JP2008110275A

JP2008110275A - 流体分離膜モジュール

Info

Publication number: JP2008110275A
Application number: JP2006293178A
Authority: JP
Inventors: Koichi Baba; 幸一馬場; Hideki Yamada; 英樹山田
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP4697120B2

Abstract

【課題】ケースとキャップが分離できる形式の流体分離膜モジュールにおいて、ケースとキャップが互いに接続される各端面の外径が一致していなくてもケースとキャップを液密に締結できる構造を提供する。
【解決手段】一対のリップ６０１，６０２を有するゴム状弾性体６００を、ケース１００と下側キャップ２００の互いに接続される端面のうちの外径の大きい方の端面２０１と、外径の小さいほうの端面１０１と連成された外周面１０２とに接触させ、締付バンド７００で覆い締め込むことにより、液密を保つ。さらに、締付バンド７００に設けた一対の突出部７１１，７２１をケース被係止部１０３および下側キャップ被係止部２０３に係止することにより、ケース１００と下側キャップ２００の離間を防ぐ。
【選択図】図２

Description

本発明は、流体分離膜を内蔵する流体分離モジュールのうち、キャップ部分が分離できる構造のものに関する。

近年、膜分離技術による分離精製技術の普及が、その高度な分離機能や省エネルギー性等の特長を高く評価され、一段と進展している。その応用分野を例示すると、海水及びかん水の脱塩による淡水の製造、表流水や地下水の飲料水化、半導体工業や医薬品工業において用いられる純水・超純水の製造、家庭排水や工業排水、都市下水等の下排水処理および下排水からの水回収、発酵液や廃液からの有価物の回収、等々の液体処理分野、空気からの酸素富化や窒素富化、天然ガスからのヘリウムの回収、石油の３次回収での炭酸ガスの分離のガス分離分野等の幅広い分野で広く利用されるにいたっている。

膜分離技術に用いられる流体分離装置は、流体分離膜モジュールとこれに被処理流体を供給する機能を有する部位と透過流体を取りだす機能を有する部位を必須とし、必要に応じて、非透過流体の取り出し機能を有する部位や非処理流体の前処理機能を有する部位、透過流体および非透過流体の後処理機能を有する部位、分離膜の洗浄再生機能を有する部位等を搭載して構成される。

流体分離膜は、その分離対象および分離メカニズムに基づき、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜等の液体分離膜、または、酸素富化膜、窒素分離膜、炭酸ガス分離膜等のガス分離膜等に分類される。一方、流体分離の形態に着目すると、中空糸膜、管状膜、平膜、スパイラル膜等に分類される。流体分離膜モジュールとは、これらの流体分離膜を、配管を接続することにより使用可能な形態に組み立てたもののことである。

ここで、流体分離膜モジュールを用いて表流水や地下水から浄水を得る装置、すなわち膜浄水装置に、流体分離膜モジュールを用いる場合を例にとって説明を行う。

複数の流体分離膜が搭載され、それらが平行運転される膜浄水装置では、供給水は供給水ヘッダ配管および供給分岐配管を経て個々のモジュールの供給水入口に供給される。また個々のモジュールの透過水出口に接続された透過水分岐配管および透過水ヘッダ配管を経て、ユースポイントに送られる。原水水質、運転条件や使用する流体分離膜モジュールの特性等の必要に応じて、循環水配管や洗浄水供給配管、洗浄水排出配管、エア供給配管等がさらに流体分離膜モジュールに接続される場合もあるが、これらについても同様である。

膜浄水装置に搭載される膜モジュールの数は、その膜浄水装置の設計生産水量、設計原水水質、設計運転条件、設計洗浄条件等を元に、必要有効膜面積が設計され、それを満たすように決定される。しかしながら、流体分離膜の膜性能の向上や、原水水質の変化、生産水の需要量の変化等により、膜浄水装置の必要有効膜面積は、その膜浄水装置の設置当初の設計値から変化することがある。

