JP2008149322A - 流体分離素子組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 有効膜面積を大きくでき、圧力損失が大きくなっても好適に流体分離でき、さらに、テレスコープ防止板のリサイクル利用が可能な流体分離素子組立体を提供する。
【解決手段】 スパイラル型流体分離素子と、該流体分離素子の少なくとも一端側に着脱自在に装着されたテレスコープ防止板と、該テレスコープ防止板の外周面の凹部に装着された原液シール部材とを備えてなる流体分離素子組立体であって、テレスコープ防止板の外周面の凹部は、原液の流れ方向に関して上流側に位置する側縁高さが下流側に位置するそれよりも高く、かつ、テレスコープ防止板の外周面の凹部に装着された原液シール部材が流体分離素子に接触することを特徴とする流体分離素子組立体。
【選択図】 図９

Description

本発明は、流体分離組立体に関する。詳しくは、逆浸透装置や限外濾過装置、精密濾過装置、さらには気体分離装置等に用いるのに好適な流体分離素子組立体に関する。

近年、海水淡水化や半導体分野における超純水用途、さらには、一般かん水用途や有機物分離、排水再利用などを始めとする膜の透過液を利用する様々な流体分離分野において、分離膜を用いた流体分離素子の使用が急速に増加してきている。

分離膜を用いた流体分離素子としては、特公昭５２−５４３１号公報や特公昭４４−１４２１６号公報に記載されているスパイラル型流体分離素子がある。これらの流体分離素子の端面には、原液が通過する際に生じる圧力損失によって流体分離素子が望遠鏡（テレスコープ）状に変形することを防止するために、テレスコープ防止板が取り付けられ、流体分離素子組立体として用いられている。テレスコープ防止板は、圧力損失により発生する荷重で簡単に分解しないように流体分離素子に結合され、一体化されている。したがって、流体分離素子組立体が分離膜などの性能低下により使用することができなくなると、テレスコープ防止板や集水管などが部材としては使用することができるにも関わらず、再利用されることなく全てが廃棄処分にされる。

その他に、実際に流体分離を行う際には、複数本の流体分離素子組立体を接続し圧力容器に収納して分離膜モジュールとして使用するが、接続するためにはテレスコープ防止板と流体分離素子以外に接続手段を必要とする。そのため、圧力容器内の空間を接続手段に占有され、実際に流体分離を行う流体分離素子の有効長さは小さいものである。

有効長さを大きくするためにテレスコープ防止板を取り付けずに用いる流体分離素子も開発されているが、圧力損失が大きくなるとテレスコープが起こり変形してしまうため、圧力損失が大きくなるような条件で使用することはできない。

特公昭５２−５４３１号公報 特公昭４４−１４２１６号公報 特開昭６２−２４７８０４号公報 特開平９−２９９７６６号公報 特開昭６０−８７８０４号公報 実開昭６２−１７０１０３号公報 実開昭５９−１２７７０５号公報

本発明の課題は、有効膜面積が大きく、圧力損失が大きくなっても好適に流体分離でき、かつ再利用のできる流体分離素子組立体を提供することにある。また、本発明の課題は、併せて、その流体分離素子組立体、およびその流体分離素子組立体を用いた流体分離膜モジュールに、望ましいシール性能を付与することにある。

上記課題を達成するために、本発明の流体分離素子組立体は、集水孔を有する集水管の周りに分離膜、透過液流路材および原液流路材を含む膜ユニットを形成し、その膜ユニットの外側に外装体を形成してなる流体分離素子と、その流体分離素子の少なくとも一端部に着脱自在に装着されるテレスコープ防止板とを有していることを特徴とするものからなる。

この流体分離素子組立体においては、原液の、分離膜を通った透過液への混入を適切に防止するために、各種部位に原液シール部材を設けることが好ましい。原液シール部材は、たとえば、外装体の外周面や外装体の軸方向端部に設けることができる。また、テレスコープ防止板の外周面に原液シール部材を設けることもできる。外装体の軸方向端部に設けた原液シール部材は、膜ユニットの端部から庇状に突き出ていてもよい。この外装体の軸方向端部に設けられた原液シール部材は、テレスコープ防止板に直接接触してもよく、テレスコープ防止板の外周面に設けられた原液シール部材に接触してもよい。テレスコープ防止板の外周面に原液シール部材を設ける場合には、テレスコープ防止板の外周面に凹部を形成し、その凹部に原液シール部材を装着することが好ましい。この場合、凹部の、原液の流れ方向に関して上流側に位置する側縁高さが下流側に位置するそれよりも高く、かつ、凹部に設けられた原液シール部材が流体分離素子（流体分離素子の外装体の端部あるいは外装体の端部に設けられた原液シール部材）に接触することが好ましい。

