JP2023027836A - 膜分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の膜カートリッジを直列接続して装置形状の大型化等を抑制し、直列接続した複数の膜カートリッジの接続部分からの液体の漏洩を抑制する膜分離装置を提供する。【解決手段】油水分離装置１は、密閉容器２と、筒状を呈しかつ直列に接続される状態で密閉容器２に取り付けられる複数の膜カートリッジ４と、複数の膜カートリッジ４の両端に配される第一端板５及び第二端板６と、複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の一方に取り付けられて、隣り合う二つの膜カートリッジ４の接続部分をシールする少なくとも一つのリング状のガスケット７と、複数の膜カートリッジ４をそれぞれの液体流路４０の中心軸が同一直線状に位置するように整列させる芯出し手段８と、第二端板６を第一端板５側に押し付けた状態で固定して第一端板４及び第二端板５の間で複数の膜カートリッジ４を挟んで保持する固定手段９と、を備える。【選択図】図５

Description

本発明は、例えば下廃水等の液体に混ざった所定の物質を当該液体から分離するための膜分離装置に関し、複数の膜カートリッジを直列に接続した構造に特徴がある膜分離装置に関する。

この種の膜分離装置として、油水分離装置は、例えば船舶におけるビルッジ水等の水にグリース等の油が混ざった油水混合液から油分を分離する処理を行う装置である。油水分離装置は、コアレッサーと呼ばれる膜カートリッジを備えており、油水混合液がコアレッサーを通過することにより、油水混合液中に混濁する油滴がコアレッサーに捕捉され、捕捉された油滴同士が結合して粗粒化する。その結果、粗粒化した油滴がコアレッサーから脱離した後に浮力を増して油水分離装置内を浮上することにより、油分が油水混合液から分離する。

油水分離装置における油分の分離性能を向上するためには、装置設置面積あたりの膜面積を大きくする必要がある。ここで、膜カートリッジは、製造上、大きさ（長さや外径）の限界が概ね決まっており、長さなどを簡単に変更することができない。そのため、上述の膜面積を増加させるには、装置内に収納する膜カートリッジの数を増やす必要がある。複数の膜カートリッジを装置内に収納するに際しては、例えば特許文献１のように、複数の膜カートリッジを並列に配置するのが一般的であるが、これでは装置形状が大型化するため、装置が占拠する床面積が大きくなるうえ、メンテナンス時に複数の膜カートリッジを脱着する際に膜カートリッジごとに脱着する必要があるため、作業に要する労力及び時間がかかるなどの課題がある。

特開昭５２－８６８７５号公報

複数の膜カートリッジを装置内に収納するに際して、幾つかの膜カートリッジを直列接続すれば、装置形状の大型化を抑制できる。しかし、直列接続した複数の膜カートリッジ同士の連結方法が確立されておらず、接続部分からの液体の漏洩が懸念される。

本発明は、複数の膜カートリッジを直列に接続した構造を有する油水分離装置等の膜分離装置であって、上記課題を解消できる膜分離装置を提供することを目的とする。

本発明は、液体に混ざった所定の物質を当該液体から分離する膜分離装置に関する。本発明の膜分離装置は、密閉容器と、内部に液体流路を有するように筒状を呈し、かつ直列に接続される状態で前記密閉容器に取り付けられる複数の膜カートリッジと、直列に接続される複数の前記膜カートリッジの両端に配される第一端板及び第二端板と、直列に接続される複数の前記膜カートリッジの隣り合う二つの前記膜カートリッジの一方に取り付けられて、隣り合う二つの前記膜カートリッジの接続部分をシールする少なくとも一つのリング状のガスケットと、直列に接続される複数の前記膜カートリッジを、それぞれの前記液体流路の中心軸が同一直線状に位置するように整列させる芯出し手段と、前記第二端板を前記第一端板側に押し付けた状態で固定して前記第一端板及び前記第二端板の間で直列に接続される複数の前記膜カートリッジを挟んで保持する固定手段と、を備える、ことを特徴とする。

本発明の膜分離装置において好ましくは、記第一端板には、前記第二端板に向かって互いに平行に延びる少なくとも三本の棒状部材が設けられ、少なくとも三本の前記棒状部材が前記芯出し手段を構成し、少なくとも三本の前記棒状部材は、直列に接続される複数の前記膜カートリッジの周囲に近接するように前記第一端板に周方向に等間隔をあけて配置されており、前記固定手段は、前記棒状部材と、前記第一端板側に押し付けられた前記第二端板を前記棒状部材に固定する固定具と、で構成される、ことを特徴とするように構成することができる。

また、本発明の膜分離装置において好ましくは、前記第一端板に前記第二端板に向かって延びるとともに直列に接続される複数の前記膜カートリッジの内部に嵌挿される内管を設け、前記内管が前記芯出し手段を構成し、前記内管は、前記第一端板側の端が開口し、前記第二端板側の端は閉塞され、その周壁に複数の通液孔が形成され、かつ、前記開口から内部に液体が導入される、ことを特徴とするように構成することができる。

また、本発明の膜分離装置において好ましくは、前記内管の前記第二端板側の端面には前記第二端板を貫通する棒状部材が突き出ており、前記固定手段は、前記棒状部材と、前記第一端板側に押し付けられた前記第二端板を前記棒状部材に固定する固定具と、で構成される、ことを特徴とするように構成することができる。

また、本発明の膜分離装置において好ましくは、直列に接続される複数の前記膜カートリッジの隣り合う二つの前記膜カートリッジの間に連結具が介在しており、少なくとも一つの前記連結具が前記芯出し手段を構成し、前記連結具は、隣り合う二つの前記膜カートリッジの内部に嵌挿される筒状部と、前記筒状部の外周面から突き出て隣り合う二つの前記膜カートリッジの間に挟まれる突出部と、を含む、ことを特徴とするように構成することができる。

