JP2004181370A

JP2004181370A - 膜モジュール

Info

Publication number: JP2004181370A
Application number: JP2002351854A
Authority: JP
Inventors: Tsunehisa Tanaka; 恒久田中; Takeshi Yoshizaki; 健吉崎; Motofumi Tajima; 基史田島; Yoshihisa Narukami; 善久鳴上; Jo Yamamoto; 丈山本; Masayuki Kitagawa; 雅之北川
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2002-12-04
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】逆洗水等の流体が各膜チューブの外側から内側へ流れる際に、外周部に配置された膜チューブの振動を防止できる膜モジュールを提供する。
【解決手段】ケーシング内に備えられた膜エレメント３は、先端を閉塞した管状の複数の膜チューブ６と、各膜チューブ６の基端部を集束固定して膜チューブ６を片持状に支持する集束プレート７とで構成され、膜エレメント３に、各膜チューブ６のうち、外周部イに配置された膜チューブ６の外周面に当接した振れ止め２３，２４が設けられ、振れ止め２３，２４は、膜エレメント３をケーシングから出し入れする際において、外周部イに配置された膜チューブ６を保護する保護部材を兼ねている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、上水（浄水）処理，下水・廃水処理，ガス分離，ダスト分離等に用いられる膜モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の膜モジュールとしては、例えば図７に示すようなものがあり、ハウジング４１の一端側に原液流体流入口４２が形成され、ハウジング４１の開口側がキャップ４３で被蓋され、キャップ４３に清浄流体排出口４４が形成され、ハウジング４１内に先端を閉塞した複数のチューブ状膜４５が備えられ、各チューブ状膜４５の基端開口部４５ａを目板４６の嵌合部４７に集束固定させて集合体４８を構成したものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
これによると、原液流体流入口４２からハウジング４１内に供給された原液流体は、各チューブ状膜４５の外側から内側へ透過する際に濾過され、清浄流体として各チューブ状膜４５の基端開口部４５ａから清浄流体排出口４４を通って排出される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１０６０３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来形式では、原液流体が各チューブ状膜４５（膜チューブ）の外側から内側へ透過する（流れる）際、各チューブ状膜４５の先端部が水流によって振動した。一般に、上記のような振動に関して、ハウジング４１の形状やハウジング４１内における流体の流れ状態にもよるが、複数のチューブ状膜４５のうち、外周部に配置されたチューブ状膜４５ほど強く振動する傾向にあり、上記振動によってチューブ状膜４５が繰り返し応力を受け、外周部に配置されたチューブ状膜４５が折損に至るといった問題があった。
【０００６】
本発明は、流体が各膜チューブの外側から内側へ流れる際に、外周部に配置された膜チューブの振動を防止することができる膜モジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本第１発明では、ケーシング内に膜エレメントを備えた膜モジュールであって、上記膜エレメントは、先端を閉塞した管状の複数の膜チューブと、これら膜チューブの基端部を集束固定して各膜チューブを片持状に支持する集束プレートとで構成され、上記膜エレメントに、上記各膜チューブのうち、外周部に配置された膜チューブの外周面に当接した振れ止めが設けられているものである。
【０００８】
これによると、振れ止めが外周部に配置された膜チューブの外周面に当接しているため、流体が各膜チューブの外側から内側へ流れる際、外周部に配置された膜チューブの振動を防止することができる。
【０００９】
また、本第２発明では、ケーシングに、膜エレメントを出し入れする膜エレメント装入口が形成され、上記膜エレメントが膜エレメント装入口からケーシング内に充填されるとともに、集束プレートが膜エレメント装入口に水密に配置され、上記膜エレメント装入口に、ケーシング内の膜エレメントの各膜チューブの基端開口側を覆うキャップが着脱自在に取付けられ、振れ止めは、外周部に配置された膜チューブを保護する保護部材を兼ねているものである。
