(57)【要約】【課題】ケーシングに対して膜エレメントを出し入れすることが容易に行え、出し入れする際、膜チューブの先端がケーシングに接触して損傷するのを防止できる膜モジュールを提供する。【解決手段】ケーシング７２に、膜エレメント７３を出し入れする膜エレメント装入口７４が形成され、膜エレメント７３は、先端を閉塞した管状の複数の膜チューブ７６と、各膜チューブ７６の基端部を集束固定して各膜チューブ７６を片持状に支持する集束プレート７７とで構成され、膜エレメント装入口７４に、ケーシング７２内の膜エレメント７３の各膜チューブ７６の基端開口７６ａ側を覆うキャップ８０が着脱自在に取付けられ、膜エレメント７３に、複数の膜チューブ７６から成る膜チューブ群の先端部を保護する先端保護枠９２が設けられている。【選択図】　図１
2004098031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に膜エレメントを備えた膜モジュールであって、上記ケーシングに、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、これら膜チューブの基端部を集束固定して各膜チューブを片持状に支持する集束プレートとで構成され、上記膜エレメントが膜エレメント装入口からケーシング内に充填されるとともに、上記集束プレートが膜エレメント装入口に水密に配置され、上記膜エレメント装入口に、ケーシング内の膜エレメントの各膜チューブの基端開口側を覆うキャップが着脱自在に取り付けられ、上記膜エレメントに、複数の膜チューブから成る膜チューブ群の先端部を保護する先端保護枠が設けられていることを特徴とする膜モジュール。
【請求項２】
集束プレートに、膜エレメントを膜エレメント装入口に対して出し入れする方向へ案内する複数のガイド部材が設けられ、先端保護枠は、膜チューブ群の先端部の外側周囲を取り囲む環形状に形成され、且つ上記ガイド部材によって支持され、上記ガイド部材は、膜チューブと平行に配置され、且つ膜チューブ群の外側周囲に位置していることを特徴とする請求項１記載の膜モジュール。
【請求項３】
先端保護枠は、膜チューブ群の最も外周側に配置されている膜チューブに対する振れ止めを兼ねていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の膜モジュール。
【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、例えば図７に示すようなものがあり、ケーシング１の内部に複数の中空糸膜２を平行に充填し、ケーシング１の両側にキャップ３を装着している。複数の中空糸膜２は両側端部で中空糸膜２の相互間およびケーシング１との間を水密に集束固定している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−５４７８９号公報　（図２）
【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、上記中空糸膜２の束はその両端において接着等によってケーシング１と水密に接着固定されているため、中空糸膜２の束（膜エレメント）をケーシング１内から取り出す場合にはケーシング１と中空糸膜２の束とのシール構造（接着部分）を破壊して分解する必要がある。したがって、古くなった中空糸膜２の束をケーシング１内から取り出して、新品の中空糸膜２の束と交換するといったメンテナンスは困難であった。
【０００５】
本発明は、ケーシングに対して膜エレメントを出し入れすることが容易に行える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第１発明は、ケーシング内に膜エレメントを備えた膜モジュールであって、上記ケーシングに、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、これら膜チューブの基端部を集束固定して各膜チューブを片持状に支持する集束プレートとで構成され、上記膜エレメントが膜エレメント装入口からケーシング内に充填されるとともに、上記集束プレートが膜エレメント装入口に水密に配置され、上記膜エレメント装入口に、ケーシング内の膜エレメントの各膜チューブの基端開口側を覆うキャップが着脱自在に取り付けられ、上記膜エレメントに、複数の膜チューブから成る膜チューブ群の先端部を保護する先端保護枠が設けられているものである。
【０００７】
これによると、膜エレメントをケーシング内から取り出す場合、キャップを膜エレメント装入口から取り外し、その後、膜エレメントを膜エレメント装入口からケーシングの外側へ引き出す。
【０００８】
また、膜エレメントをケーシング内へ充填する場合、膜エレメントを膜エレメント装入口からケーシング内へ挿入し、その後、キャップを膜エレメント装入口に取付ける。
【０００９】
これにより、ケーシングに対して膜エレメントを出し入れすることが容易に行えるため、例えば、古くなった膜エレメントを新品の膜エレメントに交換するといったメンテナンス等が容易に行える。
【００１０】
