JPWO2013129227A1 - 濾過装置 - Google Patents

Abstract

浄化材を必要とせず、且つ高い水処理能力が必要とされている浄水装置において、高い水処理能力を発揮しながら、中空糸フィルタの長寿命化を図ることができる濾過装置を提供する。濾過装置３は、一端側に入水部及び出水部が配されたハウジングケース１５と、このハウジングケース１５内に備えられた膜モジュール１７とを有する濾過装置であって、ハウジングケース１５内部には入水部２１から流入した原水を膜モジュール１７よりもハウジングケース１５の他端側に流すための第１の流路３１と、この第１の流路３１を通ってハウジングケース１５よりも他端側に流された原水を、膜モジュール１７を通過させて出水部２３まで流すための第２の流路３３とが設けられており、第２の流路３３上における膜モジュール１７よりも上流側に、スペーサ１９が配されている。

Description

本発明は、洗浄装置用の濾過装置に関し、特に、内視鏡などの医療器具の洗浄装置に用いられる濾過装置に関する。

従来から、例えば水道管から供給された原水を濾過する浄水器として特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の浄水器は、筒状の浄水器カートリッジの一端側からカートリッジに入水した原水を浄水器カートリッジの内壁に沿って他端方向に流し、浄水器カートリッジの他端側径方向中央に配置された活性炭を通過させ、次いで、活性炭よりも浄水器カートリッジの一端側にある中空糸膜を通過させて浄水として外部に供給するように構成されている。

一方、特許文献２には医療用具の洗浄消毒装置が記載されており、例えば、この様な洗浄消毒装置の洗浄液を循環して用いる場合などにも濾過装置は用いられる（特に、［００２５］、図３を参照）。この様な医療用途等の洗浄液用の濾過装置には、塩素を取り除く必要がないため活性炭等を設ける必要はないが、短期間で大量の水を処理することが望まれている。

特開２００９−２２６３２６号公報 特開２００９−１１８９１６号公報

このような、活性炭等を必要とせず、且つ高い水処理能力が必要とされている内視鏡などの医療器具の洗浄装置に用いられる濾過装置として、単に特許文献１に記載されたような浄水器から浄化材を取り除いたものを使用すると、浄化材を取り除いたことによって一定時間あたりの水の処理量は増加するが、濾過装置内部の中空糸フィルタの長寿命化を図ることができないという問題があった。即ち特許文献１に記載されたようなキッチン用の浄水器では、想定されている水の処理量が比較的少ないため、仮に浄化材を取り除いて水処理能力を向上させたとしても、消耗品である中空糸フィルタの寿命が短くなってしまうという問題があった。

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、浄化材を必要とせず、且つ高い水処理能力が必要とされている浄水装置において、高い水処理能力を発揮しながら、中空糸フィルタの長寿命化を図ることができる濾過装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は、一端側に入水部及び出水部が配されたハウジングケースと、このハウジングケース内に備えられた膜モジュールとを有する濾過装置であって、ハウジングケース内部には、入水部から流入した原水をハウジングケースの他端側に流すための第１の流路と、この第１の流路を通ってハウジングケースの他端側に流された原水を、膜モジュールを通過させて出水部まで流すための第２の流路とが設けられており、第２の流路上には、膜モジュールよりも上流側に、スペーサが配されている。

このように構成された本発明によれば、第２の流路上における膜モジュールよりも上流側にスペーサを配置し、膜モジュールの上流側に空間を形成することによって、確実に膜モジュールの上流側から原水を入水させることができる。これにより、膜モジュールをムラなく一様に使用することができ、膜モジュールの長寿命化を図ることができる。また、活性炭等の浄化材を介さずに、原水を流すようにすることで、膜の上流側に浄化材がある場合と比較して圧力損失を減らすことができる。また、第２の流路上における膜モジュールよりも上流側にスペーサを配置してここに空間を形成することによって、この空間内に膜モジュールから離脱した濁質を溜めることができる。これにより、膜モジュールから離脱した濁質が行き場を無くして再度膜モジュールによって捕捉されるのを防止することができる。

また、本発明において、好ましくは、第１の流路は、膜モジュールとハウジングケースの内壁との間に設けられている。

このように膜モジュールとハウジングケースの内壁との間に第１の流路を形成することによって、入水部から流入した水を、膜モジュールにおけるハウジングケースの他端側から膜モジュール内に流入させることができる。これにより、膜モジュールの側部から膜モジュール内に水が流入するのを防止することができる。

また、本発明において、好ましくは、スペーサは、ハウジングケースの底面に向けて開口したスペーサ入水口と、ハウジングケースの一端側に向けて開口したスペーサ出水口とを有する筒状体で構成されている。

