JP6175262B2

JP6175262B2 - 膜コンポーネント及び膜モジュール

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Publication number: JP6175262B2
Application number: JP2013068850A
Authority: JP
Inventors: 桂史渡辺; 信太郎西本; 上中　哲也; 哲也上中
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: JP2014188491A

Description

本発明は、複数の流体通流孔が対向面間に形成され、対向面に挟まれた周面と流体通流孔内面との間で原水のろ過を行なう多孔質の膜エレメントと、前記膜エレメントを収容するケーシングとを含む膜コンポーネント及び膜モジュールに関する。

特許文献１には、蓮根状の孔を持つモノリス型のセラミック膜を金属製の容器の内部に収納した膜コンポーネントが開示されている。当該膜コンポーネントは、通常は垂直に設置され、下方から原水を供給する上向流のデッドエンドろ過が行なわれると記載されている。

図１０（ａ），（ｂ）に示すように、このような従来の膜コンポーネントＵは、セラミック膜Ｍと、セラミック膜Ｍが収容された容器Ｂと、各セラミック膜Ｍで処理されたろ過水を出力するろ過水流出管Ｅを備えて構成されている。そして、長手方向が立姿勢になるように設置された容器Ｂが、横方向に複数並設されて膜モジュールＡが構成され、その膜モジュールが平面上で幅方向に複数列配置されている。

各膜コンポーネントＵに収容されたセラミック膜Ｍには、膜コンポーネントＵの下方に配置された原水ヘッダー管Ｃから被処理水が供給され、セラミック膜Ｍでろ過されたろ過水が容器Ｂの上部側方に突出するように配置された出水管Ｅから出水され、ろ過水流出管Ｅは同じく容器Ｂの上部側方に配置されたろ過水ヘッダー管Ｆに接続されている。また、容器Ｂの上部には洗浄用の流体を供給する洗浄流体ヘッダー管Ｄが配置されている。

特開２００７−１１１５７６号公報

しかし、上述した膜モジュールＡは、ろ過水流出管Ｅが容器Ｂの上部側方に突出するように配置されるばかりでなく、ろ過水流出管Ｅが接続されるろ過水ヘッダー管Ｆも容器Ｂの上部側方に配置されているため、幅方向に設置スペースが嵩むという問題があった。

そして、通常、膜モジュールは建屋内に設置されるため、設置スペースが嵩むと、それだけ大きな建屋が必要になり設備コストが嵩むという問題があった。

本発明の目的は、複数台の膜コンポーネントで構成される膜モジュールをコンパクトに構成して設置面積を小さくし、設備コストを低減可能な膜コンポーネント及び膜モジュールを提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による膜コンポーネントの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、流体通流孔が対向面間に形成され、対向面に挟まれた周面と流体通流孔内面との間で原水のろ過を行なう略直方体形状に形成された多孔質の膜エレメントと、前記膜エレメントが収容され横断面が略方形に形成された側面を有する筒状の本体とその両端を塞ぐ一対の蓋体とを備えたケーシングと、を含む膜コンポーネントであって、原水が供給される原水供給管とろ過水を外部に導出するろ過水流出管とが、前記ケーシングの長手方向へ向けて前記ケーシングの端面となる前記蓋体に配置され、前記ケーシングの長手方向から視たとき、前記原水供給管と前記ろ過水流出管の何れもが前記ケーシングの外縁よりも内側に配置され、前記蓋体が、前記本体に対して着脱自在に設けられるとともに前記ケーシングの長手方向から視たときに略方形であり、前記蓋体は、その内側に仕切り壁を有し、前記仕切り壁はゴムパッキンを介して前記膜エレメントを保持することで前記蓋体内側をろ過水のための空間と原水のための空間に区画する点にある。

横断面が略方形に形成された側面を有する筒状の本体とその両端を塞ぐ略矩形の蓋体とでケーシングが構成され、当該ケーシングの蓋体にケーシングの長手方向に向けて配置された原水供給管から供給された原水が膜エレメントでろ過され、同じく当該ケーシングの蓋体にケーシングの長手方向に向けて配置されたろ過水流出管からろ過水が外部に導出される。従って、原水供給管及びろ過水流出管がケーシングの周面から側方に大きく突出するようなことがなく、ろ過水流出管の端部がケーシングの周面に接続されるような態様と比較して、ケーシングの周面にろ過水流出管を配置するようなスペースが不要になり、ケーシングの長手方向から視て、つまり平面視で設置スペースを小さくすることができる。しかも、横断面が略方形に形成された側面を有する筒状の本体であれば、側面同士が対向するように配置できるので、より高い省スペース効果が得られ、また仮にろ過水流出管が蓋体の中央部から偏った位置に配置されていても、各ろ過水流出管がケーシングの配列方向に沿って一列に配列されるようになる。また、原水供給管から供給された原水の流入空間と膜エレメントでろ過されたろ過水の流出空間とが、蓋体の内側に形成された仕切り壁というシンプルな構造によって容易く区画されるようになり、仕切り壁とゴムパッキンによってケーシングに収容された膜エレメントが保持され、膜エレメントの周面と本体内面との間に形成される空間と、ろ過水流出管の端部とが水密状態になり、ろ過水に原水が混入することが回避されるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記ろ過水流出管が前記蓋体の中央部よりも一辺側に偏った位置に設けられている点にある。

