(57)【要約】【課題】膜の全体を略均等に濾過に寄与させることができる水処理用フィルタと、この水処理用フィルタを用いたフィルタモジュールを提供する。【解決手段】プリーツ体１は、平膜をジグザグに折り返して凸条１ａと凹条１ｂとが交互に平行に配列するようにした形状を有する。プリーツ体１の外周囲に枠体２が配置され、プリーツ体１の外縁部が該枠体２に結合されることにより水処理用フィルタ４が構成されている。この実施の形態では、プリーツ体１の外縁部が枠体２中に埋設されることにより、該外縁部が枠体２に結合されている。プリーツ体１を両側から挟むように支持体３を配置している。水処理用フィルタ５を各々の枠体２同士の間にＯリング７を介して積み重ねると共に、積み重ね方向の両端にそれぞれ集水部材６を重ね合わせる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平膜状の濾材をプリーツ状に折り返し、凸条と凹条とが交番して並列する形状とされたプリーツ体を有する水処理用フィルタにおいて、
該プリーツ体は、前記凸条の頂部を結ぶ面及び前記凹条の底部を結ぶ面が略平面となる平形状のものであることを特徴とする水処理用フィルタ。
【請求項２】
請求項１において、前記平膜状の濾材はイオン除去機能を有することを特徴とする水処理用フィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記プリーツ体の外周囲に枠体が配置され、該プリーツ体の外縁部は該枠体に結合されていることを特徴とする水処理用フィルタ。
【請求項４】
請求項３において、該平板状のプリーツ体を挟んで支持体が配置されており、該支持体が前記枠体に保持されていることを特徴とする水処理用フィルタ。
【請求項５】
請求項４において、前記支持体は網状体であることを特徴とする水処理用フィルタ。
【請求項６】
請求項３ないし５に記載の水処理用フィルタを複数個備えたフィルタモジュールであって、
各水処理用フィルタの枠体が積み重ねられ、結束部材によって結束されていることを特徴とするフィルタモジュール。
【請求項７】
請求項６において、積み重ね方向の端部の水処理用フィルタに重なった集水部材を更に備えたことを特徴とするフィルタモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水の濾過処理に用いられる水処理用フィルタ及びフィルタモジュールに関するものであり、特に平膜をプリーツ状に折り返したプリーツ体を有する水処理用フィルタと、この水処理用フィルタを用いたフィルタモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
平膜の濾材の膜面積を大きくするために平膜をプリーツ状に折り返したものは、既に水処理に広く用いられている。
【０００３】
従来のプリーツ体は、特開平１１−９９３０７号に記載されているように円筒形のコアの外周を取り巻くように配置され、円筒形フィルタを構成している。同号公報では、複数本の円筒形フィルタをベッセル内に配置し、フィルタに対し求心方向（放射方向と反対方向）に水を透過させ、処理水をコアから取り出している。
【特許文献１】特開平１１−９９３０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の円筒形のフィルタでは、円筒の軸心線方向の一端側においてコアから処理水が取り出されるが、この場合、該円筒の該一端側ほど透過流束が多くなるという特性があり、膜面全体を均等に濾過に寄与させることができず、除去率が低くなる。
【０００５】
また、上記特開平１１−９９３０７号のフィルタにあっては、円筒の軸心線と垂直な断面において、プリーツの各ヒダが放射方向に延在しているが、隣接するヒダ同士の間隔が放射方向先端側ほど大きくなり、この放射方向先端側は濾過に寄与しにくく、除去率が低下することがある。
【０００６】
本発明は、上記従来の問題点を解消し、膜の全体を略均等に濾過に寄与させることができる水処理用フィルタと、この水処理用フィルタを用いたフィルタモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の水処理用フィルタは、平膜状の濾材をプリーツ状に折り返し、凸条と凹条とが交番して並列する形状とされたプリーツ体を有する水処理用フィルタにおいて、該プリーツ体は、前記凸条の頂部を結ぶ面及び前記凹条の底部を結ぶ面が略平面となる平形状のものであることを特徴とするものである。
【０００８】
この平膜状の濾材はイオン除去機能を有することが望ましい。
【０００９】
本発明では、プリーツ体の外周囲に枠体が配置され、該プリーツ体の外縁部は該枠体に結合されていることが好ましい。
【００１０】
この場合、平板状のプリーツ体を挟んで支持体が配置されており、該支持体が前記枠体に保持されていることが好ましい。
【００１１】
支持体としては網状体などを用いることができる。
【００１２】
本発明のフィルタモジュールは、かかる枠体付きの水処理用フィルタを複数個備え、各水処理用フィルタの枠体が積み重ねられ、結束部材によって結束されているものである。
【００１３】