テレスコープ防止板は、たとえば、原液流路を有する円板部と、その円板部の中心部に設けた、透過液流路を有する接続管部とを備えたものからなる。円板部と接続管部は、一体に構成されていてもよく、別体に構成されていてもよい。接続管部は、集水管への原液混入防止部材を備えていることが好ましい。この接続管部は、たとえば、流体分離素子の集水管に内挿される。接続管部と集水管を螺合により接合すれば、両者間の固定強度を向上できるとともに、両者間のシール性を高めることができる。

また、テレスコープ防止板の外周部には、流体分離素子側への環状突出部を設けることもできる。このように構成すれば、環状突出部内に流体分離素子を嵌め込む構造とでき、テレスコープ防止板の取り付けを容易化できるとともに、両者間の原液シール性を高めることができる。たとえば、環状突出部と流体分離素子の外周面との間に原液シール部材を設けたり、環状突出部の外周面から流体分離素子の外周面にかけて原液シール部材（たとえば、テープや弾性体）で覆うようにすると、この間のシール性を高めることができる。

本発明に係る流体分離膜モジュールは、上記のような流体分離素子組立体を、圧力容器に複数個収容したものからなる。圧力容器としては、たとえば、両端部に蓋体を備えたものが用いられが、その蓋体と、原液流れ方向に関して最も上流側に位置する流体分離素子組立体のテレスコープ防止板との間に、そのテレスコープ防止板の押圧部材を設けることが好ましい。

上記のような本発明に係る流体分離素子組立体においては、テレスコープ防止板が流体分離素子に着脱自在に装着されるので、その流体分離素子組立体としては使用が不可能になった場合（たとえば、分離膜が寿命に達した場合）であっても、欠点のある部材のみを廃棄処分し、他の部材（たとえば、テレスコープ防止板や原液シール部材、場合によっては集水管）は再利用することが可能となる。

また、上記テレスコープ防止板や流体分離素子に原液シール部材を付設すれば、原液が透過液に混入することを適切に防ぐことができるようになり、分離性能の高い流体分離素子組立体となる。

さらに、テレスコープ防止板自身で流体分離素子同士を接続することが可能となり、従来接続のために必要とされていた空間を少なくすることができる。したがって、複数の流体分離素子を接続して流体分離膜モジュールとして用いる場合に、その内部における流体分離素子の有効長さの増大が可能となり、分離膜の面積を増大させて処理能力を高めることが可能になる。

本発明の流体分離素子組立体は、テレスコープ防止板が流体分離素子に着脱自在に装着されるので、その流体分離素子としては使用が不可能になった場合でも、欠点のある部材のみを廃棄処分し、流体分離素子組立体の他の部材は再利用することができる。

ここで、テレスコープ防止板や流体分離素子に原液シール部材を付設した場合は、原液が透過液に混入することを防ぐことができるので分離性能の高い流体分離素子組立体となる。また、テレスコープ防止板で流体分離素子同士を接続することができる場合には、従来接続のために必要とされていた空間を少なくすることができる。本発明の流体分離素子組立体を流体分離膜モジュールとして用いる場合には、その内部空間を従来のモジュールよりも多く膜面積に変えることができるため、造水量を増加することができる。また、原液シール部材によって多量の原液が圧力容器と流体分離素子との隙間を流れることを防ぐことができるので、分離膜面で濃度分布を小さくすることができ、その結果、塩除去率や造水量を増やすことができる。さらに、発明の流体素子組立体を用いた流体分離膜モジュールは、圧力容器などの部材を変更する必要がないので、設備費を抑えることができる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施態様に係る流体分離素子組立体を示している。流体分離素子組立体１においては、集水孔２を有する集水管３の周りに、分離膜４と透過液流路材５と原液流路材６とを含む膜ユニット７がスパイラル状に巻回されており、その膜ユニット７の外側に外装体８が形成されて流体分離素子９が構成されている。この流体分離素子９の端面が露出され、その少なくとも一方の端部に、流体分離素子９がテレスコープ状に変形することを防止するために、テレスコープ防止板１０が装着されている。そして流体分離素子９とテレスコープ防止板１０は、必要に応じて交換ができるように、テレスコープ防止板１０が流体分離素子９の端部に着脱自在に装着されている。テレスコープ防止板が容易に着脱できないよう固定されている流体分離素子組立体であると、分離膜性能の低下などによって流体分離を十分に行えなくなると、その流体分離素子組立体全体を廃棄処分しなければならない。本発明の液体分離素子組立体１は、テレスコープ防止板１０が着脱自在に装着されていることで、そのような場合にも膜ユニット７だけを取り替え、テレスコープ防止板１０や集水管３は再利用することができる。