上述のろ過水流出管が蓋体の中央部よりも一辺側に偏った位置に設けられていると、複数の膜コンポーネントを並列配置する場合であっても、ろ過水流出管が配置された蓋体の一辺側が直線状に揃うように、互いのケーシングの側面同士を対向配置すればよく、極めて容易に位置決めできるとともに、各ろ過水流出管をヘッダー管に容易に接続できるようになる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記原水供給管が一方の蓋体の中央部に設けられ、洗浄用管が他方の蓋体の中央部に設けられ、前記ろ過水流出管が少なくとも何れか片方の蓋体の一辺側に偏った位置に設けられている点にある。

一方の蓋体の中央部に設けられた原水供給管から原水が膜エレメントに供給されてろ過され、他方の蓋体の中央部に設けられた洗浄用管から洗浄用流体が膜エレメントに供給されて浄化される。原水供給管及び洗浄用管がそれぞれの蓋体の中央部に設けられているので、膜エレメントの中央部から原水または洗浄用流体が供給されて均等なろ過または洗浄が行なわれるばかりでなく、原水供給管や洗浄用管がケーシングの周面に接続されるような態様と比較して、平面視で顕著な省スペース化が図られるようになる。さらに、何れかの蓋体の一辺側に偏った位置にのろ過水流出管が設けられているので、ケーシングの周面にろ過水流出管を配置するようなスペースも不要になる。しかも、複数の膜コンポーネントを並列配置する場合であっても、ろ過水流出管が配置された蓋体の一辺側が直線状に揃うように、互いのケーシングの側面同士を対向配置すればよく、極めて容易に位置決めできるようになる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第二または第三の特徴構成に加えて、前記膜エレメントの周面と前記本体内面の間に形成される空間と、前記ろ過水流出管の端部とが水密を維持した状態で連通する点にある。

原水が膜エレメントでろ過されて、膜エレメントの周面から出水するろ過水が、当該周面とケーシングの本体内面との間に形成される空間を経由して、ろ過水流出管の端部に流入する。当該空間とろ過水流出管の端部とが水密状態で連通されているため、原水供給管から供給される原水が混入するようなことが無い。

同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第四の特徴構成に加えて、前記膜エレメントの周面と前記本体内面との間に形成される空間と、前記蓋体と前記本体内面との間に形成される空間とが連通し、前記蓋体と前記本体内面との間に形成される空間が前記ろ過水流出管に連通する点にある。

膜エレメントでろ過され、当該周面とケーシングの本体内面との間に形成される空間に流出したろ過水が、蓋体とケーシングの本体内面との間に形成される空間を経由して、ろ過水流出管の端部に流入する。当該周面とケーシングの本体内面との間に形成される空間に流出したろ過水は、蓋体とケーシングの本体内面との間に形成される空間を経由してろ過水流出管に流入するため、膜エレメントの周面のうち、ろ過水流出管の配置位置と離隔した領域に流出したろ過水も滞留することなく円滑にろ過水流出管に導かれるようになる。

同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記ケーシングの長手方向からみたとき、前記原水供給管と前記ろ過水流出管の何れもが前記対向面と重なる位置に配置されている点にある。

ケーシングの端部に配置された原水供給管及びろ過水流出管の何れもが膜エレメントの対向面と重なる位置に配置されていると、それらを保持する部位を蓋体に確保するために、ケーシング本体の周方向に蓋体を大きく延出させる必要がなくなり、一層の小型化を図ることができる。

本発明による膜モジュールの第一の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第六の何れかの特徴構成を備えた膜コンポーネントが、互いのケーシングの側面が対向するように複数台並設固定され、各膜コンポーネントの原水供給管が接続される原水ヘッダー管が、各膜コンポーネントの端面となる蓋体にその並設方向に設置されるとともに、各膜コンポーネントのろ過水流出管が接続されるろ過水ヘッダー管が、各膜コンポーネントの端面となる蓋体にその並設方向に設置されている点にある。

互いのケーシングの側面が対向するように複数の膜コンポーネントが並設され、ケーシングの端面となる蓋体にその並設方向に原水ヘッダー管が配置され、且つ、複数の膜コンポーネントの端部側でその並設方向にろ過水ヘッダー管が配置されるので、膜コンポーネントの並設方向に沿って各ケーシング本体の表裏両側面を包絡する一対の仮想平面で区画される空間から原水ヘッダー管またはろ過水ヘッダー管が大きくはみ出すことがなく、平面視で膜モジュールを薄型に構成できる。そして、そのような薄型の膜モジュールであれば、限られた設置スペースであっても、その厚み方向に膜モジュールを高密度に並設できるようになる。

