CN110234419A - 中空纤维膜组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种中空纤维膜组件，具备：具有轴向上的第1端和第2端的筒状的壳体；多个中空纤维膜；第1灌封部；以及第2灌封部，还具有整流结构，使在上述中空纤维膜的外侧从上述第2端侧向上述第1端侧流动的流体，产生向上述第1灌封部的上述第2端侧的径向中心部的流动，进而产生从上述第1灌封部的上述第2端侧的径向中心部向径向外周侧的呈放射状的流动。

Description

中空纤维膜组件
技术领域
本发明涉及中空纤维膜组件。
背景技术
微滤膜、超滤膜等分离膜，具有节省能源、节省空间的优点，并具有省力化和产品品质提高等特征，因此近年来用于以净水处理、用水制造和排水处理等水处理、食品工业、医疗等领域为主的各种工艺中。
另一方面，如果对原液进行膜分离，则原液中所含的悬浮物质(以下也记为“浑浊物”)、有机物等不透过膜的物质会逐渐附着并堆积在膜表面和/或膜细孔内，导致分离膜的堵塞。因此，随着分离膜的通液阻力上升，膜分离所需的动力增加，最终变得无法进行膜分离。在无法继续进行膜分离的情况下，为了恢复膜分离性能，通常利用化学液体对分离膜实施清洗，但如果分离膜的堵塞快速进行，则化学液体清洗的频率增加，从而使处理成本增加。
因此，为了消除分离膜的堵塞并且长期持续维持膜分离性能，开发了各种膜分离运行技术。例如，可举出使透过液、水等从分离膜的透过侧向原液侧流通而将附着在膜细孔内和/或膜表面的物质挤出的反压清洗，从中空纤维膜组件的下部供给气体将中空纤维膜(即中空纤维状的分离膜)摇动从而进行物理清洗的空气擦洗(例如参照专利文献1)。另外，可举出在中空纤维膜的原液侧相对于膜表面平行地以高的线速度流动原液、化学液体的冲洗方法(例如参照专利文献2)。
在先技术文献
专利文献1：日本特开平11-342320号公报
专利文献2：日本特开2010-005615号公报
发明内容
但是，在进行高浊度的原液的过滤的情况下，中空纤维膜组件内的流路会由于浑浊物的堆积而堵塞，有时膜间压差急速上升从而无法继续运行。作为中空纤维膜组件的清洗方法，冲洗是有效的，但如果冲洗时的流动存在偏差而存在流速低的部分，则无法充分清洗分离膜，从而使浑浊物堆积。
本发明的课题是提供一种通过抑制清洗时的偏流而使清洗性提高，即使相对于高浊度的原液也能够长期进行稳定过滤的中空纤维膜组件。
为解决上述课题，本发明提供以下[1]～[10]的技术。
[1]一种中空纤维膜组件，具备：具有轴向上的第1端和第2端的筒状的壳体；被收纳在所述壳体内的多个中空纤维膜；将位于所述壳体的所述第1端侧的多个中空纤维膜的端部以开口的状态粘接的第1灌封部；以及将位于所述壳体的所述第2端侧的多个中空纤维膜的端部粘接的第2灌封部，所述中空纤维膜组件还具有整流结构，使在所述中空纤维膜的外侧从所述第2端侧向所述第1端侧流动的流体，产生向所述第1灌封部的所述第2端侧的径向中心部的流动，进而产生从所述第1灌封部的所述第2端侧的径向中心部向径向外周侧的呈放射状的流动。
[2]根据[1]所述的中空纤维膜组件，所述整流结构具备在所述第1灌封部的所述第2端侧设置的内管和整流筒，所述内管设置于所述壳体的径向中心部，在所述第1灌封部的所述第2端侧的附近，所述内管在其侧面具有一个以上侧面开口部，所述内管的内侧的中空纤维膜的填充率小于所述内管的外侧的中空纤维膜的填充率，所述整流筒设置于所述中空纤维膜与所述壳体之间，所述整流筒在其侧面具有一个以上整流孔，所述壳体在其侧面具有侧喷嘴。
[3]根据[1]所述的中空纤维膜组件，所述整流结构具备在所述第1灌封部的所述第2端侧设置的中心空间部和整流筒，所述中心空间部设置于所述壳体的径向中心部，所述中心空间部的中空纤维膜的填充率小于所述中心空间部的外侧的中空纤维膜的填充率，所述整流筒设置于所述中空纤维膜与所述壳体之间，所述整流筒在其侧面具有一个以上整流孔，所述壳体在其侧面具有侧喷嘴。
[4]根据[2]所述的中空纤维膜组件，在将所述侧喷嘴的内径设为D、将从所述第1灌封部的所述第2端侧到所述壳体的第2端的长度设为L时，所述内管的长度为D以上且L以下。
