JP7035398B2

JP7035398B2 - 集水構造

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Publication number: JP7035398B2
Application number: JP2017176260A
Authority: JP
Inventors: 長武高瀬; 太一成田
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 2017-09-14
Filing date: 2017-09-14
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2037-09-14
Also published as: JP2019051463A

Description

本発明は、固液分離により得られた濾過水の集水構造に関する。

膜ろ過装置の組立の効率化を図るものとして、例えば、特許文献１の浸漬型膜ろ過装置が挙げられ、弾性チューブとワンタッチ継ぎ手を併用することにより、ろ過膜のろ過水排出口と集水管のろ過器接続口との接続が容易なものとなっている。

特許文献２の膜モジュールは、その集水部が複数の単位部品に分割可能であり、膜モジュールの増設をする際の作業性の向上が図られ、また、集水部の構成材料にはステンレス製に代えて樹脂等の安価な材料が適用されている。

特開２００７－８３２２９号公報特開２００９－１１３０４２号公報

しかし、特許文献１の膜ろ過装置は、メンテナンス（膜損傷による交換等）の際に、集水管と膜エレメントに接続されたチューブの双方の固定を解除しなければならない。

膜分離装置において、濾過膜モジュール面の間隔は、膜面の洗浄を行う上で重要であり、膜エレメントは洗浄空気で膜面を効果的に洗浄するため所定の間隔で配置される。

しかし、特許文献２の膜モジュールは、分割された集水部の主管の接続部が重なり合う部分は枝管が形成されないことから、並設される複数の濾過膜エレメントの間隔には制約がある。

本発明は、上記の事情に鑑み、膜ろ過装置の組み立ての効率性及びメンテナンス性をさらに向上させることを課題とする。

そこで、本発明の一態様は、固液分離により得られた濾過水の集水構造であって、固液分離に供される膜エレメントの濾過水取出部が接続されて当該膜エレメントから濾過水が導入される単位集水部を有し、この単位集水部は、他の前記単位集水部と直列に連結可能である。

本発明の一態様は、前記単位集水部は、前記濾過水を流通させる集水本体部と、他の前記単位集水部の集水本体部に挿入される挿入部とを有する。

本発明の一態様は、前記集水本体部の周壁部には、さらに他の前記単位集水部の挿入部が挿入される挿入溝が形成されている。

本発明の一態様は、前記集水本体部の周壁部には、さらに他の前記単位集水部の挿入部と嵌合する挿入受け部が形成されている。

本発明の一態様は、前記集水本体部は、前記膜エレメントの濾過水取出部が嵌挿される第一の接続孔が形成された接続部を備え、前記挿入部には、前記単位集水部が他の前記単位集水部と直列連結された際に当該他の単位集水部の接続部の第一の接続孔と連通する第二の接続孔が形成されている。

本発明の一態様は、前記濾過水取出部には、前記接続部に嵌挿される接続部材が装着され、この接続部材には、この接続部材と前記接続部との間を液密に封止する止水部材がさらに装着されている。

本発明の一態様は、前記濾過水取出部には、この濾過水取出部と前記接続部との間を液密に封止する止水部材がさらに装着されている。

本発明の一態様は、前記接続部、並びに、前記第一及び第二の接続孔は、前記集水本体部の軸方向を対称軸として対称に配置形成されている。

本発明の一態様は、前記集水本体部は、横断面が多角形状の筒体からなる。

以上の本発明によれば、膜ろ過装置の組み立ての効率性及びメンテナンス性がさらに向上する。

（ａ）本発明の実施形態１における集水部の単位集水部の正面図、（ｂ）は当該単位集水部の側面図、（ｃ）当該集水部の組み立て例。実施形態１の膜エレメントの正面図。（ａ）実施形態１の膜エレメントと集水部との接続例、（ｂ）当該膜エレメントが接続された集水部の横断面図。実施形態１における膜エレメントが接続された集水部の横断面図。（ａ）本発明の実施形態２における単位集水部の正面図、（ｂ）は当該単位集水部の側面図。（ａ）膜エレメントのヘッダー及びフッターに接続される集水部の適用例、（ｂ）当該膜エレメントが一対に接続される集水部の適用例。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

［実施形態１］
図１に示された本実施形態の集水部１は、本発明の集水構造の一態様であり、図２に例示された固液分離に供される膜エレメント２が接続され、さらに、この膜エレメント２の数に応じて増設可能となっている。

