JP2008012414A - 浄水モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシングとキャップとの間の液密状態を向上することが可能な浄水モジュールを提供する。
【解決手段】本発明に係る浄水モジュールは、筒状に形成され外周面に少なくとも一つの開口を有するケーシング本体１１、及びケーシング本体１１の軸方向端部の少なくとも一方に設けられた第１のフランジ部１２を有するケーシング１と、ケーシング内に配置される浄水用分離膜４と、ケーシングの軸方向の少なくとも一方の端部を塞ぐとともに、第１のフランジ１２と対応する第２のフランジ部２２を有するキャップ２，３と、第１及び第２のフランジ部１２，２２の間に配置され、両者を液密に接続するシール部材６と、第１及び第２のフランジ部を挟持するクランプ継手７とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、浄水用の分離膜を内蔵する浄水モジュールに関する。

近年、浄水用の分離膜モジュールは、家庭用のみならず、工業用等、種々の用途で用いられている。特に、工業用で用いる場合、モジュールを大型化する必要があるが、その際には、モジュール自体の強度が問題になる。そこで、例えば、特許文献１には、次のようなモジュールが記載されている。すなわち、モジュールを円筒状のケーシングと、その両端部を塞ぐキャップとから構成している。そして、ケーシングの端部に形成されたフランジとキャップに形成されたフランジとを当接させ、これらをクランプ式シール継手で挟持することでモジュールを液密に保っている。さらに、このモジュールでは、ケーシングとキャップの材質、及び両者のフランジの厚みが異なるように構成している。この構成により、例えば、キャップをステンレスで形成して剛性を高める一方、ケーシングを合成樹脂で形成して軽量化することを可能としている。また、ケーシングを構成する材料の強度が低くても、フランジを厚くすることで強度不足を補うようにしている。
特許第３５２９４５０号公報

上記モジュールでは、ケーシングとキャップにフランジを形成し、これらをクランプ式シール継手で挟持することで液密を保っているが、モジュールが大型化すると、内部に作用する圧力も大きくなる。そのため、単に挟持強度を高めるだけでは、液密を保つのが困難になり、液漏れが発生するという問題が考えられる。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、ケーシングとキャップとの間の液密状態を向上することが可能な浄水モジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る浄水モジュールは、上記問題を解決するためになされたものであり、筒状に形成され外周面に少なくとも一つの開口を有するケーシング本体、及び前記ケーシング本体の軸方向端部の少なくとも一方に設けられた第１のフランジ部を有するケーシングと、前記ケーシング内に配置される複数の中空糸膜と、前記ケーシングの軸方向の少なくとも一方の端部を塞ぐとともに、前記第１のフランジ部と対応する第２のフランジ部を有するキャップと、前記第１及び第２のフランジ部の間に配置され、両者を液密に接続するシール部材と、前記第１及び第２のフランジを挟持する挟持手段とを備えている。

この構成によれば、ケーシング及びキャップに形成されたフランジ部の間にシール部材を配置した上で、両フランジ部を挟持しているため、シール部材が圧縮された状態でケーシング及びキャップの間に配置される。そのため、圧縮されたシール部材がケーシング及びキャップに密着し、両者の隙間を確実に埋めることができる。その結果、ケーシング及びキャップ間の液密性を確実に向上することができる。

上記モジュールにおいて、ケーシング本体の軸方向の端面を第２のフランジ部に当接させ、第１のフランジ部を、第２のフランジ部と軸方向に所定間隔をおいた状態でケーシング本体の外周面に固着することができる。この構成によれば、両フランジ間の隙間を一定にすることができるため、その間に配置されるシール部材には、常に一定の圧力が作用する。そのため、シール部材に作用する負荷の変動がないため、シール部材の劣化を防止することができる。その結果、液密性を長く維持することができる。

両フランジ部の間に隙間を形成するには、上記構成以外にも、例えば、両フランジ部間にスペーサを設ければよい。スペーサとしては、別個の部材を準備してもよいし、フランジ部に突出部を設ける等、種々のものを選択できる。

