(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製のろ板に、二重線状のシール部と帯状の補助部とをろ板の表面から突出して、かつろ板の周縁部に沿った全周にわたって一体に成形し、内側に位置するシール部を外側に位置するシール部より低く形成し、外側に位置するシール部と周縁に位置する補助部とを同じ高さに形成し、ろ板の表面に双方のシール部および補助部を覆ってろ過膜を配置し、ろ過膜の上からアップダウンホーンを双方のシール部および補助部に押圧し、アップダウンホーンから超音波を出力してろ過膜を双方のシール部および補助部において溶着し、双方のシール部に直線状の止水部を形成してろ過膜を緊張状態に保持するとともに、補助部に補助溶着部を形成することを特徴とする浸漬型膜カートリッジの製造方法。
【請求項２】
樹脂製のろ板に、二重線状のシール部と帯状の補助部とをろ板の表面から突出して、かつろ板の周縁部に沿った全周にわたって一体に成形し、ろ板の表裏面に双方のシール部および補助部を覆ってろ過膜を配置し、ろ板およびろ過膜を溶着治具上に配置して裏側面における内側シール部をろ過膜を介して溶着治具に当接させ、表側面のろ過膜の上からアップダウンホーンを外側シール部および補助部に押圧し、アップダウンホーンから超音波を出力して表側面のろ過膜を外側シール部および補助部において溶着するとともに、裏側面のろ過膜を内側シール部において溶着し、ろ板を反転させて溶着治具上に配置し、表側面における内側シール部をろ過膜を介して溶着治具に当接させ、裏側面のろ過膜の上からアップダウンホーンを外側シール部および補助部に押圧し、アップダウンホーンから超音波を出力して裏側面のろ過膜を外側シール部および補助部において溶着するとともに、表側面のろ過膜を内側シール部において溶着し、双方のシール部に直線状の止水部を形成してろ過膜を緊張状態に保持するとともに、補助部に補助溶着部を形成することを特徴とする浸漬型膜カートリッジの製造方法。
【請求項３】
アップダウンホーンのろ過膜に対する当接面にローレットを形成し、外側シール部に形成する外側の止水部および補助部に形成する補助溶着部をローレット状に形成することを特徴とする請求項２に記載の浸漬型膜カートリッジの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浸漬型膜カートリッジの製造方法に関し、し尿処理や合併処理浄化槽等において使用する固液分離装置に搭載する膜カートリッジの製造技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の固液分離装置としては、例えば図７に示すような浸漬型膜分離装置がある。図７において、膜分離装置２１は、複数枚の平板状膜カートリッジ２２と、その下方より膜面洗浄気体を噴出する散気装置２３とをケース２４の内部に配置したものである。ケース２４は膜ケース２５と散気ケース２６とに分割形成し、散気装置２３より噴出する膜面洗浄気体の全量が膜ケース２５内に入り込むように形成している。
【０００３】
図８に示すように、膜カートリッジ２２は、ＡＢＳ樹脂製のろ板２２Ａの両表面にろ過膜２２Ｂを配置し、ろ過膜２２Ｂをその周縁部の止水部Ｓにおいてろ板２２Ａに超音波溶着したものである。ろ板２２Ａとろ過膜２２Ｂとの間、およびろ板２２Ａの内部には透過液流路を形成し、透過液流路に連通する透過液取出口２２Ｃをろ板２２Ａの上端縁に形成している。
【０００４】
各膜カートリッジ２２は、透過液取出口２２Ｃに接続したチューブ２７を介して集水管２８に連通しており、膜透過液を導出する透過液導出管２９を集水管２８に接続している。
膜分離装置２１を活性汚泥処理施設において使用する場合には、曝気槽内部の活性汚泥混合液中に膜分離装置２１を浸漬し、散気装置２３より曝気空気を噴出させる状態において、原水中の有機物や窒素を活性汚泥により処理している。
【０００５】