同第二の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、流体通流孔が対向面間に形成され、対向面に挟まれた周面と流体通流口内面との間で原水のろ過を行なう略直方体形状に形成された多孔質の膜エレメントと、前記膜エレメントが収容され横断面が略方形に形成された側面を有する筒状の本体とその両端を塞ぐ一対の蓋体とを備えたケーシングと、を含み、原水が供給される原水供給管が前記ケーシングの端面となる前記蓋体の一方に設けられ、膜エレメントを洗浄するための洗浄用管が前記蓋体の他方に設けられ、ろ過水を外部に導出するろ過水流出管が何れかの蓋体に設けられ、前記ケーシングの長手方向から視たとき、前記原水供給管と前記洗浄用管と前記ろ過水流出管の何れもが前記ケーシングの外縁よりも内側に配置され、前記蓋体が、前記本体に対して着脱自在に設けられるとともに前記ケーシングの長手方向から視たときに略方形に形成され、前記蓋体は、その内側に仕切り壁を有し、前記仕切り壁はゴムパッキンを介して前記膜エレメントを保持することで前記蓋体内側をろ過水のための空間と原水のための空間に区画し、前記原水供給管と前記洗浄用管と前記ろ過水流出管とが前記ケーシングの長手方向へ向けて配置された膜コンポーネントが複数台並設固定され、各膜コンポーネントの原水供給管が接続される原水ヘッダー管が、各膜コンポーネントの一端側でその並設方向に設置されるとともに、各膜コンポーネントの洗浄用管が接続される洗浄ヘッダー管が、各膜コンポーネントの他端側でその並設方向に設置されるとともに、各膜コンポーネントのろ過水流出管が接続されるろ過水ヘッダー管が、各膜コンポーネントの何れか片端側でその並設方向に設置されている点にある。

複数の膜コンポーネントの一端側でその並設方向に原水ヘッダー管が配置され、複数の膜コンポーネントの他端側でその並設方向に洗浄ヘッダー管が配置され、且つ、複数の膜コンポーネントの何れか片端側でその並設方向にろ過水ヘッダー管が配置されるので、膜コンポーネントの並設方向に沿って各ケーシング本体の表裏両側面を包絡する一対の仮想平面で区画される空間から原水ヘッダー管、洗浄ヘッダー管、またはろ過水ヘッダー管が大きくはみ出すことがなく、平面視で膜モジュールを薄型に構成できる。そして、そのような薄型の膜モジュールであれば、限られた設置スペースであっても、その厚み方向に膜モジュールを高密度に並設できるようになる。

以上説明した通り、本発明によれば、複数台の膜コンポーネントで構成される膜モジュールをコンパクトに構成して設置面積を小さくし、設備コストを低減可能な膜コンポーネント及び膜モジュールを提供することができるようになった。

本発明による膜モジュールの斜視図本発明による膜モジュールの説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は左側面図膜コンポーネントに収容される膜エレメントの構成要素である多孔質体の説明図で、（ａ）は正面、平面及び右側面を表す斜視図、（ｂ）は背面、底面及び左側面を表す斜視図膜エレメントを用いたろ過工程の説明図膜コンポーネントの要部の説明図膜モジュール（膜コンポーネント）を構成する基台の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図、（ｄ）は右側面図膜コンポーネントを構成するケーシング本体の説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は底面図膜コンポーネントを構成する上部蓋体の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図、（ｄ）は底面図膜モジュール（膜コンポーネント）を構成する固定部の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図（ａ）は従来の膜モジュール（膜コンポーネント）の正面図、（ｂ）は従来の膜モジュール（膜コンポーネント）の側面図

以下に、本発明による膜コンポーネント及び膜モジュールについて説明する。
図１及び図２（ａ）〜（ｄ）には本発明による膜モジュール１が例示されている。膜モジュール１は、４台の膜コンポーネント２０と、各膜コンポーネント２０に原水を供給する原水ヘッダー管２２と、各膜コンポーネント２０に洗浄用空気または水や薬液を供給する洗浄ヘッダー管２４と、各膜コンポーネント２０のろ過水を集水するろ過水ヘッダー管２６を備えている。

各膜コンポーネント２０は、基台３０と、ケーシング本体４０と、上部蓋体５０と、固定部６０と、洗浄用管７０等を備えて構成され、ケーシング本体４０に膜エレメント２が収容されている。ろ過工程では、原水ヘッダー管２２から供給された原水が膜エレメント２でろ過され、ろ過水は上部蓋体５０に形成されたろ過水流出管５４からろ過水ヘッダー管２６に集水される。洗浄工程では、ろ過水ヘッダー管２６から洗浄水が供給されて、膜エレメント２が洗浄された後に原水ヘッダー管２２から排水される。さらにその後、洗浄ヘッダー管２４から洗浄用空気等が供給されてフラッシングされる。尚、基台３０、ケーシング本体４０、上部蓋体５０、固定部６０、洗浄用管７０等は何れも樹脂の成型品で構成されているが、樹脂製に限ることはない。

