水処理用フィルタモジュールおよび水処理用濾過装置
【課題】薄型化を図ることができるとともに、フィルタモジュール全体の体積に対するフィルタの膜表面積を増大することができる水処理用フィルタモジュール、および複数の本発明の水処理用フィルタモジュールを積層した積層体を備える水処理用濾過装置を提供することを目的とする。
【解決手段】水処理用フィルタモジュール１０は、被除去物を含む液体を導入する液体導入部２１および導入された液体を排出するための排出口２２を有する第１の平板部材２０と、第１の平板部材２０の他方の表面に形成された凹部２３に液体導入部２１のすべての開口２１ａを塞ぐように配置されたフィルタ４０と、排出口２２と連通する排出口３１、排出口３１に液体を導く液体流路３２、および液体流路３２に形成された、フィルタ４０を支持する複数の突起部３３を有し、第１の平板部材２０と密着された第２の平板部材３０とを備える。
【解決手段】水処理用フィルタモジュール１０は、被除去物を含む液体を導入する液体導入部２１および導入された液体を排出するための排出口２２を有する第１の平板部材２０と、第１の平板部材２０の他方の表面に形成された凹部２３に液体導入部２１のすべての開口２１ａを塞ぐように配置されたフィルタ４０と、排出口２２と連通する排出口３１、排出口３１に液体を導く液体流路３２、および液体流路３２に形成された、フィルタ４０を支持する複数の突起部３３を有し、第１の平板部材２０と密着された第２の平板部材３０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理に使用される膜を備えた水処理用フィルタモジュールおよびこの水処理用フィルタモジュールを備えた水処理用濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中の懸濁物と水とを分離する、いわゆる固液分離に代表される膜分離技術は、近年注目されている。
【０００３】
例えば、海水を淡水化する際に逆浸透膜が使用されている。この逆浸透膜を使用した分離法は、例えば、海水を淡水化する際に採用される他の分離法である蒸留法よりもエネルギ効率が高い。また、被処理物質が熱などのストレスの影響を受けやすい食品や医薬品等の製造工程においても、精密濾過膜、限外濾過膜、ナノフィルタなどが用いられている。また、上水処理や下水処理においても、精密濾過膜や限外濾過膜などを用いた膜分離技術の導入が進みつつある。
【０００４】
分離膜の種別は、分離孔径、材質、形状などで分類することができる。例えば、０．１μｍ〜数μｍ程度の粒子などの通過を阻止する分離膜を精密濾過膜と呼んでいる。また、２ｎｍ〜０．１μｍ程度の粒子などの通過を阻止する分離膜を限外濾過膜と呼んでいる。さらに、２ｎｍより小さい粒子などの通過を阻止する分離膜をナノ濾過膜と呼んでいる。
【０００５】
分離膜の材質は、有機高分子、金属、セラミックの３種に大別でき、比較的安価で汎用性の高い有機高分子膜が主流であるが、耐熱性、耐環境性、繰り返し使用への耐性などに優れた金属膜やセラミック膜も、用途に応じて使用されている。
【０００６】
膜分離技術の一般的なメリットとしては、上記した高いエネルギ効率などが得られる他に、膜材料の孔径を制御することで、標的物質を狙って分離できるという利点がある。
【０００７】
また、膜分離技術の一般的なデメリットとしては、例えば、大容量の水を浄化処理する場合、分離膜の占有体積が水の処理量に比例して増加することなどが挙げられる。これは、分離膜における処理量は、分離膜の表面積に依存するからである。
【０００８】
そこで、分離膜における単位体積あたりの表面積の向上が図られてきた。例えば、分離膜の形状を工夫することで表面積の増大が図られている。有機高分子膜では、平膜が伝統的によく使われてきたが、近年では、単位体積当たりの表面積が大きいという理由で、中空糸膜の需要が拡大している。金属膜では、金網と粉末焼結の２種が主流であり、いずれも円筒形かプリーツ状に加工されて使用されるものが多い。セラミック膜では、円柱形、円筒形、ハニカム形状に加工されて使用されるものが多い（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３２１９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記した従来の分離膜では、表面積を増加させるために複雑な形状に加工することが必要となり、分離膜の製造工程が複雑化したり、製造コストが増加するなどの問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、薄型化を図ることができるとともに、フィルタモジュール全体の体積に対するフィルタの膜表面積を増大することができる水処理用フィルタモジュールを提供することを目的とする。さらに、複数の本発明の水処理用フィルタモジュールを積層した積層体を備え、積層体全体の体積に対するフィルタの膜表面積を増大することができる水処理用濾過装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、被除去物を含む液体を一方の表面側から導入するための複数の開口を有する液体導入部、および導入された液体を排出するための第１の排出口を有する第１の平板部材と、前記第１の平板部材の他方の表面に前記液体導入部に対応させて形成された、前記液体導入部と連通する凹部に、前記液体導入部のすべての開口を塞ぐように配置された平膜状のフィルタと、前記フィルタを通過した液体を排出するための、前記第１の排出口と連通する第２の排出口、前記第２の排出口に液体を導く凹部からなる液体流路、および前記液体流路に形成された、前記第１の平板部材の他方の表面側から前記フィルタを支持する複数の突起部を有し、前記第１の平板部材と密着された第２の平板部材とを具備することを特徴とする水処理用フィルタモジュールが提供される。
【００１３】
また、本発明の一態様によれば、複数の上記した水処理用フィルタモジュールを、それぞれ、開口が形成されたスペーサ部材を介して、前記スペーサ部材の開口、前記水処理用フィルタモジュールの前記第１の排出口および前記第２の排出口のそれぞれが連通してなる排出流路を形成するように、積層して構成されたモジュール積層体と、前記モジュール積層体を収容し、前記排出流路からの液体を外部に排出するための排出口、および被除去物を含む液体を内部に導入するための導入口を少なくとも有する収容容器とを具備することを特徴とする水処理用濾過装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の水処理用フィルタモジュールによれば、薄型化を図ることができるとともに、フィルタモジュール全体の体積に対するフィルタの膜表面積を増大することができる。また、本発明の水処理用濾過装置によれば、複数の本発明の水処理用フィルタモジュールを積層した積層体を備え、積層体全体の体積に対するフィルタの膜表面積を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る一実施の形態の水処理用フィルタモジュールの分解斜視図である。
【図２】本発明に係る一実施の形態の水処理用フィルタモジュールの断面を示す図である。
【図３】本発明に係る一実施の形態の水処理用フィルタモジュールを複数積層して構成されるモジュール積層体の断面を示す図である。
【図４】モジュール積層体を備える水処理用濾過装置の外観を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る一実施の形態の水処理用フィルタモジュール１０の分解斜視図である。図２は、本発明に係る一実施の形態の水処理用フィルタモジュール１０の断面を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、水処理用フィルタモジュール１０は、第１の平板部材２０と、この第１の平板部材２０に密着される第２の平板部材３０と、第１の平板部材２０と第２の平板部材３０との間に狭持されるように配置されるフィルタ４０とを備えている。
【００１９】
