるもので考えられるので、従来のスパイラル型膜モジュールの構成について次に図面を参照して説明する。
【０００４】
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り、集水管１の外周に複数の袋状の分離膜２がメッシュスペーサ３を介して巻回されている。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図５の従来のスパイラル型膜モジュールには、次のような解決すべき課題があった。
【０００９】
▲１▼  集水管１内の透過水流量を多くするためには該集水管１を大径化する必要があるが、そのようにするとスパイラル型膜モジュールの径も大きくなってしまう。
▲２▼  袋状膜２内に透過してきた透過水は、該袋状膜２内をスパイラル状に回りながら集水管１まで流れるため、袋状膜２内の流通抵抗が大きい。しかも、袋状膜２内から集水管１に流れ込む集水管スリット部付近での流通抵抗も大きい。
▲３▼  原水流路を流れる原水流量は、下流側になるほど減少する。（原水が濃縮される分だけ原水流量が減る。）このため、原水流路下流域では原水流速が小さくなり、汚れが付着し易くなる。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、集水管が不要であり、透過水流通抵抗が小さいスパイラル型膜モジュールにより原水を効率良く処理することができ、全体の構成がコンパクトなものとなる可搬型膜分離装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の可搬型膜分離装置は、原水供給手段とスパイラル型膜モジュールとを一体とした可搬型膜分離装置において、該スパイラル型膜モジュールは、膜をシャフトに巻回して巻回体とし、該巻回体の一端面から原水が供給され、透過水が巻回体の他端面から取り出されるものである。
【００１２】
本発明で採用するスパイラル型膜モジュールは、袋状膜の内部に透過水流路材が配置され、袋状膜同士の間には原水流路材が配置されているスパイラル型膜モジュールであって、該袋状膜は第１、第２、第３及び第４の辺部を有した略方形であり、該第１、第２及び第３の辺部は封じられ、該第４の辺部は一部が開放部となり残部が閉鎖部となっており、前記第４の辺部と直交する第１の辺部をシャフトに当てて袋状膜を巻回して巻回体とし、前記第４の辺部を該巻回体の後端面に臨ませ、該第４の辺部に対向する第２の辺部を該巻回体の前端面に臨ませ、該袋状膜同士の間の原水流路は、該第３の辺部の全体が封じられると共に、第４の辺部にあっては前記袋状膜の開放部と重なる箇所が閉鎖部となっており、且つ前記袋状膜の閉鎖部と重なる箇所が開放部となっている。
【００１３】
かかるスパイラル型膜モジュールにおいては、巻回体の前端面から原水が原水流路に流入する。この原水は、原水流路を巻回体軸心線と略平行方向に流れ、次いで巻回体後端面の原水流路開放部から濃縮水として流出する。
【００１４】
袋状膜を透過した水は、袋状膜内を巻回体軸心線と略平行方向に流れ、巻回体の後端面の袋状膜開放部から流出する。
【００１５】
このように、透過水が袋状膜内を巻回体の軸心線と平行方向に流れるため、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となる。そして、袋状膜内から該集水管内に流れ込む際の流通抵抗が無くなり、透過水流通抵抗が小さくなる。
【００１６】
なお、集水管を無くしているため、その分だけ袋状膜の巻回方向の長さを大きくとることができ、膜面積を拡張できる。そして、このように袋状膜の巻回方向長さを大きくしても透過水の流通抵抗は増大せず、透過水量を多くすることができる。
【００１７】
また、巻回体の後端面の一部においてのみ原水流路を開放させるようにしているため、原水流路の下流側での原水（濃縮水）流速を従来よりも高めることができ、原水流路下流域における汚れの付着を防止できる。
【００１８】
本発明では、かかるスパイラル型膜モジュールを用いることにより、可搬型膜分離装置全体として構成がコンパクトなものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図６〜８を参照して実施の形態に係る可搬型膜分離装置について説明する。図６はこの可搬型膜分離装置の通水系統を示す模式図、図７，８はこの可搬型膜分離装置の斜視図である。
【００２０】
図６の通り、耐圧容器４１内に後述の図１〜４に示す構成のスパイラル型膜モジュール４０が設置されている。
【００２１】
原水は、原水ポート５０、原水ポンプ５１、配管（ホース）５２を介して耐圧容器４１の原水入口５３から耐圧容器４１内に導入され、膜モジュール４０によって膜分離処理される。膜モジュール４０の図６の右端面の外周部から流出した透過水は、透過水出口６１、配管（ホース）６２、透過水ポート６３を介して取り出される。濃縮水は、膜モジュール４０のソケット２５内に流出し、該ソケット２５に接続された配管（ホース）７０と濃縮水ポート７１を介して取り出される。
【００２２】
この膜モジュール４０の逆洗を行うために、透過水配管６２から配管８０が分岐し、該配管８０にコンプレッサ８１が接続されている。また、前記原水配管５２から配管８５が分岐し、この配管８５の先端に逆洗排水ポート８６が設けられている。
【００２３】
なお、各配管５２，６２，７０，８０，８５にはそれぞれ弁５４，６４，７２，８２，８７が設けられている。
【００２４】
図７，８に示す通り、キャスタ９０によって移動可能とされたフレーム９１にこの膜モジュール４０を有する耐圧容器４１が設置されている。このフレーム９１には、この耐圧容器４１を支持するブラケット９２と、耐圧容器４１を覆うカバー９３と、スイッチボックス９４と、ゲージボックス９５と、弁５４，６４，７２，８２，８７を保護するようにフレーム９１に配置された保護ネット９６を備えている。カバー９３内は予備スペース９７となっている。
【００２５】
なお、図８に示すように、各ポート５０，６３，７１，８６がフレーム９１の下部に配置され、各弁５４，６４，７２，８７が各ポート５０，６３，７１，８６の近傍に配置されている。
【００２６】
該スイッチボックス９４内には膜分離運転スイッチ、逆洗スイッチ及びこれらのスイッチが操作されたときに各弁５４，６４，７２，８７の開閉制御を行う制御器が設置されている。また、このスイッチボックス９４内には電源ケーブルを巻きとったリール（図示略）が設置されている。ゲージボックス９５内には、耐圧容器４１内の原水圧力、濃縮水圧力及び透過水圧力を表示するゲージのほか、ポンプ５１及びコンプレッサ８１への通電電流値を示す電流計などが設置されている。
【００２７】
この可搬型膜分離装置によって原水の処理を行うには、スイッチボックス９４内のリールからケーブルを引き出し、電源（商用電源や可搬式発電機など）に接続する。また、ポート５０に原水導入用ホースを接続し、池水、湖沼水、河川水、井水、プール水などをポンプ５１で膜モジュール４０へ送り込み可能とする。ポート６３，７１には透過水採取用ホースと濃縮水排出用ホースを接続し、ポート８６には逆洗排水排出用ホースを接続しておく。