（集水部１の構成例）
集水部１は、図３に示されたように膜エレメント２が接続されてこの膜エレメント２から濾過水が導入される単位集水部１０を有する。

単位集水部１０は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの樹脂材料や、ポリ塩化ビニルと繊維強化プラスチックとの複合材料、ポリエチレンと繊維強化プラスチックとの複合材料などを用いて射出成型などにより作製される。

図１に例示された単位集水部１０は、横断面が多角形状の筒体からなり、同図（ｃ）に示したように他の単位集水部１０と直列に連結可能となっている。

さらに、単位集水部１０は、濾過水を流通させる集水本体部１１と、他の単位集水部１０の集水本体部１１に挿入される挿入部１２を有する。そして、集水本体部１１の周壁部には、さらに他の単位集水部１０の挿入部１２が挿入される挿入溝１３が形成されている。

また、集水本体部１１の外周部には、図３に示したように、膜エレメント２の濾過水取出部２４が接続部材２５を介して挿入接続される接続部１４が突設されている。接続部１４には、膜エレメント２の濾過水取出部２４が嵌挿される第一の接続孔として接続孔１５が形成されている。そして、この接続部１４は膜エレメント２の濾過水取出部２４が集水本体部１１に対して液密に接続される適度な長さで集水本体部１１の外周部から突出した状態となっている。

さらに、挿入部１２においても、前記一つの膜エレメント２と並列に配置される他の膜エレメント２の濾過水取出部２４が挿入接続される第二の接続孔として接続孔１６が形成されている。この挿入部１２の接続孔１６は単位集水部１０が他の単位集水部１０と直列連結された際に当該他の単位集水部１０の集水本体部１１の接続孔１５と連通するように形成される。

以上説明した集水部１は、単位集水部１０に対する膜エレメント２の取付け方向（角度）が一方向に揃えやすいように、図１に示したように、単位集水部１０の横断面の形状が略四角形となっているが、略四角形以外の略多角形としてもよい。尚、横断面の形状が円形状の場合に、後述の単位集水部１０の挿入部１２の外周部及び集水本体部１１の内周部に突起部や切込部などの目印を施せば、単位集水部１０の連結の位置決めが確実となる。

（膜エレメント２の構成例）
膜エレメント２は、図２に示されたように、固液分離に供される濾過本体部２１と、この濾過本体部２１の一端部から当該固液分離の処理水を集水するヘッダー２２と、濾過本体部２１の他端部を液密に封止するフッター２３とを備える。

濾過本体部２１は、平板状の濾過部材から成る。この濾過部材の内部には固液分離により得られた濾過水を流通させる空間として流通路または流通間隙が形成されている。濾過部材の具体的な態様としては、通水性の平板状の支持体に濾過膜が形成されたものが挙げられるが、濾過機能を有していればよいので、特定の態様に限定しない。

濾過本体部２１，ヘッダー２２，フッター２３の構成材料としては、固液分離技術に適用されている金属，セラミック等に例示される周知の無機材料または高分子樹脂等に例示される周知の有機材料が挙げられる。前記構成材料は、濾過本体部２１，ヘッダー２２及びフッター２３が膜分離装置として組み込まれた際に濾過本体部２１の洗浄のための気液混合流によって破損しない程度の強度を有していればよいので、特に限定しない。

ヘッダー２２，フッター２３は例えば接着、溶着若しくはモールド形態により濾過本体部２１の一端部，他端部に各々液密的に固定される。

ヘッダー２２の上端部には、集水部１に接続される濾過水取出部２４が具備されている。濾過水取出部２４の構成材料には、濾過本体部２１，ヘッダー２２，フッター２３と同様の構成材料が適用される。濾過水取出部２４としては、円筒状の態様が挙げられるが、横断面が円形以外の三角形、四角形に例示される多角形の態様を適用してもよい。

膜エレメント２の他の態様としては、濾過本体部２１の周縁部に設けられる前記無機材料若しくは前記有機材料からなる枠体と、この枠体の一つの端面と一体的に設けられる濾過水取出部２４とからなる態様としてもよい。

また、図３に示されたように、濾過水取出部２４には、集水本体部１１の接続部１４に嵌挿される円筒状の接続部材２５が装着されている。接続部材２５は、集水部１と同様の材質から成る。