【００１０】
これによると、キャップを膜エレメント装入口から取り外すことによって、膜エレメント装入口から膜エレメントを出し入れすることができる。この際、万一、外周部に配置された膜チューブが膜エレメント装入口の周辺部やケーシングの内周面等に接触しそうになっても、これら外周部に配置された膜チューブは、振れ止めによって保護されているため、損傷することはない。このように、振れ止めは保護部材としての機能も兼ね備えているため、振れ止めとは別に保護部材を設ける必要はなく、部品点数を削減し、コスト低減を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における第１の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図３に示すように、膜モジュール１は、ケーシング２の内部に複数（２個）の膜エレメント３を備えたものであり、被処理水を後述する膜チューブ６の内側から外側へ透過させて濾過する内膜式のものである。
【００１２】
上記ケーシング２は、種々の形状を採用できるが、本実施の形態では、一例として直管円筒状のものを挙げている。上記ケーシング２の両端には、上記膜エレメント３を出し入れする膜エレメント装入口４（図４参照）が形成されている。これら両膜エレメント装入口４の外周縁にはケーシング側フランジ５が設けられている。
【００１３】
上記膜エレメント３は、図１，図２に示すように、先端を閉塞した細い直管状のセラミック製の複数本の膜チューブ６と、これら膜チューブ６の基端部を集束固定して各膜チューブ６を片持状に支持する円板形状の集束プレート７とで構成されている。尚、上記各膜チューブ６は、多数の微細孔を有した膜形成材のみで管壁を成形してなり、管外径１〜６ｍｍφ、管壁肉厚０．１〜０．８ｍｍの形状をなすものであり、所定間隔で平行に配置されている。また、上記各膜チューブ６の基端側は、集束プレート７に形成された複数の貫通孔に挿通され、各膜チューブ６の基端間に充填された接着材層８によって集束プレート７に水密に集束固定されている。
【００１４】
図３に示すように、上記ケーシング２の両端には、ケーシング２内に充填された膜エレメント３の各膜チューブ６の基端開口６ａ側を覆う帽子状のキャップ１０が着脱自在に取付けられている。
【００１５】
すなわち、上記キャップ１０の開口端の外周縁にはキャップ側フランジ１１が設けられている。そして、上記集束プレート７の外周部を上記ケーシング側フランジ５とキャップ側フランジ１１との間に挟み込んだ状態で、複数のボルト１２を挿通し、ナット１３を締めてケーシング側フランジ５とキャップ側フランジ１１とを締結することにより、両膜エレメント３がそれぞれケーシング２内に水平に据付け固定されている。
【００１６】
尚、集束プレート７とケーシング側フランジ５との間は一方のパッキン１４によって水密にシールされている。また、集束プレート７とキャップ側フランジ１１との間は他方のパッキン１５によって水密にシールされている。
【００１７】
両キャップ１０の外周下部には、被処理水（被処理液の一例）を供給する原水供給口１７が設けられ、両キャップ１０の外周上部にはエア抜き口１８が設けられ、ケーシング２の外周上部には濾過水排出口１９が設けられ、ケーシング２の外周下部にはドレン排出口２０が設けられている。
【００１８】
図１，図２に示すように、上記膜エレメント３には、各膜チューブ６のうち、外周部イに配置された複数の膜チューブ６の外側周囲を取り囲んで振動を防止する円環枠形状の先端部振れ止め２３と中間部振れ止め２４とが設けられている。上記先端部振れ止め２３の内周面は、上記外周部イに配置された複数の膜チューブ６の先端部の外周面に当接しており、また、先端部振れ止め２３の先端は各膜チューブ６の先端よりもさらに先方へ突出している。さらに、上記中間部振れ止め２４の内周面は、上記外周部イに配置された複数の膜チューブ６の長さ方向の中間部の外周面に当接している。
【００１９】
上記先端部振れ止め２３は、上記接着材層８によって集束プレート７に取付け固定された複数のガイド部材２５の先端部に取付けられて支持されており、外周部イに配置された膜チューブ６の先端部を保護する先端部保護部材を兼ねている。また、上記中間部振れ止め２４は、上記複数のガイド部材２５の長さ方向における中間部に取付けられて支持されており、外周部イに配置された膜チューブ６の長さ方向における中間部を保護する中間部保護部材を兼ねている。尚、各ガイド部材２５は、丸棒状に形成されており、膜チューブ６と平行に配置され、且つ上記外周部イに配置された複数の膜チューブ６の外側周囲に配置されている。また、両振れ止め２３，２４はステンレス等の金属製又はプラスチック樹脂製である。
