(57)【要約】【課題】膜チューブを集束プレートに容易に装着することが可能で、また、集束プレートの軽量化を図ることができ、さらに、膜チューブの有効膜面積の減少を防止することができる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、先端を閉塞した複数の膜チューブ４と、膜チューブ４を集束固定して片持状に支持する集束プレート７とで構成され、膜チューブ４の基端側が、集束プレート７に形成された貫通孔に挿通され、且つ接着剤９によって集束プレート７に接着され、集束プレート７は、膜チューブ４との接着代を確保するための所定厚さを有するプラスチック製の固定プレート２３と、固定プレート２３を補強する補強プレート２４，２５とからなる合板構造を有し、固定プレート２３は両補強プレート２４，２５間に挟まれて一体に接着されている。【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片持ち状に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、樹脂製の固定プレートと、この固定プレートを補強する補強プレートとを接合して構成されていることを特徴とする膜モジュール。
【請求項２】
各膜チューブの基端側が、集束プレートに形成された複数の貫通孔に挿通され、且つ接着剤によって集束プレートに接着されて固定され、固定プレートは膜チューブとの接着代を確保するための所定厚さを有しており、上記集束プレートは上記固定プレートと補強プレートとからなる合板構造を有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】
固定用部材はプラスチック製であり、補強用部材は金属製であ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、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、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。）。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。
【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、チューブ膜（膜チューブ）をねじによって管板（集束プレート）に取付けているため、ネジ部を有する管端部材をチューブ膜の開口端側に取付けたり、管板の管取付穴にネジ部を形成する必要があり、多数のチューブ膜を管板に装着する場合、非常に手間がかかるといった問題がある。
【０００５】
また、管板にネジ部を形成しているため、上記管板の厚みは、上記ネジ部の深さを十分に確保し得るだけの一定の厚み以上に設定する必要がある。したがって、上記管板を金属製にした場合、強度は十分であるが、管板の重量が非常に重くなってしまい、軽量化を図ることができなかった。
【０００６】
また、軽量化のために上記管板を樹脂製にした場合、上記ネジ部形成に必要な一定の厚みは確保されるが、金属製のものに比べて強度が大幅に低下するため、金属製の管板よりも厚みを増大させる必要があった。特に、膜モジュールのサイズが大きくなるのに伴って管板が大型化した場合、樹脂製の管板では、管板の厚みが著しく増大し、チューブ膜の有効膜面積が減少してしまうといった問題や、管板が製造し難くなるといった問題が生じた。
【０００７】
本発明は、膜チューブを集束プレートに容易に装着することが可能で、また、集束プレートの軽量化を図ることができ、さらに、膜チューブの有効膜面積の減少を防止することができる膜モジュールを提供することを目的とする。
【０００８】
【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片持ち状に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、樹脂製の固定プレートと、この固定プレートを補強する補強プレートとを接合して構成されているものである。
【０００９】
これによると、固定プレートを樹脂製にしたため、集束プレートの軽量化を図ることができる。また、集束プレートの強度は補強プレートによって確保されるため、従来のように集束プレートを樹脂のみで製作する場合に比べて、集束プレートの強度が向上する。これにより、膜モジュールが大型化しても、集束プレートの厚みを従来よりも薄くすることが可能であり、したがって、膜チューブの有効膜面積の減少を防止することができる。
【００１０】
また、本第２発明の膜モジュールは、各膜チューブの基端側が、集束プレートに形成された複数の貫通孔に挿通され、且つ接着剤によって集束プレートに接着されて固定され、固定プレートは膜チューブとの接着代を確保するための所定厚さを有しており、上記集束プレートは上記固定プレートと補強プレートとからなる合板構造を有しているものである。
【００１１】
これによると、膜チューブの基端側を集束プレートの貫通孔に挿通して接着剤によって集束プレートに接着して固定するため、従来のようにねじで取付ける場合に比べて、膜チューブを容易に集束プレートに装着することが可能である。
【００１２】
この際、膜チューブの接着に必要な接着代は固定プレートの厚さで確保されるため、膜チューブは十分な接着力で集束プレートに接着される。
また、本第３発明の膜モジュールは、固定用部材はプラスチック製であり、補強用部材は金属製であることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。また、上記各膜チューブ４の基端側は、図５，図６に示すように集束プレート７に形成された複数の貫通孔８に挿通され、図７に示すように接着剤９によって集束プレート７に接着され水密に集束固定されている。
【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１１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１１の開口端の外周縁にはキャップフランジ１２が設けられている。そして、上記集束プレート７の外周部を上記ケーシングフランジ６とキャップフランジ１２との間に挟み込んだ状態で、複数のボルト１３を挿通し、ナット１４を締めてケーシングフランジ６とキャップフランジ１２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。
【００１８】
尚、上記集束プレート７の外周部には、ボルト１３が挿通可能な複数のボルト孔２２が形成されている。また、集束プレート７とケーシングフランジ６との間は一方のパッキン１５によって水密にシールされている。さらに、集束プレート７とキャップフランジ１２との間は他方のパッキン１６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１７に対応する位置に被処理水を供給する原水供給口１８と、濃縮水排出口１９とが設けられている。上記原水供給口１８はケーシング２の下部に位置し、濃縮水排出口１９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１１の外周上部には濾過水排出口２０が設けられ、キャップ１１の外周下部にはキャップ１１内のドレンを排出するためのドレン排出口２１が設けられている。
