JP6627872B2 - 濾過装置 - Google Patents

Description

本発明は、濾過装置に関する。

従来、汚水処理や医薬等の製造工程における固液分離処理装置として、複数本の中空糸膜を集束した濾過モジュールを有する濾過装置が用いられている。

このような濾過装置は、被処理液中に浸漬して用いられ、この被処理液に含まれる不純物の浸透を中空糸膜表面によって防ぐと共に、かかる不純物以外を内部に透過させることで濾過処理を行う。

この濾過装置は、例えば２０１３−５６３４６号公報に記載されるように、上下方向に引き揃えられた複数本の中空糸膜と、これらの中空糸膜の上部開口に連通する上側保持部材（集水ヘッダー）と、これらの中空糸膜の下部を保持する下側保持部材（保持材）とを有する複数の濾過モジュールを備える。この濾過装置は、複数の濾過モジュールの複数本の中空糸膜を透過した濾過済液を複数の上側保持部材に連通する集水管を介して取り出し可能に構成されている。

また、この濾過装置は、複数の濾過モジュールの下方に配設され、複数の気体噴射穴を有する加圧気体供給管を有する。この濾過装置は、この加圧気体供給管を介して気体を複数の濾過モジュールに供給することで、この気体によって中空糸膜表面に付着した不純物を除去可能に構成されている。

特開２０１３−５６３４６号公報

しかしながら、上記公報に記載の濾過装置は、複数の濾過モジュールを被処理液中に吊り下げて用いるものであるため、これらの複数の濾過モジュールを高密度で配設し難い。また、この濾過装置は、複数の濾過モジュール及び加圧気体供給管が浸漬槽内に各々別個に配設されている。そのため、この濾過装置は、大型化を招来するおそれがある。また、この濾過装置は、複数の濾過モジュールが被処理液中に吊り下げて用いられるため、これらの濾過モジュールは被処理液の流れ等に起因して揺動するおそれがあり、その結果加圧気体供給管から吐出される気体を的確に複数本の中空糸膜に供給できないおそれがある。

本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、複数の濾過モジュールを比較的高密度に配設することで小型化を促進しつつ、複数本の中空糸膜の洗浄効率を向上可能な濾過装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る濾過装置は、上下に引き揃えられ、略カーテン状に列設される複数本の中空糸膜及びこれらの複数本の中空糸膜の上下端を固定する一対の棒状の保持部材を有する複数の濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する１又は複数の洗浄モジュールと、上記濾過モジュール及び洗浄モジュールを保持するフレームとを備える濾過装置であって、上記複数の濾過モジュールが平行かつ略等間隔に配設され、上記複数の濾過モジュールの複数の下側保持部材を係合する複数のガイドレールが、水平かつ平行に配設される複数のフレーム部材の対向面間に架設されている。

本発明の濾過装置は、小型化を促進しつつ、複数本の中空糸膜の洗浄効率を向上することができる。

本発明の一実施形態に係る濾過装置を示す模式的斜視図である。 図１の濾過装置のフレーム及びガイドレールを示す模式的斜視図である。 図１の濾過装置の濾過モジュールを示す模式的斜視図である。 図３の濾過モジュールの模式的正面図である。 図３の濾過モジュールの模式的側面図である。 図１の濾過装置の使用状態を示す模式的側面図である。 図１の濾過装置とは異なる実施形態に係る濾過装置のフレーム及びガイドレールを示す模式的斜視図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。

本発明の一態様に係る濾過装置は、上下に引き揃えられ、略カーテン状に列設される複数本の中空糸膜及びこれらの複数本の中空糸膜の上下端を固定する一対の棒状の保持部材を有する複数の濾過モジュールと、この濾過モジュールの下方から気泡を供給する１又は複数の洗浄モジュールと、上記濾過モジュール及び洗浄モジュールを保持するフレームとを備える濾過装置であって、上記複数の濾過モジュールが平行かつ略等間隔に配設され、上記複数の濾過モジュールの複数の下側保持部材を係合する複数のガイドレールが、水平かつ平行に配設される複数のフレーム部材の対向面間に架設されている。

当該濾過装置は、複数の濾過モジュール及び１又は複数の洗浄モジュールが１つのフレームによって保持されるので小型化を促進することができる。また、当該濾過装置は、水平かつ平行に配設される複数のフレーム部材の対向面間に架設される複数のガイドレールが複数の下側保持部材に係合することで複数の濾過モジュールがフレームに保持されるので、洗浄モジュールから供給される気泡によって複数本の中空糸膜表面に付着した不純物を容易かつ確実に除去することができる。つまり、当該濾過装置は、複数の下側保持部材を係合する複数のガイドレールがフレーム部材の対向面間に架設されているので、洗浄モジュールから供給される気泡を他の部材に遮断されることなく直接複数の濾過モジュールに供給し易い。従って、当該濾過装置は、小型化を促進しつつ、複数本の中空糸膜の洗浄効率を向上することができる。

上記洗浄モジュールの気泡吐出口が、上面視で上記下側保持部材間に配設されているとよい。このように、上記洗浄モジュールの気泡吐出口が、上面視で上記下側保持部材間に配設されていることによって、気泡吐出口から吐出される気泡を下側保持部材間から的確に複数の濾過モジュールに供給することができる。

上記下側保持部材間にフレームが存在しないことが好ましい。このように、上記下側保持部材間にフレームが存在しないことによって、気泡吐出口から吐出される気泡を的確に複数の濾過モジュールに供給することができる。

上記下側保持部材を係合するガイドレールが架設される一対のフレーム部材の上方に、水平かつ平行に配設される複数の補助フレーム部材をさらに備えるとよい。このような補助フレーム部材をガイドレールの上方に設けることで、複数の濾過モジュールの脱落等を防止することができる。また、この補助フレーム部材によりフレームの強度が向上し、ガイドレールが架設されるフレーム部材の上下方向の幅を小さくすることができるため、配管の取り回しのし易さやメンテナンス性を向上できる。

