JPH0226624A - 管状膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、圧力駆動流体濃縮及び／又は分離方法に使用
される所謂管状膜モジュールに関する。

このような方法の例は、精密濾過、限外濾過及び逆浸透
法である。

［発明の背景］ 本明細書において、用語「管状膜モジュール」は、ガラ
ス繊維強化組織管のような多孔性管の内側表面上にそれ
ぞれ支持されている一連の管状形状の透過性膜を含む構
成要素を意味する。これらの管は、透過出口を有する外
側ケース内に収容されている。処理されるべき流体は、
圧力下にこの管を通過する。透過物は、膜及び管を通過
して外側ケースの内側に入り、そして透過物出口から外
に出る。

［先行技術の記述１ 米国特許第４，７０７，２６１号（イケヤマ他）　ＩＪ
Ｉ細書には、複数の水透過性不織組織管が外筒の内側表
面に形成された管状膜限外濾過モジュールが開示されて
いる。管は密接に束ねられた状態で外ｔ１に挿入され、
管と外筒との間の隙間には各末端で硬化した合ｒ＆樹脂
が充填され組立体を固定し密封している。換言すると、
イケヤマの発明により提供された限外濾過モジュールは
１本質的に、不織組織管が硬化性合成樹脂により外筒内
ニ固定された一体構造から成っている。

下記のものは１本件特許出願に際して考慮した他の先行
技術特許の一覧である。

米国特許第２，８３３，０５６号（Ｍｕｌｌｅｒ）。

同第３．７０７．２３４号（Ｓａｌｅｍｉ）。

同ｆｆ５３．７０８．０６９号（Ｃ１ａｒｋ）、同第３
，７１０，９４６号（Ｓａｗｙｅｒ）、同第４，１５５
，８５３号（Ｓｈｊｐｐｅｙ）、同第４，４６１，７０
７号（Ｔｈａｙｅｒ他）。

同第４，６１０，７８９号（Ｂａｒｃｈ）　。

同第４，６７５，１０９号（Ａｐｐｌｅｇａｔｅ他）。

上記特許は１本発明により提供される管状膜モジュール
の構造に関して関連していると考えた。

下記特許は、支持膜構造の先行技術を開示しているもの
として関連していると考えた。

米国特許第２．９３２．５９７号（Ｓｔ、Ｊｏｈｎ他）
。

回ｔ５３，３１２，２５０号（Ｓｉｒｉｇｎａｎｏ他）
。

同第３，６７６．１９３号（Ｃｏｏｐｅｒ　ｆｆ他）。

同第４，１０１，４２３号（Ｍｅｒｒｉｌｌ他）、同第
４，２１４．６１２号（ｄｅ　Ｐｕｔｔｅｒ）、オラン
ダ特許第７，０１０，５３３号。

［発明の要旨］ 本発明の目的は、先行技術のモジュールよりも多くの実
際的な利点を奏する管状膜モジュールを提供することで
ある二 本発明の一面で、該モジュールには、閉塞した第一端に
管状膜を有するケース、第二端で該胴に密封された入口
管寄せ、及び透過物出口が含まれる。入口管寄せから離
れた洞内には第二の管寄せが配とされており、これは洞
内にぴったり適合するが胴の長手方向に自由に浮動する
大きさのものである。複・数の膜管は両管寄せの間に延
びており且つ管寄せに密封されている。６管は、多孔性
管と鎖管の内表面上の透過性膜とから作られる。モジュ
ールは処理される流体の入口部と出口部とを有しており
、入口部からの流体を管を通して出口部に流すようにな
っている。

入口管寄せは入口部と出口部との両方を含んでもよく、
少なくとも返し管寄せは、入口部から出口部へ直列で膜
管を通して流体を流すように配こされた返り流体通路を
有していてもよい、また、該モジュールは管を通して流
体が平行流れになるように設計されていてもよい。

本発明のこの面により提供される形状のモジュールは、
Ｓ＊の経済性に関して多くの実際的な利点を提供する。

同時に、自由浮動返し管寄せ組立体を使用することによ
り、そうでなく若し固定管寄せが使用されるならば、温
度変化のような要因による管の長さ変化により引き起こ
される、使用時の膜管の応力を最小にする。