また、シール部材を配置する隙間の幅を一定にするには、例えば、次のように構成することもできる。すなわち、第１のフランジ部においてキャップと対向する軸方向の端面、及び第２のフランジ部においてケーシングと対向する軸方向の端面の少なくとも一方に、ケーシングの内部側に切欠部を形成し、この切欠部にシール部材を配置すればよい。

上記シール部材は、ケーシング及びキャップの断面形状に合わせて矩形状、環状、多角形状等に形成することができる。このとき、軸方向の両端部に径方向内方に突出する一対の突出部を形成することが好ましい。このように構成すると、ケーシングの内圧を突出部間の凹部に作用させることができる。これにより、凹部に作用する圧力が両突出部を軸方向の外側に向けて押圧するため、シール部材とケーシング及びキャップとの密着性がさらに向上し、液密性を確実に向上することができる。

また、突出部の少なくとも一方が、非圧縮状態で軸方向の外側に向けて傾斜していることが好ましい。このようにすると、ケーシングとキャップとを接続する際、傾斜した突出部を押し込みながらケーシングとキャップとの間にシール部材を挟むので、シール部材との密着性をさらに向上することができる。

上記モジュールにおいては、シール部材に沿って配置される非伸縮性の支持部材を設けることが好ましい。その理由は、以下の通りである。すなわち、上記シール部材には、ケーシングの内部から内圧が作用するため、径方向外方に向かう力が作用する。そのため、シール部材がケーシングとキャップとの間から径方向にはみ出してしまう恐れもある。そこで、上記のように支持部材を設けると、支持部材が非伸縮性であるため、それ自身が延びることはなく、シール部材が径方向に移動するのを防止することができる。なお、支持部材は、シール部材の形状に合わせて、環状、矩形状等種々の形状にすることができる。また、シール部材の内部に埋め込むこともできるし、シール部材の径方向の外周面に沿って配置することもできる。或いは、シール部材の内部と径方向外方の両方に設けることもできる。また、支持部材は、例えば、金属線によって構成することができる。

上記モジュールにおいて、第１のフランジ部を、ケーシング本体の外周面と端面とを覆う断面Ｌ字型の壁面を有するように構成することができる。このような構成によれば、フランジ部が２つの面でケーシング本体に固定されるため、挟持手段により大きな力が作用したり、複数の方向から力が作用しても、フランジ部をケーシングに対して強固に固定することができる。

上記モジュールにおいて、ケーシング本体を繊維強化樹脂により形成すると、モジュールの軽量化を図ることができる。このとき、液密性を向上するには、第１及び第２のフランジ部をステンレスにより形成して剛性を高めることが好ましい。

本発明に係る浄水モジュールによれば、ケーシングとキャップとの間の液密状態を向上することができる。

以下、本発明に係る浄水モジュールの一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係る浄水モジュールの一部断面図であり、同図の上側のみ断面を示している。

図１に示すように、この浄水モジュールは、円筒状のケーシング１と、その軸方向の端部を塞ぐ一対のキャップ２，３とを備えている。各キャップ２，３は、半球状のキャップ本体２１，３１と、このキャップ本体２１，３１の周縁部に取り付けられたフランジ部（第２のフランジ部）２２とで構成されている。そして、図１の下側のキャップ３には処理対象となる水の流入孔３３が形成されるとともに、上側のキャップ２には水の流出孔２３が形成されている。

一方、ケーシング１は、円筒状のケーシング本体１１と、その軸方向の両端部に取り付けられたフランジ部（第１のフランジ部）１２とで構成されている。フランジ部１２は、ケーシング本体１１の外周面に固着されており、これによって、フランジ部１２の上面と、ケーシング本体１１の上端面とが同一平面を形成している。また、ケーシング本体１１には、複数の公知の中空糸膜４が軸方向に延びるように配置されており、この中空糸膜４によって水の浄化が行われる。浄化された水は、ケーシング本体１１の上端及び下端近傍の外周面に形成された各排出孔１３，１４から排出される。

