(57)【要約】      （修正有）【課題】フィルターに付着するろ滓の量を効果的に抑制して、長期使用可能な膜ろ過モジュールの提供。【解決手段】膜ろ過モジュール１０は、軸方向を鉛直方向とする棒状孔からなるろ過室１１を備えたケーシング１と、上端が閉じられた筒状をなしろ過室１１と軸方向を同じくしてろ過室１の内部に装填されるとともに外周面をろ過面とするろ過フィルター２１とを備え、ケーシング１は、上端側にろ過室１１の周壁１１ｃとろ過フィルター２１の間隙１３ａに連通する原水流入口１０ａを有し、下端側に間隙１３ａに連通し、間隙１３ｃを通過した原水Ｗ１からなる循環水Ｗ２を排出する循環水排出口１０ｃ、及びろ過フィルター２１を通過したろ過水Ｗ３を排出するろ過水排出口１０ｂを有し、ろ過室の周壁１１ｃに、ろ過面２１ａを取り囲むようにらせん状の通水路１４が設ける。【選択図】図１
2018015693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延びる棒状孔からなるろ過室を備えたケーシングと、上端が閉じられた筒状をなし軸方向を鉛直方向にして前記ろ過室の内部に装填されるとともに外周面をろ過面とするろ過フィルターとを備え、前記ケーシングは、上端側に前記ろ過室の周壁と前記ろ過フィルターの間隙に連通する原水流入口を有するとともに、下端側に当該間隙に連通し、当該間隙を通過した原水からなる循環水を排出する循環水排出口、及び前記ろ過フィルターを通過したろ過水を排出するろ過水排出口を有する膜ろ過モジュールであって、
前記ろ過室の周壁には、前記ろ過面を取り囲むようにらせん状の通水路が設けられていることを特徴とする膜ろ過モジュール。
【請求項２】
前記ろ過室は、前記原水流入口と前記間隙を連通するホッパー状の原水溜まりを有する請求項１に記載の膜ろ過モジュール。
【請求項３】
前記らせん状の通水路は、前記原水溜まりに始端を有する請求項２に記載の膜ろ過モジュール。
【請求項４】
前記ろ過フィルターは、円筒形のセラミックフィルターからなる請求項１から請求項３にいずれか１項に記載の膜ろ過モジュール。
【請求項５】
前記らせん状の通水路は、上端側が下端側より幅広に設けられている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の膜ろ過モジュール。
【請求項６】
前記ケーシングは、一又は複数のかまぼこ状の凹部を備えた２つの半割状部材を接合して形成されている請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の膜ろ過モジュール。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の膜ろ過モジュールと、
原水を貯留して前記膜ろ過モジュールを浸漬する浸漬槽と、
前記原水流入口から排出された逆洗水を貯留する逆洗水集水槽と、
前記循環水排出口から前記浸漬槽へ前記循環水を戻す循環ポンプと、
前記ろ過水排出口からろ過水を吸引するろ過水吸引ポンプと、
前記逆洗水集水槽から前記逆洗水を吸引する逆洗水吸引ポンプと
を備え、
前記原水流入口は、前記逆洗水集水槽の内部に連通し、
前記逆洗水集水槽は、前記浸漬槽と連通する入水口を有し、
前記入水口は、前記逆洗水集水槽の内部が前記浸漬槽より負圧になると前記入水口を開放するとともに、前記逆洗水集水槽の内部が前記浸漬槽より正圧になると前記入水口を閉塞する逆止弁を有し、
前記ろ過水排出口から逆洗用の流体を圧送する逆洗用流体圧送手段を備える膜ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、浄水場等で用いられる膜ろ過装置に関し、特にクロスフロー方式の膜ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、浄水場等のろ過装置では、従来方式の緩速ろ過や急速ろ過に代えて、膜ろ過装置の導入が進んでいる。この膜ろ過装置は、セラミック膜、不織布フィルター等を用いて粗ろ過、精密ろ過を行うものであり、精密ろ過膜を使用する場合は従来の方式では十分に除去できなかったクリプトスポリジウムという原虫をほぼ１００％除去できるという利点や、浄水場の敷地面積を大幅に節約できるという利点を有している。
【０００３】
ところが、膜ろ過装置用のフィルターは高価である上に、逆洗の頻度が多く、いずれ逆洗によっても除去できない程ろ滓が付着して寿命が尽きるため、頻繁に交換せざるを得ず、ランニングコストが嵩むことが普及の大きな足かせとなっている。
【０００４】
そこで、一般的な中空糸膜によるろ過方法では、少しでもフィルターを長持ちさせるために、原水の全量をフィルターに通過させる全量ろ過方式にかえて、原水を中空糸膜の外面又は内面と平行に流すことで、フィルターの外面又は内面に堆積しようとするろ滓を除去するクロスフロー方式が広く用いられている。
【０００５】