このフィルタモジュールは、この積み重ね方向の端部の水処理用フィルタに重なった集水部材を更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、プリーツ体は平形状とされており、プリーツ体の一方の面の全体に略均等に原水を供給し、膜面の全体を略均等に濾過に寄与させることができる。
【００１５】
本発明では、プリーツ体を枠体で囲み、プリーツ体の外縁部を枠体に結合させることにより、水処理用フィルタが取り扱い易いものとなる。
【００１６】
本発明では、プリーツ体を挟んで網状体などの支持体を配置することにより、濾過通水時や逆洗時におけるプリーツ体の撓みなどの変形を防止することができる。
【００１７】
本発明のフィルタモジュールは、上記枠体付きの水処理用フィルタを積み重ねて結束した構造のものであり、効率よく多段に濾過を行うことができる。また、異なる濾過特性を有した膜、たとえば異なる種類の官能基を有するイオン除去機能を有した水処理用フィルタを積み重ねてもよい。
【００１８】
このフィルタモジュールの積み重ね方向の端部に集水部材を設けることにより、フィルタモジュールへの通水が容易となる。
【００１９】
なお、本発明の水処理用フィルタ及びフィルタモジュールは、濾過膜としてイオン除去機能を有する官能基を持つものを用いることにより、半導体製造工程の水処理に用いるのに好適な微量金属も除去できるイオン除去率の高いものとなるが、本発明の水処理用フィルタ及びフィルタモジュールはこれ以外の各種の水処理に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図は実施の形態に係る水処理用フィルタのプリーツ体を示す斜視図、第２図は実施の形態に係る水処理用フィルタの斜視図、第３図は第２図のIII−III線断面図、第４図は第２図のIV−IV線断面図、第５図はプリーツの寸法図、第６図は実施の形態に係る水処理用フィルタの断面図、第７図は実施の形態に係るフィルタモジュールの断面図である。
【００２１】
プリーツ体１は、平膜をジグザグに折り返して凸条１ａと凹条１ｂとが交互に平行に配列するようにした形状を有する。なお、各凸条１ａの頂部を結ぶ面及び各凹条１ｂの底部を結ぶ面は、それぞれ一平面上に存在し、これにより、プリーツ体１は平たい形状となっている。なお上記の凸条１ａの頂部を結ぶ面は、後述の第６図の上側の支持体３の下面に合致する。
【００２２】
上記の平膜としてはイオン除去機能を付加した不織布、織布、多孔質膜などが好適であるが、これに限定されるものではない。イオン除去機能を付加するための官能基は、好ましくはアニオン交換基、カチオン交換基、キレート形成基の１又は２以上である。
【００２３】
平膜はイオン除去機能を付加した不織布のみからなってもよく、この不織布に対し多孔質膜などの他の層を積層した膜であってもよい。２枚以上の同一又は異なる特性の平膜を積層して用いてもよい。平膜の厚みは、通常０．１〜１ｍｍ程度であるが、これに限定されない。
【００２４】
第５図に示す凸条１ａのピッチｐは０．５〜１０ｍｍ特に１〜５ｍｍが好適であり、凹条１ｂの深さｈは５〜１００ｍｍ特に１０〜５０ｍｍが好適である。
【００２５】
このプリーツ体１の外周囲に枠体２が配置され、プリーツ体１の外縁部が該枠体２に結合されることにより水処理用フィルタ４が構成されている。この実施の形態では、プリーツ体１の外縁部が枠体２中に埋設されることにより、該外縁部が枠体２に結合されているが、接着や溶着などによって結合されてもよい。
【００２６】
なお、第２図の通り、枠体２にはボルトやロッドを挿通するための孔２ａがフィルタ４の厚み方向に貫設されている。
【００２７】
第３，４図のようにプリーツ体１の外縁部を枠体２に埋設するには、枠体２をポリオレフィン例えばポリエチレンなどの熱可塑性樹脂製とし、枠体２の成形用の型にプリーツ体１の外縁部を差し込んでおき、熱可塑性樹脂を該型に供給して枠体２を成形すればよい。熱可塑性樹脂の代わりにポッティング材などの硬化性樹脂材料を用いて枠体２を成形してもよい。
【００２８】
第２図〜第４図の水処理用フィルタ４はプリーツ体１と枠体２によって構成されているが、本発明では、第６図の水処理用フィルタ５のように、プリーツ体１を両側から挟むように支持体３を配置し、この支持体３の外縁部についても埋設や接着など（好ましくは埋設）によって枠体２と一体化させるのが好ましい。このように支持体３を配置することにより、通水圧がプリーツ体１に加えられてもプリーツ体１が撓みなど変形することが防止される。
【００２９】
この支持体３としてはネットや格子などの網状体が好適であるが、複数本の棒状体を平行に配列したものであってもよい。この場合、棒状体の長手方向は凸条１ａ、凹条１ｂの延在方向と直交方向とするのが好ましい。
【００３０】
また、支持体３を設ける場合、第６図のように支持体３は枠体２の厚み方向の範囲内に納まり、枠体２からはみ出さないようにするのが好ましい。
【００３１】
第６図のその他の構成は第３図と同様である。この水処理用フィルタ５においても、枠体２には孔２ａが設けられている（第６図では図示略）。
【００３２】
この水処理用フィルタ４，５へは、枠体２を通り抜ける方向に通水される。各水処理用フィルタ４，５は１段のみ設けられてもよく、多段に設けられてもよい。