上記ガイドレールが平行に配設される一対の丸棒であり、上記下側保持部材の両側面に上記一対の丸棒が嵌合する一対の凹条部が形成されているとよい。このように、上記ガイドレール及び下側保持部材が上記構成であることによって、ガイドレールを容易かつ確実に下側保持部材に係合することができる。また、かかる構成によると、洗浄モジュールと複数本の中空糸膜との間にガイドレールが介在するのを防止して、洗浄モジュールから供給される気泡をさらに的確に複数本の中空糸膜に供給することができる。

上記一対の保持部材間に配設される複数本の中空糸膜が弛みを有しているとよい。このように、上記一対の保持部材間に配設される複数本の中空糸膜が弛みを有していることによって、複数本の中空糸膜が揺動することで、複数本の中空糸膜間の隙間を拡げて気体を案内することができ、かつ複数本の中空糸膜の振動によって洗浄効果を向上することができる。また、一対の保持部材間に配設される複数本の中空糸膜が弛みを有していることによって、下側保持部材をガイドレールを用いて容易かつ確実に保持することができる。

上記複数の濾過モジュール及びガイドレールが、複数の濾過モジュールの下側保持部材にガイドレールが係合した状態でフレームから着脱可能に構成されるとよい。このように複数の濾過モジュール及びガイドレールを一体化したまま着脱可能とすることで、組み立てや解体を容易に行うことができる。

なお、本明細書において、「複数本の中空糸膜が略カーテン状に列設される」とは、中空糸膜の引き揃え方向に垂直な断面における複数本の中空糸膜の存在領域が、一対の保持部材の長手方向に沿う長軸を有することを意味する。「棒状」とは、細長い形状であることを意味し、具体的には長手方向の長さがこの長手方向に垂直な方向の最大長さの４倍以上であることを意味する。「略等間隔」とは、間隔の変化が１０％以内、好ましくは５％以内であることを意味する。「複数の濾過モジュールが平行に配設される」とは、複数の濾過モジュールの中空糸膜の引き揃え方向に垂直な断面における複数本の中空糸膜の存在領域の長辺同士のなす角が−５°以上５°以下であることを意味する。また、「中空糸膜が弛みを有している」とは、一対の保持部材に固定される中空糸膜が緊張状態にないことを意味し、具体的には、一対の保持部材間の中空糸膜の部分を有効部分としたとき、上記一対の保持部材の間隔よりも上記有効部分の長さ（中空糸膜の軸方向に沿った長さ）の方が大きいことを意味する。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る濾過装置について説明する。

［第一実施形態］
図１の当該濾過装置は、被処理液中に浸漬して用いられる。当該濾過装置は、被処理液に含まれる不純物が中空糸膜１１の内部に浸透するのを防ぐと共に、不純物以外を中空糸膜１１の内部に透過させることで濾過処理を行う。当該濾過装置は、図１及び図２に示すように、複数の濾過モジュール１と、１つの洗浄モジュール２と、複数の濾過モジュール１及び洗浄モジュール２を保持するフレーム３と、複数のガイドレール４とを主として備える。当該濾過装置は、複数のガイドレール４が、フレーム３のうち水平かつ平行に配設される複数のフレーム部材の対向面間に架設されている。なお、図１では、見やすくするためにガイドレールを省略している。

＜濾過モジュール＞
複数の濾過モジュール１は、図３に示すように、上下方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜１１と、この複数本の中空糸膜の上下端を固定する一対の棒状の保持部材（上側保持部材１２及び下側保持部材１３）とを有する。複数本の中空糸膜１１は、棒状の上側保持部材１２及び下側保持部材１３によって上下端がそれぞれ固定されることで、上下方向に引き揃えられ、上側保持部材１２及び下側保持部材１３の長手方向に沿って略カーテン状に列設される。以下、図１において、上下方向をＺ方向、上側保持部材１２及び下側保持部材１３の長手方向をＸ方向、水平方向におけるこのＸ方向に垂直な方向をＹ方向として説明する。

複数の濾過モジュール１は、平行かつ略等間隔に配設されている。具体的には、複数の濾過モジュール１は、図１及び図３に示すように、中空糸膜１１の引き揃え方向に垂直な断面における複数本の中空糸膜１１の存在領域Ａの長辺（Ｘ方向に伸びる辺）が平行となるように二列に配設されている。また、上記存在領域Ａは、この長辺と、この長辺に垂直な短辺とを有する長方形状であることが好ましい。さらに、各列における複数の濾過モジュール１は、図１に示すように、上記存在領域Ａの短辺方向（Ｙ方向）に一定の間隔をあけて配設されている。これにより、複数の濾過モジュール１は、複数の濾過モジュール１及び複数の濾過モジュール１間に存在する空間によって上面視でストライプ状に構成されている。なお、複数の中空糸膜１１は、好ましくは、この存在領域Ａの長辺方向及び短辺方向に行列状に配列される。

＜フレーム＞
フレーム３は、当該濾過装置の支持構造を形成する。フレーム３は、複数のフレーム部材を有する。具体的には、複数のフレーム部材は、図１及び図２に示すように、上下方向（Ｚ方向）に配設され、上面視においてこの支持構造の４隅を形成する各一対の前側縦フレーム３ａ及び後側縦フレーム３ｂを含む。また、上記複数のフレーム部材は、上面視で矩形の辺を構成するよう配設され、各一対の前側縦フレーム３ａ及び後側縦フレーム３ｂの上部間に懸架される前側上部フレーム３ｃ、後側上部フレーム３ｄ、右側上部フレーム３ｅ及び左側上部フレーム３ｆと、上面視で矩形の辺を構成するよう配設され、各一対の前側縦フレーム３ａ及び後側縦フレーム３ｂの下部間に懸架される前側下部フレーム３ｇ、後側下部フレーム３ｈ、右側下部フレーム３ｉ及び左側下部フレーム３ｊとを含む。