本発明におけるテレスコープ防止板１０は、たとえば図２に示すように、原液流路１１を有する円板部１２と、その円板部１２の中心部に、透過液流路１３を有する、Ｏリングなどの原液混入防止部材１９を取り付けた接続管部１４とを備えたものからなる。テレスコープ防止板１０が、原液流路１１および透過液流路１３を備えているだけでなく接続管部１４を備えていることで、従来必要であった、複数個の流体分離素子組立体を連続に接続して用いる場合の接続手段が不要になる。また、その結果、省スペースとなるので、圧力容器に収容して流体分離膜モジュールとして用いる場合には、流体分離素子部分の長さを大きくすることができ、性能や効率を高めることができる。

また、この接続管部１４には、原液が透過液に混入することを防ぐために原液混入防止部材１９が取り付けられている。テレスコープ防止板１０を流体分離素子９に装着した際に、この原液混入防止部材１９が集水管３の集水孔２の位置よりも端部側に位置するように取り付けることで、集水孔２から原液が透過液に混入することを防ぐ。そして、原液混入防止部材１９からテレスコープ防止板１０までの距離を、最上流にあるテレスコープ防止板１０から蓋体までの距離よりも長くすることで、使用時にテレスコープ防止板１０や流体分離素子９が圧力容器内で動いて集水管３内に原液が混入することを防ぐことができる。これらを考慮すると、一般的な１０１６ｍｍ長の流体分離素子の場合、集水管端部から２０〜９０ｍｍの範囲に原液混入防止部材１９を位置することが好ましい。

また、その接続管部１４は、流体分離素子９の集水管３に内挿される。そのため、接続管部１４の外径は、流体分離素子９の集水管３の内径よりも小さく、流体分離素子９との接続時のがたつきを少なくし、原液のシール性をよくするためには、その差が０．０１〜０．５ｍｍの範囲にあることが好ましい。また、接続管部１４がテレスコープ防止板から２５〜１００ｍｍの範囲で突出していることも好ましい。そして、透過液の流路を十分に確保し、かつ十分な強度を得るために、接続管部１４の内外径差が６〜１６ｍｍの範囲にあることが好ましく、より好ましくは８〜１２ｍｍの範囲である。

テレスコープ防止板１０の円板部１２の材質は、原液流路１１を十分に大きく確保し、かつ、十分な強度を得るために曲げ強度が５０ＭＰａ以上の高剛性のものが好ましい。高剛性の材料としては、たとえば、金属、プラスチック、ＦＲＰなどがあるが、使用中に生じる錆などの腐食を受けにくいステンレススチール、ノリルやポリカーボネイト、硬質塩化ビニールなどが好ましい。また、流体分離素子９を長くして膜面積を大きくするためには円板部１２が薄いほうがよいが、強度を得るためには厚いほうがよい。そして、強度のためにテレスコープ防止板のリブ４１のテレスコープ防止板周方向における厚さも厚いほうがよい。これらを考慮して上記の材料を使用する場合、テレスコープ防止板１０の円板部１２の厚さは５〜３５ｍｍの範囲にあることが好ましい。なお、円板部１２の形状は、流体分子素子９の縦断面より大きければよく、流体分離膜モジュールとする場合には、圧力容器内に収容できるものであればよい。

