(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク型濾過装置の濾過タンク内、あるいはラック型濾過装置のハウジング内に懸垂して支持される、複数本の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜カートリッジであって、
中空糸膜は一方の端部において相互に接着剤で固定され、その接着固定層端面には中空部が開口するとともに、接着固定層に埋設された１個あるいは複数個のナットのネジ穴が開口していることを特徴とする中空糸膜カートリッジ。
【請求項２】
一方の中空糸膜束端部の中空糸膜間に、１個あるいは複数個のナットを挿入し、該中空糸膜束の端部外周に接着冶具をセットし、接着冶具に囲まれた領域に接着剤を所定量注入して固化させた後、接着固化した中空糸膜束端部の一部を切断して、切断面に中空糸膜の中空部とナットのネジ穴を開口させることを特徴とする中空糸膜カートリッジの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタンク型濾過装置あるいはラック型濾過装置に装備される中空糸膜カートリッジ及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、河川水、湖沼水、地下水、海水、生活排水、あるいは工場排水等を原水として大量に除濁・除菌を行う濾過装置に用いられる中空糸膜カートリッジに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、小型中空糸膜カートリッジをタンク型濾過装置の濾過タンク内、あるいはラック型濾過装置のハウジング内に懸垂・支持させるにあたって、一般的に適用される手法は、中空糸膜カートリッジのカートリッジヘッドのフランジ状ツバ部外周を両手で持ち、濾過タンクあるいはハウジングへ装着する方法である。
【０００３】
しかしながら、この方法は、直径が小さい、長さが短かいなどの軽量の中空糸膜カートリッジに関しては適用可能であるが、本発明の対象となる大量に浄化する水処理等に適用可能な比較的大型寸法の中空糸膜カートリッジの場合は、同手法を適用する事が出来ない。
また、カートリッジヘッドのツバ部に懸垂用の吊掛加工を施工するにはツバの径を大きくしたり、ツバを厚くする必要がある。前者の場合はタンク型濾過装置及びラック型濾過装置の外径寸法が大型化するという問題があり、後者の場合はツバ部を形成する接着剤量が増すと同時に中空糸膜カートリッジの長さが大型化するという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、大型サイズをも含めた中空糸膜カートリッジを容易に濾過タンク内あるいはハウジング内に着脱可能とすると共に、タンク型濾過装置及びラック型濾過装置の小型化が図れる中空糸膜カートリッジ及びその製造方法を提供せんとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するするものである。
すなわちこの発明は、タンク型濾過装置の濾過タンク内、あるいはラック型濾過装置のハウジング内に懸垂して支持される、複数本の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜カートリッジであって、中空糸膜は一方の端部において相互に接着剤で固定され、その接着固定層端面には中空部が開口するとともに、接着固定層に埋設された１個あるいは複数個のナットのネジ穴が開口していることを特徴とする中空糸膜カートリッジに関する。
【０００６】
さらにこの発明は、一方の中空糸膜束端部の中空糸膜間に、１個あるいは複数個のナットを挿入し、該中空糸膜束の端部外周に接着冶具をセットし、接着冶具に囲まれた領域に接着剤を所定量注入して固化させた後、接着固化した中空糸膜束端部の一部を切断して、切断面に中空糸膜の中空部とナットのネジ穴を開口させることを特徴とする中空糸膜カートリッジの製造方法に関する。
【０００７】
上記のような構成にすることにより、接着固定層端面に開口したナットのネジ穴に螺合可能な雄ネジ部を有する着脱冶具を用いて中空糸膜カートリッジを吊り上げることができるので、タンク型濾過装置の濾過タンク内、あるいはラック型濾過装置のハウジング内に、容易に着脱することができる。
