JP2000246066A - 濾過装置 - Google Patents

濾過装置

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JP2000246066A
JP2000246066A JP11095318A JP9531899A JP2000246066A JP 2000246066 A JP2000246066 A JP 2000246066A JP 11095318 A JP11095318 A JP 11095318A JP 9531899 A JP9531899 A JP 9531899A JP 2000246066 A JP2000246066 A JP 2000246066A
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filtration
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ブルメ インゴ
Darke Willem Ruushinku Hendrick
ダーク ウィレム ルーシンク ヘンドリック
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 送り配管と濾液配管と単数又は複数の毛管濾
過膜モジュールとを設けた圧力室を含んで成る濾過装
置。 【解決手段】 毛管濾過膜モジュールを送り配管２１０
と結合された流入口と、濾液配管２２０と結合された流
出口と、束状の毛管濾過膜１２１を収容した膜区分室１
２０を設けたフィルタハウジング１１０とで構成し、か
つ前記毛管濾過膜が前記膜モジュールの両端部において
膜ホルダー１３０に収容させる濾過装置において、前記
膜モジュールのうちの少なくとも一つに、膜モジュール
の長手方向略全長に延びる送り導管１５０を少なくとも
１本設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、送り配管と濾液配
管と一又は複数の毛管濾過膜モジュールとを設けた圧力
室を備えて成る濾過装置であって、該膜モジュールは送
り配管と接続された流入口と、濾液配管と接続された流
出口と、束状の毛管濾過膜を収容した膜区分室を設けた
フィルタハウジングとを含んで成り、該毛管濾過膜は膜
モジュールの両端部において膜ホルダーに収められるこ
とを特徴とする濾過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】かかる前記濾過装置は公知のものであ
る。この従来の濾過装置において、多数の膜モジュール
は、膜モジュールの壁面、つまりフィルタハウジングを
圧力室の壁面に密接した状態で、圧力室内に直列に接続
される。圧力室の送り配管から、例えば液体等の濾過対
象媒体が、流れの方向の第一の膜モジュールの毛管濾過
膜の第一の開口端部（膜モジュールの流入口）に入る。
膜の壁面を通過して濾過された液体、つまり膜透過液
は、膜モジュールの流出口から出て、最終的に濾液配管
を通って圧力室から排出される。圧力室の実施の形態に
おいては、送り配管と濾液配管は共に異なる接続ポイン
トを含んで成る。第一のモジュールで濾過されなかった
液体は、毛管濾過膜の第二の開口端部を出て、流れの方
向の次の膜モジュールの流入口に送り込まれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような構成では、
毛管濾過膜による流動抵抗の為に、連続したそれぞれの
膜モジュールに圧力低下が生じる。この問題は、膜モジ
ュールの有効濾過面を大きく取ることをあきらめて内径
の大きい毛管濾過膜を使用すれば回避できる。連続する
膜モジュール毎に圧力が低下する結果、連続する膜モジ
ュール毎に（流れの方向に）毛管濾過膜壁面全体の膜透
過圧が低下して、連続する各膜モジュールの濾過性能が
低下する。
【０００４】更に、毛管濾過膜は、膜壁の汚濁を定期的
に洗い流す必要がある。これは、液体を逆流させること
により行われる。この際液体は、膜壁の外側から内側に
向かって透過し、膜壁内及び／又は膜壁上の汚濁を運び
去る。この汚濁を含んだ液体は、第一開口端部から毛管
濾過膜を出るが、その後、流れの方向の下流にある膜モ
ジュールの毛管濾過膜を通過しなければならない。しか
しこのような方法で膜モジュールと圧力室の汚濁を除去
するのはかなり困難である。この事は特に、洗浄時に、
流水排水口となる送り配管から最も遠い位置にある膜モ
ジュールについて言える。
【０００５】更に膜モジュール全体の圧力低下は、毛管
濾過膜の両端部の一方に流れが入り込む状態において、
毛管濾過膜を通過する流れの方向で、一つの膜モジュー
ルにおける膜透過圧の低下を生じさせる。毛管濾過膜に
よる流動抵抗により、膜透過圧は、毛管濾過膜の流出口
よりも流入口の方が高くなる。このような個々の毛管濾
過膜内の膜透過圧のむらが、一つのモジュールの濾過性
能を低下させる。