流体分離を行うためには、上述した流体分離素子組立体１を複数個接続して、圧力容器に収容し、流体分離膜モジュールとする。

本発明の流体分離膜モジュールは、たとえば図３および図４に示すように、隣接する２つの流体分離素子９が１つのテレスコープ防止板１０を介して接続される。このため、接続に要する空間が１つのテレスコープ防止板１０の厚み分だけとなるため、流体分離素子の両端にテレスコープ防止板が装着されており、さらにその他に接続手段を必要としていた従来の流体分離膜モジュールに比べ、流体分離素子９を長くして、従来の圧力容器に収容することができる。すなわち、外形寸法を変更せずにモジュール内部における有効膜面積を増加することができ、流体分離素子１本当たりの造水量を増やすことができる。一方、従来と同じ造水量を確保する場合には、運転圧力を下げることができるため、運転コストの削減が可能である。新規設備を建設する場合には、配管、圧力容器など数量の削減だけでなく、低圧ポンプの採用や配管、圧力容器１５の耐圧を低く設定できるため、初期投資の大幅な削減ができる。

また、本発明の流体分離膜モジュールは、圧力損失によるスラスト荷重のかからない最上流のテレスコープ防止板を流体分離素子に十分に押しあてて、流体分離素子９とテレスコープ防止板１０との間から流体分離素子９と圧力容器１５の隙間へ原液が漏れないようにシールするために、圧力容器の蓋体と、原液の流れ方向に関して最も上流側に位置する流体分離素子組立体のテレスコープ防止板との間に、押圧部材があることが好ましい。押圧部材としては、たとえば図５に示すように、テレスコープ防止板１０と圧力容器１５の蓋体１６との間に金属ばね１７などの弾性部材を介装したり、図６に示すように、圧力容器１５の蓋体１６にアジャストボルト１８を付設したりできる。

このような流体分離膜モジュール４０を用いた流体分離では、図１に示すように、圧力容器内に送られた原液２０が、テレスコープ防止板１０の原液流路１１を通過して流体分離素子９の膜ユニット７へと進む。膜ユニット７に送られた原液２０は、原液流路材６を下流へ進むと同時に分離膜４を透過して、塩などの不要成分が除去され透過液流路材５へと流れる。そして、透過液流路材５に流入した透過液２１は、流体分離素子９の中心に位置する集水管３へと進む。集水孔２と通して集水管３内に到達した透過液２１は、その集水管３内を下流側へと流れ、次のテレスコープ防止板１０の透過液流路である接続管部１４、さらに次の流体分離素子９の集水管３へ進む。１つの流体分子素子９で処理されなかった原液は、テレスコープ防止板１０の原液流路１１を通って、次の流体分離素子９へと進み、下流側の流体分離素子９で処理される。

このとき、圧力容器１５と流体分離素子９の外装体８との隙間にも原液が流れる。原液が圧力容器１５と流体分離素子９との隙間を流れることにより、原液が隙間に滞留して微生物が発生したり、原液中の有機物が腐敗することを防ぐ。しかし、流れる原液の量が多すぎると、分離膜面を流れる原液の量が減り、分離膜面の濃度分布が大きくなるため、透過液の造水量や塩除去率を低下させてしまうばかりでなく、分離膜面への付着物の量も増加する。そのため、造水のための処理回数が増えるばかりでなく処理に要する時間が長くなり、しかも分離膜の寿命が短くなる。そこで、流体分離素子９の外装体８やテレスコープ防止板１０の外周面に原液シール部材を付設することが好ましい。

原液シール部材は、流体分離素子９の外装体８またはテレスコープ防止板１０の外周部、あるいはそれらの両方に設けることができる。まず、流体分離素子９の外装体外周面に原液シール部材を付設する場合、図７に示すように、径方向に突出し周方向に延びる環状の原液シール部材２５を圧力容器１５の内周面に密着させ使用する。原液シール部材２５の材質としては、高剛性の部材、弾性体を用いることができるが、圧力容器１５に原液シール部材２５をしっかりと密着させるためには弾性体であることが好ましい。また、図８に示すように、原液シール部材２６を外装体８の軸方向端部に設け、膜ユニット７の端部から軸方向に庇状に突き出た原液シール部材２６をテレスコープ防止板１０に密着させ、多量の原液が圧力容器１５と流体分離素子組立体１（または流体分離素子９）の隙間に流れることを防ぐ。図８の場合、原液シール部材２６の厚みは、強度と膜面積の観点からは０．５〜５ｍｍの範囲にあることが好ましく、またシール性の観点からは、膜ユニット７の端面よりも１〜１０ｍｍ突出していることが好ましい。図８のような場合、圧力損失が高くなり、流体分離素子９の内部から外部へ押し拡げようとする力がかかるため、原液シール部材２６はゴムなどの弾性体でもよいが曲げ強度が５０ＭＰａ以上の高剛性のものがより好ましい。高剛性の部材としては、たとえば、金属、プラスチック、ＦＲＰなどがあるが、使用中に生じる錆などの腐食を受けにくいステンレススチール、ノリルやポリカーボネイト、硬質塩化ビニールなどが好ましい。また、流体分離素子の外装体には一般的にＦＲＰが用いられているが、この場合、外装体成形時に型を当てて簡単に原液シール部材部分を一体に成形することができ、新たな部材を必要としないため、ＦＲＰが特に好ましい。