例えば、膜性能が向上し透水性能が向上したり、前処理工程の導入により膜に対する負荷が減少したりすれば、あるいは水需要が減少すれば、膜浄水装置が必要とする有効膜面積は減少する。この場合、接続する流体分離膜モジュールの数を減らし膜モジュールを接続していない分岐配管に施栓することによって膜浄水装置の有効膜面積を減少させることができる。しかしながらこの方法では、分岐配管部に袋小路部が形成されてしまう。供給水には種々の夾雑物が含まれており、これらが配管の袋小路部に蓄積する恐れがある。また、供給水配管の一部は逆洗配管としても使われる場合が多く、その場合には、逆洗によって膜表面から剥離された濁質分等の一部がこの袋小路部に蓄積する恐れがある。袋小路部分に蓄積した夾雑物や濁質分等は、バクテリアの繁殖や異臭発生の原因となる恐れがあり、好ましいことではない。このようなことを防ぐため、配管中に袋小路部を形成することは極力避けることが好ましい。

逆に、必要有効膜面積は増大する場合としては、原水水質の悪化や水需要の増大が生じた場合が想定できる。そのような事態を想定し、あらかじめ膜浄水装置に流体分離膜モジュールを増設するためのスペースが設定されていればそれを活用すればよいが、増設スペースがない場合、あるいは増設スペースが不足する場合には、新たに膜浄水装置を設置しなければならず、多大な費用および大きな設置スペースが必要となってしまう。

こういった問題は、既存の膜浄水装置の、既存の流体分離膜モジュール設置スペースに、既存の浄水膜モジュールよりも有効膜面積を減少または増大させた浄水膜モジュールを設置することができれば解決できる。有効膜面積の増減は、充填される膜面積を増減しそれに応じて流体分離膜モジュールの外径を増減することによって実現できる。

また、浄水膜装置の必要有効膜面積に特に変化がない場合においても、流体分離膜の劣化等により流体分離膜モジュールを交換する際には、既存の流体分離膜モジュールとは異なる他の銘柄のあるいは他の製造者の製品に交換したいとの要求が存在する場合がある。

流体分離膜モジュールを交換する際には、ヘッダ配管から分岐した分岐配管と流体分離膜モジュールの接続部を外し、新たな流体分離膜モジュールを接続する。このとき、流体分離膜モジュールが、流体出入口を有するキャップ部分と流体分離膜が充填されているケース部分に分離でき、キャップ部分の流体出入口がヘッダ配管から伸びる分岐配管と接続されている形式であれば、既設のキャップを再度使用し、ケース部分のみを交換することが可能となる。キャップを再使用できれば、省資源の観点から好都合であり、また流体分離膜モジュール交換作業の作業工数減少効果もあり好ましい。既存のキャップとケース部分を分離できる分離型流体分離膜モジュールの例として、特許文献１および特許文献２が挙げられるが、両者ともにキャップとケースの外径が一致していることを前提としたものである。
特許第３５２９４５０号公報特許第３６１６１３１号公報

しかしながら、従来、キャップとケースは流体分離膜モジュールの銘柄ごと、あるいは製造者ごとの専用設計となっており、共通規格がないために互換性がない。このため、流体分離膜モジュールを他銘柄あるいは他の製造者の分離膜モジュールと交換する場合には、キャップを再使用することができなかった。特に、ステンレス鋼等の金属材料で構成されたキャップは、流体分離膜に比べて高い耐久性を有し、流体分離膜の交換が必要となる時期においても引き続き使用可能であるにもかかわらず廃棄されることになってしまう。左記キャップは、そのまま廃棄されれば金属資源の浪費およびごみ処理施設の圧迫要因となり、また、金属資源として回収再生される場合でも回収再生には新たなエネルギーの投入が必要なため、いずれにしても環境に対する負荷となり、キャップが引き続き使用されることに比べて問題があった。

以上のような課題は、いうまでもなく、浄水膜装置のみの特殊な問題ではなく、あらゆる流体分離膜装置に共通する問題である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ケース部分とキャップが分離できる形式の流体分離膜モジュールにおいて、ケースとキャップの外径が異なっていてもケースとキャップを液密に接続することができる流体分離膜モジュールを提供することを目的とする。