【０００６】本発明は、上記の問題を解消することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この目的を達成すべく、
本発明は、複数の膜モジュールの少なくとも一つに、膜
モジュールの長手方向略全長に渡って延びる送り導管を
少なくとも一本設けることを特徴とする濾過装置を提供
する。かかる送り導管を設けた膜モジュールを一器だけ
又は数器用いるか、或は全ての膜モジュールにかかる送
り導管を設けた濾過装置を適用するかは、個々の状況に
応じて選択されるものとする。送り導管は、流動抵抗が
全く無いか、又はごく僅かしかない程、十分な大きさで
あることが必須であり、そうすれば圧力低下による性能
低下が防止される。
【０００８】好適な形態において、送り導管は、膜区分
室内に配置されたパイプである。複数の送り導管が使用
される場合は、複数のパイプが設けられることになる。
このような一本又は複数のパイプの製造と設置は、簡単
である。別の容易に実施できる形態において、送り導管
は、膜区分室を環状に取り囲むように設けられる。その
場合、環状の送り導管の壁面は、フィルタハウジングと
圧力室の壁面で形成でき、これにより送り導管を形成す
る為に膜モジュール内に余分な壁面を設ける必要が省け
る。その場合、圧力室の壁面とフィルタハウジングの間
にスペーサーを設けるのが好適である。これにより、膜
モジュールを圧力室内にしっかりと固定することができ
る。スペーサは、圧力室の壁面か、フィルタハウジング
に取り付ければよい。
【０００９】膜区分室と接触する送り導管の壁面は、多
孔性材料か毛管濾過膜と同じ材料で形成してもよい。し
かし、送り導管の壁面は、滑らかな表面を有する無孔性
の堅牢な材料で形成するのが好適である。この材料は、
送り導管の機械的な安定性を増すと共に、滑らかで無孔
の表面により、送り導管表面への固体付着が大幅に抑制
される。この方法により、送り導管の流動抵抗が使用し
ているうちに増加するということは殆ど生じなくなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】次に、本発明を添付の図面を参照
しながら説明する。図中の同一又は類似の構成部分は同
じ参照番号で示してある。図１は、膜モジュールで構成
される圧力室を表す概略図であり、図２は、本発明によ
る二つの異なる膜モジュールで構成される圧力室を表す
縦断面図であり、図３〜５は、本発明による様々な膜モ
ジュールを表す断面図である。
【００１１】実際に使用される圧力室２００の実施の形
態の概略構成を図１に示す。図に示す圧力室２００は、
６器の膜モジュール１００で構成されているが、それ以
上又はそれ以下の膜モジュールを含むことも可能であ
る。圧力室２００の全長が例えば６〜８ｍの場合、膜モ
ジュールの全長は０．５〜４ｍとなる。膜モジュールの
長さは通常、１〜１．５ｍである。しかし実際には、こ
の長さは変えられる。図１に示す圧力室２００は、二つ
の結合ポイントで構成される送り配管２１０と、二つの
結合ポイントで構成される濾液配管２２０とを有する。
濾過処理中、圧力室の左側の３器の膜モジュールを通過
する濾過対象液は左側から右の方向に流れ、右側の３器
の膜モジュールを通過する濾過対象液は右側から左の方
向に流れる。
【００１２】図２に示す濾過装置は、一つの結合ポイン
トで構成される濾過対象液の送り配管２１０と、二つの
結合ポイントで構成される濾液（膜透過液）の濾液配管
２２０とを有する圧力室２００を備えて成る。説明の為
に、図２の圧力室２００は二つの異なる膜モジュール１
０１、１０２を含んで成るが、実際には、図１に示すよ
うに、膜モジュールの数はそれより多く、同一の膜モジ
ュールである。又、圧力室に唯一つの膜モジュールを使
用することも可能である。圧力室２００内に膜モジュー
ルをしっかりと固定する為に、膜モジュール１０１のフ
ィルタハウジング１１０は、圧力室２００の内壁に密着
し、その間に全く又は殆ど間隔を空けないようにする。
圧力室２００内部では、スペーサーを用いて圧力室２０
０の内壁とフィルタハウジング１１０の間に膜モジュー
ル１０２を固定する。
【００１３】フィルタハウジング１１０内において、膜
区分室１２０は、束状の毛管濾過膜１２１で構成され、
毛管濾過膜は、膜モジュール１００の両端部において膜
ホルダ１３０に収められる。実際は、毛管濾過膜には通
常、精密濾過膜や限外濾過膜が使用される。更に、透過
排出区分室１４０と送り導管１５０が設けられる。膜ホ
ルダ１３０は、毛管濾過膜１２１や、フィルタハウジン
グ１１０や、透過排出区分室１４０や、送り導管１５０
の中の空間を遮断する。図に示す実施の形態では、膜ホ
ルダ１３０は、膜モジュール内に充填した樹脂で形成さ
れ、その樹脂に毛管濾過膜１２１が埋め込まれている。
同図の膜モジュールの実施の形態において、毛管濾過膜
の両端部は開口している。
【００１４】図２の縦断面図として示した膜モジュール
１０１の可能な横断面を、図３と４に示す。同図はそれ
ぞれ、透過排出パイプ１４１と透過排出薄膜１４２を表
す。送り配管２１０から圧力室２００内に導入される濾
