(57)【要約】【課題】膜チューブを集束プレートに容易且つ確実に取付ることが可能な膜モジュールを提供する。【解決手段】複数の膜チューブ９を円板形状の集束プレート１０で集束固定して構成される膜エレメント３がケーシング内に設けられ、集束プレート１０の表裏両面１０ａ，１０ｂに、集束プレート１０とケーシング側フランジとの間をシールする一方のパッキン１３と、集束プレート１０とキャップ側フランジとの間をシールする他方のパッキン１５とが接着され、一方のパッキン１３の内周面と集束プレート１０の表面１０ａとで形成された一方の凹部と、他方のパッキン１５の内周面と集束プレート１０の裏面１０ｂとで形成された他方の凹部とに、接着剤１７を充填することによって、各膜チューブ９を集束プレート１０に接着する。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングに、膜エレメントを出し入れする膜エレメント装入口が形成され、上記膜エレメントは、先端を閉塞した管状の複数の膜チューブと、これら膜チューブを集束固定する集束プレートとで構成され、上記ケーシングに、上記集束プレートに挿通された各膜チューブの基端開口側を覆うキャップが取り付けられ、上記膜エレメント装入口の外周縁に設けられたケーシング側フランジと上記キャップの開口端の外周縁に設けられたキャップ側フランジとの間に上記集束プレートの外周部を挟んだ状態で、上記ケーシング側フランジとキャップ側フランジとを締結することによって、膜エレメントがケーシング内に固定され、上記集束プレートの表裏両面に、集束プレートとケーシング側フランジとの間をシールする環状の一方のパッキンと、集束プレートとキャップ側フランジとの間をシールする環状の他方のパッキンとが接着され、上記一方のパッキンの内周面と集束プレートの表裏一面とで形成された一方の凹部と、他方のパッキンの内周面と集束プレートの表裏他面とで形成された他方の凹部とに、上記各膜チューブを集束プレートに接着する接着剤が充填されていることを特徴とする膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、上水（浄水）処理，下水・廃水処理，ガス分離，ダスト分離等に用いられる膜モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の膜モジュールとしては、一端を閉止したチューブ膜の開口端側を管板に固定してチューブ膜群を形成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。すなわち、上記チューブ膜の開口端側には管端部材が取付けられ、管端部材の外周にはネジ部が形成されている。上記管端部材のネジ部を管板に設けられた管取付穴のネジ部に螺合することによって、各チューブ膜が管板に取付けられる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１３１７８１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来形式では、被処理液が流れる際の振動等により、上記管端部材が管板に対して緩んでしまい、チューブ膜（膜チューブ）が水平姿勢から下向き姿勢に傾斜したり、或いは、チューブ膜が管板（集束プレート）から脱落してしまうといった問題がある。また、チューブ膜の開口端側に管端部材を取付け、管板の管取付穴にネジ部を形成する必要があるため、機械加工に手間がかかるといった問題や、チューブ膜と管板との取付部分の構成が複雑になるといった問題もある。
【０００５】
本発明は、膜チューブを集束プレートに容易且つ確実に取り付けることが可能な膜モジュールを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明における膜モジュールは、ケーシングに、膜エレメントを出し入れする膜エレメント装入口が形成され、上記膜エレメントは、先端を閉塞した管状の複数の膜チューブと、これら膜チューブを集束固定する集束プレートとで構成され、上記ケーシングに、上記集束プレートに挿通された各膜チューブの基端開口側を覆うキャップが取り付けられ、上記膜エレメント装入口の外周縁に設けられたケーシング側フランジと上記キャップの開口端の外周縁に設けられたキャップ側フランジとの間に上記集束プレートの外周部を挟んだ状態で、上記ケーシング側フランジとキャップ側フランジとを締結することによって、膜エレメントがケーシング内に固定され、上記集束プレートの表裏両面に、集束プレートとケーシング側フランジとの間をシールする環状の一方のパッキンと、集束プレートとキャップ側フランジとの間をシールする環状の他方のパッキンとが接着され、上記一方のパッキンの内周面と集束プレートの表裏一面とで形成された一方の凹部と、他方のパッキンの内周面と集束プレートの表裏他面とで形成された他方の凹部とに、上記各膜チューブを集束プレートに接着する接着剤が充填されているものである。
【０００７】
これによると、集束プレートの表裏両面に一方のパッキンと他方のパッキンとを接着しておき、各膜チューブの基端開口側を集束プレートに挿通する。その後、一方の凹部と他方の凹部とに接着剤を充填して各膜チューブを集束プレートに接着する。これにより、従来のように集束プレート側にねじ部を形成するような機械加工が不要となり、さらに、上記一方および他方の凹部も機械加工（切削加工等）せずに形成することができるため、膜チューブを集束プレートに容易に取付けることができる。
【０００８】