第１の平板部材２０は、例えば、矩形形状の薄板などで構成される。この第１の平板部材２０は、被除去物を含む液体を一方の表面２０ａ側から導入するための複数の開口２１ａを有する液体導入部２１を備えている。また、第１の平板部材２０には、液体導入部２１から導入され、フィルタ４０によって被除去物が除去された液体を外部に排出するための排出口２２が形成されている。ここでは、開口２１ａを円形に構成した一例を示しているが、開口２１ａの形状は、特に限定されるものではなく、用途などに応じて適宜に変更可能である。また、ここでは、複数の開口２１ａを有する液体導入部２１を円形状に構成した一例を示しているが、液体導入部２１の形状は、特に限定されるものではなく、用途などに応じて適宜に変更可能である。
【００２０】
また、図１および図２に示すように、第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂには、液体導入部２１の形状に対応させて形成された凹部２３が形成されている。ここでは、液体導入部２１が円形状に形成されているので、円形の凹部２３が形成されている。なお、液体導入部２１を構成する開口２１ａのすべてが凹部２３に連通している。
【００２１】
この凹部２３には、液体導入部２１のすべての開口２１ａを塞ぐようにフィルタ４０が配置されている。また、凹部２３の周縁端縁において、フィルタ４０は、第１の平板部材２０と接合部材によって接合されている。
【００２２】
ここで、第１の平板部材２０は、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料などで構成される。金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、チタン、鉄、アルミニウム、銅などを使用することができる。セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、炭化ケイ素などを使用することができる。樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタンなどの熱硬化性樹脂などを使用することができる。第１の平板部材２０を構成する材料は、水処理用フィルタモジュール１０を使用する環境に応じて適宜に上記した材料から選択することができる。例えば、耐食性や耐熱性が要求される条件下で水処理用フィルタモジュール１０を使用する場合には、耐食性や耐熱性に優れた、例えば、ステンレス鋼、チタンなどの金属材料や、セラミックス材料を使用することが好ましい。
【００２３】
また、第１の平板部材２０の厚さは、水処理用フィルタモジュール１０を薄型化し、水処理用フィルタモジュール１０全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大するために、５０μｍ〜１０００μｍ程度に形成されることが好ましい。
【００２４】
例えば、第１の平板部材２０が金属で形成された場合には、第１の平板部材２０の凹部２３を、エッチング加工、機械加工、プレス加工などによって形成することができる。また、第１の平板部材２０がセラミックス材料で形成された場合には、第１の平板部材２０の凹部２３を、機械加工などによって形成することができる。また、第１の平板部材２０が樹脂材料で形成された場合には、第１の平板部材２０の凹部２３を、機械加工、プレス成型などによって形成することができる。また、樹脂材料が熱可塑性樹脂の場合には、射出成型を利用して第１の平板部材２０を形成してもよい。
【００２５】
フィルタ４０は、例えば、セラミックス材料、有機高分子材料、金属材料などの平膜状の多孔質膜で構成される。セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、炭化ケイ素などを使用することができる。有機高分子材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリカーボネート、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどを使用することができる。金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、チタン、鉄、ニッケル、アルミニウム、銅などを使用することができる。フィルタ４０を構成する材料は、水処理用フィルタモジュール１０を使用する環境に応じて適宜に上記した材料から選択することができる。有機高分子材料を使用する場合には、材料が比較的安価であるため、製造コストの削減を図ることができるとともに、量産性を向上させることができる。また、例えば、耐食性や耐熱性が要求される条件下で水処理用フィルタモジュール１０を使用する場合には、耐食性や耐熱性に優れた、例えば、ステンレス鋼、チタンなどの金属材料や、セラミックス材料を使用することが好ましい。
【００２６】
また、フィルタ４０の厚さは、水処理用フィルタモジュール１０を薄型化し、水処理用フィルタモジュール１０全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大するために、１０μｍ〜８００μｍ程度に形成されることが好ましい。なお、フィルタ４０の孔径、メッシュサイズは、水処理の対象となる液体に含まれる被除去物の大きさに基づいて適宜に選択される。
【００２７】
図２に示すように、フィルタ４０は、第１の平板部材２０の凹部２３の形状に対応させて形成され、第１の平板部材２０の凹部２３に嵌め込むように収容される。フィルタ４０が凹部２３に収容された状態では、第１の平板部材２０に形成された開口２１ａのすべてが凹部２３側からフィルタ４０によって塞がれた状態となる。すなわち、第１の平板部材２０の開口２１ａから流入する被除去物を含む液体は、すべてフィルタ４０を通過することとなる。
【００２８】
前述したように、フィルタ４０の周縁部は、第１の平板部材２０の凹部２３の周縁部に接合部材によって接合されている。この接合部材は、フィルタ４０および第１の平板部材２０を構成する材料によって、適宜最適なものを使用することができる。
【００２９】
ここで、フィルタ４０と第１の平板部材２０は、それぞれの線膨張係数の違いによって生じる接合部の剥離やき裂などを防止するために、同じ材料で構成することが好ましいが、異種材料で構成することもできる。フィルタ４０と第１の平板部材２０とが異種材料で構成される場合には、それぞれの線膨張係数の違いによって生じる接合部の剥離やき裂などを防止することを考慮して接合部材を選択することが好ましい。
【００３０】
例えば、フィルタ４０がセラミックス材料で構成され、第１の平板部材２０が金属材料で構成される場合には、接合部材の線膨張係数は、第１の平板部材２０の線膨張係数の±１０％となる範囲とすることが好ましい。すなわち、接合部材の線膨張係数は、第１の平板部材２０の線膨張係数の０．９倍以上、１．１倍以下の範囲となる。例えば、第１の平板部材２０としてステンレス鋼を使用した場合、ステンレス鋼の線膨張係数（２０℃）は、１４．７×１０−６／Ｋであるため、接合部材の線膨張係数は、１３．２×１０−６／Ｋ〜１６．２×１０−６／Ｋの範囲に設定される。この範囲とすることで、接合部が剥離したり、接合部にき裂が生じたりすることを防止することができる。
【００３１】
第２の平板部材３０は、第１の平板部材２０と同様に、例えば、矩形形状の薄板などで構成される。なお、第２の平板部材３０は、第１の平板部材２０と気密に接合する必要があることから、第１の平板部材２０と同じ外形形状に構成されることが好ましい。この第２の平板部材３０は、フィルタ４０を通過した液体を外部に排出するための排出口３１を備えている。また、第２の平板部材３０の一方の表面３０ａには、この排出口３１にフィルタ４０を通過した液体を導く、凹部からなる液体流路３２を備えている。また、排出口３１は、第１の平板部材２０の排出口２２と連通するように構成されている。
【００３２】
