(57)【要約】【課題】多孔質の膜体をモジュール化して実用に供する際に、当該膜体の端部が反っているような場合においても、当該膜体を破損することなく、モジュール化して実用に供すことができるような平板膜補強構造体を提供する。【解決手段】厚さ方向に沿って複数の貫通孔が形成された多孔質の膜体と、前記膜体が配置された基材と、前記膜体に対して、前記基材と反対側に配設されるとともに前記基材の外周縁に沿って配設され、前記膜体の端部を前記基材との間に挟持する固定部材と、前記基材と前記固定部材との間に配置され、前記膜体の反り量以上の厚さを有するスペーサと、前記基材、前記固定部材及び前記スペーサで形成される空間内に充填され、前記膜体の端部を接着固定する結合剤と、を具えるようにして平板膜補強構造体を構成する。【選択図】図１
2013202465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に沿って複数の貫通孔が形成された多孔質の膜体と、
前記膜体が配置された基材と、
前記膜体に対して、前記基材と反対側に配設されるとともに前記基材の外周縁に沿って配設され、前記膜体の端部を前記基材との間に挟持する固定部材と、
前記基材と前記固定部材との間に配置され、前記膜体の反り量以上の厚さを有するスペーサと、
前記基材、前記固定部材及び前記スペーサで形成される空間内に充填され、前記膜体の端部を接着固定する結合剤と、
を具えることを特徴とする、平板膜補強構造体。
【請求項２】
厚さ方向に沿って複数の貫通孔が形成された多孔質の膜体と、
外周縁に沿って前記膜体の反り量以上の高さの凸部が形成された前記膜体が配置された基材と、
前記膜体に対して、前記基材と反対側に配設されるとともに前記基材の外周縁に沿って配設され、前記膜体の端部を前記基材との間に挟持する固定部材と、
前記基材、前記凸部及び前記固定部材で形成される空間内に充填され、前記膜体の端部を接着固定する結合剤と、
を具えることを特徴とする、平板膜補強構造体。
【請求項３】
厚さ方向に沿って複数の貫通孔が形成された多孔質の膜体と、
前記膜体が配置された基材と、
前記膜体に対して、前記基材と反対側に配設されるとともに前記基材の外周縁に沿って配設され、外周縁に沿って前記膜体の反り量以上の高さの凸部が形成されて、前記膜体の端部を前記基材との間に挟持する固定部材と、
前記基材、前記凸部及び前記固定部材で形成される空間内に充填され、前記膜体の端部を接着固定する結合剤と、
を具えることを特徴とする、平板膜補強構造体。
【請求項４】
前記膜体はセラミック材料からなることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の平板膜補強構造体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一に記載の平板膜補強構造体と、
少なくとも前記平板膜補強構造体の端部を、第１シール部材を介して下方から挟持し、固定する下冶具と、
中心部において開口部が形成され、前記平板膜補強構造体が前記開口部に露出するようにして、少なくとも前記平板膜補強構造体の端部を、第２シール部材を介して上方から挟持し、固定する上冶具と、
を具えることを特徴とする、平板膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、平板膜補強構造体、及び平板膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に多数の空孔を有する多孔質材料は、その特性から、気相・液相に拘らず各種流体のフィルター、断熱材、吸音材、衝撃緩衝材等、広範囲の用途に使われている。また、上記の物理的特性のみならず、内部の表面積が大きいことから、触媒の担持体、もしくは多孔質材料が直接触媒として機能する等、化学反応場としての利用もなされている。
【０００３】
一方、ファインケミカル用途や、飲料水の製造、その他工業プロセス用水の製造等の目的から、微小な粒子のろ過が必要とされる場面が多くなっている。その際、孔径がサブミクロンオーダのろ過膜が必要とされるが、この領域では媒体が孔を通過する際の抵抗が大きく、ろ過膜における圧力損失が大きくなるという課題がある。
【０００４】
一般的に用いられる、有機系の膜で構成されたろ過膜では、ろ過膜内部のランダムに配列した樹脂や繊維の空隙部で粒子を捕捉することから、一度捕捉された粒子を脱離させることが困難であり、汚染されやすいという傾向がある。
【０００５】
上述した問題に鑑み、アルミニウム等の金属材料の陽極酸化処理、あるいは一般の焼結処理を用いて製造して得たセラミック材料からろ過膜を構成する試みがなされている。この場合、多孔質の膜体を構成する貫通孔は、その厚さ方向に沿って略平行に直線的に形成されているため、貫通孔の孔径がサブミクロンサイズであっても、貫通孔内を流れる際の圧力損失が増大しにくい。
