WO2012046388A1 - 分離膜モジュール - Google Patents

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WO2012046388A1
WO2012046388A1 PCT/JP2011/005140 JP2011005140W WO2012046388A1 WO 2012046388 A1 WO2012046388 A1 WO 2012046388A1 JP 2011005140 W JP2011005140 W JP 2011005140W WO 2012046388 A1 WO2012046388 A1 WO 2012046388A1
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WO
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separation membrane
end member
pressure vessel
membrane module
membrane element
Prior art date
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PCT/JP2011/005140
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眞一 地蔵
敏充 浜田
康弘 宇田
英之 山根
和仁 吉田
雅志 別府
政勝 高田
Original Assignee
日東電工株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/003—Membrane bonding or sealing
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    • B01D2313/04—Specific sealing means
    • B01D2313/041—Gaskets or O-rings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
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    • B01D2313/08—Flow guidance means within the module or the apparatus
    • B01D2313/083—Bypass routes

Definitions

  • the present invention relates to a separation membrane module in which a plurality of separation membrane elements are inserted into a cylindrical pressure vessel.
  • Patent Document 1 discloses a separation membrane module 10 as shown in FIGS. 12 and 13.
  • the separation membrane module 10 includes a cylindrical pressure vessel 11 and a plurality of separation membrane elements 12 inserted into the pressure vessel 11 in a row. Then, as shown by arrows in FIG. 12, when raw water is supplied into the pressure vessel 11 from one end of the separation membrane module 10, the raw water is permeated and concentrated by the separation membrane of the separation membrane element 12. And are separately discharged from the other end of the separation membrane module 10.
  • Each separation membrane element 12 has a laminated body including a separation membrane wound around a central tube, and a pair of end members 13 arranged so as to sandwich the laminated body.
  • a substantially U-shaped packing 15 is attached.
  • the packing 15 has an outer diameter equivalent to the diameter of the inner peripheral surface of the pressure vessel 11 even in a natural body where no upstream pressure acts. For this reason, conventionally, when the separation membrane element 12 is inserted into the pressure vessel 11, the separation membrane element 12 is moved while rubbing the packing 15 crushed by the weight of the separation membrane element 12 against the inner peripheral surface of the pressure vessel 11. It was pushed into the pressure vessel 11.
  • an object of the present invention is to provide a separation membrane module in which a separation membrane element can be easily inserted into a pressure vessel.
  • the present invention has a cylindrical pressure vessel, a separation membrane, and a first end member and a second end member arranged with the separation membrane interposed therebetween, A plurality of separation membrane elements inserted so that the first end member and the second end member are alternately arranged in the axial direction of the pressure vessel, and one of the adjacent first end member and second end member Or an annular seal member that is attached to both sides, and that fits inside the maximum diameter of the attached first end member and / or the second end member, and the seal member is adjacent to each other.
  • a separation membrane module which is deformed by contact between the matching separation membrane elements or supply of a pressurized fluid into the pressure vessel and is in close contact with the inner peripheral surface of the pressure vessel.
  • the “normal time” means a state in which the sealing member is kept in a free natural shape only attached to the first end member and / or the second end member (hereinafter simply referred to as “end member”), That is, the seal member mounted on the end member is not deformed by an external force.
  • the seal member normally fits inside the maximum diameter of the end member, the separation membrane element can be easily inserted into the pressure vessel while sliding the end member on the inner peripheral surface of the pressure vessel. can do. Then, when the next separation membrane element is arranged at a regular position or when all the separation membrane elements are arranged at a regular position and raw water is supplied into the pressure vessel, the seal member is deformed and the separation membrane element is deformed. And the inner peripheral surface of the pressure vessel are sealed.
  • Sectional drawing of the separation membrane module which concerns on 1st Embodiment of this invention Configuration diagram of spiral-type separation membrane element as an example of separation membrane element 3A is an enlarged cross-sectional view showing a state before the separation membrane elements are connected to each other, and FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view showing a state after the separation membrane elements are connected to each other.
  • 4A is a schematic diagram showing the flow of raw water in the downstream pressurization type separation membrane module
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing the flow of raw water in the upstream pressurization type separation membrane module.
  • 5A and 5B are diagrams showing a separation membrane module according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 5A is an enlarged cross-sectional view showing a state before the separation membrane elements are connected to each other.
  • FIG. Enlarged sectional view showing the state after 6A and 6B are views showing a separation membrane module according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 6A is an enlarged cross-sectional view showing a state before the separation membrane elements are connected
  • FIG. 6B is a view showing separation membrane elements.
  • Enlarged sectional view showing the state after connecting 7A and 7B are diagrams showing a separation membrane module according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 7A is an enlarged cross-sectional view showing a state before the separation membrane elements are connected to each other.
  • FIG. 8A and 8B are diagrams showing a separation membrane module according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is an enlarged sectional view showing a state before the separation membrane elements are connected to each other
  • FIG. 11A and 11B are views showing a separation membrane module according to a fourth embodiment of the present invention
  • FIG. 11A is an enlarged sectional view showing a state before raw water is supplied into the pressure vessel
  • FIG. 11B is inside the pressure vessel.
  • FIG. 12 is an enlarged view of the main part
  • FIG. 1 shows a separation membrane module 1A according to the first embodiment of the present invention.
  • This separation membrane module 1 ⁇ / b> A includes a cylindrical pressure vessel 7 called a vessel and a plurality of separation membrane elements 2 inserted into the pressure vessel 7.
  • Disc-shaped caps 8 and 9 are attached to both ends of the pressure vessel 7.
  • a supply pipe 81 for supplying raw water into the pressure vessel 7 is provided at a position shifted from the center.
  • the other (right side in FIG. 1) cap 9 is provided with a first discharge pipe 91 for taking out permeate at the center, and a second discharge pipe 92 for taking out concentrated water at a position shifted from the center. Is provided. That is, a flow of raw water from one cap 8 toward the other cap 9 is formed in the pressure vessel 7.
  • the supply pipe 81 and the second discharge pipe 92 may be provided in the pressure vessel 7.
  • the separation membrane element 2 may be, for example, a spiral ultrafiltration membrane element or other cylindrical element.
  • Each separation membrane element 2 includes a central tube 21 that functions as a water collection tube, a laminated body 22 that is wound around the central tube 21, and a first end member 3 and a second end that are disposed with the laminated body 22 interposed therebetween.
  • the member 4 and the exterior material 28 surrounding the laminated body 22 are included.
  • the 1st end member 3 and the 2nd end member 4 also play the role which prevents the laminated body 22 extending
  • the separation membrane element 2 is inserted into the pressure vessel 7 in such a direction that the first end member 3 is located on the upstream side and the second end member 4 is located on the downstream side.
  • the first end member 3 and the second end member 4 are alternately arranged in the axial direction of the pressure vessel 7.
  • the first end member 3 and the second end member 4 are brought into close contact with each other by the coupler 61 in which the adjacent separation membrane elements 2 are fitted in the central pipes 21 of both separation membrane elements 2.
  • the adjacent separation membrane elements 2 are connected in a state of being in direct contact with each other.
  • a plug 62 is attached to the end of the separation membrane element 2 located on the most upstream side of the central tube 21 on the side opposite to the coupler 61 so that the raw water is prevented from flowing into the central tube 21.
  • the central pipe 21 of the separation membrane element 2 located on the most downstream side is connected to the first discharge pipe 91 by the second connector 63.
  • a plurality of introduction holes through which permeated water flows are formed in the center tube 21 of each separation membrane element 2.
  • the laminated body 22 has a rectangular shape in which the winding direction is one opposite side direction, and a membrane member in which separation membranes 23 are overlapped on both surfaces of the permeate channel material 24 and the raw water channel material 25. Including. In the membrane member, the separation membranes 23 are joined to each other at three sides so as to have a bag shape opened in one direction, and the opening communicates with the introduction hole of the central tube 21.
  • the permeate flow path member 24 is a net made of, for example, a resin, and forms a flow path for allowing permeate to flow between the separation membranes joined to each other.
