JP2017074537A - 集水ヘッダー、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、部材点数が少なく組み立てが容易であり、各部材の接着強度が高い集水ヘッダー、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】表面から上方に突出し、膜モジュールと接続する管状貫通部を有する蓋状部材２と、上面が開口している箱状部材３とからなり、前記蓋状部材２が、前記箱状部材３の内壁面に形成された段部の上に載せられており、前記蓋状部材２の上に樹脂８が充填され、前記蓋状部材２が前記箱状部材３に固定されている、集水ヘッダー１。
【選択図】図１

Description

本発明は、集水ヘッダー、及びその製造方法に関するものである。

浄水処理、下排水処理等の水処理において、精密濾過膜、限外濾過膜等の分離膜を配設した膜モジュールを用いて被処理水の固液分離を行う方法が種々検討されている。分離膜を用いて被処理水の濾過処理を行うと、水質の高い処理水を得ることができる。
具体的には、ハウジングにシート状の中空糸膜を樹脂固定した多数本の中空糸膜モジュールで固液分離を行う方法が知られている。
また、膜モジュール接続用の穴が形成された管状の集水ヘッダーに多数本の膜モジュールを液密に接続し、濾過液を集合させて取り出す方法が知られている。

特許文献１は、膜モジュールの集水管を接続する複数の接続口が側面に形成された中空管からなる集水ヘッダーについて開示している。ここで複数の接続口は、中空管の側面から内方にスリーブ管を貫通させることにより形成されている。
特許文献２は、膜モジュールと接続するための穴を有する膜モジュール接続部材と集水部材とからなる集水ヘッダーについて開示している。ここで膜モジュール接続部材と集水部材との間に寸法変化吸収部が設けられている。

特開２００２−３３６６５８号公報 特開２００２−３４６３４３号公報

しかしながら、特許文献１の集水ヘッダーは部材点数が多く、各部材を溶接加工して接合しており、組み立てが煩雑である。
また、特許文献２の集水ヘッダーでは、寸法変化吸収部を介して膜モジュール接続部材と集水部材とが接合されおり、部材点数が少なく、組み立てが容易である。しかしながら、各部材が平らな面のみで接合されているため、接着強度に問題がある。

本発明は、これらの事情を鑑みてなされたものである。本発明の目的は、部材点数が少なく組み立てが容易であり、各部材の接着強度が高い集水ヘッダーを提供することである。
また、本発明の他の目的は、部材点数が少なく組み立てが容易であり、各部材を接着強度が高くなるように固定できる集水ヘッダーの製造方法を提供することである。

本発明は以下の態様を含む。
［１］複数本の膜モジュールを接続し、各膜モジュールからの濾液を集め取り出すための集水ヘッダーであって、
表面から上方に突出し、膜モジュールと接続する管状貫通部を有する蓋状部材と、
上面が開口している箱状部材とからなり、
前記蓋状部材が、前記箱状部材の内壁面に形成された段部の上に載せられており、
前記蓋状部材の上に樹脂が充填され、前記蓋状部材が前記箱状部材に固定されている、集水ヘッダー。
［２］前記蓋状部材が表面にリブ部を有する、［１］に記載の集水ヘッダー。
［３］［１］又は［２］に記載の集水ヘッダーの製造方法であって、
表面から上方に突出した管状貫通部を有する蓋状部材を、上面が開口している箱状部材の内壁面に形成された段部の上に載せる設置工程、及び
前記蓋状部材の上に樹脂を充填し、前記蓋状部材を前記箱状部材に固定する固定工程、を含む、集水ヘッダーの製造方法。

本発明によれば、部材点数が少なく組み立てが容易であり、各部材の接着強度が高い集水ヘッダーを提供することができる。
また、本発明によれば、部材点数が少なく組み立てが容易であり、各部材を接着強度が高くなるように固定できる集水ヘッダーの製造方法を提供することができる。