さらに、上記複数のフレーム部材は、前側上部フレーム３ｃ及び前側下部フレーム３ｇの軸方向中心間に懸架される前側支持フレーム３ｋと、後側上部フレーム３ｄ及び後側下部フレーム３ｈの軸方向中心間に懸架される後側支持フレーム３ｌとを含む。加えて、上記複数のフレーム部材は、前側上部フレーム３ｃ及び後側上部フレーム３ｄの軸方向中心間に懸架される上部支持フレーム３ｍと、前側下部フレーム３ｇ及び後側下部フレーム３ｈの軸方向中心間に懸架される下部支持フレーム３ｎとを含む。

フレーム３において、前後一対の上部フレーム（前側上部フレーム３ｃ及び後側上部フレーム３ｄ）は水平かつ平行に配設され、かつ前後一対の下部フレーム（前側下部フレーム３ｇ及び後側下部フレーム３ｈ）は水平かつ平行に配設されている。また、フレーム３において、左右一対の上部フレーム（右側上部フレーム３ｅ及び左側上部フレーム３ｆ）並びに上部支持フレーム３ｍは水平かつ平行に配設され、かつ左右一対の下部フレーム（右側下部フレーム３ｉ及び左側下部フレーム３ｊ）並びに下部支持フレーム３ｎは水平かつ平行に配設されている。

＜ガイドレール＞
複数のガイドレール４は、複数の濾過モジュール１の上側保持部材１２及び下側保持部材１３を係合する。複数のガイドレール４は、図２に示すように、水平かつ平行に配設される複数のフレーム部材の対向面間に架設されている。具体的には、複数のガイドレール４は、当該濾過装置の支持構造の一方の側部を形成する上部フレーム及び下部フレーム（右側上部フレーム３ｅ及び右側下部フレーム３ｉ）と、上下一対の支持フレーム（上部支持フレーム３ｍ及び下部支持フレーム３ｎ）との対向面間（図２における右側上部フレーム３ｅの左側面及び上部支持フレーム３ｍの右側面間、並びに右側下部フレーム３ｉの左側面及び下部支持フレーム３ｎの右側面間）に架設されている。また同様に、複数のガイドレール４は、当該濾過装置の支持構造の他方の側部を形成する上部フレーム及び下部フレーム（左側上部フレーム３ｆ及び左側下部フレーム３ｊ）と、上下一対の支持フレーム（上部支持フレーム３ｍ及び下部支持フレーム３ｎ）との対向面間（図２における左側上部フレーム３ｆの右側面及び上部支持フレーム３ｍの左側面間、並びに左側下部フレーム３ｊの右側面及び下部支持フレーム３ｎの左側面間）に架設されている。なお、上部フレーム（右側上部フレーム３ｅ及び左側上部フレーム３ｆ）と上部支持フレーム３ｍとの対向面間に架設される複数のガイドレール４と、下部フレーム（右側下部フレーム３ｉ及び左側下部フレーム３ｊ）と下部支持フレーム３ｎとの対向面間に架設される複数のガイドレール４とは、上面視における同一位置に配設されている。

一方の側部を形成する上部フレーム及び下部フレーム（右側上部フレーム３ｅ及び右側下部フレーム３ｉ）、並びに他方の側部を形成する上部フレーム及び下部フレーム（左側上部フレーム３ｆ及び左側下部フレーム３ｊ）は、上記対向面に複数のガイドレール４を挿入するための複数の孔（図示省略）を有している。これらの上部フレーム及び下部フレームは、複数の孔に複数のガイドレール４の先端を挿入することで複数のガイドレール４に側方から取り付け可能に構成されている。また、これらの上部フレーム及び下部フレームは、複数の孔を複数のガイドレール４から抜き出すことで複数のガイドレール４から取り外し可能に構成されている。なお、これらの上部フレーム及び下部フレームは、複数のガイドレール４への取付状態を強固に保つべく、例えばボルト、ナット等によって各一対の前側縦フレーム３ａ及び後側縦フレーム３ｂと連結可能に構成されてもよい。

ガイドレール４は、図２に示すように、平行に配設される一対の丸棒であることが好ましい。一方、ガイドレールは、例えば下側保持部材１３の両側面に対向する一対の板状部とこの一対の板状部から下側保持部材１３側に突出する凸条部とを有する構成を採用することも可能である。

当該濾過装置は、複数の濾過モジュール１及び１つの洗浄モジュール２が１つのフレーム３によって保持されるので小型化を促進することができる。また、当該濾過装置は、水平かつ平行に配設される複数のフレーム部材の対向面間に架設される複数のガイドレール４が複数の下側保持部材１３に係合することで複数の濾過モジュール１がフレーム３に保持されるので、洗浄モジュール２から供給される気泡によって複数本の中空糸膜表面に付着した不純物を容易かつ確実に除去することができる。つまり、当該濾過装置は、複数の下側保持部材１３を係合する複数のガイドレール４がフレーム部材の対向面間に架設されているので、洗浄モジュール２から供給される気泡を他の部材に遮断されることなく直接複数の濾過モジュール１に供給し易い。従って、当該濾過装置は、小型化を促進しつつ、複数本の中空糸膜１１の洗浄効率を向上することができる。

＜上側保持部材＞
上側保持部材１２は、複数本の中空糸膜１１の上端を固定する。上側保持部材１２は、下方が開放され、下側から複数本の中空糸膜１１の上端部分が挿入されるケーシングを有する。上側保持部材１２は、ケーシングと複数本の中空糸膜１１との間及び複数本の中空糸膜１１間に樹脂組成物が充填されている。詳細には、上側保持部材１２は、複数本の中空糸膜１１の上端部分を予め樹脂組成物により接着した束をケーシングに挿入した上、樹脂組成物又は複数本の中空糸膜１１とケーシングとの間にさらなる樹脂組成物を充填することで複数本の中空糸膜１１と一体的に形成される。また、上側保持部材１２は、図３乃至図５に示すように、ケーシングの上部から上側に突出する排水ノズル１４を有する。上側保持部材１２は、複数本の中空糸膜１１との連通部及び排水ノズル１４の開口以外は密閉状とされている。なお、排水ノズル１４には、配水管（図示省略）が接続され、当該濾過装置はこの配水管を介して濾過済液が取り出し可能に構成されている。