また、本発明の膜分離装置において好ましくは、直列に接続される複数の前記膜カートリッジの隣り合う二つの前記膜カートリッジの一方の前記膜カートリッジの端面に前記ガスケットが取り付けられており、前記ガスケットには内側に筒状のガイドが一体形成されており、少なくとも一つの前記ガイドが前記芯出し手段を構成し、前記ガイドは、隣り合う二つの前記膜カートリッジの他方の前記膜カートリッジの内部に嵌挿される、ことを特徴とするように構成することができる。

また、本発明の膜分離装置において好ましくは、直列に接続される複数の前記膜カートリッジの隣り合う二つの前記膜カートリッジの一方の前記膜カートリッジの端面から連結管が突き出ており、少なくとも一つの前記連結管が前記芯出し手段を構成し、前記連結管は、隣り合う二つの前記膜カートリッジの他方の前記膜カートリッジの内部に嵌挿される、ことを特徴とするように構成することができる。

また、本発明の膜分離装置において好ましくは、前記連結管の外周面と、前記連結管が嵌挿される前記膜カートリッジの内周面との間に前記ガスケットが設けられる、ことを特徴とするように構成することができる。

また、本発明の膜分離装置において好ましくは、油水分離装置である、ことを特徴とするように構成することができる。

本発明の膜分離装置によれば、複数の膜カートリッジを直列接続することで装置形状の大型化等を抑制することができるうえ、直列接続した複数の膜カートリッジの接続部分からの液体の漏洩を抑制することができる。

本開示の膜分離装置の一実施形態である油水分離装置の概略構造を示す縦断面図である。 密閉容器の取付部を拡大して示す正面図である。 密閉容器の取付部の近傍を拡大して示す横断面図である。 フィルターユニットの側面図である。 フィルターユニットの斜視図であって、第一端板、膜カートリッジ、第二端板を分解した状態で示す斜視図である。 図５のフィルターユニットにおいて直列に接続した複数の膜カートリッジを第一端板及び第二端板で挟んだ状態の縦断面視図である。 図５のフィルターユニットの正面図（第一端板を外側面から真正面に見た方向の図）である。 図５のフィルターユニットの背面図（第二端板を外側面から真正面に見た方向の図）である。 図４のＡ－Ａ断面図である。 他の実施形態の油水分離装置におけるフィルターユニットの斜視図であって、第一端板、膜カートリッジ、第二端板を分解した状態で示す斜視図である。 図１０のフィルターユニットにおいて直列に接続した複数の膜カートリッジを第一端板及び第二端板で挟んだ状態の縦断面視図である。 他の実施形態の油水分離装置におけるフィルターユニットの斜視図であって、第一端板、膜カートリッジ、第二端板を分解した状態で示す斜視図である。 図１２のフィルターユニットにおいて直列に接続した複数の膜カートリッジを第一端板及び第二端板で挟んだ状態の縦断面視図である。 図１２のフィルターユニットの背面図（第二端板を外側面から真正面に見た方向の図）である。 他の実施形態の油水分離装置におけるフィルターユニットの斜視図であって、第一端板、膜カートリッジ、第二端板を分解した状態で示す斜視図である。 図１５のフィルターユニットにおいて直列に接続した複数の膜カートリッジを第一端板及び第二端板で挟んだ状態の縦断面視図である。 図１５のフィルターユニットの正面図（第一端板を外側面から真正面に見た方向の図）である。 図１５のフィルターユニットの背面図（第二端板を外側面から真正面に見た方向の図）である。 他の実施形態の油水分離装置におけるフィルターユニットの斜視図であって、第一端板、膜カートリッジ、第二端板を分解した状態で示す斜視図である。 図１９のフィルターユニットにおいて直列に接続した複数の膜カートリッジを第一端板及び第二端板で挟んだ状態の縦断面視図である。 図１９のフィルターユニットの正面図（第一端板を外側面から真正面に見た方向の図）である。 図１９のフィルターユニットの背面図（第二端板を外側面から真正面に見た方向の図）である。

膜分離装置の概要
本開示の膜分離装置は、不純物を含む液体を例えばろ過膜等の選択性を持つ膜（隔壁）に通すことにより、液体に混ざった所定の物質を当該液体から分離する装置である。本開示の膜分離装置は、複数の膜カートリッジを直列に接続した構造に特徴がある。以下、本開示の膜分離装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

以下の実施形態では、膜分離装置が油水分離装置である例を説明している。なお、本開示の膜分離装置は油水分離装置には限定されず、膜を用いて不純物を含む液体から所定の物質を分離する装置に広く適用することができる。

油水分離装置（膜分離装置の一実施形態）の全体構成の説明
図１は、本開示の一実施形態の油水分離装置１の概略構成を示す。油水分離装置１は、例えば船舶におけるビルッジ水等の水にグリース等の油が混ざった廃水から油分を分離する処理を行う。処理対象の液体（被処理液）は、船舶で発生するビルッジ水に限らず、一般家庭・ビル・飲食店等からの排水や、各種工場等からの廃液、さらに事故等により油が流出した河川・海洋等の水等の油水混合液についても、油分と水分に分離する処理を行うことができる。油水分離装置１は、密閉容器２と、被処理液から油分を分離するための少なくとも一つのフィルターユニット３と、を備える。フィルターユニット３は、密閉容器２に取り外し可能に取り付けられる。

密閉容器の説明
図１から図３に示すように、密閉容器２は、円形筒状の周壁部２０と、周壁部２０の下端開口を塞ぐ底部２１と、周壁部２０の上端開口を塞ぐ上蓋部２２と、を含む。周壁部２０には、円形筒状の取付部２３が外周面から水平に突き出るように設けられている。取付部２３は、密閉容器２の内部にフィルターユニット３を横向きに挿入及び取り出し可能である。取付部２３はフィルターユニット３の数に応じて周壁部２０に設けられ、本実施形態では一つであるが複数であってもよい。

