JPH07299334A - 分離膜モジュールおよび円筒体接続具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 分離膜モジュールの交換、離脱操作が容易な
分離膜モジュールおよびその円筒体接続具を提供する。 【構成】 分離膜を内挿した少なくとも１カ所に流体の
出入口を有する円筒体と、前記円筒体の端面外径と略同
一の外径端面からなり、内側が半球状でノズルを有する
キャップを片端または両端に配する分離膜モジュールに
おいて、前記円筒体とキャップとがゴム状弾性体により
液密に接続されることを特徴とする分離膜モジュールで
あり、ノズルの先端が、蛇腹構造を有してもよい。円筒
体接続具は円筒体およびキャップに設けられた突起状部
を液密に被覆するリング状のゴム状弾性体と、各突起状
部をゴム状弾性体の外周と共に挟む締結具とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分離膜を内挿した円筒
体とキャップとからなる分離膜モジュールおよび円筒体
接続具に関し、さらに詳しくは、キャップと円筒体とが
接続具で固定されており、接続具の使用により容易に円
筒体部とキャップ部の脱着が可能になり、大型の分離膜
モジュールの使用においても分離膜モジュールの交換、
離脱操作が容易な分離膜モジュールおよび円筒体接続具
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、分離膜モジュールは他の様々な分
野で使用され、例えば従来の凝集−沈澱−砂濾過−塩素
滅菌工程を経る方法に代わる新たな技術として水浄化シ
ステムに応用され、また食品分野においてはコーヒー、
紅茶、果汁の濃縮あるいは果汁の清澄化に、バイオ・酵
素・製薬分野においては無菌・パイロジェンフリー精製
水の製造等に、さらに電子工業分野においてはウエハー
研磨排水の再利用にと、各種の分野で応用されている。
このように分離膜モジュールを用いて大量処理を行う場
合には、多数本の分離膜モジュールをカートリッジに設
置したカートリッジ式膜モジュールを使用するかあるい
は一本の膜モジュールを大型化した大型膜モジュールが
用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来より、大型膜モジ
ュールは単位容積当たりの膜面積の容積効率を高く維持
し得るため多用されている。また膜モジュールの取扱い
を簡便にするために、分離膜を内挿した円筒体とその両
端部に装着するキャップとを別個の部品として使用に際
し装着する構造とし、円筒体とキャップとの接続方法が
ねじ込み式であることが多い。しかしこの場合には、分
離膜モジュールが大型である場合には分離膜を内挿した
円筒体の自重により、円筒体とキャップとのねじ込みが
容易ではない。特にキャップ部は装置に取り付けたまま
で装置に固定し、分離膜を内挿した円筒体のみを交換し
て使用するため、運転中に発生したトラブル、定期的な
点検、洗浄などの処理のために円筒体の交換を行う場合
には、設置された装置や配管から円筒体を取り外し、ま
た、新たに取り付け作業を行わなければならない。操作
スペースの限られた作業現場ではかかる作業は容易でな
い。そこで、このような問題を解決するために、分離膜
モジュールの設置、配管、接続等が容易にでき、かつ、
その使用に当たっても信頼性、安全性の高い分離膜モジ
ュールの開発が熱望されている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような現状に鑑み、
分離膜を内挿した円筒体とその端部に接続するキャップ
について各種検討を行ったところ、円筒体の片端もしく
は両端と、キャップの端部とを特定の形状にした円筒体
とキャップとを接続具で接続固定することにより、取扱
いの容易な分離膜モジュールを得ることができることを
見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００５】すなわち本発明は、分離膜を内挿した少な
くとも１カ所に流体の出入口を有する円筒体と、前記円
筒体の端面外径と略同一の外径端面からなり、内側が半
球状でノズルを有するキャップを片端または両端に配す
る分離膜モジュールにおいて、前記円筒体とキャップと
がゴム状弾性体により液密に接続されることを特徴とす
る分離膜モジュールを提供するものである。また、前記
ゴム状弾性体が、キャップ端部および円筒体端部の両外
周を結合し、液密に固定する構造である分離膜モジュー
ル、あるいはこれら円筒体およびキャップの接続部近傍
が、共に突起状部を有する分離膜モジュールを提供する
ものである。この突起状部がテーパー状に端部に向かっ
て広がる構造であってもよく、テーパー状が２段階であ
ってもよい。また、上記いずれかに記載のキャップが、
円筒体との接触面に溝部を有し、このキャップが前記溝
部に嵌合するゴム状弾性体を介して接続されることを特
徴とする分離膜モジュールを提供するものであり、溝部
が蟻溝または片蟻溝であってもよい。また、上記いずれ
かに記載のキャップのノズルの先端が、蛇腹構造を有す
ることを特徴とする分離膜モジュールを提供するもので
ある。また、円筒体の材質がＦＲＰであり、キャップの
材質がステンレスであることを特徴とするこれらの分離
膜モジュール、あるいは分離膜が中空糸膜モジュールで
あることを特徴とする上記いずれかに記載の分離膜モジ
ュールを提供するものである。さらに、末端に突起状部
を有する円筒体同士またはそれぞれ末端部に突起状部を
有する円筒体とキャップとの接続具であって、接続する
円筒体同士または円筒体とキャップとの各突起状部を液
密に被覆するリング状でかつ断面形状がコ字状のゴム状
弾性体と、前記各突起状部を前記ゴム状弾性体の外周と
共に挟む締結具とからなる円筒体接続具を提供するもの
である。加えて、この円筒体接続具により円筒体とキャ
ップとが接続された前記した分離膜モジュールを提供す
るものである。以下、本発明を詳細に説明する。