【０００６】
しかしながら、上述のように陽極酸化処理で得たセラミック材料は非晶質のアルミニウム酸化物であり、化学的に活性であって、用途によらず、水または薬品に接触すると、溶解する性質がある。したがって、このようなセラミック材料を水または薬品と接触するような用途として用いる際には、当該セラミック材料を熱処理により結晶性のアルミナに変換する必要がある。
【０００７】
一方、上述のように非晶質のアルミニウム酸化物に対して熱処理を行うと、得られた膜体は、端部が反った形状となる。また、一般の焼結処理によって得たセラミック製の膜体も、当該焼結処理によって特に端部が反ったような形状となる。したがって、このような膜体をモジュール化して実用に供する場合、シール性を保持するためにモジュールを構成する部材から膜体に対して圧力を負荷すると、膜体の端部が破損してしまい、膜体のモジュール化、すなわち膜体の実用化が極めて困難になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−１７１３２１号
【特許文献２】特開２００８−２３８０４８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、多孔質の膜体をモジュール化して実用に供する際に、当該膜体の端部が反っているような場合においても、当該膜体を破損することなく、モジュール化して実用に供すことができるような平板膜補強構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様は、厚さ方向に沿って複数の貫通孔が形成された多孔質の膜体と、前記膜体が配置された基材と、前記膜体に対して、前記基材と反対側に配設されるとともに前記基材の外周縁に沿って配設され、前記膜体の端部を前記基材との間に挟持する固定部材と、前記基材と前記固定部材との間に配置され、前記膜体の反り量以上の厚さを有するスペーサと、前記基材、前記固定部材及び前記スペーサで形成される空間内に充填され、前記膜体の端部を接着固定する結合剤と、を具える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、多孔質の膜体をモジュール化して実用に供する際に、当該膜体の端部が反っているような場合においても、当該膜体を破損することなく、モジュール化して実用に供すことができるような平板膜補強構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。
【図３】図１及び図２に示す平板膜補強構造体の平板状の多孔質膜体の概略構成を示す斜視図である。
【図４】第２の実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図である。
【図５】図４に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。
【図６】第３の実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図である。
【図７】図６に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。
【図８】第４の実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図である。
【図９】図８に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。
【図１０】第５の実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図である。
【図１１】図１０に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。
【図１２】第６の実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図である。
【図１３】図１２に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。
【図１４】第７の実施形態の平板膜モジュールの概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図であり、図２は、図１に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。また、図３は、図１及び図２に示す平板膜補強構造体の平板状の多孔質膜体の概略構成を示す斜視図である。
【００１４】
