膜モジュールおよび膜モジュールの製造方法
【課題】膜エレメント固定部と複数の膜エレメントとを容易に接合することができる膜モジュールを提供する。
【解決手段】膜エレメント固定部２０と膜エレメント固定部２０の開口部２１に挿入された膜エレメント１１の透過液取出端部１８とが中空部１３側からの加熱と押圧によって熱溶着され、熱溶着によって接合される接合部２３における膜エレメント１１と膜エレメント固定部２０との材質が熱可塑性樹脂であり、接合部２３において隣り合う膜エレメント１１の透過液取出端部１８間に、中空部１３側に開放され且つ熱溶着の際に溶融した熱可塑性樹脂を逃がす逃げ空間２４が形成されている。
【解決手段】膜エレメント固定部２０と膜エレメント固定部２０の開口部２１に挿入された膜エレメント１１の透過液取出端部１８とが中空部１３側からの加熱と押圧によって熱溶着され、熱溶着によって接合される接合部２３における膜エレメント１１と膜エレメント固定部２０との材質が熱可塑性樹脂であり、接合部２３において隣り合う膜エレメント１１の透過液取出端部１８間に、中空部１３側に開放され且つ熱溶着の際に溶融した熱可塑性樹脂を逃がす逃げ空間２４が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過膜を有する複数の膜エレメントと、内部に中空部を有する集水部材とを備えた膜モジュールおよびこのような膜モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、膜モジュールとしては、例えば図２２に示すように、板状の支持部材７１に複数の貫通孔７２が形成され、各貫通孔７２にそれぞれ膜エレメント７３の透過液取出端部７４が挿入されて接着されているものがある。尚、各膜エレメント７３の透過液取出端部７４には透過液取出口７５が形成されている。
【０００３】
これによると、膜エレメント７３を透過した透過液は透過液取出口７５から膜エレメント７３の外部へ取り出される。尚、このような膜モジュール７６は例えば下記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３２７９４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来形式では、支持部材７１と貫通孔７２に挿入した透過液取出端部７４とを接着するために、透過液取出端部７４と貫通孔７２の内周面とに接着剤を塗布して接着する方法が考えられる。しかしながら、接着剤の塗布に手間を要し、特に膜エレメント７３の枚数が増加と、支持部材７１（膜エレメント固定部）と膜エレメント７３との接合に多大な労力と時間を要するという問題がある。
【０００６】
また、接着の際、余分な接着剤がはみ出して膜エレメント７３の透過液取出口７５に流れ込み、透過液取出口７５を閉塞してしまう虞もある。
本発明は、製作時、膜エレメント固定部と複数の膜エレメントとを容易に接合することができ、また、接合時、透過液取出口の閉塞を防止することが可能な膜モジュールおよび膜モジュールの製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本第１発明は、ろ過膜を有する複数の膜エレメントと、
内部に中空部を有する集水部材とを備え、
ろ過膜を透過した透過液を集水部材の中空部に取り出す透過液取出口が膜エレメントの透過液取出端部に形成され、
集水部材は各膜エレメントの透過液取出端部を固定する膜エレメント固定部を有し、
膜エレメント固定部は各々の膜エレメントの透過液取出端部が挿入される複数の開口部を有する膜モジュールであって、
膜エレメント固定部と膜エレメント固定部の開口部に挿入された膜エレメントの透過液取出端部とが中空部側からの加熱と押圧によって熱溶着され、
熱溶着によって接合される接合部における膜エレメントと膜エレメント固定部との少なくとも一方の材質が熱可塑性樹脂であり、
接合部において隣り合う膜エレメントの透過液取出端部間に、中空部側に開放され且つ熱溶着の際に溶融又は軟化した熱可塑性樹脂を逃がす逃げ空間が形成されているものである。
【０００８】
これによると、膜モジュールを製作する際、複数の膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の各開口部に挿入し、加熱板等を用いて、膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部とを中空部側から加熱するとともに押圧して熱溶着する。これにより、膜エレメント固定部と複数の膜エレメントとを容易に接合することができる。
【０００９】
この際、溶融（又は軟化）した熱可塑性樹脂が逃げ空間に逃げ込むことにより、熱可塑性樹脂の変形および流動が促進され、膜エレメントの透過液取出端部と開口部の内面との僅かな隙間が溶融（又は軟化）した熱可塑性樹脂で容易に埋まるため、膜エレメントと膜エレメント固定部とを熱溶着で良好に接合することができる。
【００１０】
さらには、過大な圧力が膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部の開口部の内面との間に作用するのを回避することができるので、膜エレメントの透過液取出口が溶融（又は軟化）して変形（又は流動）した熱可塑性樹脂により閉塞されてしまうのを抑制することができる。
【００１１】
また、熱溶着の際、逃げ空間の存在により、接合部と加熱板との接触面積が減少するため、必要な部分にのみ熱エネルギーを集中的に付与することが可能であるとともに、熱溶着に要する熱エネルギーを低減することができる。
【００１２】
このような膜モジュールにおいては、各膜エレメントのろ過膜を透過した透過液が透過液取出口から集水部材の中空部に取り出されて集められる。
本第２発明における膜モジュールは、膜エレメント固定部が熱可塑性樹脂であり、
逃げ空間は、膜エレメント固定部の隣り合う開口部間に形成され且つ中空部側に開放された溝であるものである。
【００１３】
本第３発明における膜モジュールは、膜エレメントは平板又はシート形状であり、
膜エレメント固定部の開口部はスリット形状であるものである。
本第４発明における膜モジュールは、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入する際の挿入量を規制する挿入量規制手段が備えられているものである。
【００１４】
これによると、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入する際、挿入量規制手段によって透過液取出端部の挿入量が規定量に規制される。これにより、透過液取出端部の挿入量を容易且つ正確に規定量にすることができ、上記挿入量が過大になったり或は不足するといった不具合を防止することができる。
【００１５】
本第５発明は、ろ過膜を有する複数の膜エレメントと、
内部に中空部を有する集水部材とを備え、
ろ過膜を透過した透過液を集水部材の中空部に取り出す透過液取出口が膜エレメントの透過液取出端部に形成され、
集水部材は各膜エレメントの透過液取出端部を固定する膜エレメント固定部を有し、
膜エレメント固定部は各々の膜エレメントの透過液取出端部が挿入される複数の開口部を有する膜モジュールの製造方法であって、
互いに接合される膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部との少なくとも一方の材質に熱可塑性樹脂を使用し、
膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入し、
膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部とを中空部側からの加熱と押圧によって熱溶着し、
熱溶着の際に溶融又は軟化した熱可塑性樹脂が、隣り合う膜エレメントの透過液取出端部間に形成された逃げ空間に逃げ込むものである。
【００１６】
本第６発明における膜モジュールの製造方法は、逃げ空間は、膜エレメント固定部の隣り合う開口部間に形成され且つ中空部側に開放された溝であるものである。
本第７発明における膜モジュールの製造方法は、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入した後、加熱板を中空部側から膜エレメントの透過液取出端部に押圧して熱溶着し、
この際、加熱板に設けられた突部を膜エレメントの透過液取出口に中空部側から挿入するものである。
【００１７】
これによると、加熱板を中空部側から膜エレメントの透過液取出端部に押圧して熱溶着する際、加熱板の突部を膜エレメントの透過液取出口に挿入することで、透過液取出口が突部で閉じられる。これにより、溶融（又は変形）した熱可塑性樹脂が透過液取出口を閉塞してしまうのを確実に防止することができ、透過液の取出流路を確保することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によると、膜エレメント固定部と複数の膜エレメントとを熱溶着で容易に接合することができる。また、熱溶着の際、溶融（又は軟化）した熱可塑性樹脂が逃げ空間に逃げ込むことにより、熱可塑性樹脂の変形および流動が促進され、膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部との僅かな隙間が溶融（又は軟化）した熱可塑性樹脂で容易に埋まるため、膜エレメントと膜エレメント固定部とを熱溶着で良好に接合することができる。