なお、かん水の淡水化のように原液の濃度が比較的低い場合には、シール部分から原液が漏れても分離膜面上の濃度分布が大きくなることは少ないため、原液シール部材２６に多少の傷があったり１〜３０ｍｍ程度の切り欠きや周方向隙間のあるスナップリング状の原液シール部材であっても、塩除去率や造水量などの流体分離素子組立体としての性能を落とさずに使用することができる。たとえば、８インチサイズの流体分離素子組立体１を用いる場合には、流体分離素子組立体１内を３０×１０^−３ｍ^３／分以上の原液が流れれば、隙間からの原液の漏れの影響なく流体分離を行える。

テレスコープ防止板１０の外周面に原液シール部材を付設する場合は、図３および図４に示したように、原液シール部材２８を固定するためにテレスコープ防止板１０に凹部２７を設け、その凹部２７に原液シール部材２８を嵌入して装着することが好ましい。この場合の原液シール部材２８は、圧力容器１５の内周面に密着させ使用するため弾性体であることが好ましい。

なお、流体分離素子９の外装体８とテレスコープ防止板１０の両方に、原液シール部材を設けてもよい。その場合、たとえば図９に示すように、テレスコープ防止板１０に付設された原液シール部材２８に、外装体８に付設した庇状に突き出た原液シール部材２６を押しつけると、効果的にシールすることができる。また、図１９に示すように、原水流れ方向に関して下流側に庇状に突出する原液シール部材２８をテレスコープ防止板１０に取り付けて、その原液シール部材２８に流体分離素子の外装体端部または外装体端部に取り付けられた原液シール部材に押しつけても、効果的にシールすることができる。このような場合、凹部２７の原液流れ方向に関して下流側の側縁を上流側側縁に比べ低くすることが好ましい。

また、流体分離膜モジュールを用いて流体分離を行うと、原液が流体分離素子組立体内を下流側に流れるにしたがって、圧力損失が生じ、この圧力損失のために生じたスラスト荷重によって、流体分離素子組立体がテレスコープ状に変形して圧力容器の下流側に押しつけられる場合がある。８インチの流体分離素子組立体において５×１０5 Ｐａの圧力損失が生じた場合、流体分離素子組立体の端面にかかるスラスト荷重は、１．５×１０4 Ｎにもおよぶ。しかし、本発明の流体分離膜モジュールは、隣接する流体分離素子間にテレスコープ防止板があるので、このような変形を防止できる。このとき外装体８に設けた庇状の原液シール部材２６がテレスコープ防止板１０に設けた原液シール部材２８を圧縮するが、過剰な圧縮荷重は集水管３がテレスコープ防止板１０に接してその荷重を受けることが好ましい。

なお、圧力容器内の最上流にある流体分離素子組立体の上流側にあるテレスコープ防止板には、集水管３入口での運転圧力と透過水圧力との差圧によるスラスト荷重しかかからないため、十分なスラスト荷重が得られない。その場合には前述したように、押圧部材を設けることが好ましい。これにより、テレスコープ防止板に付設された原液シール部材を、流体分離素子端面の原液シール部材にしっかりと押しつけ、原液をシールすることができる。押しつける力は、８インチの流体分離素子組立体の場合２５０Ｎ程度、４インチの流体分離素子の場合７０Ｎ程度でよい。

本発明においては、以上に述べた各態様のほかに、さらに次のような各種態様を採ることができる。まず、テレスコープ防止板の外周部の形状についてであるが、たとえば図１０に示すように、テレスコープ防止板５０の外周部に、流体分離素子９側に庇状に突き出た環状突出部５１を設けてもよい。テレスコープ防止板５０の外周面には、図４に示したと同様の凹部２７が設けられ、凹部２７に原液シール部材２８が嵌着されている。このような構成にすると、環状突出部５１を利用してテレスコープ防止板５０をより容易に流体分離素子９に嵌め込むことができるようになり、着脱が容易化される。