本発明の集水ヘッダーの一例を示す斜視図である。 本発明の集水ヘッダーの一例を示す断面図である。 本発明の蓋状部材の一例を示す断面図である。 （ａ）本発明の蓋状部材の一例を示す平面図である。（ｂ）本発明の蓋状部材の一例を示す平面図である。（ｃ）本発明の蓋状部材の一例を示す平面図である。（ｄ）本発明の蓋状部材の一例を示す平面図である。 本発明の箱状部材の一例を示す断面図である。 （ａ）本発明の箱状部材の一例を示す平面図である。（ｂ）本発明の箱状部材の一例を示す平面図である。（ｃ）本発明の箱状部材の一例を示す平面図である。 膜モジュールユニットの一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、これらの内容に特定されない。

＜集水ヘッダー＞
本発明の集水ヘッダーは、表面から上方に突出し、膜モジュールと接続する管状貫通部を有する蓋状部材と、上面が開口しており、内壁面に段部を有する箱状部材とからなる。蓋状部材が、箱状部材の段部の上に載せられており、蓋状部材の上に樹脂が充填され、蓋状部材が箱状部材に固定されている。
前記蓋上部材及び／又は箱状部材の成型方法は特に限定されないが、成形性及び量産性の観点から、射出成形で成形されることが好ましい。

図１は本発明の集水ヘッダー１の一例を示す斜視図であり、図２は図１の集水ヘッダー１を長さ方向に切断したときのＡ−Ａ’断面図である。ここで集水ヘッダー１は膜モジュールと接続するための複数の管状貫通部４を有する蓋状部材２と、上面が開口し、内壁面に蓋状部材２を載せるための段部６を有し、外壁面に濾液を集水ヘッダー１から取り出すための濾液取り出し口９を有する箱状部材３とからなる。蓋状部材２の表面には樹脂８が充填され、蓋状部材２が箱状部材３に固定されている。

（蓋状部材）
図３は、図１の集水ヘッダー１の蓋状部材２を長さ方向に切断したときの断面図であり、図４（ａ）は、図１の集水ヘッダー１の蓋状部材２の平面図である。図３に示すように、蓋状部材２は、表面から上方に突出し、膜モジュールと接続するための複数の管状貫通部４を有する。管状貫通部４は、蓋状部材２の表面及び裏面を貫通する貫通口５を有する。このような構造は射出成形で容易に成形できるため、貫通口５を形成するための穴あけ作業が必要なく、量産性に優れる。
蓋状部材２の材質は、成形方法に適した材質であれば特に限定されないが、例えば、射出成形で成形する場合は、熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂のいずれであることが好ましい。具体的には、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリフェニレン樹脂等を使用することができる。
蓋状部材２の形状は特に限定されないが、蓋状部材２の製造が容易でかつ箱状部材３に載せて固定することが容易であることから、管状貫通部４を除く他の部分が板状であることが好ましく、平面視で四角形状であることがより好ましい。
管状貫通部４の高さは特に限定されないが、樹脂８を充填する際に貫通口５から樹脂８が箱状部材３内に流入しないようにするために、後述の箱状部材３の段部６から上面側の内壁面の高さとほぼ同じであることが好ましい。

図７は、膜モジュール１３と集水ヘッダー１とを接続した膜モジュールユニットを表す斜視図である。ここでは、貫通口５と、膜モジュール１３の集水管１２端部に形成された接続部７とが接続されて膜モジュールユニットを形成している。
貫通口５の内壁面の形状としては、オネジ、メネジ、タケノコ（ホース形状）、カプラ（オス）等を採用することができる。これにより、対応する形状を有する膜モジュール１３の接続部７と液密に接続して、集水ヘッダー１と膜モジュール１３の集水管１２とを連通させることができる。

