特許 7122928 中空糸膜モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-12

(45)【発行日】2022-08-22

(54)【発明の名称】中空糸膜モジュール

(51)【国際特許分類】

   B01D 63/02 20060101AFI20220815BHJP

   B01D 63/00 20060101ALI20220815BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20220815BHJP

【ＦＩ】

B01D63/02

B01D63/00 500

C02F1/44 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018192780

(22)【出願日】2018-10-11

(65)【公開番号】P2020058988

(43)【公開日】2020-04-16

【審査請求日】2021-05-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000001085

【氏名又は名称】株式会社クラレ

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100187908

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 康平

(72)【発明者】

【氏名】西川 健幸

(72)【発明者】

【氏名】三宅 孝治

(72)【発明者】

【氏名】竹下 俊光

【審査官】松井 一泰

(56)【参考文献】

【文献】特開平０６－２２６０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－０４３３１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５２－０５５９４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭４８－０８７３３８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５８－１８３２０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１７－０４２７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－２４０９６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００－ ７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の中空糸膜と、前記複数の中空糸膜を束状に固定する固定部と、を含む中空糸膜エレメントと、
前記中空糸膜エレメントを挿抜するための開口部が形成され、原水及び濾過水の一方が充たされる第１充水空間が内部に形成されたハウジングと、
前記開口部を覆うように前記ハウジングに取り付けられ、原水及び濾過水の他方が充たされる第２充水空間が内部に形成されたキャップと、
前記第１充水空間と前記第２充水空間との間、前記第１充水空間と前記ハウジングの外部空間との間及び前記第２充水空間と前記外部空間との間をそれぞれ遮断するように、前記固定部、前記ハウジング及び前記キャップのそれぞれに接する位置に配置されたシール部材と、を備え、
前記ハウジングは、前記シール部材に接すると共に前記開口部を規定するハウジング端縁を含み、
前記キャップは、前記シール部材に接すると共に前記ハウジング端縁と共に前記シール部材を挟むキャップ端縁を含み、
前記ハウジング端縁及び前記キャップ端縁を取り囲む円環形状を有するバンド部材からなり、前記ハウジング端縁及び前記キャップ端縁を挟む固定具をさらに備え、
前記ハウジング端縁及び前記キャップ端縁はそれぞれ、外端ほど互いに近づく傾斜状であり、
前記ハウジング端縁及び前記キャップ端縁は、前記固定具による押圧によって互いに近づく方向に姿勢を変えることによって前記シール部材を前記固定部に押し付けながら前記シール部材に密着することを特徴とする、中空糸膜モジュール。

【請求項2】

前記シール部材は、前記固定部、前記ハウジング及び前記キャップのそれぞれに接する単一の部材により構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の中空糸膜モジュール。

【請求項3】

前記固定部の外周面には、前記シール部材を配置するためのシール溝が形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の中空糸膜モジュール。

【請求項4】

前記シール部材は、前記固定部に接する平面状のエレメントシール部と、前記ハウジングに接する曲面状のハウジングシール部と、前記キャップに接する曲面状のキャップシール部と、を含むことを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。

【請求項5】

前記シール部材の厚みは、前記ハウジングと前記キャップとの間の隙間よりも大きいことを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、中空糸膜モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

中空糸膜モジュールを用いた膜濾過は、多数の細孔が形成された多孔質な濾過膜の内外に圧力差を生じさせることにより、細孔よりも大きな物質（イオンから粒子まで幅広い物質）を原水から分離する技術である。この技術は、分離対象物質の相変化や化学変化を伴わないため、他の分離法に比べて高効率且つ省エネルギーという観点から有望視されている。

【0003】

水処理の濾過工程では、まず、原水入口を通じて原水（被濾過水）が中空糸膜モジュール内に供給される。そして、中空糸膜を通過した濾過水が、濾過水出口を通じて中空糸膜モジュールの外部に排出される。ここで、中空糸膜モジュールにおいては、濾過水に対する原水の混入を防ぐために原水空間と濾過水空間とを液密に分画することが求められ、また中空糸膜モジュールの外部への原水及び濾過水の漏れを防ぐために、原水空間と中空糸膜モジュールの外部空間との間及び濾過水空間と当該外部空間との間を液密に分画することが求められる。