上記中空糸膜カートリッジに適用される着脱冶具としては、例えば、雄ねじ部及びその上端のＯ字状吊掛部とで構成された、市販のいわゆるアイボルトを適用する事が可能である。
【０００８】
また、ナットが接着固定層に埋設されているので、吊掛加工のためにカートリッジヘッドのツバ部を大きくしたり肉厚にする必要がなく、濾過装置の小型化が図れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明に係る中空糸膜カートリッジの実施の形態の例を説明する。
図１はタンク型濾過装置のタンク内に懸垂して支持された本発明に係る中空糸膜カートリッジの一例を示す断面説明図、図２はラック型濾過装置のハウジング内に懸垂されて支持された本発明に係る中空糸膜カートリッジの一例を示す断面説明図、図３は本発明に係る中空糸膜カートリッジ及びその着脱冶具の構成を示す要部拡大断面図である。図４は本発明に係る中空糸膜カートリッジの製造方法を説明するためのカートリッジヘッド部の要部拡大断面図である。
【００１０】
図１に例示した本発明の中空糸膜カートリッジ４は、多数本の中空糸膜３、接着固定層１１および１５、カートリッジヘッド１２、着脱用ナット１３、スカート部材１４とから構成されている。
中空糸膜３はその上端部が開口され、下端部が閉塞されており、多数本の中空糸膜３は束ねられてその上端部外周が接着剤により一体的に結合されて接着固定層１１を形成し、さらにその接着固定層１１は円筒形状のカートリッジヘッド１２の内部に嵌挿して接着剤によりカートリッジヘッド１２に固着されている。
【００１１】
中空糸膜カートリッジ４の接着固定層１１には着脱用ナット１３が埋設されている。着脱用ナットは円筒状で内周面は雌ねじ形状となっており、着脱用ナットの下端は閉塞しているが、上端は開口している。着脱用ナットは中空糸膜カートリッジの長さ方向に埋設されており、その上端は中空糸膜カートリッジ上面と一致している。そして、着脱用ナット１３の外周側は接着固定層１１に固着されている。
【００１２】
前記着脱用ナット外周側は適宜選択的な形状を取ることができ、例えば外周面は雄ねじ形状あるいは凹凸形状であっても良い。
また、図１に示した実施形態は、接着固定層１１の上端に埋設された着脱用ナットが中央に１個の場合であるが、高荷重が作用する場合等に対応し、複数個の着脱用ナットを対称的に配置することも可能である。
【００１３】
カートリッジヘッド１２は、中空糸膜カートリッジ４をタンク型濾過装置の濾過タンク内あるいはラック型濾過装置のハウジング内に懸垂する際の固定部となるため、その形状は懸垂・固定の構造に合わせて作製される。例えば図に示すようなツバ付きの形状でもよいし、外周部に段差や溝を設けた形状でもよい。
カートリッジヘッド１２と反対側の中空糸膜束端部には、その外周にスカート部材１４が中空糸膜の端面より突き出して固定されている。図１においてカートリッジヘッドとスカート部材間の中空糸膜は裸のまま露出しているが、従来のカートリッジのように、外筒ケースによりカートリッジヘッドとスカート部材間の中空糸膜束を被っても良い。
【００１４】
中空糸膜カートリッジ４を構成するカートリッジヘッド１２、着脱用ナット１３、スカート部材１４の素材は特に限定されず、また同一でも異なっていても良いが、熱可塑性樹脂やステンレス鋼が好ましく用いられる。カートリッジヘッド１２は、接着固定層に用いられる接着剤と同一素材から構成される場合もある。接着固定層１１、１５に用いられる接着剤としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エポキシアクリレート樹脂等の高分子材料を適用することが出来る。接着剤の硬化収縮や強度の改善を望む場合には、上記接着剤にガラスファイバー、カーボンファイバー等の繊維状物、カーボンブラック、アルミナ、シリカ等の微粉体を含有させても良い。
【００１５】
本発明に用いられる中空糸膜３としては、精密濾過膜、限外濾過膜、および逆浸透膜などが使用可能である。中空糸膜３の素材は、特に限定されず、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリー４メチルペンテン、セルロース、酢酸セルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンーテトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等が用いられる。中空糸膜として、これらの素材を複数使用した複合素材膜を用いることもできる。また、中空膜糸の形状としては、内径５０μｍ〜３０００μｍで、内／外径比が０．３〜０．８の範囲の膜が使用できる。