図４（ｂ）及び４（ｃ）に示すように、蓋状部材２の長さ方向及び／又は幅方向にリブ部１０を形成してもよい。リブ部１０を形成することにより、濾過液を流したときの内圧により蓋状部材２が変形するのを防ぐことができ、かつ樹脂８との接着面が増えて接着強度を高めることができる。リブ部１０は、図４（ｃ）に示すように管状貫通部４の両側に長さ方向に沿って形成されていてもよく、図４（ｂ）に示すように管状貫通部４と一体となって長さ方向及び幅方向に形成されていてもよい。

図４（ｄ）に示すように、管状貫通部４を千鳥状に配置してもよい。これにより膜モジュール配列ピッチの小さくする事が可能となり、中空糸膜モジュールユニットをよりコンパクトにすることができる。

（箱状部材）
図５は、図１の集水ヘッダー１の箱状部材３を長さ方向に切断したときの断面図であり、図６（ａ）は、図１の集水ヘッダー１の箱状部材３の平面図である。図５に示すように箱状部材３は上面が開口しており、その内壁面に蓋状部材２を載せるための段部６を有する。このような構造は射出成形で容易に成形できるため、量産性に優れる。
箱状部材３の材質は、成形方法に適した材質であれば特に限定されないが、例えば、射出成形で成形する場合は、熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂のいずれであることが好ましい。例えば蓋状部材２と同様の材質が挙げられる。
箱状部材３の形状は上面が開口していれば特に限定されないが、平面視で多角形状とするのが強度を高くできるため好ましい。また四角形状とすると、箱状部材３の製造が容易であり、かつ蓋状部材２を載せて固定することが容易であるため好ましい。

図６（ａ）の箱状部材３では、段部６が箱状部材３の内壁面に周方向に連続して形成されている。段部６の構造は、蓋状部材２を箱状部材３の内側に載せることができれば特に限定されないが、周方向に連続して形成されていてもよく、分断されて形成されていてもよい。段部６が分断されて形成されている場合には、蓋状部材２を箱状部材３に安定に載せることができるように、内壁面に少なくとも２か所形成されていることが好ましい。段部６が内壁面に少なくとも２か所形成される場合には、図６（ｂ）に示すように対向する面に対になるように形成されていてもよいし、図６（ｃ）に示すように対向する角に対になるように形成されていてもよい。蓋状部材２をより安定に載せることができるため、段部６は周方向に連続して形成されていることが好ましい。

段部６から上面側の内壁面Ｈａの高さは、特に限定されないが、必要耐圧強度を考慮した上で必要な寸法を適宜決定する必要がある。段部６から下面側の内壁面Ｈｂの高さは特に限定されないが、想定最大処理水量が流したときの流動抵抗を考慮した上で必要な寸法を適宜決定する必要がある。

箱状部材３は、外壁面に濾液取り出し口９を有する構成であってもよい。濾液取り出し口９は長さ方向に突出するように形成してもよいし、幅方向に突出するように形成してもよい。濾液取り出し口９の数は特に限定されず、１つであってもよく、２つであってもよい。

（樹脂）
樹脂８は、蓋状部材２の上に充填され、蓋状部材２と箱状部材３とを固定する。箱状部材３の段部６から上面側の内壁面Ｈａと、蓋状部材２の表面とが樹脂８との接着面になるため、接着面積を広く確保できることにより各部材の接着強度が高まる。
樹脂８の材質としては特に限定されないが、熱硬化性樹脂が好ましい。例えば、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル等が挙げられる。
樹脂８の粘度は特に限定されないが、固化前の樹脂８の粘度は１００〜５００，０００ｍＰａ・ｓが好ましく、より好ましくは５００〜５，０００ｍＰａ・ｓである。５００，０００ｍＰａ・ｓを超えると、蓋状部材２と箱状部材３との間に樹脂８が十分に回り込まなることにより空洞が発生し液漏れの原因となるおそれがある。１００ｍＰａ・ｓ未満であると、樹脂８が蓋状部材２と箱状部材３との隙間から箱状部材３内に流入するおそれがある。