また、凹部からなる液体流路３２には、第２の平板部材３０が第１の平板部材２０に密着された際、第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂ側からフィルタ４０を支持する複数の突起部３３が形成されている。この複数の突起部３３は、凹部からなる液体流路３２のフィルタ４０に対向する領域に、所定の間隔をあけて設けられている。この突起部３３でフィルタ４０を第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂ側から支持することによって、例えば、フィルタ４０の一方の表面側と他方の表面側の圧力差が大きい場合でも、フィルタ４０が液体流路３２側へ変形するのを防止することができる。また、突起部３３間は、液体流路として機能し、フィルタ４０を通過した液体が突起部３３間を排出口３１に向かって流れる。
【００３３】
なお、ここでは、円柱状に形成された突起部３３の一例を示しているが、この形状に限られるものではなく、突起部３３は、フィルタ４０を第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂ側から支持し、突起部間に液体を流す流路を形成することができる構成を有していればよい。
【００３４】
また、図１に示すように、排出口３１付近の液体流路３２の断面積が、排出口３１に近づくに伴って徐々に減少するように液体流路３２を構成してもよい。換言すると、排出口３１付近の液体流路３２の流路幅が、排出口３１に近づくに伴って徐々に減少するように液体流路３２を構成してもよい。なお、排出口３１につながる液体流路３２の端部の流路幅は、排出口３１の開口径と同じか、それよりも若干大きい程度に構成されることが好ましい。このような流路を備えることで、排出口３１に液体を導く際の液体流路３２における圧力損失を低減させることができる。
【００３５】
ここで、第２の平板部材３０は、第１の平板部材２０と同様に、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料などで構成される。また、第２の平板部材３０は、第１の平板部材２０と同じ材料で構成されることが好ましい。金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、チタン、鉄、銅、アルミニウムなどを使用することができる。セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、炭化ケイ素などを使用することができる。樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタンなどの熱硬化性樹脂などを使用することができる。第２の平板部材３０を構成する材料は、水処理用フィルタモジュール１０が使用される環境に応じて適宜に上記した材料から選択することができる。例えば、耐食性や耐熱性が要求される条件下で水処理用フィルタモジュール１０を使用する場合には、耐食性や耐熱性に優れた、例えば、ステンレス鋼、チタンなどの金属材料や、セラミックス材料を使用することが好ましい。
【００３６】
また、第２の平板部材３０の厚さは、水処理用フィルタモジュール１０を薄型化し、水処理用フィルタモジュール１０全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大するために、５０μｍ〜１０００μｍ程度に形成されることが好ましい。また、突起部３３の高さは、すなわち、液体流路３２の高さは、排出口３１に液体を導く際の液体流路３２における圧力損失を抑制しつつ、第２の平板部材３０を薄型化するため、２５μｍ〜９００μｍ程度に形成されることが好ましい。
【００３７】
例えば、第２の平板部材３０が金属で形成された場合には、液体流路３２や突起部３３を、エッチング加工、機械加工、プレス加工などによって形成することができる。また、第２の平板部材３０がセラミックス材料で形成された場合には、液体流路３２や突起部３３を、機械加工などによって形成することができる。また、第２の平板部材３０が樹脂材料で形成された場合には、液体流路３２や突起部３３を、機械加工、プレス成型などによって形成することができる。また、樹脂材料が熱可塑性樹脂の場合には、射出成型を利用して第２の平板部材３０を形成してもよい。
【００３８】
なお、第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂの外周縁と、第２の平板部材３０の一方の表面３０ａの外周縁とを接合部材によって接合することで、第１の平板部材２０と第２の平板部材３０は、外周部から液体が外部に流出することがないように、気密に接合される。接合部材は、第１の平板部材２０および第２の平板部材３０を構成する材料によって、適宜最適なものを使用することができる。
【００３９】
上記した水処理用フィルタモジュール１０における水処理工程について説明する。
【００４０】
被除去物を含む液体は、第１の平板部材２０の複数の開口２１ａから水処理用フィルタモジュール１０内に流入し、フィルタ４０を通過する。フィルタ４０によって被除去物が除去された液体は、液体流路３２に設けられた突起部３３間を流れ、液体流路３２によって排出口２２、３１に導かれ、外部に排出される。
【００４１】
上記したように、一実施の形態の水処理用フィルタモジュール１０によれば、第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂ側からフィルタ４０を支持する複数の突起部３３を備えることで、フィルタ４０の一方の表面側と他方の表面側の圧力差が大きい場合でも、フィルタ４０が液体流路３２側へ変形するのを防止することができる。
【００４２】
また、第１の平板部材２０、第２の平板部材３０およびフィルタ４０を薄い平板状の部材で構成して薄型化を図ることができる。また、水処理用フィルタモジュール１０を薄型化することで、水処理用フィルタモジュール１０全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大することができる。これによって、水処理用フィルタモジュール１０における水処理能力を向上させることができる。
【００４３】
さらに、複数の水処理用フィルタモジュール１０を積層し、モジュール積層体を構成した場合、所定の空間に多数の水処理用フィルタモジュール１０を配置することができるので、モジュール積層体全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大することができる。これによって、モジュール積層における水処理能力を向上させることができる。
【００４４】
次に、複数の一実施の形態の水処理用フィルタモジュール１０を積層して構成されるモジュール積層体５０、およびこのモジュール積層体５０を備える水処理用濾過装置１００について説明する。
【００４５】
図３は、水処理用フィルタモジュール１０を複数積層して構成されるモジュール積層体５０の断面を示す図である。図４は、モジュール積層体５０を備える水処理用濾過装置１００の外観を示す斜視図である。
【００４６】
図３に示すように、モジュール積層体５０は、例えば、開口５１ａが形成された矩形形状の平板からなるスペーサ部材５１を介して、複数の水処理用フィルタモジュール１０をそれぞれ積層することで構成されている。また、スペーサ部材５１の開口５１ａおよびモジュール積層体５０の排出口２２、３１のそれぞれが連通するように積層して、各水処理用フィルタモジュール１０によって被除去物が取り除かれた液体をモジュール積層体５０の外部に導くための排出流路６０を形成している。
【００４７】
この排出流路６０の一端には、排出流路６０を流れる液体を外部に導くための配管６１が設けられ、排出流路６０の他端には、液体が外部へ流出するのを防止するための封止部材６２が設けられている。これによって、排出流路６０を流れる液体は、排出流路６０の一端から配管６１を通って外部に導かれる。なお、排出流路６０の両端に配管６１を設け、排出流路６０の両端から液体を外部に導くように構成してもよい。
【００４８】