取付部２３の先端部にはフランジが設けられており、フランジには周方向に沿って等しい間隔をあけて複数の貫通孔２４が形成されている。取付部２３からは、一対のガイドレール２５が密閉容器２の内部に向かって水平方向に互いに平行に延びており、その終端は取付部２３と反対側の周壁部２０の近傍に位置している。一対のガイドレール２５は、取付部２３の内面の底に間隔をあけて設けられた一対の支持部２６に固定されている。一対のガイドレール２５は、取付部２３を介して密閉容器２の内部にフィルターユニット３を横向きに挿入又は取り出す際にフィルターユニット３を下方より支持する。なお、ガイドレール２５は少なくとも二つあればよく、ガイドレール２５が三つ以上であっても構わない。

被処理液は、フィルターユニット３の導液部５３からフィルターユニット３の内部に供給され、フィルターユニット３を通過した後に密閉容器２の内部に供給される。導液部５３には流路及び開閉弁Ｖ１が接続されており、開閉弁Ｖ１が開くことにより被処理液が導液部５３からフィルターユニット３の内部に供給される。

周壁部２０には、フィルターユニット３の上方の位置に、フィルターユニット３を通過した被処理液から浮上分離した油分を密閉容器２から排出するための円形筒状の排出部２７が設けられている。排出部２７には流路及び開閉弁Ｖ２が接続されており、開閉弁Ｖ２が開くことにより油分が排出部２７から密閉容器２の外部に排出される。

周壁部２０には、底部２２のすぐ上方の位置に、油分が分離して油分濃度が低下した処理済の液体（処理液）を密閉容器２から排出するための円形筒状の排出部２８が設けられている。排出部２８には流路及び開閉弁Ｖ３が接続されており、開閉弁Ｖ３が開くことにより処理液が排出部２８から密閉容器２の外部に排出される。

周壁部２０には、底部２２のすぐ上方の位置であって排出部２８とは周方向の異なる位置に、底部２２に沈殿した水分及びスラッジ等のドレンを密閉容器２から排出するための円形筒状の排出部２９が設けられている。排出部２９には流路及び開閉弁Ｖ４が接続されており、開閉弁Ｖ４が開くことによりドレンが排出部２９から密閉容器２の外部に排出される。

フィルターユニットの説明
図４及び図５に示すように、フィルターユニット３は、直列に接続される複数の筒状の膜カートリッジ４と、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の両端に配備される第一端板５及び第二端板６と、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の一方に取り付けられて、当該隣り合う二つの膜カートリッジ４の接続部分をシールする複数のリング状のガスケット７と、直列に接続される複数の膜カートリッジ４を整列させる芯出し手段８と、直列に接続される複数の膜カートリッジ４を第一端板５及び第二端板６の間に固定する固定手段９と、を備える。

膜カートリッジの説明
図４から図６及び図９に示すように、膜カートリッジ４は、内部に液体流路４０を有するように筒状を呈している。膜カートリッジ４には、一方側の端の開口から液体流路４０に被処理液が供給される。膜カートリッジ４の液体流路４０に供給された被処理液は、後述のフィルター部材４１を通って膜カートリッジ４の外側に排出されるうえ、膜カートリッジ４の他方側の端の開口から膜カートリッジ４の外側に排出され得る。

膜カートリッジ４は、被処理液から所定の物質を分離するためのフィルター部材４１と、フィルター部材４１を補強する外側及び内側の補強部材４２，４３と、フィルター部材４１及び二つの補強部材４２，４３をひとかたまりにする一対のカバー部材４４と、を含む。

フィルター部材４１は、本実施形態では、被処理液がフィルター部材４１を通過する間に被処理液中に混濁する油滴を捕捉し、油滴同士を結合して粗粒化させることで油滴径を大きくする機能を有する。粗粒化した油滴は浮力が増加するため、フィルター部材４１から膜カートリッジ４の外側に脱離した後に密閉容器２内を浮上することにより密閉容器２の頂部に溜まって被処理液から分離する。密閉容器２の頂部に溜まった油分は排出部２７から密閉容器２の外部に排出される。

フィルター部材４１は、例えば織布、不織布、編物等の繊維集合体からなるシートを所定の厚さとなるように円筒状に巻いた筒状体、好ましくはプリーツが周方向に複数重ねて形成されるように円筒状に巻いた筒状体により構成することができる。繊維集合体を構成する繊維としては、特に限定されず、天然繊維、合成繊維、ガラス繊維、あるいはこれらの組み合わせであってもよい。フィルター部材４１の目の大きさ（目開き）は特に限定されるものではなく、被処理液中の油滴を捕捉するのに好適な大きさとされる。なお、フィルター部材４１は、上述した繊維集合体で形成された筒状体に限定されず、従来からこの種の膜分離装置に用いられる種々の公知のフィルター部材を構成するものを用いることができる。

外側補強材４２は、フィルター部材４１よりも大きい円形筒状を呈している。外側補強材４２は、その内部にフィルター部材４１が嵌挿されており、外側補強材４２の内面がフィルター部材４１の外面と接触している。内側補強材４３はフィルター部材４１よりも小さい円形筒状を呈している。内側補強材４３は、フィルター部材４１の内部に嵌挿されており、内側補強材４３の外面がフィルター部材４１の内面と接触している。二つの補強材４２，４３は、例えば金属製であり、被処理液を通過させるための複数の貫通孔がその全域に等しい間隔をあけて形成されている。

一対のカバー部材４４は、フィルター部材４１及び二つの補強部材４２，４３の両側の端部に取り付けられる。一対のカバー部材４４は、円盤状の覆い部４５及び円筒状の嵌合部４６を含む。覆い部４５にフィルター部材４１及び二つの補強部材４２，４３の端面が突き当てられた状態で嵌合部４６の内側にフィルター部材４１及び二つの補強部材４２，４３の端部が嵌め込まれることにより、フィルター部材４１及び二つの補強部材４２，４３が一対のカバー部材４４によってひとかたまりにされる。覆い部４５には中央位置に流通孔４７が形成されている。流通孔４７は、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の液体流路４０を連通している。