また、各膜チューブは、一方および他方の凹部に充填された接着剤によって、集束プレートに接着されるため、膜チューブを集束プレートに強固且つ確実に取り付けることが可能となり、従来のようにねじ込み部分が緩んで膜チューブの取付姿勢が変わったり膜チューブが集束プレートから脱落するといった問題を防止することができる。
【０００９】
さらに、パッキンは、集束プレートとフランジとの間をシールする役割に加えて、凹部を形成する役割をも兼ね備えているため、部品点数を減らし、簡素な構成にすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
図１，図２に示すように、膜モジュール１は、ケーシング２の内部に複数（２個）の膜エレメント３を備えたものである。上記ケーシング２は、種々の形状を採用できるが、本実施の形態では、一例として直管円筒状のものを挙げている。上記ケーシング２の両端には、上記膜エレメント３を出し入れする膜エレメント装入口４が形成されている。これら両膜エレメント装入口４の外周縁にはケーシング側フランジ５が設けられている。また、上記ケーシング２は、両膜エレメント３の間に形成された給水空間６に対応する位置に被処理水（被処理液の一例）を供給する原水供給口７を有し、両側に濃縮水排出口８を有している。尚、上記原水供給口７はケーシング２の下部に位置しており、上記両濃縮水排出口８はケーシング２の上部に位置している。
【００１１】
上記膜エレメント３は、図３，図４に示すように、先端を閉塞した細い直管状のセラミック製の複数本の膜チューブ９と、これら膜チューブ９を集束固定する円板形状の集束プレート１０とで構成されている。尚、上記各膜チューブ９は、多数の微細孔を有した膜形成材のみで管壁を成形してなり、管外径１〜６ｍｍφ、管壁肉厚０．１〜０．８ｍｍの形状をなすものであり、所定間隔で平行に配置されている。
【００１２】
また、上記集束プレート１０には複数の貫通孔１１（図６参照）が形成され、これら貫通孔１１に上記各膜チューブ９の基端側が挿通されている。さらに、集束プレート１０の外周部には複数のボルト孔１２が形成されている。
【００１３】
上記集束プレート１０の表面１０ａ（膜チューブ９の先端側向きの面）の外周部には円環状の一方のパッキン１３が接着されており、一方のパッキン１３の内周面と集束プレート１０の表面１０ａ（表裏一面に相当）とで一方の凹部１４（図６参照）が形成されている。また、集束プレート１０の裏面１０ｂ（膜チューブ９の基端側向きの面）の外周部には円環状の他方のパッキン１５が接着されており、他方のパッキン１５の内周面と集束プレート１０の裏面１０ｂ（表裏他面に相当）とで他方の凹部１６（図６参照）が形成されている。上記一方および他方の凹部１４，１６に充填された接着剤１７（シリコンゴム等）によって、各膜チューブ９が集束プレート１０に水密に接着されている。
【００１４】
尚、上記一方および他方のパッキン１３，１５には、上記ボルト孔１２に合致する複数の孔部１８が形成されている。また、上記集束プレート１０は、プラスチック又はステンレス等の金属或いはセラミック等で製作されている。
【００１５】
図１，図２に示すように、上記ケーシング２の両端には、ケーシング２内に装入された膜エレメント３の各膜チューブ９の基端開口２７側を覆う帽子状のキャップ１９が着脱自在に取付けられている。
【００１６】
上記キャップ１９の開口端の外周縁にはキャップ側フランジ２０が設けられている。そして、図５に示すように、上記集束プレート１０の外周部を上記ケーシング側フランジ５とキャップ側フランジ２０との間に挟んだ状態で、複数のボルト２１，ナット２２を用いてケーシング側フランジ５とキャップ側フランジ２０とを締結することにより、図１に示すように、膜エレメント３がケーシング２内に水平に据付け固定されている。
【００１７】
尚、図５に示すように、上記一方のパッキン１３は集束プレート１０とケーシング側フランジ５との間を水密にシールするものであり、他方のパッキン１５は集束プレート１０とキャップ側フランジ２０との間を水密にシールするものである。
【００１８】
また、上記ボルト２１は、各フランジ５，２０に形成された複数のボルト孔２３と上記各パッキン１３，１５の孔部１８（図３参照）と集束プレート１０のボルト孔１２（図３参照）とに挿通されている。
【００１９】
図１，図２に示すように、上記キャップ１９の外周上部には濾過水排出口２４が設けられ、キャップ１９の外周下部にはキャップ１９内のドレンを排出するためのドレン排出口２５が設けられている。
【００２０】
以下、上記構成における作用を説明する。
被処理水（被処理流体）を原水供給口７からケーシング２内の給水空間６へ供給する。このようにしてケーシング２内に供給された被処理水は各膜チューブ９の外側から内側へ流れ込む際に膜チューブ９で濾過され、膜チューブ９を透過した被処理水は濾過処理水として膜チューブ９の内部流路２６（図３参照）を通って基端開口２７からキャップ１９内に流入し、濾過水排出口２４から外部へ排出される。この際、図５に示すように、集束プレート１０とケーシング側フランジ５との間は一方のパッキン１３によって水密にシールされ、集束プレート１０とキャップ側フランジ２０との間は他方のパッキン１５によって水密にシールされている。
【００２１】
次に、上記膜エレメント３の製造方法を説明する。