なお、本実施形態では、平板膜補強構造体によって被処理流体の一次側と二次側とを物理的に隔てる、いわゆるろ過膜としての機能を有する平板膜補強構造体について説明する。但し、本発明の平板膜補強構造体は、本実施形態におけるろ過膜としての機能を有するものに限定されるものではない。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施形態の平板膜補強構造体１０は、厚さ方向に沿って図示しない複数の第１貫通孔が形成された円板状かつ多孔質の膜体１１と、この膜体１１の第１貫通孔と連通するようにして厚さ方向に沿って形成された第２貫通孔１２２を有する円板状の基材１２と、膜体１１に対して、基材１２と反対側に配設されるとともに、基材１２の外周縁に沿って配設されたリング状の固定部材１３とを有している。また、基材１２及び固定部材１３間において、膜体１１の端部の反り量以上の高さを有するリング状スペーサ１４が配設されている。
【００１６】
基材１２の主面１１Ａ上には、端部１１Ｂが、基材１２、固定部材１３及びスペーサ１４で形成される領域に収納されるようにして膜体１１が配置され、当該領域には結合剤１５が充填されて、膜体１１の端部１１Ｂが基材１２及び固定部材１３間で挟持されるとともに、結合剤１５によって固定されている。これにより、膜体１１がスペーサ１４を介して基材１２及び固定部材１３で挟持及び固定され、さらに結合剤１５によって固定されることになる。
【００１７】
本実施形態の平板状補強構造体１０では、スペーサ１４の高さを膜体１１の端部１１Ｂの反り量よりも大きくしているので、平板状補強構造体１０をモジュール化して実用に供する場合、シール性を保持するためにモジュールを構成する部材から平板状補強構造体１０に対して圧力を負荷しても、膜体１１の端部１１Ｂが基材１２、固定部材１３及びスペーサ１４で形成される領域に収納されており、当該領域には結合剤１５が充填されているので、上記圧力は、上記領域を形成している基材１２（の端部）、固定部材１３及びスペーサ１４に負荷され、さらには硬化して剛体となった結合剤１５に負荷されるのみで、膜体１１の端部１１Ｂに負荷されることがない。
【００１８】
また、スペーサ１４が存在することによって、基材１２と固定部材１３との距離が一定に保たれ、上記圧力分布が不均一となって、局所的に圧力が集中するのを抑制することができる。したがって、膜体１１の端部１１Ｂを被覆している結合剤１５に対する応力集中を防止することができる。
【００１９】
したがって、膜体１１の破損を防止することができ、平板膜補強構造体１０を介して膜体１１のモジュール化、すなわち膜体１１の実用化を容易に行うことができる。
【００２０】
本実施形態の平板膜補強構造体１０は、上述のようにろ過膜として使用できるが、図１に示すＡ面側を被処理流体の一次側とし、Ｂ面側を被処理流体の二次側とすることもできるし、その逆とすることもできる。但し、膜体１１は基材１２で保持されており、被処理流体の圧力は一次側から二次側に向けて負荷されることになるので、Ａ面側を被処理流体の一次側とし、Ｂ面側を被処理流体の二次側とするほうが、被処理流体の圧力を基材１２で受けることができるので、膜体１１の変形を防止することができる。
【００２１】
膜体１１は、アルミニウムの陽極酸化皮膜を用いることができるが、汎用の多孔質材料からも構成することができ、例えばポリエーテルサルホン，ポリエチレン，ポリプロピレン，テトラフルオロエチレン等の有機材料、ステンレス鋼，アルミニウム，銅等の金属材料、アルミナ，ガラス等のセラミック材料から構成することができる。
【００２２】
特に、本実施形態のように、平板膜補強構造体１０をろ過膜として使用する場合は、膜体１１をセラミック材料から構成することにより、耐熱性、耐薬品性に優れたフィルターとすることができる。セラミックの特徴として、化学的安定性に優れ、高強度という利点があるが、その反面硬く、脆いという性質がある。但し、このようなセラミック材料からなる膜体１１でも、本実施形態の平板膜補強構造体１０として構成することにより、膜体１１の脆い性質を改善することができる。そのため、取り扱いが非常に容易になるとともに、膜体１１の一次側と二次側の差圧を高く設定することができ、高流束の処理が可能となる。
【００２３】
また、平板膜補強構造体１０をろ過膜として使用する場合は、膜体１１は、図３に示すような多孔質膜体であることが好ましい。
【００２４】
図３に示す多孔質膜体１１は、結晶性のアルミナからなるセル１１１からなり、各セル１１１内には、膜体１１の厚さ方向に沿って略平行な貫通孔１１２が形成されている。なお、“略平行”とは、完全に平行の場合のみならず、厚さ方向に対して−３０度〜３０度の範囲で傾斜している場合をも含むものである。
【００２５】
図３に示す多孔質膜体１１は、貫通孔１１２が厚さ方向に沿って略平行に直線的に形成されているため、貫通孔１１２の孔径がサブミクロンサイズであっても、貫通孔１１２内を流れる際の圧力損失が増大するということがない。また、膜体１１は結晶性のアルミナからなるので化学的に不活性であり、水または薬品に接触しても溶解するようなことがない。したがって、上述のように、ろ過膜として好適に用いることができる。