各中空糸膜４の長さは、ケーシング本体１１とほぼ同じであり、その上端部及び下端部が樹脂５によりケーシング本体１１に固定されている。つまり、複数の中空糸膜４の隙間、及び中空糸膜４とケーシング本体１１の内壁面との隙間に樹脂５が充填され、これによって中空糸膜４を固定している。このように、中空糸膜４は、上端部及び下端部のみが樹脂５で固定されているため、それ以外の中間部分が浄水機能を果たす。

次に、図２を参照しつつケーシングとキャップとの接続部分について詳細に説明する。図２はキャップとケーシングの接続部分の拡大断面図である。同図では、浄水モジュールの上側の接続部分のみを説明するが、下側の接続部分も同様の構成である。

図２に示すように、ケーシング１のフランジ１２は、径方向外方に裾広がりに傾斜する傾斜面１２１を有しており、断面が略直角形状に形成されている。この傾斜面１２１の途中には、段部１２３が形成されており、後述するクランプ継手（把持手段）７が取り付けられる。一方、キャップ２のフランジ２２は、断面矩形状に形成され、径方向外方の面には裾広がりのテーパ状の傾斜面２２３が形成され、この傾斜面２２３にクランプ継手が取り付けられる。また、各フランジ１２，２２のケーシング１またはキャップ２と対向する対向面１２２，２２２は、平坦に形成されている。

ケーシング１のフランジ１２とキャップ２のフランジ２２との間には、環状のシール部材６が介挿されている。より詳細には、シール部材６は、断面矩形状に形成され、各フランジ１２，２２の対向面１２２，２２２のほぼ全面に亘ってシール部材６が当接している。つまり、シール部材６の径方向内方の面がケーシング１の内部を臨み、径方向外方の面がケーシング１の外部を臨むように配置されている。そして、シール部材６を圧縮するように、両フランジ１２，２２がクランプ継手７によって挟持されている。シール部材６は、弾性体で形成されており、ケーシング１の内部を臨む面において、軸方向の両端に径方向内方に突出する一対の突出部６１が形成されている。これにより、両突出部６１の間には、環状の凹部６２が形成される。また、シール部材６の内部には、環状の金属芯材（支持部材）６３が埋め込まれている。つまり、金属芯材６３は、シール部材６１の長さ方向に沿って埋め込まれている。

上記モジュールにおいては、強度確保の観点からキャップ２及び各フランジ１２，２２をステンレス等の金属で構成することが好ましい。一方、ケーシング本体１１は、軽量化の観点から、繊維強化プラスチック等で構成することが好ましい。

次に、上記モジュールの使用方法について説明する。まず、ケーシング１の下側の排出孔１４を閉じ、上側の排出孔１３のみを開口しておく。そして、処理対象となる水を下側のキャップ３の流入孔３３からケーシング１内に圧送する。キャップ３内に流入した水は各中空糸膜４の内部に流入する。こうして、中空糸膜４内に流入した水は、内圧により、上端に行くまでに、その外周面から浸みだし、膜を径方向に通過する過程において不純物が取り除かれて浄化される。中空糸膜４から浸みだした水は、ケーシング１内に貯まっていき、上側の排出孔１３から排出される。また、中空糸膜４の外周面からしみ出さなかった水は、上側のキャップ２の流出孔２３から流出する。そして、浄水作業の終了後、下側の排出孔１４を開口すれば、ケーシング１内に貯まった水を排水することができる。

以上のように、本実施形態によれば、ケーシング１及びキャップ２に形成されたフランジ１２，２２の間にシール部材６を配置した上で、両フランジ１２，２２を挟持しているため、シール部材６が圧縮された状態でケーシング１及びキャップ２の間に配置される。そのため、圧縮されたシール部材６がケーシング１及びキャップ２に密着し、両者の隙間を確実に埋めることができる。その結果、ケーシング１及びキャップ２間の液密性を確実に向上することができる。

