(57)【要約】【課題】管状膜の他端部と他方のヘッダとの接着強度を高く保つとともに、各管状膜間の径方向における間隔を均一にすることが可能な膜モジュールを提供する。【解決手段】両端が開口した複数本の管状膜２が一対のヘッダによって間隔をおいて平行に支持され、各管状膜２の他端部と他方のヘッダ４との間に所定間隔Ｓが形成され、各管状膜２の他端部と他方のヘッダ４とは接着剤１０によって接着され、他方のヘッダ４に、各管状膜２の他端部の内周側の２箇所に当接して管状膜２を径方向Ａにおいて位置決めする位置決め部材１６が複数設けられ、各管状膜２の他端部が位置決め部材１６に当接した状態で、接着剤１０を管状膜２の他端部の外側から内側へ流入させるための流入部１７が管状膜２の他端部と他方のヘッダ４との間に形成される。【選択図】図６
2007245100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が開口した複数本の管状膜が一対のヘッダによって間隔をおいて平行に支持されている膜モジュールであって、
一方のヘッダは、板体で仕切られた通水室と、通水室に開口する給排口とを有し、
各管状膜の一端部が板体を貫通して通水室に連通し、
各管状膜の他端部と他方のヘッダとの間に所定間隔が形成され、
各管状膜の他端部と他方のヘッダとは上記所定間隔を埋める接着剤によって接着され、
他方のヘッダに、各管状膜の他端部に当接して管状膜を径方向において位置決めする位置決め部材が設けられ、
各管状膜の他端部が位置決め部材に当接した状態で、接着剤を管状膜の他端部の外側から内側へ流入させるための流入部が管状膜の他端部と他方のヘッダとの間に形成されることを特徴とする膜モジュール。
【請求項２】
位置決め部材は、各管状膜を、軸方向において他方のヘッダから所定間隔離れた位置に位置決めす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】
位置決め部材は管状膜の他端部の内周側の複数箇所に当接して管状膜を位置決めす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。
【請求項４】
位置決め部材は管状膜の他端部の外周側の複数箇所に当接して管状膜を位置決めすることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばセラミック製等の複数本の管状膜を有する膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の膜モジュールとしては、例えば図１２，図１３に示すように、被処理液中に浸漬して設けられる外圧型の膜モジュール５０がある（下記特許文献１参照）。この膜モジュール５０は、複数本の管状膜５１が一対のヘッダ５２，５３によって間隔をおいて平行に支持されている。管状膜５１は、セラミック製であり、その両端部は開口している。
【０００３】
一方のヘッダ５２は、面板５４で仕切られた吸引室５５と、吸引室５５に開口する吸引口５６とを有している。各管状膜５１の一端部は、面板５４を貫通して吸引室５５に連通しており、接着剤５７により面板５４に接着されている。
【０００４】
図１３に示すように、各管状膜５１の他端部と他方のヘッダ５３との間には所定間隔Ｓが形成されている。各管状膜５１の他端部と他方のヘッダ５３とは上記所定間隔Ｓを空けた状態で弾性接着剤５８によって接着されている。また、両ヘッダ５２，５３間には、互いに対向する一対のガイド板５９が設けられている。
【０００５】
これによると、上記膜モジュール５０によりろ過を行う際は、膜モジュール５０を汚泥混合液等の被処理液中に浸漬した状態で、被処理液を流動させて各管状膜５１の間を通過させるとともに、吸引口５６を通じて管状膜５１の内部に吸引圧を作用させることにより（或いは被処理液の自然水頭により）、管状膜５１において被処理液をろ過し、管状膜５１を外側から内側へ透過して得られた清澄水を吸引室５５から吸引口５６を経て外部に取り出す。
【０００６】
また、管状膜５１の他端部と他方のヘッダ５３との間には所定間隔Ｓが形成されているため、製作時、図１３（ａ）に示すように、弾性接着剤５８は管状膜５１の他端部の外側から所定間隔Ｓを通って管状膜５１の他端部の内側まで流入する。その後、弾性接着剤５８が硬化することによって、管状膜５１の他端部と他方のヘッダ５３とが接着される。弾性接着剤５８は上記のように管状膜５１の他端部の内側まで充填されているので、高い接着強度を得ることができる。
【０００７】
また、上記とは別の膜モジュールとして下記特許文献２に記載されたものがある。