上側保持部材１２は、図４及び図５に示すように、両側面にガイドレール４が嵌合する一対の凹条部１６が形成されていることが好ましい。具体的には、上側保持部材１２は、中心軸を挟んで水平方向（図１のＸ方向）に対向する位置に軸方向に伸びる一対の凹条部１６が形成されていることが好ましい。当該濾過装置は、このように上側保持部材１２に一対の凹条部１６が形成されていることによって、ガイドレール４を上側保持部材１２に係合し易い。また特に、当該濾過装置は、ガイドレール４が平行に配設される一対の丸棒であり、かつ上側保持部材１２の両側面に上記一対の丸棒が嵌合する一対の凹条部１６が形成されることで、ガイドレール４を容易かつ確実に上側保持部材１２に係合することができる。

上側保持部材１２の長手方向長さＬ_３（図１のＸ方向長さ）の下限としては、４００ｍｍが好ましく、６００ｍｍがより好ましい。一方、上記長手方向長さＬ_３の上限としては、１３００ｍｍが好ましく、１１００ｍｍがより好ましい。上記長手方向長さＬ_３が上記下限に満たないと、十分な本数の中空糸膜１１と連通することができず、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、上記長手方向長さＬ_３が上記上限を超えると、濾過モジュール１の取り扱いが困難になるおそれがある。

上側保持部材１２の平均幅Ｌ_４（水平方向における短手方向長さ、図１のＹ方向長さ）の下限としては、１５ｍｍが好ましく、２０ｍｍがより好ましい。一方、上側保持部材１２の平均幅Ｌ_４の上限としては、１１０ｍｍが好ましく、８５ｍｍがより好ましい。上側保持部材１２の平均幅Ｌ_４が上記下限に満たないと、十分な本数の中空糸膜１１と連通することができず、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、上側保持部材１２の平均幅Ｌ_４が上記上限を超えると、散気管２２から吐出される気泡を中空糸膜１１の束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。

＜下側保持部材＞
下側保持部材１３は、複数本の中空糸膜１１の下端を保持する。下側保持部材１３は、上記上側保持部材１２と同様にケーシングと複数本の中空糸膜１１との間及び複数本の中空糸膜１１間に樹脂組成物が充填されることで形成されている。また、下側保持部材１３は、図３乃至図５に示すように、ケーシングの下部から下側に突出する排水ノズル１８を有する。下側保持部材１３は、複数本の中空糸膜１１との連通部及び排水ノズル１８の開口以外は密閉状とされている。なお、排水ノズル１８には、配水管（図示省略）が接続されている。当該濾過装置は、上側保持部材１２及び下側保持部材１３が各々配水管と接続されることで、上側保持部材１２及び下側保持部材１３の両方から濾過済液が取り出し可能に構成されている。

下側保持部材１３は、図４及び図５に示すように、両側面にガイドレール４が嵌合する一対の凹条部１７が形成されていることが好ましい。具体的には、下側保持部材１３は、中心軸を挟んで水平方向（図１のＸ方向）に対向する位置に軸方向に伸びる一対の凹条部１７が形成されていることが好ましい。当該濾過装置は、このように下側保持部材１３に一対の凹条部１７が形成されていることによって、ガイドレール４を下側保持部材１３に係合し易い。また特に、当該濾過装置は、ガイドレール４が平行に配設される一対の丸棒であり、下側保持部材１３の両側面に上記一対の丸棒が嵌合する一対の凹条部１７が形成されていることで、ガイドレール４を容易かつ確実に下側保持部材１３に係合することができる。また、かかる構成によると、洗浄モジュール２と複数本の中空糸膜１１との間にガイドレール４が介在するのを防止して、洗浄モジュール２から供給される気泡を的確に複数本の中空糸膜１１に供給することができる。

当該濾過装置は、下側保持部材１３間にフレームが存在しないことが好ましい。特に、当該濾過装置は、下側保持部材１３間にフレームが存在しないことに加え、上面視で下側保持部材１３間かつ水平視で下側保持部材１３よりも下側の領域にもフレームが存在しないことがより好ましい。当該濾過装置は、例えば上記上部フレーム（右側上部フレーム３ｅ及び左側上部フレーム３ｆ）並びに下部フレーム（右側下部フレーム３ｉ及び左側下部フレーム３ｊ）と、上下一対の支持フレーム（上部支持フレーム３ｍ及び下部支持フレーム３ｎ）との間に架設される上下一対のガイドレール４（一対の丸棒）が各一対の凹条部に嵌合することによってかかる構成を得ることができる。当該濾過装置は、下側保持部材１３間にフレームが存在しないことによって、気泡吐出口２３から吐出される気泡を下側保持部材１３間から的確に複数の濾過モジュールに供給することができる。

なお、下側保持部材１３の長手方向長さ（図１のＸ方向長さ）は、上側保持部材１２の長手方向長さＬ_３と同一とすることができる。また、下側保持部材１３の平均幅（図１のＹ方向長さ）は、上側保持部材１２の平均幅Ｌ_４と同一とすることができる。

また、濾過モジュール１は、取扱い（運搬、設置、交換等）を容易にするために、上側保持部材１２及び下側保持部材１３を連結する連結部材を有していてもよい。このような連結部材としては、例えば金属製の支持棒や、樹脂製のケーシング（外筒）等が挙げられる。

＜濾過モジュールの取付方法＞
当該濾過装置における複数の濾過モジュール１の取付方法としては、例えば複数のガイドレール４を、一方の側部を形成する上部フレーム及び下部フレーム（右側上部フレーム３ｅ及び右側下部フレーム３ｉ）、並びに他方の側部を形成する上部フレーム及び下部フレーム（左側上部フレーム３ｆ及び左側下部フレーム３ｊ）から取り外す工程と、取り外した複数のガイドレール４を各濾過モジュール１の凹条部に嵌合する工程と、各ガイドレール４を各濾過モジュール１の凹条部に嵌合した後に上部フレーム及び下部フレームを複数のガイドレール４に取り付ける工程とを有する。