【０００６】図１に、本発明による少なくとも１カ所に
出入口を有する円筒体を例示するが、本発明はこれらに
限定されるものではない。円筒体の外径は、両末端部に
至るまで同じ外径を有するパイプ状であってもよいが、
図１−１、１−２に示すように両末端部が突起状部を有
していてもよい。また、この突起状部は、端部に向かい
テーパー状に広がる構造であってもよく、テーパー状に
２段階（図１−２）に広がっていてもよい。かかる円筒
体には少なくとも１所の流体の出入口を有し、この出入
口は水浄化システム、コーヒー、果汁の濃縮などに用い
る場合には、原水、透過水、濃縮水などの供給あるいは
採取用の出入口となる。円筒体を構成する材質として
は、一般的に分離膜モジュールとして使用するものであ
ればよく、濾過する目的物の性質により適宜選択するこ
とができる。なお、円筒体の材質としてはＦＲＰ、ポリ
サルホン、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥ、ポリカーボネート、ア
クリル系樹脂、フッ素基含有樹脂、スレンレスを使用す
ることができ、特にその材質がＦＲＰであれば物理的強
度が高く、寿命が長く、かつ金属にない軽さを持つなど
の利点があり特に好ましい。

【０００７】本発明の分離膜モジュールに用いる円筒体
に内挿される分離膜としては、中空糸型、平膜型、スパ
イラルワウンド型、チューブ型、プリーツ型、プレート
＆フレーム型などをその用途に応じて適宜選択すること
ができる。中でも中空糸膜モジュールは、単位面積当た
りの膜面積が大きく、そのコンパクト性、プライミング
容積の小さいことから特に好ましい。分離膜は円筒体に
内挿され、遠心シール装置により円筒体両端部を遠心接
着を行った後、封止部を切断して分離膜の開口部を形成
する。

