(57)【要約】【課題】  分離膜の交換が容易な膜モジュールの提供。【解決手段】  ２つのヘッド11、21、２つのヘッド11、21を所望間隔で着脱自在に連結できるタイロッド31、チューブ状分離膜41、42を有しており、第１ヘッド11が入水路12と出水路13を有し、第２ヘッド21が液通路22を有し、２つのヘッド11、21とボルト34により、チューブ状分離膜41、42が支持されている膜モジュール。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのヘッド、２つのヘッドを所望間隔で着脱自在に連結できるタイロッド、及び複数の分離膜エレメントを有する膜モジュールであり、
前記２つのヘッドの一方である第１ヘッドが、複数の分離膜エレメントを着脱自在に接続できる複数の第１液通路を有し、前記複数の第１液通路が少なくとも入水路と出水路を有しており、
前記２つのヘッドの他方である第２ヘッドが、複数の分離膜エレメントを着脱自在に接続できる１又は２以上の第２液通路を有しており、
前記２つのヘッドにより、複数の分離膜エレメントが支持されている、膜モジュール。
【請求項２】
第１ヘッドが有する貫通孔にタイロッドが通されており、第１ヘッドが貫通孔においてタイロッドを軸方向に所望長さだけ摺動できる、請求項１記載の膜モジュール。
【請求項３】
第１ヘッドが、分離膜エレメントとの非接続面に入水路と出水路に接続された入水管と出水管を有している、請求項１又は２記載の膜モジュール。
【請求項４】
２つのヘッドと２つのヘッドを所望間隔で着脱自在に連結できるタイロッドを有しており、
２つのヘッドの一方である第１ヘッドが、複数の分離膜エレメントを着脱自在に接続できる複数の第１液通路を有し、前記複数の第１液通路が少なくとも入水路と出水路を有しており、
２つのヘッドの他方である第２ヘッドが、複数の分離膜エレメントを着脱自在に接続できる１又は２以上の第２液通路を有しており、
２つのヘッドにより、複数の分離膜エレメントを支持できる、膜モジュール用支持具。
【請求項５】
第１ヘッドが有する貫通孔にタイロッドが通されており、第１ヘッドが貫通孔においてタイロッドを軸方向に所望長さだけ摺動できる、請求項４記載の膜モジュール用支持具。
【請求項６】
第１ヘッドが、分離膜エレメントとの非接続面に入水路と出水路に接続された入水管と出水管を有している、請求項４又は５記載の膜モジュール用支持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理用の膜モジュール及び膜モジュール用支持具に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜モジュールを用いて水処理する場合、処理対象となる原水の汚れ具合や処理量は様々であるから、原水の状態に応じた濾過能力を有する膜を選択使用することは重要である。
【０００３】
膜モジュールは、分離膜と共に、ヘッダやヘッダに接続するパイプが用いられ、通常は、ヘッダに分離膜が固定され、更にヘッダにパイプが接続できるようになっている。このため、一旦取り付けると、分離膜だけを他のものに交換することは困難であるから、例えば、より処理能力の大きな分離膜を使用しようとする場合には、膜モジュール全体を交換することになる。
【０００４】
このように濾過能力等を変更する必要が生じた場合には、膜モジュールごと交換する必要があるため、従来は、複数の膜モジュールを用意する必要があり、運転コストの増加等の要因にもなっている。
【特許文献１】特開平９−９９２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１には、複数のシート状中空糸膜を案内溝に着脱自在に挿嵌できる中空糸膜モジュールユニットが開示されている。
【０００６】
本発明は、分離膜エレメントを用い、要求に応じて濾過能力が異なる分離膜を選択使用できる膜モジュール、及びそれに用いる膜モジュール用支持具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、課題の解決手段として、