【0004】

特許文献１に記載されたカートリッジ型中空糸膜モジュールは、中空糸膜エレメントと、当該中空糸膜エレメントを収容するモジュールケース本体部と、当該モジュールケース本体部の上部及び下部に取り付けられたヘッダーと、を備えている。この中空糸膜モジュールでは、モジュールケース本体部と上ヘッダーとの間、中空糸膜エレメントと上ヘッダーとの間、及び中空糸膜エレメントとモジュールケース本体部との間のそれぞれにシール部材が配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１３／１３６９０３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された中空糸膜モジュールでは、三つのシール部材がそれぞれ別の箇所に配置されており、それぞれの箇所（モジュールケース本体部と上ヘッダーとの間、中空糸膜エレメントと上ヘッダーとの間、及び中空糸膜エレメントとモジュールケース本体部との間）に応じたシール機能が得られるように各シール部材を設計する必要がある。このため、中空糸膜モジュールにおけるシール設計が複雑化するという課題がある。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、シール設計を簡易化すると共に、濾過水への原水の混入を防ぐと共に濾過水及び原水のモジュール外への漏れを防ぐことが可能な中空糸膜モジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するために、本発明の一局面に係る中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜と、前記複数の中空糸膜を束状に固定する固定部と、を含む中空糸膜エレメントと、前記中空糸膜エレメントを挿抜するための開口部が形成され、原水及び濾過水の一方が充たされる第１充水空間が内部に形成されたハウジングと、前記開口部を覆うように前記ハウジングに取り付けられ、原水及び濾過水の他方が充たされる第２充水空間が内部に形成
されたキャップと、前記第１充水空間と前記第２充水空間との間、前記第１充水空間と前記ハウジングの外部空間との間及び前記第２充水空間と前記外部空間との間をそれぞれ遮断するように、前記固定部、前記ハウジング及び前記キャップのそれぞれに接する位置に配置されたシール部材と、を備え、前記ハウジングは、前記シール部材に接すると共に前記開口部を規定するハウジング端縁を含み、前記キャップは、前記シール部材に接すると共に前記ハウジング端縁と共に前記シール部材を挟むキャップ端縁を含み、前記ハウジング端縁及び前記キャップ端縁を取り囲む円環形状を有するバンド部材からなり、前記ハウジング端縁及び前記キャップ端縁を挟む固定具をさらに備え、前記ハウジング端縁及び前記キャップ端縁はそれぞれ、外端ほど互いに近づく傾斜状であり、前記ハウジング端縁及び前記キャップ端縁は、前記固定具による押圧によって互いに近づく方向に姿勢を変えることによって前記シール部材を前記固定部に押し付けながら前記シール部材に密着する。

【0009】

この中空糸膜モジュールでは、第１充水空間と第２充水空間との間、第１充水空間と外部空間との間、及び第２充水空間と外部空間との間が、シール部材によりそれぞれ遮断されている。これにより、第１充水空間と第２充水空間との間の水の流通（濾過水と原水との混水）を防ぐと共に、第１充水空間及び第２充水空間から外部空間への水の流通（濾過水及び原水の漏れ）を防ぐことができる。しかも、当該シール部材が、中空糸膜エレメントの固定部、ハウジング及びキャップのそれぞれに接する位置に配置されているため、混水防止及び水漏れ防止の両機能を一つのシール部材に持たせることができる。このため、従来の中空糸膜モジュールに比べてシール設計を簡易化することが可能になる。また、押し縮められたシール部材の反力により、ハウジング及びキャップに対するシール部材の密着性を高めることができる。しかも、シール部材がハウジング内に入り込む場合と異なり、カートリッジ型の中空糸膜エレメントをシール部材と共にハウジングから容易に引き抜くことができる。これにより、中空糸膜エレメントの交換時の取扱い性が向上する。