これによると、ケーシングの板体に複数の凹部が形成され、各管状膜の他端部が凹部に嵌入されて閉塞され、各管状膜の他端部の外周面と板体とが樹脂層によって接着されてシールされている。
【特許文献１】特許第３３４０３４０号
【特許文献２】特許第３３１１２３６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記図１２に示したような従来の膜モジュール５０では、製作時、図１３（ｂ）に示すように、管状膜５１の他端部と他方のヘッダ５３との間に所定間隔Ｓをあけているため、管状膜５１の他端部が径方向Ａへ変動してずれ易くなり、径方向Ａにおける各管状膜５１間の間隔６０（図１２参照）が正規の間隔よりも拡大又は縮小するといった問題があり、上記間隔６０を均一にすることが難しかった。
【０００９】
また、各管状膜５１と他方のヘッダ５３との軸方向Ｂにおける間隔を正確に所定間隔Ｓに保つことが難しいといった問題もあった。
また、上記特許文献２に記載されたような従来の膜モジュールでは、各管状膜の他端部の外周側のみが樹脂層によって板体に接着されているため、接着強度を高く保つことが難しいといった問題がある。
【００１０】
本発明は、管状膜と他方のヘッダとの接着強度を高く保つとともに、製作時、各管状膜間の径方向における間隔を均一にすることが可能であり、さらに、各管状膜と他方のヘッダとの軸方向における間隔を正確に所定間隔に保つ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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本第１発明は、両端が開口した複数本の管状膜が一対のヘッダによって間隔をおいて平行に支持されている膜モジュールであって、
一方のヘッダは、板体で仕切られた通水室と、通水室に開口する給排口とを有し、
各管状膜の一端部が板体を貫通して通水室に連通し、
各管状膜の他端部と他方のヘッダとの間に所定間隔が形成され、
各管状膜の他端部と他方のヘッダとは上記所定間隔を埋める接着剤によって接着され、
他方のヘッダに、各管状膜の他端部に当接して管状膜を径方向において位置決めする位置決め部材が設けられ、
各管状膜の他端部が位置決め部材に当接した状態で、接着剤を管状膜の他端部の外側から内側へ流入させるための流入部が管状膜の他端部と他方のヘッダとの間に形成されるものである。
【００１２】
これによると、製作時、各管状膜の他端部と他方のヘッダとの間に所定間隔が形成されるように各管状膜を配置する。この際、管状膜の他端部は、位置決め部材によって径方向に位置決めされるため、径方向へ変動してずれることはない。この状態で、接着剤を流し込んで、上記所定間隔を埋め、各管状膜の他端部と他方のヘッダとを接着する。この際、接着剤は、各管状膜の他端部の外側から流入部を通って内側へ流入し、その後、硬化する。これにより、各管状膜間の径方向における間隔を均一にすることができるとともに、接着剤が各管状膜の他端部の内側まで充填されるため、各管状膜の他端部の外周側と内周側とが共に接着剤によって他方のヘッダに接着され、各管状膜の他端部と他方のヘッダとの接着強度を高く保つことができる。
【００１３】
本第２発明は、位置決め部材は、各管状膜を、軸方向において他方のヘッダから所定間隔離れた位置に位置決めするものである。
これによると、製作時、管状膜は、位置決め部材によって、軸方向において他方のヘッダから所定間隔離れた位置に位置決めされる。したがって、各管状膜と他方のヘッダとの軸方向における間隔を正確に所定間隔に保つことができる。
【００１４】
本第３発明は、位置決め部材は管状膜の他端部の内周側の複数箇所に当接して管状膜を位置決めするものである。
本第４発明は、位置決め部材は管状膜の他端部の外周側の複数箇所に当接して管状膜を位置決めするものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によると、管状膜の他端部と他方のヘッダとの接着強度を高く保つとともに、製作時、各管状膜間の径方向における間隔を均一にすることが可能であり、さらに、各管状膜と他方のヘッダとの軸方向における間隔を正確に所定間隔に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明における実施の形態を図面を参照にして説明する。
（実施の形態１）
図１，図２に示すように、１は被処理液中に浸漬して設けられる外圧型の膜モジュールである。この膜モジュール１は、複数本の管状膜２が一対のヘッダ３，４によって径方向に間隔をおいて平行に支持されている。各管状膜２は、セラミック製であり、その両端部は開口している。