２つのヘッド、２つのヘッドを所望間隔で着脱自在に連結できるタイロッド、及び複数の分離膜エレメントを有する膜モジュールであり、
前記２つのヘッドの一方である第１ヘッドが、複数の分離膜エレメントを着脱自在に接続できる複数の第１液通路を有し、前記複数の第１液通路が少なくとも入水路と出水路を有しており、
前記２つのヘッドの他方である第２ヘッドが、複数の分離膜エレメントを着脱自在に接続できる１又は２以上の第２液通路を有しており、
前記２つのヘッドにより、複数の分離膜エレメントが支持されている、膜モジュールを提供する。
【０００８】
分離膜エレメントは、分離膜とその支持体の組み合わせからなるもので、ヘッドの液通路に接続できる構造を有するものであれば、その形状は特に制限されない。分離膜エレメントとしては、合成樹脂や金属からなるチューブ状のケースの中に分離膜が収容されたもの、合成樹脂やＦＲＰからなるパイプ状ケースの中に中空糸膜が端部を接着固定されて収容されたもの、或いは合成樹脂やＦＲＰからなるパイプ状ケースの中心に集水管を設け、そこに袋状平膜が巻き付けられた状態で収容されたもの等を挙げることができるが、これらの中でもチューブ状の分離膜エレメントが好ましい。分離膜の種類や材質は制限されるものではなく、公知のチューブラー型、中空糸型、スパイラル型等の分離膜を選択使用できる。
【０００９】
このように、液通路を有する２つのヘッドと分離膜エレメントとを着脱自在にすることにより、要求に応じて濾過能力等が異なる分離膜を選択使用できるため、複数の膜モジュールを用意する必要がなくなる。
【００１０】
本発明は、課題の他の解決手段として、第１ヘッドが有する貫通孔にタイロッドが通されており、第１ヘッドが貫通孔においてタイロッドを軸方向に所望長さだけ摺動できる、請求項１記載の膜モジュールを提供する。
【００１１】
このように第１ヘッドを軸方向に移動させることにより、分離膜エレメントを取り外し、他の分離膜エレメントに交換することができる。なお、第２ヘッドに貫通孔を設け、そこにタイロッドを通して、第１ヘッドと同様に第２ヘッドもタイロッドを軸方向に摺動可能にすることができる。
【００１２】
本発明は、課題の他の解決手段として、第１ヘッドが、分離膜エレメントとの非接続面に入水路と出水路に接続された入水管と出水管を有している、請求項１又は２記載の膜モジュールを提供する。
【００１３】
このように入水管と出水管を有する構造にすることで、原水用パイプや透過液用パイプの連結が容易になる。
【００１４】
また本発明は、他の課題の解決手段として、
２つのヘッドと２つのヘッドを所望間隔で着脱自在に連結できるタイロッドを有しており、
２つのヘッドの一方である第１ヘッドが、複数の分離膜エレメントを着脱自在に接続できる複数の第１液通路を有し、前記複数の第１液通路が少なくとも入水路と出水路を有しており、
２つのヘッドの他方である第２ヘッドが、複数の分離膜エレメントを着脱自在に接続できる１又は２以上の第２液通路を有しており、
２つのヘッドにより、複数の分離膜エレメントを支持できる、膜モジュール用支持具を提供する。
【００１５】
このように、液通路を有する２つのヘッドと分離膜エレメントとを着脱自在にすることにより、要求に応じて濾過能力が異なる分離膜を選択使用できるため、複数の膜モジュールを用意する必要がなくなる。
【００１６】
本発明は、他の課題の他の解決手段として、第１ヘッドが有する貫通孔にタイロッドが通されており、第１ヘッドが貫通孔においてタイロッドを軸方向に所望長さだけ摺動できる、請求項４記載の膜モジュール用支持具を提供する。
【００１７】
このように第１ヘッドを軸方向に移動させることにより、分離膜エレメントを取り外し、他の分離膜エレメントに交換することができる。なお、第２ヘッドに貫通孔を設け、そこにタイロッドを通して、第１ヘッドと同様に第２ヘッドもタイロッドを軸方向に摺動可能にすることができる。
【００１８】