【0010】

上記中空糸膜モジュールにおいて、前記シール部材は、前記固定部、前記ハウジング及び前記キャップのそれぞれに接する単一の部材により構成されていてもよい。

【0011】

この構成によれば、シール部品の数を少なくすることができるため、中空糸膜モジュールをより簡素化することができる。

【0012】

上記中空糸膜モジュールにおいて、前記固定部の外周面には、前記シール部材を配置するためのシール溝が形成されていてもよい。

【0014】

上記中空糸膜モジュールにおいて、前記シール部材は、前記固定部に接する平面状のエレメントシール部と、前記ハウジングに接する曲面状のハウジングシール部と、前記キャップに接する曲面状のキャップシール部と、を含んでいてもよい。

【0015】

この構成によれば、シール部材を、固定部、ハウジング及びキャップのそれぞれに対して容易に密着させることができる。

【0016】

上記中空糸膜モジュールにおいて、前記シール部材の厚みは、前記ハウジングと前記キャップとの間の隙間よりも大きくてもよい。

【0017】

この構成によれば、原水及び濾過水がハウジングとキャップとの間の隙間からモジュール外へ漏れるのをより確実に防止することができる。

【発明の効果】

【0018】

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、シール設計を簡易化すると共に、濾過水への原水の混入を防ぐと共に濾過水及び原水のモジュール外への漏れを防ぐことが可能な中空糸膜モジュールを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施形態１に係る中空糸膜モジュールの構成を模式的に示す断面図である。

【図2】本発明の実施形態１に係る中空糸膜モジュールの上部拡大断面図である。

【図3】図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見た中空糸膜エレメントの平面図である。

【図4】図２中の線分ＩＶ－ＩＶに沿った中空糸膜エレメントの固定部の断面図である。

【図5】本発明の実施形態１に係る中空糸膜モジュールにおけるシール部材の平面図である。

【図6】図５中の線分ＶＩ－ＶＩに沿ったシール部材の断面図である。

【図7】本発明の実施形態２に係る中空糸膜モジュールの構成を模式的に示す断面図である。

【図8】本発明のその他実施形態におけるシール部材の断面図である。

【図9】本発明のその他実施形態におけるシール部材の断面図である。

【図10】本発明のその他実施形態におけるシール部材の断面図である。

【図11】本発明のその他実施形態における中空糸膜モジュールの上部拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る中空糸膜モジュールについて詳細に説明する。

【0021】

（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１に係る中空糸膜モジュール１０の構成について説明する。図１は、中空糸膜モジュール１０の全体構成を模式的に示している。図２は、中空糸膜モジュール１０の上部拡大断面図である。

【0022】

本実施形態に係る中空糸膜モジュール１０は、外圧濾過式のモジュールであり、原水ＲＷを中空糸膜１１の外面から内面に向かって透過させ、当該中空糸膜１１の中空部から濾過水ＦＷを取り出すように構成されている。外圧濾過式の中空糸膜モジュール１０は、内圧濾過式のものに比べて一次側の流路が広く、中空糸膜１１の間に濁質が堆積しにくいという利点がある。

【0023】

図１及び図２に示すように、中空糸膜モジュール１０は、複数の中空糸膜１１と当該複数の中空糸膜１１を束状に固定する固定部１２とを含む中空糸膜エレメント１と、中空糸膜エレメント１を挿抜するための開口部２Ａが形成されたハウジング２と、当該開口部２Ａを覆うようにハウジング２に取り付けられたキャップ３と、固定部１２、ハウジング２及びキャップ３のそれぞれに接する位置に配置されたシール部材４と、を主に備えている。以下、中空糸膜モジュール１０の各構成要素について説明する。

【0024】

［中空糸膜エレメント］
図１に示すように、複数の中空糸膜１１の各々は、上端１１Ｂ及び下端１１Ａを有しており、上端１１Ｂが開口した状態で固定部１２により固定されると共に、下端１１Ａが封止されている。固定部１２は、複数の中空糸膜１１の上端１１Ｂを収束固定している。

【0025】

図３は、図１中の矢印ＩＩＩに示す方向から見た固定部１２の平面図である。図３に示すように、固定部１２は、中空糸膜１１の上端を接着固定する円筒形状の接着樹脂部１２Ｂと、当該接着樹脂部１２Ｂを取り囲むと共にその外周面に接着固定され、当該接着樹脂部１２Ｂを支持する中空円筒形状の支持部１２Ａと、により構成されている。複数の中空糸膜１１は中空糸膜束１３を構成しており、図３に示すように、中空糸膜束１３がモジュールの中心軸Ｐ１の周りにおいて周方向に並んでいる。