【００１９】
さらには、過大な圧力が膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部の開口部の内面との間に作用するのを回避することができるので、膜エレメントの透過液取出口が溶融（又は軟化）して変形（又は流動）した熱可塑性樹脂により閉塞されてしまうのを抑制することができる。
【００２０】
また、熱溶着の際、逃げ空間の存在により、接合部と加熱板との接触面積が減少するため、必要な部分にのみ熱エネルギーを集中的に付与することが可能であるとともに、溶着に要する熱エネルギーを低減することができる。
【００２１】
さらに、熱溶着の際、加熱板の突部を膜エレメントの透過液取出口に挿入することにより、溶融した熱可塑性樹脂が透過液取出口を閉塞してしまうのを確実に防止することができ、透過液の取出流路を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における膜モジュールを積み重ねて構成される膜分離装置の正面図である。
【図２】同、膜モジュールの斜視図である。
【図３】同、膜モジュールの集水部材の縦断面図である。
【図４】同、膜モジュールの分解斜視図である。
【図５】同、膜モジュールの膜エレメントの透過液取出端部の拡大図である。
【図６】図５におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図７】同、膜モジュールの膜エレメント固定板の斜視図であり、（ａ）は図４におけるＸ−Ｘ矢視図、（ｂ）は図４におけるＹ−Ｙ矢視図である。
【図８】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態を示す。
【図９】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入した状態を示す。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図１１】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定板との接合部に加熱板を押圧した状態を示す。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態を示す。
【図１３】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入した状態を示す。
【図１４】本発明の第３の実施の形態における膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態を示す。
【図１５】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入した状態を示す。
【図１６】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定板との接合部に加熱板を押圧した状態を示す。
【図１７】本発明の第４の実施の形態における膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、（ａ）は膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態、（ｂ）は透過液取出端部を開口部に挿入した状態を示す。
【図１８】本発明の第５の実施の形態における膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、（ａ）は膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態、（ｂ）は透過液取出端部を開口部に挿入した状態、（ｃ）は透過液取出端部と膜エレメント固定板との接合部に加熱板を押圧した状態を示す。
【図１９】本発明の第６の実施の形態における膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、（ａ）は膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態、（ｂ）は透過液取出端部を開口部に挿入した状態、（ｃ）は透過液取出端部と膜エレメント固定板との接合部に加熱板を押圧した状態を示す。
【図２０】本発明の第７の実施の形態における膜モジュールの膜エレメントの透過液取出端部の拡大図である。
【図２１】図２０におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図２２】従来の膜モジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
以下、本発明における第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、１は膜分離装置であり、この膜分離装置１は処理槽２内に設置されて被処理液３（例えば下廃水等）に浸漬されている。膜分離装置１の下方には散気装置４が設けられている。膜分離装置１は上下に積み重ねられた複数の膜モジュール１０で構成されている。
【００２４】
各膜モジュール１０の構成を以下に説明する。
図２〜図４に示すように、膜モジュール１０は、所定間隔をあけて並列に配置された複数の膜エレメント１１と、これら膜エレメント１１の両側部に配置された一対の集水部材１２とを備えている。集水部材１２は、四角箱型の部材であり、内部に中空部１３を有している。
図４〜図６に示すように、膜エレメント１１は、平板状又はシート形状の平膜型エレメントであり、膜支持体である四角平板状のろ板１５と、ろ板１５の表裏両面に取り付けられた平膜状のろ過膜１６とを有している。また、ろ過膜１６を透過した透過液を集水部材１２の中空部１３に取り出す透過液取出口１７がろ板１５の両側の透過液取出端部１８に上下複数形成されている。
【００２５】
さらに、ろ板１５には、ろ過膜１６を透過した透過液を各透過液取出口１７へ導く透過液流路１９が形成されている。透過液流路１９は、透過液取出口１７に連通する複数の横流路１９ａと、ろ過膜１６の透過側と横流路１９ａとに連通する複数の流通孔１９ｂとを有している。
【００２６】
図３，図４に示すように、両集水部材１２はそれぞれ、複数の膜エレメント１１の透過液取出端部１８を固定する膜エレメント固定板２０（膜エレメント固定部の一例）を有している。これらエレメント固定板２０は、両集水部材１２の相対向する内側壁を構成する平板状の部材であり、接着剤等によって集水部材１２に接着される。尚、ろ板１５と膜エレメント固定板２０との材質は、共に、熱可塑性樹脂が使用されている。
【００２７】
図４，図７，図８に示すように、各エレメント固定板２０にはそれぞれ、上下方向に長いスリット形状の開口部２１が複数形成されている。開口部２１は、中空部１３とは反対の外側に開口し且つ中空部１３側ほど幅Ａが縮小するテーパー状の案内部２１ａと、案内部２１ａから中空部１３の側に開口する差込部２１ｂとを有している。差込部２１ｂの幅Ｂは膜エレメント１１のろ板１５の板厚とほぼ同じ或は僅かに大きく、開口部２１の中空部１３とは反対側の端部の幅Ａは開口部２１の中空部１３側の端部の幅Ｂよりも大きい。上記のような構成により、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に容易に挿入することが可能である。尚、上記幅Ａ，Ｂは膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおける開口部２１の寸法である。
【００２８】
図９〜図１１に示すように、各開口部２１には膜エレメント１１の透過液取出端部１８が挿入され、エレメント固定板２０と各膜エレメント１１の透過液取出端部１８とは、加熱板２６を用いて中空部１３側から加熱するとともに押圧することにより、熱溶着され接合されている。
【００２９】
このうち、図７〜図９に示すように、上記熱溶着によって接合される接合部２３において隣り合う膜エレメント１１の透過液取出端部１８間には、熱溶着の際に溶融したろ板１５と膜エレメント固定板２０との熱可塑性樹脂２５（図１１参照）を逃がす逃げ空間２４が形成されている。各逃げ空間２４は、中空部１３側に開放されたＶ形状の溝であり、膜エレメント固定板２０の隣り合う開口部２１間に形成されている。尚、膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおける逃げ空間２４の幅Ｃは中空部１３側ほど拡大している。
【００３０】
また、図９，図１０に示すように、加熱板２６には、膜エレメント１１の透過液取出口１７に対して中空部１３側から挿脱自在なピン２７（突部の一例）が上下方向Ｄおよび膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおいて複数設けられている。
【００３１】
図２〜図４に示すように、集水部材１２の上端には突出部２９が設けられ、突出部２９には、上端面と集水部材１２の中空部１３とに連通する上部集水口３０が形成されている。また、集水部材１２の下端には、中空部１３に連通する下部集水口３１が形成されている。
【００３２】