ここで、モジュール積層体５０は、例えば、各水処理用フィルタモジュール１０およびスペーサ部材５１の所定の対応する位置に形成された固定用開口（図示しない）を介して、図３および図４に示すように、例えば、ボルトおよびナットなどの固定部材で各水処理用フィルタモジュール１０およびスペーサ部材５１を固定することで構成されてもよい。なお、各水処理用フィルタモジュール１０およびスペーサ部材５１の固定方法は、これに限られるものではなく、例えば、各水処理用フィルタモジュール１０およびスペーサ部材５１間を、前述した接合部材で接合して積層体としてもよい。
【００４９】
スペーサ部材５１は、上記した、第１の平板部材２０や第２の平板部材３０を構成する材料として示した材料から、使用される環境などに応じて選択された材料で構成される。例えば、スペーサ部材５１を、水処理用フィルタモジュール１０の第１の平板部材２０や第２の平板部材３０に使用されている材料と同じ材料で構成することができる。また、スペーサ部材５１の厚さは、モジュール積層体５０全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大するために、５０μｍ〜１０００μｍ程度に形成されることが好ましい。
【００５０】
上記したようにスペーサ部材５１を介して複数の水処理用フィルタモジュール１０をそれぞれ積層することで、各水処理用フィルタモジュール１０間に所定の間隙が形成される。この間隙から被除去物を含む液体が各水処理用フィルタモジュール１０内へ流入する。
【００５１】
図４に示すように、水処理用濾過装置１００は、収容容器１０１と、この収容容器１０１の内部に配置されたモジュール積層体５０とを備えている。
【００５２】
収容容器１０１は、例えば、６面が壁に覆われた直方体形状の筐体で構成される。この収容容器１０１の側壁には、モジュール積層体５０からの液体を外部に導くための液体排出口１０２が、モジュール積層体５０の配管６１が設けられた位置に対応させて形成されている。そして、この液体排出口１０２には、モジュール積層体５０の配管６１が接続されている。また、収容容器１０１の側壁には、被除去物を含む液体を収容容器１０１内に導入するための導入口１０３が形成されている。なお、導入口１０３は、液体排出口１０２が設けられた側壁に形成されることに限られるものではなく、例えば、水処理用フィルタモジュール１０の積層方向に沿う側壁に形成されてもよい。
【００５３】
また、ここでは、導入口１０３から導入された被除去物を含む液体をすべてモジュール積層体５０において水処理する構成を示しているが、この構成に限られるものではない。例えば、導入口１０３が形成された側壁に対向する側壁に、被除去物を含む液体を外部に排出する排出口（図示しない）を備え、収容容器１０１に供給された被除去物を含む液体の一部を、モジュール積層体５０において水処理する構成としてもよい。すなわち、モジュール積層体５０で水処理されない被除去物を含む液体を、排出口（図示しない）が外部に排出する構成としてもよい。この場合においても、水処理用フィルタモジュール１０のフィルタ４０を介して、水処理用フィルタモジュール１０の外側の圧力が内側の圧力よりも高くなるように、収容容器１０１内における被除去物を含む液体の供給圧力を調整している。換言すると、液体を、水処理用フィルタモジュール１０のフィルタ４０を通過させて収容容器１０１の液体排出口１０２から排出可能な程度に、収容容器１０１内における被除去物を含む液体の供給圧力を調整している。
【００５４】
なお、図示していないが、モジュール積層体５０は、所定の支持部材によって収容容器１０１内の所定の位置に支持または固定されている。また、収容容器１０１を構成する材料は、特に限定されるものではないが、収容容器１０１内に導入される被除去物を含む液体の、例えば、種類や温度条件などに応じて適宜に好適な材料が選択される。例えば、耐食性や耐熱性が要求される場合には、収容容器１０１を構成する材料として、耐食性や耐熱性に優れた、例えば、ステンレス鋼、チタンなどの金属材料や、セラミックス材料などを選択することができる。
【００５５】
上記した水処理用濾過装置１００における水処理工程について説明する。
【００５６】
収容容器１０１の導入口１０３から導入された被除去物を含む液体は、モジュール積層体５０の各水処理用フィルタモジュール１０の第１の平板部材２０に形成された複数の開口２１ａから水処理用フィルタモジュール１０内に流入し、フィルタ４０を通過する。フィルタ４０によって被除去物が除去された液体は、液体流路３２に設けられた突起部３３間を流れ、液体流路３２によって排出口２２、３１に導かれ、排出流路６０に流入する。排出流路６０に流入した液体は、収容容器１０１の液体排出口１０２から外部に排出される。
【００５７】
上記したモジュール積層体５０は、複数の、上述した薄型化された水処理用フィルタモジュール１０を積層して構成されるため、例えば、所定の空間に多数の水処理用フィルタモジュール１０を配置することができる。そのため、モジュール積層体全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大することができ、水処理能力を向上させることができる。
【００５８】
また、モジュール積層体５０を備えた水処理用濾過装置１００においても、モジュール積層体５０の作用効果と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、所定の空間に多数の水処理用フィルタモジュール１０を配置することができるため、モジュール積層体全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大することができる。そのため、水処理能力に優れた水処理用濾過装置１００を得ることができる。
【００５９】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の実施形態は、本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１０…水処理用フィルタモジュール、２０…第１の平板部材、２０ａ、２０ｂ、３０ａ…表面、２１…液体導入部、２１ａ、５１ａ…開口、２２、３１…排出口、２３…凹部、３０…第２の平板部材、３２…液体流路、３３…突起部、４０…フィルタ、５０…モジュール積層体、５１…スペーサ部材、６０…排出流路、６１…配管、６２…封止部材、１００…水処理用濾過装置、１０１…収容容器、１０２…液体排出口、１０３…導入口。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理に使用される膜を備えた水処理用フィルタモジュールおよびこの水処理用フィルタモジュールを備えた水処理用濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水中の懸濁物と水とを分離する、いわゆる固液分離に代表される膜分離技術は、近年注目されている。
【０００３】
例えば、海水を淡水化する際に逆浸透膜が使用されている。この逆浸透膜を使用した分離法は、例えば、海水を淡水化する際に採用される他の分離法である蒸留法よりもエネルギ効率が高い。また、被処理物質が熱などのストレスの影響を受けやすい食品や医薬品等の製造工程においても、精密濾過膜、限外濾過膜、ナノフィルタなどが用いられている。また、上水処理や下水処理においても、精密濾過膜や限外濾過膜などを用いた膜分離技術の導入が進みつつある。
【０００４】
分離膜の種別は、分離孔径、材質、形状などで分類することができる。例えば、０．１μｍ〜数μｍ程度の粒子などの通過を阻止する分離膜を精密濾過膜と呼んでいる。また、２ｎｍ〜０．１μｍ程度の粒子などの通過を阻止する分離膜を限外濾過膜と呼んでいる。さらに、２ｎｍより小さい粒子などの通過を阻止する分離膜をナノ濾過膜と呼んでいる。
【０００５】
分離膜の材質は、有機高分子、金属、セラミックの３種に大別でき、比較的安価で汎用性の高い有機高分子膜が主流であるが、耐熱性、耐環境性、繰り返し使用への耐性などに優れた金属膜やセラミック膜も、用途に応じて使用されている。
【０００６】
膜分離技術の一般的なメリットとしては、上記した高いエネルギ効率などが得られる他に、膜材料の孔径を制御することで、標的物質を狙って分離できるという利点がある。
【０００７】