【0026】

図４は、図３中の線分ＩＶ－ＩＶに沿った固定部１２の断面図である。図４に示すように、支持部１２Ａの外周面には、シール部材４（図２）を配置するためのシール溝１２Ａ１が形成されている。シール溝１２Ａ１は、径方向内側に凹むと共に、支持部１２Ａの外周面に沿って環状に形成されている。

【0027】

また支持部１２Ａの外周面には、バックアップ用のシール部材（図示しない）を配置するためのバックアップ溝１２Ａ２が、シール溝１２Ａ１と軸方向に並んで当該シール溝１２Ａ１よりもキャップ３（図２）側に形成されている。なお、バックアップ溝１２Ａ２及び当該バックアップ溝１２Ａ２に配置されるバックアップ用のシール部材は、本発明の中空糸膜モジュールにおいて必須ではなく、省略されてもよい。

【0028】

支持部１２Ａの材質としては、例えばポリ塩化ビニルなどが挙げられる。また接着樹脂部１２Ｂの材質としては、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂又はポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられるが、これらに限定されない。

【0029】

図１に示すように、複数の中空糸膜１１は、長さが略同一となるように切り揃えられている。中空糸膜エレメント１は、複数（例えば数十から数万本）の中空糸膜１１を束ねると共に、これらを固定部１２によって固定することにより構成されている。

【0030】

図２に示すように、各中空糸膜１１の上端１１Ｂは、固定部１２の一方の端面１２Ｂ１（キャップ３側を向く端面）と面一になっており、キャップ３内の空間（後述する濾過水空間３Ａ）側に開口している。これにより、各中空糸膜１１の中空部が濾過水空間３Ａと連通している。

【0031】

図１に示すように、本実施形態における中空糸膜エレメント１は、各中空糸膜１１の下端１１Ａが一本ずつ固定されていない状態で封止された片端フリータイプとなっているが、これに限定されない。例えば、中空糸膜エレメントは、各中空糸膜１１の下端１１Ａを固定する他の固定部（図示しない）を有する両端固定タイプとなっていてもよい。また中空糸膜１１の下端１１Ａが閉塞封止される場合にも限定されず、例えば中空糸膜１１を長さ方向の中間部においてＵ字状に折り返し、両端が濾過水空間３Ａに開口するように固定部１２により固定されてもよい。

【0032】

中空糸膜１１は、多孔質の膜である。中空糸膜１１の材質としては、種々のものを用いることが可能であり、特に限定されない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、エチレン－テトラフルオロエチレン共重合体、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、クロロトリフルオロエチレン－エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、酢酸セルロース、ポリビニルアルコール及びポリエーテルスルホンからなる群から選ばれる少なくとも１種類を含んでいることが好ましく、膜強度や耐薬品性の観点からポリフッ化ビニリデン（Ｐｏｌｙ Ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ ＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ；ＰＶＤＦ）を含むことがより好ましい。また中空糸膜１１の内外径は特に限定されるものではなく、種々の内外径、断面構造のものを使用することができる。さらに、中空糸膜１１の表面に、同種又は異種材料からなるコーティング層が形成されてもよい。

【0033】

中空糸膜１１は、親水化されていることが好ましい。本実施形態における中空糸膜１１は、０．１重量％以上１０重量％以下の親水性樹脂を含有することにより、親水化されている。親水性樹脂としては、例えばポリビニルピロリドン、セルロースエステル、エチレン－ビニルアルコール又はポリビニルアルコールなどの樹脂を用いることができるが、親水性が高いという観点からポリビニルアルコールが特に好ましい。

【0034】

［ハウジング］
ハウジング２は、上下方向に長い形状を有する容器であり、中空糸膜エレメント１を挿抜するための開口部２Ａ（図２）が上部に形成されている。ハウジング２の内部には、原水ＲＷ及び濾過水ＦＷの一方が充たされる第１充水空間２Ｂが形成されている。本実施形態における第１充水空間２Ｂは、原水ＲＷ（中空糸膜１１により濾過される前の水）が充たされる原水空間２Ｂである。原水空間２Ｂは、ハウジング２の底面と、ハウジング２の内側面と、固定部１２の下面と、により取り囲まれている。ハウジング２の材質としては、例えばＳＵＳ、変性ＰＰＥ（Ｐｏｌｙ Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｅｔｈｅｒ）、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリオレフィン又はＡＢＳ（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）樹脂などを用いることができるが、特に限定されない。