外側及び内側の補強部材４２，４３と一対のカバー部材４４の素材は特に限定されないが、金属等を用いることができる。

第一端板及び第二端板の説明
図４から図９に示すように、第一端板５は直列に接続される複数の膜カートリッジ４の一方側の端に配され、第二端板６は直列に接続される複数の膜カートリッジ４の他方側の端に配される。

第一端板５は円形状を呈しており、その直径は膜カートリッジ４の直径よりも大きくて、密閉容器２の取付部２３のフランジの直径とほぼ同じ大きさである。第一端板５の外周縁近傍には、外周縁に沿って等間隔をあけて複数の貫通孔５０が形成されている。第一端板５は、密閉容器２の取付部２３のフランジに重ね合わせた状態で両者の貫通孔２４，５０にボルト（図示せず）を通してナット（図示せず）で締め付けることで、取付部２３に固定される。

第二端板６は円形状を呈しており、その直径は膜カートリッジ４の直径よりも大きくて、第一端板５の直径よりも小さい。第二端板６は、後述する固定手段９により、直列に接続される複数の膜カートリッジ４を第一端板５との間に挟んだ状態で第一端板５と連結される。直列に接続される複数の膜カートリッジ４は、第一端板５及び第二端板６によって挟持される。

第二端板６には、外周縁に一対の切欠き６０が形成されている。一対の切欠き６０は、フィルターユニット３を密閉容器２に取り付ける際に、それぞれ対応する密閉容器２のガイドレール２５を受け入れることにより、第二端板６を各ガイドレール２５上で摺動させながらフィルターユニット３を密閉容器２の内部に挿入できるとともにフィルターユニット３の周方向の回転を規制する役割を果たす。切欠き６０の形状は、上述した役割を果たすことができれば、種々の形状を採用することができる。

第一端板５及び第二端板６の外側面（互いに対向する側の面と反対側の面）には、それぞれ取っ手５１，６１が設けられている。フィルターユニット３を密閉容器２に取り付ける際に、作業者は取っ手５１，６１を掴むことで、フィルターユニット３の扱いが容易となり、作業し易くなる。

第一端板５の中央位置には貫通孔５２が形成されている。貫通孔５２の直径は膜カートリッジ４の内径と同じ又は当該内径よりも小さい。貫通孔５２は第一端板５に液体流路４０と同心円状となるように形成される。第一端板５の外側面には貫通孔５２の周囲に円形筒状の導液部５３が貫通孔５２と同心円状になるように設けられている。導液部５３の内径は貫通孔５２の直径と同じ又は大きい。

フィルターユニット３は、被処理液が導液部５３から貫通孔５２を介して第一端板５と隣り合う膜カートリッジ４の液体流路４０に導入され、第二端板６と隣り合う膜カートリッジ４の液体流路４０まで、順次、直列に並ぶ各膜カートリッジ４の液体流路４０に被処理液が導入される。そして、被処理液は、内側補強材４３の複数の貫通孔からフィルター部材４１に伝わり、フィルター部材４１を内周面から外周面に向かって通過後に外側補強材４２の複数の貫通孔から膜カートリッジ４の外側の密閉容器２内に排出される。

ガスケットの説明
図４から図６に示すように、ガスケット７は、その内径が膜カートリッジ４の内径よりも大きくかつその外径が膜カートリッジ４の外径と同じ又は当該外径よりも小さいリング状を呈している。

ガスケット７は、直列に接続される複数の膜カートリッジ４のそれぞれについて、膜カートリッジ４の一方側の端面（本実施形態では一方のカバー部材４４の外側面）に液体流路４０と同心円状になるように配置され、当該膜カートリッジ４に固定されている。また、ガスケット７は、第一端板５の内側面（第二端板６と対向する側の面）に、液体流路４０と同心円状をなす貫通孔５２と同心円状になるように配置され、当該第一端板５に固定されている。これら複数のガスケット７により、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の間（接続部分）、並びに、第一端板５及び第二端板６とこれに隣り合う膜カートリッジ４との間（接続部分）がシールされるため、それぞれの接続部分において、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の各液体流路４０からフィルター部材４１を通過することなく膜カートリッジ４の外側に被処理液が漏れるのが抑制される。

ガスケット７は、特に限定されるものではなく、この種の膜分離装置に用いられる種々の公知のガスケット（例えば断面円形のＯリング、偏平なガスケット等）を用いることができる。

芯出し手段の説明
図４、図５及び図７から図９に示すように、芯出し手段８は、第一端板５及び第二端板６の間で直列に接続される複数の膜カートリッジ４をそれぞれの液体流路４０の中心軸が同一直線状に位置する、言い換えれば複数の膜カートリッジ４の軸芯が一致するように整列させる。複数の膜カートリッジ４を直列に接続する際にそれぞれの膜カートリッジ４の軸芯がずれた状態で接続されると、接続部分においてガスケット７によるシールを精度よくできずに液体流路４０から被処理液の漏洩が生じ得る。本実施形態では、複数の膜カートリッジ４を直列に接続する際に芯出し手段８によってそれぞれの膜カートリッジ４の軸芯が一致した状態となるように整列させており、これにより、接続部分におけるガスケット７のシール精度を上げて、液体流路４０からの被処理液の漏洩を抑制している。

芯出し手段８は、本実施形態では、第一端板５から第二端板６まで延びる少なくとも三本（本実施形態では四本）の棒状部材８０により構成されている。少なくとも三本の棒状部材８０は互いに並行である。棒状部材８０は一方側の端部の外周面に雄ねじ（図示せず）が形成されている。