そして、この接続部材２５の内周面には濾過水取出部２４との間での液密性を確保する図示省略の止水部材が付帯されている。さらに、接続部材２５の外周面には、この接続部材２５と集水部１との間を液密に封止する止水部材２６がさらに装着される。止水部材２６は水処理技術に採用されているＯリング等に例示される周知の弾性部材を適用すればよい。

（組み立ての手順例）
図１～３を参照しながら集水部１の組み立て手順について説明する。

先ず、膜分離装置に使用される膜エレメント２と同数の単位集水部１０が用意される。次いで、図１（ａ）（ｂ）に示された一つの単位集水部１０の挿入溝１３に他の単位集水部１０の挿入部１２が挿入される。次いで、この他の単位集水部１０の挿入溝１３にさらに他の単位集水部１０の挿入部１２が挿入される。以上の作業が繰り返し行われることにより前記同数の単位集水部１０が直列に連結されることにより集水部１が組み立てられる。

同図（ｃ）に示された集水部１は少なくとも６つ以上の単位集水部１０が直列に連結された状態となっている。また、隣接する単位集水部１０のうち、一方の単位集水部１０の挿入部１２における接続孔１６は、他方の単位集水部１０の集水本体部１１における接続孔１５と連通した状態となっている。さらに、一方の単位集水部１０の挿入部１２と他方の集水本体部１１の挿入溝１３は接着剤により液密性が確保されて接着された状態となっている。この接着剤は、集水部１の材質を接着可能なものであればよい。

また、集水部１の両端または一端の単位集水部１０を密閉させる際には単位集水部１０の挿入部１２，挿入溝１３のいずれかと嵌合して当該両端または一端の開口部を液密に封止可能な図示省略の封止部材が単位集水部１０に装着される。

そして、この集水部１は図示省略の膜分離装置の枠体内に設置される。次いで、図３（ａ）（ｂ）に示したように個々の単位集水部１０の接続孔１５，１６に対して膜エレメント２の濾過水取出部２４が接続部材２５を介して挿入接続される。以上のように前記膜分離装置の枠体内において複数の膜エレメント２が並列に配置される。

（本実施形態の効果）
以上の本実施形態の集水部１によれば、膜エレメント２の濾過水取出部２４が単位集水部１０に対して直接挿入接続可能であるので、従来の接続用のチューブを用いることなく集水部１に対して膜エレメント２を着脱自在に接続できる。

また、集水部１は、任意個数の単位集水部１０が直列に連結して成るので、膜エレメント２の数に応じて増設組立が可能となる。

さらに、集水部１の単位集水部１０の横断面は、多角形に形成されているので、単位集水部１０を連結させる際、隣接の単位集水部１０の接続方向の間違いを回避でき、双方の単位集水部１０の接続孔１５，１６が互いに連通し易くなる。したがって、集水部１の組み立て作業性が向上する。

そして、隣接する単位集水部１０のうち一方の単位集水部１０の集水本体部１１の挿入溝１３に対して他方の単位集水部１０の集水本体部の挿入部１２が挿入することにより単位集水部１０が直列に連結されるようになっている。したがって、単位集水部１０の連結構造による集水部１への膜エレメント２の接続間隔の制約が解消される。よって、膜分離装置における膜エレメント２の設置数の制約も解消され、膜分離装置の処理能力の向上が図られる。

また、膜エレメント２の濾過水取出部２４には、接続部材２５が装着され、さらに、この接続部材２５にはこの接続部材２５と単位集水部１０の接続孔１５との間を液密に封止する止水部材２６がさらに装着される。したがって、膜エレメント２と集水部１との接続部分の液密性が確保される。

尚、図４に示したように膜エレメント２の濾過水取出部２４に止水部材２６を直接付帯させるようにすれば、接続部材２５が不要となり、膜分離装置の部品点数が低減し、膜分離装置のイニシャルコスト及びメンテナンスコストの削減を図ることができる。

［実施形態２］
図５に示された本発明の実施形態２の単位集水部１０は、接続部１４、並びに、接続孔１５，１６が単位集水部１０の軸方向ａを対称軸として対称に配置形成されていること以外は、実施形態１の集水部１と同じ態様となっている。