【００１６】
この発明の中空糸膜カートリッジは、例えば、一方の中空糸膜束端部の中空糸膜間に、１個あるいは複数個のナットを挿入し、該中空糸膜束の端部外周に接着冶具をセットし、接着冶具に囲まれた領域に接着剤を所定量注入して固化させた後、接着固化した中空糸膜束端部の一部を切断して、切断面に中空糸膜の中空部とナットのネジ穴を開口させることにより製造することができる。
【００１７】
以下、本発明に係る中空糸膜カートリッジを懸垂・固定したタンク型濾過装置の例（図１）を説明する。
図１において、１は原液を供給して濾過を行うタンク型濾過装置であり、例えば、生活排水、河川水、湖沼水、地下水あるいは海水を原水として、精密濾過または限外濾過により大量に浄化する水処理に適用可能である。図１では、一実施形態として原液を循環しないで濾過を行ういわゆる全濾過方式のタンク型濾過装置に本発明の中空糸膜カートリッジ適用した場合について説明するが、原液を循環しながら濾過を行ういわゆるクロスフロー濾過方式のタンク型濾過装置にも同様に適用することができる。
【００１８】
タンク式濾過装置１の濾過タンク２は、下部に配置して図示しない支持手段により立設されるタンク本体２ａと蓋２ｂとから構成され、タンク本体２ａの内壁部の所定高さ位置に分離板５、仕切板６がそれぞれ溶接等により液密的かつ気密的に固着されている。
これにより、タンク本体２ａの下部と分離板５とにより形成された空間が供給室７を形成し、タンク本体２ａの中部と分離板５と仕切板６とにより形成された空間が供給水室８を形成している。
【００１９】
また、蓋２ｂはパッキン９を介して図示しない固定手段によりタンク本体２ａの上部に液密的かつ気密的に固定され、上部仕切板６と蓋２ｂとにより形成された空間により処理水室１０が形成されている。
このように濾過タンク２の内部空間は分離板５と仕切板６により３つの室に分割され、仕切板６には本発明に係る中空糸膜カートリッジ４の一端が支持されて供給室８内に懸垂している。
【００２０】
中空糸膜カートリッジ４の下端部外周には、接着剤層１５によりスカート部材１４が固着されている。接着剤層１５には、図１に示すように、原水及び洗浄用の気体や液体を中空糸膜３束の内部に導入して中空糸膜３のそれぞれの外周側面に導くための貫通穴１５ａが形成されている。
分離板５には、供給室８内に懸垂した中空糸膜カートリッジ４の下方に、供給室７と供給室８を連通させる穴が設けられる。穴は、図１に例示するようなノズル５ａの形状であっても良い。
【００２１】
中空糸膜モジュール４を懸垂して支持する仕切板６は、全部の中空糸膜カートリッジ４の重量、及び処理水室１０内部に加わる内圧（水圧）により中空糸膜カートリッジ４の上面及び仕切板６の上面に加わる荷重に対抗し得る強度を有する所定の厚さで構成され、中空糸膜カートリッジ４が挿通される複数の貫通穴６ａが所定位置に形成されている。
【００２２】
仕切板６の上面には鉛直方向にボルト１６が取り付けられている。カートリッジヘッド１２のツバ部１２ａの下面にパッキン１７を挟んだ状態でナット１８をボルト１６に嵌合し締め付けることによりカートリッジヘッド１２が仕切板６に固定され、中空糸膜カートリッジ４が安定して濾過タンク２内に収容される。
上記構成において、タンク式濾過装置１による濾過運転時には、図示しないポンプより濾過タンク２のタンク本体２ａに下部に設けられた原水口２ｃから供給水室７に供給された原水は、分離板５のノズル５ａから供給水室８に供給されて供給水室８に充満すると共に、スカート部材１４から接着固定層１５の貫通穴１５ａを通って各中空糸膜３の外周側面に導かれる。
【００２３】
そして、各中空糸膜３の外周部近傍の原水は、中空糸膜３の外部から内部に加圧濾過され、その濾水は中空糸膜３の開口された上端部から処理水室１０に導かれる。処理水室１０に収容された濾水は、蓋２ｂの上部に設けられた処理水取出口２ｄから濾過タンク２の外部に取り出される。
中空糸膜３を濾水により逆洗する場合は、処理水取出口２ｄから濾水を供給して供給水室８に逆流させ、中空糸膜３外壁に蓄積した懸濁物質（非透過物）を排除してノズル５ａから供給水室７へ導き、タンク本体２ａの下部に設けられた原水口２ｃから濾過タンク２の外部に排出する。