つまり、当該濾過装置は、上記複数の濾過モジュール１及びガイドレール４が、複数の濾過モジュール１の下側保持部材１３に下側のガイドレール４が係合した状態でフレーム３から着脱可能に構成されている。このような構成とすることで、上記のように取付を容易に行うことができる。また、濾過モジュール１のメンテナンスや交換時の取り外しも容易に行える。

さらに、後述する洗浄モジュール２が粗大気泡発生器を備える場合、この粗大気泡発生器を濾過モジュール１及びガイドレール４と一体化することで、粗大気泡発生器も濾過モジュール１及びガイドレール４と同時にフレームから着脱することができる。

＜洗浄モジュール＞
洗浄モジュール２は、複数の濾過モジュール１の下方から気泡を供給する。洗浄モジュール２は、図１に示すように、給気管２１と、給気管２１に気体を供給する気体供給器（図示省略）と、給気管２１に接続される複数の散気管２２とを有する。

給気管２１は、略Ｌ字状に形成される。詳細には、給気管２１は、複数の濾過モジュール１の後側において上下方向（図１のＺ方向）に伸びる垂直部と、この垂直部の下端から前方に伸びる水平部とを有する。供給管２１は、上記水平部において複数の散気管２２と接続される。具体的には、複数の散気管２２は、上記水平部の軸方向（図１のＹ方向）と垂直な方向（図１のＸ方向）に伸びるよう上記水平部と接続する。給気管２１は、上記垂直部が後側上部フレーム３ｄ及び後側下部フレーム３ｈに連結され、かつ上記水平部が下部支持フレーム３ｎに連結されることでフレーム３に保持されている。

複数の散気管２２は、図１に示すように、複数の濾過モジュール１の下方に配設されている。複数の散気管２２は、気泡を吐出する複数の気泡吐出口２３を有する。複数の散気管２２は、複数の濾過モジュール１の幅方向（図１のＸ方向）と平行に配設される。

各散気管２２は、図６に示すように、複数の気泡吐出口２３が上面視で下側保持部材１３間に配設されていることが好ましい。当該濾過装置は、洗浄モジュール２の気泡吐出口２３が、上面視で下側保持部材１３間に配設されていることによって、気泡吐出口２３から吐出される気泡を下側保持部材１３間から的確に複数の濾過モジュール１に供給することができる。なお、散気管２２は、図６に示すように、複数の気泡吐出口２３が上面視で下側保持部材１３間に配設されると共に、各列において前端（図６における左端）に位置する下側保持部材１３の前側及び各列において後端（図６における右端）に位置する下側保持部材１３の後側にも配設されていることが好ましい。当該濾過装置は、各列において前端に位置する下側保持部材１３の前側及び各列において後端に位置する下側保持部材１３の後側にも気泡吐出口２３が配設されることによって、各濾過モジュール１に対し下側保持部材１３の前後方向から気泡を供給することができる。その結果、当該濾過装置は、複数の濾過モジュール１への気泡の供給効率をさらに向上することができる。

洗浄モジュール２は、散気管２２と複数の濾過モジュール１との間に配設され、散気管２２から吐出された気体を複数の濾過モジュール１間に間欠的に供給する粗大気泡発生器を備えてもよい。このような粗大気泡発生器としては、例えば散気管２２から供給される気体を内部に貯留し、一定体積になった気体を間欠的に吐出するものを用いることができる。

＜中空糸膜＞
中空糸膜１１は、水を透過させる一方、被処理液に含まれる不純物の透過を阻止する多孔性の膜を管状に成形したものである。

上記存在領域Ａの長辺方向（図１のＸ方向）の平均長さＬ_１の下限としては、３００ｍｍが好ましく、５００ｍｍがより好ましい。一方、上記平均長さＬ_１の上限としては、１２００ｍｍが好ましく、１０００ｍｍがより好ましい。上記平均長さＬ_１が上記下限に満たないと、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、上記平均長さＬ_１が上記上限を超えると、取り扱いが困難になるおそれがある。

上記存在領域Ａの短辺方向（図１のＹ方向）の平均長さＬ_２の下限としては、１０ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましい。一方、上記平均長さＬ_２の上限としては、１００ｍｍが好ましく、７５ｍｍがより好ましい。上記平均長さＬ_２が上記下限に満たないと、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、上記平均長さＬ_２が上記上限を超えると、後述する散気管２２から吐出される気泡を中空糸膜１１の束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。

上記存在領域Ａの長辺方向の平均長さＬ_１に対する短辺方向の平均長さＬ_２の比（Ｌ_２／Ｌ_１）の下限としては、１／８０が好ましく、１／５０がより好ましい。一方、上記平均長さＬ_１に対する平均長さＬ_２の比（Ｌ_２／Ｌ_１）の上限としては、１／３が好ましく、１／１０がより好ましい。上記平均長さＬ_１に対する平均長さＬ_２の比（Ｌ_２／Ｌ_１）が上記下限に満たないと、濾過モジュール１の取り扱いが困難になるおそれがある。逆に、上記平均長さＬ_１に対する平均長さＬ_２の比（Ｌ_２／Ｌ_１）が上記上限を超えると、散気管２２から吐出される気泡を中空糸膜１１の束の中心部まで的確に供給できないおそれがある。

各列において前後に隣接する濾過モジュール１の存在領域Ａ間の平均間隔（図１のＹ方向における平均間隔）の下限としては、１０ｍｍが好ましく、１５ｍｍがより好ましい。一方、上記存在領域Ａ間の平均間隔の上限としては、３０ｍｍが好ましく、２５ｍｍがより好ましい。上記存在領域Ａ間の平均間隔が上記下限に満たないと、複数の濾過モジュール１の着脱が困難になるおそれがある。逆に、上記存在領域Ａ間の平均間隔が上記上限を超えると、濾過モジュール１の存在密度が低下して濾過効率が低下するおそれがある。