[5]根据[3]所述的中空纤维膜组件，在将所述侧喷嘴的内径设为D、将从所述第1灌封部的所述第2端侧到所述第2灌封部的所述第2端侧的长度设为M时，所述中心空间部的长度为D以上且M以下。
[6]根据[2]或[4]所述的中空纤维膜组件，在将所述内管的内侧的中空纤维膜的填充率设为A1、将所述内管的外侧的中空纤维膜的填充率设为A2、将所述内管的垂直于轴向的截面的截面积设为T1、将所述壳体的垂直于轴向的截面的截面积设为T2时，下述式(1)的流动参数F为1.0以上且8.0以下。
F＝(A2-A1)×T1/T2···(1)
[7]根据[3]或[5]所述的中空纤维膜组件，在将所述中心空间部的中空纤维膜的填充率设为A1、将所述中心空间部的外侧的中空纤维膜的填充率设为A2、将所述中心空间部的垂直于轴向的截面的截面积设为T1、将所述壳体的垂直于轴向的截面的截面积设为T2时，下述式(1)的流动参数F为1.0以上且8.0以下。
F＝(A2-A1)×T1/T2···(1)
[8]根据[2]、[4]、[6]中的任一项所述的中空纤维膜组件，所述内管在其侧面具有一个以上侧面开口部，在将所述侧喷嘴的内径设为D时，在从所述第1灌封部的所述第2端侧起长度为D的范围中，所述内管在其侧面具有一个以上第1侧面开口部，所述侧面开口部的总开口面积之中，所述第1侧面开口部所占的总开口面积的比例R1为50％以上。
[9]根据[8]所述的中空纤维膜组件，所述内管的所述第1侧面开口部的总开口面积相对于所述壳体的垂直于轴向的截面的截面积的比例R2为5％以上且50％以下。
[10]根据[2]～[9]中的任一项所述的中空纤维膜组件，所述整流筒的所述整流孔的总开口面积相对于所述壳体的垂直于轴向的截面的截面积的比例R3为5％以上且50％以下。
[11]根据[2]～[10]中的任一项所述的中空纤维膜组件，在将所述侧喷嘴的内径设为D时，在从所述第1灌封部的所述第2端侧起长度为D的范围中，所述整流筒在其侧面具有一个以上第1整流孔，所述整流孔的总开口面积之中，所述第1整流孔所占的总开口面积的比例R4为50％以上。
本发明的中空纤维膜组件，通过整流结构来抑制清洗时的偏流，使流速提高并均匀化，使浑浊物的清洗性、排出性提高。因此，能够抑制中空纤维膜组件内的浑浊物的堆积，即使对于高浊度的原液也能够长期进行稳定的过滤。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式涉及的中空纤维膜组件的概略纵截面图。
图2是表示图1的中空纤维膜组件内的液体流动的概略纵截面图。
图3是图1的中空纤维膜组件的A-A线截面图。
图4是表示图3中的液体流动的截面图。
图5是图1的中空纤维膜组件的B-B线截面图。
图6是本发明的第2实施方式涉及的中空纤维膜组件的概略纵截面图。
图7是表示图6的中空纤维膜组件内的液体流动的概略纵截面图。
图8是表示本发明的中空纤维膜组件的一例的概略纵截面图。
图9是表示图8的中空纤维膜组件内的液体流动的概略纵截面图。
图10是表示以往的中空纤维膜组件的一例的概略纵截面图。
图11是表示图10的以往的中空纤维膜组件内的液体流动的概略纵截面图。
图12是对本发明的中空纤维膜组件的制造方法的一例进行说明的概略图。
图13是对本发明的中空纤维膜组件的制造方法的一例进行说明的概略图。
图14是对本发明的中空纤维膜组件的制造方法的一例进行说明的概略图。
图15是表示本发明的中空纤维膜组件内的液体流动的一例的概略纵截面图。
图16是表示本发明的中空纤维膜组件的一例的概略纵截面图。
图17是表示本发明的中空纤维膜组件的一例的概略纵截面图。
图18是表示本发明的中空纤维膜组件的一例的概略纵截面图。
图19是表示以往的中空纤维膜组件的一例的概略纵截面图。
图20是表示本发明的中空纤维膜组件的一例的概略纵截面图。
具体实施方式
基于附图对本发明的中空纤维膜组件进行详细说明。
再者，本说明书中，“纵”是沿着中空纤维膜组件的轴向的方向，“横”是与中空纤维膜组件的轴向正交的方向。
作为本发明的中空纤维膜组件的实施方式，例如举出下述第1实施方式和第2实施方式。再者，下述实施方式并不限定本发明。
(第1实施方式)
＜中空纤维膜组件＞
参照附图对本发明的第1实施方式涉及的中空纤维膜组件的结构进行说明。图1是表示本发明的第1实施方式涉及的中空纤维膜组件的概略纵截面图。