本実施形態の単位集水部１０を複数連結して成る集水部１によれば、単位集水部１０に対して一対の膜エレメント２が取り付けられた状態となるので、実施形態１の効果に加えて、集水部１に対する膜エレメント２の取り付け数量が増加する。したがって、膜分離装置の処理水量を増加させることができる。

［実施形態３］
また、図６（ａ）に例示された集水構造は、膜エレメント２のヘッダー２２、フッター２３の双方に備え付けられた濾過水取出部２４が実施形態１の単位集水部１０に接続される態様となっている。本態様によれば、実施形態１の集水部１の効果に加えて、濾過水の系外への排出流量の増加を図ることができる。

さらに、図６（ｂ）に例示された集水構造は、膜エレメント２のヘッダー２２、フッター２３の双方に備え付けられた濾過水取出部２４が実施形態２の単位集水部１０に接続される態様となっている。本態様によれば、実施形態２の集水部１の効果に加えて、濾過水の系外の排出流量の増加を図ることができる。

［その他の実施形態］
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲内で様々な態様で実施が可能である。

例えば、膜分離装置で必要とされる膜エレメントの枚数に応じて、組合せ可能な単位部品として、複数の膜エレメントの接続が可能な集水部を単位部品とすることもできる。

また、実施形態１～３の集水部１における膜エレメント２の接続部１４は、膜エレメントを液密に接続するために挿入長さを確保するため、集水本体部１１の外周部に突設された状態となっている。膜エレメント２の濾過水取出部２４は集水部１にて液密に接続できればよいので、濾過水取出部２４の挿入長さが適切に確保できるのであれば、実施形態１の態様に限定されない。したがって、例えば、集水本体部１１の内面部にて接続部１４を突設させた態様としてもよい。または、集水本体部１１の側壁部を肉厚にした態様としてもよい。

さらに、実施形態１～３の単位集水部１０は挿入部１２及び挿入溝１３を有する態様となっているが、挿入部１２のみを有する態様としてもよい。この場合、例えば、集水本体部１１の内周部には他の単位集水部１０の挿入部１２と嵌合する挿入受け部が形成されたものとなる。そして、この本態様の集水本体部１１を備えた単位集水部１０を有する集水部１によれば、実施形態１～３の集水部１と同様の効果が得られることは明らかである。特に、本態様の集水本体部１１は挿入溝１３が形成されていないので集水部１の製造コストの低減も図られる。

１…集水部
２…膜エレメント、２１…濾過本体部、２２…ヘッダー、２３…フッター、２４…濾過水取出部
１０…単位集水部、１１…集水本体部、１２…挿入部、１３…挿入溝、１４…接続部、１５…接続孔（第一の接続孔）、１６…接続孔（第二の接続孔）
ａ…単位集水部１０の軸方向

Claims

固液分離により得られた濾過水の集水構造であって、
固液分離に供される膜エレメントの濾過水取出部が接続されて当該膜エレメントから濾過水が導入される単位集水部を有し、
前記単位集水部は、前記濾過水を流通させる集水本体部と、他の前記単位集水部の集水本体部に挿入される挿入部と、を有し、他の前記単位集水部と直列に連結可能であり、
前記集水本体部は、前記膜エレメントの濾過水取出部が嵌挿される第一の接続孔が形成された接続部を備え、
前記挿入部には、前記単位集水部が他の前記単位集水部と直列連結された際に当該他の前記単位集水部の接続部の第一の接続孔と連通する第二の接続孔が形成されたこと
を特徴とする集水構造。
前記集水本体部の周壁部には、さらに他の前記単位集水部の挿入部が挿入される挿入溝が形成されたこと
を特徴とする請求項１に記載の集水構造。
前記濾過水取出部には、前記接続部に嵌挿される接続部材が装着され、この接続部材には、この接続部材と前記接続部との間を液密に封止する止水部材がさらに装着されたこと
を特徴とする請求項１または２に記載の集水構造。
前記濾過水取出部には、この濾過水取出部と前記接続部との間を液密に封止する止水部材がさらに装着されたこと
を特徴とする請求項１または２に記載の集水構造。
前記接続部、並びに、前記第一及び第二の接続孔は、前記集水本体部の軸方向を対称軸として対称に配置形成されたこと
を特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の集水構造。
前記集水本体部は、横断面が多角形状の筒体からなること
を特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の集水構造。