【００２６】
図３に示す多孔質膜体１１は、アルミニウム基材に陽極酸化処理を施して陽極酸化膜（アルミナ膜）を得た後、残存するアルミニウム基材を酸若しくはアルカリによる溶解処理により除去し、さらに、得られた陽極酸化膜を電気炉等の加熱炉内に入れて熱処理し、結晶化させることによって得ることができる。
【００２７】
基材１２、固定部材１３及びスペーサ１４は、金属材料から構成することができる。  金属材料は耐熱性に優れるとともに、靭性に優れるという特徴があり、セラミック製の膜の脆さを改善できる。金属材料としては、炭素鋼，アルミニウム，銅，ステンレス鋼，チタン等の一般的に使用されている材料を適用することが可能である。特に高温領域の腐食に厳しい環境での使用を考慮した場合、耐食性に優れるステンレス鋼，チタン，ハステロイ，インコネル等の高耐食性材料を適用することが望ましい。
【００２８】
また、基材１２、固定部材１３及びスペーサ１４は、セラミック材料から構成することができる。この場合、これら各部材の化学的安定性を担保することができるとともに、特に高温での強度を向上させることができる。さらに、膜体１１をセラミック材料から構成した場合において、これら各部材の熱膨張率を膜体１１の熱膨張率と近接させることができ、平板膜補強構造体１０を高温下で使用する場合の、膜体１１と各部材との熱膨張差に起因した破損を抑制することができる。
【００２９】
セラミック材料としては、アルミナ，シリカ，ガラス，マグネシア等の一般的に使用されている材料及びそれらを混合した組成の材料を適用することが可能である。膜体１１を図３に示すような多孔質膜体から構成する場合は、アルミナを用いることが好ましい。
【００３０】
結合剤１５としては、施工前には流動性があり、硬化後において十分な剛性を有するものが好ましく、エポキシ樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤等の樹脂系の接着剤、金属ろう材、セラミック系の接着剤が挙げられる。
【００３１】
（第２の実施形態）
図４は、本実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図であり、図５は、図４に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。なお、図１及び図２に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に対しては同じ符号を用いている。
【００３２】
なお、本実施形態では、平板膜補強構造体によって被処理流体の一次側と二次側とを物理的に隔てる、いわゆるろ過膜としての機能を有する平板膜補強構造体について説明する。但し、本発明の平板膜補強構造体は、本実施形態におけるろ過膜としての機能を有するものに限定されるものではない。
【００３３】
図４及び図５に示すように、本実施形態の平板膜補強構造体２０は、厚さ方向に沿って図示しない複数の第１貫通孔が形成された円板状かつ多孔質の膜体１１と、この膜体１１の第１貫通孔と連通するようにして厚さ方向に沿って形成された第２貫通孔２２２を有する円板状の基材２２と、膜体１１に対して、基材２２と反対側に配設されるとともに、基材２２の外周縁に沿って配設されたリング状の固定部材１３とを有している。また、基材２２の外周縁には、凸部２２Ｂが連続的に形成されている。なお、凸部２２Ｂの高さは膜体１１の端部の反り量以上の高さを有する。
【００３４】
基材２２の主面２２Ａ上には、端部１１Ｂが、基材２２、基材２２の凸部２２Ｂ及び固定部材１３で形成される領域に収納されるようにして膜体１１が配置され、当該領域には結合剤１５が充填されて、膜体１１の端部１１Ｂが基材２２及び固定部材１３間で挟持されるとともに、結合剤１５によって固定されている。これにより、膜体１１が基材２２の凸部２２Ｂを介して基材２２及び固定部材１３で挟持及び固定され、さらに結合剤１５によって固定されることになる。
【００３５】
本実施形態の平板状補強構造体２０では、基材２２の外周縁に沿って連続的に凸部２２Ｂを設け、その高さを膜体１１の端部１１Ｂの反り量よりも大きくしているので、平板状補強構造体２０をモジュール化して実用に供する場合、シール性を保持するためにモジュールを構成する部材から平板状補強構造体２０に対して圧力を負荷しても、膜体１１の端部１１Ｂが基材２２、凸部２２Ｂ及び固定部材１３で形成される領域に収納されており、当該領域には結合剤１５が充填されているので、上記圧力は、上記領域を形成している基材２２（の端部）、凸部２２Ｂ及び固定部材１３に負荷され、さらには硬化して剛体となった結合剤１５に負荷されるのみで、膜体１１の端部１１Ｂに負荷されることがない。