特に、本実施形態では、シール部材６の軸方向の両端部に径方向内方に突出する一対の突出部６１を形成しているため、ケーシング１の内圧を突出部６１間の凹部６２に作用させることができる。これにより、凹部６２に作用する圧力が両突出部６１を軸方向の外側に向けて押圧するため、シール部材６とケーシング１及びキャップ２との密着性がさらに向上し、液密性を確実に向上することができる。また、シール部材６に金属芯線６３が埋め込まれているため、ケーシング１の内圧によってシール部材６が径方向外方へ押圧されたとしても、金属芯線６３により、シール部材６が移動するのを防止することができる。これは、金属芯線６３が非伸縮性を有し、伸びないことによる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、ケーシング本体１１の外周面にフランジ部１２を固定しているが、例えば、図３のように固定することもできる。すなわち、フランジ部１２における径方向内方を向く面に、ケーシング本体１１の外周面１１１と端面１１２とを覆う断面Ｌ字型の壁面１２４を形成することができる。こうすることで、フランジ部１２が２つの面でケーシング本体１１に固定されるため、クランプ継手７により大きな力が作用したり、複数の方向から力が作用しても、フランジ部１２をケーシング１に対して強固に固定することができる。

また、図４のように構成することもできる。同図に示すように、この例では、図２の状態から、フランジ部１２を、ケーシング本体１１の端面から所定長さだけ軸方向にずらせた位置に配置している。これにより、フランジ部１２の対向面１２２とケーシング本体１１の外周面１１１とで断面Ｌ字型の段部が形成される。そして、キャップ２のフランジ部２２が、ケーシング本体１１の端面１１２に当接するので、両フランジ部１２，２２の間には、シール部材６が配置される隙間が形成される。この隙間の長さｓは、非圧縮状態のシール部材６の厚みよりも小さくする必要がある。

この構成によれば、両フランジ部１２，２２の隙間を一定にすることができるため、その間に配置されるシール部材６には、一定の圧力が作用する。そのため、シール部材６に作用する負荷の変動がなく、シール部材６の劣化を防止することができる。その結果、液密性を長く維持することができる。

また、図５に示すように、構成することもできる。同図に示すように、ケーシング１のフランジ部１２においてキャップと対向する軸方向の端面１２２、及びキャップ２のフランジ部２２においてケーシング１と対向する軸方向の端面２２２に、ケーシング１の内部側に開口する切欠部１２４，２２４を形成する。そして、切欠部同士が対向して形成される隙間に、シール部材６を配置する。この隙間の幅は、上記したように、非圧縮状態のシール部材６の厚みよりも小さくする。この構成においても、シール部材６が配置される隙間の幅が一定であるので、上記効果を得ることができる。なお、切欠部は、ケーシング側、またはキャップ側のいずれか一方の形成することもできる。

シール部材６の構成は、上記したもの以外でもよく、例えば、図６に示すように、一方の突出部６１を外側に傾斜させたものを用いてもよい。こうすることで、ケーシング１とキャップ２とを接続する際、傾斜した突出部６１を押し込みながらケーシング１とキャップ２との間にシール部材６を挟むので、シール部材６との密着性をさらに向上することができる。勿論、両方の突出部６１を外側に傾斜させることもできる。

さらに、図７に示すように、シール部材６の外周面に、補強用のバックアップリング（支持部材）８を設けることもできる。バックアップリング８を設けることで、シール部材６が内圧によりケーシング１から外部へはみ出すのを防止することができる。バックアップリング８を構成する材料としては例えば、ＰＴＦＥ、ポリアミド樹脂、ステンレス、繊維強化プラスチック等がある。また、より高圧で使用する際にはバックアップリング８を複数個重ねて使用したり、異種材料のバックアップリングを複数個用いることもできる。なお、バックアップリング８を用いる場合、想定される内圧により、シール部材１に金属芯材を設けてもよいし、設けなくてもよい。キャップの装脱着の際のシール部材６の脱落や歪みを防止する観点から、シール部材６をフランジ部１２または２２にパテや粘着剤等を用いて固定することも本発明の範囲内である。

また、両フランジ部１２，２２を挟持する手段としては、上述したクランプ継手以外であっても、両フランジを強固に挟持できれば、特には限定されない。例えば、Ｖバンドカップリング、サニタリークランプバンド等を用いることもできる。