例えば、特許文献１の浄水装置では、浸漬型の膜ろ過装置において、原水を中空糸膜の外面に平行に流し、外面に堆積する微粒子やろ滓を剥離させることによって目詰まりを防止しながら一部をろ過膜の内側に透過させて固液分離を行うよう構成したクロスフロー方式が用いられている。
【０００６】
また、特許文献２では、多孔質セラミックフィルターを用いた加圧方式の膜ろ過装置にクロスフロー方式が用いられている。特許文献２のセラミックフィルターでは、ろ滓の付着料をさらに抑制するために、円筒状のフィルターの中心に設けた円筒状の空間から放射状に隙間を設けてろ過面積を広く取ることが提案されている。
【０００７】
さらに、特許文献３では、フィルターに付着するろ滓の量を抑制するために、膜ろ過装置の上流側にサイクロンを設けて、予め原水中の固形分を除去する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−３２３２９５号公報
【特許文献２】特許３４５３５１８号公報
【特許文献３】特開２００４−３１３９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献２のろ過装置では、単位面積当たりのろ滓の付着料を抑制することはできるもののフィルター全体でのろ滓の付着料には変わりがなく、逆に、長時間連続してのろ過処理可能なことから、１度の逆洗で除去すべきろ滓の量は増加するという問題がある。
また、特許文献３のように膜ろ過装置とは別にサイクロンを設けることは、敷地面積や設備費が増大するという問題がある。
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、ろ過膜装置に別途の装置を加えることなく、フィルターに付着するろ滓の量を抑制可能な膜ろ過装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた発明は、鉛直方向に延びる棒状孔からなるろ過室を備えたケーシングと、上端が閉じられた筒状をなし軸方向を鉛直方向にして前記ろ過室の内部に装填されるとともに外周面をろ過面とするろ過フィルターとを備え、前記ケーシングは、上端側に前記ろ過室の周壁と前記ろ過フィルターの間隙に連通する原水流入口を有するとともに、下端側に当該間隙に連通し、当該間隙を通過した原水からなる循環水を排出する循環水排出口、及び前記ろ過フィルターを通過したろ過水を排出するろ過水排出口を有する膜ろ過モジュールであって、前記ろ過室の周壁には、前記ろ過面を取り囲むようにらせん状の通水路が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の膜ろ過モジュールは、ろ過フィルターの外周面に設けられたろ過面を取り囲むようにして、ろ過室の周壁にらせん状の通水路が設けられているため、ろ過フィルターとろ過室周壁の間隙に流入した原水は、らせん状の通水路に流入して旋回しながら流下する。この原水の旋回による遠心力により、原水中の固形分がろ過面から遠ざかる方へ分離される。加えて、らせん状に旋回する水流と、ろ過フィルターのろ過面に沿って鉛直に流下する水流とが相俟って、ろ過フィルター表面に多様な水流を生ぜしめることができるため、ろ過面に付着したろ滓を効率的に除去することができる。
ここで、らせん状に旋回する原水自体にも遠心力が作用しており、回転の外側へ向かう流れと、その反作用により内側へ向かう流れによりテイラー渦やディーン渦が発生すると推察され、これらの渦が、ろ過フィルターに付着したろ滓の除去に大きな効果をあげていると考えられる。
【００１２】
前記ろ過室は、前記原水流入口と前記間隙を連通するホッパー状の原水溜まりを有することが好ましい。こうすることで、逆洗を行う際に、原水流入口側へ水を排出しやすい。
【００１３】
前記らせん状の通水路は、前記原水溜まりに始端を有することが好ましい。こうすることで、原水溜まりの通水路を助走路として原水を回転させることができるため、原水がろ過面に達した際に必要な回転速度を十分に確保することができる。
【００１４】
前記ろ過フィルターは、円筒形のセラミックフィルターからなることが好ましい。筒状のセラミック膜を蓮根状に集積したいわゆるモノリス型セラミックフィルターの場合は、外周面をろ過面とする場合、外周から中央付近の穴まで離れているため、原水がフィルター断面を通過する距離が長く非効率である。これに対し、セラミックフィルターを円筒形とすると、原水がフィルターの断面を通過する距離を短くできるため、ろ過と逆洗を効率的に行うことができ、ひいては、フィルターの寿命を延長することができる。また、ろ過フィルターを円筒形にすることで、製造、及び維持管理が容易なことから、メンテナンスコストや製造コストを抑制できる。
【００１５】