さらに、上記のようにして膜エレメントを膜エレメント装入口からケーシング内へ挿入する際、万一、膜チューブ群の先端部が膜エレメント装入口の周辺部やケーシングの内周面等に接触しそうになっても、膜チューブ群の先端部は先端保護枠によって保護されているため、上記先端保護枠が膜エレメント装入口の周辺部やケーシングの内周面等に接触することになる。これにより、膜チューブ群の先端部が膜エレメント装入口の周辺部やケーシングの内周面等に接触して膜チューブが損傷するといった不具合は防止される。
【００１１】
また、本第２発明は、集束プレートに、膜エレメントを膜エレメント装入口に対して出し入れする方向へ案内する複数のガイド部材が設けられ、先端保護枠は、膜チューブ群の先端部の外側周囲を取り囲む環形状に形成され、且つ上記ガイド部材によって支持され、上記ガイド部材は、膜チューブと平行に配置され、且つ膜チューブ群の外側周囲に位置しているものである。
【００１２】
これによると、膜エレメントをケーシングに対して出し入れする場合、ガイド部材がケーシングの内周面に接触して滑動し、これにより、膜エレメントが出し入れ方向へ案内される。したがって、上記膜エレメントの出し入れが非常にスムーズに行える。
【００１３】
また、本第３発明は、先端保護枠は、膜チューブ群の最も外周側に配置されている膜チューブに対する振れ止めを兼ねているものである。
これによると、各膜チューブに流体が流れている場合、先端保護枠によって、膜チューブ群の最も外周側に配置されている膜チューブの振動が軽減される。したがって、膜チューブ群の最も外周側に配置されている膜チューブが振動により発生する繰り返し応力を受けて折損してしまうといった不具合を防止することができる。
【００１４】
【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５に基づいて説明する。
図１に示すように、膜モジュール７１は、ケーシング７２の内部に複数（２個）の膜エレメント７３を備えたものであり、被処理水を後述する膜チューブ７６の外側から内側へ透過させて濾過する外膜式のものである。
【００１５】
上記ケーシング７２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７２の両端には、上記膜エレメント７３を出し入れする膜エレメント装入口７４（図４参照）が形成されている。これら両膜エレメント装入口７４の外周縁にはケーシング側フランジ７５が設けられている。
【００１６】
上記膜エレメント７３は、図２，図３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７６と、これら膜チューブ７６の基端部を集束固定して各膜チューブ７６を片持状に支持する円板形状の集束プレート７７とで構成されている。尚、上記各膜チューブ７６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。また、上記各膜チューブ７６の基端側は、集束プレート７７に形成された複数の貫通孔に挿通され、各膜チューブ７６の基端間に充填された接着材層７８によって集束プレート７７に水密に集束固定されている。
【００１７】
図１に示すように、上記ケーシング７２の両端には、ケーシング７２内に充填された膜エレメント７３の各膜チューブ７６の基端開口７６ａ側を覆う帽子状のキャップ８０が着脱自在に取付けられている。
【００１８】
すなわち、上記キャップ８０の開口端の外周縁にはキャップ側フランジ８１が設けられている。そして、上記集束プレート７７の外周部を上記ケーシング側フランジ７５とキャップ側フランジ８１との間に挟み込んだ状態で、複数のボルト８２を挿通し、ナット８３を締めてケーシング側フランジ７５とキャップ側フランジ８１とを締結することにより、両膜エレメント７３がそれぞれケーシング７２内に水平に据付け固定されている。
【００１９】
尚、集束プレート７７とケーシング側フランジ７５との間は一方のパッキン８４によって水密にシールされている。また、集束プレート７７とキャップ側フランジ８１との間は他方のパッキン８５によって水密にシールされている。
【００２０】
上記ケーシング７２には、両膜エレメント７３の間に形成された給水空間８６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８７と、濃縮水排出口８８とが設けられている。上記原水供給口８７はケーシング７２の下部に位置し、濃縮水排出口８８はケーシング７２の両側上部に位置している。
【００２１】
また、上記キャップ８０の外周上部には濾過水排出口８９が設けられ、キャップ８０の外周下部にはキャップ８０内のドレンを排出するためのドレン排出口９０が設けられている。
【００２２】
また、図２，図３に示すように、上記膜エレメント７３には、複数本の膜チューブ７６から成る膜チューブ群９１の先端部を保護する先端保護枠９２と、上記膜エレメント７３を膜エレメント装入口７４に対して出し入れする方向Ａ，Ｂ（図５参照）へ案内する複数本（図３では４本）のガイド部材９３とが設けられている。
【００２３】
