JP3616131B2

JP3616131B2 - 分離膜モジュールおよび円筒体接続具

Info

Publication number: JP3616131B2
Application number: JP12058594A
Authority: JP
Inventors: 和久熊見
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1994-05-09
Filing date: 1994-05-09
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: JPH07299334A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、分離膜を内挿した円筒体とキャップとからなる分離膜モジュールおよび円筒体接続具に関し、さらに詳しくは、キャップと円筒体とが接続具で固定されており、接続具の使用により容易に円筒体部とキャップ部の脱着が可能になり、大型の分離膜モジュールの使用においても分離膜モジュールの交換、離脱操作が容易な分離膜モジュールおよび円筒体接続具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、分離膜モジュールは他の様々な分野で使用され、例えば従来の凝集−沈澱−砂濾過−塩素滅菌工程を経る方法に代わる新たな技術として水浄化システムに応用され、また食品分野においてはコーヒー、紅茶、果汁の濃縮あるいは果汁の清澄化に、バイオ・酵素・製薬分野においては無菌・パイロジェンフリー精製水の製造等に、さらに電子工業分野においてはウエハー研磨排水の再利用にと、各種の分野で応用されている。このように分離膜モジュールを用いて大量処理を行う場合には、多数本の分離膜モジュールをカートリッジに設置したカートリッジ式膜モジュールを使用するかあるいは一本の膜モジュールを大型化した大型膜モジュールが用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来より、大型膜モジュールは単位容積当たりの膜面積の容積効率を高く維持し得るため多用されている。また膜モジュールの取扱いを簡便にするために、分離膜を内挿した円筒体とその両端部に装着するキャップとを別個の部品として使用に際し装着する構造とし、円筒体とキャップとの接続方法がねじ込み式であることが多い。しかしこの場合には、分離膜モジュールが大型である場合には分離膜を内挿した円筒体の自重により、円筒体とキャップとのねじ込みが容易ではない。特にキャップ部は装置に取り付けたままで装置に固定し、分離膜を内挿した円筒体のみを交換して使用するため、運転中に発生したトラブル、定期的な点検、洗浄などの処理のために円筒体の交換を行う場合には、設置された装置や配管から円筒体を取り外し、また、新たに取り付け作業を行わなければならない。操作スペースの限られた作業現場ではかかる作業は容易でない。そこで、このような問題を解決するために、分離膜モジュールの設置、配管、接続等が容易にでき、かつ、その使用に当たっても信頼性、安全性の高い分離膜モジュールの開発が熱望されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような現状に鑑み、分離膜を内挿した円筒体とその端部に接続するキャップについて各種検討を行ったところ、円筒体の片端もしくは両端と、キャップの端部とを特定の形状にした円筒体とキャップとを接続具で接続固定することにより、取扱いの容易な分離膜モジュールを得ることができることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【０００５】
すなわち本発明は、分離膜を内挿した少なくとも１カ所に流体の出入口を有し、かつ、端部に突起状部を有する円筒体と、前記円筒体の端面外径と略同一の外径端面からなり、内側が半球状でノズルを有し、かつ、端部に突起状部を有するキャップを片端または両端に配する分離膜モジュールにおいて、前記円筒体端部とキャップ端部との両外周がゴム状弾性体により液密に接続されることを特徴とする分離膜モジュールを提供するものである。また、分離膜を内挿した少なくとも１カ所に流体の出入口を有する円筒体と、前記円筒体の端面外径と略同一の外径端面からなり、内側が半球状でノズルを有するキャップを片端または両端に配する分離膜モジュールにおいて、キャップが円筒体との接触面に蟻溝または片蟻溝からなる溝部を有し、前記円筒体端部とキャップ端部とが前記溝部に嵌合するゴム状弾性体により液密に接続されることを特徴とする分離膜モジュールを提供するものである。この突起状部がテーパー状に端部に向かって広がる構造であってもよく、テーパー状が２段階であってもよい。また、上記いずれかに記載のキャップのノズルの先端が、蛇腹構造を有することを特徴とする分離膜モジュールを提供するものである。また、円筒体の材質がＦＲＰであり、キャップの材質がステンレスであることを特徴とするこれらの分離膜モジュール、あるいは分離膜が中空糸膜モジュールであることを特徴とする上記いずれかに記載の分離膜モジュールを提供するものである。さらに、末端に突起状部を有する円筒体同士またはそれぞれ末端部に突起状部を有する円筒体とキャップとの接続具であって、接続する円筒体同士または円筒体とキャップとの各突起状部を液密に被覆するリング状でかつ断面形状がコの字状のゴム状弾性体と、前記各突起状部を前記ゴム状弾性体の外周と共に挟む締結具とからなる円筒体接続具を提供するものである。加えて、この円筒体接続具により円筒体とキャップとが接続された前記した分離膜モジュールを提供するものである。以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
図１に、本発明による少なくとも１カ所に出入口を有する円筒体を例示するが、本発明はこれらに限定されるものではない。円筒体の外径は、両末端部に至るまで同じ外径を有するパイプ状であってもよいが、図１−１、１−２に示すように両末端部が突起状部を有していてもよい。また、この突起状部は、端部に向かいテーパー状に広がる構造であってもよく、テーパー状に２段階（図１−２）に広がっていてもよい。かかる円筒体には少なくとも１カ所の流体の出入口を有し、この出入口は水浄化システム、コーヒー、果汁の濃縮などに用いる場合には、原水、透過水、濃縮水などの供給あるいは採取用の出入口となる。円筒体を構成する材質としては、一般的に分離膜モジュールとして使用するものであればよく、濾過する目的物の性質により適宜選択することができる。なお、円筒体の材質としてはＦＲＰ、ポリサルホン、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥ、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、フッ素基含有樹脂、スレンレスを使用することができ、特にその材質がＦＲＰであれば物理的強度が高く、寿命が長く、かつ金属にない軽さを持つなどの利点があり特に好ましい。