【００１７】
一方のヘッダ３は、面板５（板体の一例）で仕切られた吸引室６（通水室の一例）と、吸引室６に開口する吸引口７（給排口の一例）とを有している。面板５には複数の貫通孔８が形成されている。各管状膜２の一端部は、貫通孔８に差し込まれて吸引室６に連通しており、接着剤９により面板５に接着されている。
【００１８】
図３〜図６に示すように、他方のヘッダ４は、断面形状がコ字状であり、一方のヘッダ３に対向する面に凹部４ａを有している。各管状膜２の他端部と他方のヘッダ４の凹部４ａの内底面４ｂとの間には所定間隔Ｓが形成されている。凹部４ａ内には弾性接着剤１０が充填されており、各管状膜２の他端部と他方のヘッダ４とは上記所定間隔Ｓを埋める弾性接着剤１０によって接着されている。
【００１９】
図１，図２に示すように、両ヘッダ３，４間には、互いに対向する左右一対のガイド板１２が設けられている。両ガイド板１２の一端部は一方のヘッダ３に固定されている。また、図８に示すように、両ガイド板１２の他端部は外枠１３に固定されており、他方のヘッダ４が外枠１３に嵌め込まれている。他方のヘッダ４と外枠１３とはその間に充填された弾性接着剤１４により接着されている。尚、上記弾性接着剤１０，１４として、例えばシリコン系弾性接着剤等が使用される。
【００２０】
図３〜図７に示すように、他方のヘッダ４の内底面４ｂには、各管状膜２を径方向Ａおよび軸方向Ｂにおいて位置決めする位置決め部材１６が複数設けられている。各位置決め部材１６は、側面が三角形をした平板状の部材である。位置決め部材１６の頂部１６ａが管状膜２の他端部開口２ａから内部へ突入している。また、位置決め部材１６の両斜辺１６ｂは、管状膜２の他端部開口２ａの内周側の１８０°離れた２箇所に当接している。尚、位置決め部材１６の板厚は管状膜２の他端部の内径よりも薄く形成され、また、位置決め部材１６の底辺は管状膜２の他端部の内径よりも長く形成されている。図７に示すように、位置決め部材１６は、管状膜２の軸方向Ｂから見て、一字状に形成されている。
【００２１】
図６に示すように、管状膜２の他端部が位置決め部材１６の両斜辺１６ｂに当接した状態で、管状膜２の他端部と他方のヘッダ４の内底面４ｂとの間には、流入部１７が位置決め部材１６を除いた範囲にわたって形成されている。流入部１７は弾性接着剤１０を管状膜２の他端部の外側から内側へ流入させるためのスペースである。
【００２２】
以下、上記構成における作用を説明する。
製作時、図６（ａ）に示すように、各位置決め部材１６の頂部１６ａを各管状膜２の他端部開口２ａから内部へ突入し、管状膜２の他端部開口２ａの内周側を位置決め部材１６の両斜辺１６ｂに当接する。これにより、各管状膜２の他端部は、位置決め部材１６によって径方向Ａに位置決めされ、径方向Ａへ変動してずれることはない。さらには、各管状膜２の他端部は、位置決め部材１６によって、軸方向Ｂにおいて他方のヘッダ４の内底面４ｂから所定間隔Ｓだけ離れた位置に位置決めされる。したがって、各管状膜２と上記内底面４ｂとの軸方向Ｂにおける間隔を正確に所定間隔Ｓに保つことができる。
【００２３】
この状態で、図６（ｂ）に示すように、弾性接着剤１０を他方のヘッダ４の凹部４ａ内に流し込んで、所定間隔Ｓを埋め、各管状膜２の他端部と他方のヘッダ４とを接着する。この際、弾性接着剤１０は、各管状膜２の他端部の外側から流入部１７のスペースを通って内側へ流入し、その後、硬化する。これにより、各管状膜２間の径方向Ａにおける間隔２０（図１，図２参照）を均一にすることができるとともに、弾性接着剤１０が各管状膜２の他端部の内側まで充填されるため、各管状膜２の他端部の外周側と内周側とが共に弾性接着剤１０によって他方のヘッダ４に接着され、各管状膜２の他端部と他方のヘッダ４との接着強度を高く保つことができる。
【００２４】
尚、上記のような膜モジュール１を被処理液中に浸漬してろ過を行う際には、吸引口７を通じて管状膜２の内部に吸引圧を作用させることにより（或いは被処理液の自然水頭により）、管状膜２において被処理液をろ過し、管状膜２を外側から内側へ透過して得られた清澄水を吸引室６から吸引口７を経て外部に取り出す。
【００２５】
また、図８に示すように、ガイド板１２の他端部と他方のヘッダ４とは、弾性接着剤１４の弾性変形により、管状膜２の軸方向Ｂに互いに変位可能となる。従って、ガイド板１２と管状膜２との熱膨張率に差がある場合でも、ガイド板１２と管状膜２とが互いに自由に伸縮し、これにより、管状膜２に過大な応力が作用することはなく、管状膜２の損傷を防止することができる。
【００２６】