図１に示すように、下段の膜モジュール１０の突出部２９を上段の膜モジュール１０の下部集水口３１に嵌め込むことにより、複数の膜モジュール１０を上下に積み重ねることができる。尚、最下段の膜モジュール１０の下部集水口３１は栓等によって閉塞されている。
【００３３】
図８，図９に示すように、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を中空部１３とは反対側から膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入する。この際、透過液取出端部１８は開口部２１の案内部２１ａに案内されて容易に保持部２１ｂに挿入される。
【００３４】
このようにして、透過液取出端部１８の端面を膜エレメント固定板２０の内側端面と面一にし（一致させ）、この状態で、図１１に示すように、加熱板２６を中空部１３側から透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０とに押圧するとともに、加熱板２６からの加熱によって膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１の透過液取出端部１８とを同時に熱溶着する。これにより、膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１とをまとめて容易に接合することができる。この際、加熱板２６のピン２７が中空部１３側から膜エレメント１１の透過液取出口１７に挿入される。
【００３５】
上記熱溶着の際に溶融（又は軟化）したろ板１５の熱可塑性樹脂２５と膜エレメント固定板２０の熱可塑性樹脂２５とが逃げ空間２４に逃げ込み、これにより、熱可塑性樹脂２５の変形および流動が促進され、透過液取出端部１８と開口部２１の保持部２１ｂの内側面との僅かな隙間が溶融した熱可塑性樹脂２５で容易に埋まるため、膜エレメント１１と膜エレメント固定板２０とを熱溶着で良好に接合することができる。
【００３６】
さらには、加熱板２６を押圧した際、過大な圧力が膜エレメント１１の透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０の開口部２１の内面との間に作用するのを回避することができるので、膜エレメント１１の透過液取出口１７が溶融（又は軟化）して変形（又は流動）した熱可塑性樹脂２５により閉塞されてしまうのを抑制することができる。
【００３７】
また、図９に示すように、逃げ空間２４の存在により、接合部２３（この場合、膜エレメント固定板２０）と加熱板２６との接触面積が減少するため、必要な部分にのみ熱エネルギーを集中的に付与することが可能であるとともに、熱溶着に要する熱エネルギーを低減することができる。
【００３８】
尚、仮に、逃げ空間２４が存在しない場合では、熱溶着時、溶融した熱可塑性樹脂２５の逃げ場が無いため、熱可塑性樹脂２５の変形および流動が促進されず、膜エレメント１１と膜エレメント固定板２０とを良好に接合することが困難になるという問題が生じる。また、接合部２３と加熱板２６との接触面積が増大するため、熱溶着に要する熱エネルギーが増大するといった問題も生じる。
【００３９】
図１１に示すように、熱溶着の際、加熱板２６のピン２７が透過液取出口１７に挿入されているため、透過液取出口１７がピン２７で閉じられ、これにより、溶融（又は変形）した熱可塑性樹脂２５が透過液取出口１７を閉塞してしまうのを確実に防止することができ、透過液の取出流路を確保することができる。
【００４０】
溶着後、加熱板２６を膜エレメント固定板２０と膜エレメント１１の透過液取出端部１８とから離間させ、これにより、ピン２７が透過液取出口１７から脱抜される。その後、接着剤、熱融着、機械的圧着等を用いて、エレメント固定板２０を集水部材１２に接着することで、図２に示すような膜モジュール１０が製造される。
【００４１】
このようにして複数の膜モジュール１０を製造し、図１に示すように、下段の膜モジュール１０の突出部２９を上段の膜モジュール１０の下部集水口３１に嵌め込むことにより、処理槽２内に複数の膜モジュール１０を上下に積み重ねて膜分離装置１を形成することができる。
【００４２】
ろ過運転時においては、吸引ポンプ３２等によって各膜モジュール１０のろ過膜１６の透過側に負圧（吸引圧）を作用させることにより、処理槽２内の被処理液３がろ過膜１６を透過してろ過され、図３，図５に示すように、透過液は、透過液流路１９の流通孔１９ｂと横流路１９ａとを通って、透過液取出口１７から各集水部材１２の中空部１３に取り出される。
【００４３】
この際、上下各膜モジュール１０の中空部１３同士は上部および下部集水口３０，３１を介して連通しているため、下段の膜モジュール１０の中空部１３に集められた透過液は、上部および下部集水口３０，３１を通って上段の膜モジュール１０の中空部１３に流れ込み、最終的に最上位の膜モジュール１０の中空部１３から上部集水口３０を通って膜分離装置１の外部へ取り出される。
【００４４】
（第２の実施の形態）
以下、本発明における第２の実施の形態を図１２，図１３を参照しながら説明する。
膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入する際の挿入量Ｊを規制する挿入量規制片３５（挿入量規制手段の一例）が膜エレメント固定板２０に設けられている。挿入量規制片３５は、開口部２１の中空部１３側の奥端部に位置しており、膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおいて相対向する開口部２１の内側面２１ｃから開口部２１内に突出している。
【００４５】
以下、上記構成における作用を説明する。
膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入する際、図１３に示すように、透過液取出端部１８が挿入方向Ｆから挿入量規制片３５に当接することにより、透過液取出端部１８の挿入量Ｊが規定量に規制される。これにより、透過液取出端部１８の挿入量Ｊを容易且つ正確に規定量にすることができ、上記挿入量Ｊが過大になったり或は不足するといった不具合を防止することができる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
上記第１および第２の実施の形態では、図８，図１２に示すように、開口部２１の中空部１３とは反対側の端部の幅Ａを開口部２１の中空部１３側の端部の幅Ｂよりも大きくしたが、以下に説明する第３の実施の形態では、図１４〜図１６に示すように、開口部２１の幅Ｅを中空部１３側の端部からその反対側の端部にわたり一定の幅にしている。
【００４７】
また、上記第１および第２の実施の形態では、図８，図１２に示すように、逃げ空間２４はＶ形状の溝として形成されているが、本第３の実施の形態では、図１４〜図１６に示すように、逃げ空間２４は一定の幅Ｃを有する凹形状の溝として形成されている。
【００４８】
また、上記第１の実施の形態では、図９〜図１１に示すように、ピン２７が加熱板２６に設けられて透過液取出口１７に挿入されているが、本第３の実施の形態では、図１５，図１６に示すように、ピン２７は加熱板２６に設けられていない。
【００４９】
膜モジュール１０の製造方法は上記第１の実施の形態と同様であり、図１５に示すように、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入し、図１６に示すように、加熱板２６を中空部１３側から透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０とに押圧し、加熱板２６からの加熱によって膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１の透過液取出端部１８とを同時に熱溶着する。これにより、膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１とをまとめて容易に接合することができる。
【００５０】
上記熱溶着の際に溶融したろ板１５の熱可塑性樹脂２５と膜エレメント固定板２０の熱可塑性樹脂２５とが逃げ空間２４に逃げ込み、熱可塑性樹脂２５の変形および流動が促進され、膜エレメント１１と膜エレメント固定板２０とを熱溶着で良好に接合することができる。
【００５１】
また、本第３の実施の形態ではピン２７を加熱板２６に設けていないため、溶融（又は軟化）した熱可塑性樹脂２５が透過液取出口１７の内部に流れ込もうとするが、熱可塑性樹脂２５は逃げ空間２４へも流れ込むため、透過液取出口１７が熱可塑性樹脂２５によって閉塞されてしまうのを抑制することができる。
【００５２】
（第４の実施の形態）
本第４の実施の形態では、図１７に示すように、膜エレメント１１の透過液取出端部１８を、挿入方向Ｆほどその厚さＧが次第に減少する先すぼまり形状（テーパー形状）に形成している。
【００５３】
これによると、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に容易に挿入することが可能である。
（第５の実施の形態）
本第５の実施の形態では、図１８（ａ）に示すように、膜エレメント固定板２０に形成されている開口部２１は、互いに連通する第１開口部２１ｄと第２開口部２１ｅとで構成されている。第１開口部２１ｄは中空部１３とは反対の外側に開口し、第２開口部２１ｅは中空部１３の側に開口している。