本発明は、他の課題の他の解決手段として、第１ヘッドが、分離膜エレメントとの非接続面に入水路と出水路に接続された入水管と出水管を有している、請求項４又は５記載の膜モジュール用支持具を提供する。
【００１９】
このように入水管と出水管を有する構造にすることで、原水用パイプや透過液用パイプの連結が容易になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の膜モジュール及び膜モジュール用支持具によれば、要求に応じて濾過能力が異なる分離膜や種類（用途や膜構造）の異なる分離膜を選択使用できるため、複数の膜モジュールを用意する必要がなくなり、運転コストも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図面により、膜モジュール及び膜モジュール用支持具を説明する。図１は、膜モジュール（分離膜エレメントとなるチューブ状分離膜を除いた部分が膜モジュール用支持具となる）の平面図、図２及び図３は、図１の膜モジュール（及び膜モジュール用支持具）における分離膜エレメントの交換方法を説明するための平面図である。
【００２２】
膜モジュール１０は、第１ヘッド１１と第２ヘッド２１、タイロッド３１、及び２本の分離膜エレメントとなるチューブ状分離膜４１、４２を有している。ここで、２本のチューブ状分離膜４１、４２を除いたものが膜モジュール用支持具となる。
【００２３】
第１ヘッド１１の内部には、チューブ状分離膜４１、４２の一端側が接続された入水路１２と出水路１３が設けられており、入水路１２には原水用の入水管１４が接続され、出水路１３には濃縮液用の出水管１５が接続されている。
【００２４】
入水路１２と出水路１３の形状及び径は、チューブ状分離膜４１、４２が接続できるような形状及び径に調整されている。
【００２５】
入水管１４は、フランジ１４ａから先の部分に螺子部１４ｂを有しており、この螺子部１４ｂにおいて原水用のパイプと接続される。出水管１５は、フランジ１５ａから先の部分に螺子部１５ｂを有しており、この螺子部１５ｂにおいて透過液用のパイプと接続される。
【００２６】
第２ヘッド２１の内部には、入口２３と出口２４を有する１つの液通路２２が設けられている。入口２３及び出口２４の形状及び径は、チューブ状分離膜４１、４２が接続できるような形状及び径に調整されている。
【００２７】
第１ヘッド１１及び第２ヘッド２１の大きさは、接続するチューブ状分離膜の本数に応じて設定される。また、例えば、第１ヘッド１１に入水路１２（及び入水管１４）を設け、第２ヘッド２１に出水路１３（及び出水管１５）を設けてもよいし、その逆でもよい。
【００２８】
タイロッド３１は、一端３１ａ側の所要長さ部分に螺子部３２が設けられており、一端３１ａ側は第１ヘッド１１に設けられた支持孔１７に通され、他端側は第２ヘッド２１に取り付けられている。支持孔１７の内表面は平滑面であり、第１ヘッド１１は、支持孔１７においてタイロッド３１上を摺動させることができる。タイロッド３１の第２ヘッド２１への取付部位は、固着されていてもよいし、螺子合わせ等により着脱自在であってもよい。
【００２９】
チューブ状分離膜４１、４２は、一端側先端部４１ａ、４２ａが第１ヘッド１１の入水路１２、出水路１３に嵌め込まれており、他端側先端部が第２ヘッド２１の入口２３、出口２４に嵌め込まれている。第２ヘッド２１の入口２３、出口２４側は、螺子合わせて接続する方式でもよい。チューブ状分離膜４１、４２と、入水路１２、出水路１３の接続部、及び入口２３、出口２４との接続部には、シール部材を介在させることができる。
【００３０】
チューブ状分離膜の本数は、膜モジュール１０のバランスを保つ観点から、タイロッド３１を挟んで両側が同数になるように、即ち全体が偶数になるようにすることが好ましいが、全体が奇数になるようにしてもよい。
【００３１】
第１ヘッド１１は、チューブ状分離膜４１、４２が第１ヘッド１１と第２ヘッド２１で両側から挟み込まれて支持されるように、タイロッド３１の端部３１ａ側からねじ込んだボルト３４で締め付けることにより、所定位置において固定されている。