图1所示的中空纤维膜组件100A具备两端开口的筒状的壳体2和被收纳在壳体2内的多个中空纤维膜1。壳体2在其上部具备壳体上部盖2a，在其下部具备壳体下部盖2b。壳体上部盖2a具有滤液出口7，壳体下部盖2b具有原液流入口5。再者，这里的“上”、“下”是指中空纤维膜组件100A的使用时的姿势的上下，与图1的上下一致。
另外，中空纤维膜组件100A具备第1灌封部3和第2灌封部4等。
壳体上部盖2a的上端部、即滤液出口7是壳体2的第1端，壳体下部盖2b的下端部、即原液流入口5是壳体2的第2端。另外，在壳体2的侧面，在壳体2的第1端的附近设有壳体侧喷嘴2c，壳体侧喷嘴2c具有原液出口6。
再者，从冲洗时的压力损失和清洗性的观点出发，优选设定壳体侧喷嘴2c的内径D以使得壳体侧喷嘴2c内的冲洗时的流速成为0.5m/s以上且10m/s以内的范围，更优选成为1m/s以上且5m/s以内的范围。
如果壳体侧喷嘴2c的内径D过小，则有时冲洗时的压力损失增加，会导致动力成本会增加。另一方面，如果壳体侧喷嘴2c的内径D过大，则有时冲洗时的流速降低，会导致清洗性降低。
第1灌封部3也被称为上部灌封部。第1灌封部3由粘接剂形成，将中空纤维膜1的上侧的端部(相当于“中空纤维膜第1端”)以其端面开口的状态与壳体2液密且气密地粘接。也就是说，通过第1灌封部3使中空纤维膜1成束，固定于壳体2的内壁。
第2灌封部4也被称为下部灌封部。第2灌封部4由粘接剂形成，对于将中空纤维膜1的下侧的端部(相当于“中空纤维膜第2端”)，将其端面密封并且与壳体2粘接。即、第2灌封部4在壳体2内被配置成与第1灌封部3相对。这样，在中空纤维膜组件100A的下部，中空纤维膜1的中空部被粘接剂密封，成为不开口的状态。通过第2灌封部4时中空纤维膜1成束，固定于壳体2的内壁。
第2灌封部4具有从与第1灌封部3相对的面连续到相反的面的贯通孔8。贯通孔8承担原液的流路、空气擦洗时的空气的流路的作用。
图5是图1的中空纤维膜组件100A的B-B线截面图，表示第2灌封部4中的贯通孔8的配置的一例。为了抑制冲洗时的原液的偏流、空气擦洗时的空气的偏流，贯通孔8优选均匀配置于第2灌封部4。
＜整流结构＞
如图2所示，中空纤维膜组件100A还具有整流结构，使在中空纤维膜1的外侧从壳体2的第2端侧向壳体2的第1端侧流动的流体，产生向第1灌封部3的上述第2端侧的径向中心部的流动，进而产生从第1灌封部3的上述第2端侧的径向中心部向径向外周侧的呈放射状的流动。
上述整流结构具备整流筒9和内管11。
整流筒9是配置于壳体2内侧的筒状的构件。整流筒9配置于第1灌封部3的第2端侧(下侧)。整流筒9的上下开口，在侧面设有整流孔10。整流筒9能够从该整流孔10通液。
另一方面，内管11是配置于整流筒9的内侧的组件径向中心部的筒状的构件，配置于第1灌封部3的第2端侧(下侧)。内管11的上侧固定于第1灌封部3，下侧开口。另外，在内管11的侧面设有侧面开口部12。
在中空纤维膜组件100A的过滤运行中，从原液流入口5向组件内供给原液，原液从中空纤维膜1的外侧向内侧过滤。滤液通过中空纤维膜1的中空部，从上侧的滤液出口7向外部排出。在滤液通过中空纤维膜1的中空部时会产生压力损失，但随着越靠近组件的第1端侧(上侧)，中空部的通液距离变短，压力损失减小，因此过滤通量增高。
也就是说，中空纤维膜1在第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的部位的过滤通量高，容易在膜表面堆积浑浊物。因此，在将高浊度的原液进行过滤的情况下，提高第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的清洗性十分重要。
作为容易在膜表面堆积浑浊物的以往的中空纤维膜组件的一例，在图10中示出仅具有整流筒9并且中空纤维膜1均匀配置在壳体2内的中空纤维膜组件100D的结构，将冲洗时的中空纤维膜组件100D内的液体流动示于图11。