本発明は、外周面に少なくとも一つの開口を有する略円筒状のケースと、前記ケース内に設置される流体分離用分離膜と、前記ケースと接続される略円形の端部、及び少なくとも一つの開口を有し、前記ケースの一端または両端に接続されるキャップと、を備え、前記ケース及びキャップにおける互いに当接される各端面の外径が異なる流体分離膜モジュールであって、前記ケース及びキャップにおける前記各端面のうちの外径の大きい方の大径端面と、前記ケース及びキャップにおける前記各端面のうちの外径の小さい方の小径端面に連成された外周面とに液密に接触する環状のゴム状弾性体と、前記ゴム状弾性体を前記大径端面、及び前記小径端面に連成された外周面に押圧する環状の締付バンドと、を備えることを特徴とする。

上記流体分離膜モジュールにおいて、前記ゴム状弾性体は、前記大径端面に沿って環状に延び、先端が前記小径端面に連成された外周面に向けられた第一のリップと、当該外周面に沿って環状に延び、先端が前記大径端面に向けられた第二のリップと、当該第一のリップと第二のリップとを各々の先端が接触しないように各々の基端部を連結する環状の連結部と、から構成されていることが好ましい。

また、前記ゴム状弾性体は、非圧縮状態における縦断面視において前記第一のリップの外面と前記第二のリップの外面とのなす角度が、前記大径端面と前記小径端面に連成された外周面とのなす角度よりも小さいことが好ましい。

また、上記流体分離膜モジュールにおいて、前記バンドは、前記ケースとキャップとを締結するための係止部を有し、前記ケース及びキャップにおける互いに接続される各端部に、前記係止部を係止するための被係止部が設けられていることが好ましい。

本発明におけるケースは、その内部に流体分離膜が充填される略円筒状の容器であり、その外周面には少なくとも一つの開口を有する。左記開口は流体の出入口として機能する。ケースの材質は特に限定されないが、ガラス繊維強化樹脂や塩化ビニル樹脂、ポリスルホン樹脂等のエンジニアリングプラスチック、ステンレス鋼は好適な例である。ガラス繊維強化樹脂は、軽量かつ耐蝕性に優れ、流体分離膜封止樹脂との接着性も良好であり、ケースの材質として特に好ましい。

ケースにおけるキャップと接続される端面の外径が、キャップにおけるケースと接続される端面の外径よりも小さい場合には、ケースのキャップと接続される端部近傍の外周面のゴム状弾性体が接触する部分は、ゴム状弾性体との接触が液密になされるように平滑でなくてはならない。逆に、そのケースにおける端面の外径が、そのキャップにおける端面の外径よりも大きい場合には、ケースの端面のゴム状弾性体が接触する部分は、ゴム状弾性体との接触が液密になされるように平滑でなくてはならない。また、液密性を保持させるために、塗膜表面の平滑性が高く、使用流体を透過せず、使用流体に対して耐久性のある塗料で塗装されていても良い。ゴム状弾性体と接触しない部分については、機能上あるいは意匠上の要求により、その内周面、外周面および端面に、凹凸や彩色が施されていても差し支えない。

本発明におけるキャップは、ケースの一端または両端に設置され、少なくとも一つの開口を有する。左記開口は流体の出入口として機能する。キャップの材質は特に限定されないが、ガラス繊維強化樹脂やポリスルホン樹脂、塩化ビニル樹脂、ステンレス鋼は好適な例である。ステンレス鋼は、強度と耐久性に優れ、キャップ材質としてこれを用いると、流体分離装置の要求膜面積の変化や流体分離膜の劣化等によりケースを交換する際にもキャップを再使用できる可能性が高く、特に好ましい。

また、本発明におけるキャップは、鏡板で構成されていることが好ましい。鏡板には、皿型、正半楕円体型、近似半楕円型、半球型、平鏡型等、種々の種類があるが、いずれの形であってもよい。鏡板とすることにより、単純な底つき円筒型とする場合に比べて肉厚を薄くすることができ、軽量化およびコストダウンが可能である。