【００２０】
以下、上記構成における作用を説明する。
濾過運転時、図３の実線矢印で示したように、両原水供給口１７からキャップ１０内へ供給された被処理水（被処理流体の一例）は、各膜チューブ６の基端開口６ａから内部流路６ｂに流れ込み、各膜チューブ６の内側から外側へ透過する際に膜チューブ６で濾過され、膜チューブ６を透過した被処理水は濾過処理水として濾過水排出口１９から外部へ排出される。
【００２１】
また、逆洗時には、図３の点線矢印で示したように、逆洗水を濾過水排出口１９から供給して両原水供給口１７から排出する。これにより、上記逆洗水が各膜チューブ６の外側から内側へ透過し（流れ）、各膜チューブ６が逆洗される。この際、上記濾過水排出口１９からケーシング２内に流れ込んだ逆洗水の流れはケーシング２の中心部よりも内周面付近の方が強くなるため、図１，図２に示した外周部イに配置された複数の膜チューブ６が最も逆洗水の流れによる力を受けて振動を起し易くなる。これに対して、両振れ止め２３，２４の内周面がそれぞれ外周部イに配置された複数の膜チューブ６の外周面に当接しているため、外周部イに配置された複数の膜チューブ６の振動を防止することができる。これにより、外周部イに配置されている膜チューブ６が振動により発生する繰り返し応力を受けて折損してしまうといった不具合を防止することができる。
【００２２】
また、上記膜エレメント３を新品のものと交換する場合、先ず、図３に示す各ボルト１２，ナット１３を取り外し、キャップ１０をケーシング側フランジ５から取り外した後、膜エレメント３を膜エレメント装入口４からケーシング２の外側へ引き出す。この際、図５に示すように、ガイド部材２５がケーシング２の内周面に接触して滑動し、これにより、膜エレメント３が引き出し方向Ａへ案内されるため、膜エレメント３の取り出しが非常にスムーズに行える。
【００２３】
その後、新しい膜エレメント３を上記膜エレメント装入口４からケーシング２内へ挿入する。この際、図４に示すように、万一、外周部イに配置されている膜チューブ６の先端部が膜エレメント装入口４のケーシング側フランジ５やケーシング２の内周面に接触しそうになっても、先端部振れ止め２３によって保護されているため、上記先端部振れ止め２３がケーシング側フランジ５やケーシング２の内周面に接触することになる。これにより、外周部イに配置されている膜チューブ６の先端部が損傷するといった不具合は防止される。
【００２４】
同様に、外周部イに配置されている膜チューブ６の長さ方向における中間部は、中間部振れ止め２４によって保護されているため、ケーシング側フランジ５やケーシング２の内周面に接触して損傷するといった不具合も防止される。
【００２５】
また、図５に示すように、ガイド部材２５がケーシング２の内周面に接触して滑動し、これにより、膜エレメント３が挿入方向Ｂへ案内されるため、膜エレメント３の挿入が非常にスムーズに行える。
【００２６】
このようにして、新しい膜エレメント３をケーシング２内へ充填した後、図３に示すように、各ボルト１２，ナット１３を取り付けて、キャップ１０をケーシング側フランジ５に締結する。これにより、ケーシング側フランジ５とキャップ側フランジ１１との間に集束プレート７が挟み込まれて、膜エレメント３がケーシング２内に水平に据付け固定される。
【００２７】
上記第１の実施の形態では、図３に示すように、濾過運転時、被処理水を膜チューブ６の内側から外側へ透過させて濾過する内膜式の膜モジュール１を挙げたが、第２の実施の形態として、図６に示すように、濾過運転時、被処理水を膜チューブ６の外側から内側へ透過させて濾過する外膜式の膜モジュール３０であってもよい。この外膜式の膜モジュール３０では、原水供給口１７は、ケーシング２の下部に設けられ、両膜エレメント３の間に形成された給水空間３１に対応する位置に被処理水を供給している。また、濾過水排出口１９は両キャップ１０の外周上部に設けられ、キャップ１０内のドレンを排出するためのドレン排出口２０が両キャップ１０の外周下部に設けられている。また、ケーシング２の上部には濃縮水排出口３２が設けられている。
【００２８】
これによると、濾過運転時、原水供給口１７からケーシング２内の給水空間３１へ供給された被処理水は、各膜チューブ６の外側から内側へ透過する（流れる）際に膜チューブ６で濾過され、膜チューブ６を透過した被処理水は濾過処理水として膜チューブ６の内部流路６ｂを通って基端開口６ａからキャップ１０内に流出し、両濾過水排出口１９から外部へ排出される。