（実施の形態２）
先述した実施の形態１では、図７に示すように位置決め部材１６を管状膜２の軸方向Ｂから見て一字状に形成しているが、本実施の形態２として、図９（ｂ）に示すように、位置決め部材１６を管状膜２の軸方向Ｂから見て十字状に形成してもよい。この場合、位置決め部材１６の各斜辺１６ｂは、管状膜２の他端部開口２ａの内周側の４箇所に９０°おきに当接している。また、流入部１７は、管状膜２の他端部と他方のヘッダ４の内底面４ｂとの間に、位置決め部材１６を除いた範囲にわたって形成されている。
【００２７】
上記実施の形態１では、図７に示すように位置決め部材１６が管状膜２の他端部開口２ａの内周側の２箇所に当接するようにしており、また、上記実施の形態２では、図９に示すように４箇所に当接するようにしているが、３箇所或いは５箇所以上の複数箇所に当接するようにしてもよい。
【００２８】
上記実施の形態１，２では位置決め部材１６を三角形に形成しているが、三角形に限定されるものではなく、例えば台形等に形成してもよい。
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３を図１０に基いて説明する。
【００２９】
位置決め部材２４は、１本の管状膜２につき、３枚の位置決め板２５ａ〜２５ｃで構成されている。各位置決め板２５ａ〜２５ｃは、他方のヘッダ４の内底面４ｂに設けられ、管状膜２の他端部の周囲に１２０°おきに配置されている。各位置決め板２５ａ〜２５ｃは、三角形状に形成されており、一方のヘッダ３に向かうほど外側に傾斜する斜辺２６を有している。
【００３０】
各位置決め板２５ａ〜２５ｃの斜辺２６は、管状膜２の他端部開口２ａの外周側の３箇所に１２０°おきに当接している。管状膜２の他端部が各位置決め板２５ａ〜２５ｃに当接した状態で、管状膜２の他端部と他方のヘッダ４の内底面４ｂとの間には、流入部１７が各位置決め板２５ａ〜２５ｃを除いた範囲にわたって形成されている。
【００３１】
以下、上記構成における作用を説明する。
製作時、管状膜２の他端部開口２ａの外周側を位置決め部材２４の各位置決め板２５ａ〜２５ｃの斜辺２６に当接する。これにより、各管状膜２の他端部は、位置決め部材２４によって径方向Ａに位置決めされ、径方向Ａへ変動してずれることはない。さらには、各管状膜２の他端部は、位置決め部材２４によって、軸方向Ｂにおいて他方のヘッダ４の内底面４ｂから所定間隔Ｓだけ離れた位置に位置決めされる。したがって、各管状膜２と上記内底面４ｂとの軸方向Ｂにおける間隔を正確に所定間隔Ｓに保つことができる。
【００３２】
この状態で、弾性接着剤１０を他方のヘッダ４の凹部４ａ内に流し込んで、上記所定間隔Ｓを埋め、各管状膜２の他端部と他方のヘッダ４とを接着する。この際、弾性接着剤１０は、各管状膜２の他端部の外側から流入部１７のスペースを通って内側へ流入し、その後、硬化する。これにより、各管状膜２間の径方向Ａにおける間隔２０を均一にすることができるとともに、各管状膜２の他端部と他方のヘッダ４との接着強度を高く保つことができる。
【００３３】
上記実施の形態３では、１本の管状膜２につき、各位置決め板２５ａ〜２５ｃを管状膜２の他端部の周囲に３枚配置しているが、３枚に限定されるものではなく、９０°おきに４枚、或いはそれ以上の複数枚配置してもよい。また、管状膜２の他端部開口２ａの外周側の３箇所が各位置決め板２５ａ〜２５ｃに当接するが、当接箇所は、位置決め板２５ａ〜２５ｃの枚数に応じて、４箇所以上の複数箇所になってもよい。
【００３４】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４を図１１に基いて説明する。
各位置決め部材３０は、平板状の部材であり、基板部３０ａと突板部３０ｂとで構成されている。基板部３０ａの幅は管状膜２の他端部の外径よりも大きく、突板部３０ｂの幅は管状膜２の他端部の内径よりも僅かに小さく、基板部３０ａの先端部から突板部３０ｂの基端部にかけて段差部３０ｃが形成されている。位置決め部材３０の突板部３０ｂは管状膜２の他端部開口２ａから内部へ突入しており、また、段差部３０ｃは管状膜２の他端部開口２ａの端面に当接している。尚、管状膜２の他端部と他方のヘッダ４の内底面４ｂとの間には、流入部１７が位置決め部材３０を除いた範囲にわたって形成されている。
【００３５】
以下、上記構成における作用を説明する。
製作時、各位置決め部材３０の突板部３０ｂを各管状膜２の他端部開口２ａから内部へ突入し、管状膜２の他端部開口２ａの端面を位置決め部材３０の段差部３０ｃに当接する。これにより、各管状膜２の他端部は、位置決め部材３０によって径方向Ａに位置決めされ、径方向Ａへ変動してずれることはない。さらには、各管状膜２の他端部は、位置決め部材３０によって、軸方向Ｂにおいて他方のヘッダ４の内底面４ｂから所定間隔Ｓだけ離れた位置に位置決めされる。