【００２８】
スイッチボックス９４内の膜分離運転スイッチを押すと、弁５４，６４，７２が開、弁８２，８７が閉となり、原水ポンプ５１が作動する。これにより、原水が配管５２から耐圧容器４１内に流入し、膜モジュール４０で膜分離処理され、透過水が配管６２を介してポート６３から取り出され、濃縮水が配管７０を介してポート７１から流出する。
【００２９】
スイッチボックス９４内の逆洗スイッチを操作すると、弁５４，６４，７２が閉、弁８２，８７が開となり、コンプレッサ８１が作動する。これにより、空気圧が耐圧容器４１内の透過水に加えられ、膜モジュール４０が逆洗され、逆洗排水は配管８５を介してポート８６から流出する。この場合、コンプレッサ８１からの空気供給を開始した当初は、水だけで膜モジュール４０が逆洗され、さらに空気供給を継続すると、気液混相流によって逆洗が行われ、さらに空気供給を継続すると空気のみによって逆洗が行われる。
【００３０】
次に、図１〜４を参照して本発明の実施の形態に用いられるスパイラル型膜モジュールについて説明する。図１（ａ）はこのスパイラル型膜モジュール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１（ｂ），（ｃ）はそれぞれ図１（ａ）のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図である。図２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３は巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図、図４はスパイラル型膜モジュールの側面図である。
【００３１】
図１に示すように、この袋状膜１０は、正方形又は長方形状のものであり、第１の辺部１１、第２の辺部１２、第３の辺部１３及び第４の辺部１４を有している。第１の辺部１１、第２の辺部１２及び第３の辺部１３において分離膜フィルム４０同士が接着剤等によって接着され、第４の辺部１４については一部だけを接着している。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、第１の辺部１１、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。
【００３２】
第４の辺部１４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。
【００３３】
この袋状膜１０内に透過水流路材（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。
【００３４】
この袋状膜１０の一方の面には、接着剤１６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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
袋状膜１０をシャフト２０の周りに図２の如く原水流路材（メッシュスペーサ）２９を介して巻き付けることにより、図３に示すように巻回体２４が形成される。この巻回体２４の後端面からは、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。
【００３８】
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。
【００３９】
なお、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２に示すように、袋状膜１０同士の間に原水流路材（メッシュスペーサ）２９を介在させておく。これらのメッシュスペーサ２９を介在させることにより、原水流路が構成される。
【００４０】
図４に示すように、巻回体２４の前縁及び後縁にそれぞれトップリング２６及びエンドリング２７を合成樹脂モールド等により形成し、トップリング２６の外周にブラインシール２８を周設する。
【００４１】
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の前端面から原水として袋状膜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の内側の端面から取り出される。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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
このスパイラル型膜モジュールにあっては、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（接着剤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。
【００４５】
図１〜４の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。
【００４６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の可搬型膜分離装置は、原水をきわめて効率良く膜分離処理することができ、高流束、低差圧のスパイラル型膜モジュールを用いたものであり、装置全体の構成が小型でコンパクトなものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）図は実施の形態に係る可搬型膜分離装置に用いられるスパイラル型膜モジュールの袋状膜の斜視図、（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２】図１の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３】図１の膜モジュールの巻回体とソケットとの係合関係を示す斜視図である。
【図４】図１のスパイラル型膜モジュールの側面図である。
【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】実施の形態に係る可搬型膜分離装置の系統図である。
【図７】実施の形態に係る可搬型膜分離装置の斜視図である。
【図８】実施の形態に係る可搬型膜分離装置の斜視図である。
【符号の説明】
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  流路材
１６，１７，１８  接着剤
１９  フィン
２０  シャフト
２４  巻回体
２５  ソケット
２９  メッシュスペーサ
３０  透過水流出用の開放部
３１  透過水流出阻止用の閉鎖部
４０  膜モジュール
４１  耐圧容器
５１  原水ポンプ
８１  コンプレッサ
９０  キャスタ
９１  フレーム
【図１】
0003820724.tif 000002
【図２】
0003820724.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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