活性汚泥混合液は、槽内での水頭を駆動圧として膜カートリッジ２２により重力ろ過し（透過液導出管２９に吸引ポンプを介装することで吸引ろ過も可能である）、膜カートリッジ２２の膜面を透過した透過液を処理水として透過液導出管２９を通じて槽外へ導出する。
このとき、散気装置２３より噴出する曝気空気の気泡およびそれにより生起される上昇流が、相互に隣接する膜カートリッジ２２の間の狭い流路（５〜１０ｍｍの幅）を流れることによって、膜カートリッジ２２の膜面を洗浄し、分離機能の低下を抑制して膜分離装置２１が機能不全に至ることを防止している。
【０００６】
このように、膜分離装置２１の使用時において、膜カートリッジ２２は曝気空気による上昇流に曝されるので、止水部Ｓに囲まれた領域およびろ過膜２２Ｂの周縁部が振動し、疲労によって止水部Ｓでろ過膜２２Ｂが破断する恐れがある。このために、図９に示すように、ろ過膜２２Ｂの周縁部に沿って断続的に形成する補助溶着部Ｂにおいて、ろ過膜２２Ｂをろ板２２Ａに補助的に固定するものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
超音波溶着法の一例としては、ロータリ溶着法がある。これは図１０に示すように、ろ板２２Ａの表面を覆ってろ過膜２２Ｂを配置し、ロータリホーン３１によってろ過膜２２Ｂをろ板２２Ａに押圧しながらロータリホーン３１を回転させ、ロータリホーン３１から出力する超音波によってろ過膜２２Ｂおよびろ板２２Ａを溶着して止水部Ｓおよび補助溶着部Ｂを形成するものである。
【０００８】
しかし、ロータリ溶着法では、図１１に示すように、止水部Ｓにおいてろ板２２Ａが溶けて溝状に窪み、ろ過膜２２Ｂがろ板２２Ａに食い込む状態に溶着されるために、溶着時にろ過膜２２Ｂが痛み、疲労破壊が起こり易くなる。
超音波溶着法の他の例としてはアップダウン法がある。これは図１２〜図１３に示すように、予めろ板２２Ａの表面に、止水部Ｓを形成するためのシール部３２および補助部３３を表面から突出して形成しておき、シール部３２および補助部３３を覆ってろ過膜２２Ｂを配置し、アップダウンホーン３４をろ過膜２２Ｂの上からシール部３２および補助部３３に押圧するものであり、アップダウンホーン３４から出力する超音波により、ろ過膜２２Ｂをシール部３２および補助部３３においてろ板２２Ａに溶着して止水部Ｓおよび補助溶着部Ｂを形成するものである。
【０００９】
溶着前の原寸法において、シール部３２は高さが０．５ｍｍであり、補助部３３は高さが０．１５ｍｍである。ここで、シール部３２を補助部３３より高く形成しているのは、シール部３２において強く溶着して止水部Ｓにおける止水性を高めるためである。しかし、反面において、ろ過膜２２Ｂの強度が止水部Ｓで低下し、補助溶着部Ｂより早くろ過膜２２Ｂが疲労して破損し易くなる。
【００１０】
本発明は上記した課題を解決するものであり、曝気に対する耐久性を高めることができる浸漬型膜カートリッジの製造方法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】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の浸漬型膜カートリッジの製造方法は、樹脂製のろ板に、二重線状のシール部と帯状の補助部とをろ板の表面から突出して、かつろ板の周縁部に沿った全周にわたって一体に成形し、内側に位置するシール部を外側に位置するシール部より低く形成し、外側に位置するシール部と周縁に位置する補助部とを同じ高さに形成し、ろ板の表面に双方のシール部および補助部を覆ってろ過膜を配置し、ろ過膜の上からアップダウンホーンを双方のシール部および補助部に押圧し、アップダウンホーンから超音波を出力してろ過膜を双方のシール部および補助部において溶着し、双方のシール部に直線状の止水部を形成してろ過膜を緊張状態に保持するとともに、補助部に補助溶着部を形成するものである。
【００１２】