図４には本発明による膜モジュール１に使用する膜エレメント２が例示されている。当該膜エレメント２は接合材層１１を介して接合された複数のセラミックス成形体６で構成されている。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、当該セラミックス成形体６は略直方体形状を呈し、一対の対向する端面６ａ，６ｂ間に複数本の流体通流孔３が貫通形成されている。セラミックス成形体６には、一端が基端側端面６ａで閉じ、他端が対向側端面６ｂで開放されるとともに側面６ｃ，６ｄで開放された複数のスリット５が形成されている。

対向側端面６ｂから視て、中心から側面６ｄに延びるように形成された２本のスリット５と、当該２本のスリット５と直交するように側面６ｃに延びるように形成された６本のスリット５によって、流体通流孔３が８ブロックに区画され、流体通流孔３が中心に１本形成されるとともに各ブロックに１０本形成されている。

本実施形態では、セラミックス成形体６は縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、高さ４０ｍｍの直方体形状であり、直径が３．６ｍｍの流体通流孔３が８１本形成され、各流体通流孔３の内壁面にはろ過膜が形成されている。

このようなセラミックス成形体６は、１００μｍ前後の粒径に造粒されたセラミック粒状体をプレス形成することにより得られる。

即ち、先ず数μｍから数十μｍのムライト（3Al₂O₃・2SiO₂）系セラミックスに水と有機バインダ等を添加してスラリー状のセラミックスを生成し、当該スラリー状のセラミックスをスプレーで噴霧しながら乾燥させるスプレードライ法を用いることにより造粒する。

次に、スリット５に対応した複数本の突起が形成された下パンチに、流体通流孔３を形成するためのコアピンを立設し、セラミック造粒体をダイスに投入した後に上パンチを下パンチに向けて押圧することによってセラミックス成形体６が得られる。

さらに、接合材１１が、複数のセラミックス成形体６の各対向面６ａ，６ｂ間にそれぞれ配置され、流体通流孔３同士が重畳して連通するように位置決めされた状態で、所定時間、所定温度で焼成することにより、複数のセラミックス成形体６が一体に接合された多孔質体でなる基材が形成される。

当該接合材は、例えば、４０μｍ以下の粒子径のインド長石、ソーダライムガラス、ムライト等のセラミック材料を所定の混合比で配合し、結合剤を加えて混練することにより得られる。結合剤として、ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）やＰＶＡ（ポリビニルアルコール）等のポリビニル系のバインダ樹脂やアクリル系のバインダ樹脂等を用いることができる。

このようにして、セラミックス成形体６が７段積層され、高さ２８０ｍｍ（４０ｍｍ×７）の多孔質の膜エレメントの基材が形成される。尚、最下段のセラミックス成形体６は天地反対の姿勢で対向面６ａが下面となる。

最後に、アルミナ系やジルコン系等のセラミック粒子に水とバインダと増粘剤を添加したスラリーを、最下層のセラミックス成形体６の流体通流孔３から圧入して、流体通流孔３の内周面に塗布し、その後、約１０００〜１３００℃程度の温度で焼成処理することにより流体通流孔３の内周面にろ過膜層４（図４参照）が形成される。

セラミックス成形体６の平均空隙径は５〜１０μｍの範囲に設定され、ろ過膜４を構成するセラミック粒子の平均粒子径は０．５〜２．５μｍの範囲に設定され、ろ過膜４の膜厚は１０〜４０μｍの範囲に設定されている。

図４に示すように、このようにして構成された膜エレメント２の流体通流孔３の例えば上端側を閉塞して下端側から被処理水である原水を圧入すると、流体通流孔３の内壁に形成されたろ過膜層４で不純物が除去されるろ過工程が進み、ろ過水が基材の表面６ｃ，６ｄやスリット５から流出し、当該ろ過水を集水することにより被処理水を浄化することができる。

尚、上述した膜エレメント２は例示に過ぎず、複数の流体通流孔３が対向面６ａ，６ｂ（６ａ）間に形成され、対向面６ａ，６ｂに挟まれた周面６ｃ，６ｄと流体通流孔３内面との間で原水のろ過を行なう多孔質の膜エレメントであればよく、その具体的構成は当該実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、本実施形態では複数のセラミック成形体を積層して形成しているが、押出成形によって一体的に形成する等、その他の様々な方法によって形成することができる。