  • the raw water channel material 25 is, for example, a net made of resin (a net having a mesh size larger than that of the permeated water channel material 24), and forms a channel for flowing raw water between the surrounding portions of the wound membrane member. To do.
  • Examples of the material constituting the separation membrane 23 include aromatic polyamides excellent in pressure reduction, polyvinyl alcohols excellent in permeability, and sulfonated polyether sulfones suitable for nanofiltration membranes.
  • the first end member 3 includes an inner cylindrical portion 31 that is externally fitted to the end portion of the central tube 21, and an outer cylindrical portion that is concentric with the inner cylindrical portion 31 and surrounds the inner cylindrical portion 31 while being spaced apart. 32.
  • the inner cylinder part 31 and the outer cylinder part 32 are connected by an annular plate (both not shown) in which a plurality of ribs or through-holes are formed, whereby the inner cylinder part 31 and the outer cylinder part 32 are connected.
  • a circulation port is formed through the first end member 3 to circulate the raw water.
  • the second end member 4 is concentric with the inner cylindrical portion 41 that surrounds the inner cylindrical portion 41 while being spaced apart from the inner cylindrical portion 41 that is externally fitted to the end portion of the central tube 21. And an outer cylindrical portion 42.
  • the inner cylinder part 41 and the outer cylinder part 42 are connected by an annular plate (both not shown) in which a plurality of ribs or through-holes are formed, whereby the inner cylinder part 41 and the outer cylinder part 42 are connected.
  • a distribution port is formed through which the raw water passes through the second end member 4.
  • the first end member 3 adjacent to the second end member 4 that is, the first end member 3 of the separation membrane element 2 other than the separation membrane element 2 located on the most upstream side
  • An annular seal member 5A is attached.
  • the first end member 3 of the separation membrane element 2 located on the most upstream side is fitted with a packing 15 having a substantially U-shaped cross section as in the conventional case.
  • the first end member 3 of the separation membrane element 2 located on the most upstream side is also formed in the same shape as the other first end members 3.
  • the second end member 4 adjacent to the first end member 3 that is, the second end member 4 of the separation membrane element 2 other than the separation membrane element 2 located on the most downstream side.
  • a pressing portion 40 for pressing the seal member 5A.
  • the second end member 4 of the separation membrane element 2 located on the most downstream side is also formed in the same shape as the other second end members 4.
  • the second end member 4 of the separation membrane element 2 located on the most downstream side may have a shape that does not have the pressing portion 40 (for example, the same shape as the first end member 3).
  • the outer cylindrical portion 32 of the first end member 3 has a guide portion 33 that fits inside the exterior material 28 and a flange portion 34 that restricts the movement of the exterior material 28 in the axial direction.
  • the flange portion 34 projects outward in the radial direction from the exterior material 28, and the maximum diameter of the first end member 3 is defined by the outer peripheral surface of the flange portion 34.
  • the flange 34 has an outer end surface facing the side opposite to the exterior material 28 (that is, orthogonal to the axial direction of the pressure vessel 7), and the seal member 5A is connected to the second end member 4 by this outer end surface. Supported from the other side.
  • the outer cylindrical portion 32 has a small diameter portion 35 that holds the seal member 5A from the inside, and a protrusion that protrudes radially outward from the tip of the small diameter portion 35 to prevent the seal member 5A from coming out of the small diameter portion 35.
  • Part 36 the flange 34, the small diameter portion 35, and the protrusion 36 form a groove for mounting the seal member 5 ⁇ / b> A extending in the circumferential direction.
  • the seal member 5A has an outer diameter that fits inside the maximum diameter of the first end member 3 (normally) when the seal member 5A is kept in a free natural shape only attached to the first end member 3. is doing. That is, the outer diameter of the natural seal member 5 ⁇ / b> A is slightly smaller than the maximum diameter of the first end member 3. Then, the seal member 5 ⁇ / b> A is deformed by the contact between the adjacent separation membrane elements 2 and is brought into close contact with the inner peripheral surface 7 a of the pressure vessel 7.
  • the seal member 5A used in this embodiment exemplifies a hollow elastic body, but may not be hollow.
  • the cross-sectional shape of the seal member 5A is preferably circular, but may be polygonal.
  • synthetic rubber such as nitrile rubber (NBR), ethylene propylene rubber (EPDM), silicone rubber, fluorine rubber, butyl rubber (IIR), or natural rubber can be used.
  • the hardness of the seal member 5A is preferably in the range of 30 to 80 in Shore hardness, and more preferably in the range of 40 to 60. If the hardness is too high, it will be easily broken when pressed, and if the hardness is too low, it will not be able to withstand the pressure of the fluid and the sealing function will be insufficient.
  • the outer cylindrical portion 42 of the second end member 4 has a guide portion 43 that fits inside the exterior material 28 and a flange portion 44 that restricts the movement of the exterior material 28 in the axial direction.
  • the flange portion 44 projects outward in the radial direction from the exterior material 28, and the maximum diameter of the second end member 4 is defined by the outer peripheral surface of the flange portion 44.
  • the maximum diameter of the second end member 4 may be the same as or different from the maximum diameter of the first end member 3.
  • the outer cylindrical portion 42 is integrally formed with a cylindrical protruding portion that protrudes from an end surface facing the first end member 3 at a position corresponding to the seal member 5A attached to the first end member 3.
  • the above-described pressing portion 40 is configured by this protruding portion.
  • the pressing portion 40 has a flat front end surface that is parallel to the end surface of the outer cylindrical portion 42. That is, as shown in FIG. 3B, the pressing portion 40 presses the seal member 5A in the axial direction of the pressure vessel 7 and crushes in that direction when the adjacent separation membrane elements 2 are connected and contact each other.
  • the seal member 5 ⁇ / b> A is pressed against the inner peripheral surface 7 a of the pressure vessel 7.
  • a flow path 20 is formed between the first end member 3 and the second end member 4 to guide the raw water that has passed through the separation membrane element 2 to the periphery of the separation membrane element 2.
  • the flow path 20 can be comprised by the groove
  • the pressing portion 40 is provided with a through-hole that penetrates the pressing portion 40 in the radial direction, and a space between the separation membrane element 2 and the inner peripheral surface 7a of the pressure vessel 7 is formed by the through-hole.
  • a communication path 40 a communicating with the flow path 20 is configured.
  • the separation membrane module 1A is a downstream pressurization type separation that applies the pressure of raw water after passing through the separation membrane element 2 to the outer surface of the exterior member 28 of each separation membrane element 2. It is a membrane module. Thereby, it is possible to prevent the separation membrane element 2 from being damaged by preventing a large pressure difference between the inside and outside of the separation membrane element 2 at the start of operation when the pressure of the raw water suddenly increases.
  • the communicating path 40a may be configured by dividing the pressing portion 40 into a plurality of arc-shaped pieces and a gap formed between the pieces.
  • the seal member 5A normally fits inside the maximum diameter of the first end member 3, so that the first end member 3 is placed on the inner peripheral surface 7a of the pressure vessel 7.
  • the separation membrane element 2 can be easily inserted into the pressure vessel 7 while sliding. Then, when the next separation membrane element 2 is disposed at the normal position, the seal member 5A is deformed and the gap between the separation membrane element 2 and the inner peripheral surface 7a of the pressure vessel 7 is sealed.
  • the separation membrane element 2 may be inserted into the pressure vessel 7 in such a direction that the first end member 3 is located on the downstream side and the second end member 4 is located on the upstream side, contrary to the above embodiment. .
  • an upstream pressurization type separation membrane module that applies the pressure of the raw water before passing through the separation membrane element 2 to the outer surface of the exterior member 28 of each separation membrane element 2 is realized. can do.
  • the same packing 15 as the conventional one may be attached to the first end member 3 of the separation membrane element 2 located on the most downstream side.
  • the flow path 20 is not formed between the first end member 3 and the second end member 4, and the pressure The communication path 40 a may not be provided in the portion 40.