このように構成された本発明によれば、第２流路を通って膜モジュールにおけるハウジングケースの底面側に流れた水をスペーサによって整流することができるので、原水を膜モジュールの端面から一様に入水させることができる。これにより、より均一に膜モジュールを使用することができる。

また、本発明において、好ましくは、膜モジュールは、Ｕ字状に折り曲げられた複数本の中空糸膜で構成され、複数の中空糸膜の各両端が円筒状または円錐台形状の封止部で固定されている中空糸膜体と、膜モジュール入水口、及び膜モジュール出水口を有する、中空のホルダ部とを備え、中空糸膜体は、封止部が膜モジュール出水口に面するようにホルダ内に固定されており、ホルダ部の膜モジュール入水口側流入側端部の直径が、中空糸膜体の封止部の出水口側底面の直径の直径よりも長い。

このように構成された本発明によれば、中空糸膜体の流入側端部の直径を、中空糸膜体の流出側端部の直径よりも長くすることができるので、流出側端部において、中空糸膜体を構成する複数本の中空糸膜同士の間に隙間を形成することができる。これにより、流入側端部において中空糸膜の密度を粗にすることができ、中空糸膜の目詰まりを抑制することができる。さらに、流入側端部の中空糸膜の密度を粗にすることによって、中空糸膜で捕捉された濁質が中空糸膜から脱落しやすくなる。また、複数本の中空糸膜を用いることで、得られる濾過面積を大きくすることができ、濾過量を高めることができ、且つ濾過時の線速度を低下させることができるので、濾過寿命を延ばすことができる。

また、本発明において、好ましくは、複数本の中空糸膜は、親水性中空糸膜と疎水性中空糸膜とを含む。

このように構成された本発明によれば、親水性中空糸膜と疎水性中空糸膜とを混ぜることによって、原水が膜モジュールを通過しているときに良好に空気を抜くことができる。空気溜りが無くなる事で中空糸全体を使って濾過することができ、膜モジュールの長寿命化を図ることができる。

また、本発明において、好ましくは、ハウジングケースは、入水部及び出水部を外部装置の配管と接続するときに、カプラー方式で外部装置に接続できるようになっている。

このように構成された本発明によれば、ハウジングケースをカプラー方式で外部装置と接続できるようになっているので、ハウジングケースを外部装置から容易に取り外すことができる。これにより、膜モジュールの交換作業を容易にすることができる。

また、本発明において、好ましくは、ハウジングケースの底面に形成された水抜き機構を備える。

このように構成された本発明によれば、膜モジュールを交換するときに容易にハウジングケースから水を抜くことができる。さらに、ハウジングケースの底面に水抜き機構を設けることによって、ハウジングケースから水抜きを行うときに、ハウジングケース内に溜まった濁質を、水抜きと同時に除去することができる。

さらに、ハウジングケースの底面に水抜き機構を設けることによって、ハウジングケースから水抜きを行うときに、ハウジングケース内に空間に溜まった濁質も、水抜きと同時に除去することができる。

以上のように、本発明によれば、浄化材を必要とせず、且つ高い水処理能力が必要とされている浄水装置において、高い水処理能力を発揮しながら、中空糸膜の長寿命化を図ることができる。

本発明の実施形態による濾過装置を備える内視鏡洗浄装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による濾過装置を示す断面図である。 本発明の実施形態によるハウジングケースの底蓋を示す上面図である。 図３のIV-IV断面における断面図である。 本発明の実施形態による濾過装置のスペーサの断面斜視図である。 本発明の実施形態による濾過装置を示す断面図であり、濾過装置内での原水の流れを説明するためのものである。 比較例による、スペーサのない濾過装置の断面図であり、濾過装置内での原水の流れを説明するためのものである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態による濾過装置について説明する。

図１は、本発明の実施形態による濾過装置を備える内視鏡洗浄装置の構成を示すブロック図である。内視鏡洗浄装置１は、外部の一般水栓から原水を濾過して内視鏡を洗浄するようになっており、原水を濾過するための濾過装置３と、濾過装置３で濾過された濾過水を貯留するためのタンク５と、タンク５に貯留された濾過水を用いて使用済みの内視鏡を洗浄するための洗浄部７とを備える。そして洗浄部７で使用された水は、所定の排水機構を介して外部に排出されるようになっている。