また、膜分離技術の一般的なデメリットとしては、例えば、大容量の水を浄化処理する場合、分離膜の占有体積が水の処理量に比例して増加することなどが挙げられる。これは、分離膜における処理量は、分離膜の表面積に依存するからである。
【０００８】
そこで、分離膜における単位体積あたりの表面積の向上が図られてきた。例えば、分離膜の形状を工夫することで表面積の増大が図られている。有機高分子膜では、平膜が伝統的によく使われてきたが、近年では、単位体積当たりの表面積が大きいという理由で、中空糸膜の需要が拡大している。金属膜では、金網と粉末焼結の２種が主流であり、いずれも円筒形かプリーツ状に加工されて使用されるものが多い。セラミック膜では、円柱形、円筒形、ハニカム形状に加工されて使用されるものが多い（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−３２１９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記した従来の分離膜では、表面積を増加させるために複雑な形状に加工することが必要となり、分離膜の製造工程が複雑化したり、製造コストが増加するなどの問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、薄型化を図ることができるとともに、フィルタモジュール全体の体積に対するフィルタの膜表面積を増大することができる水処理用フィルタモジュールを提供することを目的とする。さらに、複数の本発明の水処理用フィルタモジュールを積層した積層体を備え、積層体全体の体積に対するフィルタの膜表面積を増大することができる水処理用濾過装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、被除去物を含む液体を一方の表面側から導入するための複数の開口を有する液体導入部、および導入された液体を排出するための第１の排出口を有する第１の平板部材と、前記第１の平板部材の他方の表面に前記液体導入部に対応させて形成された、前記液体導入部と連通する凹部に、前記液体導入部のすべての開口を塞ぐように配置された平膜状のフィルタと、前記フィルタを通過した液体を排出するための、前記第１の排出口と連通する第２の排出口、前記第２の排出口に液体を導く凹部からなる液体流路、および前記液体流路に形成された、前記第１の平板部材の他方の表面側から前記フィルタを支持する複数の突起部を有し、前記第１の平板部材と密着された第２の平板部材とを具備することを特徴とする水処理用フィルタモジュールが提供される。
【００１３】
また、本発明の一態様によれば、複数の上記した水処理用フィルタモジュールを、それぞれ、開口が形成されたスペーサ部材を介して、前記スペーサ部材の開口、前記水処理用フィルタモジュールの前記第１の排出口および前記第２の排出口のそれぞれが連通してなる排出流路を形成するように、積層して構成されたモジュール積層体と、前記モジュール積層体を収容し、前記排出流路からの液体を外部に排出するための排出口、および被除去物を含む液体を内部に導入するための導入口を少なくとも有する収容容器とを具備することを特徴とする水処理用濾過装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の水処理用フィルタモジュールによれば、薄型化を図ることができるとともに、フィルタモジュール全体の体積に対するフィルタの膜表面積を増大することができる。また、本発明の水処理用濾過装置によれば、複数の本発明の水処理用フィルタモジュールを積層した積層体を備え、積層体全体の体積に対するフィルタの膜表面積を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る一実施の形態の水処理用フィルタモジュールの分解斜視図である。
【図２】本発明に係る一実施の形態の水処理用フィルタモジュールの断面を示す図である。
【図３】本発明に係る一実施の形態の水処理用フィルタモジュールを複数積層して構成されるモジュール積層体の断面を示す図である。
【図４】モジュール積層体を備える水処理用濾過装置の外観を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る一実施の形態の水処理用フィルタモジュール１０の分解斜視図である。図２は、本発明に係る一実施の形態の水処理用フィルタモジュール１０の断面を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、水処理用フィルタモジュール１０は、第１の平板部材２０と、この第１の平板部材２０に密着される第２の平板部材３０と、第１の平板部材２０と第２の平板部材３０との間に狭持されるように配置されるフィルタ４０とを備えている。
【００１９】
第１の平板部材２０は、例えば、矩形形状の薄板などで構成される。この第１の平板部材２０は、被除去物を含む液体を一方の表面２０ａ側から導入するための複数の開口２１ａを有する液体導入部２１を備えている。また、第１の平板部材２０には、液体導入部２１から導入され、フィルタ４０によって被除去物が除去された液体を外部に排出するための排出口２２が形成されている。ここでは、開口２１ａを円形に構成した一例を示しているが、開口２１ａの形状は、特に限定されるものではなく、用途などに応じて適宜に変更可能である。また、ここでは、複数の開口２１ａを有する液体導入部２１を円形状に構成した一例を示しているが、液体導入部２１の形状は、特に限定されるものではなく、用途などに応じて適宜に変更可能である。
【００２０】
また、図１および図２に示すように、第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂには、液体導入部２１の形状に対応させて形成された凹部２３が形成されている。ここでは、液体導入部２１が円形状に形成されているので、円形の凹部２３が形成されている。なお、液体導入部２１を構成する開口２１ａのすべてが凹部２３に連通している。
【００２１】
この凹部２３には、液体導入部２１のすべての開口２１ａを塞ぐようにフィルタ４０が配置されている。また、凹部２３の周縁端縁において、フィルタ４０は、第１の平板部材２０と接合部材によって接合されている。
【００２２】
ここで、第１の平板部材２０は、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料などで構成される。金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、チタン、鉄、アルミニウム、銅などを使用することができる。セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、炭化ケイ素などを使用することができる。樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタンなどの熱硬化性樹脂などを使用することができる。第１の平板部材２０を構成する材料は、水処理用フィルタモジュール１０を使用する環境に応じて適宜に上記した材料から選択することができる。例えば、耐食性や耐熱性が要求される条件下で水処理用フィルタモジュール１０を使用する場合には、耐食性や耐熱性に優れた、例えば、ステンレス鋼、チタンなどの金属材料や、セラミックス材料を使用することが好ましい。
【００２３】
また、第１の平板部材２０の厚さは、水処理用フィルタモジュール１０を薄型化し、水処理用フィルタモジュール１０全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大するために、５０μｍ〜１０００μｍ程度に形成されることが好ましい。
【００２４】
例えば、第１の平板部材２０が金属で形成された場合には、第１の平板部材２０の凹部２３を、エッチング加工、機械加工、プレス加工などによって形成することができる。また、第１の平板部材２０がセラミックス材料で形成された場合には、第１の平板部材２０の凹部２３を、機械加工などによって形成することができる。また、第１の平板部材２０が樹脂材料で形成された場合には、第１の平板部材２０の凹部２３を、機械加工、プレス成型などによって形成することができる。また、樹脂材料が熱可塑性樹脂の場合には、射出成型を利用して第１の平板部材２０を形成してもよい。
