(57)【要約】【課題】集束プレートの厚さを薄くするとともに軽量化することが可能な膜モジュールを提供する。【解決手段】ケーシング内に設けられた膜エレメント３は、先端を閉塞した管状の複数の膜チューブ４と、膜チューブ４を集束固定して支持する集束プレート７とで構成され、集束プレート７は、複数の貫通孔を有するハニカム構造の多孔体９と、この多孔体９の外周縁に設けられた外枠板１０とで構成され、各膜チューブ４は、貫通孔に挿通され、且つ貫通孔に充填された接着剤１２によって多孔体９に接着されている。【選択図】　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング内に膜エレメントが設けられ、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して支持する集束プレートとで構成され、上記集束プレートは、複数の貫通孔を有するハニカム構造の多孔体からなり、上記膜チューブは、上記貫通孔に挿通され、且つ貫通孔に充填された接着剤によって集束プレートに接着されていることを特徴とする膜モジュール。
【請求項２】
多孔体の材質が金属、セラミックスのいずれかであることを特徴とする請求項１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、両端に開口部を有する本体と、この本体の両端近傍に取付けられた管板と、上記本体の開口部を閉塞するチャンネルと、先端が閉止され且つ開口端側が上記管板に固定されて本体内に収められた複数本のチューブ膜とで構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
すなわち、上記各チューブ膜の開口端側には管端部材が取付けられ、各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各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固定される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１３１７８１号公報
【０００５】
【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、一般に管板（集束プレート）はプラスチック製の平板で形成されているため、膜モジュールの大型化に伴って管板が大型化した場合、上記管板の厚さが著しく増大し、これによって、チューブ膜（膜チューブ）の有効膜面積が減少したり、管板が製造し難くなるといった問題がある。
【０００６】
また、上記管板（集束プレート）を金属製の平板で形成した場合、管板の厚さは薄くなるが、管板の重量が著しく増加するといった問題がある。
本発明は、集束プレートの厚さを薄くするとともに集束プレートを軽量化す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。
【０００７】
【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発明の膜モジュールは、ケーシング内に膜エレメントが設けられ、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して支持する集束プレートとで構成され、上記集束プレートは、複数の貫通孔を有するハニカム構造の多孔体からなり、上記膜チューブは、上記貫通孔に挿通され、且つ貫通孔に充填された接着剤によって集束プレートに接着されているものである。
【０００８】
これによると、集束プレートをハニカム構造の多孔体で構成しているため、集束プレートの強度が向上し、これにより、集束プレートの厚さを薄くすることが可能になると共に集束プレートを軽量化することが可能になる。
【０００９】
本第２発明の膜モジュールは、多孔体の材質が金属、セラミックスのいずれかであるものである。
【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６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を備えたものであり、被処理水（被処理流体の一例）を後述する膜チューブ４の外側から内側へ透過させて濾過する外圧式のものである。
【００１１】
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５が形成されている。これら両膜エレメント装入口５の外周縁にはケーシングフランジ６が設けられている。
【００１２】
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ス製の複数本の膜チューブ４と、これら膜チューブ４の基端部を集束固定して各膜チューブ４を片持状に支持する円板形状の集束プレート７とで構成されている。尚、上記各膜チューブ４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。
【００１３】
また、図４〜図６に示すように、上記集束プレート７は、多数の貫通孔８を有するハニカム構造の六角形状の多孔体９と、多孔体９の外周縁に設けられた円環状の外枠板１０とで構成されている。上記多孔体９と外枠板１０との材質はステンレス等の金属である。また、上記貫通孔８は複数の六角形の薄い隔壁１１により仕切られて形成されている。
【００１４】
上記多孔体９は、外枠板１０に形成された六角形の取付穴１８に嵌め込まれ、外枠板１０に溶接（又は接着剤）で水密且つ一体に接合されている。尚、多孔体９の外周面と外枠板１０の内周面との隙間は上記溶接や接着剤で埋められている。
【００１５】
また、上記各膜チューブ４の基端側は、各貫通孔８に挿通され、各貫通孔８に充填された接着剤１２（エポキシ樹脂やシリコン樹脂等の樹脂材）によって多孔体９に水密に接着固定されている。尚、各膜チューブ４の基端側の外周面と各貫通孔８の内周面との隙間は上記接着剤１２によって埋められている。尚、外枠板１０には複数のボルト孔１３が形成されている。
【００１６】
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内に充填された膜エレメント３の各膜チューブ４の基端開口４ａ側を覆う鏡板状のキャップ１４が着脱自在に取付けられている。
【００１７】
すなわち、上記キャップ１４の開口端の外周縁にはキャップフランジ１５が設けられている。そして、上記集束プレート７の外枠板１０をケーシングフランジ６とキャップフランジ１５との間に挟み込んだ状態で、複数のボルト１６を挿通し、ナット１７を締めてケーシングフランジ６とキャップフランジ１５とを締結することにより、両膜エレメント３がそれぞれケーシング２内に水平に据付け固定されている。尚、上記ボルト１６は両フランジ６，１５のボルト孔（図示せず）と外枠板１０のボルト孔１３（図３参照）とに挿通されている。
【００１８】
