(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に渡された複数本の中空糸膜がその端部で束ねられて互いに対向される一対のヘッダに固定された濾過モジュールと、この濾過モジュールが収納されるとともに原水が導入されるケーシングとを備えた濾過ユニットにおいて、
上記ケーシングは、有底箱形をなし、その底部を下向きにして設置されるケーシング本体を備え、
上記ヘッダのそれぞれが上記ケーシング本体の取付側壁に形成された貫通孔に液密に嵌め込まれるとともに、
上記中空糸膜により原水から濾過された濾過水を排出する濾過水管が、上記ケーシングの外側から上記ヘッダに接続されており、
上記ヘッダは、上記中空糸膜が固定される糸膜固定部と、この糸膜固定部とによって上記取付側壁を挟み込むヘッダ蓋部とを備え、これら糸膜固定部およびヘッダ蓋部と上記取付側壁との間にはそれぞれＯリングが介在されて、上記糸膜固定部とヘッダ蓋部とが一体化されることにより上記ヘッダが上記取付側壁に固定されることを特徴とする濾過ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜により原水を濾過する濾過モジュールを、原水が導入されるケーシング内に収容した濾過ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような濾過ユニットとして、上方および下方が開口した外形直方体状の箱枠型のケーシング内に、多数の中空糸膜を束ねた膜エレメントを、その両端をケーシングの長手方向に対向する一対の端板に取り付けることにより中空糸膜がこの長手方向に渡されるようにして収容したものが、例えば非特許文献１に提案されている。
【０００３】
このような濾過ユニットの一例を図５に示す。この濾過ユニット１は、水平方向に渡された複数本の中空糸膜３が端部で束ねられて一対のヘッダ４に固定された濾過モジュール２と、該濾過モジュール２を収容するとともに濾過対象となる原水Ｗ１が導入されたケーシング５とを備えている。また、ヘッダ４には、中空糸膜３によって原水Ｗ１から濾過された濾過水Ｗ２を吸引してケーシング５外部に排出する濾過水管６が接続されており、この濾過水管６の下流側には例えばポンプ等の吸引手段（図示省略）が設けられている。
この濾過ユニット１においては、中空糸膜の内部とヘッダ内部及び濾過水管はそれぞれ連通状態とされており、原水の濾過を行う際には、吸引手段が濾過水管６内の濾過水Ｗ２を吸引することで中空糸膜３による原水Ｗ１の濾過を促し、効率的な濾過を行うことができるようになっている。
【非特許文献１】鹿島田、中山、笹川、松田「浸漬膜を用いた大容量膜濾過システムの開発（Ｉ）」、第５５回全国水道研究発表会講演集、社団法人日本水道協会、平成１６年５月１０日、ｐ．１８２−１８３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のような従来の濾過ユニットにおいては、ケーシング５内に濾過モジュール２全体が収容されているため、ヘッダ４に接続された濾過水管６は、ケーシング５内部を経て外部へと配管される。従って、ケーシング５はこの濾過水管６の占有領域も加味した分だけ容積を確保しなければならず、これによって濾過ユニット１が必要以上に大きくなってしまうという問題があった。
また、この状態では濾過水管６がケーシング５内部に収容されて原水Ｗ１に浸漬されているため、濾過水管６のメンテナンスを行うにも濾過モジュール２ごと濾過水管６を原水Ｗ１から引き上げなければならず、この濾過水管６のメンテナンス等に時間と労力を要する結果となっていた。
【０００５】
この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、コンパクト化を図ることができるとともに、メンテナンスを容易にすることが可能な濾過ユニット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】
【０００６】
上記課題を解決するため、この発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係る濾過ユニットは、水平方向に渡された複数本の中空糸膜がその端部で束ねられて互いに対向される一対のヘッダに固定された濾過モジュールと、該濾過モジュールが収納されるとともに原水が導入されるケーシングとを備えた濾過ユニットにおいて、上記ケーシングは、有底箱形をなし、その底部を下向きにして設置されるケーシング本体を備え、上記ヘッダのそれぞれが上記ケーシング本体の取付側壁に形成された貫通孔に液密に嵌め込まれるとともに、上記中空糸膜によって原水から濾過された濾過水を排出する濾過水管が、上記ケーシングの外側から前記ヘッダに接続されており、上記ヘッダは、上記中空糸膜が固定される糸膜固定部と、この糸膜固定部とによって上記取付側壁を挟み込むヘッダ蓋部とを備え、これら糸膜固定部およびヘッダ蓋部と上記取付側壁との間にはそれぞれＯリングが介在されて、上記糸膜固定部とヘッダ蓋部とが一体化されることにより上記ヘッダが上記取付側壁に固定されることを特徴としている。