管状胴又は自由浮動管寄せの特色を含む必要がない本発
明の他の面で、膜管は、入口管寄せ及び返し管寄せのそ
れぞれの内面に圧力締め形式で機械的に結合されたそれ
ぞれの管はめ込みつばによって、入口管寄せ及び返し管
寄せに密封されている。各膜管はそれぞれのつばでソケ
ットに密封されており、各ソケットは管の端部をぴった
り受け入れている環状の盲端を有している。盲端よりも
小さい直径でその中の穴は、管の内部と管寄せとの間の
連絡を形成し、それにより管の膜は、圧力下にその穴を
経由して管寄せから管に入る流体により生ずる流体剪断
から保護される。

本発明の好ましい実施態様は下記の通りである。

（１）該入口管寄せが該入口部及び出口部を含み、少な
くとも該返し管寄せが、該入口部から該出口部へ直列で
該膜管を通して流体を流すように配はされた返り流体通
路を有することを特徴とする上記のモジュール。

（２）更に、膜管を該入口管寄せ及び返しｔｒＩ寄せに
密封する６管はめ込みつばから成り、各はめ込みつばが
各管、寄せの内面に圧力締め形式で機械的に結合され且
つ各膜管の少なくとも入口端部がつばの各ソケットに密
封されており、各ソケットは６管の該端部をぴったり受
け入れている環状の盲端を有し、該盲端よりも小さい直
径でその中の穴は管の内部と管寄せとの間の連絡を形成
し、それにより管の膜は、圧力下に管寄せから管に入る
流体により生ずる流体剪断から保護されることを特徴と
する上記のモジュール・ （３）ＡＩ！？及びはめ込みつばがモジュールの小組立
体を形成し、モジュールが該入口管寄せと返し管寄せと
の間で末端同士で結合された複数の該小組立体からなり
、各小組立体の管が互いに整列されており、そして、該
管状胴が該小組立体に適合するように選択された長さの
樹脂管から成ることを４４ν徴とする上記モジュール。

（４）該洞が一定長さの標準樹脂管から成り、該入口管
寄せが舅の直径と実質的に同じ外径の円盤の全体形状を
有し、胴と入口管寄せとの間の結合部を取り巻く管状の
密封部及び該密封部を囲むブラケットを含む外側クラン
プにより、該第二端で胴に結合されていることを特徴と
する上記モジュール。

（５）該調が一定長さの樹脂管から成り、該入口管寄せ
及び返し管寄せがそれぞれ円盤形状の樹脂成形物から成
ることを特徴とする上記モジュール。

（６）更に該胴とｙ寄せとの間に配置された少なくとも
一個の膜管支持邪魔板から成り、管が邪魔板を貫通し、
邪魔板が該洞内にぴったりと適合する寸法であることを
特徴とする上記モジュール。

［好適態様の記述］ 本発明を更に明瞭に説明するために、実施例として未発
ＩＪ１の特に好ましい態様を示す図面を参照する。

添付する図面は、精密濾過及び限外濾過に使用するため
に特に開発された管状膜モジュールを示す。

ｔｔＳ１図は１本発明の好適態様による管状１模モジユ
ールの、部分展開部分分解斜視図である。

先ず第１図において、該モジュールの基本構成要素は、
ケース２０及び組み立てられたモジュールにおいて入口
管寄せ２４と返し／ｉ？寄せ２６との間に延びている一
組又は「−束」の膜管２２である。処理される流体用の
入口管及び返し管をそれぞれ２８及び３０で示す。

第２図は、矢印Ａ方向から見た第１図の組み立てたモジ
ュールの縦断面図である。

ケース２０には、一端で端蓋３４により密閉され、他端
で入口管寄せ２４により密閉されている平な管状胴３２
が含まれる。この特別の態様において、胴３２は一定長
さの標準円環断面ＰＶＣ管である。端蓋３４は、同じ材
料から作られており、適当な溶剤接着剤により胴３２に
永久的に固着されている。ケース２０からの透過物出口
は、胴３２のねじ切り部３６である。

入口管寄せ２４は、胴３２と同じ直径の円盤の全体形状
（第３図参照）を有しており、端蓋３４とは反対側の胴
の端に固着されている（第２図）、入口管寄せ２４は、
ＶＩＣＴＡｔｌＬＩＣ（ｕ録商ＩＩ！Ａ）クランプ３８
により胴３２に機械的に珈り付けられ密封されている。

クランプ３８には胴３２と入口管寄せ２４との間の接合
線を取り囲む環状の密封部材４０．及び、密封部材４０
を包み込む外側ブラケット４２が含まれ、外側ブラケッ
ト４２には入口管寄せ２４の溝４４と」３２の溝４６に
はめられている内向きのフランジが設けられている。第
１図に示すように、ブラケット４２は実際には二個のＣ
形部材４２ａ及び４２ｂから作られ−Ｘにボルト締めさ
れている。