また、集束プレート７の外枠板１０とケーシングフランジ６との間は一方のパッキン１９によって水密にシールされている。さらに、外枠板１０とキャップフランジ１５との間は他方のパッキン２０によって水密にシールされている。
【００１９】
上記ケーシング２には、両膜エレメント３の間に形成された給水空間２２に対応する位置に被処理水を供給する原水供給口２３と、濃縮水排出口２４とが設けられている。上記原水供給口２３はケーシング２の下部に位置し、濃縮水排出口２４はケーシング２の両側上部に位置している。
【００２０】
また、上記キャップ１４の外周上部には濾過水排出口２５が設けられ、キャップ１４の外周下部にはキャップ１４内のドレンを排出するためのドレン排出口２６が設けられている。
【００２１】
以下、上記構成における作用を説明する。
図１，図２に示すように、原水供給口２３からケーシング２内の給水空間２２へ供給された被処理水は、各膜チューブ４の外側から内側へ透過する際に膜チューブ４で濾過され、膜チューブ４を透過した被処理水は濾過処理水として膜チューブ４の内部流路４ｂ（図３参照）を通って基端開口４ａからキャップ１４内に流出し、両濾過水排出口２５から外部へ排出される。
【００２２】
また、図４，図５に示すように、集束プレート７をハニカム構造の多孔体９で構成しているため、集束プレート７の強度が向上し、これにより、集束プレート７の厚さを薄くすることが可能になると共に集束プレート７を軽量化することが可能になる。
【００２３】
上記第１の実施の形態では、図５に示すように、多孔体９の各貫通孔８は六角形に形成されているが、六角形に限定されるものではなく、六角形以外の多角形であってもよい。
【００２４】
上記第１の実施の形態では、多孔体９と外枠板１０との材質を金属としたが、セラミックスやプラスチック等であってもよい。また、多孔体９の材質を金属又はセラミックスとし、外枠板１０の材質をプラスチックとしてもよい。
【００２５】
上記第１の実施の形態では、図４，図５に示すように、多孔体９と取付穴１８とを六角形状にしているが、第２の実施の形態として、図７，図８に示すように、多孔体９と取付穴１８とを円形状にしてもよい。この場合においても、多孔体９の外周面と外枠板１０の内周面との隙間は溶接や接着剤で埋められている。
【００２６】
次に、本発明における第３の実施の形態を図９〜図１１に基づいて説明する。集束プレート７は、多数のほぼ三角形状の貫通孔３５を有するハニカム構造の多孔体３６（図１０参照）と、多孔体３６の外周縁に設けられた円環形状の外枠板３７とで構成されている。上記多孔体３６は、図１１に示すように、柔軟で折り曲げ自在な薄い帯状部材３８によって構成されている。
【００２７】
すなわち、上記帯状部材３８は、薄い帯状の平板材３９と、この平板材３９の表裏いずれか片面に設けられた薄い波状板材４１とで構成されている。図１１の仮想線で示すように、上記帯状部材３８を一端部から巻き取ることによって、図１０に示すように、円形状の多孔体３６が形成される。尚、多孔体３６の最外周部においては、上記帯状部材３８の終端部（他端部）の幅が内周側に向かって次第に縮小するように構成されている。
【００２８】
上記のようにして多数の貫通孔３５を有する多孔体３６を形成した後、多孔体３６を外枠板３７に形成された円形状の取付穴に嵌め込み、多孔体３６の外周面と外枠板３７の内周面とを接着剤（又は溶接）で隙間が発生しないように水密且つ一体に接合する。これにより、集束プレート７が形成される。その後、図９に示すように、各膜チューブ４の基端側を各貫通孔３５に挿通し、各貫通孔３５に接着剤１２を充填して、各膜チューブ４の基端側を多孔体３６に水密に接着固定する。尚、各膜チューブ４の基端側の外周面と各貫通孔３５の内周面との隙間は上記接着剤１２によって埋められている。これにより、膜エレメント３が形成される。
【００２９】
尚、多孔体３６と外枠板３７の材質は金属である。
これによると、多孔体３６を帯状部材３８から容易に形成することができる。上記第２の実施の形態では、多孔体３６と外枠板３７の材質を金属としたが、プラスチック等でもよく、或いは、多孔体３６を金属とし、外枠板３７をプラスチックにしてもよい。
【００３０】
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４の外側から内側へ透過させて濾過する外圧式の膜モジュール１を挙げたが、第４の実施の形態として、図１２に示すように、被処理水を膜チューブ４の内側から外側へ透過させて濾過する内圧式の膜モジュール４５であってもよい。尚、この膜モジュール４５では、原水供給口２３は両キャップ１４の外周下部に設けられ、濾過水排出口２５はケーシング２の外周上部に設けられ、ドレン排出口２６はケーシング２の外周下部に設けられ、さらに、両キャップ１４の外周上部には空気抜き口４６が設けられている。
【００３１】
上記各実施の形態では、膜チューブ４の材質をセラミックスにしたが、セラミックスに限定されるものではない。
上記各実施の形態では、被処理流体として水を挙げたが、水以外の液体又は気体であってもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、集束プレートをハニカム構造の多孔体で構成しているため、集束プレートの強度が向上し、これにより、集束プレートの厚さを薄くすることが可能になると共に集束プレートを軽量化することが可能になる。
【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、膜モジュールの集束プレートの分解斜視図である。
【図６】同、膜モジュールの集束プレートの多孔体を膜チューブの基端開口側から見た拡大図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態における膜モジュールの膜エレメントを膜チューブの基端開口側から見た図である。
【図８】同、膜モジュールの集束プレートの分解斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態における膜モジュールの膜エレメントを膜チューブの基端開口側から見た図である。
【図１０】同、膜モジュールの集束プレートの多孔体の図である。
【図１１】同、膜モジュールの集束プレートの多孔体を帯状部材から形成する方法を示す図である。
【図１２】本発明の第４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　　膜チューブ
７　　集束プレート
８　　貫通孔
９　　多孔体
１２　　接着剤
３５　　貫通孔
３６　　多孔体
４５　　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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【図９】
2004141762.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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