前記らせん状の通水路は、上端側が下端側より幅広に設けられていることが好ましい。ろ過フィルターの上端は袋小路になっていることから、逆洗時に逆流する水流や気流がこの袋小路部で圧が高くなり、ろ過フィルターは上端側ほど逆洗によるろ滓が除去されやすいため、上端側ほどろ滓の許容量が大きい。従って、上端側の通水路を大きくして、ろ過フィルターの上端側での原水の処理量を大きくすることで、効率よくろ過フィルターのろ過面全体を利用することができる。
【００１６】
前記ケーシングは、一又は複数のかまぼこ状の凹部を備えた２つの半割部材を接合して形成されていることが好ましい。こうすることで、内面にらせん状の通水路を有する複雑な形状を備えたモジュール、及びケーシングを容易かつ同時に成形できるので経済的である。
特に、ケーシングに熱可塑性の硬質樹脂を使用することにより、モジュール及びケーシングの摩耗又は滅損は極めて僅少であり、３０年以上の使用が可能である。
微粒子などにより通水路の損耗が危惧される場合は、通水路を金属メッキまたは蒸着によって補強することができる。
【００１７】
本発明は、上記いずれかの膜ろ過モジュールと、原水を貯留して前記膜ろ過モジュールを浸漬する浸漬槽と、前記原水流入口から排出された逆洗水を貯留する逆洗水集水槽と、前記循環水排出口から前記浸漬槽へ前記循環水を戻す循環ポンプと、前記ろ過水排出口からろ過水を吸引するろ過水吸引ポンプと、前記逆洗水集水槽から前記逆洗水を吸引する逆洗水吸引ポンプとを備え、前記原水流入口は、前記逆洗水集水槽の内部に連通し、前記逆洗水集水槽は、前記浸漬槽と連通する入水口を有し、前記入水口は、前記逆洗水集水槽の内部が前記浸漬槽より負圧になると前記入水口を開放するとともに、前記逆洗水集水槽の内部が前記浸漬槽より正圧になると前記入水口を閉塞する逆止弁を有し、前記ろ過水排出から逆洗用の流体を圧送する逆洗用流体圧送手段を備える膜ろ過装置を含む。
このように、入水口の逆止弁を、逆洗水集水槽の内部が浸漬槽の内部より正圧になると閉塞するよう設けたので、逆洗により原水流入口から逆洗水集水槽に流入した逆洗水が、浸漬槽へ流出することがないため、浸漬槽の原水が逆洗水により汚染することを防止できる。
また、入水口の逆止弁を、逆洗水集水槽の内部が浸漬槽の内部より負圧になると解放するよう設けたので、逆洗水集水槽に溜まった逆洗水を排出すべく、逆洗水吸引ポンプにより逆洗水（逆洗水）を吸引すると、逆洗水集水槽の内部が負圧になって、浸漬槽から逆洗水集水槽に原水が流入する。こうして、逆洗水は原水と略同等の水質に復帰するため、濁度の高い逆洗水がろ過フィルターへ流送されることを抑制でき、ひいては、ろ過フィルターにろ滓が付着することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の膜ろ過モジュール、及び膜ろ過装置によれば、ろ過フィルターにろ滓が付着することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るモジュールの（ａ）縦断面図、（ｂ）Ｘ部拡大断面図、（ｃ）Ｙ部拡大図である。
【図２】図１に示したケーシングの斜視図である。
【図３】図１に示したろ過フィルターの斜視図である。
【図４】図１に示したフィルターユニットの斜視図である。
【図５】図４に示したフィルターユニットの縦断面図である。
【図６】図１のろ過モジュールの（ａ）上端部周辺の斜視図、（ｂ）平面図である。
【図７】図１のろ過モジュールを用いた浸漬型のろ過装置を側面視で示した模式図である。
【図８】図７のろ過装置の平面図である。
【図９】図７の逆洗水集水槽の入水口側側面を内側から見た横断面図である。
【図１０】図７に示した入水口の（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。
【図１１】図７の逆洗水集水槽の排出口側側面を内側から見る横断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る膜ろ過モジュールのケーシングの（ａ）組立前の様子を示す斜視図、（ｂ）組立後の様子を示す斜視図である。
【００２０】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳述する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る膜ろ過モジュール１０を示している。膜ろ過モジュール１０は、図１に示したように、ケーシング１と、フィルターユニット２とを主に備えている。
【００２１】
ケーシング１は、樹脂により、図２に示すように、一対の半割円筒状部材１Ａ、１Ｂを接合して上下両端が開口した円筒状に形成され、軸方向に貫通する棒状孔からなるろ過室１１が設けられている。
【００２２】
ろ過室１１は、図１に示すように、上端に、原水溜まり１２を備え、原水溜まり１２は、上下方向の中間地点から下方に向かうにつれ徐々に周壁が縮径するホッパー状部１２ａを備えている。ろ過室１１は、原水溜まり１２の下側に連続して直円柱状のフィルター収容部１３を備えている。
【００２３】