【0035】

図１に示すように、ハウジング２には、原水空間２Ｂに原水ＲＷを導入するための原水入口６と、原水空間２Ｂから余剰の原水ＲＷを排出するための原水抜き口２２と、中空糸膜１１の洗浄用エアを原水空間２Ｂに導入するためのエア入口８と、エア洗浄後に原水空間２Ｂから排水するための排水口９と、がそれぞれ設けられている。原水入口６は、原水空間２Ｂに連通しており、ハウジング２の下部に設けられている。図略の送液ポンプにより送られた原水ＲＷが、原水入口６を通じて原水空間２Ｂ内に導入される。

【0036】

原水抜き口２２は、原水空間２Ｂに連通しており、ハウジング２の長さ方向の中央部よりも上側の側部に設けられている。中空糸膜１１により濾過されなかった原水ＲＷは、原水抜き口２２からハウジング２の外部に排出される。また中空糸膜１１により濾過されなかった原水ＲＷは、ハウジング２の外部に排出された後に排水口に連通してそのまま排出されてもよいし、図略の原水槽に戻されてもよい。つまり、本実施形態における中空糸膜モジュール１０は、全量濾過式の構成としてもよいし、循環濾過式の構成としてもよい。

【0037】

エア入口８は、原水入口６と同様に、ハウジング２の下部に設けられている。エア入口８は、配管などを介して図略のエア供給源（エアーコンプレッサ）に接続されている。エア入口８からハウジング２内に導入された空気は、図略の散気盤により分散し、気泡となって中空糸膜１１の下端１１Ａから固定部１２に向かって上昇する。このバブリング作用により、一定期間の濾過運転中に中空糸膜１１の表面（外面）に付着した不純物を除去し、中空糸膜１１を洗浄することができる。

【0038】

排水口９は、原水入口６及びエア入口８と同様に、ハウジング２の下部に設けられている。上述のようにして中空糸膜１１の表面をバブリング洗浄した後、不純物を含む原水ＲＷを排水口９からハウジング２の外部に排出することができる。

【0039】

図１に示すように、ハウジング２は、中空糸膜１１を収容する円筒形状の本体筒部２Ｃと、本体筒部２Ｃの下部に取り付けられた下筒部２Ｄ（原水入口６、エア入口８及び排水口９が設けられた部分）と、を含む。本体筒部２Ｃと下筒部２Ｄとは、一体形成されていてもよいし、着脱可能となっていてもよい。

【0040】

図２に示すように、ハウジング２は、開口部２Ａを規定するハウジング端縁２１を有している。ハウジング端縁２１は、シール部材４における一方の（下側の）外周角部に接しており、径方向外側に広がると共に周方向全体に亘って形成されている。ハウジング端縁２１の近傍には、ハウジング２の内径が変化する段差部２Ｃが設けられており、中空糸膜エレメント１の固定部１２が当該段差部２Ｃに係止されている。

【0041】

図２に示すように、中空糸膜エレメント１がハウジング２内に挿入された状態において、固定部１２の一方の端面１２Ｂ１は、ハウジング端縁２１よりもキャップ３側に位置している。つまり、固定部１２は、下部がハウジング２内に収容されると共に、上部が開口部２Ａからキャップ３側（上側）に突き出た状態となっている。また図２に示すように、固定部１２（支持部１２Ａ）の外周面とハウジング２の内面との間には、隙間が形成されている。

【0042】

［キャップ］
図２に示すように、キャップ３は、ハウジング２の開口部２Ａを覆うように被せられており、固定部１２の上部がキャップ３内に収容されている。キャップ３は、ハウジング２と略同じ内径を有しており、原水ＲＷ及び濾過水ＦＷの他方が充たされる第２充水空間３Ａが内部に形成されている。本実施形態における第２充水空間３Ａは、濾過水ＦＷが充たされる濾過水空間である。濾過水空間３Ａは、キャップ３の内周面と固定部１２の端面１２Ｂ１（図２）とにより取り囲まれている。図２に示すように、固定部１２（支持部１２Ａ）の外周面とキャップ３の内面との間には、隙間が形成されている。