すなわち、上記先端保護枠９２は膜チューブ群９１の先端部の外側周囲を取り囲む環形状に形成されており、先端保護枠９２の先端は各膜チューブ７６の先端よりもさらに先方へ突出している。
【００２４】
また、上記各ガイド部材９３は、丸棒状に形成されており、膜チューブ７６と平行に配置され、且つ膜チューブ群９１の外側周囲に位置し、上記接着材層７８によって集束プレート７７に取付け固定されている。そして、上記先端保護枠９２は、各ガイド部材９３の先端部に設けられ、これらガイド部材９３によって支持されている。
【００２５】
また、各ガイド部材９３の長さ方向における中間部には、膜チューブ群９１の長さ方向における中間部を保護する中間保護枠９４が設けられている。この中間保護枠９４は膜チューブ群９１の長さ方向における中間部の外側周囲を取り囲む環形状に形成されている。
【００２６】
尚、上記両保護枠９２，９４の内周面と膜チューブ群９１の最も外周側に配置されている膜チューブ７６との間には僅かな隙間が形成されており、上記両保護枠９２，９４は上記膜チューブ群９１の最も外周側に配置されている膜チューブ７６に対する振れ止めを兼ねている。
【００２７】
以下、上記構成における作用を説明する。
原水供給口８７からケーシング７２内の給水空間８６へ供給された被処理水（被処理流体）は、各膜チューブ７６の外側から内側へ透過する際に膜チューブ７６で濾過され、膜チューブ７６を透過した被処理水は濾過処理水として膜チューブ７６の内部流路７６ｂ（図２参照）を通って基端開口７６ａからキャップ８０内に流出し、両濾過水排出口８９から外部へ排出される。
【００２８】
上記膜エレメント７３が古くなって新品のものと交換する場合、先ず、図１に示す各ボルト８２，ナット８３を取り外し、キャップ８０をケーシング側フランジ７５から取り外す。その後、膜エレメント７３を膜エレメント装入口７４からケーシング７２の外側へ引き出す。この際、図５に示すように、ガイド部材９３がケーシング７２の内周面に接触して滑動し、これにより、膜エレメント７３が引き出し方向Ａへ案内されるため、膜エレメント７３の取り出しが非常にスムーズに行える。
【００２９】
その後、新しい膜エレメント７３を上記膜エレメント装入口７４からケーシング７２内へ挿入する。この際、図４に示すように、万一、膜エレメント７３の膜チューブ群９１の先端部が膜エレメント装入口７４のケーシング側フランジ７５やケーシング７２の内周面に接触しそうになっても、上記膜チューブ群９１の先端部は先端保護枠９２によって保護されているため、上記先端保護枠９２がケーシング側フランジ７５やケーシング７２の内周面に接触することになる。これにより、膜チューブ群９１の先端部がケーシング側フランジ７５やケーシング７２の内周面に接触して膜チューブ７６が損傷するといった不具合は防止される。
【００３０】
同様に、上記膜チューブ群９１の長さ方向における中間部は中間保護枠９４によって保護されているため、膜チューブ群９１の長さ方向における中間部がケーシング側フランジ７５やケーシング７２の内周面に接触して膜チューブ７６が損傷するといった不具合も防止される。
【００３１】
また、図５に示すように、ガイド部材９３がケーシング７２の内周面に接触して滑動し、これにより、膜エレメント７３が挿入方向Ｂへ案内されるため、膜エレメント７３の挿入が非常にスムーズに行える。
【００３２】
このようにして、新しい膜エレメント７３をケーシング７２内へ挿入した後、図１に示すように、各ボルト８２，ナット８３を取り付けて、キャップ８０をケーシング側フランジ７５に締結する。これにより、ケーシング側フランジ７５とキャップ側フランジ８１との間に集束プレート７７が挟み込まれて、膜エレメント７３がケーシング７２内に水平に据付け固定される。
【００３３】
上記のように、ケーシング７２に対して膜エレメント７３を出し入れすることが容易に行えるため、例えば、膜エレメント７３の交換といったメンテナンスが容易に行える。
【００３４】
また、図２に示すように、被処理水が各膜チューブ７６の外側から内側へ透過して濾過される際、膜チューブ群９１の最も外周側に配置されている膜チューブ７６は、振動しようとしても、先端保護枠９２の内周面や中間保護枠９４の内周面に接触して振動が軽減される。このように、膜チューブ群９１の最も外周側に配置されている膜チューブ７６の振動を軽減することができるため、上記最も外周側に配置されている膜チューブ７６が振動により発生する繰り返し応力を受けて折損してしまうといった不具合を防止することができる。
【００３５】
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７６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７１を挙げたが、第２の実施の形態として、図６に示すように、被処理水を膜チューブ７６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１００であってもよい。この内膜式の膜モジュール１００では、原水供給口８７は両キャップ８０の外周下部に設けられ、濾過水排出口８９はケーシング７２の外周上部に設けられ、ドレン排出口９０はケーシング７２の外周下部に設けられ、さらに、両キャップ８０の外周上部にはエア抜き口１０１が設けられている。