上記した構成により、外側シール部が内側シール部よりも高く突出しているので、溶着初期時において、ろ過膜はアップダウンホーンと外側シール部および補助部とに挟持されて内側シール部と接触せず、内側シール部に先立って外側シール部および補助部においてろ過膜とろ板の溶着が始まり、続いて内側シール部においてろ過膜とろ板の溶着が行なわれる。
【００１３】
このため、外側シール部に形成する止水部での溶着強度よりも、内側シール部に形成する止水部での溶着強度が弱くなるので、膜カートリッジの使用時における振動疲労に対して、ろ過膜は内側の止水部において破断する前に内側シール部から剥離することで、膜としての機能を保全する。このとき、外側の止水部において止水能を確保するので、膜カートリッジはそのろ過機能を維持することができ、点検時等に剥離した止水部を補修することで、膜カートリッジの延命化が図れる。
【００１４】
しかも、外側シール部における溶着が先行することで、ろ過膜が展張した状態で内側シール部に当接し、溶着後に内側の止水部に囲まれたろ過膜の有効ろ過領域が緊張状態に保持されるので、皺や弛みが発生しない。
請求項２に係る本発明の浸漬型膜カートリッジの製造方法は、樹脂製のろ板に、二重線状のシール部と帯状の補助部とをろ板の表面から突出して、かつろ板の周縁部に沿った全周にわたって一体に成形し、ろ板の表裏面に双方のシール部および補助部を覆ってろ過膜を配置し、ろ板およびろ過膜を溶着治具上に配置して裏側面における内側シール部をろ過膜を介して溶着治具に当接させ、表側面のろ過膜の上からアップダウンホーンを外側シール部および補助部に押圧し、アップダウンホーンから超音波を出力して表側面のろ過膜を外側シール部および補助部において溶着するとともに、裏側面のろ過膜を内側シール部において溶着し、ろ板を反転させて溶着治具上に配置し、表側面における内側シール部をろ過膜を介して溶着治具に当接させ、裏側面のろ過膜の上からアップダウンホーンを外側シール部および補助部に押圧し、アップダウンホーンから超音波を出力して裏側面のろ過膜を外側シール部および補助部において溶着するとともに、表側面のろ過膜を内側シール部において溶着し、双方のシール部に直線状の止水部を形成してろ過膜を緊張状態に保持するとともに、補助部に補助溶着部を形成するものである。
【００１５】
上記した構成により、アップダウンホーンから出力する超音波は、ろ過膜を介して外側シール部および補助部に強く作用し、さらにろ板を介して溶着治具に当接する内側シール部に弱く作用する。このため、外側シール部に形成する止水部での溶着強度よりも、内側シール部に形成する止水部での溶着強度が弱くなるので、膜カートリッジの使用時における振動疲労に対して、ろ過膜は内側の止水部において破断する前に内側シール部から剥離することで、膜としての機能を保全する。このとき、外側の止水部において止水能を確保するので、膜カートリッジはそのろ過機能を維持することができ、点検時等に剥離した止水部を補修することで、膜カートリッジの延命化が図れる。
【００１６】
請求項３に係る本発明の浸漬型膜カートリッジの製造方法は、アップダウンホーンのろ過膜に対する当接面にローレットを形成し、外側シール部に形成する外側の止水部および補助部に形成する補助溶着部をローレット状に形成するものである。
この構成により、アップダウンホーンから出力する超音波は、ローレットの峰部において強く作用し、ろ過膜を外側シール部および補助部において強く溶着する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態における浸漬型膜カートリッジは浸漬型膜分離装置に使用するものであり、浸漬型膜分離装置の基本的な構造は、先に図７において説明したものと同様であるので、同様の部材には同一番号を付して説明を省略する。
【００１８】
