JP2508659B2 - 膜分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、膜分離装置に係り、詳しくは分離膜の着
脱、交換を容易になし得るよう改良された平膜型（平面
膜型）と通称される膜分離装置に関するものである。

［従来の技術］ 逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜などを平膜状に装
着した各種の平膜型の膜分離装置が廃水処理、食品工業
など各種産業分野において用いられている。この平膜型
の膜分離装置は、通常、支持板の両板面に分離膜を貼設
して分離膜モジュールとなし、このモジュールをガスケ
ットを介して各モジュール間に通液部が形成されるよう
に積層し、かつ各通液部を相互に連通する連通部を設
け、支持板に膜透過液の取出手段を設けて構成されてい
る。

第２図は平膜型膜分離装置の構成例を示す縦断面図で
ある。符号10は支持板であって、その表面に沿ってもし
くはその内部を液が流通可能な板状体である。この支持
板10の両面には分離膜（例えば限外濾過膜）12が貼設さ
れ、一つの分離膜モジュールとされている。この支持板
10及び分離膜12よりなる分離膜モジュール14は、その複
数枚が相互間にガスケット16を介して積層され、各モジ
ュール14間に通液部18が形成されている。各支持板10及
び分離膜12には貫通孔20が穿設され、隣接する通液部18
同士が連通されている。なお、モジュール14の積層体の
最外側には側板22、24が配設されている。この側板22、
24には原液の流入口26と濃縮液の排出口28が穿設されて
いる。また、前記支持板10には、それぞれ透過液の取出
管30が接続されている。

かかる構成の平膜型膜分離装置において、導入口26か
ら装置内に導入された原液は、貫通孔20を通り抜けて順
次に各通液部18を通過し、その間に分離膜12によって膜
透過処理を受ける。透過液には配管30から装置外に取り
出される。また濃縮液は排出口28から装置外に取り出さ
れ、必要に応じ再度流入口26に循環されて再び膜分離処
理を受ける。

第３図及び第４図はそれぞれ従来の分離膜モジュール
14の構成を示す平面図である。

第３図に示す分離膜モジュール14aは楕円形状の支持
板10aを有し、分離膜12aも楕円形状とされている。そし
て、支持板10a及び分離膜12aを貫通する貫通孔20が楕円
長軸側に２個設けられている。

第４図に示す分離膜モジュール14bは、長方形状の支
持板10bを有し、分離膜12bもこの支持板10bと一致した
長方形状とされている。これら支持板10b及び分離膜12b
にはそれぞれ合計４個の貫通孔20が設けられている。な
お第３図及び第４図で２点鎖線にて示すものはガスケッ
ト16a、16bであり、それぞれ分離膜モジュール14a、14b
の周囲に沿って延びる枠形状の枠部を有し、その内側に
通液部を形成可能としている。

第５図は従来の分離膜モジュールの積層構造を示す概
略的な断面図である。図示の如く、分離膜モジュール14
同士の間にはガスケット16が介在され、各分離膜モジュ
ール14の分離膜12同士の間に、ガスケット16の厚さ分だ
け開いた空間部よりなる通液部18を形成している。

第６図は従来の貫通孔20の設置構造を説明する縦断面
図である。前記した如く、従来の貫通孔20は支持板10及
び分離膜12を貫通して設けられており、この貫通孔の開
口縁部における支持板10と分離膜12との密着をなすため
に押え具32が設けられている。この押え具32は略筒形状
であって、筒軸方向両端側にはそれぞれフランジ部32
a、32bが設けられ、このフランジ部32a、32bにて支持板
10と分離膜12の貫通孔開口縁部を挟持して密着させる構
成となっている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した如く、従来の平膜型膜分離装置においては、
貫通孔20が支持板10及び分離膜12を貫通して設けられて
おり、この貫通孔開口縁部を押え具32で押えて支持板10
と分離膜12との密着をなす構成とされている。そのた
め、分離膜の交換を行なうには、膜分離装置の分解（開
枠）を行なった後、支持板を取り外し、この押え具32を
取り外す作業が必要であり、多大な労力を要していた。
また、この押え具32の取付けが不良であると、膜分離装
置の運転中に分離膜が貫通孔縁部からめくれ、ここから
原液が透過液側に洩れ出す事態を招き易いという問題が
あった。