中空糸膜１１の上記長辺方向の平均ピッチＰ_１は、上記短辺方向の平均ピッチＰ_２よりも大きいことが好ましい。中空糸膜１１の上記長辺方向の平均ピッチＰ_１に対する上記短辺方向の平均ピッチＰ_２の比（Ｐ_２／Ｐ_１）の下限としては、２／５が好ましく、１／２がより好ましい。一方、中空糸膜１１の上記長辺方向の平均ピッチＰ_１に対する上記短辺方向の平均ピッチＰ_２の比（Ｐ_２／Ｐ_１）の上限としては、４／５が好ましく、２／３がより好ましい。上記比（Ｐ_２／Ｐ_１）が上記下限に満たないと、上記長辺方向の中空糸膜１１の密度が小さくなり、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、上記比（Ｐ_２／Ｐ_１）が上記上限を超えると、散気管２２から吐出される気泡を中空糸膜１１間に十分に導入できないおそれがある。

上記存在領域Ａにおける中空糸膜１１の充填面積率の下限としては、２０％が好ましく、３０％がより好ましい。一方、上記存在領域Ａにおける中空糸膜１１の充填面積率の上限としては、６０％が好ましく、５５％がより好ましい。中空糸膜１１の上記充填面積率が上記下限に満たないと、単位面積あたりの中空糸膜１１の本数が少なくなり、十分な濾過効率が得られないおそれがある。逆に、中空糸膜１１の上記充填面積率が上記上限を超えると、中空糸膜１１間の隙間が過度に小さくなり、散気管２２から吐出される気泡を中空糸膜１１間に十分に導入できないおそれがある。

上記存在領域Ａにおいて上記短辺方向に配列される中空糸膜１１の本数（配列数）の下限としては、８本が好ましく、１２本がより好ましい。一方、上記短辺方向に配列される中空糸膜１１の本数の上限としては、５０本が好ましく、４０本がより好ましい。上記短辺方向に配列される中空糸膜１１の本数が上記下限に満たないと、単位面積当たりの濾過効率を十分確保できないおそれがある。逆に、上記短辺方向に配列される中空糸膜１１の本数が上記上限を超えると、散気管２２から吐出される気泡を中空糸膜１１間に十分に導入できないおそれがある。

中空糸膜１１の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチＰ_２の比の下限としては、１が好ましい。一方、中空糸膜１１の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチＰ_２の比の上限としては、３／２が好ましく、７／５がより好ましい。中空糸膜１１の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチＰ_２の比が上記下限に満たないと、中空糸膜１１が径方向に押し潰された状態で配置されることになるので濾過モジュール１の製造が困難となるおそれがある。逆に、中空糸膜１１の平均外径に対する上記短辺方向の平均ピッチＰ_２の比が上記上限を超えると、上記短辺方向の中空糸膜１１の密度が小さくなることによって十分な濾過効率が得られないおそれがある。

中空糸膜１１の平均外径の下限としては、１ｍｍが好ましく、１．５ｍｍがより好ましく、２ｍｍがさらに好ましい。一方、中空糸膜１１の平均外径の上限としては、６ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましく、４ｍｍがさらに好ましい。中空糸膜１１の平均外径が上記下限に満たないと、中空糸膜１１の機械的強度が不十分となるおそれがある。逆に、中空糸膜１１の平均外径が上記上限を超えると、中空糸膜１１の可撓性が不足することにより気体の接触による中空糸膜１１の振動及び揺動が不十分となり、中空糸膜１１間の隙間を拡げて気体を案内することができないおそれや、中空糸膜１１の断面積に対する表面積の比が小さくなって濾過効率が低下するおそれがある。

中空糸膜１１の平均内径の下限としては、０．３ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましく、０．９ｍｍがさらに好ましい。一方、中空糸膜１１の平均内径の上限としては、４ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。中空糸膜１１の平均内径が上記下限に満たないと、中空糸膜１１内の濾過済液を排出する時の圧損が大きくなるおそれがある。逆に、中空糸膜１１の平均内径が上記上限を超えると、中空糸膜１１の厚みが小さくなって機械的強度及び不純物の透過阻止効果が不十分となるおそれがある。

中空糸膜１１の平均外径に対する平均内径の比の下限としては、３／１０が好ましく、２／５がより好ましい。一方、中空糸膜１１の平均外径に対する平均内径の比の上限としては、４／５が好ましく、３／５がより好ましい。中空糸膜１１の平均外径に対する平均内径の比が上記下限に満たないと、中空糸膜１１の厚みが必要以上に大きくなって中空糸膜１１の透水性が低下するおそれがある。逆に、中空糸膜１１の平均外径に対する平均内径の比が上記上限を超えると、中空糸膜１１の厚みが小さくなって機械的強度及び不純物の透過阻止効果が不十分となるおそれがある。

中空糸膜１１の平均有効長さ（上記有効部分における複数の中空糸膜１１の平均長さ）の下限としては、１ｍが好ましく、２ｍがより好ましい。一方、中空糸膜１１の平均有効長さの上限としては、６ｍが好ましく、５ｍがより好ましい。中空糸膜１１の平均有効長さが上記下限に満たないと、気体の擦過による中空糸膜１１の揺動が不十分となり、中空糸膜１１間の隙間を拡げて気体を案内することができないおそれがある。逆に、中空糸膜１１の平均有効長さが上記上限を超えると、中空糸膜１１の自重によって中空糸膜１１の撓みが大きくなり過ぎるおそれや、濾過モジュール１の着脱時等における取り扱い性が低下するおそれがある。