キャップのケースと接続される端面の外径が、ケースのキャップと接続される端面の外径よりも小さい場合には、キャップのケースと接続される端部近傍の外周面のゴム状弾性体が接触する部分は、ゴム状弾性体との接触が液密になされるように平滑でなくてはならない。逆に、そのキャップの端面の外径が、そのケースの端面の外径よりも大きい場合には、キャップの端面のゴム状弾性体が接触する部分が、ゴム状弾性体との接触が液密になされるように平滑でなくてはならない。また、液密性を保持させるために、塗膜表面の平滑性が高く使用流体を透過せず、使用流体に対して耐久性のある塗料で塗装されていても良い。ゴム状弾性体と接触しない部分については、機能上あるいは意匠上の要求により、その内周面、外周面および端面に、凹凸や彩色が施されていても差し支えない。

本発明におけるゴム状弾性体は、略環状の形態を有し、流体分離膜の使用温度においてゴム状の弾性を有する素材からなる。ゴム状弾性体の材質は特に限定されないが、処理流体に侵されない材質のものを選択することが重要である。水素添加ニトリルゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴム等が好適な例として挙げられる。

本発明におけるゴム状弾性体は、流体分離膜モジュールに装着した状態において、第一のリップが前記大径端面に沿って延び、第二のリップが前記小径端面に連成された外周面に沿って延び、おのおの環状をなしている。そのため、流体分離膜モジュールの組立前の非圧縮状態における縦断面視において、ゴム状弾性体の第一のリップの外面と第二のリップの外面とのなす角度が、前記大径端面と前記小径端面に連成された外周面とのなす角度よりも小さい場合、組立状態においては、第一のリップは前記大径端面に、第二のリップは前記小径端面に連成された外周面に押し付けられ、液密保持性が高くなる。

また、第一のリップと第二のリップとが各々の先端が接触しないように各々の基端部を連結する連結部によって連結されて構成された場合には、ケースおよびキャップの内部に流体が加圧供給されると、一対のリップの内側にも流体が流入し、第一のリップ、第二のリップ及び連結部によって形成された凹部に流入した流体の圧力によって、第一のリップは前記大径端面に、第二のリップは前記小径端面に連成された外周面に押し付けられ、液密保持性がさらに高くなる。

本発明における締付バンドとは、ゴム状弾性体を覆い、締付バンドを縮径方向に締め込むことによって、前記大径端面と前記小径端面に連成された外周面とにゴム状弾性体を押し付けるものである。締付バンドを締め込む方法は従来公知の方法が適用できる。例えば、流体分離膜モジュールの軸に対して垂直な平面に対する投影形が略半円弧状の２個のセグメントとしこれを対向させねじ等で縮径方向に締め込む、同じく投影形をＣ字状とし切れ目部分相互をねじ等を用いて近接させる方向に引き寄せることによって縮径方向に締め込む、等の方法を適用できる。図５は左記２つの場合について締め込みをねじで行う場合に関する締付バンドの模式図である。

本発明において、ゴム状弾性体の締付バンドと接する面をゴム状弾性体背面と呼び、締付バンドのゴム状弾性体と接する面を締付バンド腹面と呼ぶ。締付バンド腹面は、ゴム状弾性体背面を押圧し、ゴム状弾性体と、前記大径端面、及び前記小径端面と連成された外周面とを密着させることができる程度に、ゴム状弾性体背面に対応する形状でなければならない。締付バンドの締付バンド腹面以外の部分は、機能上あるいは意匠上の要求により、凹凸や彩色が施されていても差し支えない。例えば、締付バンドの外周部にリブ構造を適用することにより必要な強度を保持したまま軽量化することは、好ましい他の実施形態のひとつである。締付バンドの材質は特に限定されないが、ケース及びキャップに加わる内圧に耐える強度が必要である。炭素鋼、ステンレス鋼、鋳鉄が好適な材質の例として挙げられる。

本発明に係る流体分離膜モジュールによれば、ケース及びキャップにおける互いに当接される各端面の外径が一致していなくてもケースとキャップとを液密に締結することができる。