以往的中空纤维膜组件100D中，在冲洗时从原液流入口5供给原液，原液从原液出口6排出从而对组件内进行清洗，但由于在组件的第1端侧(上侧)，从组件的第2端侧(下侧)向整流孔10流动，因此第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的流速低，堆积的浑浊物无法被充分清洗。特别是第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的组件径向中心部，流速很低，容易堆积浑浊物。
再者，浑浊物的排出所需的流速会根据浑浊物的粒径、比重、与中空纤维膜的相互作用等而变化，优选为0.05m/s以上，更优选为0.1m/s以上，进一步优选为0.2m/s以上。
在本发明的第1实施方式中，为了提高第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的冲洗时的流速而使清洗性提高，作为整流结构设置了整流筒9和内管11。
该整流结构的目的是使冲洗时在中空纤维膜1的外侧从组件的第2端侧(下侧)向组件的第1端侧(上侧)流动的原液，产生向第1灌封部3的第2端侧(下侧)的组件径向中心部的流动，进而产生从第1灌封部3的第2端侧(下侧)的组件径向中心部向径向外周侧的呈放射状的流动，提高第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的清洗性。
从组件的第2端侧(下侧)流向组件的第1端侧(上侧)的原液，从内管11的内侧通过而被导向第1灌封部3的第2端侧(下侧)的组件径向中心部，然后从内管11的侧面开口部12排出的原液，向整流筒9的整流孔10流动。
通过该整流结构，能够在第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近，产生从组件径向中心部向径向外周侧的呈放射状的流动，清洗堆积的浑浊物。再者，如图4所示，从整流孔10排出的原液通过整流筒9与壳体2之间的流路，从原液出口6排出。
＜流动参数F＞
为了在冲洗时将原液导向内管11的内侧，内管11内侧的中空纤维膜的填充率A1需要小于内管11外侧的中空纤维膜的填充率A2。这是由于通过使内管11内侧的中空纤维膜的填充率A1小于内管11的外侧的中空纤维膜的填充率A2，会降低通液阻力，提高内管11的内侧的流速。
再者，中空纤维膜的填充率是指，在第1灌封部3与第2灌封部4之间的中空纤维膜组件的与壳体2的轴向垂直的截面(与图1的左右方向平行并且与纸面垂直的面，以下也称为“横截面”)中，中空纤维膜所占的面积的比例。在将壳体2内侧的中空纤维膜存在区域的横截面的截面积设为S1、将中空纤维膜的横截面的合计截面积设为S2时，中空纤维膜的填充率可以由下述式(2)表示。
中空纤维膜的填充率[％]＝S2/S1×100···(2)
中空纤维膜存在区域是指存在中空纤维膜的一定的区域。作为区域划分的方法，可举出通过壳体2、整流筒9、内管11等构件进行划分的方法，如图6的中空纤维膜组件100B那样通过灌封部中的中空纤维膜的固定而进行划分的方法等。
例如图3中示出图1的中空纤维膜组件100A的A-A线截面图，中空纤维膜1存在于整流筒9与内管11之间的空间。因此，图3中，整流筒9的内侧截面积减去内管11的截面积(外径基准)得到的面积，成为中空纤维膜存在区域的截面积S1。再者，不存在中空纤维膜的区域的中空纤维膜的填充率为0％。
再者，本说明书中，壳体2、整流筒9或内管11的内侧截面积是指壳体2、整流筒9或内管11的与中空纤维膜组件的轴向垂直的截面的、壳体2、整流筒9或内管11的中空部的截面积。
中空纤维膜的横截面的合计截面积S2可以由下述式(3)表示。对于中空纤维膜存在区域内的10个中空纤维膜10，分别对最长的方向和最短的方向这两个方向测定外径。将合计20处的测定值的平均值作为中空纤维膜的外径R。使用该外径R，假设中空纤维膜的横截面为真圆，通过式(3)计算中空纤维膜的横截面的合计截面积S2。再者，在中空纤维膜存在区域内存在的中空纤维膜小于10个的情况下，可以对存在于中空纤维膜存在区域内的所有中空纤维膜测定外径，计算平均值。
S2＝[圆周率]×[中空纤维膜的外径R/2]2×[中空纤维膜存在区域内的中空纤维膜的数量]···(3)
随着内管11内侧的中空纤维膜的填充率A1越低，内管11内侧的通液阻力降低。内管11内侧的中空纤维膜的填充率A1优选为0％以上且50％以下，更优选为0％以上且40％以下，进一步优选为0％以上且30％以下。