以下に、本実施の形態における膜カートリッジ２２の製造方法を図１〜図３を参照して説明する。ろ板４１はＡＢＳ樹脂からなり、例えば横４９０ｍｍ×縦１０００ｍｍ×厚さ６ｍｍの形状を有しており、表裏面に二重線状のシール部４２ａ、４２ｂと帯状の補助部４３とをろ板４１の表面から突出して、かつろ板４１の周縁部に沿った全周にわたって一体に成形している。補助部４３はろ過膜４４の周縁に対応する位置にあり、補助部４３および外側シール部４２ｂは０．５ｍｍの同じ高さに形成し、内側シール部４２ａは外側シール部４２ｂよりも低い０．４ｍｍの形状を有している。
【００１９】
このろ板４１を溶着治具４５の上に配置し、ろ板４１の表面に双方のシール部４２ａ、４２ｂおよび補助部４３を覆ってろ過膜４４を配置する。ろ過膜４４は所定強度を有する不織布製の基材の両面に有機性の膜剤を含浸させて製造したものである。
この状態で、ろ過膜４４の上からアップダウンホーン４６を双方のシール部４２ａ、４２ｂおよび補助部４３に押圧する。アップダウンホーン４６は超音波を出力するもので、ろ過膜４４に相対する当接面を平坦に形成している。
【００２０】
アップダウンホーン４６から超音波を出力してろ過膜４４を双方のシール部４２ａ、４２ｂおよび補助部４３において溶着する。このとき、外側シール部４２ｂおよび補助部４３が内側シール部４２ａよりも高く突出しているので、内側シール部４２ａに先立って外側シール部４２ｂおよび補助部４３においてろ過膜４４とろ板４１の溶着が始まり、続いて内側シール部４２ａにおいてろ過膜４４とろ板４１の溶着が行なわれる。
【００２１】
このように溶着操作において、外側シール部４２ｂおよび補助部４３における溶着が先行することで、ろ過膜４４が展張した状態で内側シール部４２ａに当接し、双方のシール部４２ａ、４２ｂに直線状の止水部Ｓ１、Ｓ２が形成されるとともに、溶着後に内側の止水部Ｓ１に囲まれたろ過膜４４の有効ろ過領域が緊張状態に保持され、補助部４３に補助溶着部Ｂが形成される。
【００２２】
また、内側シール部４２ａが外側シール部４２ｂよりも低い形状を有することで、外側シール部４２ｂに形成する止水部Ｓ２での溶着強度よりも内側シール部４２ａに形成する止水部Ｓ１での溶着強度が弱くなる。
このため、膜カートリッジ２２を浸漬型膜分離装置において使用する際に発生する曝気に起因する振動疲労に対して、ろ過膜４４は内側の止水部Ｓ１において破断する前に内側シール部４２ａから剥離して膜としての機能を保全する。このとき、外側シール部４２ｂが止水能を発揮し、ろ過膜４４が内側シール部４２ａから剥離しても、膜カートリッジ２２はそのろ過機能を維持することができ、点検時等に剥離した止水部Ｓ１を補修することで、膜カートリッジ２２の延命化が図れる。
【００２３】
本実施の形態における膜カートリッジ２２の他の製造方法を図４〜図６を参照して説明する。ろ板５１はＡＢＳ樹脂からなり、表裏面に二重線状のシール部５２ａ、５２ｂと帯状の補助部５３とをろ板５１の表面から突出して、かつろ板５１の周縁部に沿った全周にわたって一体に成形している。シール部５２ａ、５２ｂおよび補助部５３は同じ高さに形成している。
【００２４】
ろ板５１の表裏面に双方のシール部５２ａ、５２ｂおよび補助部５３を覆ってろ過膜５４を配置する。ろ過膜５４は所定強度を有する不織布製の基材の両面に有機性の膜剤を含浸させて製造したものである。
ろ板５１およびろ過膜５４を溶着治具５５に配置して、裏側面における内側シール部５２ａをろ過膜５４を介して溶着治具５５に当接させる。この状態で、表側面のろ過膜５４の上からアップダウンホーン５６を外側シール部５２ｂおよび補助部５３に押圧する。図５に示すように、アップダウンホーン５６はろ過膜５４に対する当接面にローレット５６ａを形成している。
【００２５】
アップダウンホーン５６から超音波を出力して表側面のろ過膜５４を外側シール部５２ｂおよび補助部５３において溶着するとともに、裏側面のろ過膜５４を内側シール部５２ａにおいて溶着する。さらに、ろ板５１を反転させて溶着治具５５に配置し、同様の溶着操作を行なって、裏側面のろ過膜５４を外側シール部５２ｂおよび補助部５３において溶着するとともに、表側面のろ過膜５４を内側シール部５２ａにおいて溶着する。