以下、膜モジュール１及び膜コンポーネント２０の具体的な構成を図面に基づいて詳述する。

図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、膜コンポーネント２０の基台３０は膜モジュール１を構成する４台の膜コンポーネント２０に対応して４台連設されている。それぞれ脚部３２で支持される枠体３４の中央部に、横断面が略方形のケーシング本体４０に合わせて略方形の凸壁部３３が形成され、その凸壁部３３の内側に凹部３６が形成されている。

凹部３６の中央部には原水ヘッダー管２２と接続されて原水を導入する原水供給管３８が一体に形成されている。また、枠体３４には各凸壁部３３の角部に対応する位置にケーシング本体４０を締付け固定するためのボルト挿通孔３１が形成されている。原水供給管３８の下端縁にはＯリング３９ａを嵌め込む環状凹部３９が形成され、その下部に横設された原水ヘッダー管２２と水密に連結される。また、凸壁部３３の下端縁にはＯリング３５ａを嵌め込む環状凹部３５が形成され、ケーシング本体４０の内壁と水密に連結される。

図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、ケーシング本体４０は横断面が略方形に形成された筒状体で、強度を確保するために外周面に複数本のリブ４２が形成され、さらに両端に中央部よりも拡径された厚肉の鍔部４３が形成されている。

鍔部４３の角部にはボルト挿通孔４１が形成されている。ケーシング本体４０の内部に上述の膜エレメント２が収容可能なように、略方形の横断面の面積は膜エレメント２の横断面の面積より大きく構成され、膜エレメント２によるろ過水が膜エレメント２の対向面６ａ，６ａに挟まれた周面６ｃ，６ｄとケーシング本体４０の内周面との間に形成される空間に漏出して貯溜されるように構成されている。

基台３０に形成された凸壁部３３にケーシング本体４０が立設され、基台３０のボルト挿通孔３１とケーシング本体４０のボルト挿通孔４１とにわたってボルトが挿入されて固定される。

また、図６（ｂ）に示すように、基台３０に形成された凹部３６にシール部材としてのゴムパッキン４４が収容され、その上に上述した膜エレメント２が収容される。凹部３６の周縁部に形成された平坦面で当該ゴムパッキン４４の外面が支持され、ゴムパッキン４４の内面に膜エレメント２の下端面６ａ（図４参照）の周縁部が圧接することで、原水供給管３８とケーシング本体４０とが水密にシールされる。

図５に示すように、ケーシング本体４０に収容された膜エレメント２の上端面６ａ（図４参照）にも同様のゴムパッキン４４が設置され、当該ゴムパッキン４４を周囲から加圧して内壁部に形成された線状の突起４９を膜エレメント２の周面に密着させるパッキンカバー９０でゴムパッキン４４の外周部が被覆されている。

詳述すると、パッキン４４は中央部に原水が通流可能な開口４５が形成され、内壁部に膜エレメント２の上下端面６ａの角部上面と接当する段差部４７が形成されている。また、内壁部及び外壁部には線状の突起４９が形成され、内壁部に形成された突起４９と膜エレメント２の周面６ｃ，６ｄ（図４参照）とが密着し、外壁部に形成された突起４９と凹部３６の内壁とが密着するように構成されている。その結果、原水供給管３８から供給される原水は、膜エレメント２の下端面６ａから流体通流孔３に流入し、膜エレメント２の周面６ｃ，６ｄとケーシング本体４０との間の空間への漏洩が阻止される。

パッキンカバー９０は中央部に開口が形成され、ゴムパッキン４４の外周よりやや大きく外周に形成された突起よりやや小さな内周に形成された略方形の部材で上端面周方向に複数の円柱状の突起９２が形成されている。

ケーシング本体４０の上部の鍔部４３に嵌め込むように、パッキンカバー９０の上部から上部蓋体５０が挿入される。上部蓋体５０が下方に押圧されると、上部蓋体５０の内側下縁部５１でゴムパッキン４４が上方から押圧され、上部蓋体５０の外側下縁部５２で円柱状の突起９２が上方から押圧されるように構成されている。

図８（ａ）〜（ｄ）に示すように、上部蓋体５０は、平面視で外周がケーシング本体４０の上部の鍔部４３の内周よりも僅かに小さな略方形の形状を呈し、ドーム形状の天井壁５３を備えている。

天井壁５３の中央部には、洗浄ヘッダー管２４からの洗浄用空気や水が供給される流体供給口５５が形成され、略方形の外周の一辺（図８（ａ）では左側の一辺）の近傍には、ろ過水を外部に導出するろ過水流出管５４が上方に突出するように形成されている。

外側下縁部５２、ろ過水流出管５４、流体供給口５５の各周部にはＯリングを収容する凹部５２ａ，５４ａ，５５ａが形成され、それぞれを通過する流体が漏れないようにシール可能に構成されている。