【００２４】
本発明に係る中空糸膜カートリッジ４はラック型濾過装置２１のハウジング２２内にも取り付け可能である。図２は、中空糸膜カートリッジ４をラック型濾過装置２１のハウジング２２内に取り付けた構造を示す一例である。
中空糸膜カートリッジ４は、カートリッジヘッド１２のツバ部１２ａを、上ハウジングヘッド２２ｂと上キャップ２６とではさみ、上ねじ込みキャップ２９により固定して懸垂させる。カートリッジヘッド１２のツバ部１２ａと上ハウジングヘッド２２ｂ間にパッキン２７を、ツバ部１２ａと上キャップ２６間にＯリングを挟んだ状態で上ねじ込みキャップ２９のネジ２９ａを締め付けることにより、中空糸膜カートリッジ４が液密に安定にハウジングに取り付けられる。
【００２５】
なお、図２のラック型濾過装置２１のハウジング２２内に取り付けられた中空糸膜カートリッジ４に関しては、図１のタンク式濾過装置１に取り付けられた中空糸膜カートリッジ４と同一の符号を付して説明を省略する。
上記タンク型濾過装置１及びラック型濾過装置２１に中空糸膜カートリッジ４を上下方向に挿入／引き出して濾過タンク２あるいはハウジング２２に対して装着／あるいは脱離するにあたっては、例えば図３に示すような着脱冶具４１を使用することができる。
【００２６】
着脱冶具４１はいわゆるアイボルトで、雄ねじ部４１ａ及びその上端のＯ字状吊掛部４１ｂとで構成されている。また、着脱冶具４１の素材は、例えばステンレス鋼、炭素鋼、ガラスファイバー強化プラスティックなどである。
濾過装置内に装着するには、中空糸膜カートリッジ４の接着固定層１１に１個あるいは複数個埋設された着脱用ナット１３に対して、着脱冶具４１を周方向に回転して嵌合させることで着脱冶具４１を中空糸膜カートリッジ４に固定し、着脱冶具４１の上部の吊掛部４１ｂにホイストなどの起重機のフックを引っ掛けて中空糸膜カートリッジ４を吊り下げ、中空糸膜カートリッジ４をタンク型濾過装置１の仕切板６の貫通穴６ａあるいはラック式濾過装置２１のハウジング本体２２内に挿入する。
【００２７】
上記構成によれば、直径あるいは長さが大きな寸法の中空糸膜カートリッジの場合も、また重量の重い中空糸膜カートリッジの場合も容易に濾過タンクあるいはハウジング内に装着する事が出来る。
また、装着後は着脱冶具４１を周方向に回転して、該中空糸膜カートリッジ４の接着固定層１１に１個あるいは複数個埋設された着脱用ナット１３から着脱冶具４１を容易に取り外すことが出来る。
【００２８】
従来のように、直径が小さく長さの短い中空糸膜カートリッジの場合は、重量も小さいため、カートリッジヘッド１２のツバ部１２ａを両手で持って中空糸膜カートリッジ４を濾過タンク２あるいはハウジング２２から着脱する事は可能であるが、本発明の対象となる大量の水処理等に適用可能な比較的大型寸法の中空糸膜カートリッジの場合は、同手法を適用する事は出来ない。
【００２９】
本発明では、着脱用ナット１３は中空糸膜カートリッジ４の接着固定層１１に埋設されているため、懸垂用の吊掛加工をカートリッジヘッド１２に施工する必要がない。そのため、カートリッジヘッド１２の肉厚及び外径は吊掛部加工のために大きくする必要がなく、タンク型濾過装置１及びラック式濾過装置２１の外径及び高さがが大きくなることもない。
【００３０】
なお、前記実施形態において着脱冶具４１上端のＯ字状吊掛部４１ｂの形状は適宜選択する事が出来、一端が解放されたようなフック状吊掛部であっても適用可能である。
また、図３では本発明の実施形態として着脱冶具４１及び着脱用ナット１３の嵌合部はねじ形状の場合であるが、嵌合部は任意形状を選択することが可能である。
【００３１】
次に、図４を例にとって、着脱用ナット１３を接着固定層１１に埋設する方法を説明する。
１個あるいは複数個の着脱用ナット１３を中空糸膜３束端部内に挿入し、中空糸膜３束端部外周にカートリッジヘッド１２と接着冶具５１をセットし、カートリッジヘッド１２と接着冶具５１に囲まれた領域に接着剤を所定量注入する。カートリッジヘッド１２内には予め中空糸膜３束がセットされているため、注入された接着剤は中空糸膜３及び着脱用ナット１３周りに充填される。接着剤が硬化した後、接着冶具５１を離脱する。さらに、図中の切断面５２に沿って、カートリッジヘッド１２、接着固定層１１、中空糸膜３、埋込ナット１３の各端部を切断して、着脱用ナットと中空糸膜の端部を開口する。