【００３６】
この状態で、弾性接着剤１０を他方のヘッダ４の凹部４ａ内に流し込んで、上記所定間隔Ｓを埋め、各管状膜２の他端部と他方のヘッダ４とを接着する。この際、弾性接着剤１０は、各管状膜２の他端部の外側から流入部１７のスペースを通って内側へ流入し、その後、硬化する。これにより、各管状膜２間の径方向Ａにおける間隔２０を均一にすることができるとともに、各管状膜２の他端部と他方のヘッダ４との接着強度を高く保つことができる。
【００３７】
上記各実施の形態では、管状膜２をセラミック製にしているが、セラミック製以外であってもよい。
上記各実施の形態では、ろ過時、被処理液を管状膜２の外側から内側へ透過させ吸引口７（排出口）より排出する外圧型の膜モジュール１を示したが、内圧型の膜モジュールであってもよい。この場合、吸引口７を供給口とし、被処理液を、供給口から各管状膜２の内側へ供給し、各管状膜２の内側から外側へ透過させる。
【００３８】
上記各実施の形態では、膜モジュール１を用いて被処理液をろ過しているが、被処理流体は液体に限定されるものではなく、気体であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１における膜モジュールの横断面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】同、膜モジュールの他方のヘッダを管状膜の軸方向から見た図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図５】図３におけるＹ−Ｙ矢視図である。
【図６】同、膜モジュールの管状膜の他端部と他方のヘッダとの位置決め部分の拡大図であり、（ａ）は弾性接着剤を充填する前を示し、（ｂ）は弾性接着剤を充填した後を示す。
【図７】図６（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図８】同、膜モジュールの他方のヘッダとガイド板の他端部との接合部分の拡大図である。
【図９】本発明の実施の形態２における膜モジュールの管状膜の他端部と他方のヘッダとの位置決め部分の拡大図であり、（ａ）は径方向から見た断面図を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図を示す。
【図１０】本発明の実施の形態３における膜モジュールの管状膜の他端部と他方のヘッダとの位置決め部分の拡大図であり、（ａ）は径方向から見た断面図を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図を示す。
【図１１】本発明の実施の形態４における膜モジュールの管状膜の他端部と他方のヘッダとの位置決め部分の拡大図であり、（ａ）は径方向から見た断面図を示し、（ｂ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ矢視図を示す。
【図１２】従来における膜モジュールの横断面図である。
【図１３】同、膜モジュールの管状膜の他端部と他方のヘッダとの拡大図であり、（ａ）は弾性接着剤を充填した後を示し、（ｂ）は弾性接着剤を充填する前を示す。
【符号の説明】
【００４０】
１      膜モジュール
２      管状膜
３      一方のヘッダ
４      他方のヘッダ
５      面板（板体）
６      吸引室（通水室）
７      吸引口（給排口）
１０    弾性接着剤
１６，２４，３０    位置決め部材
１７    流入部
Ａ      径方向
Ｂ      軸方向
Ｓ      所定間隔
【図１】
2007245100.tif 000003
【図２】
2007245100.tif 000004
【図３】
2007245100.tif 000005
【図４】
2007245100.tif 000006
【図５】
2007245100.tif 000007
【図６】
2007245100.tif 000008
【図７】
2007245100.tif 000009
【図８】
2007245100.tif 000010
【図９】
2007245100.tif 000011
【図１０】
2007245100.tif 000012
【図１１】
2007245100.tif 000013
【図１２】
2007245100.tif 000014
【図１３】
2007245100.tif 000015