＜集水ヘッダーの製造方法＞
集水ヘッダーの製造方法は、表面から上方に突出した管状貫通部を有する蓋状部材を、上面が開口している箱状部材の内壁面に形成された段部の上に載せる設置工程、及び蓋状部材の上に樹脂を充填し、蓋状部材を箱状部材に固定する固定工程、を含む。

（設置工程）
設置工程では、蓋状部材２を箱状部材３の段部６に載せる。
蓋状部材２のへりが、箱状部材３の段部６から上面側の内壁面Ｈａに接するように載せることが好ましい。
段部６に接着剤を塗布してから、蓋状部材２を箱状部材３の段部６に載せてもよい。これにより蓋状部材２の裏面の周縁部と、箱状部材３の段部６とが接着剤の接着面となるため、蓋状部材２と箱状部材３との接着強度をより高めることができる。このような接着剤としては、後述する固定工程で使用する樹脂８と同様のものが挙げられる。
また、蓋状部材２のへりと、箱状部材３の段部６から上面側の内壁面Ｈａとの間に隙間が生じる場合には、後述の固定工程において樹脂８が箱状部材３内に流入しないように、隙間にシール部を形成してもよい。このようなシール部の材質としては、後述する固定工程で使用する樹脂８と同様のものが挙げられる。

（固定工程）
固定工程では、蓋状部材２の上に樹脂８を充填して硬化させ、蓋状部材２を箱状部材３に固定する。
箱状部材３の段部６から上面側の内壁面Ｈａと、蓋状部材２の表面とが樹脂８との接着面になるため、接着面積を広く確保できることにより各部材の接着強度が高くなる。
また、図３のような蓋状部材２を用いることにより管状貫通部４の外周面も樹脂８との接着面になるため、接着強度がより高くなる。
固定する方法としては、熱硬化性樹脂を充填し、熱等により反応させて硬化させる方法が挙げられる。

本発明の集水ヘッダー１は、蓋状部材２と箱状部材３とを射出成形で製造することができるため、貫通口５を形成するために一つずつ穴を開ける必要がなく、加工工程が少なくて済む。
また、樹脂８を使用して蓋状部材２と箱状部材３とを簡単に固定することができるため、部材点数が少なく組み立てが容易である。
さらに、箱状部材３の内壁面に段部６を形成し、これに蓋状部材２を載せることにより、蓋状部材２の表面と、段部６から上面側の内壁面Ｈａとを樹脂８との接着面にすることができるため、各部材の接着強度を高めることができる。

１…集水ヘッダー、２…蓋状部材、３…箱状部材、４…管状貫通部、５…貫通口、６…段部、７…接続部、８…樹脂、９…濾液取り出し口、１０…リブ部、１１…中空糸膜、１２…集水管、１３…膜モジュール

Claims (3)

1. 複数本の膜モジュールを接続し、各膜モジュールからの濾液を集め取り出すための集水ヘッダーであって、
   表面から上方に突出し、膜モジュールと接続する管状貫通部を有する蓋状部材と、
   上面が開口している箱状部材とからなり、
   前記蓋状部材が、前記箱状部材の内壁面に形成された段部の上に載せられており、
   前記蓋状部材の上に樹脂が充填され、前記蓋状部材が前記箱状部材に固定されている、集水ヘッダー。
2. 前記蓋状部材が表面にリブ部を有する、請求項１に記載の集水ヘッダー。
3. 請求項１又は２に記載の集水ヘッダーの製造方法であって、
   表面から上方に突出した管状貫通部を有する蓋状部材を、上面が開口している箱状部材の内壁面に形成された段部の上に載せる設置工程、及び
   前記蓋状部材の上に樹脂を充填し、前記蓋状部材を前記箱状部材に固定する固定工程、を含む、集水ヘッダーの製造方法。

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