另一方面，关于内管11外侧的中空纤维膜的填充率A2，可以考虑与内管11内侧的中空纤维膜的填充率A1的平衡而适当设定，优选为20％以上且70％以下，更优选为30％以上且60％以下，进一步优选为40％以上且60％以下。
再者，在内管11是直径根据其部位而变化的锥形的情况下，分别在内管11的第1端侧和第2端侧测定内管11的内侧和外侧的中空纤维膜的填充率。将第1端侧和第2端侧的内管11内侧的中空纤维膜填充率的平均值作为内管11内侧的中空纤维膜的填充率A1。将第1端侧和第2端侧的内管11外侧的中空纤维膜填充率的平均值作为内管11外侧的中空纤维膜的填充率A2。
在将内管11的截面积(内侧截面积)设为T1、将壳体2的截面积(内侧截面积)设为T2时，优选将下述式(1)的流动参数F设为1.0以上且8.0以下。
F＝(A2-A1)×T1/T2···(1)
式(1)中，(A2-A1)是内管11的外侧与内侧的中空纤维膜的填充率之差，表示内管11的外侧与内侧的通液阻力之差。随着(A2-A1)越大，原液容易向内管11的内侧流动。另一方面，T1/T2表示内管11的截面积相对于壳体2的截面积的比例，随着T1/T2越大，原液容易向内管11的内侧流动。
为了充分地将原液导向内管11的内侧而使第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的清洗性提高，优选将式(1)的流动参数F设为1.0以上且8.0以下，更优选设为2.0以上且8.0以下。
如果流动参数F小于1.0，则有时内管11的内侧的流速降低，会导致在第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近得不到充分的清洗性。另一方面，如果流动参数F大于8.0，则有时内管11的外侧的流速大幅降低，会导致内管11的外侧的中空纤维膜的清洗性降低。
再者，在内管11是直径根据其部位而变化的锥形的情况下，分别在内管11的第1端侧和第2端侧测定内管11的内侧截面积。将第1端侧和第2端侧的内管11的内侧截面积的平均值作为内管11的截面积(内侧截面积)T1。
＜内管长度＞
第1实施方式的中空纤维膜组件100A中，内管11的长度(中空纤维膜组件轴向)优选设为壳体侧喷嘴2c的内径D以上，更优选设为1.5×D以上，进一步优选设为2×D以上。内管11的长度是指从第1灌封部3的第2端侧(下侧)到内管11的第2端侧(下侧)的长度。
如果内管11的长度小于壳体侧喷嘴2c的内径D，则有时来自组件第2端侧(下侧)的流动在到达内管11之前会向组件径向分散，会导致内管11内侧的流速无法充分提高。另一方面，在将从第1灌封部3的第2端侧(下侧)到壳体2的第2端(原液流入口5)的长度设为L时，内管11的长度优选设为L以下，更优选设为60×D以下，进一步优选设为40×D以下，更进一步优选设为5×D以下。
内管11也可以贯穿第2灌封部4，延长到壳体2的第2端侧。再者，如果内管11长，则内管11内侧与外侧的通液阻力差增大，因此内管11内侧的流速提高，第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的清洗性提高，但另一方面，由于内管11外侧的流速降低，因此有时内管11外侧的清洗性会降低。
＜内管侧面开口部＞
内管11在其侧面具有一个以上侧面开口部12，将从第1灌封部3的第2端侧(下侧)起长度为D(壳体侧喷嘴2c的内径)的范围中存在的侧面开口部12称为第1侧面开口部。为了提高第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的流速，优选增大内管11的第1侧面开口部的总开口面积的比例。内管11的侧面开口部12的总开口面积之中，第1侧面开口部所占的总开口面积的比例R1(式4)优选为50％以上，更优选为80％以上。
R1[％]＝[第1侧面开口部的总开口面积]/[侧面开口部的总开口面积]×100···(4)
另外，由于内管11的第1侧面开口部越接近第1灌封部3的第2端侧(下侧)，第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的流速越快，因此优选第1侧面开口部与第1灌封部3的第2端侧接触。