【００３６】
したがって、膜体１１の破損を防止することができ、平板膜補強構造体２０を介して膜体１１のモジュール化、すなわち膜体１１の実用化を容易に行うことができる。
【００３７】
なお、基材２２及び固定部材１３は、炭素鋼，アルミニウム，銅，ステンレス鋼，チタン等の一般的に使用されている金属材料を適用することが可能である。特に高温領域の腐食に厳しい環境での使用を考慮した場合、耐食性に優れるステンレス鋼，チタン，ハステロイ，インコネル等の高耐食性材料を適用することが望ましい。
【００３８】
また、基材２２及び固定部材１３は、アルミナ，シリカ，ガラス，マグネシア等の一般的に使用されている材料及びそれらを混合した組成の材料を適用することが可能である。膜体１１を図３に示すような多孔質膜体から構成する場合は、アルミナを用いることが好ましい。この場合、これら各部材の化学的安定性を担保することができるとともに、特に高温での強度を向上させることができる。さらに、膜体１１をセラミック材料から構成した場合において、これら各部材の熱膨張率を膜体１１の熱膨張率と近接させることができ、平板膜補強構造体２０を高温下で使用する場合の、膜体１１と各部材との熱膨張差に起因した破損を抑制することができる。
【００３９】
なお、本実施形態では、第１の実施形態のようにスペーサ１４を用いず、基材２２において凸部２２Ｂを形成しているので、各部材の位置合せが容易になる。
【００４０】
その他の特徴及び利点については、第１の実施形態の平板膜補強構造体１０と同じであるので説明を省略する。
【００４１】
（第３の実施形態）
図６は、本実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図であり、図７は、図６に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。なお、図１及び図２に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に対しては同じ符号を用いている。
【００４２】
なお、本実施形態では、平板膜補強構造体によって被処理流体の一次側と二次側とを物理的に隔てる、いわゆるろ過膜としての機能を有する平板膜補強構造体について説明する。但し、本発明の平板膜補強構造体は、本実施形態におけるろ過膜としての機能を有するものに限定されるものではない。
【００４３】
図６及び図７に示すように、本実施形態の平板膜補強構造体３０は、厚さ方向に沿って図示しない複数の第１貫通孔が形成された円板状かつ多孔質の膜体１１と、この膜体１１の第１貫通孔と連通するようにして厚さ方向に沿って形成された第２貫通孔１２２を有する円板状の基材１２と、膜体１１に対して、基材１２と反対側に配設されるとともに、基材１２の外周縁に沿って配設されたリング状の固定部材２３とを有している。また、固定部材２３の外周縁には、凸部２３Ｂが連続的に形成されている。なお、凸部３２Ｂの高さは膜体１１の端部１１Ｂの反り量以上の高さを有する。
【００４４】
基材１２の主面１２Ａ上には、端部１１Ｂが、基材１２、固定部材２３及び固定部材２３の凸部２３Ｂで形成される領域に収納されるようにして膜体１１が配置され、当該領域には結合剤１５が充填されて、膜体１１の端部１１Ｂが基材１２及び固定部材２３間で挟持されるとともに、結合剤１５によって固定されている。これにより、膜体１１が固定部材２３の凸部２３Ｂを介して基材１２及び固定部材２３で挟持及び固定され、さらに結合剤１５によって固定されることになる。
【００４５】
本実施形態の平板状補強構造体３０では、固定部材２３の外周縁に沿って連続的に凸部２３Ｂを設け、その高さを膜体１１の端部１１Ｂの反り量よりも大きくしているので、平板状補強構造体３０をモジュール化して実用に供する場合、シール性を保持するためにモジュールを構成する部材から平板状補強構造体３０に対して圧力を負荷しても、膜体１１の端部１１Ｂが基材１２、固定部材２３及び凸部２３で形成される領域に収納されており、当該領域には結合剤１５が充填されているので、上記圧力は、上記領域を形成している基材２２（の端部）、固定部材２３及び凸部２３Ｂに負荷され、さらには硬化して剛体となった結合剤１５に負荷されるのみで、膜体１１の端部１１Ｂに負荷されることがない。
【００４６】
したがって、膜体１１の破損を防止することができ、平板膜補強構造体２０を介して膜体１１のモジュール化、すなわち膜体１１の実用化を容易に行うことができる。
【００４７】
なお、基材１２及び固定部材２３は、炭素鋼，アルミニウム，銅，ステンレス鋼，チタン等の一般的に使用されている金属材料を適用することが可能である。特に高温領域の腐食に厳しい環境での使用を考慮した場合、耐食性に優れるステンレス鋼，チタン，ハステロイ，インコネル等の高耐食性材料を適用することが望ましい。