上側保持部材１２及び下側保持部材１３間に配設される複数本の中空糸膜１１は弛みを有していることが好ましい。当該濾過装置は、複数本の中空糸膜１１が弛みを有していることによって、複数本の中空糸膜１１が揺動することで、中空糸膜１１間の隙間を拡げて気体を案内することができ、かつ複数本の中空糸膜１１の振動によって洗浄効果を向上することができる。また、当該濾過装置は、複数本の中空糸膜１１が弛みを有していることによって、複数のガイドレール４を用いて複数の下側保持部材１３を容易かつ確実に保持することができる。

また、複数本の中空糸膜１１が弛みを有する場合、使用状態における上側保持部材１２及び下側保持部材１３の間隔（中空糸膜１１の有効部分の両端間の平均直線距離）に対する中空糸膜１１の平均有効長さの比（分かり易い例として、中空糸膜１１の有効部分が円弧状に弛んでいる場合における円弧の長さと弦の長さとの比）の下限としては、１．０１が好ましく、１．０２がより好ましい。一方、上記比の上限としては、１．２が好ましく、１．１がより好ましい。上記比が上記下限に満たないと、気体の擦過による中空糸膜１１の揺動が不十分となり、中空糸膜１１間の隙間を拡げて気体を案内することができないおそれがある。逆に、上記比が上記上限を超えると、洗浄効果が余り高められない一方、濾過モジュール１の着脱時等における取り扱い性が低下するおそれがある。

＜利点＞
当該濾過装置は、複数の濾過モジュール１及び１つの洗浄モジュール２が１つのフレーム３によって保持されるので小型化を促進することができる。また、当該濾過装置は、水平かつ平行に配設される複数のフレーム部材の対向面間に架設される複数のガイドレール４が複数の下側保持部材１３に係合することで複数の濾過モジュール１がフレーム３に保持されるので、洗浄モジュール２から供給される気泡によって複数本の中空糸膜表面に付着した不純物を容易かつ確実に除去することができる。つまり、当該濾過装置は、複数の下側保持部材１３を係合する複数のガイドレール４がフレーム部材の対向面間に架設されているので、洗浄モジュール２から供給される気泡を他の部材に遮断されることなく直接複数の濾過モジュール１に供給し易い。従って、当該濾過装置は、小型化を促進しつつ、複数本の中空糸膜１１の洗浄効率を向上することができる。

［第二実施形態］
第二実施形態に係る当該濾過装置は、上記第一実施形態の濾過装置と同様、被処理液中に浸漬して用いられ、複数の濾過モジュールと、洗浄モジュールと、複数の濾過モジュール及び洗浄モジュールを保持するフレームと、複数のガイドレールとを主として備える。当該濾過装置は、図７に示すようにフレーム１０３の形状が異なる以外は、上記第一実施形態の濾過装置と同様である。

当該濾過装置は、複数のガイドレール４が、フレーム１０３のうち水平かつ平行に配設される複数のフレーム部材の対向面に架設されている。なお、フレーム１０３において、後述する３つの補助フレーム部材（右側補助フレーム１０３ａ、左側補助フレーム１０３ｂ及び中央補助フレーム１０３ｃ）以外のフレーム部材は、後述する一部のフレーム部材の上下方向の幅等を除き、図２のフレーム３と同様であるため、補助フレーム部材以外については同一符号を付して説明を省略する。

上記補助フレーム部材は、下側保持部材を係合するガイドレール４が架設されるフレーム部材（右側下部フレーム３ｉ、左側下部フレーム３ｊ及び下部支持フレーム３ｎ、以下これらを下部ガイドレール架設フレーム部材といもいう）のそれぞれ上方に、水平かつ平行に配設される。この補助フレーム部材により、複数の濾過モジュールの振動や脱落を防止することができる。

上記補助フレーム部材の上下方向の幅は、上記下部ガイドレール架設フレーム部材の上下方向の幅よりも大きいことが好ましい。このように補助フレーム部材の上下幅を下部ガイドレール架設フレーム部材よりも大きくすることで、下部ガイドレール架設フレーム部材の上下幅を小さくしつつ、フレーム１０３の強度を維持することができる。その結果、下部ガイドレール架設フレーム部材の上下幅の減少により、集水管等の配管の取り回しや濾過モジュールの下部のメンテナンス性を向上することができる。

なお、図７に示すように、一対の前側縦フレーム３ａの下部間に懸架される前側下部フレーム３ｇ、及び一対の後側縦フレーム３ｂの下部間に懸架される後側下部フレーム３ｈは、補助フレーム部材と同じ高さに設けることが好ましい。このように下側保持部材を係合するガイドレール４が架設されない下部フレームを補助フレーム部材と同じ高さとすることで、フレーム１０３の強度及び設計容易性を高めることができる。ただし、ガイドレール４が架設されない下部フレーム（前側下部フレーム３ｇ及び後側下部フレーム３ｈ）は、ガイドレール４が架設される下部フレーム（右側下部フレーム３ｉ、左側下部フレーム３ｊ及び下部支持フレーム３ｎ）と同じ高さとしてもよい。

また、当該濾過装置は、少なくともフレーム１０３の外側（前側縦フレーム３ａと後側縦フレーム３ｂとの間）に補助フレーム部材を有すればよく、中央補助フレーム１０３ｃは省略可能である。

なお、濾過モジュールの取付及び取り外しの際には、右側補助フレーム１０３ａ又は左側補助フレーム１０３ｂを他のフレームから離脱することで、濾過モジュールの取付及び取り外しを容易に行うことができる。

［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、当該濾過装置は、必ずしも複数の濾過モジュールが二列に配設される必要はなく、複数の濾過モジュールが例えば一列に配設されてもよい。また、当該濾過装置は、必ずしも１つの洗浄モジュールのみを有する必要はなく、例えば気体供給器及びこの気体供給器に接続する散気管からなる洗浄モジュールが複数配設されてもよい。