返し管寄せ２６も円盤の全体形状を有しているが、入口
管寄せ２４よりも直径が僅かに小さい。

返し管寄せ２６はモジュールケース２０の胴３２内にぴ
ったり適合する大きさであるが、第２図の矢印４８で示
すように、モジュールの長手方向に自由に浮動する。

第３図及び第４図は、それぞれモジュールの入口管寄せ
及び返し管寄せの内側表面の正面図である。

二個の＃ｌ？寄せ２４．２８は共にＰＶＣ材料で作られ
、それらの夫々の内側表面で、直列で膜管２２を通しで
流体を流すように配置された返り流体通路を与えるよう
に成形されている。４６シに第３図および第４図を参照
して、入口管寄せ２４の内側表面２４ａは第３図に示さ
れ、返し管寄せ２６の内側表面２８ａは第４図に示され
る。入口管寄せ２４には、モジュールを使用するとき第
１図に示すようにそれぞれ入口管２Ｂおよび出口管３０
と連結する、入口部５０及び出口部５２が設けられてい
る。返り流体通路には個々に参照番号５４を付し、入口
管寄せ２４の場合には三個の返り流体通路が形成されて
いる。返し管寄せ２６には上記入口部及び出口部は無い
が、個々に５６で示す四個の返り流体通路が設けられて
いる。

第５図は第２図における矢印Ｃ方向の図解図であり、入
口部５０及び出口部５２、並びに、返し管寄せ２６の通
路５６（点線で示す）の上に重ね書きした入口管寄せ２
４の返し通路５４の全部を示す、この図は、入口部及び
出口部と通路とがどのようにして協同して１ｇｌＩｒ！
２２・を通過する流体の直列流れを形成するかを、完全
に図式的に示す。

勿論、入口部及び出口部と通路とは矢印Ｃの方向で（即
ち、入口管寄せ２４の外側端から）見るように示されて
いるために、第５図は入口管寄せ２４の入口部及び出口
部と通路とを第３図と比較して鏡像で示していることが
認められる。また、図面に示す入口部及び出口部と通路
との特定の配置は、中心に配設された一木の管と中心の
管の回に等角度間隔で配設された残りの管との８木の管
を収容するように設計されていることも認められる。勿
論、管の数、従って返し流体通路の配置は１本発明の広
い範囲内で変えることができる。

他の実施態様において、２０本の管を有するモジュール
が提供される。

入口管寄せ２４及び返し管寄せ２６に膜管を直接結合さ
せることができるけれども、図面の態様においては、管
をそれぞれの管寄せに結合させるために管の束の両反対
端に、それぞれはめ込みつばが使用されている０両はめ
込みつばは同一で。

第２図においてそれぞれ参照番号５８で示す、これらの
っぽの一つは第６図、第７図及び第７ａ図に示す、ま・
た、つばは円盤形状のｐｖｃｔ形物である。

第７図に示すように、はめ込みつばは、管がつばに結合
している内面６０と１組み立てられたモジュールで関連
する管寄せ２４又は２６の内面に対面している外面６２
とを有している。つばの内面６０には、Ｖ管を受け入れ
るための一連のソケット６４が設けられている。勿論、
ソケットは、第６図に示すように一本の中心の管と中心
の管の周りに等角度間隔で配設された他の７本の管とか
らなる束の管の配置に相当する配置で設けられている。

第７図に戻って、各ソケット６４には、−本の管２２の
端部をぴったりと受け入れるための環状の盲端６６が設
けられている。ソケット６４の盲端部よりも小さい直径
でその中に位置している穴６８は４組み立てたモジュー
ルで管の内部と管寄せとの連絡を形成する。

第７ａ図は、−個のソケット６４の環状盲端の１とソケ
ットにはめ込んだ一本の’ｉｉ’２２の一部との拡大し
た詳細を示す、’ｒ！は適当なエポキシ樹脂によりソケ
ットに密封されている。第７ａ図に示すように、ソケッ
ト６４の盲端６６は、実際には、穴６８と管２２との間
の肩７０を残して、穴６８に関してアンダーカットを形
成している。肩７０はソケットへの管の挿入を容易にす
るために７０ａでアールが付けられている。実際に肩７
０は、加圧下に穴６８から管２２に入る流体により引き
起こされる流体剪断の影響から管を保護している。さも
なくば、流体剪断の影響により管の内表面から膜が剥離
するであろう、第７ａ図において、膜は参照番号７２で
示し、誇大させた厚さを有するものとして示す、膜は、
当該技術で公知の技術によりガラス繊維強化組織管７４
の内表面に成形されている。管口・体はあまりにも普通
の形状であるので詳細に示していない０例えば、管は螺
旋状に巻いた織物テープの幾つかの層から成っていてよ
い、これらは、特に大きい強度が必要なときには、適当
な熱硬化性樹脂を含浸させたガラス繊維を巻き付けたフ
ィラメントでもよい。