【００２５】
フィルタ４０は、例えば、セラミックス材料、有機高分子材料、金属材料などの平膜状の多孔質膜で構成される。セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、炭化ケイ素などを使用することができる。有機高分子材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリカーボネート、ニトロセルロース、酢酸セルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどを使用することができる。金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、チタン、鉄、ニッケル、アルミニウム、銅などを使用することができる。フィルタ４０を構成する材料は、水処理用フィルタモジュール１０を使用する環境に応じて適宜に上記した材料から選択することができる。有機高分子材料を使用する場合には、材料が比較的安価であるため、製造コストの削減を図ることができるとともに、量産性を向上させることができる。また、例えば、耐食性や耐熱性が要求される条件下で水処理用フィルタモジュール１０を使用する場合には、耐食性や耐熱性に優れた、例えば、ステンレス鋼、チタンなどの金属材料や、セラミックス材料を使用することが好ましい。
【００２６】
また、フィルタ４０の厚さは、水処理用フィルタモジュール１０を薄型化し、水処理用フィルタモジュール１０全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大するために、１０μｍ〜８００μｍ程度に形成されることが好ましい。なお、フィルタ４０の孔径、メッシュサイズは、水処理の対象となる液体に含まれる被除去物の大きさに基づいて適宜に選択される。
【００２７】
図２に示すように、フィルタ４０は、第１の平板部材２０の凹部２３の形状に対応させて形成され、第１の平板部材２０の凹部２３に嵌め込むように収容される。フィルタ４０が凹部２３に収容された状態では、第１の平板部材２０に形成された開口２１ａのすべてが凹部２３側からフィルタ４０によって塞がれた状態となる。すなわち、第１の平板部材２０の開口２１ａから流入する被除去物を含む液体は、すべてフィルタ４０を通過することとなる。
【００２８】
前述したように、フィルタ４０の周縁部は、第１の平板部材２０の凹部２３の周縁部に接合部材によって接合されている。この接合部材は、フィルタ４０および第１の平板部材２０を構成する材料によって、適宜最適なものを使用することができる。
【００２９】
ここで、フィルタ４０と第１の平板部材２０は、それぞれの線膨張係数の違いによって生じる接合部の剥離やき裂などを防止するために、同じ材料で構成することが好ましいが、異種材料で構成することもできる。フィルタ４０と第１の平板部材２０とが異種材料で構成される場合には、それぞれの線膨張係数の違いによって生じる接合部の剥離やき裂などを防止することを考慮して接合部材を選択することが好ましい。
【００３０】
例えば、フィルタ４０がセラミックス材料で構成され、第１の平板部材２０が金属材料で構成される場合には、接合部材の線膨張係数は、第１の平板部材２０の線膨張係数の±１０％となる範囲とすることが好ましい。すなわち、接合部材の線膨張係数は、第１の平板部材２０の線膨張係数の０．９倍以上、１．１倍以下の範囲となる。例えば、第１の平板部材２０としてステンレス鋼を使用した場合、ステンレス鋼の線膨張係数（２０℃）は、１４．７×１０−６／Ｋであるため、接合部材の線膨張係数は、１３．２×１０−６／Ｋ〜１６．２×１０−６／Ｋの範囲に設定される。この範囲とすることで、接合部が剥離したり、接合部にき裂が生じたりすることを防止することができる。
【００３１】
第２の平板部材３０は、第１の平板部材２０と同様に、例えば、矩形形状の薄板などで構成される。なお、第２の平板部材３０は、第１の平板部材２０と気密に接合する必要があることから、第１の平板部材２０と同じ外形形状に構成されることが好ましい。この第２の平板部材３０は、フィルタ４０を通過した液体を外部に排出するための排出口３１を備えている。また、第２の平板部材３０の一方の表面３０ａには、この排出口３１にフィルタ４０を通過した液体を導く、凹部からなる液体流路３２を備えている。また、排出口３１は、第１の平板部材２０の排出口２２と連通するように構成されている。
【００３２】
また、凹部からなる液体流路３２には、第２の平板部材３０が第１の平板部材２０に密着された際、第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂ側からフィルタ４０を支持する複数の突起部３３が形成されている。この複数の突起部３３は、凹部からなる液体流路３２のフィルタ４０に対向する領域に、所定の間隔をあけて設けられている。この突起部３３でフィルタ４０を第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂ側から支持することによって、例えば、フィルタ４０の一方の表面側と他方の表面側の圧力差が大きい場合でも、フィルタ４０が液体流路３２側へ変形するのを防止することができる。また、突起部３３間は、液体流路として機能し、フィルタ４０を通過した液体が突起部３３間を排出口３１に向かって流れる。
【００３３】
なお、ここでは、円柱状に形成された突起部３３の一例を示しているが、この形状に限られるものではなく、突起部３３は、フィルタ４０を第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂ側から支持し、突起部間に液体を流す流路を形成することができる構成を有していればよい。
【００３４】
また、図１に示すように、排出口３１付近の液体流路３２の断面積が、排出口３１に近づくに伴って徐々に減少するように液体流路３２を構成してもよい。換言すると、排出口３１付近の液体流路３２の流路幅が、排出口３１に近づくに伴って徐々に減少するように液体流路３２を構成してもよい。なお、排出口３１につながる液体流路３２の端部の流路幅は、排出口３１の開口径と同じか、それよりも若干大きい程度に構成されることが好ましい。このような流路を備えることで、排出口３１に液体を導く際の液体流路３２における圧力損失を低減させることができる。
【００３５】
ここで、第２の平板部材３０は、第１の平板部材２０と同様に、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料などで構成される。また、第２の平板部材３０は、第１の平板部材２０と同じ材料で構成されることが好ましい。金属材料としては、例えば、ステンレス鋼、チタン、鉄、銅、アルミニウムなどを使用することができる。セラミックス材料としては、例えば、アルミナ、チタニア、ジルコニア、炭化ケイ素などを使用することができる。樹脂材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどの熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタンなどの熱硬化性樹脂などを使用することができる。第２の平板部材３０を構成する材料は、水処理用フィルタモジュール１０が使用される環境に応じて適宜に上記した材料から選択することができる。例えば、耐食性や耐熱性が要求される条件下で水処理用フィルタモジュール１０を使用する場合には、耐食性や耐熱性に優れた、例えば、ステンレス鋼、チタンなどの金属材料や、セラミックス材料を使用することが好ましい。
【００３６】
また、第２の平板部材３０の厚さは、水処理用フィルタモジュール１０を薄型化し、水処理用フィルタモジュール１０全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大するために、５０μｍ〜１０００μｍ程度に形成されることが好ましい。また、突起部３３の高さは、すなわち、液体流路３２の高さは、排出口３１に液体を導く際の液体流路３２における圧力損失を抑制しつつ、第２の平板部材３０を薄型化するため、２５μｍ〜９００μｍ程度に形成されることが好ましい。