以下、本発明に係る流体分離膜モジュールの実施形態として、中空糸型内圧式浄水膜モジュールを例にとり図面を参照しつつ説明する。

図１は、ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本実施形態の一例の内圧中空糸型浄水膜モジュールの全体を示す模式図である。この膜モジュールは、円筒状のケース１００と、その軸方向の両端部を塞ぐ一対のキャップ２００，３００とを備えている。各キャップ２００，３００は鏡板状のキャップ本体２２０，３２０からなり、各々開口２３０，３３０が形成されている。一方、ケース１００の内部には、複数の中空糸膜４００が軸方向に延びるように配置されており、この中空糸膜４００によって水の浄化が行われる。各中空糸膜４００の長さは、ケース本体１００とほぼ同じであり、その上端部及び下端部が封止樹脂５００によりケース本体１００に封止固定されている。つまり、複数の中空糸膜４００の隙間、及び中空糸膜４００とケース本体１００の内壁面との隙間に樹脂５００が充填され、これによって中空糸膜４００を液密に固定している。このように、中空糸膜４００は、上端部及び下端部のみが封止樹脂５００で固定されており、それ以外の中間部分が浄水機能を果たす。また、ケース１００の上端近傍及び下端近傍の外周面には開口１３０，１２０が形成されている。

加圧された原水は開口２３０を介して中空糸膜の内側に供給され、原水の一部または全量は中空糸膜を透過して開口１３０から膜モジュールの外部に流出しこれが生産水となり、残りは開口３３０から膜濾過されないまま膜モジュールの外部に流出する。原水には種々の夾雑物が含まれるため、膜濾過を継続すると膜濾過抵抗が上昇する。これをリセットするために定期的に逆洗を行うことが一般的であるが、その際には、開口１２０、１３０の一方または双方から清浄な水または適切な洗浄剤を含む清浄な水を加圧供給し、開口２３０、３３０の一方または双方から排出する。

上記実施形態では、上下の各キャップ２００，３００の各々に開口２３０，３３０を設けているが、一方のキャップのみに開口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、ケース１００の一端を予め閉じたものとすることもできる。

図２は、図１のケースとキャップの締結部分の断面の模式図である。ここでは、ケース１００と下側キャップ２００の締結を例にとって説明するが、ケース１００と上側キャップ３００の締結、あるいは、キャップが上側もしくは下側の一方にしかない場合や、キャップの一方が開口を有さないものである場合についても同様である。

本実施形態に係る膜モジュールは、図２に示すように、ケース１００と下側キャップ２００とが締付バンド７００によって締結されている。この締付バンド７００は、ケース１００と下側キャップ２００の各々の端部を取り囲むように環状に形成され、径方向内側に環状に延びる一対の突出部（係止部）７１１，７２１を有している。一方、ケース１００及び下側キャップ２００における互いに接続される各端部には、切欠き状に形成された環状のケース被係止部１０３、及び鍔状に形成された環状の下側キャップ被係止部２０３がそれぞれ設けられており、締付バンド７００の突出部７１１，７２１がそれぞれ、ケース被係止部１０３と下側キャップ被係止部２０３に係止することにより、ケース１００と下側キャップ２００とが締結されている。これによって、ケース１００および下側キャップ２００に流体が導入され内圧が負荷されても、下側キャップ２００がケース１００から離間することを防いでいる。なお、ケース被係止部１０３及び下側キャップ被係止部２０３が本発明における「被係止部」に相当する。

また、締付バンド７００には、締付バンド腹面７６１と７６２から形成されるバンド凹部７６３が設けられており、このバンド凹部７６３にゴム状弾性体６００が収容されている。ゴム状弾性体６００は、第一のリップ６０１、第二のリップ６０２、及びこれらを連結する連結部６０３とから形成されている。より詳細には、第一のリップ６０１は、下側キャップ２００の下側キャップ端面２０１（大径端面）に沿って環状に延び、先端がケース１００のケース端面１０１（小径端面）に連成されたケース外周面１０２に向けられている。第二のリップは、ケース外周面１０２に沿って環状に延び、先端が下側キャップ端面２０１に向けられている。そして、連結部６０３は、第一のリップ６０１と第二のリップ６０２とを各々の先端が接触しないように各々の基端部を連結して環状に延びている。ゴム状弾性体６００は、以上のように構成されることにより、第一のリップ６０１、第二のリップ６０２及び連結部６０３によって環状のリップ凹部６０４を形成している。そのため、このリップ凹部６０４内に加圧された流体が流入すると、第一のリップ６０１及び第二のリップ６０２がそれぞれ外方へ開くように作用して、下側キャップ端面２０１及びケース外周面１０２により強く押し付けられるようになっている。