当該濾過装置は、必ずしも上側保持部材及び下側保持部材の両方に排水ノズルが形成されている必要はない。つまり、当該濾過装置は、上側保持部材及び下側保持部材のいずれか一方にのみ排水ノズルが形成され、この排水ノズルが形成された一方の保持部材のみから濾過済液が取り出される構成であってもよい。さらに、排水ノズルが形成されない側の保持部材の具体的構成としては、特に限定されるものではなく、例えば複数本の中空糸膜の開口を閉鎖するような方法で複数本の中空糸膜を保持する構成を採用してもよく、１本の中空糸膜をＵ字状に湾曲させて折り返すと共に、この折り返し部に折り返し用の棒部材を配設する構成を採用することも可能である。

上記排水ノズルは、必ずしも上側保持部材のケーシングの上部又は下側保持部材のケーシングの下部から突出する必要はなく、例えば上側保持部材又は下側保持部材の軸方向の側面壁から軸方向に突出してもよい。

上記洗浄モジュールの気泡吐出口は、必ずしも上面視で下側保持部材間に配設されている必要はなく、上面視で下側保持部材と重なる領域に配設されてもよい。当該濾過装置は、このように洗浄モジュールの気泡吐出口が上面視で下側保持部材と重なる領域に配設される場合でも、この気泡を下側保持部材間から複数の濾過モジュールに供給し易い。

また、上記洗浄モジュールは、散気管の気泡吐出口から吐出される気泡を上面視で下側保持部材間に導くガイド機構を有していてもよい。このようなガイド機構としては、例えば散気管から吐出される気泡を内部に貯留し、一定体積になった気体を間欠的に吐出するものを用いることができる。

さらに、当該濾過装置は、上記洗浄モジュールとして、例えばディフューザーやスパージャー等から気体を噴射する噴射流式散気装置、水流に気泡を混合して噴射するバブリングジェットノズル等を用いることも可能である。

当該濾過装置は、下側保持部材間にフレームが存在しないことが好ましいが、例えば下側保持部材間の一部にフレームが存在してもよい。

また、上記下側保持部材は、必ずしも上記ガイドレールが嵌合する一対の凹条部を有する必要はなく、例えば両側面間の長さ（幅）が下方に向けて段階的に変化することでガイドレールに嵌合可能とされてもよい。

上記ガイドレールは、必ずしも図２に示すように上部フレーム（右側上部フレーム３ｅ及び左側上部フレーム３ｆ）と上部支持フレーム３ｍとの間に亘って架設される必要はない。つまり、上記上側保持部材の取付構造は限定されるものではなく、例えば上側保持部材の長手方向に伸びるフレームによって保持されてもよい。

当該濾過装置は、中空糸膜の洗浄効率を向上するために、１又は複数の膜モジュールを被覆するカバーを備えてもよい。

当該濾過装置は、中空糸膜の外周面側を高圧にして被処理液を中空糸膜の内周面側に透過する外圧式、浸透圧又は内周面側の負圧により被処理液を内周面側に透過する浸漬式、及び中空糸膜の内周面側を高圧にして被処理液を中空糸膜の外周面側に透過する内圧式等種々の濾過装置として使用できる。中でも、当該濾過装置は、外圧式濾過装置として適している。

以上のように、本発明の濾過装置は、複数の濾過モジュールを比較的高密度に配設することで小型化を促進しつつ、複数本の中空糸膜の洗浄効率を向上することができ、固液分離処理装置として種々の分野で好適に用いることができる。

１ 濾過モジュール
２ 洗浄モジュール
３，１０３ フレーム
３ａ 前側縦フレーム
３ｂ 後側縦フレーム
３ｃ 前側上部フレーム
３ｄ 後側上部フレーム
３ｅ 右側上部フレーム
３ｆ 左側上部フレーム
３ｇ 前側下部フレーム
３ｈ 後側下部フレーム
３ｉ 右側下部フレーム
３ｊ 左側下部フレーム
３ｋ 前側支持フレーム
３ｌ 後側支持フレーム
３ｍ 上部支持フレーム
３ｎ 下部支持フレーム
４ ガイドレール
１１ 中空糸膜
１２ 上側保持部材
１３ 下側保持部材
１４，１８ 排水ノズル
１６ 凹条部
１７ 凹条部
２１ 給気管
２２ 散気管
２３ 気泡吐出口
１０３ａ 右側補助フレーム
１０３ｂ 左側補助フレーム
１０３ｃ 中央補助フレーム

Claims (6)

1. 上側保持部材及び下側保持部材と、この上側保持部材及び下側保持部材によって上下端がそれぞれ固定されて上下方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜とを有する複数の濾過モジュールと、
   この濾過モジュールの下方から気泡を供給する１又は複数の洗浄モジュールと、
   上記濾過モジュール及び洗浄モジュールを保持するためのフレームと
   を備える濾過装置であって、
   上記複数の濾過モジュールが間隔をあけて平行に配設され、
   複数の上記上側保持部材及び複数の上記下側保持部材に係合される複数のガイドレールをさらに備え、
   上記ガイドレールは、水平かつ平行に配設される複数のフレーム部材の対向面間に架設された平行な一対の丸棒からそれぞれ構成され、
   上記上側保持部材の両側面及び上記下側保持部材の両側面それぞれに上記丸棒が嵌合する凹条部が形成され、
   上記フレーム部材には、上記丸棒を挿入する孔が形成された濾過装置。
2. 上記洗浄モジュールの気泡吐出口が、上面視で上記下側保持部材間に配設されている請求項１に記載の濾過装置。
3. 上記下側保持部材間にフレームが存在しない請求項１又は請求項２に記載の濾過装置。
4. 上記下側保持部材を係合するガイドレールが架設される一対のフレーム部材の上方に、水平かつ平行に配設される複数の補助フレーム部材をさらに備える請求項１、請求項２又は請求項３に記載の濾過装置。
5. 上記一対の保持部材間に配設される複数本の中空糸膜が弛みを有している請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の濾過装置。
6. 上記複数の濾過モジュール及びガイドレールが、複数の濾過モジュールの下側保持部材にガイドレールが係合した状態でフレームから着脱可能に構成される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の濾過装置。

Images