第一端板５の内側面には、膜カートリッジ４の周囲となる位置に、内周面に雌ねじ（図示せず）が形成された複数（本実施形態では四つ）の筒状の連結部８１が膜カートリッジ４の周方向に沿って間隔をあけて設けられている。棒状部材８０の一方側の端部が第一端板５の連結部８１にネジ結合により連結されることで、棒状部材８０が第一端板５から延びている。なお、棒状部材８０は連結部８１を介することなく溶接等で第一端板５に設けられていてもよいし、第一端板５に一体形成されていてもよい。第二端板６には、膜カートリッジ４の周囲となる位置であって第一端板５の複数の連結部５１と対向する位置に、複数（本実施形態では四つ）の貫通孔（図示せず）が膜カートリッジ４の周方向に間隔をあけて形成されている。

複数の棒状部材８０は、第一端板５の貫通孔５２と同心円状をなす仮想円上に等間隔をあけて配置されている。複数の棒状部材８０は、膜カートリッジ４の周囲に配置されるが、膜カートリッジ４に近接して配置されている。なお、近接とは、棒状部材８０が膜カートリッジ４の少なくとも一部に当たって接している状態、又は、直接に当たってはいないが僅かな隙間をあけて膜カートリッジ４のすぐ近くに位置している状態を指す。

第一端板５から延びる四本の棒状部材８０をガイドにして複数の膜カートリッジ４を四本の棒状部材８０の内側領域に挿入した後、四本の棒状部材８０の他方側の端部を第二端板６の四つの貫通孔（図示せず）に通して第二端板６と第一端板５とで複数の膜カートリッジ４を挟む。これにより、複数の膜カートリッジ４を軸芯が一致した整列状態で直列に接続することができ、これに伴って、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の接続部分に介在したガスケット７が当該接続部分においてシールを正確に行うことができる適正位置に配備される。よって、前記接続部分においてガスケット７によるシールが精度よく行われて液体流路４０からの被処理液の漏洩を抑制することができる。なお、第一端板５及び第二端板６とこれに隣り合う膜カートリッジ４との接続部分においても、ガスケット７がシールを正確に行うことができる適正位置に配備されるため、前記接続部分においてもガスケット７によるシールが精度よく行われて液体流路４０からの被処理液の漏洩を抑制することができる。

固定手段の説明
図４、図５及び図７から図９に示すように、固定手段９は、第二端板６を第一端板５側に押し付けた状態で固定して第一端板５及び第二端板６の間で直列に接続される複数の膜カートリッジ４を挟んで保持する。固定手段９は、本実施形態では、上述した芯出し手段８を構成する複数（本実施形態では四本）の棒状部材８０と、第一端板５側に押し付けられた第二端板６を複数の棒状部材８０に固定する複数（本実施形態では四つ）の固定具９０と、で構成されている。

棒状部材８０は、第一端板５の連結部８１に連結される一方側の端部と反対の他方側の端部にも外周面に雄ねじ（図示せず）が形成されており、他方側の端部は第二端板６の貫通孔（図示せず）を通過して第二端板６から突き出ている。第二端板６から突き出る棒状部材８０の他方側の端部にナット等の固定具９０を装着し、第二端板６を固定具９０によって第一端板５側に締め付ける。これにより、第二端板６は、直列に接続される複数の膜カートリッジ４を第一端板５側に押し付けた状態で複数の棒状部材８０に固定され、直列に接続される複数の膜カートリッジ４は、第一端板５及び第二端板６の間に保持される。

棒状部材８０の素材は特に限定されないが、金属等を用いることができる。固定具９０は、必ずしもナットを用いる必要はなく、第二端板６を第一端板５側に押し付けた状態で棒状部材８０に固定できるものであれば、種々の公知のものを用いることができる。

密閉容器に対するフィルターユニットの取付方法の説明
まず、フィルターユニット３を組み立てる。第一端板５に対して、複数の棒状部材８０をガイドにして複数の膜カートリッジ４を一つずつ位置決めしながらセットすることで複数の膜カートリッジ４を直列に整列させる。そして、第二端板６を、その複数の貫通孔（図示せず）に複数の棒状部材８０の他方側の端部を通すことにより、第一端板５に対して位置決めしながらセットし、第一端板５及び第二端板６で複数の膜カートリッジ４を挟む。そして、複数の棒状部材８０の他方側の端部に固定具９０を装着し、固定具９０によって第二端板６を第一端板５側に締め付けた状態で第二端板６を複数の棒状部材８０に固定する。これにより、第一端板５及び第二端板６の間で複数の膜カートリッジ４が保持される。

次に、フィルターユニット３を密閉容器２の取付部２３から内部へと挿入する。この際に、第二端板６の一対の切欠き５１にそれぞれガイドレール２５が入るようにして第二端板６を一対のガイドレール２５上に載せ、第二端板６を一対のガイドレール２５上を摺動させながらフィルターユニット３を押し込む。これにより、取付部２３から密閉容器２の内部にフィルターユニット３を挿入し易くなる。そして、第一端板５を取付部２３のフランジに固定することで、フィルターユニット３は、各膜カートリッジ４の液体流路４０が水平方向に延びる横向きで密閉容器２に取り付けられる。

油水分離装置（膜分離装置の一実施形態）の作用効果の説明
上述した本実施形態の油水分離装置１によれば、密閉容器２に複数の膜カートリッジ４を取り付け可能なため、装置の設置面積あたりの膜面積を大きくすることができる。よって、油水分離装置１における油分の分離性能を向上することができる。さらに、複数の膜カートリッジ４が直列に接続されているため、並列に配置されている場合よりも装置形状を小型化することができる。よって、装置が占拠する床面積を減らすことができる。そのうえ、装置のメンテナンス時等において密閉容器２に対して複数の膜カートリッジ４をまとめて脱着することができるため、作業が容易となり、作業に要する労力及び時間を低減することができる。