  • adjacent separation membrane elements 2 were connected in the state which the 1st end member 3 and the 2nd end member 4 contact
  • the first end member 3 and the second end member 4 may be connected in a separated state by a coupler fitted to the center tube 21 from the outside. That is, the adjacent separation membrane elements 2 are not necessarily in direct contact with each other, and may be contacted via a coupler.
  • a flow path 20 for guiding the raw water that has passed through the separation membrane element 2 to the periphery of the separation membrane element 2 is constituted by a gap formed between the first end member 3 and the second end member 4. Is done.
  • the press part 40 was comprised by the protrusion part integrally molded by the 2nd end member 4, the press part 40 provided in the 2nd end member 4 is shown to FIG. 5A and 5B. Like the separation membrane module 1 ⁇ / b> B of the modification shown, it may be configured by another member supported by the second end member 4.
  • the outer cylindrical portion 42 of the second end member 4 has the same shape as the flange portion 34, the small diameter portion 35, and the protruding portion 36 of the outer cylindrical portion 32 of the first end member 3. It has a flange portion 44, a small diameter portion 45, and a protruding portion 46.
  • the pressing portion 40 is formed of a cylindrical member that is held from the inside by the protruding portion 46, and faces the side opposite to the exterior material 28 of the flange portion 44 (that is, orthogonal to the axial direction of the pressure vessel 7). ) It is supported from the opposite side to the first end member 3 by the outer end surface.
  • FIGS. 6A and 6B a separation membrane module 1C according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.
  • the same components as those described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. This is the same in the embodiments described later.
  • the seal member 5B used in the present embodiment exemplifies a solid elastic body, but a hollow elastic body may be used.
  • the cross-sectional shape of the seal member 5A is preferably circular, but may be polygonal.
  • the material which can be used as the sealing member 5B, and preferable hardness are the same as that of 1st Embodiment.
  • the seal member 5B is the maximum of the first end member 3 when it is kept in a free natural shape only attached to the first end member 3 (normally). It has an outer diameter that fits inside the diameter. That is, the outer diameter of the natural seal member 5 ⁇ / b> B is slightly smaller than the maximum diameter of the first end member 3. The seal member 5 ⁇ / b> B is deformed by contact between the adjacent separation membrane elements 2 and is in close contact with the inner peripheral surface 7 a of the pressure vessel 7.
  • the outer cylindrical portion 42 of the second end member 4 protrudes from an end surface facing the first end member 3 at a position corresponding to the seal member 5B attached to the first end member 3.
  • a cylindrical projecting portion is integrally formed, and the pressing portion 40 is configured by the projecting portion.
  • the outer peripheral surface of the pressing portion 40 is a tapered surface that decreases in diameter as it moves away from the end surface of the outer cylindrical portion 42. That is, as shown in FIG. 6B, the pressing portion 40 is deformed so that when the adjacent separation membrane elements 2 are connected and brought into contact with each other, the sealing member 5B is pressed radially outward to expand the diameter, The seal member 5B is pressed against the inner peripheral surface 7a of the pressure vessel 7.
  • natural water which passed through the separation membrane element 2 formed between the 1st end member 3 and the 2nd end member 4 is made into the press part 40 around the separation membrane element 2 similarly to 1st Embodiment.
  • a communication path 40 a is provided that communicates the flow path 20 for guiding to the space with the space between the separation membrane element 2 and the inner peripheral surface 7 a of the pressure vessel 7.
  • the separation membrane module 1C of the present embodiment can achieve the same effects as the separation membrane module 1A of the first embodiment.
  • the pressing portion 40 provided on the second end member 4 is supported by the second end member 4 like the separation membrane module 1D of the modification shown in FIGS. 7A and 7B, similarly to the modification of the first embodiment. You may be comprised with another member. Needless to say, other modifications described in the first embodiment are applicable to the second embodiment.
  • first end member 3 and the second end member 4 have a substantially symmetrical shape, and the first end member 3 and the second end member 4 that are adjacent to each other are connected to the first end member 3 and the second end member 4.
  • An annular seal member 5 ⁇ / b> C is mounted across the second end member 4.
  • a groove for attaching a seal member 5C extending in the circumferential direction is formed in the first end member 3 by the flange portion 34, the small diameter portion 35, and the protruding portion 36, and the second end member 4
  • a groove for mounting the seal member 5 ⁇ / b> C extending in the circumferential direction is formed by the flange portion 44, the small diameter portion 45, and the protruding portion 46.
  • the seal member 5C When the seal member 5C is kept in a free natural shape only attached to the first end member 3 and the second end member 4, the seal member 5C is the maximum of the first end member 3 and the second end member 4 (normally). It has an outer diameter that fits inside the diameter. That is, the outer diameter of the natural seal member 5 ⁇ / b> C is slightly smaller than the maximum diameters of the first end member 3 and the second end member 4. Then, as shown in FIG. 8B, when the adjacent separation membrane elements 2 are connected and come into contact with each other, the seal member 5C protrudes radially outward by the first end member 3 and the second end member 4. To be pressed against the inner peripheral surface 7 a of the pressure vessel 7. That is, the seal member 5C is deformed by the contact between the adjacent separation membrane elements 2 and is in close contact with the inner peripheral surface 7a of the pressure vessel 7 as in the first embodiment and the second embodiment.
  • the seal member 5C includes a first ring portion 51 having a rectangular cross section, a second ring portion 52 having the same cross sectional shape as the first ring portion 51, a first ring portion 51, and a second ring portion 52. And a bridge portion 53 that bridges the outer wall in a radially outward direction.
  • the first ring portion 51 is held by the first end member 3 by being inserted into a groove formed by the flange portion 34, the small diameter portion 35, and the protruding portion 36.
  • the second ring portion 52 is held by the second end member 4 by being inserted into a groove formed by the flange portion 44, the small diameter portion 45, and the protruding portion 46.
  • the first ring portion 51 is placed on one side of the pressure vessel by the outer end surface of the flange portion 34 of the first end member 3 facing away from the exterior material 28 ( The second ring portion 52 is pressed toward the other side (downstream side) of the pressure vessel by the outer end surface of the flange portion 44 of the second end member 4 facing away from the exterior material 28. .
  • the bridge portion 53 has a length sufficiently longer than the total thickness of the protruding portion 36 and the protruding portion 46 in the axial direction of the seal member 5C.
  • the separation membrane module 1E is a downstream pressurization type separation membrane module as shown in FIG. 4A.
  • the through-hole 53a is provided in the downstream position rather than the center of the bridge part 53, an upstream pressurization type separation membrane module as shown to FIG. 4B is realizable.
  • the through holes 53a are preferably arranged at equal angular intervals on the same circumference.
  • the separation membrane module 1E of this embodiment when the separation membrane element 2 is inserted into the pressure vessel 7, the insertion operation is performed while maintaining the state where the adjacent separation membrane elements 2 are separated from each other by a certain distance. .
  • the upstream separation membrane element 2 is pushed in while the downstream separation membrane element 2 is drawn.
  • the seal member 5C is normally accommodated inside the maximum diameters of the first end member 3 and the second end member 4 on the inner peripheral surface 7a of the pressure vessel 7.
  • the separation membrane element 2 can be easily inserted into the pressure vessel 7 while sliding the first end member 3 and the second end member 4. Then, when the next separation membrane element 2 is disposed at the proper position, the seal member 5C is deformed and the gap between the separation membrane element 2 and the inner peripheral surface 7a of the pressure vessel 7 is sealed.
  • the bridge portion 53 of the seal member 5C does not necessarily have an arcuate cross-sectional shape as shown in FIGS. 8A and 8B.
  • the bridge portion 53 has a V-shaped cross-sectional shape. It may be.
  • the separation membrane module 1F of the present embodiment has the same configuration as the separation membrane module 1E of the third embodiment except for the shape of the seal member 5D.
  • the seal member 5 ⁇ / b> D used in the present embodiment is configured such that it hardly deforms when the adjacent separation membrane elements 2 are connected to each other after being attached to the first end member 3 and the second end member 4.