【００２１】
また、図３〜図７に示すように、上記膜エレメント３の集束プレート７は、膜チューブ４との接着代Ａ（接着範囲）を確保するための所定厚さを有するプラスチック（樹脂の一例）製の固定プレート２３と、上記固定プレート２３を補強する金属（ステンレス等）製の一対の補強プレート２４，２５とからなる互いに接合された三層の合板構造を有している。上記固定プレート２３と補強プレート２４，２５とはそれぞれ円板形状であり、固定プレート２３は両補強プレート２４，２５間に挟まれ、このうち一方の補強プレート２４は固定プレート２３に対してケーシングフランジ６側にあり、他方の補強プレート２５は固定プレート２３に対してキャップフランジ１２側にあり、これら補強プレート２４，２５はそれぞれ接着剤で固定プレート２３に一体に接着されている。
【００２２】
尚、各膜チューブ４と集束プレート７とを接着する接着剤９は上記各膜チューブ４の基端部の外周面と集束プレート７の貫通孔８の内周面との隙間および集束プレート７の厚さ方向における両面に塗布されており、上記接着剤９が固化することによって接着剤層が形成されている。尚、接着剤９は、集束プレート７とパッキン１５，１６との当接部分（集束プレート７の外周部分）には、水密性を確保するために塗布されていない。
【００２３】
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１８からケーシング２内の給水空間１７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１１内に流出し、両濾過水排出口２０から外部へ排出される。
【００２４】
また、図５，図６に示すように各膜チューブ４の基端部を集束プレート７の貫通孔８に挿通した後、図７に示すように、接着剤９を塗布することによって、各膜チューブ４の基端部を集束プレート７に接着して固定するため、従来のようにねじで取付ける場合に比べて、膜チューブ４を容易に集束プレート７に装着することが可能である。
【００２５】
この際、膜チューブ４の接着に必要な接着代Ａは固定プレート２３の厚さで確保されるため、膜チューブ４は十分な接着力で集束プレート７に接着され、さらに、上記固定プレート２３をプラスチック製にしたため、集束プレート７の軽量化を図ることができる。
【００２６】
また、集束プレート７の強度は両補強プレート２４，２５によって確保されるため、従来のように集束プレート７を樹脂（プラスチック等）のみで製作する場合に比べて、集束プレート７の強度が向上する。これにより、膜モジュール１が大型化しても、集束プレート７の厚みを従来よりも薄くすることが可能であり、したがって、膜チューブ４の有効膜面積の減少を防止することができる。
【００２７】
上記第１の実施の形態では、図７に示すように、一対の補強プレート２４，２５間に固定プレート２３を挟むことによって三層合板構造の集束プレート７を構成しているが、第２の実施の形態として、図８に示すように、一方の補強プレート２４と固定プレート２３とで二層合板構造の集束プレート７を構成してもよい。また、他方の補強プレート２５と固定プレート２３とで集束プレート７を構成してもよい。
【００２８】
さらに、第３の実施の形態として、図９に示すように、一対のプラスチック製の固定プレート３０，３１間に金属（ステンレス等）製の補強プレート３２を挟むことによって集束プレート７を構成してもよい。
【００２９】
また、上記第１〜第３の実施の形態では、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１０，図１１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３５であってもよい。尚、この膜モジュール３５では、原水供給口１８は両キャップ１１の外周下部に設けられ、濾過水排出口２０はケーシング２の外周上部に設けられ、ドレン排出口２１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１１の外周上部には空気抜き口３６が設けられている。
【００３０】
上記各実施の形態では、固定プレート２３，３０，３１をプラスチックで製作しているが、プラスチック以外の樹脂（ステンレス等の金属よりも軽量のもの）を用いてもよい。また、補強プレート２４，２５，３２をステンレス等の金属で製作しているが、ステンレス以外の金属を用いてもよい。
【００３１】
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】
以上のように本第１発明によると、集束プレートの軽量化を図ることができ、また、集束プレートの厚みを薄くして、膜チューブの有効膜面積の減少を防止することができる。
【００３３】
さらに、本第２発明によると、膜チューブを容易に集束プレートに装着することが可能であり、膜チューブの接着に必要な接着代は固定プレートの厚さで確保されるため、膜チューブは十分な接着力で集束プレートに接着される。
【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拡大断面図であり、貫通孔に膜チューブを挿通する以前の状態を示す。
【図６】同、膜モジュールの集束プレートの拡大断面図であり、貫通孔に膜チューブを挿通した状態を示す。
【図７】同、膜モジュールの集束プレートの拡大断面図であり、貫通孔に膜チューブを挿通して接着剤で接着した状態を示す。
【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集束プレートの拡大断面図であり、貫通孔に膜チューブを挿通して接着剤で接着した状態を示す。
【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集束プレートの拡大断面図であり、貫通孔に膜チューブを挿通して接着剤で接着した状態を示す。
【図１０】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。
【図１１】同、膜モジュールの斜視図である。
【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　　接着剤
２３　　固定プレート
２４，２５　　補強プレート
３０，３１　　固定プレート
３２　　補強プレート
３５　　膜モジュール
Ａ　　接着代
【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】
2004141761.tif 000009
【図８】
2004141761.tif 000010
【図９】
2004141761.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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