【００４８】
また、基材１２及び固定部材２３は、アルミナ，シリカ，ガラス，マグネシア等の一般的に使用されている材料及びそれらを混合した組成の材料を適用することが可能である。膜体１１を図３に示すような多孔質膜体から構成する場合は、アルミナを用いることが好ましい。この場合、これら各部材の化学的安定性を担保することができるとともに、特に高温での強度を向上させることができる。さらに、膜体１１をセラミック材料から構成した場合において、これら各部材の熱膨張率を膜体１１の熱膨張率と近接させることができ、平板膜補強構造体３０を高温下で使用する場合の、膜体１１と各部材との熱膨張差に起因した破損を抑制することができる。
【００４９】
なお、本実施形態では、第１の実施形態のようにスペーサ１４を用いず、固定部材２３において凸部２３Ｂを形成しているので、各部材の位置合せが容易になる。
【００５０】
その他の特徴及び利点については、第１の実施形態の平板膜補強構造体１０と同じであるので説明を省略する。
【００５１】
（第４の実施形態）
図８は、本実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図であり、図９は、図８に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。なお、図１及び図２に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に対しては同じ符号を用いている。
【００５２】
なお、本実施形態では、平板膜補強構造体によって被処理流体の一次側と二次側とを物理的に隔てる、いわゆるろ過膜としての機能を有する平板膜補強構造体について説明する。但し、本発明の平板膜補強構造体は、本実施形態におけるろ過膜としての機能を有するものに限定されるものではない。
【００５３】
本実施形態の平板膜補強構造体４０は、第１の実施形態における平板膜補強構造体１０の変形例に相当するものである。
【００５４】
第１の実施形態における平板膜補強構造体１０においては、基材１２及び固定部材１３間においてリング状スペーサ１４を配設したが、このようなリング状のスペーサ１４を配設した場合、膜体１１の端部１１Ｂを収納する領域の外周部が総てスペーサ１４で囲まれることになる。この場合、結合剤１５中に残留した空気の逃げ場がなくなり、結合剤１５内に空隙が形成される可能性がある。その結果、結合剤１５が硬化した後の剛性等の強度が低下し、モジュール製造の際に負荷される圧力によって結合剤１５が変形し、膜体１１の端部１１Ｂに上記圧力が負荷されて破損する場合がある。
【００５５】
一方、結合剤１５内での空隙発生を防止すべく多量の接合剤１５を用いると、結合剤１５によって固定部材１３がスペーサ１４より浮き上がってしまい、基材１２と固定部材１３との平行度が低下して、上記圧力分布が不均一となり、局所的に圧力が集中するようになる場合がある。したがって、膜体１１の端部１１Ｂに応力が負荷されて破損する場合がある。
【００５６】
しかしながら、本実施形態の平板膜補強構造体４０では、スペーサ３４を複数の部材とし、これらを基材１２及び固定部材１３間において非連続的に配設するようにしている。したがって、結合剤１５中に残留した空気は、配設したスペーサ３４間の隙間から外部に放出することができるので、結合剤１５内での空隙の形成を防止することができる。その結果、結合剤１５が硬化した後の剛性等の強度の低下を抑制し、モジュール製造の際に負荷される圧力による結合剤１５の変形を防止して、膜体１１の端部１１Ｂに上記圧力が負荷されて破損するようなことがない。
【００５７】
また、多量の接合剤１５を用いた場合においても、過剰な結合剤１５は配設したスペーサ３４間の隙間から外部に排出することができるので、結合剤１５によって固定部材１３がスペーサ１４より浮き上がってしまうことがない。したがって、基材１２と固定部材１３との平行度の低下を防止することができ、上記圧力分布が不均一に起因した局所的な圧力が集中を抑制することができる。この結果、膜体１１の端部１１Ｂに応力が負荷されて破損するようなことがない。
【００５８】
なお、本実施形態では、スペーサ３４を４つの部材から構成し、互いに等間隔に配設しているが、スペーサ３４の数、大きさ及び配設の態様については、必要に応じて任意に設定することができる。
【００５９】
（第５の実施形態）
図１０は、本実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図であり、図１１は、図１０に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。なお、図４及び図５に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に対しては同じ符号を用いている。