ろ過室１１の周壁には、ホッパー状部１２ａの上端を始点１４ａとするらせん状の通水路１４が設けられている。通水路１４は、フィルター収容部１３における上端側が下端側より幅広に設けられている。
【００２４】
また、ケーシング１の上端縁には、図２に示すように、１対の突辺１５，１５が設けられている。突辺１５，１５には、フィルターユニット２を固定するピン３を挿通するためのピン孔１５ａが設けられている。
【００２５】
フィルターユニット２は、図４に示すように、セラミックフィルター２１、上部ソケット２２、及び下部ソケット２３からなる。セラミックフィルター２１は、図３に示すように、両端が開口した円筒状をなし、外周面がろ過面２１ａを構成する。セラミックフィルター２１の材質としては、原水の性質や、ろ過水に求められる水質等に合わせて公知の材料を適宜に用いることがきる。また、セラミックフィルター２１に代えて、公知の有機質膜や不織布を用いることができる。
セラミックフィルター２１は、円筒形をなすことから、押出しにより容易に製造できるため、製造コストを低減できる。
【００２６】
上部ソケット２２は、樹脂により、図５に示すように、中実の略円柱状部材に成形され、セラミックフィルター２１の上端に嵌着されてセラミックフィルター２１の上部開口を塞いでいる。上部ソケット２２は、一対の突辺２２ａ，２２ａに、ケーシング１へ固定するためのピン３を挿通するピン孔２２ｂ，２２ｂを備えている。
【００２７】
下部ソケット２３は、樹脂製の中空円筒状部材からなり、セラミックフィルター２１の下端に嵌着されている。下部ソケット２３の貫通孔２３ａは、セラミックフィルター２１の内部に連通しており、貫通孔２３ａの下端がろ過水排出口１０ｂを構成する。
上部ソケット２２、及び下部ソケット２３は、溶着、又は接着剤によりセラミックフィルター２１に接合されている。下部ソケット２３は、図１に示すように、コネクター４１により、ろ過水吸引管４２に連結される。符号２３ｂは、Ｏリングである。
【００２８】
膜ろ過モジュール１０は、図１に示すように、ケーシング１のろ過室１１にフィルターユニット２を装填することにより形成される。フィルターユニット２は、図６に示したように、ホイール状の支持部材７により、上部ソケット２２がケーシング１の中心にくるよう支持しながら、ピン３をピン孔１５ａ、２２ｂに差し込んで抜け止め片３ａでピン３を固定する。支持部材７の開口部が膜ろ過モジュール１０の原水流入口１０ａを構成する。
【００２９】
フィルターユニット２をケーシング１に収容すると、セラミックフィルター２１は、フィルター収容部１３に収容され、セラミックフィルター２１のろ過面２１ａは、らせん状の通水路１４に囲繞される。本実施形態では、フィルター収容部１３の周壁１３ｃとセラミックフィルター２１のろ過面２１ａの間隙１３ａ（図１（ｂ）の寸法ａ）は、約３ｍｍに形成されている。
【００３０】
次に、膜ろ過モジュール１０を用いた膜ろ過装置１００について説明する。膜ろ過装置１００は、例えば、浄水場において用いられ、河川から取水されて沈砂池や着水井を経て粗く処理された表流水、又は粗く処理された後薬品混和地で凝集剤と混和された水を処理するために用いられる。膜ろ過装置１００は、図７、図８に示すように、複数の膜ろ過モジュール１０と、浸漬槽２０と、逆洗水集水槽３０と、ろ過水吸引ポンプ４０と、循環ポンプ５０と、逆洗水吸引ポンプ６０とを主に備えている。
【００３１】
浸漬槽２０は、鋼板、又はコンクリートにより直方体に形成され、内部に処理対象となる原水Ｗ１が満たされる。浸漬槽２０の底面には、複数の膜ろ過モジュール１０，１０，…が、垂設されている。膜ろ過モジュール１０は、浸漬槽２０の水深の半分ほどの深さまで原水Ｗ１に浸漬されている。
【００３２】
膜ろ過モジュール１０，…の上方には、２個の直方体状の逆洗水集水槽３０が設けられている。逆洗水集水槽３０は、底面３１に複数の貫通孔３１ａ，３１ａ，…が設けられており、貫通孔３１ａに膜ろ過モジュール１０の上端部が挿入され、原水流入口１０ａは、逆洗水集水槽３０の内部に連通している。
【００３３】
逆洗水集水槽３０は、１つの側壁に矩形の貫通孔３２ａと、貫通孔３２ａを塞ぐ矩形の入水板（逆止弁）３２ｂとからなる入水口３２を備えており、浸漬槽２０から原水Ｗ１が流入するよう構成されている。入水板３２ｂは、貫通孔３２ａよりも一回り大きく、かつ逆洗水集水槽３０の内側に設けられており、金輪３２ｃにより貫通孔３２ａの上縁に回動可能に連結されている。かかる構成により、入水板３２ｂは逆洗水集水槽３０の内部が浸漬槽２０の内部より負圧になると貫通孔３２ａを開放し、逆洗水集水槽３０の浸漬槽２０の内部より正圧になると貫通孔３２ａを閉塞する。また、逆洗水集水槽３０の入水口３２と対向する側壁には、逆洗水吸引ポンプ６０により逆洗水Ｗ４を排出する排出口６２が設けられている。
【００３４】