另外，内管11的第1侧面开口部的总开口面积相对于壳体2的内侧截面积T2的比例R2(式5)优选为5％以上且50％以下，更优选为10％以上且40％以下。如果R2小于5％，则第1侧面开口部的开口面积过小，会导致无法充分地向周围扩散流动。另一方面，如果R2大于50％，则第1侧面开口部的开口面积过大，会导致第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的流速降低。
R2[％]＝[第1侧面开口部的总开口面积]/T2×100···(5)
为了从侧面开口部12产生呈放射状的流动，侧面开口部12优选在内管11的外周方向上大致均匀地配置。如果侧面开口部12的配置不均匀，则有时来自侧面开口部12的流动会发生偏流，产生流速低的部位。侧面开口部12在内管11的外周方向上可以以一定间隔配置，也可以交错配置等。对于侧面开口部12的形状没有特别限定，可以设为圆形、椭圆形、长方形等形状。
另外，也可以遍及内管11的整个外周设置侧面开口部12。另外，内管11可以通过利用第1灌封部3和/或第2灌封部4固定的方法、经由轴杆等与整流筒9和/或壳体2连接固定的方法而设置在组件内。
＜整流筒＞
整流筒9在其侧面具有一个以上整流孔10，整流孔的总开口面积相对于壳体2的内侧截面积T2的比例R3(式6)优选为5％以上且50％以下，更优选为10％以上且40％以下，进一步优选为15％以上且30％以下。如果R3小于5％，则整流孔的开口面积过小，有时会在整流筒9的内侧发生偏流，产生流速低的部位。另一方面，如果R3大于50％，则第1侧面开口部的开口面积过大，会导致第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的流速降低。
R3[％]＝[整流孔的总开口面积]/[T2]×100···(6)
另外，将整流孔10之中从第1灌封部3的第2端侧(下侧)起长度为D(壳体侧喷嘴2c的内径)的范围中存在的整流孔10称为第1整流孔。为了提高第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的流速，优选增大第1整流孔的总开口面积的比例。整流孔10的总开口面积之中，第1整流孔所占的总开口面积的比例R4(式7)优选为50％以上，更优选为80％以上。另外，由于第1整流孔越接近第1灌封部3的第2端侧(下侧)，第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的流速越快，因此优选第1整流孔与第1灌封部3的第2端侧接触。
R4[％]＝[第1整流孔的总开口面积]/[整流孔的总开口面积]×100
···(7)
为了在整流筒9的内侧产生呈放射状的流动，整流孔10优选在整流筒9的外周方向上大致均匀地配置。如果整流孔10的配置不均匀，则有时整流筒9的内侧的流动会发生偏流，产生流速低的部位。整流孔10在整流筒9的外周方向上可以以一定间隔配置，也可以交错配置等。对于整流孔10的形状没有特别限定，可以设为圆形、椭圆形、长方形等形状。
另外，也可以遍及整流筒9的整个外周设置整流孔10。另外，整流筒9可以通过利用第1灌封部3固定的方法、与壳体2接合固定的方法设置在组件内。
为了提高第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的流速，整流筒9的第2端侧(下侧)与壳体2之间的间隔优选较小。如果整流筒9的第2端侧(下侧)与壳体2之间存在大的间隔，则会如图15所示，在冲洗时原液从间隔部分脱离，导致第1灌封部3的第2端侧(下侧)的流速降低。整流筒9的第2端侧(下侧)与壳体2之间的间隔在中空纤维膜组件径向上的截面积，优选为整流孔10的总开口面积的50％以下，更优选为20％以下。
如图4所示，来自整流孔10的流动从整流筒9与壳体2之间的流路中通过而向壳体侧喷嘴2c流动，从原液出口6排出，该流路截面积优选较大。如果整流筒9与壳体2之间的流路截面积小，则通液时的压力损失增大，会导致来自与壳体侧喷嘴2c分开距离的的整流孔10的流速降低。其结果，会在整流筒9内侧发生偏流，产生流速低的部位。也就是说，会导致壳体侧喷嘴2c的相对面侧的流速降低。