【００５４】
第１開口部２１ｄの幅Ｈは膜エレメント１１のろ板１５の板厚とほぼ同じか或は僅かに大きく、第２開口部２１ｅの幅Ｉは第１開口部２１ｄの幅Ｈよりも大きい。これにより、図１８（ｂ）に示すように、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入した際、熱溶着によって接合される接合部２３において隣り合う膜エレメント１１の透過液取出端部１８間には、中空部１３側に開放された逃げ空間２４が形成される。尚、逃げ空間２４は、膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおいて相対向する膜エレメント１１の透過液取出端部１８および第２開口部２１ｅの内側面と、第２開口部２１ｅの第１開口部２１ｄ側における端面とで囲まれて、凹形状に形成されている。
【００５５】
これによると、膜モジュール１０の製造方法は上記第１の実施の形態と同様であり、図１９（ｂ）に示すように、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入し、これにより、隣り合う膜エレメント１１の透過液取出端部１８間に逃げ空間２４が形成される。
【００５６】
その後、図１８（ｃ）に示すように、加熱板２６を中空部１３側から透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０とに押圧し、加熱板２６からの加熱によって膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１の透過液取出端部１８とを同時に熱溶着する。これにより、膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１とをまとめて容易に接合することができる。この際、加熱板２６のピン２７が中空部１３側から膜エレメント１１の透過液取出口１７に挿入される。また、上記熱溶着の際に溶融したろ板１５の熱可塑性樹脂２５と膜エレメント固定板２０の熱可塑性樹脂２５とが逃げ空間２４に逃げ込む。
【００５７】
（第６の実施の形態）
本第６の実施の形態では、図１９（ａ）に示すように、膜エレメント固定板２０は、複数の開口部２１が形成された平板部２０ａと、平板部２０ａの周縁に一体形成された枠部２０ｂとを有している。尚、平板部２０ａの板厚は枠部２０ｂの厚さよりも薄く、また、開口部２１の幅Ｅは膜エレメント１１のろ板１５の板厚とほぼ同じか或は僅かに大きい。
【００５８】
図１９（ｂ）に示すように、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を、膜エレメント固定板２０の開口部２１に、平板部２０ａよりも挿入方向Ｆ側へ突出させた状態で挿入する。この際、熱溶着によって接合される接合部２３において隣り合う膜エレメント１１の透過液取出端部１８間には、中空部１３側に開放された逃げ空間２４が形成される。尚、逃げ空間２４は、膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおいて相対向する両膜エレメント１１の透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０の平板部２０ａとで囲まれて、凹形状に形成されている。
【００５９】
その後、図１９（ｃ）に示すように、加熱板２６を中空部１３側から透過液取出端部１８に押圧し、加熱板２６からの加熱によって透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０とを熱溶着する。これにより、膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１とをまとめて容易に接合することができる。この際、加熱板２６のピン２７が中空部１３側から膜エレメント１１の透過液取出口１７に挿入される。また、上記熱溶着の際に溶融したろ板１５の熱可塑性樹脂２５は逃げ空間２４に逃げ込む。
【００６０】
（第７の実施の形態）
本第７の実施の形態では、図２０，図２１に示すように、透過液流路３８は、ろ板１５の表面に形成され且つろ過膜１６の透過側に開放された格子状の流通溝３８ａと、一端が流通溝３８ａの端部に連通するとともに他端が透過液取出口１７に連通する複数の流通路３８ｂとを有している。尚、流通溝３８ａは上下方向の溝と水平方向の溝とが交差して形成されている。
【００６１】
これによると、処理槽２内の被処理液３がろ過膜１６を透過してろ過され、透過液は、透過液流路３８の流通溝３８ａと流通路３８ｂとを通って、透過液取出口１７から各集水部材１２の中空部１３に取り出される。
【００６２】
上記各実施の形態では、ろ板１５と膜エレメント固定板２０との各々の材質に熱可塑性樹脂を使用したが、ろ板１５と膜エレメント固定板２０とのいずれか一方の材質のみに熱可塑性樹脂を使用してもよい。
【００６３】
上記各実施の形態では、膜エレメント１１は平板状又はシート形状の平膜型エレメントであるが、この形式に限定されるものではなく、例えば、複数の中空糸膜からなり、各中空糸膜の端部を開口状態で結束した中空糸型エレメントや、或は、管状のセラミック多孔質体からなる管型エレメント等であってもよい。
【００６４】
尚、上記平板状又はシート形状の膜エレメント１１とは、平坦な形状のもの以外に、波板形状や蛇腹折り形状等の湾曲部や屈曲部を有する形状も含んでいる。
上記各実施の形態では、図１に示すように、膜モジュール１０を上下に多段に積層して、集水部材１２内の中空部１３を連通させることが可能であるが、このような膜モジュール１０に限定されるものではない。
【００６５】
上記各実施の形態では、集水部材１２を膜エレメント１１の両側部に配置した膜モジュール１０を示したが、集水部材１２を膜エレメント１１の片側のみに配置したものであってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 膜モジュール
１１ 膜エレメント
１２ 集水部材
１３ 中空部
１６ ろ過膜
１７ 透過液取出口
１８ 透過液取出端部
２０ 膜エレメント固定板（膜エレメント固定部）
２１ 開口部
２３ 接合部
２４ 逃げ空間
２５ 溶融した熱可塑性樹脂
２７ ピン（突部）
３５ 挿入量規制片（挿入量規制手段）
Ｊ 挿入量
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過膜を有する複数の膜エレメントと、内部に中空部を有する集水部材とを備えた膜モジュールおよびこのような膜モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、膜モジュールとしては、例えば図２２に示すように、板状の支持部材７１に複数の貫通孔７２が形成され、各貫通孔７２にそれぞれ膜エレメント７３の透過液取出端部７４が挿入されて接着されているものがある。尚、各膜エレメント７３の透過液取出端部７４には透過液取出口７５が形成されている。
【０００３】
これによると、膜エレメント７３を透過した透過液は透過液取出口７５から膜エレメント７３の外部へ取り出される。尚、このような膜モジュール７６は例えば下記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３２７９４６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来形式では、支持部材７１と貫通孔７２に挿入した透過液取出端部７４とを接着するために、透過液取出端部７４と貫通孔７２の内周面とに接着剤を塗布して接着する方法が考えられる。しかしながら、接着剤の塗布に手間を要し、特に膜エレメント７３の枚数が増加と、支持部材７１（膜エレメント固定部）と膜エレメント７３との接合に多大な労力と時間を要するという問題がある。
【０００６】
また、接着の際、余分な接着剤がはみ出して膜エレメント７３の透過液取出口７５に流れ込み、透過液取出口７５を閉塞してしまう虞もある。
本発明は、製作時、膜エレメント固定部と複数の膜エレメントとを容易に接合することができ、また、接合時、透過液取出口の閉塞を防止することが可能な膜モジュールおよび膜モジュールの製造方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本第１発明は、ろ過膜を有する複数の膜エレメントと、
内部に中空部を有する集水部材とを備え、
ろ過膜を透過した透過液を集水部材の中空部に取り出す透過液取出口が膜エレメントの透過液取出端部に形成され、
集水部材は各膜エレメントの透過液取出端部を固定する膜エレメント固定部を有し、
膜エレメント固定部は各々の膜エレメントの透過液取出端部が挿入される複数の開口部を有する膜モジュールであって、
膜エレメント固定部と膜エレメント固定部の開口部に挿入された膜エレメントの透過液取出端部とが中空部側からの加熱と押圧によって熱溶着され、
熱溶着によって接合される接合部における膜エレメントと膜エレメント固定部との少なくとも一方の材質が熱可塑性樹脂であり、
接合部において隣り合う膜エレメントの透過液取出端部間に、中空部側に開放され且つ熱溶着の際に溶融又は軟化した熱可塑性樹脂を逃がす逃げ空間が形成されているものである。
【０００８】