また、図外には、ろ過水排出口１０ｂから逆洗用の空気Ｇ１を圧送するコンプレッサー（逆洗用流体圧送手段）が設けられている。逆洗水集水槽３０は、図９に示すように、上方の開口部３３を塞ぐ蓋３４を備え、蓋３４には、逆洗時に、原水流入口１０ａから排出される空気Ｇ１を逃がすための空気穴３４ａが設けられている。
【００３５】
次に、本実施形態に係る膜ろ過装置１００の使用方法、及び各構成による作用効果について説明する。
膜ろ過装置１００を用いて原水のろ過を行うには、ろ過水吸引ポンプ４０を用いて、膜ろ過モジュール１０のろ過水排出口１０ｂからろ過水Ｗ３を吸引する。これと並行して、膜ろ過モジュール１０の循環水排出口１０ｃから循環水Ｗ２を吸引する。ここで、膜ろ過モジュール１０は、浸漬槽２０に貯留された原水Ｗ１に深く浸漬されているため、ろ過面２１ａに水頭圧がかかり、ろ過水吸引ポンプ４０の吸引力を抑制できる。本実施形態では、上部ソケットの全長を１５ｃｍ以上とすることで、ろ過面２１ａに加わる水圧を最低限確保して、ろ過水吸引ポンプ４０の負担を軽減している。
【００３６】
ろ過水排出口１０ｂからろ過水Ｗ３を吸引し、循環水排出口１０ｃから循環水Ｗ２を吸引すると、逆洗水集水槽３０に貯留された原水Ｗ１が、原水流入口１０ａから膜ろ過モジュール１０内へ流入する。すると、逆洗水集水槽３０の内部は、浸漬槽２０の内部に対し負圧になる。入水板３２ｂは、貫通孔３２ａより一回り大きく、かつ逆洗水集水槽３０の内側に設けられているので、浸漬槽２０に貯留された原水Ｗ１が入水板３２ｂを押し開いて、逆洗水集水槽３０内部へ流入する。こうして、浸漬槽２０内部の原水が、逆洗水集水槽３０を介して膜ろ過モジュール１０へ流送される。
【００３７】
膜ろ過モジュール１０内部へ流入した原水Ｗ１は、ろ過室１１上端の原水溜まり１２に流入する。このように、ろ過室１１の開口部に原水溜まり１２を設けたので、原水Ｗ１を続く間隙１３ａに円滑に流すことができる。また、原水溜まり１２の周壁１２ｃには、らせん状の通水路１４が設けられているので、原水溜まり１２に流入した原水Ｗ１は、原水溜まりから旋回運動を開始する。
【００３８】
原水溜まり１２は、下方に向けて徐々に縮径するホッパー状部１２ａを備えており、下方に向けて断面積が狭くなるため、原水Ｗ１は下るにつれ流速を増しながら、下方に連続するフィルター収容部１３の周壁１３ｃとセラミックフィルター２１のろ過面２１ａの間隙１３ａに流入する。間隙１３ａに流入した原水Ｗ１は、図１に示すように、らせん状の通水路１４に流入して旋回しながら流下し、あるいは、ろ過面２１ａに沿って流下する。
【００３９】
間隙１３ａ、及び通水路１４を流下する原水Ｗ１の一部は、流下するうちに徐々にセラミックフィルター２１の周壁を通過して、セラミックフィルター２１の内部へ侵入してろ過水Ｗ３となる。セラミックフィルター２１の内部に浸透しなかった原水Ｗ１は、循環水Ｗ２となって、循環ポンプ５０により、浸漬槽２０に戻される。
【００４０】
らせん状の通水路１４に沿って旋回する原水Ｗ１は、図１（ｂ）に示すように、遠心力により内包する固形物Ｐ１をろ過面から離間する方向へ分離させる。ろ過面２１ａに沿って流れる原水Ｗ１は、らせん状の通水路１４を旋回する原水Ｗ１の影響を受けて、図１（ｃ）に示すように、ろ過面２１ａの周方向に流走し、クロスフローの効果を発揮しながらろ過面２１ａに付着したろ滓Ｐ２を剥離させる。
この場合は、円筒形の表面でクロスフローの効果があることが大きな特徴である。
【００４１】
ここで、発明者は、原水Ｗ１の流速等が一定の条件を満たす場合、通水路１４と間隙１３ａからなる空間を流送する原水Ｗ１は、水自体が遠心力によって旋回の外側（旋回の中心から遠い側）へ押し出され、また、その反作用により外側から内側へ押し戻されて、図１（ｂ）に矢印で示すように、テイラー渦やディーン渦が発生し、これが、ろ滓が効率よく剥離され一因であると推察している。
【００４２】
分離された固形物Ｐ１、及びろ過面から剥離されたろ滓Ｐ２は、間隙１３ａを流下する原水Ｗ１に運ばれて循環水Ｗ２とともに循環水排出口１０ｃから排出されて浸漬槽２０へ戻される。
【００４３】
逆洗を行う場合は、不図示のコンプレッサーを駆動して、ろ過水排出口１０ｂから膜ろ過モジュール１０内部へ空気Ｇ１を圧送する。膜ろ過モジュール１０の内部へ圧送された空気Ｇ１は、下部ソケット２３の貫通孔２３ａを通ってセラミックフィルター２１の内部へ侵入し、セラミックフィルター２１の周壁を通って間隙１３ａへ噴出する。セラミックフィルター２１の内部に貯留されていたろ過水Ｗ３も空気Ｇ１により圧力を受け、空気Ｇ１とともにセラミックフィルター２１の周壁を通って逆洗水Ｗ４となり、間隙１３ａへと噴出する。こうして、ろ過面２１ａに付着したろ滓Ｐ２が剥がれて、逆洗水Ｗ４、及び空気Ｇ１とともに原水流入口１０ａから逆洗水集水槽３０内へ排出される。逆洗水集水槽３０へ排出された空気Ｇ１は、図１１に示すように、空気穴３４ａから外部へ放出される。
この際、ろ過室１１の開口部に原水溜まり１２を設けたので、逆洗水Ｗ４を排出しやすい。