【００３３】
水処理用フィルタを多段に設ける場合には、第７図のように組み合わせたフィルタモジュール１０とするのが好適である。この第７図では、水処理用フィルタ５を各々の枠体２同士の間にＯリング７を介して積み重ねると共に、積み重ね方向の両端にそれぞれ集水部材６を重ね合わせ、結束部材としてのタイボルト８を枠体２の孔２ａ及び集水部材６の孔（符号略。孔２ａと同軸状に設けられている。）に挿通し、ナット９を締め込むことによりフィルタモジュール１０が構成されている。
【００３４】
集水部材６には、水を通すための開口６ａと、ヘッダー室６ｂとが設けられている。開口６ａはフィルタモジュール１０の外面に臨んでおり、ヘッダー室６ｂは開口６ａと、水処理用フィルタ５の枠体２の内側とを連通するように末広がり形状に設けられている。
【００３５】
一方の集水部材６の開口６ａから被処理水を供給し、濾過処理水を他方の集水部材６の開口６ａから取り出す。
【００３６】
なお、水処理用フィルタ５の積層段数は第６図では４となっているが、これに限定されない。この段数は通常は２〜５程度が好ましい。
【００３７】
このように構成された水処理用フィルタ４，５及びフィルタモジュール１０にあっては、各水処理用フィルタのプリーツ体１の全体に万遍なく水が供給されるので、効率よく濾過処理を行うことができる。
【００３８】
なお、第７図では原水を上向流にて通水しているが、この場合、最下段の水処理用フィルタ５のプリーツ体１に最も大きな負荷がかかる。そこで、所定時間濾過処理を行った後、最下段の水処理用フィルタ５のプリーツ体に破過（イオンリーク）が生じる前にフィルタモジュール１０を解体し、最下段に配置されていた水処理用フィルタ５を最上段に配置し、その他の水処理用フィルタ５を１段ずつ下げるように組み直し、以下、順次この手順を繰り返すのが好ましい。
【００３９】
本発明では、第７図のように多段に水処理用フィルタを組み合わせる場合、少なくとも一部の水処理用フィルタとして、他の水処理用フィルタの膜とは特性の異なる膜を有したものを用いてもよい。例えば、一部の水処理用フィルタにカチオン交換性の膜を用い、他の水処理用フィルタにアニオン交換性の膜を用いたり、さらに他の水処理用フィルタに２以上の機能性官能基を有する膜を有するものを用いたりしてもよい。
【実施例】
【００４０】
［実施例１］
市販の同心円状プリーツ型カチオン交換フィルタ（カチオン交換フィルタが２枚使われているもの。特開平１１−９９３０７号の図８のように円筒形となっている）から、プリーツ体を外し、プリーツ体を平型に成型しなおした後、高密度ポリエチレン製外枠にポリエチレンペレットを溶解して固定化し、水処理用フィルタ４を製作した。
【００４１】
なお、この水処理用フィルタ４の枠体２の内寸法は２００×１０ｍｍであり、枠体２の厚さは２１ｍｍである。プリーツ体１の寸法（ピッチ）ｐは１．５ｍｍ、プリーツ深さ（寸法ｈ）は１５ｍｍである。
【００４２】
この水処理用フィルタ４を２個重ね合わせてフィルタモジュールを作製し、Ｎａイオン濃度２ｐｐｔに調製した超純水を２０Ｌ／ｍｉｎで通水し、処理水中のＮａイオン濃度をＩＣＰ−ＭＳで分析した結果０．０１ｐｐｔであった。
【００４３】
また、この平型フィルタモジュールにカチオン性の染料であるメチレンブルーを超純水で希釈した溶液を通液したところ、入り口面、出口面ともに膜面全体がムラなく着色した。
【００４４】
［比較例１］
実施例１で使用したものと同じ市販の同心円状プリーツ型カチオン交換フィルタ（外径７６ｍｍ、内径４２ｍｍ、軸心線方向の長さ２１５ｍｍ）にＮａイオン濃度２ｐｐｔに調製した超純水を２０Ｌ／ｍｉｎで通水した。通水方向は求心方向とした。処理水中のＮａイオン濃度をＩＣＰ−ＭＳで分析した結果０．８ｐｐｔであった。
【００４５】
また、この同心円状プリーツ型カチオン交換フィルタにカチオン性の染料であるメチレンブルーを超純水で希釈した溶液を求心方向に通液したところ、被処理水入り口面はほぼ均一に染色されたものの、出口面については、処理水出口近傍のみが染色していた。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施の形態に係る水処理用フィルタのプリーツ体を示す斜視図である。
【図２】実施の形態に係る水処理用フィルタの斜視図である。
【図３】第２図のIII−III線断面図である。
【図４】第２図のIV−IV線断面図である。
【図５】プリーツの寸法図である。
【図６】実施の形態に係る水処理用フィルタの断面図である。
【図７】実施の形態に係るフィルタモジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  プリーツ体
２  枠体
３  支持体
４，５  水処理用フィルタ
６  集水部材
７  Ｏリング
８  タイボルト
【図１】
2008068162.tif 000003
【図２】
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【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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