すなわち、図６に示すように、複数の貫通孔１１とボルト孔１２とを形成した集束プレート１０の表面１０ａに一方のパッキン１３を接着剤で接着するとともに、上記集束プレート１０の裏面１０ｂに他方のパッキン１５を接着剤で接着する。これにより、機械加工（切削加工等）せずに、一方および他方の凹部１４，１６が形成される。そして、図７に示すように、各膜チューブ９の基端開口２７側を集束プレート１０の各貫通孔１１に挿通する。その後、図３に示すように、一方の凹部１４と他方の凹部１６とに接着剤１７を流し込んで充填し、各膜チューブ９を集束プレート１０に接着する。
【００２２】
これにより、従来のように集束プレート１０（管板に相当）の貫通孔１１（管取付穴に相当）にねじ部を形成するような機械加工が不要となり、さらに、上記一方および他方の凹部１４，１６も機械加工（切削加工等）せずに形成することができるため、膜チューブ９を集束プレート１０に容易に取付けることができる。
【００２３】
また、図３に示すように、各膜チューブ９は、一方および他方の凹部１４，１６に充填された接着剤１７によって、集束プレート１０に接着されるため、膜チューブ９を集束プレート１０に強固且つ確実に取り付けることが可能となり、従来のようにねじ込み部分が緩んで膜チューブ９の取付姿勢が変わったり膜チューブ９が集束プレート１０から脱落するといった問題を防止することができる。
【００２４】
さらに、図５，図６に示すように、一方のパッキン１３は、集束プレート１０とケーシング側フランジ５との間をシールする役割に加えて、一方の凹部１４を形成する役割をも兼ね備えている。同様に、他方のパッキン１５は、集束プレート１０とキャップ側フランジ２０との間をシールする役割に加えて、他方の凹部１６を形成する役割をも兼ね備えている。これにより、部品点数を減らし、簡素な構成にすることができる。
【００２５】
上記第１の実施の形態では、図１に示すように、被処理水を膜チューブ９の外側から内側へ透過させて濾過する外膜式の膜モジュール１を挙げたが、次に、第２の実施の形態として、図８に示すように、被処理水を膜チューブ９の内側から外側へ透過させて濾過する内膜式の膜モジュール４１を説明する。
【００２６】
すなわち、原水供給口７が両キャップ１９の外周下部に設けられ、濾過水排出口２４がケーシング２の外周上部に設けられ、ドレン排出口２５がケーシング２の外周下部に設けられ、さらに、空気抜き口４２が両キャップ１９の外周上部に設けられている。尚、上記濾過水排出口２４とドレン排出口２５とはそれぞれ、両膜エレメント３の膜チューブ９の先端間に開口している。
【００２７】
これによると、被処理水（被処理流体）を両原水供給口７からキャップ１９内に供給することにより、被処理水は、各膜チューブ９の基端開口２７から内部流路２６に流れ込み、各膜チューブ９の内側から外側へ流れ出す際に膜チューブ９で濾過される。このように膜チューブ１３を透過した被処理水は濾過処理水として濾過水排出口２４から排出される。
【００２８】
上記各実施の形態では、ケーシング２内に２個の膜エレメント３を設けているが、１個だけ設けたものでもよい。
上記各実施の形態では、被処理流体として水を濾過しているが、水以外の液体又は気体であってもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、従来のように集束プレート側にねじ部を形成するような機械加工が不要となり、さらに、一方および他方の凹部も機械加工（切削加工等）せずに形成することができるため、膜チューブを集束プレートに容易に取付けることができる。
【００３０】
また、膜チューブを集束プレートに強固且つ確実に取り付けることが可能となり、従来のようにねじ込み部分が緩んで膜チューブの取付姿勢が変わったり膜チューブが集束プレートから脱落するといった問題を防止することができる。
【００３１】
さらに、パッキンは、集束プレートとフランジとの間をシールする役割に加えて、凹部を形成する役割をも兼ね備えているため、部品点数を減らし、簡素な構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における膜モジュールの断面図である。
【図２】同、膜モジュールの一部切欠き斜視図である。
【図３】同、膜モジュールの膜エレメントの断面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図５】同、膜モジュールのケーシング側フランジとキャップ側フランジと集束プレートとの締結部分の拡大断面図である。
【図６】同、膜モジュールの膜エレメントの製造方法を示す図であり、集束プレートにパッキンを接着した状態を示す。
【図７】同、膜モジュールの膜エレメントの製造方法を示す図であり、集束プレートに各膜チューブの基端側を挿通した状態を示す。
【図８】本発明の第２の実施の形態における膜モジュールの断面図である。
【符号の説明】
１　　膜モジュール
２　　ケーシング
３　　膜エレメント
４　　膜エレメント装入口
５　　ケーシング側フランジ
９　　膜チューブ
１０　　集束プレート
１０ａ　　表面（表裏一面）
１０ｂ　　裏面（表裏他面）
１３　　一方のパッキン
１４　　一方の凹部
１５　　他方のパッキン
１６　　他方の凹部
１７　　接着剤
１９　　キャップ
２０　　キャップ側フランジ
２７　　基端開口
４１　　膜モジュール
【図１】
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【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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【図８】
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