また、上記環状突出部５１を利用して、原液シールの一層の確実化をはかることもできる。たとえば図１１（イ）に示すように、環状突出部５１と流体分離素子９の外装体８の外周面との間に原液シール部材５２を介装して、この間における原液の短絡を抑えることができる。また、図１１（ロ）に示すように、環状突出部５１の外周面から流体分離素子９の外装体８の外周面にかけて、テープや弾性体からなる原液シール部材５３で覆う構造とすることもでき、これによって同様にこの部分における原液の短絡を抑えることができる。

また、テレスコープ防止板の外周面に凹部２７を設け、その凹部２７に原液シール部材２８を装着する構造に関し、図４または図９に示した構造のほかに、たとえば図１２に示すような構造としてもよい。図１２においては、テレスコープ防止板６０の外周面に、環状に延びる高さの高い上流側の側壁６１と高さの低い下流側の側壁６２が設けられ、両側壁６１、６２間が凹部２７に形成され、凹部２７に原液シール部材２８が嵌着されている。両側壁６１、６２と、対応するテレスコープ防止板６０の側面との間には適当な距離が設けられている。そして、本実施態様では、上流側の流体分離素子９の外装体８が庇状に突き出されてその先端が上流側の側壁６１の側面に当接され、下流側の流体分離素子９の外装体８またはその端部に設けられた原液シール部材２６が、下流側の側壁６２周囲に嵌合されるとともにその先端が原液シール部材２８の下流側の側面に当接されている。このような構成により、原液のシール性が適切に高められると同時に、上下流の流体分離素子９と、間に介在されるテレスコープ防止板６０との接続が容易化される。

さらに、原液の短絡をより確実に抑えるために、図１３に示すような各構造を採用することもできる。図１３（イ）に示す構造においては、テレスコープ防止板７０の外周面に形成した凹部７１に装着された原液シール部材７２を、その下流側の側面に溝７３を有する形状に形成し、この溝７３に、下流側の流体分離素子９の外装体８の端部に設けられた原液シール部材２６の先端部が嵌入されている。また、図１３（ロ）に示す構造においては、テレスコープ防止板８０の外周面に、圧力容器１５の内周面に密着される原液シール部材８１が装着される凹部８２が形成されるとともに、その下流側に、さらに原液の短絡を防止するための専用の原液シール部材８３およびそれを装着する凹部８４が設けられている。この原液シール部材８３が、庇状に突き出された、下流側の流体分離素子９の外装体８の端部に設けられた原液シール部材２６の内周面に当接され、この部分がシールされる。原液シール部材８３としては、たとえば図１３（ハ）に示すような断面形状のものを使用できる。ただし、このような形状の原液シール部材８３のほかに、たとえば図１３（ニ）に示すように、Ｏリング８５を用いてもよい。また、圧力容器１５の内周面の位置と、流体分離素子９の外周面の位置との関係によっては、たとえば図１３（ホ）に示すように、テレスコープ防止板９０の下流側の側面に環状溝９１とその環状溝９１内に装着される、弾性体等からなるシール部材９２とを設け、このシール部材９２に、下流側の流体分離素子９の外装体８の端部に設けられた原液シール部材２６を当接させるようにしてもよい。このような構造にすることにより、テレスコープ防止板の外周部分における原液のシール性がより高められる。

なお、流体分離素子９の外装体８の端部に設ける原液シール部材２６の先端の形状としては、たとえば図１４（イ）に示すような平坦な先端面２６ａ、１コーナー部に丸みまたは面取りが形成された先端面２６ｂ、全体的に丸みをもつ先端面２６ｃのいずれの形状を採用してもよい。

また、流体分離素子９の外装体８の外周面に原液シール部材２５を設ける構造に関し、図７に示した構造のほかに、たとえば図１５に示すように、外装体８自身に環状の溝１００を設け、この溝１００に原液シール部材１０１を着脱可能に装着し、それを圧力容器１５の内周面に密着させるようにしてもよい。

