JP7259768B2 - 水処理用セラミックフィルタモジュール - Google Patents
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Description
フィルタユニットと、前記フィルタユニットを収容するハウジングとを有し、
前記フィルタユニットが、多孔質セラミックからなる複数の隔壁で仕切られて一方向に延びる複数の流路を有する複数の柱状のハニカム構造体と、前記複数のハニカム構造体同士を前記流路方向に直列に接続するシート状の継手部材とからなり、
前記継手部材は、複数の貫通孔を有することにより、隣接する前記ハニカム構造体の対応する複数の流路同士を連通させ複数の連通流路を構成し、
前記複数の連通流路は、一方端のみが閉塞された第1の連通流路と、他方端のみが閉塞された第2の連通流路とを含み、
前記ハウジングは、処理される水を外部から供給可能な供給口を前記一方端側に備え、処理された水を外部に排出可能な排出口を前記他方端側に備える。
先ず、本発明の水処理用セラミックフィルタモジュールが適用される水処理設備について図13を参照しつつ説明する。
次に、本発明の水処理用セラミックフィルタモジュールの構成を説明する。
本発明の水処理用セラミックフィルタモジュール100は、図1及び図2に示すように、フィルタユニット101と、フィルタユニット101を収容するハウジング110とを有し、フィルタユニット101が、多孔質セラミックからなる複数の隔壁12,12',12''で互いに仕切られて一方向に延びる複数の流路13,13',13''を有する複数の柱状のハニカム構造体11,11',11''(以下、多孔質ハニカム構造体、又はハニカム構造体ともいう。)と、複数のハニカム構造体11,11',11''同士を前記流路方向に直列に接続するシート状の継手部材20とからなり、継手部材20は、複数の貫通孔を有することにより、隣接するハニカム構造体11,11',11''の対応する複数の流路13,13',13''同士を連通させ複数の連通流路103を構成し、複数の連通流路103は、一方端101aのみが閉塞されている第1の連通流路103bと、他方端101bのみが閉塞されている第2の連通流路103aとを含み、ハウジング110は、処理される水が外部から流入可能な供給口112aを一方端101a側に備え、処理された水が外部に流出可能な排出口113aを他方端101b側に備える。
本発明の水処理用セラミックフィルタモジュール100は、図2に示すように、複数個のハニカム構造体11,11',11''を流路方向に直列に配置して形成されるフィルタユニット101を使用する。なお、図2のフィルタユニット101は、3個のハニカム構造体11,11',11''からなる例を示すが、本発明はこれに限定されず、2個のハニカム構造体からなるフィルタユニットであっても良いし、4個以上のハニカム構造体からなるフィルタユニットであっても良い。またフィルタユニットを構成する各ハニカム構造体の流路方向長さは同じであっても良いし、異なっていても良い。
フィルタユニット101は、隣接するハニカム構造体同士(図2において、ハニカム構造体11とハニカム構造体11'、及びハニカム構造体11'とハニカム構造体11'')を、対応する流路同士が連通するように接続するための継手部材20を有する。継手部材20によって隣接するハニカム構造体を接続することにより、複数のハニカム構造体11,11',11''の対応する流路が、一方端101aから他方端101bまで連通した連通流路103が形成される。図4(a)及び図4(b)に継手部材20の一例を示す。また図5(a)及び図5(b)に、図4(a)に示す継手部材20のA部分の拡大図を示し、図6(a)及び図6(b)に、図4(a)に示す継手部材20の中心部分の拡大図を示す。継手部材20は、ハニカム構造体11の流路13の方向視(軸方向視)の外形と同じ形状の外形を有するシート状の部材であって、ハニカム構造体11の特定の流路13と対応する位置に設けられた貫通孔21と、流路13に嵌合可能なように両面に設けられた突起部22とを有する。
図9(a)及び図9(b)に栓部材30(第1の栓部材30b及び第2の栓部材30a)の一例を示す。また図10(a)、図10(b)及び図10(c)に、図9(a)に示す栓部材30のB部分の拡大図を示す。栓部材30は、ハニカム構造体11,11''の流路13,13''と対応する位置に設けられた貫通する孔部31と栓部32とを有する。フィルタユニット101は、図2に示すように、第1の連通流路103bのみを閉塞する複数の栓部32を有する第1の栓部材30bが一方端101a側に設けられ、第2の連通流路103aのみを閉塞する複数の栓部32を有する第2の栓部材30aが他方端101b側に設けられるのが好ましい。第1の栓部材30bは、第2の連通流路103aに対応する位置に水が流通可能に設けられた孔部31を有し、前記第2の栓部材30aは、前記第1の連通流路103bに対応する位置に水が流通可能に設けられた孔部31を有する。