【０００８】本発明によるキャップとは、前記分離膜を
内挿した円筒体の樹脂封止部の両端に接続される分離膜
モジュールの１構成部分であり、分離膜モジュールの末
端から原液あるいは濾過液を他に溢漏させないために接
続され、あるいは中空糸膜に原液を送り、もしくは中空
糸膜から濾過液を回収するための通路として接続され、
場合によっては他の分離膜モジュール間との連結部とし
ても機能する。円筒体の両端に接続されるキャップの
内、少なくとも一端のキャップの形状は、接続する円筒
体の端面外径と略同一の外径端面からなり、内側が半球
状でノズルを有することが好ましい。端面外径と略同一
としたのはキャップと円筒体との接続を容易にするため
であり、内側が半球状としたのは分離膜モジュールの集
水部のデッドスペースを少なくするためである。またノ
ズルは、分離膜へ原水を供給しあるいは分離膜が濾過し
た濾過液を回収するための通路のためである。なお、キ
ャップの内側が、半球状であればよく、その外形は図２
−１に示すように半球状をパイプ内に嵌合した形状であ
っても、図２−２に示すような半球状であってもよい。
なお、キャップは円筒体との接続部に突起状部を有し、
あるいはその突起状部が端部に向かいテーパー状に広が
る構造であってもよく、さらにテーパー状に２段階に広
がっていてもよい。キャップと円筒体との接続面は平面
を構成していてもよいが、キャップが端部に突起状部を
有する場合には、キャップ側接続面に溝部を有すること
が好ましい。突起部を挟んで円筒体とキャップとを固定
する際に、キャップ側接続面の溝部にパッキンを挿入す
ることにより、キャップと円筒体とを液密に接続するこ
とができるからである。なお、この溝部は蟻溝でも片蟻
溝でよいが、蟻溝であればパッキンの離脱防止に効果が
あり特に好ましい。なお、キャップの材質はステンレ
ス、ＦＲＰ、ポリサルホン、ＰＶＣ、ＰＰ、ＰＥ、ポリ
カーボネート、アクリル系樹脂、フッ素基含有樹脂等を
使用することができるが、耐久性、耐薬品性、強度等の
観点から、ステンレスであることが特に好ましい。

【０００９】本発明による円筒体とキャップとの接続
は、図２−１に示すように円筒体とキャップ部との接続
部が略同一外形で連続しているような場合には、従来か
らあるパイプ連結具、例えばストラブ・クランプやスト
ラブカップリング（共にショーボンド化学株式会社製）
等を用いて接続することができる。また、図２−２に示
すように、円筒体とキャップとの接続部近傍が突起状部
を有する場合には、この突起状部を介して接続具により
固定することができる。このようなものとして、例え
ば、Ｖバンドカップリング（横浜ゴム（株）製）等を用
いて接続することができる。

【００１０】本発明による突起状部を介する接続具と
は、図３−１に例示するようなリング状のゴム状弾性体
と、図３−２に例示するような突起状部を挟み固定する
締結具とからなる円筒体接続具である。まず、円筒体と
キャップの各突起状部をリング状のゴム状弾性体によっ
て接続部を液密に被覆させ、その外側から締結具を用い
て突起状部を挟み、円筒体とキャップとを接続固定す
る。ここにゴム状弾性体７の形状は、図４に示すように
コ字状であれば、締結具を使用した場合にも液密性がよ
く、さらにその末端部が内側に巻き込む形状であれば、
より液密性を向上させることができる。なお、ゴム状弾
性体は図５に示すように突起状部全体を覆う必要はな
く、突起状部との接触部が環状リブ構造あるいは波形環
状リブ構造を有していてもよい。締結具６は図３−２に
例示したように２個の半円形をその両片端で蝶番構造あ
るいはボルト締めとし、自由端はボルトなどの固定具で
固定することができる。接続する円筒体の外部曲がり部
が小さいときは、締結具をボルトで締め込むと円筒体接
続具全体の直径が小さくなり、内側にあるゴム状弾性体
を押し込んで、ゴム状弾性体の直径が少し縮むことによ
り円筒体外径と密着させることができる。なお、本発明
による円筒体接続具は、円筒体とキャップとが共にその
接続部近傍が突起状部を有する場合に、円筒体とキャッ
プとの接続に用いられるが、接続部近傍に突起状部を有
する２本の円筒体同士の接続に用いることもできる。