なお、本出願人は特願昭61-3302号にて、支持板の両
板面に分離膜を貼設して分離膜モジュールとなし、この
モジュールを、枠部を備えたガスケットを介して各モジ
ュール間に通液部が形成されるように積層し、各通液部
を相互に連通する連通部を設けると共に、前記支持板に
膜透過液の取出手段を設けた膜分離装置において、 前記モジュールは、支持板の一方の板面から一端辺を
回り込んで他方の板面に達するように分離膜を貼設して
なるものであり、 該支持板は、モジュールの一端辺と前記ガスケットの
枠部一辺との間に前記連通部を形成するように枠部より
も短い長さであることを特徴とする膜分離装置を提案し
ている。

この特願昭61-3302号では、連通部はガスケットの枠
部の一辺とモジュールの一端辺との間にのみ設けられて
いる。この連通部に連通した原液通路がモジュール面上
に例えばＵ字状に屈曲して設けられている。この先願の
装置では、原液の流路が急激に曲るため、流れの停滞部
が生じたり、遠心力が作用する等の原因によって微細物
（例えば繊維）が堆積し易いという改良課題が見出され
た。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の平膜型膜分離装置は、支持板の両板面に分離
膜を貼設して分離膜モジュールとなし、このモジュール
を枠部を備えたガスケットを介して各モジュール間に通
液部が形成されるように積層し、各通液部を相互に連通
する連通部を設けると共に支持板に膜透過液の取出手段
を設けたものにおいて、このモジュールとして次の如く
形成されたものを採用する。

モジュールは、モジュールの対向する１対の両端辺と
ガスケットの枠部の両辺との間にそれぞれ、通液部同士
を連通するための連通部を形成するように、枠部よりも
短い長さとする。

また、モジュールは、前記両端辺に隣り合う両辺が前
記ガスケットに保持される。

［作用］ 本発明の膜分離装置において用いられているモジュー
ルは、支持板と分離膜とに貫通孔を穿設することなく隣
接する通液部が連通されている。そのため、分離膜の装
着、交換時に支持板を取り外して押え具を外すなどの煩
雑な作業が不要であり、分離膜の装着、交換を極めて容
易かつ迅速に行なうことができる。また押え具の取付不
良などという事態を生じることが全くないから、押え具
設置部から原液が透過液側に漏出する事態も解消され
る。

加えて、本発明の膜分離装置では、支持板上の原液の
流れが急に変化する箇所がなく、沈殿物が生じない。ま
た、膜面の殆ど全領域を膜分離処理に利用できる。

［実施例］ 以下図面に示す実施例を参照して本発明について更に
詳細に説明する。

第１図及び第７図は本発明の実施例に係る膜分離装置
に用いられている分離膜モジュールの平面図及び斜視
図、第８図、第９図はそれぞれ第１図のVIII-VIII線、I
X-IX線に沿う断面図である。また、第10図はモジュール
とガスケットとの組立説明図である。

まず本実施例装置で用いられている分離膜モジュール
の構成について説明する。

符号34は支持板であって、その両端辺34a、34bを回り
込むように分離膜36が支持板34の両板面に貼設されてい
る。本実施例装置は、このような支持板34及び分離膜36
よりなるモジュール38の複数個を、ガスケット40に装着
して積層している。このガスケット40は、モジュール38
の４周囲を周回する長円状のものである。

前記した支持板34は、ガスケット40の両辺40a、40bと
モジュール38の両端辺38a、38bとの間に、連通部42a、4
2bを形成するように枠部よりも短い長さとされている。