【００３２】
着脱用ナット１３のねじ穴部への接着剤の侵入を防ぐためには、予め接着冶具５１に設けられた窪み部に着脱用ナット１３を液密的かつ水密的に取り付けても良いし、また、着脱用ナット１３のねじ穴端にねじ付き蓋を嵌合した前記着脱用ナットを中空糸束３内にセットする方法でも良い。
なお、前記手法が着脱用ナット１３を接着固定層１１に埋設する最も望ましい方法であるが、他に、硬化後の接着固定層１１に着脱用ナット１３を圧入する、あるいはねじ込む等の手法も適用可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用を有するので、中空糸膜カートリッジ４の接着固定層１１に１個あるいは複数個埋設された着脱用ナット１３に対して着脱冶具４１の雄ねじ部４１ａを周方向に回転して嵌合させることで、該着脱冶具を前記中空糸膜カートリッジに容易に固定することが出来、該着脱冶具の上端部のＯ字吊掛部４１ｂを介してホイスト等の起重機により中空糸膜カートリッジを吊り下げて濾過タンク２あるいはハウジング２２内に挿入して、中空糸膜カートリッジを濾過タンクあるいはハウジングに内に懸垂することが出来る。
【００３４】
また、装着後は着脱冶具４１を周方向に回転して、該中空糸膜カートリッジの接着固定層１１に埋設された着脱用ナット１３から着脱冶具４１を容易に取り外すことが出来る。
以上のように、本発明によれば、大型サイズをも含めた中空糸膜カートリッジ４を容易に濾過タンクあるいはハウジング内に着脱することが可能である。
【００３５】
また、着脱用ナット１３は接着固定層１１に埋設されているため、懸垂用の吊掛加工をカートリッジヘッド１２に施工する必要が無い。そのためカートリッジヘッド１２のツバ１２ａの肉厚及び外径は吊掛部加工のために大きくする必要が無く、タンク型濾過装置１及びラック式濾過装置２１の外径及び高さが大きくなることもなく、濾過装置の小型化が図れるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る中空糸膜カートリッジが濾過タンク内に懸垂して支持されるタンク型濾過装置の一例を示す断面説明図である。
【図２】本発明に係る中空糸膜カートリッジがハウジング内に懸垂されて支持されるラック型濾過装置の一例を示す断面説明図である。
【図３】本発明に係る中空糸膜カートリッジと、着脱冶具の構成を示す要部拡大断面図である。
【図４】本発明に係る中空糸膜カートリッジの接着固定層に着脱用ナットを埋設した前記中空糸膜カートリッジの製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１    ・・・タンク型濾過装置
２    ・・・濾過タンク
２ａ  ・・・タンク本体
２ｂ  ・・・蓋
２ｃ  ・・・原水口
２ｄ  ・・・処理水取出口
３    ・・・中空糸膜
４    ・・・中空糸膜カートリッジ
５    ・・・分離板
５ａ  ・・・ノズル
６    ・・・仕切板
６ａ  ・・・貫通穴
７、８・・・供給水室
９    ・・・パッキン
１０  ・・・処理水室
１１  ・・・接着固定層
１２  ・・・カートリッジヘッド
１２ａ・・・ツバ部
１３  ・・・着脱用ナット
１４  ・・・スカート部材
１５  ・・・接着剤層
１５ａ・・・貫通穴
１６  ・・・ボルト
１７  ・・・パッキン
１８  ・・・ナット
２１  ・・・ラック型濾過装置
２２  ・・・ハウジング本体
２２ａ・・・パイプ
２２ｂ・・・上ハウジングヘッド
２２ｃ・・・雄ねじ
２２ｄ・・・横ノズル
２２ｅ・・・循環水口
２２ｆ・・・下ハウジングヘッド
２２ｇ・・・雄ねじ
２３  ・・・下キャップ
２３ａ・・・原水口
２４  ・・・Ｏリング
２５  ・・・下ねじ込みキャップ
２５ａ・・・雌ねじ
２６  ・・・…上キャップ
２６ａ・・・処理水口
２７  ・・・パッキン
２８  ・・・Ｏリング
２９  ・・・上ねじ込みキャップ
２９ａ・・・雌ねじ
３０  ・・・目皿
４１  ・・・着脱冶具
４１ａ・・・雄ねじ部
４１ｂ・・・Ｏ字吊掛部
５１  ・・・接着冶具
５２  ・・・切断面
【図１】
0004025441.tif 000002
【図２】
0004025441.tif 000003
【図３】
0004025441.tif 000004
【図４】
0004025441.tif 000005