また、締付バンド腹面７６１と７６２から形成されるバンド凹部７６３は、ゴム状弾性体６００のゴム状弾性体背面６７１と６７２から形成される面形状に対応するように形成されるともに、締付バンド７００によってケース１００と下側キャップ２００とが締結されたときに、ゴム状弾性体６００が圧縮されるように構成されている。すなわち、締付バンド７００による締結が行われたときに、締付バンド腹面７６１、７６２がゴム状弾性体背面６７１、６７２を押圧して、ゴム状弾性体６００の第一のリップ６０１及び第二のリップ６０２をそれぞれ下側キャップ端面２０１とケース外周面１０２に押圧するように構成されている。

以上のように構成された膜モジュールのケース１００及び下側キャップ２００内に加圧された流体が供給されると、ケース端面１０１と下側キャップ端面２０１との隙間を介してリップ凹部６０４に流体が流入し、流体の圧力によって第一のリップ６０１及び第二のリップ６０２が下側キャップ端面２０１及びケース外周面１０２にさらに強く押し付けられる。このような仕組みにより、ケース１００と下側キャップ２００との間の液密が保持されている。

以上、本発明の一実施形態およびその変形例の一部について説明したが、本発明はこれら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。締付バンド７００の一対の突出部７１１，７２１の内側面は、図２では平行になっているが、斜行していても差し支えない。例えば、図１６に示すように、下側キャップ２００の下側キャップ被係止部２０３と締付バンド７００の突出部７２１が斜行していれば、締付バンド７００を締め込むことにより、下側キャップ端面２０１にゴム状弾性体６００を押し付ける力がより効果的に作用し、液密性を高めることができるため、図２の形態よりもむしろ好ましい。

なお、図２では、ゴム状弾性体背面６７１と６７２および締付バンド腹面７６１と７６２のなす角がそれぞれ直角であるものについて図示しているが、任意の形状であって良い。図３はゴム状弾性体の断面形状の模式図である。例えば、図３（ａ）〜図３（ｃ）のように、ゴム状弾性体背面６７１と６７２とのなす角は鈍角であっても良いし、また図３（ｄ）に模式的に示すようにゴム状弾性体背面が３辺からなるもの、あるいはそれ以上の数の辺から構成されるものであっても良い。また、図３（ｅ）および図３（ｆ）に模式的に示すように円弧状あるいは楕円弧状であっても良い。図３（ａ）〜図３（ｆ）の断面形態のゴム状弾性体は、締付バンド７００の締め込みにより下側キャップ端面２０１に対してゴム状弾性体６００を押し付ける力がより効果的に作用し、液密性を高めることができるので、図２に示したゴム状弾性体６００の背面のなす角が直角のものよりも好ましい。ゴム状弾性体の形状が図３（ａ）〜（ｆ）の断面形態あるいはその他任意の断面形態をとる場合は、締付バンド腹面の形状をゴム状弾性体背面と対応する形状とすることが好ましいが、液密保持が可能であればこれに限定されるものではない。