【0043】

キャップ３は、ハウジング端縁２１に対して間隔を空けて対向するキャップ端縁３１を有している。図２に示すように、キャップ端縁３１は、シール部材４における他方の（上側の）外周角部に接しており、径方向外側に広がると共に周方向全体に亘って形成されている。シール部材４は、ハウジング端縁２１とキャップ端縁３１とにより挟まれており、ハウジング端縁２１及びキャップ端縁３１のそれぞれに対して密着している。この構成によれば、キャップ３を取り外すだけで中空糸膜エレメント１をシール部材４と共にハウジング２から引き抜くことが可能となり、中空糸膜エレメント１の交換作業を簡単に行うことができる。

【0044】

キャップ３の上部には、濾過水ＦＷをハウジング２の外部に取り出すための濾過水口７が設けられている。濾過水ＦＷは、中空糸膜１１の中空部から上端１１Ｂの開口を通じて濾過水空間３Ａに流入し、その後、濾過水口７を通じてハウジング２の外部に取り出される。

【0045】

［シール部材］
シール部材４は、原水空間２Ｂと濾過水空間３Ａとの間、原水空間２Ｂとハウジング２の外部空間１０Ａとの間及び濾過水空間３Ａと外部空間１０Ａとの間をそれぞれ遮断するように、固定部１２、ハウジング２及びキャップ３のそれぞれに接する位置に配置されている。換言すると、シール部材４は、原水空間２Ｂと濾過水空間３Ａとの間の流路、原水空間２Ｂと外部空間１０Ａとの間の流路及び濾過水空間３Ａと外部空間１０Ａとの間の流路のそれぞれの途中に位置している。

【0046】

具体的には、図２に示すように、シール部材４は、固定部１２（支持部１２Ａ）に接する平面状のエレメントシール部４１と、ハウジング２に接する曲面状のハウジングシール部４２と、キャップ３に接する曲面状のキャップシール部４３と、を含む。エレメントシール部４１は、シール溝１２Ａ１の底面に接触（密着）しており、原水空間２Ｂと濾過水空間３Ａとの間における水の流れを遮断する。ハウジングシール部４２は、ハウジング端縁２１に接触（密着）しており、原水空間２Ｂから外部空間１０Ａへの水の流れを遮断する。キャップシール部４３は、キャップ端縁３１に接触（密着）しており、濾過水空間３Ａから外部空間１０Ａへの水の流れを遮断する。シール部材４は、その外周面が固定部１２（支持部１２Ａ）の外周面よりも径方向外側に位置するように、シール溝１２Ａ１に嵌め込まれている。

【0047】

図５は、シール部材４の平面図である。図６は、図５中の線分ＶＩ－ＶＩに沿ったシール部材４の厚み方向の断面図である。図５に示すように、本実施形態におけるシール部材４は、円環形状を有する単一の部材により構成されている。シール部材４の内径Ｄ１は、シール溝１２Ａ１における固定部１２の外径Ｄ２（図２）と同じ又は当該外径Ｄ２よりも僅かに小さくなっている。

【0048】

図６に示すように、シール部材４は、内周面（エレメントシール部４１）と、外周面４７と、内周面と外周面４７とを接続する一対の端面４５，４６と、を含む。外周面４７は、曲面状に面取りされたハウジングシール部４２及びキャップシール部４３と、当該ハウジングシール部４２とキャップシール部４３とを接続する外周平面４４と、を含む。

【0049】

図２に示すように、シール部材４の厚みＴ１は、ハウジング２とキャップ３との間の隙間Ｇ１（ハウジング端縁２１とキャップ端縁３１との間の隙間）よりも大きくなっている。シール部材４は、外周平面４４がハウジング２とキャップ３との間の隙間Ｇ１に臨むように配置されている。