第８図に示す如く、モジュール38は前記両辺38a、38b
と隣り合う両辺がガスケット40に保持されている。ガス
ケット40はゴム等の弾性材料よりなり、このモジュール
38の両辺部分を受け入れる長溝が内周面に穿設され、第
10図に示す如くモジュール38がガスケット40に嵌め合さ
れる。なおガスケット40には、外周縁に沿って補強材40
eが埋設され、その強度を高めてある。

第９図に示す如く、支持板34の表面には幅方向に延在
する溝が形成されており、この溝は支持板34に穿設され
た連通孔34cを介してガスケット40の透過水通路40cに連
通される。符号34dは、支持板の側辺から突出するノズ
ルであり、該透過水に通路40c内に達するように差し込
まれる。

また、該透過水通路40cと連通する透過水抜出孔40dが
ガスケット40の厚み方向に貫設されている。

このように構成されたモジュール38及びガスケット40
の組合せ体を、第２図の如く積層することにより膜分離
装置が構成される。この場合、原水は各組合せ体におけ
る連通部42a、42bを流れ、その途中において各モジュー
ル38の板面同士の間（通液部）を通過し、膜分離処理を
受ける。透過水は連通孔34c、通路40cを経て抜出孔40d
に達し、装置外に抜き出される。

第11図は、上記実施例のモジュール38において、その
両辺部38a、38bの部分に半割円筒形のカバー38A、38Bを
設けたモジュールを示す。この場合、支持板34の両辺部
34a（又は34b）、膜36及びカバー38A（又は38B）を接着
剤で接着しても良い。

第12図及び第13図は本発明の別の実施例に係るもので
あり、上記のガスケット40において仕切り44をガスケッ
トと一体的に設け、原水通路（連通部42a、42b及び通液
部）を２分したガスケット41とモジュール38との組合せ
体を示す。なお、仕切り44を設けたこと以外は上記と同
様の構成となっており、同一の箇所には同一符号を付し
てその説明を省略する。

第14、15図に示す如く、このようなガスケット41を介
して、モジュール38の複数を積層し、この積層体59の最
外側に側板46、48を当接して密着させることにより平膜
型膜分離装置が構成される。なお、本発明においてはこ
の側板46から48間の平膜型膜分離装置を１ユニットとな
し、複数ユニットを積層する如く連結してもよい。複数
ユニットを積層連結する場合には、各ユニット間は１枚
のプレート49で仕切れば良い。

なお側板46には原水の導入口50、透過水の抜出口52及
び濃縮液の排出口（図示せず）がそれぞれ開設されてい
る。この導入口50は、２分された連通部42a及び42bの一
方に連通し、濃縮液排出口は連通部の２分された他方に
連通される。また、透過水の抜出口52は前記抜出孔40d
に連通される。側板48には、仕切り部44で２分された連
通部同士（第16図では符号42b）を通過させるための凹
部48aが穿設されている。

このように構成された実施例に係る膜分離装置におい
て、原液は導入口50から装置内に導入される。導入され
た原液は、第15図の如く、各モジュール38の両板面に沿
って流れ、仕切板49の開口49aを通ってさらに隣接する
モジュール38に供給される。

このようにして側板48に隣接する通液部42bまで到達
した原液は、次いで凹部48aにて流れ方向を反転され、
同様にして各モジュール38の板面に沿って流れ、やがて
側板46に達し濃縮液排出口から装置外に取り出され、必
要に応じ再循環される。しかして、装置内を原液が通過
する間に、原液の膜分離処理がなされ、透過液は支持板
34と分離膜36との間に形成された溝及び連通孔34c、通
路40c、抜出孔40dを通って排出口52に至り、装置外に取
り出される。

第14、15図は、第12、13図に示したガスケット41を採
用した膜分離装置であるが、第１図に示したガスケット
40を採用する場合には、第17図の如く、モジュール38及
びガスケット40の組み合せ体を積層してなる積層体60、
61を重ね合せて配列すれば良い。この場合、積層体60の
通液部42a、42bを往送流路とし、積層体61の通液部42
a、42bを復送流路として原液を流すことにより、第14、
15図の装置と全く同様に稼動させることができる。