【００２９】
この際、上記原水供給口１７からケーシング２内に流れ込んだ被処理水の流れはケーシング２の中心部よりも内周面付近の方が強くなるため、外周部イに配置された複数の膜チューブ６が最も被処理水の流れによる外力を受けて振動を起し易くなる。これに対して、両振れ止め２３，２４の内周面がそれぞれ外周部イに配置された複数の膜チューブ６の外周面に当接しているため、外周部イに配置された複数の膜チューブ６の振動を防止することができる。これにより、外周部イに配置されている膜チューブ６が振動により発生する繰り返し応力を受けて折損してしまうといった不具合を防止することができる。
【００３０】
上記各実施の形態では、図２に示すように、膜エレメント３にガイド部材２５を４本設けているが、４本に限定されるものではなく、膜エレメント３のサイズ等に応じて本数を増減してもよい。
【００３１】
上記各実施の形態では、図１に示すように、各ガイド部材２５の長さ方向における中間部に中間部振れ止め２４を１つ設けているが、膜エレメント３のサイズ等に応じて、上記中間部振れ止め２４を複数設けてもよい。
【００３２】
上記各実施の形態では、図３，図６に示すように、ケーシング２内に２個の膜エレメント３を備えているが、ケーシング２のいずれか一端のみに膜エレメント装入口４を形成するとともにケーシング２の他端を閉塞し、ケーシング２内に膜エレメント３を１個だけ備えたものであってもよい。
【００３３】
上記各実施の形態では、被処理流体の一例として被処理水を挙げたが、水以外の液体、又は気体であってもよい。同様に、逆洗用流体の一例として逆洗水を挙げたが、水以外の液体、又は気体であってもよい。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本第１発明によると、振れ止めが外周部に配置された膜チューブの外周面に当接しているため、流体が各膜チューブの外側から内側へ流れる際、外周部に配置された膜チューブの振動を防止することができる。これにより、外周部に配置されている膜チューブが振動により発生する繰り返し応力を受けて折損してしまうといった不具合を防止することができる。
【００３５】
また、本第２発明によると、キャップを膜エレメント装入口から取り外し、膜エレメントを膜エレメント装入口から出し入れする際、万一、外周部に配置された膜チューブが膜エレメント装入口の周辺部やケーシングの内周面等に接触しそうになっても、これら外周部に配置された膜チューブは、振れ止めによって保護されているため、損傷することはない。このように、振れ止めは保護部材としての機能も兼ね備えているため、振れ止めとは別に保護部材を設ける必要はなく、部品点数を削減し、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における膜モジュールの膜エレメントの断面図である。
【図２】図１におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図３】同、膜モジュールの断面図である。
【図４】同、膜モジュールの膜エレメントを膜エレメント装入口からケーシング内へ挿入する際の図である。
【図５】同、膜モジュールの膜エレメントをケーシングに対して引き出し又は挿入する際の図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態における膜モジュールの断面図である。
【図７】従来の膜モジュールの図である。
【符号の説明】
１，３０膜モジュール
２ケーシング
３膜エレメント
４膜エレメント装入口
６膜チューブ
６ａ基端開口
７集束プレート
１０キャップ
２３，２４振れ止め
イ外周部

Claims

ケーシング内に膜エレメントを備えた膜モジュールであって、上記膜エレメントは、先端を閉塞した管状の複数の膜チューブと、これら膜チューブの基端部を集束固定して各膜チューブを片持状に支持する集束プレートとで構成され、上記膜エレメントに、上記各膜チューブのうち、外周部に配置された膜チューブの外周面に当接した振れ止めが設けられていることを特徴とする膜モジュール。
ケーシングに、膜エレメントを出し入れする膜エレメント装入口が形成され、上記膜エレメントが膜エレメント装入口からケーシング内に充填されるとともに、集束プレートが膜エレメント装入口に水密に配置され、上記膜エレメント装入口に、ケーシング内の膜エレメントの各膜チューブの基端開口側を覆うキャップが着脱自在に取付けられ、振れ止めは、外周部に配置された膜チューブを保護する保護部材を兼ねていることを特徴とする請求項１記載の膜モジュール。