また本実施形態の油水分離装置１によれば、複数の膜カートリッジ４を直列に接続する際に、芯出し手段８により複数の膜カートリッジ４をそれぞれの軸芯が一致した状態で整列させることができ、固定手段９によりこの整列状態で複数の膜カートリッジ４を保持することができる。そのため、ガスケット７をそれぞれの膜カートリッジ４に対して所望のシールを達成できる適正位置に予め配備しておくことで、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の接続部分において各液体流路４０からの被処理液の漏洩を抑制することができる。

変形例の説明
以上、本開示の膜分離装置の一実施形態について説明したが、本開示の膜分離装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変形が可能である。なお、以下に説明する本開示の膜分離装置の他の実施形態において、上記実施形態と同一の構成については、同一の符号を付することで詳細な説明は省略する。

例えば上記実施形態では、第一端板５及び第二端板６を連結する複数の棒状部材８０を直列に接続される複数の膜カートリッジ４の周囲に近接させて配置することにより、複数の棒状部材８０によって直列に接続される複数の膜カートリッジ４を整列させている。他の実施形態として、複数の棒状部材８０を直列に接続される複数の膜カートリッジ４の周囲に離間させて配置し、複数の棒状部材８０は単に第一端板５及び第二端板６を連結するだけで直列に接続される複数の膜カートリッジ４を整列させず、直列に接続される複数の膜カートリッジ４を整列させる部材を別に用いてもよい。つまり、複数の棒状部材８０は固定手段９を構成するが芯出し手段８は構成せず、別の部材が芯出し手段８を構成してもよい。

例えば図１０及び図１１に示すように、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の間に連結具８２を介在させて、少なくとも一つの連結具８２を芯出し手段８の構成要素とすることができる。連結具８２は、隣り合う二つの膜カートリッジ４の各液体流路４０に嵌挿される筒状部８３と、筒状部８３の外周面から突き出て隣り合う二つの膜カートリッジ４の間に挟まれる突出部８４と、を含む。連結具８２の素材は特に限定されないが、金属、合成樹脂、硬質ゴム等を用いることができる。

筒状部８３は、その外径が膜カートリッジ４の内径と同じ又は当該内径よりも僅かに小さい円筒状を呈している。筒状部８３は、膜カートリッジ４の端部において膜カートリッジ４の内部に嵌め込まれ、中空内部により隣り合う二つの膜カートリッジ４の液体流路４０を連通する。筒状部８３の厚みや長さは膜カートリッジ４の内部に嵌め込み可能であれば特に限定されないが、厚みは強度が十分であれば薄いほうが好ましい。

突出部８４は、その外径が膜カートリッジ４の内径よりも大きくかつガスケット７の内径よりも小さい円盤状を呈している。突出部８４が膜カートリッジ４の端面に当接することで、連結具８２は隣り合う二つの膜カートリッジ４の間の定位置に保持される。突出部８４の厚みや外径は隣り合う二つの膜カートリッジ４の間に挟み込み可能であれば特に限定されないが、厚みは強度が十分であれば薄いほうが好ましい。なお、突出部８４は必ずしも円盤である必要はなく、複数の板状部（図示せず）が筒状部８３の外周面から周方向に等間隔に突き出ていてもよい。

図１０及び図１１に示す実施形態の油水分離装置１においても、複数の膜カートリッジ４を直列に接続する際に、連結具８２により複数の膜カートリッジ４をそれぞれの軸芯が一致した状態で整列させることができ、固定手段９によりこの整列状態で複数の膜カートリッジ４を保持することができる。そのため、ガスケット７をそれぞれの膜カートリッジ４に対して所望のシールを達成できる適正位置に予め配備しておくことで、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の接続部分において各液体流路４０からの被処理液の漏洩を抑制することができる。

その他に、図１２から図１４に示すように、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の間に介在するガスケット７について、当該ガスケット７の内側に筒状のガイド８５を一体形成して、少なくとも一つのガイド８５を芯出し手段８の構成要素とすることができる。ガイド８５は、隣り合う二つの膜カートリッジ４のガスケット７及びガイド８５が取り付けられていない方の膜カートリッジ４の液体流路４０に嵌挿される。

ガイド８５は、その外径が膜カートリッジ４の内径と同じ又は当該内径よりも僅かに小さい円筒状を呈している。ガイド８５は、膜カートリッジ４の端部において膜カートリッジ４の内部に嵌め込まれ、中空内部により隣り合う二つの膜カートリッジ４の液体流路４０を連通する。ガイド８５の厚みや長さは膜カートリッジ４の内部に嵌め込み可能であれば特に限定されないが、厚みは強度が十分であれば薄いほうが好ましい。

図１２から図１４に示す実施形態の油水分離装置１においても、複数の膜カートリッジ４を直列に接続する際に、ガイド８５により複数の膜カートリッジ４をそれぞれの軸芯が一致した状態で整列させることができ、固定手段９によりこの整列状態で複数の膜カートリッジ４を保持することができる。そのため、ガスケット７をそれぞれの膜カートリッジ４に対して所望のシールを達成できる適正位置に予め配備しておくことで、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の接続部分において各液体流路４０からの被処理液の漏洩を抑制することができる。

なお、図１２から図１４に示す実施形態では、第一端板５の内側面に取り付けられたガスケット７、及び、第二端板６に隣り合う膜カートリッジ４の端面に取り付けられたガスケット７についてもガイド８５が一体形成されている。第一端板５に取り付けられたガスケット７のガイド８５は、その外径が膜カートリッジ４の内径よりも小さい円筒状を呈し、液体流路４０と同心円状をなす貫通孔５２と同心円状になるように第一端板５の内側面に配置され、第一端板５に隣り合う膜カートリッジ４の液体流路４０に嵌挿される。第二端板６には内側面（第一端板５と対向する側の面）に凹部６３が形成されている。第二端板６に隣り合う膜カートリッジ４に取り付けられたガスケット７のガイド８５は、その外径が凹部６３の径よりも小さい円筒状を呈し、当該膜カートリッジ４の端面に液体流路４０と同心円状になるように配置され、第二端板６の凹部６３に嵌挿される。ただし、第一端板５に取り付けられたガスケット７、及び、第二端板６に隣り合う膜カートリッジ４に取り付けられたガスケット７は必ずしもガイド８５が一体形成されている必要はない。