これによると、膜モジュールを製作する際、複数の膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の各開口部に挿入し、加熱板等を用いて、膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部とを中空部側から加熱するとともに押圧して熱溶着する。これにより、膜エレメント固定部と複数の膜エレメントとを容易に接合することができる。
【０００９】
この際、溶融（又は軟化）した熱可塑性樹脂が逃げ空間に逃げ込むことにより、熱可塑性樹脂の変形および流動が促進され、膜エレメントの透過液取出端部と開口部の内面との僅かな隙間が溶融（又は軟化）した熱可塑性樹脂で容易に埋まるため、膜エレメントと膜エレメント固定部とを熱溶着で良好に接合することができる。
【００１０】
さらには、過大な圧力が膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部の開口部の内面との間に作用するのを回避することができるので、膜エレメントの透過液取出口が溶融（又は軟化）して変形（又は流動）した熱可塑性樹脂により閉塞されてしまうのを抑制することができる。
【００１１】
また、熱溶着の際、逃げ空間の存在により、接合部と加熱板との接触面積が減少するため、必要な部分にのみ熱エネルギーを集中的に付与することが可能であるとともに、熱溶着に要する熱エネルギーを低減することができる。
【００１２】
このような膜モジュールにおいては、各膜エレメントのろ過膜を透過した透過液が透過液取出口から集水部材の中空部に取り出されて集められる。
本第２発明における膜モジュールは、膜エレメント固定部が熱可塑性樹脂であり、
逃げ空間は、膜エレメント固定部の隣り合う開口部間に形成され且つ中空部側に開放された溝であるものである。
【００１３】
本第３発明における膜モジュールは、膜エレメントは平板又はシート形状であり、
膜エレメント固定部の開口部はスリット形状であるものである。
本第４発明における膜モジュールは、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入する際の挿入量を規制する挿入量規制手段が備えられているものである。
【００１４】
これによると、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入する際、挿入量規制手段によって透過液取出端部の挿入量が規定量に規制される。これにより、透過液取出端部の挿入量を容易且つ正確に規定量にすることができ、上記挿入量が過大になったり或は不足するといった不具合を防止することができる。
【００１５】
本第５発明は、ろ過膜を有する複数の膜エレメントと、
内部に中空部を有する集水部材とを備え、
ろ過膜を透過した透過液を集水部材の中空部に取り出す透過液取出口が膜エレメントの透過液取出端部に形成され、
集水部材は各膜エレメントの透過液取出端部を固定する膜エレメント固定部を有し、
膜エレメント固定部は各々の膜エレメントの透過液取出端部が挿入される複数の開口部を有する膜モジュールの製造方法であって、
互いに接合される膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部との少なくとも一方の材質に熱可塑性樹脂を使用し、
膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入し、
膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部とを中空部側からの加熱と押圧によって熱溶着し、
熱溶着の際に溶融又は軟化した熱可塑性樹脂が、隣り合う膜エレメントの透過液取出端部間に形成された逃げ空間に逃げ込むものである。
【００１６】
本第６発明における膜モジュールの製造方法は、逃げ空間は、膜エレメント固定部の隣り合う開口部間に形成され且つ中空部側に開放された溝であるものである。
本第７発明における膜モジュールの製造方法は、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入した後、加熱板を中空部側から膜エレメントの透過液取出端部に押圧して熱溶着し、
この際、加熱板に設けられた突部を膜エレメントの透過液取出口に中空部側から挿入するものである。
【００１７】
これによると、加熱板を中空部側から膜エレメントの透過液取出端部に押圧して熱溶着する際、加熱板の突部を膜エレメントの透過液取出口に挿入することで、透過液取出口が突部で閉じられる。これにより、溶融（又は変形）した熱可塑性樹脂が透過液取出口を閉塞してしまうのを確実に防止することができ、透過液の取出流路を確保することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によると、膜エレメント固定部と複数の膜エレメントとを熱溶着で容易に接合することができる。また、熱溶着の際、溶融（又は軟化）した熱可塑性樹脂が逃げ空間に逃げ込むことにより、熱可塑性樹脂の変形および流動が促進され、膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部との僅かな隙間が溶融（又は軟化）した熱可塑性樹脂で容易に埋まるため、膜エレメントと膜エレメント固定部とを熱溶着で良好に接合することができる。
【００１９】
さらには、過大な圧力が膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部の開口部の内面との間に作用するのを回避することができるので、膜エレメントの透過液取出口が溶融（又は軟化）して変形（又は流動）した熱可塑性樹脂により閉塞されてしまうのを抑制することができる。
【００２０】
また、熱溶着の際、逃げ空間の存在により、接合部と加熱板との接触面積が減少するため、必要な部分にのみ熱エネルギーを集中的に付与することが可能であるとともに、溶着に要する熱エネルギーを低減することができる。
【００２１】
さらに、熱溶着の際、加熱板の突部を膜エレメントの透過液取出口に挿入することにより、溶融した熱可塑性樹脂が透過液取出口を閉塞してしまうのを確実に防止することができ、透過液の取出流路を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態における膜モジュールを積み重ねて構成される膜分離装置の正面図である。
【図２】同、膜モジュールの斜視図である。
【図３】同、膜モジュールの集水部材の縦断面図である。
【図４】同、膜モジュールの分解斜視図である。
【図５】同、膜モジュールの膜エレメントの透過液取出端部の拡大図である。
【図６】図５におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図７】同、膜モジュールの膜エレメント固定板の斜視図であり、（ａ）は図４におけるＸ−Ｘ矢視図、（ｂ）は図４におけるＹ−Ｙ矢視図である。
【図８】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態を示す。
【図９】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入した状態を示す。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図１１】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定板との接合部に加熱板を押圧した状態を示す。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態を示す。
【図１３】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入した状態を示す。
【図１４】本発明の第３の実施の形態における膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態を示す。
【図１５】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入した状態を示す。
【図１６】同、膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定板との接合部に加熱板を押圧した状態を示す。
【図１７】本発明の第４の実施の形態における膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、（ａ）は膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態、（ｂ）は透過液取出端部を開口部に挿入した状態を示す。
【図１８】本発明の第５の実施の形態における膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、（ａ）は膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態、（ｂ）は透過液取出端部を開口部に挿入した状態、（ｃ）は透過液取出端部と膜エレメント固定板との接合部に加熱板を押圧した状態を示す。
【図１９】本発明の第６の実施の形態における膜モジュールの製造方法を示す一部切欠き平面図であり、（ａ）は膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定板の開口部に挿入する前の状態、（ｂ）は透過液取出端部を開口部に挿入した状態、（ｃ）は透過液取出端部と膜エレメント固定板との接合部に加熱板を押圧した状態を示す。