第２図に戻って、はめ込みつば５８を使用することによ
り、５／ｉ？の東とつばとを予め小組立部品に組み立て
、次にそれに各管寄せ２４及び２６を取り付けられるこ
とが認められる。この特別の態様において１機械的付属
品が使用される。特に、第２図において個々に参照番号
７６により示す一連のソケッ）　ｋｌ押え螺子を、それ
ぞれの管寄せに予め形成された穴に挿入し、自刃タッピ
ン螺子の手段でそれぞれのはめ込みつばにねじ込む、螺
子を入れるための二個の管寄せの予め形成された穴を、
入口管寄せ２４について７８で示しく第３図）、返し管
寄せ２６について８０で示す（第４図）。

組み立てたモジュールにおいて各管寄せとはめ込みつば
との間にネオプレンガスケラトラ使用し、二つのガスケ
ットを第２図において８２で示す、第２図には、流体の
重量、内部圧力又は温度のために管が垂れ下がったりた
わむことに対して保護するために、はめ込みつばの間に
使用される管支持邪魔板又は「スパイダー」８４を示す
、これらのスパイダーは、ケース胴３２の内径よりも僅
かに小さい外径を有する木質的に薄いＰＶＣ円盤であり
、そのそれぞれには膜管を受け入れる一連の穴が形成さ
れている。この穴は、スパイダーが管に摩擦的に適合で
きるような寸法である。非常に短いモジュールではスパ
イダーは必要ではないが、長いモジュールでは二個又は
それ以上のスパイダーが必要である。

実施例として、図面に示すモジュール２０は、約６．５
フイートの全公称長さを有している。管は胴と同じ材料
で作られてはいないので、管の全長は温度条件が変化す
ることに応じて胴との関係で変化し得る。返し管寄せ２
６が長手方向に自由に浮動するという事実は、使用時に
管に応力をかけないで、この変化査吸収する。また、モ
ジュールの特別の設計は、胴３２として標準管サイズを
使用することが許容されるという意味で経済的であるこ
とも認められる。

第８図は、単に胴３２としてより長い管を使用し、それ
ぞれ一連の管と一対のはめ込みつばから成る二個又は三
個以上の小組立体を末端同士でボルト締めず・ることに
より、モジュールの使方を増大させることができること
を示す、第８図で用いたダッシュ付き参照数字は、前記
の図面で示した部品に対応する部品を示す、第８図にお
いて。

対の管束小組立体の二個のはめ込みつば５８゜は、入口
Ｉｒ！寄せ２４′と返し管寄せ２６°が組立体の反対側
になるように対面させて一諸にボルト締めされている。

はめ込みつばには、第６図及びｔｊＳ７図で８６で示す
、このようなボルトを通すための穴が予め形成されてい
る。第８図から、返し管寄せ２６°が胴３２゛の長手方
向に容易に浮動するようにすることは、この形の延長し
たモジュールにおいて特に重要であることが理解される
であろう。

最後に、上記記述は本発明の特定の好ましい態様のみに
関するものであり、多くの変形が本発明の広い範囲内で
可能であることが注目されるべきである。このような変
形の幾つかは前に示されており、他のものは当業者に容
易に明らかであろう。

更に特に、前記記述は特に直列流れモジュールに関する
ものであるが１本発明のモジュールは平行流れにも採用
できる。平行流れの場合には、返し管寄せ２６を単純流
通出口管寄せで置き換え、管寄せは返り流体流れ通路を
有しない、胴３２内で出口管寄せを（例えば、０リング
により）密封し、モジュールの端蓋３４を通して流体出
口を設けることが必要である。