【００４４】
また、セラミックフィルター２１は、上端が閉塞されて袋小路になっていることから、空気Ｇ１、及び逆洗水Ｗ４の圧力が上部側程高くなりろ過面２１ａのろ滓Ｐ２は上部側程剥がれやすい。そこで、本実施形態では、ろ過面２１ａを囲繞する通水路１４のうち上部側を幅広とし、水量を増やして流速を小さくすることでセラミックフィルター２１がろ過する原水Ｗ１の量が上側ほど多くなるように構成している。こうすることで、ろ滓Ｐ２の除去しにくい下部にろ滓が溜まることを抑制できるため、セラミックフィルター２１の寿命を伸長できる。
【００４５】
逆洗水集水槽３０へ逆洗水Ｗ４が排出されると、逆洗水集水槽３０の内部が浸漬槽２０の内部よりも正圧になり、逆洗水Ｗ４は入水板３２ｂを内側から押圧して入水口３２を閉塞するため、浸漬槽２０へ流入することがない。
【００４６】
逆洗が終了したら、直ちに逆洗水吸引ポンプ６０を駆動して、逆洗水Ｗ４により汚れた原水Ｗ１を排出口６２（図１１参照）から排出する。すると、逆洗水集水槽３０の内部が浸漬槽２０の内部より負圧になるため、浸漬槽２０から入水口３２を介して、逆洗水集水槽３０へ原水Ｗ１が流入する。逆洗水吸引ポンプ６０を十分な時間駆動することにより、逆洗水集水槽３０の原水Ｗ１は、浸漬槽２０の原水Ｗ１に近い清浄度に復帰する。
【００４７】
上述したように、膜ろ過モジュール１０は、原水Ｗ１中の固形物を遠心力により固形物Ｐ１をろ過面２１ａから遠ざかる方へ分離するため、ろ過面に沿って流れる原水Ｗ１を清浄にし、ひいてはろ過面２１ａに付着するろ滓Ｐ２の量を減じることができる。加えて、原水Ｗ１が旋回する流れ（遠心力やクロスフロー）や渦によって効果的にろ滓Ｐ２を除去するため、セラミックフィルター２１の寿命を延長することができる。
【００４８】
セラミックフィルター２１を交換する際には、抜け止め片３ａを外してピン３を引抜き、古いフィルターユニット２を引き抜いて、新しいフィルターユニット２を差し込む。
【００４９】
（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態において、第１実施形態と共通する部材は同一符号を付して説明を省略する。
図１２は、本発明の第２実施形態に係る膜ろ過モジュールのケーシング２０１を示している。ケーシング２０１は、図１２（ａ）に示した一端部用ブロック２０１Ａ、中間部用ブロック２０１Ｂ、及び他端部用ブロック２０１Ｃを、図１２（ｂ）に示すように、適宜に組み合わせて形成する。ブロック２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃは、それぞれ樹脂を射出成型して形成される。
【００５０】
一端部用ブロック２０１Ａは、板状部材の他側（図１２（ａ）の右側）面に、上下方向に延びるかまぼこ状の凹条１１Ａが複数（一例で１０本）列設されている。凹条１１Ａは、第１実施形態のろ過室１１の一側の半分と同形状に設けられている。
中間部用ブロック２０１Ｂは、板状部材の一側（図１２（ａ）の左側）面に、第１実施形態のろ過室１１の他側の半分と同形状をなす凹条１１Ｂが列設され、他側の面に、凹条１１Ａが列設されている。他端部用ブロック２０１Ｃは、他側の面に、凹条１１Ｂが列設されている。
【００５１】
図１２（ｂ）に示すように、一端部用ブロック２０１Ａと、他端部用ブロック２０１Ｃを接合すると、ろ過室１１を複数列備えたケーシング２０１が形成される。一端部用ブロック２０１Ａと他端部用ブロック２０１Ｃの間に中間部用ブロック２０１Ｂを１個、又は複数個挟むことで、ろ過室１１を複数列に配したケーシング２０１を形成できる。ブロック２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃには、互いに接合する際に、位置ずれを防止する嵌合用の凹部と突起（いずれも不図示）が設けられている。
【００５２】
ケーシング２０１のろ過室１１には、第１実施形態のフィルターユニット２を装填して膜ろ過モジュールとすることができ、この膜ろ過モジュールを第１実施形態の膜ろ過モジュール１０と入れ替えて膜ろ過装置を形成し、膜ろ過装置１００と同様に用いることができる。
【００５３】
第２実施形態に係るケーシング２０１は、複雑な形状を有するろ過室１１を簡易に多数のモジュールを形成することができるため、膜ろ過モジュールの製造コストを大幅に低減できる。
【００５４】
本発明は、上記の実施形態に限られず、例えば、ろ過フィルターは、筒状であれば、セラミックフィルターに限らず、有機質膜、不織布等公知のフィルターを筒状に形成したものを用いることができる。逆洗水吸引ポンプは、バルブの切り替えにより、ろ過水吸引ポンプポンプと兼用してもよい。逆洗用流体圧送手段は、ガスポンベを用いてもよいし、逆洗用の気体として空気ではなく、二酸化炭素等他の気体を用いてもよい。逆洗用流体圧送手段として、液体ポンプを用いて、水等、液体を逆走するようにしてもよい。ろ過モジュールのケーシングは、樹脂に限らず、金属や木材、セラミックスの他、公知の材料を適宜に用いることができ、２つ割でなく、３つ割以上に分割してもよく、分割せずに形成してもよい。また、上記のろ過モジュールは、浸漬方式ではなく、いわゆる加圧式で用いてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１００  膜ろ過装置