上記実施形態では、分離膜として、中空糸膜を用いているが、これ以外の分離膜を用いることもでき、例えば、平膜、管状膜などを用いることができる。

また、上記実施形態では、上下の各キャップ２，３に水の流通孔２３，３３を設けているが、水が流入する流入孔のみを設けることもできる。これは、例えば、比較的汚れの少ない水が対象となり、導入した水のすべてを浄化しようとする場合が対象となる。このとき、一方のキャップに孔を形成しないようにすることもできるし、キャップを設けず、ケーシング１の一端を予め閉じたものとすることもできる。

また、ケーシング１の外周面に形成される排出孔１３，１４も、２つでなく、水抜き用の排出孔１４を形成しないようにすることもできるし、或いは、必要に応じて３個以上の排出孔を形成することもできる。

上記実施形態では、内圧ろ過型浄水モジュールの一実施形態について説明したが、もちろん外圧ろ過型浄水モジュールにも本願発明を好適に適用することができる。

本発明に係る浄水モジュールの一実施形態を示す一部断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１の浄水モジュールの他の例を示す要部拡大図である。 図１の浄水モジュールのさらに他の例を示す要部拡大図である。 図１の浄水モジュールのさらに異なる他の例を示す要部拡大図である。 図１の浄水モジュールで用いられるシール部材の他の例を示す断面図である。 図３から図５の浄水モジュールにバックアップリングを取り付けた例を示す要部拡大図である。

符号の説明

１ ケーシング
１１ ケーシング本体
１２ フランジ部（第１のフランジ部）
２，３ キャップ
２１ キャップ本体
２２ フランジ部（第２のフランジ部）
４ 中空糸膜（分離膜）
６ シール部材
７ クランプ継手（狭持手段）

Claims (9)

1. 筒状に形成され外周面に少なくとも一つの開口を有するケーシング本体、及び前記ケーシング本体の軸方向端部の少なくとも一方に設けられた第１のフランジ部を有するケーシングと、
   前記ケーシング内に配置される浄水用分離膜と、
   前記ケーシングの軸方向の少なくとも一方の端部を塞ぐとともに、前記第１のフランジと対応する第２のフランジ部を有するキャップと、
   前記第１及び第２のフランジ部の間に配置され、両者を液密に接続するシール部材と、
   前記第１及び第２のフランジ部を挟持する挟持手段と
   を備えている、浄水モジュール。
2. 前記ケーシング本体の軸方向の端面が前記第２のフランジ部に当接し、
   前記第１のフランジ部が、前記第２のフランジ部と軸方向に所定間隔をおいた状態で前記ケーシング本体の外周面に固着される、請求項１に記載の浄水モジュール。
3. 前記第１のフランジ部において前記キャップと対向する軸方向の端面、及び前記第２のフランジ部において前記ケーシングと対向する軸方向の端面の少なくとも一方には、前記ケーシングの内部側に切欠部が形成されており、
   前記切欠部に前記シール部材が配置される、請求項１に記載の浄水モジュール。
4. 前記シール部材は、軸方向の両端部に径方向内方に突出する一対の突出部を有している、請求項１から３のいずれかに記載の浄水モジュール。
5. 前記一対の突出部のうち少なくとも一方は、非圧縮状態で軸方向の外側に向けて傾斜している、請求項４に記載の浄水モジュール。
6. 前記シール部材に沿って配置される非伸縮性の支持部材をさらに備えている、請求項１から５のいずれかに記載の浄水モジュール。
7. 前記第１のフランジ部は、前記ケーシング本体の外周面と端面とを覆う断面Ｌ字型の壁面を有している、請求項１から６のいずれかに記載の浄水モジュール。
8. 前記ケーシング本体が繊維強化樹脂により形成されている、請求項１から７のいずれかに記載の浄水モジュール。
9. 前記第１及び第２のフランジ部がステンレスにより形成されている、請求項１から８のいずれかに記載の浄水モジュール。
   
   

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