図２は、濾過装置を示す断面図である。図２に示すように濾過装置３は、所定の長さを有するケース９、ケース９の一端側に取り付けられたヘッダ１１、及びケース９の他端側に取り付けられた底蓋１３を有するハウジングケース１５と、このハウジングケース１５内に配置された膜モジュール１７と、この膜モジュール１７とハウジングケース１５の底蓋１３との間に配置されたスペーサ１９とを備える。ハウジングケース１５のケース９は、略円筒形状を有し、一方の開口端にヘッダ１１が気密的に取り付けられ、他方の開口端に底蓋１３が気密的に且つ着脱自在に取り付けられている。ヘッダ１１は、原水をハウジングケース１５内に流入させるための入水部２１と、濾過した水をハウジングケース１５外に供給するための出水部２３とを備える。これら入水部２１及び出水部２３は、内視鏡洗浄装置１側の所定の接続部（図示せず）にカプラー方式で接続できるようになっている。

膜モジュール１７は、ハウジングケース１５内に配置されており、ヘッダ１１の入水部２１から流入した原水を濾過するようになっている。この膜モジュール１７は、Ｕ字型に折り曲げられた複数の中空糸膜により形成された中空糸膜体２５と、この中空糸膜体２５を保持するためのホルダ部２７とを備えている。膜モジュール２７のホルダ部２７の上部は、中空糸膜体２５によって濾過された水をヘッダ１１の出水部２３に向けて流すための出水管２９に接合されている。そしてこの出水管２９は、ヘッダ１１に対して着脱できるように形成されている。

膜モジュール１７のホルダ部２７は、全体として略円筒形状を有しており、出水管２９に連結された膜モジュール出水口１７ａと、スペーサ１９に連結された膜モジュール入水口１７ｂとを備えている。このホルダ部２７は、水が膜モジュール１７を通過するときの流路を規定しており、濾過すべき原水を膜モジュール入水口１７ｂから受け入れ、濾過した濾過水を膜モジュール出水口１７ａから出水するように構成されている。そして、膜モジュール出水口１７ａの半径は、膜モジュール入水口１７ｂの半径よりも短くなっている。

また、膜モジュール１７とハウジングケース１５の内壁との間には隙間が形成されており、この隙間が、ヘッダの入水部に流入した原水を、膜モジュール１７よりもハウジングケース１５の他端側に流すための第１の流路３１を形成している。また、第１の流路３１よりも下流側には、第１の流路３１を流れてきた原水を、膜モジュール１７を通過させて出水部２３まで流すための第２の流路３３が形成されている。

中空糸膜体２５は複数の中空糸膜から構成されている。中空糸膜体２５の流出側端部は、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等を主成分とする封止剤（接着剤）が構成する封止部２５ｂを用いてホルダ部２７に接着固定されている。このとき、中空糸膜の末端は通過した水が出水できるよう開口されている。図２では、中空糸膜体２５は、このようなホルダ部２７内に、ホルダ部２７と一体に保持されており、円錐台形状の封止部２５ｂの形状に合わせて、ホルダ部２７も出水管２９側に向けて先細りする形状を有している。なお、封止部２５ｂの形状は略円柱状であってもよく、ホルダ部も当該形状に合わせて円柱であってもよい。このような中空糸膜体２５は、Ｕ字状に折り曲げた複数本の中空糸膜を単に束ねた膜束の先端を封止剤で固定した後、先端部が開口するよう端面を切断することでえられることもできる。また、また、Ｕ字状折り曲げた帯状に編まれた中空糸膜を巻き取って柱状体を形成し、柱状体の一方の端部を糸で拘束された状態にし、他方の端部を自由にした状態にすることでも形成できる。いずれの場合も、各中空糸膜は、ポッティング部が一部切断除去されているので、末端が浄水供給口１３に向かって開口している。そして、封止部２５ｂの出水側の直径は、ホルダ部の流入側端部２５ａの直径は、流出側端部２５ｂの直径よりも長くなっている。

中空糸膜体２５を構成する親水性素材としては、セルロース系、ポリビニルアルコール系、などがあり、疎水性素材としては、ポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン、４−メチル−１−ペンテン等）、ポリエーテル系、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）系、ポリスルフォン系、ポリアクリロニトリル系、フッ素樹脂系（ポリテトラフロオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等）、ポリカーボネート系、ポリアミド系、芳香族ポリアミド系などの各種材料からなるものを使用することができる。さらに、疎水性素材（例えば、ポリオレフィン系）の中空糸膜の素材表面をポリビニルアルコールなどで表面親水化処理した膜も親水性素材として使用できる。また、中空糸膜体２５を構成するときに、２種類以上の中空糸膜を混在させてもよく、さらに親水性素材からなる膜と疎水性素材からなる膜とを混在させることが好ましい。これにより、膜モジュール内の空気速やかに抜くことができる。