また、流体分離素子９の外装体８の外周面と、圧力容器１５の内周面との間の原液シール構造として、たとえば図１６に示すような構造も採用できる。図１６においては、流体分離素子９の外装体８の外周面の、上流側のテレスコープ防止板１０に近い位置に、ネット等からなる抵抗材１１１と、その抵抗材１１１が下流側にずれないように固定する、テープや弾性体等からなる固定部材１１２が設けられている。抵抗材１１１により、外装体８の外周面と圧力容器１５の内周面との隙間を流れる流体に適切な抵抗が付与され、原液の滞留による微生物の発生や原液中の有機物の腐敗等を防止することができるだけの微量の流量を確保しつつ、この隙間部分を多量の原液が流れることを防止して、流体分離素子９による所望の分離性能を維持することができる。

さらに、テレスコープ防止板１０の接続管部１４は、前述したように膜ユニット７の集水管３に内挿されるが、両者を螺合によって接続するようにしてもよい。たとえば図１７に示すように、テレスコープ防止板１２０の接続管部１２１の外周面と集水管１２２の内周面にねじを切り、ねじ部１２３で両者を接合するようにしてもよい。図１７に示す例では、ねじ部１２３を設けねじ結合することで、外装体８端部に設けた原液シール部材２６とテレスコープ防止板１２０との間のシール性が高まり、流体分離素子９と圧力容器１５との隙間へ原液がもれるのを防ぐ。

なお、以上の各実施態様においては、テレスコープ防止板は、接続管部を含めて一体物として構成されている例を示したが、別体構成とすることも可能である。たとえば図１８に示すように、テレスコープ防止板１３０の円板部１３１と接続管部１３２とを、分割可能な別体に形成し、両者を組み立ててテレスコープ防止板１３０を構成することができる。図に示す構造では、円板部１３１の内周面に形成された段部１３１ａと接続管部１３２の外周面に形成された段部１３２ａとが、互いに、スラスト荷重を受ける方向に（軸方向に）噛み合わされ、テレスコープ防止板１３０全体を構成している。

本発明の一実施態様に係る流体分離素子組立体の部分分解斜視図である。 図１に示す流体分離素子用テレスコープ防止板の拡大縦断面図である。 本発明の一実施態様に係る流体分離膜モジュールの縦断面図である。 図３の流体分離膜モジュールの拡大部分縦断面図である。 本発明の一実施態様に係る押圧部材を備えた流体分離膜モジュールの部分縦断面図である。 本発明の他の実施態様に係る押圧部材を備えた流体分離膜モジュールの部分縦断面図である。 本発明の一実施態様に係る原液シール部材を備えた流体分離膜モジュール部分縦断面図である。 本発明の他の実施態様に係る原液シール部材を備えた流体分離膜モジュールの部分縦断面図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る原液シール部材を備えた流体分離膜モジュールの部分縦断面図である。 本発明の一実施態様に係るテレスコープ防止板を備えた流体分離膜モジュールの部分縦断面図である。 図１０の流体分離膜モジュールの原液シール性能の強化例を示す部分縦断面図である。 テレスコープ防止板の外周部における原液シール構造の別の例を示す流体分離膜モジュール部分縦断面図である。 テレスコープ防止板の外周部における原液シール構造のさらに別の例を示す流体分離膜モジュール部分縦断面図である。 外装体の端部に設けられた原液シール部材の先端部形状例を示す部分縦断面図である。 外装体の外周面への原液シール部材の別の設置構造を示す流体分離膜モジュールの部分縦断面図である。 外装体の外周面に設けられる原液シール部材の別の構造を示す流体分離膜モジュールの部分縦断面図である。 テレスコープ防止板の接続管部と集水管との別の接続構造を示す流体分離膜モジュールの部分縦断面図である。 分割型テレスコープ防止板を用いた流体分離膜モジュールの部分縦断面図である。 本発明のさらに別の実施態様に係る原液シール部材を備えた流体分離膜モジュールの部分縦断面図である。