また、好適態様に関連して記載した管状膜及び゛自由浮
動管寄せの特徴は、木質的ではないことに注目すべきで
ある０例えば、別の態様では、モジュールケースは透過
物出口を有する簡単な箱形構造であってもよい、そして
入口管寄せ２４はケースの壁に密封する。°実際に、一
対の管寄せの間に延びる一束の膜管からそれぞれ成る複
数の骨組立体を、同じケースに結合できる。ケースの相
対する壁に二個の管寄せを配置することにより平行流れ
を作ることができるが、普通、直列流れ配置が使用され
る。いずれの場合も、特に第６図、第７図及び第７ａ図
を参照して記載したように、一般に管はめ込みつばによ
り管を管寄せに結合できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適態様による管状膜モジュールの
、部分展開部分分解斜視図である。 第２図は、矢印へ方自から見た第１図の組み立てたモジ
ュールの縦断面図である。 ｉ３図及び第４図は、それぞれモジュールの入口管寄せ
及び返し管寄せの内側表面の正面図である。 第５図は、返し管寄せの通路の上に重ね書きした入口管
寄せの通路を示す図解説明図である。 第６図は、モジュールに使用される一つの管はめ込みつ
ばの正面図である。 第７図は、第６図の７−７線断面図である。 第７ａ図は、第７図のＢで囲んだ部分の詳細図である。 第８図は、延長された長さのモジュールを示す第１図と
同様の図である。 ２０：ケース、　　　　２２：管。 ２４：入口管寄せ、　　２６：返し管寄せ。 ２ａ二人ロ管、　　　３０：返し管、 ３２：ｒｆ４．　　　　　　３４：ｆｉｌｉ、３６：ね
じ切り部、　　３８：クランプ、４０：密封部材、　　
　４２ニブラケツト、４４：溝、　　　　　　４６：溝
。 ５０：入口部、　　　　５２：出口６！１％５４：返り
流体通路、５６：返り流体通路、：はめ込みつば、６０
：内面、 ：外面、　　　　６４：ソケット、 ：盲端、　　　　　６８：穴。 ：Ｔ１、　　　　７２：膜、 ニガラス繊維強化組織管、７６：螺子。 二穴、　　　　　８０：穴、 ：ガスケット、　８４：邪魔板。 ：穴。 特許出願人　ゼノン・エンピロンメンタル・アイエヌシ
ー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、閉塞された第一端を有する管状胴、及び透過物出口
   を含むケース、 該胴の第二端で該胴に密封された入口管寄せ、該胴内に
   該入口管寄せから離して配置され、該胴の内側にぴった
   りと適合するが胴の長手方向に自由に浮動する第二の管
   寄せ、及び、 二つの該管寄せの間に延び、且つ該管寄せに密封されて
   おり、各膜管が内表面を有する多孔性管及び該表面上の
   透過性膜から成る、複数の膜管から成る管状膜モジュー
   ルであって、 該モジュールが処理される流体の入口部及び出口部を有
   し、且つ、該入口部から該管を通って該出口部への流体
   を流すことができる管状膜モジュール。 ２、それぞれ内表面と該表面上の透過性膜とを有する多
   孔性管から成る複数の膜管、 該管のそれぞれ反対端に配置された一対の管寄せ、及び
   、 それぞれの管はめ込みつばが該膜管を該管寄せに密封し
   、各はめ込みつばが各管寄せの内面に圧力締め形式で機
   械的に結合され且つ各膜管の少なくとも入口端部がつば
   の各ソケットに密封されており、各ソケットは各管の該
   端部をぴったり受け入れている環状の盲端を有し、該盲
   端よりも小さい直径でその中の穴は管の内部と管寄せと
   の間の連絡を形成し、それにより管の膜は、圧力下に管
   寄せから管に入る流体により生ずる流体剪断から保護さ
   れ、 該モジュールは、処理される流体用の入口部と出口部と
   を有し、該入口部から該管を通して該出口部へ流体を流
   し、該管寄せの一つは入口管寄せから成り少なくとも該
   入口部を有し、そして、密閉されたケースは該膜管を受
   け入れ、該ケースは透過物出口を有し、該入口管寄せは
   該ケースに結合され該入口部はケースの外側にあること
   から成る管状膜モジュール。 ３、一対の管寄せを含む管状膜モジュールに使用するた
   めの管組立体であって、該組立体が膜管の束、その内面
   上に透過性膜を有する多孔性管の形状の各膜管、一つの
   管寄せの内面に圧力締め形式で機械的に結合されるため
   の一対のはめ込みつば、一つの該つばの各ソケットに受
   け入れられ密封された各膜管の少なくとも入口端部、管
   の該端部をぴったり受け入れている環状の盲端を有する
   各該ソケット、及び、管の内部とはめ込みつばが結合さ
   れている該管寄せとの間の連絡を形成するための該盲端
   よりも小さい直径でその中にあり、使用時にそれにより
   管の膜が、圧力下に管寄せから管に入る流体により生ず
   る流体剪断から保護される穴から成る管状膜モジュール
   に使用するための管組立体。