整流筒9与壳体2之间的流路在中空纤维膜组件轴向上的截面积优选为壳体2的内侧截面积T2的3％以上，更优选为5％以上，进一步优选为10％以上。另外，为了确保整流筒9与壳体2之间的流路，关于整流筒9的外周部分，可以如图16所示扩大壳体2的直径。
再者，式(1)、式(5)、式(6)等，在本说明书中记载了壳体2的内侧截面积T2，在如图16所示将整流筒9的外周部的壳体2扩径的情况下，壳体2的内侧截面积T2使用将比整流筒9靠第2端侧(下侧)的部分的壳体2的内径E为基准算出的值。即、将未扩径的部分的壳体2的内径为基准计算内侧截面积T2。
再者，适当设定整流筒9的内径即可，相对于比整流筒9靠第2端侧的部分的壳体2的内径E，优选为80％以上且120％以下，更优选为90％以上且110％以下。中空纤维膜填充于整流筒9的内侧，因此如果整流筒9的内径小于E的80％，则能够充填的中空纤维膜的数量减少，会导致中空纤维膜组件的膜面积减少。如果整流筒9的内径大于E的120％，则需要将壳体2的第1端侧大幅扩径，会导致制作成本提高。
＜中空纤维膜组件的制造方法＞
利用粘接剂将中空纤维膜彼此成束，被称为灌封。作为灌封的方法，可举出利用离心力使液状的灌封剂(粘接剂)渗透到中空纤维膜间之后使其固化的离心灌封法、以及通过定量泵或定量头输送液状的灌封剂使其自然流动从而渗透到中空纤维膜间之后使其固化的静置灌封法作为代表方法。离心灌封法通过离心力容易使灌封剂渗透到中空纤维膜间，可以使用高粘度的灌封剂。
利用图12、图13、图14，对中空纤维膜组件的离心灌封的一例进行说明。如图12所示，在壳体2中装填整流筒、内管、中空纤维膜等构件，在第1端侧设置第1灌封盖15，在第2端侧设置第2灌封盖16。此时，中空纤维膜的第1端侧为了防止灌封剂侵入中空部而进行预密封处理。另外，在第2灌封盖16中插入用于形成贯通孔8的销14。
接着，如图13所示，通过灌封剂投入器17向中空纤维膜的第1端侧和第2端侧输送灌封剂。通过使中空纤维膜组件旋转，利用离心力输送灌封剂，持续旋转直到灌封剂固化为止。在此，在中空纤维膜的第2端侧，灌封剂侵入中空部而使中空部堵塞。
在灌封剂的固化后，取出销14而形成贯通孔8。然后，取下第1灌封盖15和第2灌封盖16，沿图14的C-C线切断灌封剂，由此能够使中空纤维膜的中空部开口。最后，将壳体上部盖2a和壳体下部盖2b液密且气密地安装，完成中空纤维膜组件。
对于使用的灌封剂的种类没有特别限定，例如可以使用环氧树脂、聚氨酯、硅树脂等。
＜中空纤维膜＞
本实施方式的中空纤维膜组件具备中空纤维膜作为分离膜。中空纤维膜通常与平膜相比比表面积大，单位时间能够过滤的液量多，因此有利。作为中空纤维膜的结构，存在整体孔径一样的对称膜、在膜的厚度方向上孔径变化的非对称膜、具有用于保持强度的支持层和用于进行对象物质的分离的分离功能层的复合膜等。
中空纤维膜的平均孔径根据分离对象而适当选择即可，在以微生物的分离等为目的的情况下，优选为10nm以上且1000nm以下。平均孔径如果小于10nm则透水性降低，如果大于1000nm则微生物等有可能泄漏。另一方面，在进行低分子量的蛋白质等的分离的情况下，优选使用平均孔径为2nm～20nm的中空纤维膜。本发明中的平均孔径是指孔径最小的致密层的孔径。
对于中空纤维膜的材质没有特别限定，例如可以含有聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氯乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物等氟系树脂、乙酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素等纤维素酯、聚砜、聚醚砜等聚砜系树脂、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚丙烯等树脂。特别是由氟系树脂和/或聚砜系树脂构成的分离膜，由于耐热性、物理强度、化学耐久性高，适合用于中空纤维膜组件。
另外，中空纤维膜中除了氟系树脂、聚砜系树脂以外，还可以含有亲水性树脂。通过亲水性树脂能够提高中空纤维膜的亲水性，使膜的透水性提高。亲水性树脂只要是能够赋予分离膜亲水性的树脂即可，并不限定于具体的化合物，例如可优选使用纤维素酯、脂肪酸乙烯基酯、乙烯基吡咯烷酮、环氧乙烷、环氧丙烷、聚甲基丙烯酸酯树脂和聚丙烯酸酯树脂等。