  • the seal member 5D In a state where the seal member 5D is kept in a free natural shape only attached to the first end member 3 and the second end member 4, it is the maximum of the first end member 3 and the second end member 4 (normally). It has an outer diameter that fits inside the diameter. That is, the outer diameter of the natural seal member 5 ⁇ / b> D is slightly smaller than the maximum diameters of the first end member 3 and the second end member 4. Then, as shown in FIG. 11B, after the adjacent separation membrane elements 2 are connected to each other, the pressure applied from one axial direction (the upstream side in the present embodiment) of the pressure vessel 7 is applied to the other axial direction of the pressure vessel 7.
  • the seal member 5D When it becomes larger than the pressure applied from the downstream side (in this embodiment), the seal member 5D is deformed so as to project outward in the radial direction and is pressed against the inner peripheral surface 7a of the pressure vessel 7. That is, the seal member 5 ⁇ / b> D is deformed by the supply of raw water (pressurized fluid) into the pressure vessel 7 and closely contacts the inner peripheral surface 7 a of the pressure vessel 7.
  • the seal member 5D includes a first ring part 51 having a trapezoidal cross section, a second ring part 52 having the same cross sectional shape as the first ring part 51, a first ring part 51, and a second ring part 52. And a bridge portion 53 for bridging.
  • the cross-sectional shape of the 1st ring part 51 and the 2nd ring part 52 may be a rectangular shape similarly to 3rd Embodiment.
  • the first ring portion 51 is held by the first end member 3 by being inserted into a groove formed by the flange portion 34, the small diameter portion 35, and the protruding portion 36.
  • the second ring portion 52 is held by the second end member 4 by being inserted into a groove formed by the flange portion 44, the small diameter portion 45, and the protruding portion 46.
  • the bridge portion 53 has a natural length of the seal member 5D in the axial direction of the seal member 5D, and the flange 34 and the second end of the first end member 3 when the adjacent separation membrane elements 2 are connected to each other.
  • the length of the member 4 is approximately the same as the distance from the flange 44 of the member 4. That is, when the adjacent separation membrane elements 2 are connected and contacted, the bridge portion 53 hardly deforms.
  • the bridge portion 53 is curved so that the center swells outward in the radial direction, but may be in a cylindrical shape parallel to the axial direction of the seal member 5D.
  • the seal member 5 ⁇ / b> D may have a substantially Y-shaped cross section that does not include the second enlarged diameter portion 55.
  • the bridge portion 53 has a first end member 3 and a first end located on a portion located on the opposite side (the other side in the axial direction of the pressure vessel 7) from the position where the enlarged diameter portion 54 extends from the position where the enlarged diameter portion 54 is connected.
  • a flow path 20 that is formed between the two end members 4 and guides the raw water that has passed through the separation membrane element 2 to the periphery of the separation membrane element 2, and the separation membrane element 2 and the inner peripheral surface 7 a of the pressure vessel 7.
  • a plurality of through holes 53a communicating with the space between them are provided. Therefore, contrary to the first embodiment, the separation membrane module 1F is an upstream pressurization type separation membrane module as shown in FIG. 4B.
  • the enlarged diameter portion 54 forms an opening that opens toward the upstream side between the bridge portion 53 and spreads radially outward when raw water flows into the opening from the upstream side, as shown in FIG. 11B.
  • the tip of the enlarged diameter portion 54 is pressed against the inner peripheral surface 7 a of the pressure vessel 7.