【０００７】
本発明の分離膜モジュールに用いる円筒体に内挿される分離膜としては、中空糸型、平膜型、スパイラルワウンド型、チューブ型、プリーツ型、プレート＆フレーム型などをその用途に応じて適宜選択することができる。中でも中空糸膜モジュールは、単位面積当たりの膜面積が大きく、そのコンパクト性、プライミング容積の小さいことから特に好ましい。分離膜は円筒体に内挿され、遠心シール装置により円筒体両端部を遠心接着を行った後、封止部を切断して分離膜の開口部を形成する。
【０００８】
本発明によるキャップとは、前記分離膜を内挿した円筒体の樹脂封止部の両端に接続される分離膜モジュールの１構成部分であり、分離膜モジュールの末端から原液あるいは濾過液を他に溢漏させないために接続され、あるいは中空糸膜に原液を送り、もしくは中空糸膜から濾過液を回収するための通路として接続され、場合によっては他の分離膜モジュール間との連結部としても機能する。円筒体の両端に接続されるキャップの内、少なくとも一端のキャップの形状は、接続する円筒体の端面外径と略同一の外径端面からなり、内側が半球状でノズルを有することが好ましい。端面外径と略同一としたのはキャップと円筒体との接続を容易にするためであり、内側が半球状としたのは分離膜モジュールの集水部のデッドスペースを少なくするためである。またノズルは、分離膜へ原水を供給しあるいは分離膜が濾過した濾過液を回収するための通路のためである。なお、キャップの内側が、半球状であればよく、その外形は図２−１に示すように半球状をパイプ内に嵌合した形状であっても、図２−２に示すような半球状であってもよい。なお、キャップは円筒体との接続部に突起状部を有し、あるいはその突起状部が端部に向かいテーパー状に広がる構造であってもよく、さらにテーパー状に２段階に広がっていてもよい。キャップと円筒体との接続面は平面を構成していてもよいが、キャップが端部に突起状部を有する場合には、キャップ側接続面に溝部を有する。突起状部を挟んで円筒体とキャップとを固定する際に、キャップ側接続面の溝部にパッキンを挿入することにより、キャップと円筒体とを液密に接続することができるからである。なお、この溝部は蟻溝でも片蟻溝でもよいが、蟻溝であればパッキンの離脱防止に効果がある。なお、キャップの材質はステンレス、ＦＲＰ、ポリサルホン、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥ、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、フッ素基含有樹脂等を使用することができるが、耐久性、耐薬品性、強度等の観点から、ステンレスであることが特に好ましい。
【０００９】
本発明による円筒体とキャップとの接続は、図２−１に示すように円筒体とキャップ部との接続部が略同一外形で連続しているような場合には、従来からあるパイプ連結具、例えばストラブ・クランプやストラブカップリング（共にショーボンド化学株式会社製）等を用いて接続することができる。また、図２−２に示すように、円筒体とキャップとの接続部近傍が突起状部を有する場合には、この突起状部を介して接続具により固定することができる。このようなものとして、例えば、Ｖバンドカップリング（横浜ゴム（株）製）等を用いて接続することができる。
【００１０】
本発明による突起状部を介する接続具とは、図３−１に例示するようなリング状のゴム状弾性体と、図３−２に例示するような突起状部を挟み固定する締結具とからなる円筒体接続具である。まず、円筒体とキャップの各突起状部をリング状のゴム状弾性体によって接続部を液密に被覆させ、その外側から締結具を用いて突起状部を挟み、円筒体とキャップとを接続固定する。ここにゴム状弾性体７の形状は、図４に示すようにコの字状であれば、締結具を使用した場合にも液密性がよく、さらにその末端部が内側に巻き込む形状であれば、より液密性を向上させることができる。なお、ゴム状弾性体は図５に示すように突起状部全体を覆う必要はなく、突起状部との接触部が環状リブ構造あるいは波形環状リブ構造を有していてもよい。締結具６は図３−２に例示したように２個の半円形をその両片端で蝶番構造あるいはボルト締めとし、自由端はボルトなどの固定具で固定することができる。接続する円筒体の外部曲がり部が小さいときは、締結具をボルトで締め込むと円筒体接続具全体の直径が小さくなり、内側にあるゴム状弾性体を押し込んで、ゴム状弾性体の直径が少し縮むことにより円筒体外径と密着させることができる。なお、本発明による円筒体接続具は、円筒体とキャップとが共にその接続部近傍が突起状部を有する場合に、円筒体とキャップとの接続に用いられるが、接続部近傍に突起状部を有する２本の円筒体同士の接続に用いることもできる。
【００１１】
本発明による分離膜モジュールは、キャップ部のみを膜分離装置に固定すれば、分離膜が内挿された円筒体のみを交換することができ、膜分離実施中に分離膜に故障が発生した場合にも円筒体の交換を行えば容易に分離膜モジュールの補修ができ、作業効率もよい。さらにキャップが透過水あるいは原水の出入口のための外部に突出するノズルを有する場合には、ノズルの上流に蛇腹部を有していてもよい。この蛇腹部はキャップと一体となっていてもよいが、ノズル先端に蛇腹部をフランジなどにより接続させて構成してもよい。蛇腹部の上流側を膜分離装置に固定すれば、蛇腹部を介してキャップ移動の自由度が増大し、円筒体とキャップとの接続が容易となるからである。蛇腹部としてはトーゼン産業（株）製のタフレックス（商品名）などを用いることができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、大型分離膜モジュールが円筒体とキャップとが接続具によって接続される構成であるため、円筒体の取り外し、接続等の交換を容易に行うことができる。特に、分離膜を内挿した円筒体とキャップとからなる分離膜モジュールのキャップ部のみを装置に固定すれば、円筒体のみの交換で大型分離膜モジュールを安定して使用することができる。また、本発明による接続具の使用により、容易に円筒体部とキャップ部の脱着が可能になり、接続部の液漏れ等を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１−１：本発明で使用できる突起状部を有する円筒体を示す。図１−２：本発明で使用できる突起状部が２段階のテーパー部を構成する円筒体を示す。
【図２】本発明による円筒体とキャップとを接続した図（接続具装着前）を示す。
【図３】図３−１：本発明による円筒体接続具のゴム状弾性体の形状を示す。図３−２：本発明による円筒体接続具の斜視図を示す。
【図４】本発明による円筒体接続具の断面図を示す。
【図５】本発明による円筒体とキャップとを円筒体接続具で接続した図を示す。
【符号の説明】
１円筒体
２突起状部
３原水または透過水などの出入口
４キャップ
５ノズル
６締結具
７ゴム状弾性体
８環状リブ構造