上部蓋体５０に形成された流体供給口５５の上部にはＯリングを介して洗浄用空気等を供給する洗浄用管７０が配置され（図５参照）、洗浄用管７０の上端から固定部６０が嵌め込まれて、ケーシング本体４０に固定されることにより、膜エレメント２がケーシング本体４０内部で上下のゴムパッキン４４，４４を介して水密に押圧固定される（図２（ｂ）参照）。

洗浄用管７０は略円筒状の管状部材で構成され、上端側周面にＯリングを収容する凹部が形成されるとともに、下端部に固定部６０を受け止める鍔部７２が形成されている。

図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、固定部６０は膜モジュール１を構成する４台の膜コンポーネント２０に対応して４つ連設されている。中央部に洗浄用管７０が嵌入する開口６２が形成された筒状部６３を備え、筒状部から平面視で十字状に４本の押圧梁６４が延出形成されている。押圧梁６４の下面はドーム形状の天井壁５３の上面に沿うようにその曲率が設定されている。

押圧梁６４の端部には、固定部６０をケーシング本体４０に形成されたボルト挿通孔４１にボルト固定するためのボルト挿通孔６１が形成された筒状部６５を備えている。ケーシング本体４０のボルト挿通孔４１と固定部６０のボルト挿通孔６１とにボルトを挿通して固定する。

その結果、上部蓋体５０の内側下縁部５１でゴムパッキン４４が上方から押圧され、上部蓋体５０の外側下縁部５２で円柱状の突起９２が上方から押圧され、さらに基台３０の凹部３６に配置されたゴムパッキン４４との間で膜エレメント２が強固に固定される。

原水ヘッダー管２２から原水が加圧供給されると、原水は膜エレメント２の下端面に開口された流体通流孔３に流入して上昇し、流体通流孔３の内面に形成されたろ過膜４でろ過されて周面６ａｃ，６ｄ（図４参照）からろ過水が流出する。

図５に示すように、膜エレメント２でろ過されたろ過水は、膜エレメント２の周面とケーシング本体４０の内壁面との間に形成された空間に流出し、ケーシング本体４０の上部鍔部４３とゴムパッキン４４を押圧するパッキンカバー９０との間の空間、及び、上部蓋体５０の内側下縁部５１と外側下縁部５２との間の空間５６（図８（ｄ）参照）を経由して、当該空間５６に連通しているろ過水流出管５４の下部開口５４ｂからろ過水流出管５４に導水される。尚、図５に示される流体通流孔３は、図４に示す中央部の流体通流孔３である。

セラミック成型体を焼成して得られる膜エレメント２は、ある程度の高さばらつきが生じる。しかし、上部蓋体５０がケーシング本体４０の鍔部４３に対して上下方向に位置調整可能に構成され、上部蓋体５０に形成されているろ過水流出管５４がろ過水ヘッダー管２６に対して上下方向に位置調整可能に構成されていることで、高さばらつきが吸収可能に構成されている。もちろん、それぞれの位置調整部にはＯリングが備わっているので水密構造は維持される。

また、上部蓋体５０及びゴムパッキン４４を取り外すと、ケーシング本体４０の上部鍔部４３に膜エレメント２の上端が突出しており、上部鍔部４３と膜エレメント２の周面との間に隙間が形成されているので、膜エレメント２のケーシング本体からの離脱操作や挿入操作が容易に行なえる。

即ち、原水供給管３８とろ過水流出管５４とが、ケーシング本体４０の長手方向に向けて、好ましくはほぼ平行な向きにケーシングの端部に配置されているので、原水供給管３８及びろ過水流出管５４がケーシングの周面から側方に大きく突出するようなことがなく、平面視で設置スペースを小さくすることができる。

また、ケーシングは筒状の本体４０と蓋体５０とを含み、ろ過水流出管５４が蓋体５０に設けられているので、ろ過水流出管の端部がケーシングの周面に接続されるような態様と比較して、ケーシングの周面にろ過水流出管を配置するようなスペースが不要になり、平面視で顕著な省スペース化が図られるようになる。

膜コンポーネントの構成は、上述の構成に限らず、筒状の本体４０とその両端を塞ぐ一対の蓋体５０，３０とでケーシングが形成され、原水供給管３８が一方の蓋体３０に設けられ、洗浄用管７０が他方の蓋体５０に設けられ、ろ過水流出管５４が少なくとも何れか片方の蓋体に設けられていればよい。尚、蓋体３０と表記するのは、基台３０の凹部３６が実質的に下部蓋体として機能しているためである。

原水供給管３８及び洗浄用管７０がそれぞれの蓋体に設けられているので、原水供給管や洗浄用管がケーシングの周面に接続されるような態様と比較して、平面視で顕著な省スペース化が図られるようになる。さらに、そのような蓋体の何れかにろ過水流出管３８が設けられていれば、ケーシングの周面にろ過水流出管を配置するようなスペースも不要になる。