  • the second ring portion 52 is displaced to the downstream side due to the pressure difference between the upstream side and the downstream side, and the bridge portion 53 is deformed so as to swell slightly outward in the radial direction. To do.
  • the separation membrane element 2 when the separation membrane element 2 is inserted into the pressure vessel 7, the separation membrane element 2 is pushed in from one side (upstream side or downstream side) of the pressure vessel 7 in the axial direction. Can do.
  • the seal member 5D is normally accommodated inside the maximum diameters of the first end member 3 and the second end member 4 on the inner peripheral surface 7a of the pressure vessel 7.
  • the separation membrane element 2 can be easily inserted into the pressure vessel 7 while sliding the first end member 3 and the second end member 4.
  • the seal member 5D is deformed and the separation membrane element 2 and the inner peripheral surface 7a of the pressure vessel 7 are The gap is sealed.

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Abstract

　分離膜モジュール（１Ａ）は、筒状の圧力容器（７）と、圧力容器（７）内に挿入された、第１端部材（３）および第２端部材（４）を有する複数本の分離膜エレメント（２）と、隣り合う第１端部材（３）および第２端部材（４）の一方または双方に装着されたシール部材（５Ａ）と、を備えている。シール部材（５Ａ）は、通常時は装着された第１端部材（３）および／または第２端部材（４）の最大径よりも内側に収まり、隣り合う分離膜エレメント（２）同士の当接または圧力容器（７）内への加圧流体の供給によって変形して圧力容器（７）の内周面（７ａ）に密着する。

Description

分離膜モジュール
　本発明は、筒状の圧力容器内に複数本の分離膜エレメントが挿入された分離膜モジュールに関する。
　従来、例えば海水淡水化処理や超純水の製造などに用いられる分離膜モジュールが知られている。例えば、特許文献１には、図１２および図１３に示すような分離膜モジュール１０が開示されている。この分離膜モジュール１０は、筒状の圧力容器１１と、圧力容器１１内に一列に挿入された複数本の分離膜エレメント１２とを備えている。そして、図１２中に矢印で示すように、分離膜モジュール１０の一方の端部から圧力容器１１内に原水が供給されると、その原水が分離膜エレメント１２の分離膜によって透過水と濃縮水とに分離され、それらが分離膜モジュール１０の他方の端部から別々に排出される。
　各分離膜エレメント１２は、中心管の回りに巻き回された、分離膜を含む積層体と、この積層体を挟んで配置された一対の端部材１３とを有している。図１２および図１３に示す分離膜モジュール１０では、上流側の端部材１３に、分離膜エレメント１２と圧力容器１１の内周面との隙間を原水の上流側の圧力を利用してシールする断面略Ｕ字状のパッキン１５が装着されている。
　パッキン１５は、上流側の圧力が作用していない自然体でも圧力容器１１の内周面の直径と同程度の外径を有している。このため、従来、分離膜エレメント１２を圧力容器１１内に挿入する際には、分離膜エレメント１２の自重によって押し潰されるパッキン１５を圧力容器１１の内周面と摩擦させながら分離膜エレメント１２を圧力容器１１内に押し込んでいた。
特開２００９－２２０１０４号公報
　従来は外径が８インチの分離膜エレメントが主流であったが、近年では外径が１６～２４インチと大型の分離膜エレメントが開発されてきている。しかしながら、このような大型の分離膜エレメントでは、圧力容器の内周面とパッキンとの接触面積が増大するとともに、分離膜エレメントの重量が増大する。このため、従来の分離膜モジュールの構造では分離膜エレメントを圧力容器内に挿入するのが困難である。
　本発明は、このような事情に鑑み、分離膜エレメントを圧力容器内に容易に挿入することができる分離膜モジュールを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明は、筒状の圧力容器と、分離膜ならびにこの分離膜を挟んで配置された第１端部材および第２端部材を有し、前記圧力容器内に前記第１端部材と前記第２端部材とが当該圧力容器の軸方向に交互に並ぶように挿入された複数本の分離膜エレメントと、隣り合う前記第１端部材および前記第２端部材の一方または双方に装着された、通常時は、装着された前記第１端部材および／または前記第２端部材の最大径よりも内側に収まる環状のシール部材と、を備え、前記シール部材は、隣り合う分離膜エレメント同士の当接または前記圧力容器内への加圧流体の供給によって変形して前記圧力容器の内周面に密着する、分離膜モジュールを提供する。
　なお、「通常時」とは、シール部材が第１端部材および／または第２端部材（以下、単に「端部材」という。）に装着されただけの自由な自然形状に保たれる状態、すなわち端部材に装着されたシール部材が外力によって変形していない状態をいう。
　上記の構成によれば、通常時はシール部材が端部材の最大径よりも内側に収まるので、圧力容器の内周面上に端部材を滑らせながら分離膜エレメントを圧力容器内に容易に挿入することができる。そして、次の分離膜エレメントが正規の位置に配置される、または全ての分離膜エレメントが正規の位置に配置され、圧力容器内に原水が供給されると、シール部材が変形して分離膜エレメントと圧力容器の内周面との隙間がシールされる。
本発明の第１実施形態に係る分離膜モジュールの断面図 分離膜エレメントの一例であるスパイラル型分離膜エレメントの構成図 図３Ａは分離膜エレメント同士を連結する前の状態を示す拡大断面図、図３Ｂは分離膜エレメント同士を連結した後の状態を示す拡大断面図 図４Ａは下流加圧型の分離膜モジュールにおける原水の流れを示す模式図、図４Ｂは上流加圧型の分離膜モジュールにおける原水の流れを示す模式図 図５Ａおよび５Ｂは第１実施形態の変形例の分離膜モジュールを示す図であり、図５Ａは分離膜エレメント同士を連結する前の状態を示す拡大断面図、図５Ｂは分離膜エレメント同士を連結した後の状態を示す拡大断面図 図６Ａおよび６Ｂは本発明の第２実施形態に係る分離膜モジュールを示す図であり、図６Ａは分離膜エレメント同士を連結する前の状態を示す拡大断面図、図６Ｂは分離膜エレメント同士を連結した後の状態を示す拡大断面図 図７Ａおよび７Ｂは第２実施形態の変形例の分離膜モジュールを示す図であり、図７Ａは分離膜エレメント同士を連結する前の状態を示す拡大断面図、図７Ｂは分離膜エレメント同士を連結した後の状態を示す拡大断面図 図８Ａおよび８Ｂは本発明の第３実施形態に係る分離膜モジュールを示す図であり、図８Ａは分離膜エレメント同士を連結する前の状態を示す拡大断面図、図８Ｂは分離膜エレメント同士を連結した後の状態を示す拡大断面図 分離膜エレメントの第１端部材および第２端部材にシール部材が装着された状態を示す側面図 変形例のシール部材の断面図 図１１Ａおよび１１Ｂは本発明の第４実施形態に係る分離膜モジュールを示す図であり、図１１Ａは圧力容器内に原水が供給される前の状態を示す拡大断面図、図１１Ｂは圧力容器内に原水が供給された後の状態を示す拡大断面図 従来の分離膜モジュールの断面図 図１２の要部拡大図
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明は本発明の一例に関するものであり、本発明はこれらによって限定されるものではない。
　（第１実施形態）
　図１に、本発明の第１実施形態に係る分離膜モジュール１Ａを示す。この分離膜モジュール１Ａは、ベッセルと呼ばれる筒状の圧力容器７と、圧力容器７内に挿入された複数本の分離膜エレメント２とを備えている。
　圧力容器７の両端には、円盤状のキャップ８，９が取り付けられている。一方（図１では左側）のキャップ８には、原水を圧力容器７内に供給するための供給管８１が中心からずれた位置に設けられている。他方（図１では右側）のキャップ９には、透過水を取り出すための第１排出管９１が中心に設けられており、濃縮水を取り出すための第２排出管９２が中心からずれた位置に設けられている。すなわち、圧力容器７内には、一方のキャップ８から他方のキャップ９に向かう原水の流れが形成される。なお、供給管８１および第２排出管９２は、圧力容器７に設けられていてもよい。