【図２０】本発明の第７の実施の形態における膜モジュールの膜エレメントの透過液取出端部の拡大図である。
【図２１】図２０におけるＸ−Ｘ矢視図である。
【図２２】従来の膜モジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
以下、本発明における第１の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、１は膜分離装置であり、この膜分離装置１は処理槽２内に設置されて被処理液３（例えば下廃水等）に浸漬されている。膜分離装置１の下方には散気装置４が設けられている。膜分離装置１は上下に積み重ねられた複数の膜モジュール１０で構成されている。
【００２４】
各膜モジュール１０の構成を以下に説明する。
図２〜図４に示すように、膜モジュール１０は、所定間隔をあけて並列に配置された複数の膜エレメント１１と、これら膜エレメント１１の両側部に配置された一対の集水部材１２とを備えている。集水部材１２は、四角箱型の部材であり、内部に中空部１３を有している。
図４〜図６に示すように、膜エレメント１１は、平板状又はシート形状の平膜型エレメントであり、膜支持体である四角平板状のろ板１５と、ろ板１５の表裏両面に取り付けられた平膜状のろ過膜１６とを有している。また、ろ過膜１６を透過した透過液を集水部材１２の中空部１３に取り出す透過液取出口１７がろ板１５の両側の透過液取出端部１８に上下複数形成されている。
【００２５】
さらに、ろ板１５には、ろ過膜１６を透過した透過液を各透過液取出口１７へ導く透過液流路１９が形成されている。透過液流路１９は、透過液取出口１７に連通する複数の横流路１９ａと、ろ過膜１６の透過側と横流路１９ａとに連通する複数の流通孔１９ｂとを有している。
【００２６】
図３，図４に示すように、両集水部材１２はそれぞれ、複数の膜エレメント１１の透過液取出端部１８を固定する膜エレメント固定板２０（膜エレメント固定部の一例）を有している。これらエレメント固定板２０は、両集水部材１２の相対向する内側壁を構成する平板状の部材であり、接着剤等によって集水部材１２に接着される。尚、ろ板１５と膜エレメント固定板２０との材質は、共に、熱可塑性樹脂が使用されている。
【００２７】
図４，図７，図８に示すように、各エレメント固定板２０にはそれぞれ、上下方向に長いスリット形状の開口部２１が複数形成されている。開口部２１は、中空部１３とは反対の外側に開口し且つ中空部１３側ほど幅Ａが縮小するテーパー状の案内部２１ａと、案内部２１ａから中空部１３の側に開口する差込部２１ｂとを有している。差込部２１ｂの幅Ｂは膜エレメント１１のろ板１５の板厚とほぼ同じ或は僅かに大きく、開口部２１の中空部１３とは反対側の端部の幅Ａは開口部２１の中空部１３側の端部の幅Ｂよりも大きい。上記のような構成により、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に容易に挿入することが可能である。尚、上記幅Ａ，Ｂは膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおける開口部２１の寸法である。
【００２８】
図９〜図１１に示すように、各開口部２１には膜エレメント１１の透過液取出端部１８が挿入され、エレメント固定板２０と各膜エレメント１１の透過液取出端部１８とは、加熱板２６を用いて中空部１３側から加熱するとともに押圧することにより、熱溶着され接合されている。
【００２９】
このうち、図７〜図９に示すように、上記熱溶着によって接合される接合部２３において隣り合う膜エレメント１１の透過液取出端部１８間には、熱溶着の際に溶融したろ板１５と膜エレメント固定板２０との熱可塑性樹脂２５（図１１参照）を逃がす逃げ空間２４が形成されている。各逃げ空間２４は、中空部１３側に開放されたＶ形状の溝であり、膜エレメント固定板２０の隣り合う開口部２１間に形成されている。尚、膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおける逃げ空間２４の幅Ｃは中空部１３側ほど拡大している。
【００３０】
また、図９，図１０に示すように、加熱板２６には、膜エレメント１１の透過液取出口１７に対して中空部１３側から挿脱自在なピン２７（突部の一例）が上下方向Ｄおよび膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおいて複数設けられている。
【００３１】
図２〜図４に示すように、集水部材１２の上端には突出部２９が設けられ、突出部２９には、上端面と集水部材１２の中空部１３とに連通する上部集水口３０が形成されている。また、集水部材１２の下端には、中空部１３に連通する下部集水口３１が形成されている。
【００３２】
図１に示すように、下段の膜モジュール１０の突出部２９を上段の膜モジュール１０の下部集水口３１に嵌め込むことにより、複数の膜モジュール１０を上下に積み重ねることができる。尚、最下段の膜モジュール１０の下部集水口３１は栓等によって閉塞されている。
【００３３】
図８，図９に示すように、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を中空部１３とは反対側から膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入する。この際、透過液取出端部１８は開口部２１の案内部２１ａに案内されて容易に保持部２１ｂに挿入される。
【００３４】
このようにして、透過液取出端部１８の端面を膜エレメント固定板２０の内側端面と面一にし（一致させ）、この状態で、図１１に示すように、加熱板２６を中空部１３側から透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０とに押圧するとともに、加熱板２６からの加熱によって膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１の透過液取出端部１８とを同時に熱溶着する。これにより、膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１とをまとめて容易に接合することができる。この際、加熱板２６のピン２７が中空部１３側から膜エレメント１１の透過液取出口１７に挿入される。
【００３５】
上記熱溶着の際に溶融（又は軟化）したろ板１５の熱可塑性樹脂２５と膜エレメント固定板２０の熱可塑性樹脂２５とが逃げ空間２４に逃げ込み、これにより、熱可塑性樹脂２５の変形および流動が促進され、透過液取出端部１８と開口部２１の保持部２１ｂの内側面との僅かな隙間が溶融した熱可塑性樹脂２５で容易に埋まるため、膜エレメント１１と膜エレメント固定板２０とを熱溶着で良好に接合することができる。
【００３６】
さらには、加熱板２６を押圧した際、過大な圧力が膜エレメント１１の透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０の開口部２１の内面との間に作用するのを回避することができるので、膜エレメント１１の透過液取出口１７が溶融（又は軟化）して変形（又は流動）した熱可塑性樹脂２５により閉塞されてしまうのを抑制することができる。
【００３７】
また、図９に示すように、逃げ空間２４の存在により、接合部２３（この場合、膜エレメント固定板２０）と加熱板２６との接触面積が減少するため、必要な部分にのみ熱エネルギーを集中的に付与することが可能であるとともに、熱溶着に要する熱エネルギーを低減することができる。
【００３８】
尚、仮に、逃げ空間２４が存在しない場合では、熱溶着時、溶融した熱可塑性樹脂２５の逃げ場が無いため、熱可塑性樹脂２５の変形および流動が促進されず、膜エレメント１１と膜エレメント固定板２０とを良好に接合することが困難になるという問題が生じる。また、接合部２３と加熱板２６との接触面積が増大するため、熱溶着に要する熱エネルギーが増大するといった問題も生じる。
【００３９】
図１１に示すように、熱溶着の際、加熱板２６のピン２７が透過液取出口１７に挿入されているため、透過液取出口１７がピン２７で閉じられ、これにより、溶融（又は変形）した熱可塑性樹脂２５が透過液取出口１７を閉塞してしまうのを確実に防止することができ、透過液の取出流路を確保することができる。
【００４０】
溶着後、加熱板２６を膜エレメント固定板２０と膜エレメント１１の透過液取出端部１８とから離間させ、これにより、ピン２７が透過液取出口１７から脱抜される。その後、接着剤、熱融着、機械的圧着等を用いて、エレメント固定板２０を集水部材１２に接着することで、図２に示すような膜モジュール１０が製造される。
【００４１】
このようにして複数の膜モジュール１０を製造し、図１に示すように、下段の膜モジュール１０の突出部２９を上段の膜モジュール１０の下部集水口３１に嵌め込むことにより、処理槽２内に複数の膜モジュール１０を上下に積み重ねて膜分離装置１を形成することができる。
【００４２】