【０００７】
このような特徴の濾過ユニットによれば、ケーシングの側壁に貫通孔が設けられ、この貫通孔に濾過モジュールのヘッダが嵌め込まれることにより、ヘッダはケーシング内外を貫通するようにしての該ケーシングの外部に露呈する。したがって、ヘッダに接続される濾過水管をケーシング外部にて配管することが可能となるため、ケーシング内に濾過水管を配管するための空間を設ける必要がなく、該ケーシングを、原水を導入するのに適した必要最低限の大きさに留めることができる。また、濾過水管は、原水に浸漬されることなくケーシング外部に配管されるため、濾過モジュールごとケーシング内の原水から引き上げたりすることなく、濾過水管のメンテナンスを行うことができる。
【０００８】
また、本発明に係る濾過ユニットでは、糸膜固定部およびヘッダ蓋部と取付側壁との間にそれぞれＯリングが介在されて液密性が確保されているため、原水および濾過水がそれぞれ漏出してしまうことはない。
【０００９】
さらに、本発明の濾過ユニットによれば、ヘッダが、糸膜固定部とヘッダ蓋部とからなり、これら部材が固定一体化される際に取付側壁を挟み込むことで、濾過モジュールを強固にケーシング本体に嵌め込むことができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の濾過ユニットによれば、ケーシングの側壁の貫通孔に濾過モジュールのヘッダを嵌め込むことによって、ケーシング内に濾過水管を配管する空間を設ける必要がなくなるため濾過ユニット自体のコンパクト化を図ることができるとともに、濾過水管がケーシング外部に配管されるため、そのメンテナンスを容易にすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態である濾過ユニットについて、図面を参照して詳細に説明する。
図１は第１の実施形態に係る濾過ユニットの概略構成を示す透過斜視図、図２は第１の実施形態に係る濾過ユニットの概略構成を示す側断面図、図３は図２の部分拡大図である。
本実施形態に係る濾過ユニット１０は、図１および図２に示すように、濾過対象となる原水Ｗ１が内部に導入されるケーシング２０と、このケーシング２０内に収容されて原水Ｗ１を濾過水Ｗ２へと濾過する濾過モジュール３０と、該濾過モジュール３０に接続された濾過水管４０とを備えている。
【００１２】
ケーシング２０は、ステンレス等の耐蝕性の高い金属材等によって構成されて、平面視に長方形の有底箱形をなし、その底部を下向きにして設置されるケーシング本体２１と、該ケーシング本体２１の上部開口部を覆って取り外し可能とされたケーシング蓋部２２とを備えている。
ケーシング本体２１の４つの側壁のうち、ケーシング本体２１が平面視になす上記長方形の短辺に沿った２つの側壁は、濾過モジュール３０のヘッダ３２が嵌め込まれる取付側壁２３とされており、これら取付側壁２３のそれぞれにはケーシング２０の内外を連通させる貫通孔２４が、上記長方形の長辺に沿った横方向（図１および図２の左右方向）に互いに対向するように開口されている。
【００１３】
濾過モジュール３０は、図１および図２に示すように、上記横方向に渡される複数本（多数本）の中空糸膜３１が所定本ずつその両端部で束ねられて、各端部がこの横方向に互いに対向するように設置された一対のヘッダ３２にそれぞれ固定されたものである。なお、中空糸膜３１としては、例えば親水性ポリエチレン製の中空糸ＭＦ膜（孔径０．１μｍ）を用いることができるが、中空糸膜３１を限定するものではない。また、中空糸膜３１は、説明のために径が太くされるとともに本数が少なく図示されている。
【００１４】
上記ヘッダ３２は、詳しくは図３に示すように、その内部に中空糸膜３１により原水Ｗ１から濾過された濾過水Ｗ２が導かれる空間を備えており、糸膜固定部３３とヘッダ蓋部３５との２つの部材から構成されている。
【００１５】
糸膜固定部３３は、内部が中空状とされた、図１に示すような円板状、あるいは正方形平板状をなしており、その２つの円形面あるいは正方形面の一方が糸膜固定面３３ａとされて、一対のヘッダ３２の糸膜固定部３３同士で上記横方向に対向するように配置されている。そして、これら対向する糸膜固定面３３ａの間に上記中空糸膜３１が渡されて、その中空糸膜３１の中空部と糸膜固定部３３の中空部とがそれぞれ連通状態となるように中空糸膜３１が固定されている。