【００３６】
これによると、両原水供給口８７からキャップ８０内へ供給された被処理水（被処理流体）は、各膜チューブ７６の基端開口７６ａから内部流路７６ｂに流れ込み、各膜チューブ７６の内側から外側へ透過する際に膜チューブ７６で濾過され、膜チューブ７６を透過した被処理水は濾過処理水として濾過水排出口８９から外部へ排出される。
【００３７】
また、逆洗時には、逆洗水を濾過水排出口８９から供給して両原水供給口８７から排出する。これにより、上記逆洗水が各膜チューブ７６の外側から内側へ透過し、各膜チューブ７６が逆洗される。この際、上記第１の実施の形態と同様に、膜チューブ群９１の最も外周側に配置されている膜チューブ７６は、振動しようとしても、先端保護枠９２の内周面や中間保護枠９４の内周面に接触して振動が軽減される。このように、膜チューブ群９１の最も外周側に配置されている膜チューブ７６の振動を軽減することができるため、上記最も外周側に配置されている膜チューブ７６が振動により発生する繰り返し応力を受けて折損してしまうといった不具合を防止することができる。
【００３８】
上記各実施の形態では、図３に示すように、膜エレメント７３にガイド部材９３を４本設けているが、４本に限定されるものではなく、膜エレメント７３のサイズ等に応じて本数を増減してもよい。
【００３９】
上記各実施の形態では、図２に示すように、各ガイド部材９３の長さ方向における中間部に中間保護枠９４を１つ設けているが、膜エレメント７３のサイズ等に応じて、上記中間保護枠９４を複数設けてもよい。
【００４０】
上記各実施の形態では、図１，図６に示すように、ケーシング７２内に２個の膜エレメント７３を備えているが、ケーシング７２のいずれか一端のみに膜エレメント装入口７４を形成するとともにケーシング７２の他端を閉塞し、ケーシング７２内に膜エレメント７３を１個だけ備えたものであってもよい。
【００４１】
上記各実施の形態では、被処理流体の一例として被処理水を挙げたが、水以外の液体、又は気体であってもよい。同様に、逆洗用流体の一例として逆洗水を挙げたが、水以外の液体、又は気体であってもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本第１発明によると、ケーシングに対して膜エレメントを出し入れすることが容易に行えるため、例えば、古くなった膜エレメントを新品の膜エレメントに交換するといったメンテナンス等が容易に行える。
【００４３】
さらに、膜エレメントを膜エレメント装入口からケーシング内へ挿入する際、万一、膜チューブ群の先端部が膜エレメント装入口の周辺部やケーシングの内周面等に接触しそうになっても、膜チューブ群の先端部は先端保護枠によって保護されているため、上記先端保護枠が膜エレメント装入口の周辺部やケーシングの内周面等に接触することになる。これにより、膜チューブ群の先端部が膜エレメント装入口の周辺部やケーシングの内周面等に接触して膜チューブが損傷するといった不具合は防止される。
【００４４】
また、本第２発明によると、膜エレメントをケーシングに対して出し入れする場合、ガイド部材がケーシングの内周面に接触して滑動し、これにより、膜エレメントが出し入れ方向へ案内される。したがって、上記膜エレメントの出し入れが非常にスムーズに行える。
【００４５】
また、本第３発明によると、各膜チューブに流体が流れている場合、先端保護枠によって、膜チューブ群の最も外周側に配置されている膜チューブの振動が軽減される。したがって、膜チューブ群の最も外周側に配置されている膜チューブが振動により発生する繰り返し応力を受けて折損してしまうといった不具合を防止することができる。
【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、膜モジュールの膜エレメントの断面図である。
【図３】図２におけるＹ−Ｙ矢視図である。
【図４】同、膜モジュールの膜エレメントを膜エレメント装入口からケーシング内へ挿入する際の図である。
【図５】同、膜モジュールの膜エレメントをケーシングに対して引き出し又は挿入する際の図である。
【図６】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。
【図７】従来の膜モジュールの図である。
【符号の説明】
７１　　膜モジュール
７２　　ケーシング
７３　　膜エレメント
７４　　膜エレメント装入口
７６　　膜チューブ
７６ａ　　基端開口
７７　　集束プレート
８０　　キャップ
９１　　膜チューブ群
９２　　先端保護枠
９３　　ガイド部材
１００　　膜モジュール
Ａ　　引き出し方向
Ｂ　　挿入方向
【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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