ろ過運転時においては、吸引ポンプ３２等によって各膜モジュール１０のろ過膜１６の透過側に負圧（吸引圧）を作用させることにより、処理槽２内の被処理液３がろ過膜１６を透過してろ過され、図３，図５に示すように、透過液は、透過液流路１９の流通孔１９ｂと横流路１９ａとを通って、透過液取出口１７から各集水部材１２の中空部１３に取り出される。
【００４３】
この際、上下各膜モジュール１０の中空部１３同士は上部および下部集水口３０，３１を介して連通しているため、下段の膜モジュール１０の中空部１３に集められた透過液は、上部および下部集水口３０，３１を通って上段の膜モジュール１０の中空部１３に流れ込み、最終的に最上位の膜モジュール１０の中空部１３から上部集水口３０を通って膜分離装置１の外部へ取り出される。
【００４４】
（第２の実施の形態）
以下、本発明における第２の実施の形態を図１２，図１３を参照しながら説明する。
膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入する際の挿入量Ｊを規制する挿入量規制片３５（挿入量規制手段の一例）が膜エレメント固定板２０に設けられている。挿入量規制片３５は、開口部２１の中空部１３側の奥端部に位置しており、膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおいて相対向する開口部２１の内側面２１ｃから開口部２１内に突出している。
【００４５】
以下、上記構成における作用を説明する。
膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入する際、図１３に示すように、透過液取出端部１８が挿入方向Ｆから挿入量規制片３５に当接することにより、透過液取出端部１８の挿入量Ｊが規定量に規制される。これにより、透過液取出端部１８の挿入量Ｊを容易且つ正確に規定量にすることができ、上記挿入量Ｊが過大になったり或は不足するといった不具合を防止することができる。
【００４６】
（第３の実施の形態）
上記第１および第２の実施の形態では、図８，図１２に示すように、開口部２１の中空部１３とは反対側の端部の幅Ａを開口部２１の中空部１３側の端部の幅Ｂよりも大きくしたが、以下に説明する第３の実施の形態では、図１４〜図１６に示すように、開口部２１の幅Ｅを中空部１３側の端部からその反対側の端部にわたり一定の幅にしている。
【００４７】
また、上記第１および第２の実施の形態では、図８，図１２に示すように、逃げ空間２４はＶ形状の溝として形成されているが、本第３の実施の形態では、図１４〜図１６に示すように、逃げ空間２４は一定の幅Ｃを有する凹形状の溝として形成されている。
【００４８】
また、上記第１の実施の形態では、図９〜図１１に示すように、ピン２７が加熱板２６に設けられて透過液取出口１７に挿入されているが、本第３の実施の形態では、図１５，図１６に示すように、ピン２７は加熱板２６に設けられていない。
【００４９】
膜モジュール１０の製造方法は上記第１の実施の形態と同様であり、図１５に示すように、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入し、図１６に示すように、加熱板２６を中空部１３側から透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０とに押圧し、加熱板２６からの加熱によって膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１の透過液取出端部１８とを同時に熱溶着する。これにより、膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１とをまとめて容易に接合することができる。
【００５０】
上記熱溶着の際に溶融したろ板１５の熱可塑性樹脂２５と膜エレメント固定板２０の熱可塑性樹脂２５とが逃げ空間２４に逃げ込み、熱可塑性樹脂２５の変形および流動が促進され、膜エレメント１１と膜エレメント固定板２０とを熱溶着で良好に接合することができる。
【００５１】
また、本第３の実施の形態ではピン２７を加熱板２６に設けていないため、溶融（又は軟化）した熱可塑性樹脂２５が透過液取出口１７の内部に流れ込もうとするが、熱可塑性樹脂２５は逃げ空間２４へも流れ込むため、透過液取出口１７が熱可塑性樹脂２５によって閉塞されてしまうのを抑制することができる。
【００５２】
（第４の実施の形態）
本第４の実施の形態では、図１７に示すように、膜エレメント１１の透過液取出端部１８を、挿入方向Ｆほどその厚さＧが次第に減少する先すぼまり形状（テーパー形状）に形成している。
【００５３】
これによると、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に容易に挿入することが可能である。
（第５の実施の形態）
本第５の実施の形態では、図１８（ａ）に示すように、膜エレメント固定板２０に形成されている開口部２１は、互いに連通する第１開口部２１ｄと第２開口部２１ｅとで構成されている。第１開口部２１ｄは中空部１３とは反対の外側に開口し、第２開口部２１ｅは中空部１３の側に開口している。
【００５４】
第１開口部２１ｄの幅Ｈは膜エレメント１１のろ板１５の板厚とほぼ同じか或は僅かに大きく、第２開口部２１ｅの幅Ｉは第１開口部２１ｄの幅Ｈよりも大きい。これにより、図１８（ｂ）に示すように、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入した際、熱溶着によって接合される接合部２３において隣り合う膜エレメント１１の透過液取出端部１８間には、中空部１３側に開放された逃げ空間２４が形成される。尚、逃げ空間２４は、膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおいて相対向する膜エレメント１１の透過液取出端部１８および第２開口部２１ｅの内側面と、第２開口部２１ｅの第１開口部２１ｄ側における端面とで囲まれて、凹形状に形成されている。
【００５５】
これによると、膜モジュール１０の製造方法は上記第１の実施の形態と同様であり、図１９（ｂ）に示すように、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を膜エレメント固定板２０の開口部２１に挿入し、これにより、隣り合う膜エレメント１１の透過液取出端部１８間に逃げ空間２４が形成される。
【００５６】
その後、図１８（ｃ）に示すように、加熱板２６を中空部１３側から透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０とに押圧し、加熱板２６からの加熱によって膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１の透過液取出端部１８とを同時に熱溶着する。これにより、膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１とをまとめて容易に接合することができる。この際、加熱板２６のピン２７が中空部１３側から膜エレメント１１の透過液取出口１７に挿入される。また、上記熱溶着の際に溶融したろ板１５の熱可塑性樹脂２５と膜エレメント固定板２０の熱可塑性樹脂２５とが逃げ空間２４に逃げ込む。
【００５７】
（第６の実施の形態）
本第６の実施の形態では、図１９（ａ）に示すように、膜エレメント固定板２０は、複数の開口部２１が形成された平板部２０ａと、平板部２０ａの周縁に一体形成された枠部２０ｂとを有している。尚、平板部２０ａの板厚は枠部２０ｂの厚さよりも薄く、また、開口部２１の幅Ｅは膜エレメント１１のろ板１５の板厚とほぼ同じか或は僅かに大きい。
【００５８】
図１９（ｂ）に示すように、各膜エレメント１１の透過液取出端部１８を、膜エレメント固定板２０の開口部２１に、平板部２０ａよりも挿入方向Ｆ側へ突出させた状態で挿入する。この際、熱溶着によって接合される接合部２３において隣り合う膜エレメント１１の透過液取出端部１８間には、中空部１３側に開放された逃げ空間２４が形成される。尚、逃げ空間２４は、膜エレメント１１の厚さ方向Ｔにおいて相対向する両膜エレメント１１の透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０の平板部２０ａとで囲まれて、凹形状に形成されている。
【００５９】
その後、図１９（ｃ）に示すように、加熱板２６を中空部１３側から透過液取出端部１８に押圧し、加熱板２６からの加熱によって透過液取出端部１８と膜エレメント固定板２０とを熱溶着する。これにより、膜エレメント固定板２０と複数の膜エレメント１１とをまとめて容易に接合することができる。この際、加熱板２６のピン２７が中空部１３側から膜エレメント１１の透過液取出口１７に挿入される。また、上記熱溶着の際に溶融したろ板１５の熱可塑性樹脂２５は逃げ空間２４に逃げ込む。
【００６０】
（第７の実施の形態）
本第７の実施の形態では、図２０，図２１に示すように、透過液流路３８は、ろ板１５の表面に形成され且つろ過膜１６の透過側に開放された格子状の流通溝３８ａと、一端が流通溝３８ａの端部に連通するとともに他端が透過液取出口１７に連通する複数の流通路３８ｂとを有している。尚、流通溝３８ａは上下方向の溝と水平方向の溝とが交差して形成されている。
【００６１】
これによると、処理槽２内の被処理液３がろ過膜１６を透過してろ過され、透過液は、透過液流路３８の流通溝３８ａと流通路３８ｂとを通って、透過液取出口１７から各集水部材１２の中空部１３に取り出される。