過対象液は、毛管濾過膜１２１に流れ込む。膜壁全体の
圧力の差による作用、つまり膜透過圧と、膜の特性によ
り、液体の一部が膜壁を透過する。この一部の液体、つ
まり膜透過液は、透過排出パイプ１４１や透過排出薄膜
１４２を通って、透過排出区分室１４０に到達すること
ができ、その後、濾液配管２２０に排出される。図１と
２において、濾過対象液の流れは、実線で示し、膜透過
液の流れは点線で示される。各膜モジュールの透過排出
区分室は、互いに連通している。
【００１５】従来の膜モジュールを使用した場合、濾過
対象液は、流れの方向の前の膜モジュールの毛管濾過膜
を通ってしか次の膜モジュールに到達することができな
い。この毛管濾過膜の内径が小さいと、膜モジュール全
体の圧力が大幅に低下して、流れの方向の次のモジュー
ルの膜透過圧が低下する結果となる。この問題を避ける
為に、本発明による膜モジュールには、濾過対象液用の
送り導管１５０が設けられている。この送り導管１５０
を介して、流れの方向の次の膜モジュールは、その前の
膜モジュールからの濾過対象液を受け取る。
【００１６】更に有利な点は、図２の膜モジュールの毛
管濾過膜の右側にも、濾過対象液が供給されることであ
る。その結果、個々の毛管濾過膜１２１内の圧力が非常
に安定して、個々の毛管濾過膜の長手方向の膜透過圧が
全く又は、ごく僅かしか低下しない。この為、膜モジュ
ールの透過性能が向上する。この場合、濾過装置に含ま
れる全ての膜モジュールに送り導管を設けるのが効果的
であろう。この選択肢を検討する際、送り導管を組み込
むことによる膜面の損失と、この送り導管を追加するこ
とによる圧力低下抑止との間の最適条件を見いだす必要
がある。
【００１７】図３の膜モジュールの横断面図において、
フィルタハウジングは、透過排出区分室１４０と連通し
た４本の送り導管を含んで成る。透過排出区分室１４０
としての円管と、４本の送り導管１５０は、透過排出パ
イプ１４１との一体品として製造することができ、フィ
ルタハウジング１１０内に設置される。これにより、製
造方法が簡単になる。パイプユニットを設置した後、毛
管濾過膜と膜ホルダを取り付ければよい。送り導管１５
０の総断面積は、有効膜面と送り導管１５０の送り性能
の両方の最適値を得られるように設定すべきである。別
の方法として、送り導管１５０を、フィルタハウジング
１１０内の異なる場所に分散させてもよい。更に、これ
以上又は、これ以下の数の送り導管を使用することも可
能である。
【００１８】図４の横断面図に示す膜モジュール１０１
では、透過排出薄膜１４２を用いて、膜区分室１２０か
ら透過排出区分室１４０へ膜透過液を送る。この実施の
形態では、排出薄膜１４２は、二本の送り導管１５０の
間に挟持され、固定される。図４には、４つの排出薄膜
１４２と４本の送り導管１５０が示されている。この薄
膜と送り導管の集合体は、フィルタハウジング内に設置
される前にユニットとして組み立てることができる。
又、各送り導管１５０に取り囲まれた空間は、透過排出
区分室１４０を形成していることが分かる。
【００１９】図２の縦断面図と図５の横断面図により示
される膜モジュール１０２は、フィルタハウジング１１
０の外側にスペーサー１６０を含んで成る。膜モジュー
ル１０２を圧力室２００内に設置することにより、フィ
ルタハウジング１１０と圧力室２００の壁面に囲まれた
空間により送り導管１５０が形成される。この実施の形
態では、送り導管１５０は膜区分室を環状に取り囲む。
スペーサー１６０は、図とは異なるもの、例えばフィル
タハウジング１１０の長手方向に延びる条片により形成
することも可能であり、或いは、スペーサーを圧力室２
００の壁に設けることも可能である。更に、フィルタハ
ウジング１１０とスペーサー１６０の周りに追加のハウ
ジングを設置することにより、当該ハウジングとフィル
タハウジング１１０の間に送り導管１５０を形成するこ
とも可能である。
【００２０】圧力室内の各膜モジュールへの濾過対象液
の供給を改善することに加えて、液体を逆流させて圧力
室内の膜モジュールを洗浄することも、明らかに改善さ
れる。この為に、洗浄流水は、濾液配管２２０と透過排
出区分室１４０を介して毛管濾過膜１２１に送られる。
濾過中に膜壁内及び／又は上に付着した汚濁は、膜壁か
ら洗い流され、毛管濾過膜１２１を通って排出される。
汚濁はその後、圧力室から次の膜モジュールを介して洗
浄流方向に排出される。汚濁は、この次の膜モジュール
の毛管濾過膜を透過する必要はない。そうすれば、従来
の膜モジュールの場合のように、洗浄がより困難になる
からである。
【００２１】膜区分室と接触する送り導管１５０の壁面
は、多孔材料か或は毛管濾過膜と同じ材料で作られる。
後者の場合、図３の実施の形態については、径の大きい
管状の濾過膜を使用することになり、そしてこの濾過膜
が主に送り導管として機能することになる。しかし図に
示した各実施の形態によれば、送り導管１５０の壁面
は、機械的安定性を良くする為に剛性材料で作られる。