　本実施形態では、分離膜エレメント２として、スパイラル型の逆浸透膜エレメントが用いられている。ただし、分離膜エレメント２は、例えばスパイラル型の限外濾過膜エレメントであってもよいし、その他の円筒形エレメントであってもよい。
　各分離膜エレメント２は、集水管として機能する中心管２１と、中心管２１の回りに巻き回された積層体２２と、積層体２２を挟んで配置された第１端部材３および第２端部材４と、積層体２２を取り巻く外装材２８とを有している。第１端部材３および第２端部材４は、積層体２２がテレスコピック状に伸張することを防止する役割も果たす。
　本実施形態では、分離膜エレメント２が、圧力容器７内に、第１端部材３が上流側に位置し、第２端部材４が下流側に位置する向きで挿入されている。換言すれば、第１端部材３と第２端部材４は、圧力容器７の軸方向に交互に並んでいる。
　また、本実施形態では、隣り合う分離膜エレメント２同士が、双方の分離膜エレメント２の中心管２１内に嵌り込む連結器６１によって、第１端部材３と第２端部材４とが密着した状態で、換言すれば隣り合う分離膜エレメント２同士が直接的に当接した状態で連結される。また、最上流側に位置する分離膜エレメント２における中心管２１の連結器６１と反対側の端部にはプラグ６２が取り付けられており、原水の中心管２１内への流入が阻止されている。さらに、最下流側に位置する分離膜エレメント２の中心管２１は、第２の連結器６３によって第１排出管９１と連結されている。
　図２に示すように、各分離膜エレメント２の中心管２１には、内部に透過水を流入させる複数の導入孔が形成されている。
　積層体２２は、巻き回される方向が一方の対辺方向となる矩形状をなしており、透過水流路材２４の両面に分離膜２３が重ね合わされた膜部材と、原水流路材２５とを含む。膜部材は、一方向に開口する袋状となるように分離膜２３同士が３辺で接合されており、その開口が中心管２１の導入孔と連通している。透過水流路材２４は、例えば樹脂からなる網であり、互いに接合される分離膜同士の間に透過水を流すための流路を形成する。原水流路材２５は、例えば樹脂からなる網（透過水流路材２４よりも網目の大きな網）であり、巻き回される膜部材の周回部分同士の間に原水を流すための流路を形成する。
　分離膜２３を構成する材料としては、低圧化に優れた芳香族ポリアミド系、透過性に優れたポリビニルアルコール系、ナノフィルトレーション膜に好適なスルホン化ポリエーテルスルホン系などが挙げられる。
　図１に戻って、第１端部材３は、中心管２１の端部に外嵌される内側筒部３１と、内側筒部３１を離間しながら取り囲む、内側筒部３１と同心の外側筒部３２とを有している。内側筒部３１と外側筒部３２とは複数のリブまたは貫通孔が形成された環状板（双方とも図示せず）で連結されており、これにより内側筒部３１と外側筒部３２との間に第１端部材３を貫通して原水を流通させる流通口が構成されている。
　第２端部材４は、第１端部材３と同様に、中心管２１の端部に外嵌される内側筒部４１と、内側筒部４１を離間しながら取り囲む、内側筒部４１と同心の外側筒部４２とを有している。内側筒部４１と外側筒部４２とは複数のリブまたは貫通孔が形成された環状板（双方とも図示せず）で連結されており、これにより内側筒部４１と外側筒部４２との間に第２端部材４を貫通して原水を流通させる流通口が構成されている。
　第１端部材３のうちで第２端部材４と隣接する第１端部材３（すなわち、最上流側に位置する分離膜エレメント２以外の分離膜エレメント２の第１端部材３）には、環状のシール部材５Ａが装着されている。最上流側に位置する分離膜エレメント２の第１端部材３には、従来と同じ断面略Ｕ字状のパッキン１５が装着されている。本実施形態では、最上流側に位置する分離膜エレメント２の第１端部材３も他の第１端部材３と同じ形状に形成されている。
　一方、第２端部材４のうちで第１端部材３と隣接する第２端部材４（すなわち、最下流側に位置する分離膜エレメント２以外の分離膜エレメント２の第２端部材４）には、シール部材５Ａを押圧する押圧部４０（図３Ａおよび３Ｂ参照）が設けられている。本実施形態では、最下流側に位置する分離膜エレメント２の第２端部材４も他の第２端部材４と同じ形状に形成されている。ただし、最下流側に位置する分離膜エレメント２の第２端部材４は、押圧部４０を有していない形状（例えば、第１端部材３と同じ形状）であってもよい。
　次に、図３Ａおよび３Ｂを参照して、シール部材５Ａ周辺の構成を詳細に説明する。
　第１端部材３の外側筒部３２は、外装材２８の内部に嵌り込むガイド部３３と、外装材２８の軸方向の動きを規制する鍔部３４とを有している。鍔部３４は外装材２８よりも径方向外側に張り出しており、この鍔部３４の外周面によって第１端部材３の最大径が規定されている。また、鍔部３４は、外装材２８と反対側を向く（すなわち、圧力容器７の軸方向と直交する）外端面を有しており、この外端面によってシール部材５Ａが第２端部材４と反対側から支持される。
　また、外側筒部３２は、シール部材５Ａを内側から保持する細径部３５と、細径部３５の先端から径方向外側に突出してシール部材５Ａが細径部３５から抜けることを防止する突出部３６とを有している。換言すれば、鍔部３４、細径部３５、および突出部３６によって、周方向に延びるシール部材５Ａ装着用の溝が形成されている。
　シール部材５Ａは、第１端部材３に装着されただけの自由な自然形状に保たれる状態では（通常時は）第１端部材３の最大径よりも内側に収まるような外径を有している。すなわち、自然体でのシール部材５Ａの外径は、第１端部材３の最大径よりも僅かに小さい。そして、シール部材５Ａは、隣り合う分離膜エレメント２同士の当接によって変形して圧力容器７の内周面７ａに密着する。
　本実施形態で用いられるシール部材５Ａは、中空の弾性体を例示するが、中空でなくてもよい。シール部材５Ａの断面形状は、円形状であることが好ましいが、多角形状であってもよい。シール部材５Ａを構成する材料としては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）などの合成ゴム、あるいは天然ゴムなどを用いることができる。また、シール部材５Ａの硬さは、ショア硬度で３０～８０の範囲内が好ましく、４０～６０の範囲内がより好ましい。硬度が高すぎると押圧時に割れやすくなり、硬度が低すぎると流体の圧力に耐えきれずにシール機能が不十分になる。
　一方、第２端部材４の外側筒部４２は、外装材２８の内部に嵌り込むガイド部４３と、外装材２８の軸方向の動きを規制する鍔部４４とを有している。鍔部４４は外装材２８よりも径方向外側に張り出しており、この鍔部４４の外周面によって第２端部材４の最大径が規定されている。なお、第２端部材４の最大径は、第１端部材３の最大径と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　外側筒部４２には、第１端部材３に装着されたシール部材５Ａと対応する位置で第１端部材３と対向する端面から突出する筒状の突出部が一体的に成形されており、この突出部によって上述した押圧部４０が構成されている。押圧部４０は、外側筒部４２の端面と平行でフラットな先端面を有している。すなわち、押圧部４０は、図３Ｂに示すように、隣り合う分離膜エレメント２同士が連結されて当接したときに、シール部材５Ａを圧力容器７の軸方向に押圧してその方向に押しつぶすように変形させ、シール部材５Ａを圧力容器７の内周面７ａに押し付ける。
　さらに、本実施形態では、第１端部材３と第２端部材４との間に、分離膜エレメント２を通過した原水を分離膜エレメント２の周囲に導くための流路２０が形成されている。流路２０は、例えば第１端部材３の外側筒部３２における第２端部材４と対向する端面に形成された溝で構成することができる。
　また、押圧部４０には、当該押圧部４０を径方向に貫通する貫通孔が設けられており、この貫通孔によって、分離膜エレメント２と圧力容器７の内周面７ａとの間の空間を流路２０と連通する連通路４０ａが構成されている。このため、分離膜モジュール１Ａは、図４Ａに示すように、個々の分離膜エレメント２の外装材２８の外面にその分離膜エレメント２を通過した後の原水の圧力を作用させる下流加圧型の分離膜モジュールとなっている。これにより、原水の圧力が急激に上昇する運転開始時などに、分離膜エレメント２の内外で大きな圧力差が生じることを防いで、分離膜エレメント２が破損するのを防ぐことができる。なお、連通路４０ａは、押圧部４０を複数の円弧状のピースに分割し、それらのピース同士の間に形成される隙間で構成してもよい。
　以上説明した本実施形態の分離膜モジュール１Ａでは、通常時はシール部材５Ａが第１端部材３の最大径よりも内側に収まるので、圧力容器７の内周面７ａ上に第１端部材３を滑らせながら分離膜エレメント２を圧力容器７内に容易に挿入することができる。そして、次の分離膜エレメント２が正規の位置に配置されると、シール部材５Ａが変形して分離膜エレメント２と圧力容器７の内周面７ａとの隙間がシールされる。
　＜変形例＞