膜エレメント２の周面６ｃ，６ｄとケーシング本体４０の内面との間に形成される空間と、ろ過水流出管５４の端部とが水密を維持した状態で連通しているので、原水供給管から供給される原水がろ過水に混入するようなことが無い。

膜エレメント２の周面６ｃ，６ｄとケーシング本体４０の内面との間に形成される空間と、蓋体５０と本体４０の内面との間に形成される空間とが連通し、蓋体５０と本体４０の内面との間に形成される空間５６がろ過水流出管５４に連通するように構成されているので、膜エレメント２の周面６ｃ，６ｄのうち、ろ過水流出管５４の配置位置と離隔した領域に流出したろ過水も滞留することなく円滑にろ過水流出管５４に導かれるようになる。また、空気が混入した際にも、空気が上方へ抜けやすくなる。

蓋体５０は、その内側に仕切り壁となる内側下縁部５１が形成され、当該内側下縁部５１によって蓋体５０の内側をろ過水のための空間と原水のための空間に区画されているため、原水供給管３８から供給された原水の流入空間と膜エレメント２でろ過されたろ過水の流出空間とが、蓋体５０の内側に形成された仕切り壁というシンプルな構造によって容易く区画されるようになる。

仕切り壁として機能する内側下縁部５１は、シール機構４４，９２を介して膜エレメント２を保持するように構成されているので、仕切り壁とシール機構によってケーシング４０に収容された膜エレメント２が保持され、膜エレメント２の周面と本体４０内面との間に形成される空間と、ろ過水流出管５４の端部とが水密状態になり、ろ過水に原水が混入することが回避される。

ケーシングの長手方向から視たとき、原水供給管３８とろ過水流出管５４の何れもがケーシング４０の外縁よりも内側に配置されていることが好ましく、原水供給管及びろ過水流出管が、平面視でケーシングの外縁よりも外側に突出することが無いので、最大の省スペース効果が図られる。

ケーシングの長手方向から視たとき、原水供給管３８とろ過水流出管５４の何れもが対向面と重なる位置に配置されていることがさらに好ましく、それらを保持する部位を蓋体に確保するために、ケーシング本体の周方向に蓋体を大きく延出させる必要がなくなり、一層の小型化を図ることができる。

図１，２で説明したように、本発明による膜モジュール１は、膜コンポーネント２０が複数台並設固定され、各膜コンポーネント２０の原水供給管３８が接続される原水ヘッダー管２２が、各膜コンポーネント２０の端部側でその並設方向に設置されるとともに、各膜コンポーネント２０のろ過水流出管５４が接続されるろ過水ヘッダー管２６が、各膜コンポーネント２０の端部側でその並設方向に設置されている。

従って、膜コンポーネントの並設方向に沿って各ケーシング本体の表裏両側面を包絡する一対の仮想平面で区画される空間から原水ヘッダー管またはろ過水ヘッダー管が大きくはみ出すことがなく、平面視で膜モジュールを薄型に構成できるようになり、そのような薄型の膜モジュールであれば、限られた設置スペースであっても、その厚み方向に膜モジュールを高密度に並設できるようになる。

また、本発明による膜モジュール１は、多孔質の膜エレメント２と、膜エレメント２を収容するケーシング３０，４０，５０とを含み、原水供給管３８がケーシングの一端に設けられ、洗浄用管７０が他端に設けられ、ろ過水流出管５４が何れか片端に設けられ、原水供給管３８と洗浄用管７０とろ過水流出管５４とがケーシングの長手方向に向けて、好ましくはほぼ平行な向きに配置された膜コンポーネント２０が複数台並設固定され、各膜コンポーネント２０の原水供給管３８が接続される原水ヘッダー管２２が、各膜コンポーネント２０の一端側でその並設方向に設置されるとともに、各膜コンポーネント２０の洗浄用管７０が接続される洗浄ヘッダー管２４が、各膜コンポーネント２０の他端側でその並設方向に設置されるとともに、各膜コンポーネント２０のろ過水流出管５４が接続されるろ過水ヘッダー管２６が、各膜コンポーネント２０の何れか片端側でその並設方向に設置されていればよい。

上述の構成であれば、膜コンポーネントの並設方向に沿って各ケーシング本体の表裏両側面を包絡する一対の仮想平面で区画される空間から原水ヘッダー管、洗浄ヘッダー管、またはろ過水ヘッダー管が大きくはみ出すことがなく、平面視で膜モジュールを薄型に構成できる。そして、そのような薄型の膜モジュールであれば、限られた設置スペースであっても、その厚み方向に膜モジュールを高密度に並設できるようになる。

以上、本発明による膜コンポーネント及び膜モジュールについて図面を参照して基本的構成を説明したが、膜コンポーネント及び膜モジュールの各部の具体的な構成、サイズ、形状、材料等は、上述した実施形態で説明した態様に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜選択して設計可能であることはいうまでもない。