第18図はガスケット40（又は41）の異なる形状例を示
す断面図である。この第18図では、ガスケット40又は41
の縁部の一方の面には凸段部を設けると共に他方の面に
凹段部を設け、隣り合うガスケット40、41同士の凸凹段
部を係合させるようにしている。このようにすれば、ガ
スケットの密封特性が向上する。

なお、上記実施例では、いずれもガスケット40、41と
して丸みをおびた緩く湾曲した平面視形状のものとして
いるが、このようにすれば内部に高圧水を導入しても応
力の分散が図れるという効果が奏される。

本発明において、分離膜としては逆浸透膜、限外濾過
膜、精密濾過膜など各種のものを用いることができ、分
離目的に応じて選択すればよい。

また本発明においては、このような薄膜状の軟質の有
機性分離膜のほかに、無機性の剛性を有する多孔質焼結
金属やセラミックなどの素材で分離膜を構成してもよ
い。この場合には、予め無端ベルト形状に加工形成して
おき、支持板に嵌め合わせる如くして装着すればよい。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかな通り、本発明の膜分離装置に
おいては、支持板と膜とを個別に取り外して分離膜だけ
を交換でき、かつ膜の装着時には押え具等を取り外す作
業が不要であるから、分離膜の着脱、交換を極めて容易
かつ迅速になすことができる。そして装置運転中に汚染
し性能が低下した場合や、装置運転中に分離膜が破損し
た場合などには、分離膜だけを迅速に交換でき、極めて
経済的である。また、本発明においては、従来用いられ
ていた支持板と分離膜との密着用の押え具が不要である
から、この押え具取付不良に起因する原液の透過液側へ
の漏出がなく、優れた透過液水質を維持することも可能
とされる。

さらに、本発明においては、原液の流路で流れ方向が
急変することがないので、堆積物による流路閉塞が防止
されるようになり、長期間にわたって安定した運転が可
能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置のモジュール及びガスケッ
トを説明する平面図、第２図は従来の平膜型膜分離装置
の構成を示す概略的な縦断面図、第３図及び第４図は従
来の分離膜モジュールを示す平面図、第５図は従来の膜
分離装置における積層構造を説明する断面図、第６図は
従来装置の要部拡大断面図、第７図は実施例装置に用い
られる分離膜モジュールの斜視図、第８図及び第９図は
それぞれ第１図のVIII-VIII線及びIX-IX線に沿う断面図
である。また第10図はモジュールとガスケットとの組立
説明図、第11図は別の実施例のモジュールの断面図、第
12図はさらに別の実施例のモジュール及びガスケットの
平面図、第13図は第12図のXIII-XIII線断面図、第14図
は実施例装置の要部斜視図、第15図は第14図のXV-XV線
断面図、第16図は側板48の部分斜視図、第17図は別の実
施例装置の要部斜視図、第18図はガスケットの異なる例
を示す断面図である。 34……支持板、36……分離膜、40、41……ガスケット、
42a、42b……連通部、44……仕切り。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持板34の両板面に分離膜36を貼設して分
   離膜モジュール38となし、このモジュールを、枠部を備
   えたガスケット40を介して各モジュール間に通液部が形
   成されるように積層し、各通液部を相互に連通する連通
   部を設けると共に、前記支持板34に膜透過液の取出手段
   を設けた膜分離装置において、 前記モジュール38は、モジュールの対向する１対の両端
   辺38a,38bと前記ガスケット40の枠部両辺40a,40bとの間
   にそれぞれ前記連通部42a,42bを形成するように該枠部
   よりも短い長さであり、 かつ前記モジュール38の前記両端辺38a,38bに隣り合う
   両辺が前記ガスケット40に保持されていることを特徴と
   する膜分離装置。