【００６０】
なお、本実施形態では、平板膜補強構造体によって被処理流体の一次側と二次側とを物理的に隔てる、いわゆるろ過膜としての機能を有する平板膜補強構造体について説明する。但し、本発明の平板膜補強構造体は、本実施形態におけるろ過膜としての機能を有するものに限定されるものではない。
【００６１】
本実施形態の平板膜補強構造体５０は、第２の実施形態における平板膜補強構造体２０の変形例に相当するものである。
【００６２】
第２の実施形態における平板膜補強構造体２０においては、基材２２の凸部２２Ｂを外周縁に沿って連続的に形成したが、凸部２２Ｂを連続的に形成すると、膜体１１の端部１１Ｂを収納する領域の外周部が総て凸部２２Ｂで囲まれることになる。この場合、結合剤１５中に残留した空気の逃げ場がなくなり、結合剤１５内に空隙が形成される可能性がある。その結果、結合剤１５が硬化した後の剛性等の強度が低下し、モジュール製造の際に負荷される圧力によって結合剤１５が変形し、膜体１１の端部１１Ｂに上記圧力が負荷されて破損する場合がある。
【００６３】
一方、結合剤１５内での空隙発生を防止すべく多量の接合剤１５を用いると、結合剤１５によって固定部材１３がスペーサ１４より浮き上がってしまい、基材１２と固定部材１３との平行度が低下して、上記圧力分布が不均一となり、局所的に圧力が集中するようになる場合がある。したがって、膜体１１の端部１１Ｂに応力が負荷されて破損する場合がある。
【００６４】
しかしながら、本実施形態の平板膜補強構造体５０では、基材３２の凸部３２Ｂを複数の部材とし、これらを基材３２の外周縁に沿って非連続的に配設するようにしている。したがって、結合剤１５中に残留した空気は、配設した凸部３２Ｂ間の隙間から外部に放出することができるので、結合剤１５内での空隙の形成を防止することができる。その結果、結合剤１５が硬化した後の剛性等の強度の低下を抑制し、モジュール製造の際に負荷される圧力による結合剤１５の変形を防止して、膜体１１の端部１１Ｂに上記圧力が負荷されて破損するようなことがない。
【００６５】
また、多量の接合剤１５を用いた場合においても、過剰な結合剤１５は配設した凸部３２Ｂ間の隙間から外部に排出することができるので、結合剤１５によって固定部材１３がスペーサ１４より浮き上がってしまうことがない。したがって、基材１２と固定部材１３との平行度の低下を防止することができ、上記圧力分布が不均一に起因した局所的な圧力が集中を抑制することができる。この結果、膜体１１の端部１１Ｂに応力が負荷されて破損するようなことがない。
【００６６】
なお、本実施形態では、凸部３２Ｂを４つの部材から構成し、互いに等間隔に配設しているが、凸部３２Ｂの数、大きさ及び配設の態様については、必要に応じて任意に設定することができる。
【００６７】
（第６の実施形態）
図１２は、本実施形態の平板膜補強構造体の概略構成を示す断面図であり、図１３は、図１２に示す平板膜補強構造体の積層状態を概略的に示す斜視図である。なお、図６及び図７に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に対しては同じ符号を用いている。
【００６８】
なお、本実施形態では、平板膜補強構造体によって被処理流体の一次側と二次側とを物理的に隔てる、いわゆるろ過膜としての機能を有する平板膜補強構造体について説明する。但し、本発明の平板膜補強構造体は、本実施形態におけるろ過膜としての機能を有するものに限定されるものではない。
【００６９】
本実施形態の平板膜補強構造体６０は、第３の実施形態における平板膜補強構造体３０の変形例に相当するものである。
【００７０】
第３の実施形態における平板膜補強構造体３０においては、固定部材２３の凸部２３Ｂを外周縁に沿って連続的に形成したが、凸部２３Ｂを連続的に形成すると、膜体１１の端部１１Ｂを収納する領域の外周部が総て凸部２３Ｂで囲まれることになる。この場合、結合剤１５中に残留した空気の逃げ場がなくなり、結合剤１５内に空隙が形成される可能性がある。その結果、結合剤１５が硬化した後の剛性等の強度が低下し、モジュール製造の際に負荷される圧力によって結合剤１５が変形し、膜体１１の端部１１Ｂに上記圧力が負荷されて破損する場合がある。
【００７１】
一方、結合剤１５内での空隙発生を防止すべく多量の接合剤１５を用いると、結合剤１５によって固定部材１３がスペーサ１４より浮き上がってしまい、基材１２と固定部材１３との平行度が低下して、上記圧力分布が不均一となり、局所的に圧力が集中するようになる場合がある。したがって、膜体１１の端部１１Ｂに応力が負荷されて破損する場合がある。
【００７２】