その他に、図１５から図１８に示すように、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の一方の膜カートリッジ４の端面に連結管８６を当該端面から突き出るように設けて、少なくとも一つの連結管８６を芯出し手段８の構成要素とすることができる。連結管８６は、隣り合う二つの膜カートリッジ４の連結管８６が設けられていない方の膜カートリッジ４の液体流路４０に嵌挿される。

連結管８６は、その外径が膜カートリッジ４の内径よりも小さい円筒状を呈している。連結管８６は、膜カートリッジ４の端面に液体流路４０と同心円状になるように配置されている。連結管８６の外周面には、リング状のガスケット７が取り付けられている。連結管８６は、膜カートリッジ４の端部において膜カートリッジ４の内部にガスケット７を介して嵌め込まれ、中空内部により隣り合う二つの膜カートリッジ４の液体流路４０を連通する。連結管８６の厚みや長さは膜カートリッジ４の内部に嵌め込み可能であれば特に限定されないが、厚みは強度が十分であれば薄いほうが好ましい。連結管８６の素材は特に限定されないが、金属、合成樹脂、硬質ゴム等を用いることができる。

図１５から図１８に示す実施形態の油水分離装置１においても、複数の膜カートリッジ４を直列に接続する際に、連結管８６により複数の膜カートリッジ４をそれぞれの軸芯が一致した状態で整列させることができ、固定手段９によりこの整列状態で複数の膜カートリッジ４を保持することができる。そのため、ガスケット７をそれぞれの膜カートリッジ４に対して所望のシールを達成できる適正位置に予め配備しておくことで、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の接続部分において各液体流路４０からの被処理液の漏洩を抑制することができる。

なお、図１５から図１８に示す実施形態では、第一端板５の内側面、及び、第二端板６に隣り合う膜カートリッジ４の端面にも連結管８６が設けられ、当該連結管８６の外周面にはリング状のガスケット７が取り付けられている。第一端板５に設けられる連結管８６は、その外径が膜カートリッジ４の内径よりも小さい円筒状を呈し、液体流路４０と同心円状をなす貫通孔５２と同心円状になるように第一端板５の内側面に配置され、第一端板５に隣り合う膜カートリッジ４の液体流路４０にガスケット７を介して嵌挿される。第二端板６には内側面に凹部６３が形成されている。第二端板６に隣り合う膜カートリッジ４に設けられた連結管８６は、その外径が凹部６３の径よりも小さい円筒状を呈し、当該膜カートリッジ４の端面に液体流路４０と同心円状になるように配置され、第二端板６の凹部６３にガスケット７を介して嵌挿される。ただし、第一端板５、及び、第二端板６に隣り合う膜カートリッジ４には必ずしも連結管８６が設けられている必要はない。

図１５から図１８に示す実施形態では、リング状のガスケット７は、連結管８６の外周面に取り付けられているが、上記実施形態と同様に、第一端板５の内側面及び膜カートリッジ４の端面に取り付けられていてもよい。この場合、連結管８６はその外径が膜カートリッジ４の内径と同じ又は当該内径よりも僅かに小さい円筒状を呈する。

その他に、図１９から図２２に示すように、第一端板５に第二端板６に向かって延びる内管８７を設けて、内管８７を芯出し手段８の構成要素とすることができる。内管８７は、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の各液体流路４０に嵌挿される。内管８７は、その外径が膜カートリッジ４の内径と同じ又は当該内径よりも僅かに小さい円筒状を呈している。

内管８７の厚みや長さは直列に接続される複数の膜カートリッジ４の内部に嵌め込み可能であれば特に限定されないが、厚みは強度が十分であれば薄いほうが好ましい。内管８７の素材は特に限定されないが、金属、合成樹脂、硬質ゴム等を用いることができる。

内管８７は、第一端板５の内側面の貫通孔５２の周囲に貫通孔５２と同心円状になるように設けられている。内管８７の第一端板５側の端は開口し、当該開口が第一端板５の貫通孔５２に隣接して導液部５３と連通している。内管８７の第二端板６側の端は閉塞し、第二端板６側の端は第二端板６の近傍に位置している。内管８７の周壁にはその軸方向及び周方向に沿って間隔をあけて複数の通液孔８８が形成されている。被処理液は、導液部５３から内管８７の第一端板５側の端の開口を通って内管８７の内部に導入され、複数の通液孔８８を通って内管８７の周囲の膜カートリッジ４のフィルター部材４０に供給される。

図１９から図２２に示す実施形態の油水分離装置１においても、複数の膜カートリッジ４を直列に接続する際に、内管８７により複数の膜カートリッジ４をそれぞれの軸芯が一致した状態で整列させることができ、固定手段９によりこの整列状態で複数の膜カートリッジ４を保持することができる。そのため、ガスケット７をそれぞれの膜カートリッジ４に対して所望のシールを達成できる適正位置に予め配備しておくことで、直列に接続される複数の膜カートリッジ４の隣り合う二つの膜カートリッジ４の接続部分において各液体流路４０からの被処理液の漏洩を抑制することができる。

図１９から図２２に示す実施形態において、固定手段９は、上記実施形態と同様、複数の棒状部材８０及び複数の固定具９０を構成要素とすることができるが、これに代えて、内管８７の第二端板６側の端面から突き出る少なくとも一つ（本実施形態では一つ）の棒状部材９１と、第一端板５側に押し付けられた第二端板６を棒状部材９１に固定する少なくとも一つ（本実施形態では一つ）の固定具９２と、を固定手段９の構成要素にしてもよい。