１：膜モジュール
２：膜エレメント
３：流体通流孔
２０：膜コンポーネント
２２：原水ヘッダー管
２４：洗浄ヘッダー管
２６：ろ過水ヘッダー管
３０：ケーシング（蓋体として機能する基台）
３８：原水供給管
４０：ケーシング（本体）
５０：ケーシング（上部蓋体）
５４：ろ過水流出管
７０：洗浄用管

Claims

流体通流孔が対向面間に形成され、対向面に挟まれた周面と流体通流孔内面との間で原水のろ過を行なう略直方体形状に形成された多孔質の膜エレメントと、
前記膜エレメントが収容され横断面が略方形に形成された側面を有する筒状の本体とその両端を塞ぐ一対の蓋体とを備えたケーシングと、
を含む膜コンポーネントであって、
原水が供給される原水供給管とろ過水を外部に導出するろ過水流出管とが、前記ケーシングの長手方向へ向けて前記ケーシングの端面となる前記蓋体に配置され、
前記ケーシングの長手方向から視たとき、前記原水供給管と前記ろ過水流出管の何れもが前記ケーシングの外縁よりも内側に配置され、
前記蓋体が、前記本体に対して着脱自在に設けられるとともに前記ケーシングの長手方向から視たときに略方形であり、
前記蓋体は、その内側に仕切り壁を有し、前記仕切り壁はゴムパッキンを介して前記膜エレメントを保持することで前記蓋体内側をろ過水のための空間と原水のための空間に区画する膜コンポーネント。
前記ろ過水流出管が前記蓋体の中央部よりも一辺側に偏った位置に設けられている請求項１記載の膜コンポーネント。
前記原水供給管が一方の蓋体の中央部に設けられ、洗浄用管が他方の蓋体の中央部に設けられ、前記ろ過水流出管が少なくとも何れか片方の蓋体の一辺側に偏った位置に設けられている請求項１記載の膜コンポーネント。
前記膜エレメントの周面と前記本体の内面との間に形成される空間と、前記ろ過水流出管の端部とが水密を維持した状態で連通する請求項２または３記載の膜コンポーネント。
前記膜エレメントの周面と前記本体の内面との間に形成される空間と、前記蓋体と前記本体内面との間に形成される空間とが連通し、前記蓋体と前記本体内面との間に形成される空間が前記ろ過水流出管に連通する請求項４記載の膜コンポーネント。
前記ケーシングの長手方向からみたとき、前記原水供給管と前記ろ過水流出管の何れもが前記対向面と重なる位置に配置されている請求項１から５の何れかに記載の膜コンポーネント。
請求項１から６の何れかに記載の膜コンポーネントが、互いのケーシングの側面が対向するように複数台並設固定され、
各膜コンポーネントの原水供給管が接続される原水ヘッダー管が、各膜コンポーネントの端面となる蓋体にその並設方向に設置されるとともに、
各膜コンポーネントのろ過水流出管が接続されるろ過水ヘッダー管が、各膜コンポーネントの端面となる蓋体にその並設方向に設置されている膜モジュール。
流体通流孔が対向面間に形成され、対向面に挟まれた周面と流体通流口内面との間で原水のろ過を行なう略直方体形状に形成された多孔質の膜エレメントと、
前記膜エレメントが収容され横断面が略方形に形成された側面を有する筒状の本体とその両端を塞ぐ一対の蓋体とを備えたケーシングと、
を含み、
原水が供給される原水供給管が前記ケーシングの端面となる前記蓋体の一方に設けられ、膜エレメントを洗浄するための洗浄用管が前記蓋体の他方に設けられ、ろ過水を外部に導出するろ過水流出管が何れかの蓋体に設けられ、
前記ケーシングの長手方向から視たとき、前記原水供給管と前記洗浄用管と前記ろ過水流出管の何れもが前記ケーシングの外縁よりも内側に配置され、
前記蓋体が、前記本体に対して着脱自在に設けられるとともに前記ケーシングの長手方向から視たときに略方形に形成され、
前記蓋体は、その内側に仕切り壁を有し、前記仕切り壁はゴムパッキンを介して前記膜エレメントを保持することで前記蓋体内側をろ過水のための空間と原水のための空間に区画し、
前記原水供給管と前記洗浄用管と前記ろ過水流出管とが前記ケーシングの長手方向へ向けて配置された膜コンポーネントが複数台並設固定され、
各膜コンポーネントの原水供給管が接続される原水ヘッダー管が、各膜コンポーネントの一端側でその並設方向に設置されるとともに、
各膜コンポーネントの洗浄用管が接続される洗浄ヘッダー管が、各膜コンポーネントの他端側でその並設方向に設置されるとともに、
各膜コンポーネントのろ過水流出管が接続されるろ過水ヘッダー管が、各膜コンポーネントの何れか片端側でその並設方向に設置されている膜モジュール。