　分離膜エレメント２は、圧力容器７内に、前記実施形態とは逆に第１端部材３が下流側に位置し、第２端部材４が上流側に位置する向きで挿入されていてもよい。この場合には、図４Ｂに示すように、個々の分離膜エレメント２の外装材２８の外面にその分離膜エレメント２を通過する前の原水の圧力を作用させる上流加圧型の分離膜モジュールを実現することができる。なお、その場合には、図４Ｂに示すように、最下流側に位置する分離膜エレメント２の第１端部材３に従来と同じパッキン１５を装着すればよい。
　あるいは、原水の圧力を徐々に上昇させる場合や、原水にかけられる操作圧力が小さな場合には、第１端部材３と第２端部材４との間に流路２０が形成されておらず、押圧部４０に連通路４０ａが設けられていなくてもよい。
　また、前記実施形態では、第１端部材３と第２端部材４が密着する状態で隣り合う分離膜エレメント２同士が連結されていたが、隣り合う分離膜エレメント２同士は、図１２に示す従来の分離膜モジュール１０と同様に、中心管２１に外側から嵌合する連結器によって第１端部材３と第２端部材４とが離間した状態で連結されてもよい。すなわち、隣り合う分離膜エレメント２同士は必ずしも直接的に当接する必要はなく、連結器を介して当接してもよい。この場合には、第１端部材３と第２端部材４との間に形成される隙間によって、分離膜エレメント２を通過した原水を分離膜エレメント２の周囲に導くための流路２０が構成される。
　また、前記実施形態では、押圧部４０が第２端部材４に一体的に成形された突出部で構成されていたが、第２端部材４に設けられる押圧部４０は、図５Ａおよび５Ｂに示す変形例の分離膜モジュール１Ｂのように、第２端部材４に支持された別部材で構成されていてもよい。
　具体的に、分離膜モジュール１Ｂでは、第２端部材４の外側筒部４２が、第１端部材３の外側筒部３２の鍔部３４、細径部３５、および突出部３６と同形状の鍔部４４、細径部４５、および突出部４６を有している。そして、押圧部４０は、突出部４６で内側から保持される筒状の部材で構成されており、鍔部４４の外装材２８と反対側を向く（すなわち、圧力容器７の軸方向と直交する）外端面によって第１端部材３と反対側から支持される。
　このようにすれば、第１端部材３と第２端部材４とを対称な形状または共通部品とすることが可能になり、製造コストを低減することができる。
　（第２実施形態）
　次に、図６Ａおよび６Ｂを参照して、本発明の第２実施形態に係る分離膜モジュール１Ｃを説明する。なお、本実施形態では、上述した構成と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する。この点は、後述する実施形態でも同様である。
　本実施形態で用いられるシール部材５Ｂは、中実の弾性体を例示するが、中空弾性体を用いてもよい。シール部材５Ａの断面形状は、円形状であることが好ましいが、多角形状であってもよい。なお、シール部材５Ｂとして使用可能な材料や好ましい硬さは、第１実施形態と同様である。
　シール部材５Ｂは、第１実施形態のシール部材５Ａと同様に、第１端部材３に装着されただけの自由な自然形状に保たれる状態では（通常時は）第１端部材３の最大径よりも内側に収まるような外径を有している。すなわち、自然体でのシール部材５Ｂの外径は、第１端部材３の最大径よりも僅かに小さい。そして、シール部材５Ｂは、隣り合う分離膜エレメント２同士の当接によって変形して圧力容器７の内周面７ａに密着する。
　第２端部材４の外側筒部４２には、第１実施形態と同様に、第１端部材３に装着されたシール部材５Ｂと対応する位置で第１端部材３と対向する端面から突出する筒状の突出部が一体的に成形されており、この突出部によって押圧部４０が構成されている。本実施形態では、押圧部４０の外周面が外側筒部４２の端面から離れるにつれて縮径するテーパー面となっている。すなわち、押圧部４０は、図６Ｂに示すように、隣り合う分離膜エレメント２同士が連結されて当接したときに、シール部材５Ｂを径方向外側に押圧して拡径させるように変形させ、シール部材５Ｂを圧力容器７の内周面７ａに押し付ける。
　また、押圧部４０には、第１実施形態と同様に、第１端部材３と第２端部材４との間に形成された、分離膜エレメント２を通過した原水を分離膜エレメント２の周囲に導くための流路２０を、分離膜エレメント２と圧力容器７の内周面７ａとの間の空間と連通する連通路４０ａが設けられている。
　本実施形態の分離膜モジュール１Ｃでも、第１実施形態の分離膜モジュール１Ａと同様の効果を得ることができる。
　＜変形例＞
　第２端部材４に設けられる押圧部４０は、第１実施形態の変形例と同様に、図７Ａおよび７Ｂに示す変形例の分離膜モジュール１Ｄのように、第２端部材４に支持された別部材で構成されていてもよい。なお、第１実施形態で説明したその他の変形例が第２実施形態に適用可能であることは言うまでもない。
　（第３実施形態）
　次に、図８Ａおよび８Ｂを参照して、本発明の第３実施形態に係る分離膜モジュール１Ｅを説明する。
　本実施形態では、第１端部材３と第２端部材４とが略対称な形状を有しており、隣り合う第１端部材３および第２端部材４に、当該第１端部材３および第２端部材４に跨って環状のシール部材５Ｃが装着されている。具体的には、第１端部材３に、鍔部３４、細径部３５、および突出部３６によって周方向に延びるシール部材５Ｃ装着用の溝が形成されているとともに、第２端部材４に、鍔部４４、細径部４５、および突出部４６によって周方向に延びるシール部材５Ｃ装着用の溝が形成されている。
　シール部材５Ｃは、第１端部材３および第２端部材４に装着されただけの自由な自然形状に保たれる状態では（通常時は）第１端部材３および第２端部材４の最大径よりも内側に収まるような外径を有している。すなわち、自然体でのシール部材５Ｃの外径は、第１端部材３および第２端部材４の最大径よりも僅かに小さい。そして、図８Ｂに示すように、隣り合う分離膜エレメント２同士が連結されて当接したときに、シール部材５Ｃは、第１端部材３および第２端部材４によって径方向外側に張り出すように押しつぶされて、圧力容器７の内周面７ａに押し付けられる。すなわち、シール部材５Ｃは、第１実施形態および第２実施形態と同様に、隣り合う分離膜エレメント２同士の当接によって変形して圧力容器７の内周面７ａに密着する。
　具体的に、シール部材５Ｃは、断面矩形状の第１リング部５１と、第１リング部５１と同一の断面形状の第２リング部５２と、第１リング部５１と第２リング部５２とを径方向外側に膨らみながら橋架する橋架部５３とを有している。
　第１リング部５１は、鍔部３４、細径部３５および突出部３６によって形成される溝に挿入されることにより第１端部材３に保持される。第２リング部５２は、鍔部４４、細径部４５および突出部４６によって形成される溝に挿入されることにより第２端部材４に保持される。そして、隣り合う分離膜エレメント２同士が連結されて当接したときには、第１リング部５１が第１端部材３の鍔部３４における外装材２８と反対側を向く外端面によって圧力容器の一方（上流側）に向かって押圧され、第２リング部５２が第２端部材４の鍔部４４における外装材２８と反対側を向く外端面によって圧力容器の他方（下流側）に向かって押圧される。
　橋架部５３は、シール部材５Ｃの軸方向において、突出部３６と突出部４６の合計厚さよりも十分に長い長さを有している。そして、隣り合う分離膜エレメント２同士が連結されて当接したときには、橋架部５３が径方向外側に膨らむように変形し、橋架部５３の中央が圧力容器７の内周面７ａに押し付けられる。
　橋架部５３には、中央よりも上流側の位置に、第１端部材３と第２端部材４との間に形成された、分離膜エレメント２を通過した原水を分離膜エレメント２の周囲に導くための流路２０を、分離膜エレメント２と圧力容器７の内周面７ａとの間の空間と連通する複数の貫通孔５３ａが設けられている。このため、第１実施形態と同様に、分離膜モジュール１Ｅは、図４Ａに示すような下流加圧型の分離膜モジュールとなっている。なお、貫通孔５３ａが橋架部５３の中央よりも下流側の位置に設けられていれば、図４Ｂに示すような上流加圧型の分離膜モジュールを実現することができる。また、貫通孔５３ａは、図９に示すように、同一円周上に等角度間隔で配置されていることが好ましい。
　本実施形態の分離膜モジュール１Ｅでは、圧力容器７内へ分離膜エレメント２を挿入する際には、隣り合う分離膜エレメント２同士が一定距離を隔てて離間する状態を維持しながら挿入作業を行う。例えば、下流側の分離膜エレメント２を引き込みながら上流側の分離膜エレメント２を押し込む。
　以上説明した本実施形態の分離膜モジュール１Ｅでは、通常時はシール部材５Ｃが第１端部材３および第２端部材４の最大径よりも内側に収まるので、圧力容器７の内周面７ａ上に第１端部材３および第２端部材４を滑らせながら分離膜エレメント２を圧力容器７内に容易に挿入することができる。そして、次の分離膜エレメント２が正規の位置に配置されると、シール部材５Ｃが変形して分離膜エレメント２と圧力容器７の内周面７ａとの隙間がシールされる。
　＜変形例＞
　なお、シール部材５Ｃの橋架部５３は、図８Ａおよび８Ｂに示すように必ずしも円弧状の断面形状を有している必要はなく、例えば図１０に示すようにＶ字状の断面形状を有していてもよい。
　（第４実施形態）
　次に、図１１Ａおよび１１Ｂを参照して、本発明の第４実施形態に係る分離膜モジュール１Ｆを説明する。