棒状部材９１は、第二端板６の中央位置の貫通孔６４を貫通して先端部が第二端板６から突き出ており、第二端板６から突き出る先端部の外周面に雄ねじ９３が形成されている。棒状部材９１の先端部にナット等の固定具９２を装着し、第二端板６を固定具９２によって第一端板５側に締め付ける。これにより、第二端板６は、直列に接続される複数の膜カートリッジ４を第一端板５側に押し付けた状態で棒状部材９１に固定され、直列に接続される複数の膜カートリッジ４は、第一端板５及び第二端板６の間に保持される。

棒状部材９１の素材は特に限定されないが、金属等を用いることができる。固定具９２は、必ずしもナットを用いる必要はなく、第二端板６を第一端板５側に押し付けた状態で棒状部材９１に固定できるものであれば、種々の公知のものを用いることができる。

なお、上述した全ての実施形態の芯出し手段８や固定手段９はあくまでも一例であり、芯出し手段８や固定手段９は例示した構成のものに限定されない。

その他の実施形態として、図示は省略するが、フィルターユニット３は、各膜カートリッジ４の液体流路４０が鉛直方向に延びる縦向きで密閉容器２に取り付けることができる。

その他の実施形態として、図示は省略するが、密閉容器２に複数の取付部２３を設け、複数のフィルターユニット３を密閉容器２に並列に取り付けることができる。

１ 油水分離装置（膜分離装置）
２ 密閉容器
３ フィルターユニット
４ 膜カートリッジ
５ 第一端板
６ 第二端板
７ ガスケット
８ 芯出し手段
９ 固定手段
４０ 液体流路
８０ 棒状部材
８２ 連結具
８３ 筒状部
８４ 突出部
８５ ガイド
８６ 連結管
８７ 内管
８８ 通液孔
９０ 固定具
９１ 棒状部材
９２ 固定具

Claims (9)

1. 液体に混ざった所定の物質を当該液体から分離する膜分離装置であって、
   密閉容器と、
   内部に液体流路を有するように筒状を呈し、かつ直列に接続される状態で前記密閉容器に取り付けられる複数の膜カートリッジと、
   直列に接続される複数の前記膜カートリッジの両端に配される第一端板及び第二端板と、
   直列に接続される複数の前記膜カートリッジの隣り合う二つの前記膜カートリッジの一方に取り付けられて、隣り合う二つの前記膜カートリッジの接続部分をシールする少なくとも一つのリング状のガスケットと、
   直列に接続される複数の前記膜カートリッジを、それぞれの前記液体流路の中心軸が同一直線状に位置するように整列させる芯出し手段と、
   前記第二端板を前記第一端板側に押し付けた状態で固定して前記第一端板及び前記第二端板の間で直列に接続される複数の前記膜カートリッジを挟んで保持する固定手段と、
   を備える膜分離装置。
2. 前記第一端板には、前記第二端板に向かって互いに平行に延びる少なくとも三本の棒状部材が設けられ、少なくとも三本の前記棒状部材が前記芯出し手段を構成し、
   少なくとも三本の前記棒状部材は、直列に接続される複数の前記膜カートリッジの周囲に近接するように前記第一端板に周方向に等間隔をあけて配置されており、
   前記固定手段は、前記棒状部材と、前記第一端板側に押し付けられた前記第二端板を前記棒状部材に固定する固定具と、で構成される、請求項１に記載の膜分離装置。
3. 前記第一端板に前記第二端板に向かって延びるとともに直列に接続される複数の前記膜カートリッジの内部に嵌挿される内管を設け、前記内管が前記芯出し手段を構成し、
   前記内管は、前記第一端板側の端が開口し、前記第二端板側の端は閉塞され、その周壁に複数の通液孔が形成され、かつ、前記開口から内部に液体が導入される、請求項１に記載の膜分離装置。
4. 前記内管の前記第二端板側の端面には前記第二端板を貫通する棒状部材が突き出ており、
   前記固定手段は、前記棒状部材と、前記第一端板側に押し付けられた前記第二端板を前記棒状部材に固定する固定具と、で構成される、請求項３に記載の膜分離装置。
5. 直列に接続される複数の前記膜カートリッジの隣り合う二つの前記膜カートリッジの間に連結具が介在しており、少なくとも一つの前記連結具が前記芯出し手段を構成し、
   前記連結具は、隣り合う二つの前記膜カートリッジの内部に嵌挿される筒状部と、前記筒状部の外周面から突き出て隣り合う二つの前記膜カートリッジの間に挟まれる突出部と、を含む、請求項１に記載の膜分離装置。
6. 直列に接続される複数の前記膜カートリッジの隣り合う二つの前記膜カートリッジの一方の前記膜カートリッジの端面に前記ガスケットが取り付けられており、
   前記ガスケットには内側に筒状のガイドが一体形成されており、少なくとも一つの前記ガイドが前記芯出し手段を構成し、
   前記ガイドは、隣り合う二つの前記膜カートリッジの他方の前記膜カートリッジの内部に嵌挿される、請求項１に記載の膜分離装置。
7. 直列に接続される複数の前記膜カートリッジの隣り合う二つの前記膜カートリッジの一方の前記膜カートリッジの端面から連結管が突き出ており、少なくとも一つの前記連結管が前記芯出し手段を構成し、
   前記連結管は、隣り合う二つの前記膜カートリッジの他方の前記膜カートリッジの内部に嵌挿される、請求項１に記載の膜分離装置。
8. 前記連結管の外周面と、前記連結管が嵌挿される前記膜カートリッジの内周面との間に前記ガスケットが設けられる、請求項７に記載の膜分離装置。
9. 前記膜分離装置が油水分離装置である、請求項１～８のいずれかに記載の膜分離装置。

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