フィルタユニット101を構成するハニカム構造体11(11',11'')は、図3(a)及び図3(b)に示すように、柱状の形態をなし、多孔質セラミックからなる複数の隔壁12(12',12'')で仕切られた複数の流路13(13',13'')を有する。すなわちハニカム構造体11(11',11'')は、軸方向(長手方向)に延びる複数の流路13(13',13'')が、軸方向視でハニカム状に形成された構造を有する。多孔質セラミックの材質としては、コーディエライト、アルミナ、シリカ、マグネシア、チタニア等が挙げられる。多孔質のハニカム構造体が形成できればこれらに限定されるものではないが、熱膨張率が小さく成形が容易なコーディエライト又はアルミナからなるのが好ましい。ハニカム構造体11(11',11'')は、コーディエライト粒子とコロイダルシリカを含有するコーティング剤等が焼成されてなる外周壁を外周(側面)に有していても良い。
本発明の水処理用セラミックフィルタモジュール100を構成するハウジング110は、図1に示すように、フィルタユニット101を収容するフィルタ収容部111と、処理される水が供給される側に設けられたロート状の供給部112と、処理された水が排出される側に設けられたロート状の排出部113とを有する。供給部112に設けられた供給口112aから供給された処理される水は、供給部112のロート構造によりフィルタユニット101の一方端101aに向かって一様に広がって複数の第2の連通流路103aに流入し、隔壁12,12',12''の連通孔(図示せず)を通って複数の第1の連通流路103bに移動する。処理される水は、隔壁12,12',12''の連通孔を通過する際に、溶存有機物等が除去されて処理された水となる。処理された水は、第1の連通流路103bを通って他方端101bから流出し、排出部113のロート構造によって収れんされつつ排出口113aから外部に排出される。
カオリン、タルク、シリカ、水酸化アルミニウム及びアルミナの粉末を混合して、化学組成が50質量%のSiO2、36質量%のAl2O3及び14質量%のMgOとなるコーディエライト化原料粉末を得た。このコーディエライト化原料粉末に、成形助剤としてメチルセルロース及びヒドロキシプロピルメチルセルロース、造孔剤として熱膨張性マイクロカプセルを添加し、適切な量のイオン交換水を注入して、十分な混練を行い、ハニカム構造に押出成形可能な坏土を調製した。
実施例1と同様にして作製したハニカム構造の焼成体の流路端部に、流路の供給部側の端部と排出部側の端部とが交互に目封止されるように、コーディエライト化原料からなる目封止材スラリーを充填した後、目封止材スラリーの乾燥及び焼成を行った。目封止部を形成後のセラミックハニカム構造体の外周に、コーディエライト粒子とコロイダルシリカを含有するコーティング剤をコーティング、乾燥及び焼成し、外径127 mm、全長152.4 mm、隔壁厚さ0.76 mm及びセルピッチ2.75 mmの軸方向視で正方形の流路を有する円柱状の多孔質セラミックハニカムフィルタを得た。
101・・・フィルタユニット
101a・・・一方端
101b・・・他方端
103・・・連通流路
103a・・・第2の連通流路
103b・・・第1の連通流路
11,11',11''・・・ハニカム構造体
12,12',12''・・・隔壁
13,13',13''・・・流路
20・・・継手部材
21・・・貫通孔
22・・・突起部
23・・・帯状部
24・・・周縁部
30・・・栓部材
30a・・・第2の栓部材
30b・・・第1の栓部材
31・・・孔部
32・・・栓部
40・・・固定具
110・・・ハウジング
111・・・フィルタ収容部
112・・・供給部
113・・・排出部
112a・・・供給口
113a・・・排出口
111b,112b,113b・・・フランジ部
114・・・シール部材
115・・・リング部材
200・・・水処理設備
201・・・貯水タンク
202・・・給水ポンプ
203・・・逆浸透膜モジュール
204・・・逆浸透膜
300・・・水処理用セラミックフィルタモジュール
301,301',301''・・・多孔質セラミックハニカムフィルタ
310・・・ハウジング
311・・・フィルタ収容部
312・・・供給部
313・・・排出部
312a・・・供給口
313a・・・排出口
314・・・シール部材
315・・・リング部材
Claims (15)
- フィルタユニットと、前記フィルタユニットを収容するハウジングとを有し、
前記フィルタユニットが、多孔質セラミックからなる複数の隔壁で仕切られて一方向に延びる複数の流路を有する複数の柱状のハニカム構造体と、前記複数のハニカム構造体同士を前記流路方向に直列に接続するシート状の弾性体からなる継手部材とからなり、
前記継手部材は、複数の貫通孔を有することにより、隣接する前記ハニカム構造体の対応する複数の流路同士を連通させ複数の連通流路を構成し、
前記複数の連通流路は、一方端のみが閉塞された第1の連通流路と、他方端のみが閉塞された第2の連通流路とを含み、