　本実施形態の分離膜モジュール１Ｆは、シール部材５Ｄの形状を除き、第３実施形態の分離膜モジュール１Ｅと同様の構成を有している。本実施形態で用いられるシール部材５Ｄは、第１端部材３および第２端部材４に装着された後に隣り合う分離膜エレメント２同士が連結されただけでは殆ど変形しないように構成されている。
　シール部材５Ｄは、第１端部材３および第２端部材４に装着されただけの自由な自然形状に保たれる状態では（通常時は）第１端部材３および第２端部材４の最大径よりも内側に収まるような外径を有している。すなわち、自然体でのシール部材５Ｄの外径は、第１端部材３および第２端部材４の最大径よりも僅かに小さい。そして、図１１Ｂに示すように、隣り合う分離膜エレメント２同士が連結された後に、圧力容器７の軸方向の一方（本実施形態では上流側）からかかる圧力が圧力容器７の軸方向の他方（本実施形態では下流側）からかかる圧力よりも大きくなったときに、シール部材５Ｄは、径方向外側に張り出すように変形して、圧力容器７の内周面７ａに押し付けられる。すなわち、シール部材５Ｄは、圧力容器７内への原水（加圧流体）の供給によって変形して圧力容器７の内周面７ａに密着する。
　具体的に、シール部材５Ｄは、断面台形状の第１リング部５１と、第１リング部５１と同一の断面形状の第２リング部５２と、第１リング部５１と第２リング部５２とを橋架する橋架部５３とを有している。なお、第１リング部５１および第２リング部５２の断面形状は、第３実施形態と同様に矩形状であってもよい。
　第１リング部５１は、鍔部３４、細径部３５および突出部３６によって形成される溝に挿入されることにより第１端部材３に保持される。第２リング部５２は、鍔部４４、細径部４５および突出部４６によって形成される溝に挿入されることにより第２端部材４に保持される。
　橋架部５３は、シール部材５Ｄの軸方向において、シール部材５Ｄの自然長が、隣り合う分離膜エレメント２同士が連結されて当接したときの第１端部材３の鍔部３４と第２端部材４の鍔部４４との間の距離と略同じになる程度の長さを有している。すなわち、隣り合う分離膜エレメント２同士が連結されて当接したときには、橋架部５３は殆ど変形しない。なお、図例では、橋架部５３は、中央が径方向外側に膨らむように湾曲しているが、シール部材５Ｄの軸方向に平行な筒状であってもよい。
　橋架部５３の外周面には、拡径しながら圧力容器７の軸方向の一方（本実施形態では上流側）に延びる拡径部５４が設けられている。なお、本実施形態では、橋架部５３の外周面に、拡径部５４と対称な形状の第２の拡径部５５が、拡径部５４と連続して設けられている。ただし、シール部材５Ｄは、第２の拡径部５５を有しない断面略Ｙ字型であってもよい。
　また、橋架部５３には、拡径部５４がつながる位置から拡径部５４が延びる方向と反対側（圧力容器７の軸方向の他方側）に位置する部分に、第１端部材３と第２端部材４との間に形成された、分離膜エレメント２を通過した原水を分離膜エレメント２の周囲に導くための流路２０を、分離膜エレメント２と圧力容器７の内周面７ａとの間の空間と連通する複数の貫通孔５３ａが設けられている。このため、第１実施形態とは逆に、分離膜モジュール１Ｆは、図４Ｂに示すような上流加圧型の分離膜モジュールとなっている。
　拡径部５４は、橋架部５３との間に上流側に向かって開く開口を形成しており、図１１Ｂに示すように、その開口内に上流側から原水が流入すると、径方向外側に広がるように変形し、拡径部５４の先端が圧力容器７の内周面７ａに押し付けられる。なお、拡径部５４が変形するのと同時に、上流側と下流側の圧力差によって第２リング部５２が下流側に位置ずれするとともに、橋架部５３が僅かに径方向外側に膨らむように変形する。
　本実施形態の分離膜モジュール１Ｆでは、圧力容器７内へ分離膜エレメント２を挿入する際には、圧力容器７の軸方向の一方（上流側または下流側）から、分離膜エレメント２を押し込むことができる。
　以上説明した本実施形態の分離膜モジュール１Ｆでは、通常時はシール部材５Ｄが第１端部材３および第２端部材４の最大径よりも内側に収まるので、圧力容器７の内周面７ａ上に第１端部材３および第２端部材４を滑らせながら分離膜エレメント２を圧力容器７内に容易に挿入することができる。そして、全ての分離膜エレメント２が正規の位置に配置され、圧力容器７内に原水が供給されると、シール部材５Ｄが変形して分離膜エレメント２と圧力容器７の内周面７ａとの隙間がシールされる。
　＜変形例＞
　なお、分離膜エレメント２が圧力容器７内に、第１端部材３が下流側に位置し、第２端部材４が上流側に位置する向きで挿入される場合には、拡径部５４が橋架部５３との間に下流側に向かって開く開口を形成し、貫通孔５３ａがその反対側に位置するようになる。この場合には、図４Ａに示すような下流加圧型の分離膜モジュールを実現することができる。
　１Ａ～１Ｆ　分離膜モジュール
　２　　分離膜エレメント
　２０　流路
　２１　中心管
　２２　分離膜
　３　　第１端部材
　４　　第２端部材
　４０　押圧部
　４０ａ　貫通孔
　５Ａ～５Ｄ　シール部材
　５１　第１リング部
　５２　第２リング部
　５３　橋架部
　５３ａ　貫通孔
　５４　拡径部
　７　　圧力容器
　７ａ　内周面

Claims (10)

  1. 　筒状の圧力容器と、
    　分離膜ならびにこの分離膜を挟んで配置された第１端部材および第２端部材を有し、前記圧力容器内に前記第１端部材と前記第２端部材とが当該圧力容器の軸方向に交互に並ぶように挿入された複数本の分離膜エレメントと、
    　隣り合う前記第１端部材および前記第２端部材の一方または双方に装着された、通常時は、装着された前記第１端部材および／または前記第２端部材の最大径よりも内側に収まる環状のシール部材と、を備え、
    　前記シール部材は、隣り合う分離膜エレメント同士の当接または前記圧力容器内への加圧流体の供給によって変形して前記圧力容器の内周面に密着する、分離膜モジュール。
  2. 　前記シール部材は、前記第１端部材のうちで前記第２端部材と隣接する前記第１端部材に装着されており、
    　前記第２端部材のうちで前記第１端部材と隣接する第２端部材には、隣り合う前記分離膜エレメント同士が当接したときに前記シール部材を押圧することにより前記シール部材を変形させて前記圧力容器の内周面に押し付ける押圧部が設けられている、請求項１に記載の分離膜モジュール。
  3. 　前記押圧部は、前記第２端部材に一体的に成形された突出部で構成されている、請求項２に記載の分離膜モジュール。
  4. 　前記押圧部は、前記第２端部材に支持された別部材で構成されている、請求項２に記載の分離膜モジュール。
  5. 　前記第１端部材と前記第２端部材との間には、前記分離膜エレメント内を通過した原水を前記分離膜エレメントの周囲に導くための流路が形成されており、
    　前記押圧部には、前記分離膜エレメントと前記圧力容器の内周面との間の空間を前記流路と連通する連通路が設けられている、請求項２～４のいずれか一項に記載の分離膜モジュール。
  6. 　前記シール部材は、隣り合う前記第１端部材および前記第２端部材にこれらに跨って装着されており、隣り合う前記分離膜エレメント同士が当接したときに前記第１端部材および前記第２端部材によって径方向外側に張り出すように押しつぶされて前記圧力容器の内周面に押し付けられるように構成されている、請求項１に記載の分離膜モジュール。
  7. 　前記シール部材は、前記第１端部材に保持される第１リング部と、前記第２端部材に保持される第２リング部と、前記第１リング部と前記第２リング部とを径方向外側に膨らみながら橋架する橋架部とを有している、請求項６に記載の分離膜モジュール。
  8. 　前記第１端部材と前記第２端部材との間には、前記分離膜エレメント内を通過した原水を前記分離膜エレメントの周囲に導くための流路が形成されており、
    　前記シール部材の前記橋架部には、前記分離膜エレメントと前記圧力容器の内周面との間の空間を前記流路と連通する貫通孔が設けられている、請求項７に記載の分離膜モジュール。
  9. 　前記シール部材は、隣り合う前記第１端部材および前記第２端部材にこれらに跨って装着されており、前記圧力容器の軸方向の一方からかかる圧力が前記圧力容器の軸方向の他方からかかる圧力より大きくなったときに径方向外側に張り出すように変形して前記圧力容器の内周面に押し付けられるように構成されており、
    　前記第１端部材と前記第２端部材との間には、前記分離膜エレメント内を通過した原水を前記分離膜エレメントの周囲に導くための流路が形成されており、
    　前記シール部材には、前記分離膜エレメントと前記圧力容器の内周面との間の空間を前記流路と連通する貫通孔が設けられている、請求項１に記載の分離膜モジュール。
  10. 　前記シール部材は、前記第１端部材に保持される第１リング部と、前記第２端部材に保持される第２リング部と、前記第１リング部と前記第２リング部とを橋架する橋架部と、前記橋架部の外周面に設けられた、拡径しながら前記圧力容器の軸方向の一方に延びる拡径部とを有しており、
    　前記貫通孔は、前記橋架部における前記拡径部がつながる位置から前記圧力容器の軸方向の他方側に位置する部分に形成されている、請求項９に記載の分離膜モジュール。
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