【００３２】
膜モジュール１０では、ボルト３４を端部３１ａ側に移動させ、第１ヘッド１１を軸方向に移動させることにより、第１ヘッド１１と第２ヘッド２１の間隔が所望間隔（使用するチューブ状分離膜４１、４２の長さ）に調整できる。このため、チューブ状分離膜の着脱が容易であるから、所望のチューブ状分離膜を選択使用することができる。
【００３３】
次に、膜モジュール１０において、チューブ状分離膜４１、４２を異なるチューブ状分離膜５１、５２に交換する方法を説明する。
【００３４】
図１において、ボルト３４を緩めて、タイロッド３２の端部３１ａ側に移動させ、第１ヘッド１１も移動させる。このとき、図２に示すように、ボルト３４をタイロッド３４から外し、第１ヘッド１１もタイロッド３４から外してもよいし、図３に示すように、ボルト３４と第１ヘッド１１を端部３１ａ付近で留めておいてもよい。なお、図３のチューブ状分離膜５１、５２よりも長さの長いものに交換する場合には、図２の状態にした方が作業性はよくなる。
【００３５】
次に、チューブ状分離膜４１、４２を第２ヘッド２１から外し、より長い（より有効膜面積の大きい）チューブ状分離膜５１、５２に取り替える（図３）。
【００３６】
その後、図３の状態ではそのまま第１ヘッド１１を押し込んで（図２の状態では端部３１ａから第１ヘッド１１を嵌め込み、更に第１ヘッド１１を押し込んで）、入水路１２をチューブ状分離膜５１の端部５１ａに嵌め込み、出水路１３をチューブ状分離膜５２の端部５２ａに嵌め込む。そして、ボルト３４をねじ込んで行き、図１のような状態になるように第１ヘッド１１を固定する。
【００３７】
なお、チューブ状分離膜として、太さの異なるものを交換使用する場合には、第１ヘッド１１側の入水路１２、出水路１３、第２ヘッド２１側の入口２３、出口２４に、径調整用のアダプターを接続した上で、アダプターを介して径の異なるチューブ状分離膜を接続する方法を適用できる。
【００３８】
また、交換前後のチューブ状分離膜の長さが大きく異なり、最初に用いていたタイロッドが使用できない場合には、タイロッド自体もより長いものに交換することができる。
【００３９】
本発明の膜モジュール及び膜モジュール用支持具は、各種分野の水処理用途に適用できるが、特に処理量の少ない場合、例えば、１又は複数の少量のサンプル液を複数の分離膜で処理するような場合に好適である。
【実施例】
【００４０】
図１に示す膜モジュールを組み立てた。各部の詳細は以下のとおりである。
第１ヘッド１１
材質：ＳＵＳ
入水路１２の径：１．７ｃｍ
出水路１３の径：１．７ｃｍ
第２ヘッド２１
材質：ＳＵＳ
入口２３の径：１．７ｃｍ
出口２４の径：１．７ｃｍ
タイロッド３１
材質：ＳＵＳ
直径：１．４ｃｍ
長さ：５０ｃｍ
螺子部３２長さ：端部３１ａから０．５〜２５．５ｃｍまでの範囲に設けられている
チューブ状分離膜４１、４２
チューブ状ケース（ノリル樹脂製，直径１．７ｃｍ、長さ２５．５ｃｍ）内に表面分離膜としてポリアクリロニトリル膜が収容されたもの（商品名ＤＵＹＬ010，ダイセン・メンブレ・システムズ社製）
タイロッド３１の螺子部３２の全長が２５．０ｃｍであるから、ボルト３４による固定を考慮すると、長さが約２５〜４５ｃｍの範囲の分離膜エレメントを選択使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】膜モジュールの平面図。
【図２】膜モジュールにおける膜の交換方法の説明図。
【図３】膜モジュールにおける膜の交換方法の説明図。
【符号の説明】
【００４２】
１０  膜モジュール
１１  第１ヘッド
２１  第２ヘッド
３１  タイロッド
４１、４２、５１、５２  チューブ状分離膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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