符号の説明

１ 流体分離素子組立体
２ 集水孔
３ 集水管
４ 分離膜
５ 透過液流路材
６ 原液流路材
７ 膜ユニット
８ 外装体
９ 流体分離素子
１０ テレスコープ防止板
１１ 原液流路
１２ 円板部
１３ 透過液流路
１４ 接続管部
１５ 圧力容器
１６ 蓋体
１７ 金属ばね
１８ アジャストボルト
１９ 原液混入防止部材
２０ 原液
２１ 透過液
２５ 原液シール部材
２６ 原液シール部材
２７ 凹部
２８ 原液シール部材
４０ 流体分離膜モジュール
４１ リブ
５０ テレスコープ防止板
５１ 環状突出部
５２、５３ 原液シール部材
６０ テレスコープ防止板
６１、６２ 側壁
７０ テレスコープ防止板
７１ 凹部
７２ 原液シール部材
７３ 溝
８０ テレスコープ防止板
８１ 原液シール部材
８２ 凹部
８３ 原液シール部材
８４ 凹部
８５ Ｏリング
９０ テレスコープ防止板
９１ 環状溝
９２ シール部材
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 原液シール部材２６の先端面
１００ 環状溝
１０１ 原液シール部材
１１１ 抵抗材
１１２ 固定部材
１２０ テレスコープ防止板
１２１ 接続管部
１２２ 集水管
１２３ ねじ部
１３０ テレスコープ防止板
１３１ 円板部
１３２ 接続管部
１３１ａ、１３２ａ 段部

Claims (11)

1. 集水管の周りに、分離膜を含む膜ユニットが巻回され、その巻回された膜ユニットの外周側が外装体で覆われてなる流体分離素子と、該流体分離素子の少なくとも一端側に着脱自在に装着されたテレスコープ防止板と、該テレスコープ防止板の外周面の凹部に装着された原液シール部材とを備えてなる流体分離素子組立体であって、テレスコープ防止板の外周面の凹部は、原液の流れ方向に関して上流側に位置する側縁高さが下流側に位置するそれよりも高く、かつ、テレスコープ防止板の外周面の凹部に装着された原液シール部材が流体分離素子に接触することを特徴とする流体分離素子組立体。
2. テレスコープ防止板の外周面の凹部に装着された原液シール部材が、流体分離素子の外装体の端部と接触することを特徴とする請求項１記載の流体分離素子組立体。
3. 流体分離素子は、外装体の軸方向端部に第２原液シール部材が設けられたものであり、該第２原液シール部材が、テレスコープ防止板の外周面の凹部に装着された原液シール部材と接触することを特徴とする請求項１記載の流体分離素子組立体。
4. 外装体の軸方向端部に設けられた第２原液シール部材が、外装体の軸方向端部から庇状に突き出ていることを特徴とする請求項３記載の流体分離素子組立体。
5. テレスコープ防止板が、原液流路を有する円板部と、該円板部の中心に設けられた透過液流路を有する接続管部とを備え、円板部には放射状のリブと該リブ間の原液流路とが形成され、かつ、円板部と接続管部とが一体にもしくは別体に構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の流体分離素子組立体。
6. テレスコープ防止板の接続管部が流体分離素子の集水管に内挿されて着脱自在に装着され、集水管への原液混入防止部材が接続管部に備えられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の流体分離素子組立体。
7. 接続管部と集水管が螺合されていることを特徴とする請求項６に記載の流体分離素子組立体。
8. 圧力容器に、請求項１〜７のいずれかに記載の流体分離素子組立体の複数個が直列に収容されてなることを特徴とする流体分離膜モジュール。
9. 流体分離素子と流体分離素子との間、最も上流側に位置する流体分離素子の上流側、および、最も下流側に位置する流体分離素子の下流側に、それぞれ、テレスコープ防止板が着脱自在に装着されていることを特徴とする請求項８記載の流体分離膜モジュール。
10. 圧力容器が両端部に蓋体を備え、その蓋体と、原液流れ方向に関して最も上流側に位置するテレスコープ防止板との間に、該テレスコープ防止板を押圧する部材が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の流体分離膜モジュール。
11. 集水管の周りに、分離膜を含む膜ユニットが巻回され、その巻回された膜ユニットの外周側が外装体で覆われてなる流体分離素子を連接させる際に流体分離素子同士の間に介在させるテレスコープ防止板であって、該テレスコープ防止板の外周面には原液シール部材を装着させる凹部が設けられ、該凹部は、原液の流れ方向に関して上流側に位置する側縁高さが下流側に位置するそれよりも高く、かつ、流体分離素子に連接させた際に、テレスコープ防止板の外周面の凹部に装着された原液シール部材が流体分離素子に接触することを特徴とするテレスコープ防止板。

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