図３は、ハウジングケースの底蓋を示す上面図であり、図４は、図３のIV-IV断面における断面図である。図３及び図４に示すように、ハウジングケース１５の底蓋１３は、椀形の形状を有しており、その内側には、４枚の支持壁３５が形成されている。この底蓋１３は、ケース９に対して着脱可能に構成されている。底蓋１３に形成された各支持壁３５は、底蓋１３の底面から略垂直に立設されており、互いに９０度の間隔をもって底面の中心近傍から放射状に延びている。そして支持壁３５の間には、原水が流れる空間が形成されている。また、各支持壁３５は、底面の中心部において連結されておらず、各支持壁３５の底面中央側にある端部の間には、空間が形成されている。この空間は、ハウジングケース１５と膜モジュール１７との間に形成された第１の流路３１と連通しており、第１の流路３１を流れてきた原水が空間内に流れ込むようになっている。また、各支持壁３５の上部には、スペーサ１９を保持するための保持爪３７が形成されている。この保持爪３７は、支持壁３５の中央において上方に突出した形状を有する。さらに、底蓋１３の中央、即ち底面の最下部には、水抜き用の孔３９が形成されている。水抜き用の孔３９は、通常、キャップ４１によって封止されているが、このキャップ４１を下方に移動させることによって底蓋１３の外部と連通するようになっている。

図５は、スペーサの断面斜視図である。スペーサ１９は、所定の長さを有する略円筒形状をなしており、完全に開放されたスペーサ流出口４３と、中央にスペーサ流入口４５が形成された底面４７とを備えている。スペーサ流出口４３は、膜モジュール１７のホルダ部２７の膜モジュール流入口１７ｂと略同じ直径を有しており、スペーサ１９とホルダ部２７膜モジュール流入口１７ｂと接合できるようになっている。また、スペーサ流入口４５は、４枚の支持壁３５の保持爪３７が引っ掛かるような直径を有しており、スペーサ１９を底蓋１３上に載せたときに、底蓋１３によってスペーサ１９を保持するようになっている。そしてスペーサ１９が支持壁３５上に支持されている状態では、スペーサ１９のスペーサ流入口４５と、支持壁３５の間の空間とが連通している。そしてスペーサ１９は、スペーサ流入口４５から入ってきた原水を内部で整流するようになっている。

次に、本発明による濾過装置３を有する内視鏡洗浄装置１の作用について図６および図7を用いて説明する。なお、図６に示す濾過装置の断面図は、図２に示すものと同じである。
図６に示すように、一般水栓等の外部の水源から内視鏡洗浄装置１に原水が流入すると、原水は、濾過装置３に送られる。原水が濾過装置３に到達すると、ヘッダ１１の入水部２１からハウジングケース１５内部に送られる。ハウジングケース１５内に入った原水は、ハウジングケース１５と膜モジュール１７との間の第１の流路３１を通ってヘッダ１１から底蓋１３の方向に向けて流れる（図６の矢印Ａ参照）。そして矢印Ａ方向に流れて膜モジュール１７よりもハウジングケース１５の他端側に到達した原水は、第１の流路３１から第２の流路３３に入り、スペーサ１９とハウジングケース１５との間を通過して、底蓋１３とスペーサ１９の間の空間に流れ込む。そして原水は、この空間から、第２の流路３３上に配置されたスペーサ１９のスペーサ流入口４５を通ってスペーサ１９内に流入する（図６の矢印Ｂ参照）。スペーサ１９は、所定の軸方向長さを有しているので、スペーサ流入口４５からスペーサ１９内に流入した原水は、スペーサ１９内でスペーサ１９の軸方向に沿って整流される。そして原水は、スペーサ１９のスペーサ流出口４３から膜モジュール１７に流入する。このとき原水はスペーサ１９内で整流されているので、原水は、膜モジュール１７の中空糸膜体２５の入水側端部２５ａに均一に圧力を加えるように膜モジュール１７内に流れ込む（図６の矢印C参照）。そして、中空糸膜体２５の出水側端部２５ｂから流出した濾過水は、膜モジュール１７の流出管２９からヘッダ１１の出水部２３を通じて、濾過装置３の下流側にあるタンク５内に流れ、タンク５内で貯留される。そして洗浄装置７の使用時には、タンク５に貯留された水が使用される。