前記ハウジングは、処理される水を外部から供給可能な供給口を前記一方端側に備え、処理された水を外部に排出可能な排出口を前記他方端側に備えることを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項1に記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記第1の連通流路と前記第2の連通流路とは互いに隣接するように構成されていることを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項1又は2に記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記継手部材は、両面に複数の突起部を有しており、隣接する前記ハニカム構造体の端面に開口する特定の流路に前記複数の突起部が嵌合して前記隣接するハニカム構造体同士を接続していることを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項3に記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記継手部材の前記複数の突起部は根元から先端に向かって細くなるように構成されていることを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項3又は4に記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記継手部材は、前記貫通孔が設けられない帯状部を両面に備え、前記複数の突起部は前記帯状部に設けられていることを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項1~5のいずれかに記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記継手部材の互いに隣接する前記複数の貫通孔の距離は、前記ハニカム構造体の前記複数の隔壁の厚さ以下に構成されていることを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール - 請求項1~6のいずれかに記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記継手部材は、前記ハニカム構造体の軸方向視の外形と同じ外形を有することを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項1~7のいずれかに記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記継手部材を構成する前記弾性体は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、及びニトリル・ブタジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも1つの材料からなることを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項1~8のいずれかに記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記フィルタユニットは、
前記一方端側に設けられ、前記第1の連通流路のみを閉塞する複数の栓部を有する第1の栓部材と、
前記他方端側に設けられ、前記第2の連通流路のみを閉塞する複数の栓部を有する第2の栓部材とを有することを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項9に記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記第1の栓部材は、前記第2の連通流路に対応する位置に処理される水が流通可能に設けられた孔部を有し、
前記第2の栓部材は、前記第1の連通流路に対応する位置に処理された水が流通可能に設けられた孔部を有することを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項10に記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記第1及び第2の栓部材の前記各孔部は、前記ハニカム構造体の対応する前記各流路の開口面積以上の面積を有することを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項9~11のいずれかに記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記第1及び第2の栓部材は前記ハニカム構造体の軸方向視の外形と同じ外形を有するシート状であることを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項9~12のいずれかに記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記第1及び第2の栓部材は弾性体で構成されていることを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項13に記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記第1及び第2の栓部材を構成する前記弾性体は、シリコーンゴム、フッ素ゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、及びニトリル・ブタジエンゴムからなる群から選ばれた少なくとも1つの材料からなることを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。 - 請求項1~14のいずれかに記載の水処理用セラミックフィルタモジュールにおいて、
前記ハウジングはアルカリ性水溶液に耐性を有する材料からなることを特徴とする水処理用セラミックフィルタモジュール。
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