【００３７】
例えば、第２の平板部材３０が金属で形成された場合には、液体流路３２や突起部３３を、エッチング加工、機械加工、プレス加工などによって形成することができる。また、第２の平板部材３０がセラミックス材料で形成された場合には、液体流路３２や突起部３３を、機械加工などによって形成することができる。また、第２の平板部材３０が樹脂材料で形成された場合には、液体流路３２や突起部３３を、機械加工、プレス成型などによって形成することができる。また、樹脂材料が熱可塑性樹脂の場合には、射出成型を利用して第２の平板部材３０を形成してもよい。
【００３８】
なお、第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂの外周縁と、第２の平板部材３０の一方の表面３０ａの外周縁とを接合部材によって接合することで、第１の平板部材２０と第２の平板部材３０は、外周部から液体が外部に流出することがないように、気密に接合される。接合部材は、第１の平板部材２０および第２の平板部材３０を構成する材料によって、適宜最適なものを使用することができる。
【００３９】
上記した水処理用フィルタモジュール１０における水処理工程について説明する。
【００４０】
被除去物を含む液体は、第１の平板部材２０の複数の開口２１ａから水処理用フィルタモジュール１０内に流入し、フィルタ４０を通過する。フィルタ４０によって被除去物が除去された液体は、液体流路３２に設けられた突起部３３間を流れ、液体流路３２によって排出口２２、３１に導かれ、外部に排出される。
【００４１】
上記したように、一実施の形態の水処理用フィルタモジュール１０によれば、第１の平板部材２０の他方の表面２０ｂ側からフィルタ４０を支持する複数の突起部３３を備えることで、フィルタ４０の一方の表面側と他方の表面側の圧力差が大きい場合でも、フィルタ４０が液体流路３２側へ変形するのを防止することができる。
【００４２】
また、第１の平板部材２０、第２の平板部材３０およびフィルタ４０を薄い平板状の部材で構成して薄型化を図ることができる。また、水処理用フィルタモジュール１０を薄型化することで、水処理用フィルタモジュール１０全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大することができる。これによって、水処理用フィルタモジュール１０における水処理能力を向上させることができる。
【００４３】
さらに、複数の水処理用フィルタモジュール１０を積層し、モジュール積層体を構成した場合、所定の空間に多数の水処理用フィルタモジュール１０を配置することができるので、モジュール積層体全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大することができる。これによって、モジュール積層における水処理能力を向上させることができる。
【００４４】
次に、複数の一実施の形態の水処理用フィルタモジュール１０を積層して構成されるモジュール積層体５０、およびこのモジュール積層体５０を備える水処理用濾過装置１００について説明する。
【００４５】
図３は、水処理用フィルタモジュール１０を複数積層して構成されるモジュール積層体５０の断面を示す図である。図４は、モジュール積層体５０を備える水処理用濾過装置１００の外観を示す斜視図である。
【００４６】
図３に示すように、モジュール積層体５０は、例えば、開口５１ａが形成された矩形形状の平板からなるスペーサ部材５１を介して、複数の水処理用フィルタモジュール１０をそれぞれ積層することで構成されている。また、スペーサ部材５１の開口５１ａおよびモジュール積層体５０の排出口２２、３１のそれぞれが連通するように積層して、各水処理用フィルタモジュール１０によって被除去物が取り除かれた液体をモジュール積層体５０の外部に導くための排出流路６０を形成している。
【００４７】
この排出流路６０の一端には、排出流路６０を流れる液体を外部に導くための配管６１が設けられ、排出流路６０の他端には、液体が外部へ流出するのを防止するための封止部材６２が設けられている。これによって、排出流路６０を流れる液体は、排出流路６０の一端から配管６１を通って外部に導かれる。なお、排出流路６０の両端に配管６１を設け、排出流路６０の両端から液体を外部に導くように構成してもよい。
【００４８】
ここで、モジュール積層体５０は、例えば、各水処理用フィルタモジュール１０およびスペーサ部材５１の所定の対応する位置に形成された固定用開口（図示しない）を介して、図３および図４に示すように、例えば、ボルトおよびナットなどの固定部材で各水処理用フィルタモジュール１０およびスペーサ部材５１を固定することで構成されてもよい。なお、各水処理用フィルタモジュール１０およびスペーサ部材５１の固定方法は、これに限られるものではなく、例えば、各水処理用フィルタモジュール１０およびスペーサ部材５１間を、前述した接合部材で接合して積層体としてもよい。
【００４９】
スペーサ部材５１は、上記した、第１の平板部材２０や第２の平板部材３０を構成する材料として示した材料から、使用される環境などに応じて選択された材料で構成される。例えば、スペーサ部材５１を、水処理用フィルタモジュール１０の第１の平板部材２０や第２の平板部材３０に使用されている材料と同じ材料で構成することができる。また、スペーサ部材５１の厚さは、モジュール積層体５０全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大するために、５０μｍ〜１０００μｍ程度に形成されることが好ましい。
【００５０】
上記したようにスペーサ部材５１を介して複数の水処理用フィルタモジュール１０をそれぞれ積層することで、各水処理用フィルタモジュール１０間に所定の間隙が形成される。この間隙から被除去物を含む液体が各水処理用フィルタモジュール１０内へ流入する。
【００５１】
図４に示すように、水処理用濾過装置１００は、収容容器１０１と、この収容容器１０１の内部に配置されたモジュール積層体５０とを備えている。
【００５２】
収容容器１０１は、例えば、６面が壁に覆われた直方体形状の筐体で構成される。この収容容器１０１の側壁には、モジュール積層体５０からの液体を外部に導くための液体排出口１０２が、モジュール積層体５０の配管６１が設けられた位置に対応させて形成されている。そして、この液体排出口１０２には、モジュール積層体５０の配管６１が接続されている。また、収容容器１０１の側壁には、被除去物を含む液体を収容容器１０１内に導入するための導入口１０３が形成されている。なお、導入口１０３は、液体排出口１０２が設けられた側壁に形成されることに限られるものではなく、例えば、水処理用フィルタモジュール１０の積層方向に沿う側壁に形成されてもよい。
【００５３】
また、ここでは、導入口１０３から導入された被除去物を含む液体をすべてモジュール積層体５０において水処理する構成を示しているが、この構成に限られるものではない。例えば、導入口１０３が形成された側壁に対向する側壁に、被除去物を含む液体を外部に排出する排出口（図示しない）を備え、収容容器１０１に供給された被除去物を含む液体の一部を、モジュール積層体５０において水処理する構成としてもよい。すなわち、モジュール積層体５０で水処理されない被除去物を含む液体を、排出口（図示しない）が外部に排出する構成としてもよい。この場合においても、水処理用フィルタモジュール１０のフィルタ４０を介して、水処理用フィルタモジュール１０の外側の圧力が内側の圧力よりも高くなるように、収容容器１０１内における被除去物を含む液体の供給圧力を調整している。換言すると、液体を、水処理用フィルタモジュール１０のフィルタ４０を通過させて収容容器１０１の液体排出口１０２から排出可能な程度に、収容容器１０１内における被除去物を含む液体の供給圧力を調整している。
【００５４】