しかしながら、本実施形態の平板膜補強構造体６０では、固定部材３３の凸部３３Ｂを複数の部材とし、これらを外周縁に沿って非連続的に配設するようにしている。したがって、結合剤１５中に残留した空気は、配設した凸部３３Ｂ間の隙間から外部に放出することができるので、結合剤１５内での空隙の形成を防止することができる。その結果、結合剤１５が硬化した後の剛性等の強度の低下を抑制し、モジュール製造の際に負荷される圧力による結合剤１５の変形を防止して、膜体１１の端部１１Ｂに上記圧力が負荷されて破損するようなことがない。
【００７３】
また、多量の接合剤１５を用いた場合においても、過剰な結合剤１５は配設した凸部３３Ｂ間の隙間から外部に排出することができるので、結合剤１５によって固定部材１３がスペーサ１４より浮き上がってしまうことがない。したがって、基材１２と固定部材１３との平行度の低下を防止することができ、上記圧力分布が不均一に起因した局所的な圧力が集中を抑制することができる。この結果、膜体１１の端部１１Ｂに応力が負荷されて破損するようなことがない。
【００７４】
なお、本実施形態では、凸部３３Ｂを４つの部材から構成し、互いに等間隔に配設しているが、凸部３３Ｂの数、大きさ及び配設の態様については、必要に応じて任意に設定することができる。
【００７５】
（第７の実施形態）
図１４は、本実施形態における平板膜モジュール７０の概略構成を示す断面図である。なお、本実施形態の平板膜モジュール７０は、被処理流体の一次側と二次側とを物理的に隔てる、いわゆるろ過膜としての機能を有する平板膜モジュールについて説明する。本実施形態では、平板膜補強構造体の上方を被処理流体の一次側とし、平板膜補強構造体の下方を被処理流体の二次側とする。
【００７６】
図１４に示す平板膜モジュール７０は、例えば第１の実施形態における平板膜補強構造体１０と、この平板膜補強構造体１０の端部を、第１シール部材としてのガスケット７３を介して下方から挟持し、固定するための下冶具７１と、中心部において開口部７２Ａが形成され、平板膜補強構造体１０が開口部７２Ａに露出するようにして、平板膜補強構造体１０の端部を、第２シール部材としてのガスケット７４を介して上方から挟持し、固定するための上冶具７２とを有している。
【００７７】
下冶具７１には、平板膜補強構造体１０を通過してきた被処理流体を保持し、外部に排出させるための凹部７１Ｂが形成されており、これにより、平板膜補強構造体１０は、ガスケット７３を介した下冶具７１の端部と、凹部７１Ｂを除く下冶具７１の主面７１Ａとで保持されることになる。
【００７８】
被処理流体は、一次側より平板膜モジュール７０に導入され、平板膜モジュール７０を通過した後、二次側に至る。具体的には、上冶具７２の開口部７２Ａを通って平板膜補強構造体１０に導入され、この平板膜補強構造体１０を通過した後、下冶具７１の凹部７１Ｂに流れ込む。その後、被処理流体は、導出孔７１Ｃを経て二次側流路７５に至り、さらに二次側開口部７６に至って、平板膜モジュール７０の外部に排出される。この過程を通じ、被処理流体中の粒子等が除去されて、被処理流体が浄化されることになる。
【００７９】
本実施形態の平板膜モジュール７０では、ガスケット７３及び７４への圧力負荷によってシール性を保持する構造となっており、このような圧力負荷によって平板膜補強構造体１０の端部に圧力が負荷されるようになる。しかしながら、第１の実施形態で説明したように、平板膜補強構造体１０への圧力負荷は、基材１２（の端部）、固定部材１３及びスペーサ１４に対して行われ、さらには硬化して剛体となった結合剤１５に対して行われるのみで、膜体１１の端部１１Ｂに負荷されることがない。
【００８０】
結果として、膜体１１の破損、すなわち平板膜構造体１０の破損を防止することができ、本実施形態における平板膜モジュール７０を実用に供することができるようになる。
【００８１】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
１０、２０、３０、４０、５０、６０  平板膜補強構造体
１１  膜体
１２、２２、３２  基材
２２Ｂ、３２Ｂ  基材の凸部
１３、２３、３３  固定部材
２３Ｂ、３３Ｂ  固定部材の凸部
１４、３４  スペーサ
１５  結合剤
７０  平板膜モジュール
７１  下冶具
７２  上冶具
７３、７４  ガスケット
【図１】
2013202465.tif 000003
【図２】
2013202465.tif 000004
【図３】
2013202465.tif 000005
【図４】
2013202465.tif 000006
【図５】
2013202465.tif 000007
【図６】
2013202465.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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