この材料は多孔性ではなく、滑らかな表面を有する。従
って、固形物の付着が大幅に抑制される。このような付
着が、送り導管の流動抵抗に悪影響を及ぼすことになる
からである。
【００２２】フィルタハウジング、排出区分室、送り導
管等は、濾過される媒体に対して不活性な材料で作らな
ければならない。この材料は、例えばＰＣＶやナイロン
等のプラスチックであるが、金属やその他の材料も使用
できる。しかし、一般的には、適切なプラスチックが好
適である。と言うのは、加工し易く価格が安いからであ
る。
【００２３】上記の実施の形態は、本発明を限定するも
のではない。本発明の範囲と請求項の範囲において、濾
過膜モジュールはいろいろな態様で実施可能である。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の濾過装置
によって、膜モジュール全体の膜透過圧の低下が防止さ
れ、連続する各膜モジュールの濾過性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】膜モジュールで構成される圧力室を表す概略図
である。
【図２】本発明による二つの異なる膜モジュールで構成
される圧力室を表す縦断面図である。
【図３】本発明による一つの膜モジュールの断面図であ
る。
【図４】本発明による別の膜モジュールの断面図であ
る。
【図５】本発明によるさらに別の膜モジュールの断面図
である。
【符号の説明】
１００膜モジュール １０１膜モジュール １０２膜モジュール １１０フィルタハウジング １２０膜区分室 １２１毛管濾過膜 １３０膜ホルダー １４０透過排出区分室 １４１透過排出パイプ １４２透過排出薄膜 １５０送り導管 １６０スペーサー ２００圧力室 ２１０送り配管 ２２０濾液配管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘンドリック ダーク ウィレム ルーシ ンク オランダ国、 7623 エージェイ ボル ネ、 デボンガードスウェグ １ Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA07 HA18 JA01A JA01B JA06A JA15A JA15C JA25C KC03

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 送り配管と濾液配管と単数又は複数の毛
    管濾過膜モジュールとを設けた圧力室を含んで成る濾過
    装置であって、前記膜モジュールは送り配管と連結され
    た流入口と、濾液配管と連結された流出口と、束状の毛
    管濾過膜を収容した膜区分室を備えたフィルタハウジン
    グとを含んで成り、上記毛管濾過膜は膜モジュールの両
    端部で膜ホルダに収容される濾過装置において、膜モジ
    ュールのうちの少なくとも一つには、膜モジュールの長
    手方向略全長に延びる送り導管が少なくとも１本設けら
    れていることを特徴とする濾過装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の濾過装置において、送
    り導管は膜区分室内に設置されたパイプであることを特
    徴とする。
  3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の濾過装置におい
    て、送り導管は膜区分室を環状に取り囲むように設けら
    れることを特徴とする。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の濾過装置において、環
    状の送り導管の壁面は、フィルタハウジングと圧力室の
    壁面とで形成されることを特徴とする。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の濾過装置において、圧
    力室の壁面とフィルタハウジングの間にスペーサーが設
    けられることを特徴とする。
  6. 【請求項６】 前記請求項の何れかに記載の濾過装置に
    おいて、送り導管の壁面は、滑らかな表面を有する無孔
    性の剛性材料で形成されることを特徴とする。
  7. 【請求項７】 前記請求項の何れかに記載の毛管濾過膜
    モジュール。
JP11095318A 1998-02-20 1999-02-24 濾過装置 Pending JP2000246066A (ja)

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US (2) US20010040128A1 (ja)
EP (1) EP0937493A3 (ja)
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CA (1) CA2262228A1 (ja)
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