なお、図示していないが、モジュール積層体５０は、所定の支持部材によって収容容器１０１内の所定の位置に支持または固定されている。また、収容容器１０１を構成する材料は、特に限定されるものではないが、収容容器１０１内に導入される被除去物を含む液体の、例えば、種類や温度条件などに応じて適宜に好適な材料が選択される。例えば、耐食性や耐熱性が要求される場合には、収容容器１０１を構成する材料として、耐食性や耐熱性に優れた、例えば、ステンレス鋼、チタンなどの金属材料や、セラミックス材料などを選択することができる。
【００５５】
上記した水処理用濾過装置１００における水処理工程について説明する。
【００５６】
収容容器１０１の導入口１０３から導入された被除去物を含む液体は、モジュール積層体５０の各水処理用フィルタモジュール１０の第１の平板部材２０に形成された複数の開口２１ａから水処理用フィルタモジュール１０内に流入し、フィルタ４０を通過する。フィルタ４０によって被除去物が除去された液体は、液体流路３２に設けられた突起部３３間を流れ、液体流路３２によって排出口２２、３１に導かれ、排出流路６０に流入する。排出流路６０に流入した液体は、収容容器１０１の液体排出口１０２から外部に排出される。
【００５７】
上記したモジュール積層体５０は、複数の、上述した薄型化された水処理用フィルタモジュール１０を積層して構成されるため、例えば、所定の空間に多数の水処理用フィルタモジュール１０を配置することができる。そのため、モジュール積層体全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大することができ、水処理能力を向上させることができる。
【００５８】
また、モジュール積層体５０を備えた水処理用濾過装置１００においても、モジュール積層体５０の作用効果と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、所定の空間に多数の水処理用フィルタモジュール１０を配置することができるため、モジュール積層体全体の体積に対するフィルタ４０の膜表面積を増大することができる。そのため、水処理能力に優れた水処理用濾過装置１００を得ることができる。
【００５９】
以上、本発明を実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の実施形態は、本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６０】
１０…水処理用フィルタモジュール、２０…第１の平板部材、２０ａ、２０ｂ、３０ａ…表面、２１…液体導入部、２１ａ、５１ａ…開口、２２、３１…排出口、２３…凹部、３０…第２の平板部材、３２…液体流路、３３…突起部、４０…フィルタ、５０…モジュール積層体、５１…スペーサ部材、６０…排出流路、６１…配管、６２…封止部材、１００…水処理用濾過装置、１０１…収容容器、１０２…液体排出口、１０３…導入口。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被除去物を含む液体を一方の表面側から導入するための複数の開口を有する液体導入部、および導入された液体を排出するための第１の排出口を有する第１の平板部材と、
前記第１の平板部材の他方の表面に前記液体導入部に対応させて形成された、前記液体導入部と連通する凹部に、前記液体導入部のすべての開口を塞ぐように配置された平膜状のフィルタと、
前記フィルタを通過した液体を排出するための、前記第１の排出口と連通する第２の排出口、前記第２の排出口に液体を導く凹部からなる液体流路、および前記液体流路に形成された、前記第１の平板部材の他方の表面側から前記フィルタを支持する複数の突起部を有し、前記第１の平板部材と密着された第２の平板部材と
を具備することを特徴とする水処理用フィルタモジュール。
【請求項２】
前記第２の排出口付近の前記液体流路の断面積が、前記第２の排出口に近づくに伴って徐々に減少していることを特徴とする請求項１記載の水処理用フィルタモジュール。
【請求項３】
前記第１の平板部材および前記第２の平板部材が、金属材料、セラミックス材料、および熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料から選択されたいずれかの材料で構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の水処理用フィルタモジュール。
【請求項４】
前記フィルタが、セラミックス材料、有機高分子材料および金属材料から選択されたいずれかの材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の水処理用フィルタモジュール。
【請求項５】
複数の、請求項１乃至４のいずれか１項記載の水処理用フィルタモジュールを、それぞれ、開口が形成されたスペーサ部材を介して、前記スペーサ部材の開口、前記水処理用フィルタモジュールの前記第１の排出口および前記第２の排出口のそれぞれが連通してなる排出流路を形成するように、積層して構成されたモジュール積層体と、
前記モジュール積層体を収容し、前記排出流路からの液体を外部に排出するための排出口、および被除去物を含む液体を内部に導入するための導入口を少なくとも有する収容容器と
を具備することを特徴とする水処理用濾過装置。
【請求項１】
被除去物を含む液体を一方の表面側から導入するための複数の開口を有する液体導入部、および導入された液体を排出するための第１の排出口を有する第１の平板部材と、
前記第１の平板部材の他方の表面に前記液体導入部に対応させて形成された、前記液体導入部と連通する凹部に、前記液体導入部のすべての開口を塞ぐように配置された平膜状のフィルタと、
前記フィルタを通過した液体を排出するための、前記第１の排出口と連通する第２の排出口、前記第２の排出口に液体を導く凹部からなる液体流路、および前記液体流路に形成された、前記第１の平板部材の他方の表面側から前記フィルタを支持する複数の突起部を有し、前記第１の平板部材と密着された第２の平板部材と
を具備することを特徴とする水処理用フィルタモジュール。
【請求項２】
前記第２の排出口付近の前記液体流路の断面積が、前記第２の排出口に近づくに伴って徐々に減少していることを特徴とする請求項１記載の水処理用フィルタモジュール。
【請求項３】
前記第１の平板部材および前記第２の平板部材が、金属材料、セラミックス材料、および熱可塑性または熱硬化性の樹脂材料から選択されたいずれかの材料で構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の水処理用フィルタモジュール。
【請求項４】
前記フィルタが、セラミックス材料、有機高分子材料および金属材料から選択されたいずれかの材料で構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の水処理用フィルタモジュール。
【請求項５】
複数の、請求項１乃至４のいずれか１項記載の水処理用フィルタモジュールを、それぞれ、開口が形成されたスペーサ部材を介して、前記スペーサ部材の開口、前記水処理用フィルタモジュールの前記第１の排出口および前記第２の排出口のそれぞれが連通してなる排出流路を形成するように、積層して構成されたモジュール積層体と、
前記モジュール積層体を収容し、前記排出流路からの液体を外部に排出するための排出口、および被除去物を含む液体を内部に導入するための導入口を少なくとも有する収容容器と
を具備することを特徴とする水処理用濾過装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２５３３５３（Ｐ２０１０−２５３３５３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０４３８４（Ｐ２００９−１０４３８４）
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２２日（２００９．４．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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