【００６２】
上記各実施の形態では、ろ板１５と膜エレメント固定板２０との各々の材質に熱可塑性樹脂を使用したが、ろ板１５と膜エレメント固定板２０とのいずれか一方の材質のみに熱可塑性樹脂を使用してもよい。
【００６３】
上記各実施の形態では、膜エレメント１１は平板状又はシート形状の平膜型エレメントであるが、この形式に限定されるものではなく、例えば、複数の中空糸膜からなり、各中空糸膜の端部を開口状態で結束した中空糸型エレメントや、或は、管状のセラミック多孔質体からなる管型エレメント等であってもよい。
【００６４】
尚、上記平板状又はシート形状の膜エレメント１１とは、平坦な形状のもの以外に、波板形状や蛇腹折り形状等の湾曲部や屈曲部を有する形状も含んでいる。
上記各実施の形態では、図１に示すように、膜モジュール１０を上下に多段に積層して、集水部材１２内の中空部１３を連通させることが可能であるが、このような膜モジュール１０に限定されるものではない。
【００６５】
上記各実施の形態では、集水部材１２を膜エレメント１１の両側部に配置した膜モジュール１０を示したが、集水部材１２を膜エレメント１１の片側のみに配置したものであってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１０ 膜モジュール
１１ 膜エレメント
１２ 集水部材
１３ 中空部
１６ ろ過膜
１７ 透過液取出口
１８ 透過液取出端部
２０ 膜エレメント固定板（膜エレメント固定部）
２１ 開口部
２３ 接合部
２４ 逃げ空間
２５ 溶融した熱可塑性樹脂
２７ ピン（突部）
３５ 挿入量規制片（挿入量規制手段）
Ｊ 挿入量
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過膜を有する複数の膜エレメントと、
内部に中空部を有する集水部材とを備え、
ろ過膜を透過した透過液を集水部材の中空部に取り出す透過液取出口が膜エレメントの透過液取出端部に形成され、
集水部材は各膜エレメントの透過液取出端部を固定する膜エレメント固定部を有し、
膜エレメント固定部は各々の膜エレメントの透過液取出端部が挿入される複数の開口部を有する膜モジュールであって、
膜エレメント固定部と膜エレメント固定部の開口部に挿入された膜エレメントの透過液取出端部とが中空部側からの加熱と押圧によって熱溶着され、
熱溶着によって接合される接合部における膜エレメントと膜エレメント固定部との少なくとも一方の材質が熱可塑性樹脂であり、
接合部において隣り合う膜エレメントの透過液取出端部間に、中空部側に開放され且つ熱溶着の際に溶融又は軟化した熱可塑性樹脂を逃がす逃げ空間が形成されていることを特徴とする膜モジュール。
【請求項２】
膜エレメント固定部が熱可塑性樹脂であり、
逃げ空間は、膜エレメント固定部の隣り合う開口部間に形成され且つ中空部側に開放された溝であることを特徴とする請求項１記載の膜モジュール。
【請求項３】
膜エレメントは平板又はシート形状であり、
膜エレメント固定部の開口部はスリット形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の膜モジュール。
【請求項４】
膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入する際の挿入量を規制する挿入量規制手段が備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の膜モジュール。
【請求項５】
ろ過膜を有する複数の膜エレメントと、
内部に中空部を有する集水部材とを備え、
ろ過膜を透過した透過液を集水部材の中空部に取り出す透過液取出口が膜エレメントの透過液取出端部に形成され、
集水部材は各膜エレメントの透過液取出端部を固定する膜エレメント固定部を有し、
膜エレメント固定部は各々の膜エレメントの透過液取出端部が挿入される複数の開口部を有する膜モジュールの製造方法であって、
互いに接合される膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部との少なくとも一方の材質に熱可塑性樹脂を使用し、
膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入し、
膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部とを中空部側からの加熱と押圧によって熱溶着し、
熱溶着の際に溶融又は軟化した熱可塑性樹脂が、隣り合う膜エレメントの透過液取出端部間に形成された逃げ空間に逃げ込むことを特徴とする膜モジュールの製造方法。
【請求項６】
逃げ空間は、膜エレメント固定部の隣り合う開口部間に形成され且つ中空部側に開放された溝であることを特徴とする請求項５記載の膜モジュールの製造方法。
【請求項７】
膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入した後、加熱板を中空部側から膜エレメントの透過液取出端部に押圧して熱溶着し、
この際、加熱板に設けられた突部を膜エレメントの透過液取出口に中空部側から挿入することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の膜モジュールの製造方法。
【請求項１】
ろ過膜を有する複数の膜エレメントと、
内部に中空部を有する集水部材とを備え、
ろ過膜を透過した透過液を集水部材の中空部に取り出す透過液取出口が膜エレメントの透過液取出端部に形成され、
集水部材は各膜エレメントの透過液取出端部を固定する膜エレメント固定部を有し、
膜エレメント固定部は各々の膜エレメントの透過液取出端部が挿入される複数の開口部を有する膜モジュールであって、
膜エレメント固定部と膜エレメント固定部の開口部に挿入された膜エレメントの透過液取出端部とが中空部側からの加熱と押圧によって熱溶着され、
熱溶着によって接合される接合部における膜エレメントと膜エレメント固定部との少なくとも一方の材質が熱可塑性樹脂であり、
接合部において隣り合う膜エレメントの透過液取出端部間に、中空部側に開放され且つ熱溶着の際に溶融又は軟化した熱可塑性樹脂を逃がす逃げ空間が形成されていることを特徴とする膜モジュール。
【請求項２】
膜エレメント固定部が熱可塑性樹脂であり、
逃げ空間は、膜エレメント固定部の隣り合う開口部間に形成され且つ中空部側に開放された溝であることを特徴とする請求項１記載の膜モジュール。
【請求項３】
膜エレメントは平板又はシート形状であり、
膜エレメント固定部の開口部はスリット形状であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の膜モジュール。
【請求項４】
膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入する際の挿入量を規制する挿入量規制手段が備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の膜モジュール。
【請求項５】
ろ過膜を有する複数の膜エレメントと、
内部に中空部を有する集水部材とを備え、
ろ過膜を透過した透過液を集水部材の中空部に取り出す透過液取出口が膜エレメントの透過液取出端部に形成され、
集水部材は各膜エレメントの透過液取出端部を固定する膜エレメント固定部を有し、
膜エレメント固定部は各々の膜エレメントの透過液取出端部が挿入される複数の開口部を有する膜モジュールの製造方法であって、
互いに接合される膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部との少なくとも一方の材質に熱可塑性樹脂を使用し、
膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入し、
膜エレメントの透過液取出端部と膜エレメント固定部とを中空部側からの加熱と押圧によって熱溶着し、
熱溶着の際に溶融又は軟化した熱可塑性樹脂が、隣り合う膜エレメントの透過液取出端部間に形成された逃げ空間に逃げ込むことを特徴とする膜モジュールの製造方法。
【請求項６】
逃げ空間は、膜エレメント固定部の隣り合う開口部間に形成され且つ中空部側に開放された溝であることを特徴とする請求項５記載の膜モジュールの製造方法。
【請求項７】
膜エレメントの透過液取出端部を膜エレメント固定部の開口部に挿入した後、加熱板を中空部側から膜エレメントの透過液取出端部に押圧して熱溶着し、
この際、加熱板に設けられた突部を膜エレメントの透過液取出口に中空部側から挿入することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の膜モジュールの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１１−１０１８６９（Ｐ２０１１−１０１８６９Ａ）
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５８４５９（Ｐ２００９−２５８４５９）
【出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月１２日（２００９．１１．１２）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]