また、各糸膜固定部３３においてこの糸膜固定面３３ａと反対側の他方の円形面あるいは正方形面は、ケーシング本体２１の取付側壁２３を後述するＯリング３８を介して内側から押圧する押圧面３３ｂとされており、該押圧面３３ｂの略中央には上記取付側壁２３の貫通孔２４に嵌め込まれる円筒部３４が、糸膜固定部３３内外を連通させるように設けられている。この円筒部３４の外径は、取付側壁２３における貫通孔２４の径より僅かに小さくされて該貫通孔２４に嵌め入れ可能とされており、その外周面３４ａには雄ネジが形成されている。
【００１６】
ヘッダ蓋部３５は、上記円筒部３４の外径より一回り大きな外径を有する有底円筒状をなし、すなわち糸膜固定部３３がなす上記円形面と同径あるいは上記正方形面の内接円と略同径とされてその中央に濾過水管４０が連通状態にして接続された円形の蓋面部３６と、上記円筒部３４の雄ネジと螺合可能な雌ネジを内周面３７ａに有する円筒状の縁部３７とが一体に形成された構成とされている。そして、このヘッダ蓋部３５は、糸膜固定部３３の円筒部３４の雄ネジに縁部３７の雌ネジを螺合させることで糸膜固定部３３と固定一体化され、これにより内部に中空の上記空間を備えたヘッダ３２が構成される。なお、縁部３７の端面は、ケーシング本体２１の取付側壁２３を後述するＯリング３８を介して外側から押圧する押圧端面３７ｂとされている。
【００１７】
濾過水管４０は、ヘッダ蓋部３５の蓋面部３６略中央への接続箇所からケーシング２０の下方に延びるように配管されている。従って、ケーシング本体２１内に導入された原水Ｗ１が濾過モジュール３０を浸漬している場合など、濾過水管４０の蓋面部３６への接続箇所の高さよりもケーシング本体２１に導入された原水Ｗ１の液面が高い位置にある場合には、その水頭差圧による濾過が可能になる。
【００１８】
このような構成の濾過モジュール３０は、以下のようにしてケーシング２０内に収容されて取り付けられる。
まず、濾過モジュール３０からヘッダ蓋部３５を分離させた状態の中空糸膜３１および糸膜固定部３３をケーシング本体２１内に収容し、糸膜固定部３３の円筒部３４をケーシング本体２１における取付側壁２３の貫通孔２４に挿通させる。これにより円筒部３４はこの貫通孔２４をケーシング２０の内側から外側に向かって貫通した状態となり円筒部３４の先端はケーシング２０の外部に露呈した状態となる。
そして、この状態において、ケーシング２０の外側から糸膜固定部３３の円筒部３４の雄ネジにヘッダ蓋部３５の縁部３７の雌ネジを螺合させて、糸膜固定部３３の円筒部３４の開口部を閉塞する。
【００１９】
この際、詳しくは図３に示すように、取付側壁２３は、糸膜固定部３３の押圧面３３ｂとヘッダ蓋部３５の押圧端面３７ｂとによって、ケーシング本体２１の内外から押圧されて挟み込まれる。即ち、糸膜固定部３３とヘッダ蓋部３５とを一体化させてヘッダ３２を構成するのと同時に、当該ヘッダ３２が取付側壁２３に強固に固定される。なお、本実施形態においては、押圧面３３ｂと取付側壁２３との間、および取付側壁２３と押圧端面３７ｂとの間にはそれぞれＯリング３８が介在されており、これによってケーシング２０内に導入された原水Ｗ１およびヘッダ３２内の濾過水Ｗ２が漏出しないように液密性が保持されている。
【００２０】
なお、本実施形態の濾過ユニット１０においては、図２に示すように、ケーシング本体２１内の中空糸膜３１の下方に、曝気装置２５が設けられている。この曝気装置２５は、例えば図示されない送気管に接続されて空気を散出する散気管であり、膜の洗浄を行う場合、こうして散出された空気は気泡流となって上方へ向かい中空糸膜３１を揺動させる。これによって、該中空糸膜３１に付着した原水Ｗ１中の濁質を剥離して洗浄し、中空糸膜３１の濾過作用が低下するのを防いでいる。また、散気時に逆流洗浄を行うと洗浄効果が大きい。
【００２１】
以上のような構成の濾過ユニット１０によって原水Ｗ１の濾過を行う際には、まず、ケーシング蓋部２２に挿通された図示されない原水導入管を通してケーシング本体２１内に原水Ｗ１を導入して満たす。すると、原水Ｗ１が濾過モジュール３０の中空糸膜３１によって濾過され、混濁物が除去された清澄な濾過水Ｗ２が中空糸膜３１内の中空部を経てヘッダ３２内の上記中空の空間に至り、さらにヘッダ３２に接続された濾過水管４０によってケーシング２０外部に排出される。
【００２２】