【0050】

シール部材４は、例えばゴム、エラストマー又は樹脂等の弾性体により構成されている。具体的には、ニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、水素化ニトリルゴム、フッ素ゴム、アクリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、スチレンブタジエンゴム及びウレタンゴムからなる群より選択される少なくとも一種を、シール部材４の材料として用いることができる。

【0051】

［固定具］
中空糸膜モジュール１０は、シール部材４を押し縮めるようにハウジング端縁２１及びキャップ端縁３１を挟む固定具５をさらに備えている（図２）。固定具５は、ハウジング２とキャップ３との接続部を取り囲む円環形状を有するバンド部材であり、ハウジング端縁２１とキャップ端縁３１とを互いに近づける方向（上下方向）に挟持する。これにより、シール部材４が押し縮められ、その反力により当該シール部材４をハウジング端縁２１及びキャップ端縁３１に対して密着させることが可能となる。これにより、ハウジング２の外部への原水ＲＷ及び濾過水ＦＷの漏れを防ぐことができる。本実施形態における固定具５は、単一の部材により構成されているがこれに限定されず、複数の部材により構成されていてもよい。また固定具５は、バンド式のものに限定されず、例えば複数のボルトやナットなどにより固定するものでもよい。

【0052】

固定具５の材質としては、例えばＳＵＳ、変性ＰＰＥ、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリオレフィン又はＡＢＳ樹脂などを用いることができる。また固定具５は、ハウジング２と同じ材質のものであることが好ましいが、これに限定されない。

【0053】

また中空糸膜モジュール１０は、原水空間２Ｂ内において上下方向に延びると共に上端が固定部１２に固定された導水管（図示しない）をさらに備えていてもよい。この場合、原水入口６から導水管内に原水ＲＷが導入され、当該導水管の壁部に形成された通水孔を通じて原水空間２Ｂに原水ＲＷが導入される。しかし、当該導水管は、本発明の中空糸膜モジュールにおいて必須の構成要素ではなく、省略されてもよい。

【0054】

上記構成を備えた本実施形態に係る中空糸膜モジュール１０は、以下のようにして使用される。まず、図略の送液ポンプを作動させ、原水入口６からハウジング２の第１充水空間２Ｂに原水ＲＷを導入する。原水ＲＷは、中空糸膜１１の外面から内面に向かって膜壁を透過する。これにより、中空糸膜１１の細孔よりも大きな不純物が原水ＲＷから取り除かれ、中空糸膜１１の中空部から清浄な濾過水ＦＷを取り出すことができる。濾過水ＦＷは、中空糸膜１１の中空部からキャップ３の第２充水空間３Ａに流出した後、濾過水口７を通じてモジュールの外部に取り出される。

【0055】

以上の通り、本実施形態に係る中空糸膜モジュール１０によれば、原水空間２Ｂと濾過水空間１０Ａとの間、原水空間２Ｂと外部空間１０Ａとの間、及び濾過水空間３Ａと外部空間１０Ａとの間を、シール部材４によりそれぞれ遮断することができる。これにより、原水ＲＷと濾過水ＦＷとの混水を防ぐと共に、原水ＲＷ及び濾過水ＦＷがハウジング２の外部に漏れるのを防ぐことができる。しかも、単一の部材であるシール部材４を、中空糸膜エレメント１の固定部１２、ハウジング２及びキャップ３のそれぞれに接する位置に配置することにより、混水防止機能と水漏れ防止機能の両方を単一のシール部材４に持たせることができる。これにより、混水防止機能及び水漏れ防止機能のそれぞれを担うシール部材が別々に配置される場合に比べて、中空糸膜モジュールにおけるシール設計を簡素化することができると共に、シール部品の数を減らすことが可能になる。

【0056】

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る中空糸膜モジュール１００について、図７を参照して説明する。実施形態２に係る中空糸膜モジュール１００は、基本的に実施形態１に係る中空糸膜モジュール１０と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、内圧濾過式の中空糸膜モジュールである点で異なっている。以下、実施形態１に係る中空糸膜モジュール１０と異なる点についてのみ説明する。

【0057】

図７に示すように、実施形態２に係る中空糸膜モジュール１００では、ハウジング２内の空間が、分離部２４により第１充水空間２Ｂとその下側の原水入口空間２Ｅとに液密に分画されている。各中空糸膜１１は、分離部２４を貫通すると共に、下端１１Ａが原水入口空間２Ｅに開口している。原水入口空間２Ｅは、原水入口６に連通している。