Claims

分離膜を内挿した少なくとも１カ所に流体の出入口を有し、かつ、端部に突起状部を有する円筒体と、前記円筒体の端面外径と略同一の外径端面からなり、内側が半球状でノズルを有し、かつ、端部に突起状部を有するキャップを片端または両端に配する分離膜モジュールにおいて、前記円筒体端部とキャップ端部との両外周がゴム状弾性体により液密に接続されることを特徴とする分離膜モジュール。
分離膜を内挿した少なくとも１カ所に流体の出入口を有する円筒体と、前記円筒体の端面外径と略同一の外径端面からなり、内側が半球状でノズルを有するキャップを片端または両端に配する分離膜モジュールにおいて、キャップが円筒体との接触面に蟻溝または片蟻溝からなる溝部を有し、前記円筒体端部とキャップ端部とが前記溝部に嵌合するゴム状弾性体により液密に接続されることを特徴とする分離膜モジュール。
請求項１または２に記載の円筒体とキャップの端部の突起状部が、テーパー状に端部に向かって広がる構造であることを特徴とする分離膜モジュール。
円筒体端部のテーパー部が２段階であることを特徴とする請求項３に記載の分離膜モジュール。
請求項１〜４のいずれかに記載のキャップのノズルの先端が、蛇腹構造を有することを特徴とする分離膜モジュール。
円筒体の材質がＦＲＰであり、キャップの材質がステンレスであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分離膜モジュール。
分離膜が中空糸膜モジュールであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の分離膜モジュール。
末端に突起状部を有する円筒体同士またはそれぞれ末端部に突起状部を有する円筒体とキャップとの接続具であって、接続する円筒体同士または円筒体とキャップとの各突起状部を液密に被覆するリング状でかつ断面形状がコの字状のゴム状弾性体と、前記各突起状部を前記ゴム状弾性体の外周と共に挟む締結具とからなる円筒体接続具。
請求項８記載の円筒体接続具により円筒体とキャップとが接続された請求項１〜７のいずれかに記載の分離膜モジュール。