１０  膜ろ過モジュール
１  ケーシング
１Ａ，１Ｂ  半割状部材
１１  ろ過室（棒状孔）
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ  かまぼこ状の凹部
２１  セラミックフィルター（ろ過フィルター）
２１ａ  ろ過面  
１１ｃ  ろ過室の周壁
１２  原水溜まり
１３ａ  間隙
１０ａ  原水流入口
１０ｂ  ろ過水排出口
１０ｃ循環水排出口
１４  通水路
１４ａ  始端
２０１  ケーシング
２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ  ブロック（半割状部材）
２０  浸漬槽
３０  逆洗水集水槽
４０  ろ過水吸引ポンプ
５０  循環ポンプ
６０  逆洗水吸引ポンプ
３２  入水口
３２ｂ  入水板
Ｗ１  原水
Ｗ２  循環水
Ｗ３  ろ過水
Ｗ４  逆洗水
【図１】
2018015693.tif 000003
【図２】
2018015693.tif 000004
【図３】
2018015693.tif 000005
【図４】
2018015693.tif 000006
【図５】
2018015693.tif 000007
【図６】
2018015693.tif 000008
【図７】
2018015693.tif 000009
【図８】
2018015693.tif 000010
【図９】
2018015693.tif 000011
【図１０】
2018015693.tif 000012
【図１１】
2018015693.tif 000013
【図１２】
2018015693.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成29年3月3日(2017.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を貯留した浸漬槽に浸漬して用いられ、
鉛直方向に延びる棒状孔からなるろ過室を備えたケーシングと、上端が閉じられた筒状をなし軸方向を鉛直方向にして前記ろ過室の内部に装填されるとともに外周面をろ過面とする膜ろ過式のろ過フィルターとを備え、前記ケーシングは、上端側に前記ろ過室の周壁と前記ろ過フィルターの間隙に連通する原水流入口を有するとともに、下端側に当該間隙に連通し、当該間隙を通過した原水からなる循環水を排出する循環水排出口、及び前記ろ過フィルターを通過したろ過水を排出するろ過水排出口を有する膜ろ過モジュールであって、
前記ろ過室の周壁には、前記ろ過面を取り囲むようにらせん状の通水路が設けられ、
前記原水流入口は、上方に開口し、
前記ろ過室は、前記原水流入口と前記間隙を連通する原水溜まりを有し、前記原水溜まりは、下端部に下方に向けて徐々に縮径するホッパー状部を含み、
前記らせん状の通水路は、前記原水溜まりに始端を有することを特徴とする膜ろ過モジュール。
【請求項２】
前記ろ過フィルターは、円筒形のセラミックフィルターからなる請求項１に記載の膜ろ過モジュール。
【請求項３】
前記らせん状の通水路は、上端側が下端側より幅広に設けられ、
前記ろ過水排出口から逆洗用の流体を圧送する逆洗用流体圧送手段を備えていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の膜ろ過モジュール。
【請求項４】
前記ケーシングは、他端側の面に前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた板状の一端部用ブロックと、一端側の面に前記ろ過室の他端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた板状の他端部用ブロックとを接合して形成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の膜ろ過モジュール。
【請求項５】
前記ケーシングは、他端側の面に前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた板状の一端部用ブロックと、一側の面に前記ろ過室の他側の半分と同形状をなす凹部を複数備えるとともに、他側の面に、前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた中間部用ブロックと、他側の面に、前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた他端部用ブロックとを接合して形成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の膜ろ過モジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の膜ろ過モジュールと、