ここで本実施形態の濾過ユニット１０によれば、ケーシング本体２１の取付側壁２３形成された貫通孔２４に濾過モジュール３０のヘッダ３２が液密に嵌め込まれることにより、ヘッダ３２はケーシング２０内外を貫通するようにして該ケーシング２０の外部に露呈している。これにともなって、該ヘッダ３２に接続される濾過水管４０はケーシング２０外部に配管することができるため、ケーシング２０内に濾過水管４０を配管するための空間を設ける必要がない。従って、ケーシング２０を、原水Ｗ１を導入するのに適した必要最低限の大きさに留めることができ、濾過ユニット１０自体のコンパクト化を図ることが可能となる。
【００２３】
さらに、上記のように濾過水管４０がケーシング２０外部に配管されているため、該濾過水管４０はケーシング２０内の原水Ｗ１中に浸漬されることはない。従って、この濾過水管４０の保守・点検などを行う場合でも、ケーシング２０外部からの作業で済ませることができ、原水Ｗ１から濾過モジュール３０ごと濾過水管４０を引き上げて作業したりする必要がなくなって、このような濾過水管４０のメンテナンスを容易にすることが可能となる。
【００２４】
一方、本実施形態の濾過ユニット１０においては、濾過水管４０がヘッダ３２との接続箇所からケーシング２０の下方に向かって延びるように配管されているため、ケーシング２０内に原水Ｗ１を導入してその液面が濾過水管４０の高さを超えると、該原水Ｗ１の液面と濾過水管４０との間にはその高低差に応じた水頭差圧が生じる。
従って、この水頭差圧を利用してケーシング２０内の原水Ｗ１を中空糸膜３１で濾過して濾過水管４０へと導くことが可能となるため、濾過水管４０にポンプ等の吸引手段を別個設けなくとも、中空糸膜３１による原水Ｗ１の濾過を促すことができる。このため、効率的に濾過を行いながらも、濾過ユニット１０自体の構成を簡易なものとすることができ、メンテナンスを一層容易にしたり、製造コストの低減を図ったりすることが可能となる。
【００２５】
また、ヘッダ３２が、糸膜固定部３３とヘッダ蓋部３５との二点の部材とからなり、これら部材が固定一体化される際に取付側壁２３を挟み込むことで、濾過モジュールを強固にケーシング本体２１に嵌め込むことができるとともに、糸膜固定部３３およびヘッダ蓋部３５と取付側壁２３との間にはそれぞれＯリング３８が介在されて液密性が確保されているため、原水Ｗ１および濾過水Ｗ２がそれぞれ漏出してしまうことはない。
【００２６】
以上、本発明である濾過ユニット１０の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば、本実施形態においては、濾過水管４０はヘッダ３２との接続箇所から下方に向かって延びるように配管されたものを説明したが、これに限定されることはなく、例えば図４に示すような変形例の濾過ユニット５０であってもよい。この濾過ユニット５０は、濾過水管６０がヘッダ３２との接続箇所から上方に向かって延びており、濾過水管６０の下流側にポンプ等の吸引手段を設けることで、中空糸膜３１による原水Ｗ１の濾過を行うようになっている。
この濾過ユニット５０においても、実施形態の濾過ユニット１０と同様に、ケーシング本体２１に濾過モジュール３０のヘッダ３２が嵌め込まれて濾過水管６０がケーシング２０外部に配管されているため、濾過ユニット５０自体のコンパクト化及び省メンテナンス化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１の実施形態に係る濾過ユニットの概略構成を示す透過斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る濾過ユニットの概略構成を示す側断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】変形例の濾過ユニットの概略構成を示す側断面図である。
【図５】従来の濾過ユニットの概略構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０、５０   濾過ユニット
２０  ケーシング
２１  ケーシング本体
２２  ケーシング蓋部
２３  取付側壁
２４  貫通孔
２５   曝気装置
３０  濾過モジュール
３１  中空糸膜
３２  ヘッダ
３３  糸膜固定部
３３ａ       糸膜固定面
３３ｂ       押圧面
３４  円筒部
３４ａ       外周面
３５  ヘッダ蓋部
３６  蓋面部
３７  縁部
３７ａ       内周面
３７ｂ       押圧端面
３８  Ｏリング
４０、６０   濾過水管
Ｗ１  原水
Ｗ２  濾過水
【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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