図４はゴム状弾性体６００の実施形態の一例の断面の模式図である。図４（ａ）のように、ゴム状弾性体６００の第一のリップ６０１の外面と第二のリップ６０２の外面とが非圧縮状態においてなす角度θ_１が、下側キャップ端面２０１とケース外周面１０２とのなす角度θ_２よりも小さいと、締付バンド７００によって締め付けることにより、ゴム状弾性体６００の第一のリップ６０１及び第二のリップ６０２がケース外周面１０２および下側キャップ端面２０１にそれぞれ圧着される。このため、非処理流体が供給されていない状態、あるいは被処理流体が供給されていても内圧がごく低い状態であっても液密性を保持することが可能となり、より好適である。さらに、図４（ｂ）のように、ゴム状弾性体６００のリップ６０１，６０２にバネ材６８１，６８２を離散的に埋め込んでおくことにより、ケース１００および下側キャップ２００の内部が外部よりも幾分陰圧となっても液密を保つことさえ可能であり、そのような使用条件をとりうる場合には、好適な構成である。

また、ケースと下側キャップのうち外径の大きい方の端面と外径の小さい方の外周面のなす角度が直角であると、ケース及びキャップの製作が容易となり、好ましい。

図６〜図１４は、図２の場合と同様、下側キャップ２００におけるケース１００に接続される端面２０１の外径が、ケース１００における下側キャップ２００に接続される端面１０１の外径よりも大きい場合の本発明の実施形態の別の例に関する、ケース１００と下側キャップ２００との締結部分の縦断面の模式図である。ケース１００の端部および下側キャップ２００の端部の形状が図２の場合と若干異なり、それに対応して締付バンド７００の形態が若干異なるが、ゴム状弾性体６００に設けた第一のリップ６０１及び第二のリップ６０２と下側キャップ端面２０１及びケース外周面１０２とが密着することにより液密を保持させる点は同様であり、また締付バンド７００の突出部７１１，７２１がそれぞれケース被係止部１０３と下側キャップ被係止部２０３に係止することにより、ケース１００と下側キャップ２００との離間を防ぐことも同様である。

また、図１５は、下側キャップ２００のケース１００に接続される端面２０１の外径が、ケース１００の下側キャップ２００に接続される端面１０１の外径よりも小さい場合の本発明の実施形態の別の一例に関する、ケース１００と下側キャップ２００との締結部分の断面の模式図である。この場合は、ゴム状弾性体６００に設けた第一のリップ６０１及び第二のリップ６０２と接触するのは、ケース端面１０１と下側キャップ端面２０１に連成された外周面２０２であるが、液密保持の機構は同様であり、また締付バンド７００の突出部７１１，７２１がそれぞれケース被係止部１０３と下側キャップ被係止部２０３に係止することにより、ケース１００と下側キャップ２００との外れ止めとすることも同様である。さらにこの例では、環状のスペーサー８００をケース１００と下側キャップ２００との間に挟みこむことにより、中空糸膜の開口面の外周部分が下側キャップ端面２０１でふさがれて有効膜面積をロスすることを防いでいる。なお、ケース１００と下側キャップ２００との液密性は、ケース１００と下側キャップ２００とゴム状弾性体６００の三者の接触によって保たれているので、スペーサー８００とケース１００、およびスペーサー８００と下側キャップ２００との間が液密である必要はない。むしろ、ケース１００内とゴム状弾性体６００の第一のリップ６０１及び第２のリップ６０２の内側のリップ凹部６０４との確実な連通を確保するために、スペーサー８００の一部に切り欠きや連通孔を設けることが好ましい。あるいは、ケース１００側に切り欠きを設けることによって、ケース１００内とゴム状弾性体６００の第一のリップ６０１及び第二のリップ６０２の内側のリップ凹部６０４との連通を確保してもよい。スペーサー８００の素材としては、耐蝕性と強度を兼ね備えているステンレス鋼やガラス繊維強化樹脂、エンジニアリングプラスチック等が、好適である。

煩雑となるため、ここで一々例示することは省略するが、キャップにおけるケースと接続される端面の外径が、ケースにおけるキャップと接続される端面の外径よりも小さい場合においても、キャップにおけるケースと接続される端面の外径が、ケースにおけるキャップと接続される端面の外径よりも大きい場合と同様、ゴム状弾性体背面および締付バンド腹面の形状や、ケース端部とキャップ端部の形状の関係による多数のバリエーションが存在する。