原水を貯留して前記膜ろ過モジュールを浸漬する浸漬槽と、
前記原水流入口から排出された逆洗水を貯留する逆洗水集水槽と、
前記循環水排出口から前記浸漬槽へ前記循環水を戻す循環ポンプと、
前記ろ過水排出口からろ過水を吸引するろ過水吸引ポンプと、
前記逆洗水集水槽から前記逆洗水を吸引する逆洗水吸引ポンプと
を備え、
前記原水流入口は、前記逆洗水集水槽の内部に連通し、
前記逆洗水集水槽は、前記浸漬槽と連通する入水口を有し、
前記入水口は、前記逆洗水集水槽の内部が前記浸漬槽より負圧になると前記入水口を開放するとともに、前記逆洗水集水槽の内部が前記浸漬槽より正圧になると前記入水口を閉塞する逆止弁を有し、
前記ろ過水排出口から逆洗用の流体を圧送する逆洗用流体圧送手段を備える膜ろ過装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた発明は、原水を貯留した浸漬槽に浸漬して用いられ、鉛直方向に延びる棒状孔からなるろ過室を備えたケーシングと、上端が閉じられた筒状をなし軸方向を鉛直方向にして前記ろ過室の内部に装填されるとともに外周面をろ過面とする膜ろ過式のろ過フィルターとを備え、前記ケーシングは、上端側に前記ろ過室の周壁と前記ろ過フィルターの間隙に連通する原水流入口を有するとともに、下端側に当該間隙に連通し、当該間隙を通過した原水からなる循環水を排出する循環水排出口、及び前記ろ過フィルターを通過したろ過水を排出するろ過水排出口を有する膜ろ過モジュールであって、前記ろ過室は、前記原水流入口と前記間隙を連通する原水溜まりを有し、前記原水溜まりは、下端部に下方に向けて徐々に縮径するホッパー状部を含み、前記らせん状の通水路は、前記原水溜まりに始端を有することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
また、前記ろ過室は、下方に向けて徐々に縮径する円錐形状の原水溜まりを有することで、逆洗を行う際に、原水流入口側へ水を排出しやすい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、前記らせん状の通水路が、前記原水溜まりに始端を有することで、原水溜まりの通水路を助走路として原水を回転させることができるため、原水がろ過面に達した際に必要な回転速度を十分に確保することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
前記らせん状の通水路は、上端側が下端側より幅広に設けられ、前記ろ過水排出口から逆洗用の流体を圧送する逆洗用流体圧送手段を備えていることが好ましい。
ろ過フィルターの上端は袋小路になっていることから、逆洗時に逆流する水流や気流がこの袋小路部で圧が高くなり、ろ過フィルターは上端側ほど逆洗によるろ滓が除去されやすいため、上端側ほどろ滓の許容量が大きい。従って、上端側の通水路を大きくして、ろ過フィルターの上端側での原水の処理量を大きくすることで、効率よくろ過フィルターのろ過面全体を利用することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
前記ケーシングは、他端側の面に前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた板状の一端部用ブロックと、一端側の面に前記ろ過室の他端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた板状の他端部用ブロックとを接合して形成されていることが好ましい。あるいは、前記ケーシングは、他端側の面に前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた板状の一端部用ブロックと、一側の面に前記ろ過室の他側の半分と同形状をなす凹部を複数備えるとともに、他側の面に、前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた中間部用ブロックと、他側の面に、前記ろ過室の一端側の半分と同形状をなす凹部を複数備えた他端部用ブロックとを接合して形成されていることが好ましい。
こうすることで、内面にらせん状の通水路を有する複雑な形状を備えたモジュール、及びケーシングを容易かつ同時に成形できるので経済的である。
特に、ケーシングに熱可塑性の硬質樹脂を使用することにより、モジュール及びケーシングの摩耗又は滅損は極めて僅少であり、３０年以上の使用が可能である。
微粒子などにより通水路の損耗が危惧される場合は、通水路を金属メッキまたは蒸着によって補強することができる。