本発明の実施形態による濾過装置３に対する比較例として、図６に示した濾過装置からスペーサ１９を取り除いた濾過装置を図７に示す。尚、説明の便宜上、図７の濾過装置には、図６と同様の参照符号を付してある。
図７に示すように、一般水栓等の外部の水源から矢印Ａ方向に流れて膜モジュール１７よりもハウジングケース１５の他端側に到達した原水は、底蓋１３での反射等により乱流化する（図７の矢印Ｄ₂参照）。また原水が膜モジュール１７に流入するとき、膜モジュール１７の中空糸膜体２５の入水側端部２５ａへの流入圧力が不均一であるので、入水側端部２５ａで渦を巻き乱流が発生する（図７の矢印Ｄ₁参照）。

このように、スペーサを設置しない従来の濾過装置では、底蓋１３付近や中空糸膜体２５の入水側端部２５ａ付近で乱流化するため、大量の水を濾過するのには相当の時間を要する。

以上のように本発明の実施形態にかかる濾過装置３によれば、ハウジングケース１５と膜モジュール１７との間の第１の流路３１を通過した原水を、浄化材等を通さずに直接膜モジュール１７に流入させることができるので、浄化材等を通すときの圧力損失を無くすことができる。これにより、大量の水を短時間で濾過することができる。また、原水が膜モジュール１７に入る前に、スペーサ１９内部を通過するようになっているので、原水の流れをスペーサ１９の延伸方向、即ち膜モジュール１７の延伸方向に整流することができる。これにより、原水を膜モジュール１７内に一様に入水させることができ、中空糸膜体２５を構成する中空糸膜を均一に使用することができる。

また、膜モジュール１７を使用していると中空糸膜体２５に溜まった濁質が中空糸膜体２５から離脱する場合があるが、本実施形態による濾過装置３によれば、中空糸膜体２５から離脱した濁質をスペーサ１９内の空間に溜めることができるので、濁質が再び膜モジュール１７内に戻って膜モジュール１７の濾過性能を低下させるのを防止することができる。

さらにまた、ハウジングケース１５の底蓋１３の最下部に水抜き用の孔３９を設けることによって、膜モジュール１７を交換する前に、ハウジングケース１５内に残留している水を抜くことができる。内視鏡洗浄装置のような特殊な装置で用いられる濾過装置３では、膜モジュール１７を交換するときにハウジングケース１５内の水を抜く必要があるが、このような水抜き用の孔３９を設けることによって、膜モジュール１７の交換を容易にすることができる。

１ 内視鏡洗浄装置
３ 濾過装置
９ ケース
１１ ヘッダ
１３ 底蓋
１５ ハウジングケース
１７ 膜モジュール
１９ スペーサ

Claims (7)

1. 一端側に入水部及び出水部が配されたハウジングケースと、このハウジングケース内に備えられた膜モジュールとを有する濾過装置であって、
   前記ハウジングケース内部には、前記入水部から流入した原水を前記ハウジングケースの他端側に流すための第１の流路と、
   この第１の流路を通って前記ハウジングケースの他端側に流された原水を、前記膜モジュールを通過させて前記出水部まで流すための第２の流路とが設けられており、
   前記第２の流路上には、前記膜モジュールよりも上流側に、スペーサが配されている、濾過装置。
2. 前記第１の流路は、前記膜モジュールと前記ハウジングケースの内壁との間に設けられている、請求項１に記載の濾過装置。
3. 前記スペーサは、前記ハウジングケースの底面に向けて開口したスペーサ入水口と、前記ハウジングケースの一端側に向けて開口したスペーサ出水口とを有する筒状体で構成されている、請求項１又は２に記載の濾過装置。
4. 前記膜モジュールは、Ｕ字状に折り曲げられた複数本の中空糸膜で構成され、前記複数の中空糸膜の各両端が円筒状または円錐台形状の封止部で固定されている中空糸膜体と、
   膜モジュール入水口、及び膜モジュール出水口を有する、中空のホルダ部とを備え、
   前記中空糸膜体は、封止部が前記膜モジュール出水口に面するように前記ホルダ内に固定されており、
   前記ホルダ部の膜モジュール入水口側流入側端部の直径が、前記中空糸膜体の封止部の出水口側底面の直径の直径よりも長い、請求項１乃至３の何れか１項に記載の濾過装置。
5. 前記複数本の中空糸膜は、親水性中空糸膜と疎水性中空糸膜とを含む、請求項４に記載の濾過装置。
6. 前記ハウジングケースは、前記入水部及び前記出水部を外部装置の配管と接続するときに、カプラー方式で前記外部装置に接続できるようになっている請求項１乃至５の何れか１項に記載の濾過装置。
7. 前記ハウジングケースの底面に形成された水抜き機構を備える請求項１乃至６の何れか１項に記載の濾過装置。

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