また、流体分離膜が浄水膜である場合を例に取り、以上の説明を行ったが、流体分離膜は他の液体分離膜やガス分離膜であっても同様である。

本発明に係る流体分離膜モジュールによれば、ケースとキャップの外径が一致していなくてもケースとキャップを液密に締結することができるため、流体分離装置の有効膜面積の調整を行うことが容易となり、また既存設備の膜交換に際し使用中の流体分離膜モジュールとは異なる銘柄にまでモジュール選択の幅を広げることとなり、膜装置のユーザーにとって有用である。

ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本発明の実施形態の一例の流体分離膜モジュールの全体を示す模式図である。図１のケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。本発明の実施形態の例のゴム状弾性体の縦断面形状の模式図である。本発明の実施形態の他の例のゴム状弾性体の縦断面形状の模式図である。本発明の実施形態の例の締付バンドの平面および側面の模式図である。ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本発明の実施形態の他の一例に関するケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本発明の実施形態の他の一例に関するケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本発明の実施形態の他の一例に関するケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本発明の実施形態の他の一例に関するケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本発明の実施形態の他の一例に関するケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本発明の実施形態の他の一例に関するケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本発明の実施形態の他の一例に関するケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本発明の実施形態の他の一例に関するケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本発明の実施形態の他の一例に関するケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が小さい場合の、本発明の実施形態の他の一例に関するケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。ケースにおけるキャップに接続される端面の外径に比べ、キャップにおけるケースに接続される端面の外径が大きい場合の、本発明の実施形態の他の一例に関するケースとキャップの締結部分の縦断面の模式図である。

符号の説明

１００：ケース
１０１：ケース端面
１０２：ケース外周面
１０３：ケース被係止部
１２０，１３０：ケース開口
２００：下側キャップ
２０１：下側キャップ端面
２０２：下側キャップ外周面
２０３：下側キャップ被係止部
２２０：下側キャップ本体
２３０：下側キャップ開口
３００：上側キャップ
３２０：上側キャップ本体
３３０：上側キャップ開口
４００：中空糸膜
５００：封止樹脂
６００：ゴム状弾性体
６０１：第一のリップ
６０２：第二のリップ
６０３：連結部
６０４：リップ凹部
６７１，６７２：ゴム状弾性体背面
６８１，６８２：バネ材
７００：締付バンド
７１１，７２１：突出部（係止部）
７６１，７６２：締付バンド腹面
７６３：バンド凹部
８００：スペーサー

Claims

外周面に少なくとも一つの開口を有する略円筒状のケースと、
前記ケース内に設置される流体分離用分離膜と、
前記ケースと接続される略円形の端部、及び少なくとも一つの開口を有し、前記ケースの一端または両端に接続されるキャップと、を備え、
前記ケース及びキャップにおける互いに当接される各端面の外径が異なる流体分離膜モジュールであって、
前記ケース及びキャップにおける前記各端面のうちの外径の大きい方の大径端面と、前記ケース及びキャップにおける前記各端面のうちの外径の小さい方の小径端面に連成された外周面とに液密に接触する環状のゴム状弾性体と、
前記ゴム状弾性体を前記大径端面、及び前記小径端面に連成された外周面に押圧する環状の締付バンドと、
を備えることを特徴とする流体分離膜モジュール。
前記ゴム状弾性体は、前記大径端面に沿って環状に延び、先端が前記小径端面に連成された外周面に向けられた第一のリップと、当該外周面に沿って環状に延び、先端が前記大径端面に向けられた第二のリップと、当該第一のリップと第二のリップとを各々の先端が接触しないように各々の基端部を連結する環状の連結部と、から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の流体分離膜モジュール。
前記ゴム状弾性体は、非圧縮状態における縦断面視において前記第一のリップの外面と前記第二のリップの外面とのなす角度が、前記大径端面と前記小径端面に連成された外周面とのなす角度よりも小さいことを特徴とする、請求項２に記載の流体分離膜モジュール。
前記バンドは、前記ケースとキャップとを締結するための係止部を有し、
前記ケース及びキャップにおける互いに接続される各端部に、前記係止部を係止するための被係止部が設けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の流体分離膜モジュール。