【００１１】本発明による分離膜モジュールは、キャッ
プ部のみを膜分離装置に固定すれば、分離膜が内挿され
た円筒体のみを交換することができ、膜分離実施中に分
離膜に故障が発生した場合にも円筒体の交換を行えば容
易に分離膜モジュールの補修ができ、作業効率もよい。
さらにキャップが透過水あるいは原水の出入口のための
外部に突出するノズルを有する場合には、ノズルの上流
に蛇腹部を有していてもよい。この蛇腹部はキャップと
一体となっていてもよいが、ノズル先端に蛇腹部をフラ
ンジなどにより接続させて構成してもよい。蛇腹部の上
流側を膜分離装置に固定すれば、蛇腹部を介してキャッ
プ移動の自由度が増大し、円筒体とキャップとの接続が
容易となるからである。蛇腹部としてはトーゼン産業
（株）製のタフレックス（商品名）などを用いることが
できる。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、大型分離膜モジュール
が円筒体とキャップとが接続具によって接続される構成
であるため、円筒体の取り外し、接続等の交換を容易に
行うことができる。特に、分離膜を内挿した円筒体とキ
ャップとからなる分離膜モジュールのキャップ部のみを
装置に固定すれば、円筒体のみの交換で大型分離膜モジ
ュールを安定して使用することができる。また、本発明
による接続具の使用により、容易に円筒体部とキャップ
部の脱着が可能になり、接続部の液漏れ等を確実に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１−１：本発明で使用できる突起状部を有
する円筒体を示す。図１−２：本発明で使用できる突起
状部が２段階のテーパー部を構成する円筒体を示す。

【図２】 本発明による円筒体とキャップとを接続した
図（接続具装着前）を示す。

【図３】 図３−１：本発明による円筒体接続具のゴム
状弾性体の形状を示す。図３−２：本発明による円筒体
接続具の斜視図を示す。

【図４】 本発明による円筒体接続具の断面図を示す。

【図５】 本発明による円筒体とキャップとを円筒体接
続具で接続した図を示す。

【符号の説明】

１ 円筒体 ２ 突起状部 ３ 原水または透過水などの出入口 ４ キャップ ５ ノズル ６ 締結具 ７ ゴム状弾性体 ８ 環状リブ構造

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分離膜を内挿した少なくとも１カ所に流
   体の出入口を有する円筒体と、前記円筒体の端面外径と
   略同一の外径端面からなり、内側が半球状でノズルを有
   するキャップを片端または両端に配する分離膜モジュー
   ルにおいて、前記円筒体とキャップとがゴム状弾性体に
   より液密に接続されることを特徴とする分離膜モジュー
   ル。
2. 【請求項２】 請求項１記載のゴム状弾性体が、キャッ
   プ端部および円筒体端部の両外周を結合し、液密に固定
   する構造である分離膜モジュール。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の円筒体およびキ
   ャップの接続部近傍が、共に突起状部を有する分離膜モ
   ジュール。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のキャッ
   プが、円筒体との接触面に溝部を有し、このキャップが
   前記溝部に嵌合するゴム状弾性体を介して接続されるこ
   とを特徴とする分離膜モジュール。
5. 【請求項５】 請求項３〜４のいずれかに記載の円筒体
   とキャップの接続部近傍の突起状部分が、テーパー状に
   端部に向かって広がる構造であることを特徴とする分離
   膜モジュール。
6. 【請求項６】 円筒体端部のテーパー部が２段階である
   ことを特徴とする請求５記載の分離膜モジュール。
7. 【請求項７】 請求項４〜６のいずれかに記載のキャッ
   プの溝部が蟻溝または片蟻溝であることを特徴とする分
   離膜モジュール。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載のキャッ
   プのノズルの先端が、蛇腹構造を有することを特徴とす
   る分離膜モジュール。
9. 【請求項９】 円筒体の材質がＦＲＰであり、キャップ
   の材質がステンレスであることを特徴とする請求項１〜
   ９のいずれかに記載の分離膜モジュール。
10. 【請求項１０】 分離膜が中空糸膜モジュールであるこ
    とを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の分離膜
    モジュール。
11. 【請求項１１】 末端に突起状部を有する円筒体同士ま
    たはそれぞれ末端部に突起状部を有する円筒体とキャッ
    プとの接続具であって、接続する円筒体同士または円筒
    体とキャップとの各突起状部を液密に被覆するリング状
    でかつ断面形状がコ字状のゴム状弾性体と、前記各突起
    状部を前記ゴム状弾性体の外周と共に挟む締結具とから
    なる円筒体接続具。
12. 【請求項１２】 請求項１１記載の円筒体接続具により
    円筒体とキャップとが接続された請求項１〜１０のいず
    れかに記載の分離膜モジュール。