【0058】

ハウジング２の側部には、濾過水ＦＷをモジュールの外部に取り出すための濾過水口２３が設けられている。濾過水口２３は、第１充水空間２Ｂに連通している。またキャップ３の上部には、中空糸膜１１により濾過されなかった余剰の原水ＲＷをモジュールの外部に排出するための原水抜き口２５が設けられている。

【0059】

この中空糸膜モジュール１００では、原水入口６から原水入口空間２Ｅに原水ＲＷが導入され、当該原水ＲＷが中空糸膜１１の下端１１Ａの開口から中空部内に導入される。そして、原水ＲＷが中空糸膜１１の内面から外面に向かって透過することにより濾過され、その後、濾過水口２３からハウジング２の外部へ濾過水ＦＷとして取り出される。また中空糸膜１１の上端１１Ｂまで流れた原水ＲＷは、キャップ３の第２充水空間３Ａに導入された後、原水抜き口２５を通じてモジュールの外部に排出される。つまり、実施形態２に係る中空糸膜モジュール１００においては、ハウジング２の第１充水空間２Ｂは濾過水ＦＷが充たされる濾過水空間となっており、一方でキャップ３の第２充水空間３Ａは原水ＲＷが充たされる原水空間となっている。

【0060】

このような内圧濾過式の中空糸膜モジュール１００においても、シール部材４を固定部１２、ハウジング２及びキャップ３のそれぞれに接する位置に配置することにより、実施形態１における外圧濾過式の中空糸膜モジュール１０の場合と同様に、原水ＲＷと濾過水ＦＷとの混水を防ぐと共に、原水ＲＷ及び濾過水ＦＷが中空糸膜モジュール１００の外部へ漏れるのを防ぐことができる。特に内圧濾過式の中空糸膜モジュール１００では、外圧濾過式の中空糸膜モジュール１０に比べて一次側の流路が狭いため、クロスフローの流量を少なくすることができるという利点もある。なお、モジュールの濾過方式は、濁質濃度などの原水ＲＷの状態に応じて選択可能であり、特に限定されない。

【0061】

（その他実施形態）
ここで、本発明のその他実施形態に係る中空糸膜モジュールについて説明する。

【0062】

シール部材４の形状は、上記実施形態１において説明した形状（図６）に限定されず、例えば図８～図１０に示すような種々の形状であってもよい。図８に示すシール部材４Ａは、厚さ方向の断面が円形状となっている。図９に示すシール部材４Ｂは、厚さ方向の断面がリングの径方向に長い楕円形状となっている。すなわち、図８及び図９のシール部材４Ａ，４Ｂのように、外縁が全て曲線状に形成されたシール部材が用いられてもよい。また図１０に示すシール部材４Ｃは、厚さ方向の断面が矩形状となっており、外縁が全て直線状となっている。

【0063】

シール部材４は、上記実施形態１，２のように単一の部材により構成される場合に限定されない。図１１に示すシール部材４Ｄのように、キャップ端縁３１に接する（密着する）キャップ側シール片７１と、ハウジング端縁２１に接する（密着する）ハウジング側シール片７２と、によりシール部材が構成されていてもよい。図１１に示すように、キャップ側シール片７１とハウジング側シール片７２とは、互いに接するようにシール溝１２Ａ１内に配置される。

【0064】

上記実施形態１では、シール部材４の厚みＴ１がハウジング２とキャップ３との間の隙間Ｇ１よりも大きい場合について説明したが、これに限定されない。シール部材４の厚みＴ１は、隙間Ｇ１と同じであってもよい。

【0065】

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0066】

１ 中空糸膜エレメント
２ ハウジング
２Ａ 開口部
２Ｂ 第１充水空間
３ キャップ
３Ａ 第２充水空間
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ シール部材
５ 固定具
１０，１００ 中空糸膜モジュール
１１ 中空糸膜
１２ 固定部
２１ ハウジング端縁
３１ キャップ端縁
Ｔ１ 厚み
Ｇ１ 隙間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】