【００２６】
溶着により、内側シール部５２ａに直線状の止水部Ｓ１を形成してろ過膜を緊張状態に保持するとともに、外側シール部５２ｂに止水部Ｓ２を形成し、補助部５３に補助溶着部Ｂを形成する。外側の止水部Ｓ２および補助溶着部Ｂはローレット状となる。
上述の溶着操作において、アップダウンホーン５６から出力する超音波は、ローレット５６ａの峰部において強くなり、ろ過膜５４を介して外側シール部５２ｂおよび補助部５３に強く作用し、ろ過膜５４を外側シール部５２ｂおよび補助部５３において強く溶着する。一方で、超音波はろ板５１を介して溶着治具５５に当接する内側シール部５２ａに弱く作用するので、外側シール部５２ｂに形成する止水部Ｓ２での溶着強度よりも、内側シール部５２ａに形成する止水部Ｓ１での溶着強度が弱くなる。
【００２７】
このため、膜カートリッジ２２の使用時における振動疲労に対して、ろ過膜５４は内側の止水部Ｓ１において破断する前に内側シール部５２ａから剥離することで、膜としての機能を保全する。このとき、外側の止水部Ｓ２において止水能を確保するので、膜カートリッジ２２はそのろ過機能を維持することができ、点検時等に剥離した止水部Ｓ１を補修することで、膜カートリッジ２２の延命化が図れる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、外側シール部に形成する止水部での溶着強度よりも内側シール部に形成する止水部での溶着強度を弱くすることにより、振動疲労に対してろ過膜は破断する前に内側シール部から剥離し、膜としての機能を保全することができ、外側シール部が止水能を発揮することで膜カートリッジはそのろ過機能を維持することができ、膜カートリッジの延命化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における膜カートリッジの製造方法を示す模式図である。
【図２】同実施の形態における膜カートリッジの構成を示す模式図である。
【図３】同実施の形態における膜カートリッジを示す正面図である。
【図４】本発明の他の実施の形態における膜カートリッジの製造方法を示す模式図である。
【図５】同実施の形態におけるアップダウンホーンを示す模式図である。
【図６】同実施の形態における膜カートリッジを示す正面図である。
【図７】浸漬型膜分離装置を示す模式図である。
【図８】従来の膜カートリッジを示す正面図である。
【図９】従来の膜カートリッジを示す正面図である。
【図１０】従来の膜カートリッジの製造方法を示す模式図である。
【図１１】同方法において製造した膜カートリッジを示す模式図である。
【図１２】従来の膜カートリッジの製造方法を示す模式図である。
【図１３】同方法において製造した膜カートリッジを示す模式図である。
【符号の説明】
２１    膜分離装置
２２    膜カートリッジ
２３    散気装置
４１    ろ板
４２ａ  内側シール部
４２ｂ  外側シール部
４３    補助部
４４    ろ過膜
４６    アップダウンホーン
Ｓ１、Ｓ２  止水部
Ｂ    補助溶着部
【図１】
0003576050.tif 000002
【図２】
0003576050.tif 000003
【図３】
0003576050.tif 000004
【図４】
0003576050.tif 000005
【図５】
0003576050.tif 000006
【図６】
0003576050.tif 000007
【図７】
0003576050.tif 000008
【図８】
0003576050.tif 000009
【図９】
0003576050.tif 000010
【図１０】
0003576050.tif 000011
【図１１】
0003576050.tif 000012
【図１２】
0003576050.tif 000013
【図１３】
0003576050.tif 000014