在制作中空纤维膜组件的情况下，将中空纤维膜填充于灌封盖，利用灌封剂进行固定。此时，从便于操作、防止粘接不良的观点出发，预先使中空纤维膜干燥。但是，大多中空纤维膜通过干燥会发生收缩，存在透水性降低之类的问题，因此使用浸渍于甘油水溶液之后进行干燥了的中空纤维膜。如果在浸渍于甘油水溶液后进行干燥，则通过甘油残留在细孔内，能够防止由干燥导致的收缩，之后通过利用乙醇等溶剂进行浸渍处理，能够使透水性恢复。
＜中空纤维膜组件的运行方法＞
接着，对使用中空纤维膜组件100A进行过滤的方法进行说明。原液从壳体下部盖2b的原液流入口5向中空纤维膜组件100A内流入，透过了中空纤维膜1的滤液从壳体上部盖2a的滤液出口7向中空纤维膜组件100A的外部排出。
将在关闭了壳体侧喷嘴2c的原液出口6的状态下过滤全部所供给的原液的方法称为死端过滤。另一方面，将打开壳体侧喷嘴2c的原液出口6一边排出原液一边过滤的方式、即一边使原液与膜面平行地流动一边过滤的方式称为错流过滤。
错流过滤具有抑制原液中的浑浊物等堆积于膜面的效果、以及抑制原液中所含的成分在膜表面发生浓度极化的效果，但由于原液的送液量多，与死端过滤相比动力成本更高。
另外，如图1的中空纤维膜组件100A那样向中空纤维膜的外侧供给原液，从外侧向内侧进行过滤的方式被称为外压式。相反地从中空纤维膜的内侧向外侧进行过滤的方式被称为内压式。内压式向中空纤维膜的中空部供给原液，因此在原液为高浊度的情况下，有时中空部会被浑浊物堵塞从而无法进行送液。因此，高浊度液体的过滤优选使用外压式的中空纤维膜组件。
过滤通量根据原液的性状适当设定即可，优选为0.1m3/m2/d以上且10.0m3/m2/d以下，更优选为0.3m3/m2/d以上且5.0m3/m2/d以下，进一步优选为0.5m3/m2/d以上且3.0m3/m2/d以下。
在上述冲洗、错流过滤中，通过从原液流入口5向中空纤维膜组件内供给原液并从原液出口6排出原液来清洗中空纤维膜组件内，通过提高原液的膜面线速度，使作用于膜面剪切应力提高，从而提高清洗性。
膜面线速度(m/s)可以通过将原液流量(m3/s)除以中空纤维膜组件的径向截面的流路面积(m2)而求出，在中空纤维膜组件内存在整流筒、内管等构件的情况下，流路面积会根据部位而变化。因此本发明中将壳体的内侧截面积T2和中空纤维膜的横截面的合计截面积S2为基准，由式(8)来定义代表膜面线速度。
代表膜面线速度[m/s]＝[原液流量]/(T2-S2)···(8)
冲洗时的代表膜面线速度优选为0.1m/s以上，更优选为0.3m/s以上，进一步优选为0.5m/s以上。如果代表膜面线速度小于0.1m/s，则有时得不到充分的清洗效果。另外，冲洗时的代表膜面线速度优选为5m/s以下，更优选为3m/s以下，进一步优选为2m/s以下。如果代表膜面线速度大于5m/s，则有时会导致动力成本变高。
在死端过滤和错流过滤中，也可以定期地停止过滤，实施反冲洗。反冲洗是从中空纤维膜组件100A的滤液出口7供给反冲洗液，使反冲洗液从中空纤维膜的内侧向外侧流动，从而对膜进行清洗。如果通过反冲洗使透水性恢复，则能够延长过滤时间，减少化学清洗的频率，从而能够降低运行成本。反冲洗可以利用滤液来实施，也可以使用水等其它液体。
反冲洗通量可以根据原液的性状、中空纤维膜的堵塞状态而适当设定，优选为0.5m3/m2/d以上且10.0m3/m2/d以下，更优选为1.0m3/m2/d以上且5.0m3/m2/d以下。如果反冲洗通量小于0.5m3/m2/d，则有时清洗效果会降低。另外，如果反冲洗通量大于10.0m3/m2/d，则有时动力成本增高，或反冲洗需要使用大量的液体。
(第2实施方式)
参照附图对本发明的第2实施方式涉及的中空纤维膜组件的结构进行说明。
图6是表示本发明的第2实施方式涉及的中空纤维膜组件100B概略纵截面图，图7表示冲洗时的中空纤维膜组件100B内的液流。图8是表示作为本发明的第2实施方式的变形例的中空纤维膜组件100C的概略纵截面图，图9表示冲洗时的中空纤维膜组件100C内的液流。
＜整流结构＞
图6所示的中空纤维膜组件100B，代替第1实施方式的内管11而设有中心空间部13。中心空间部13可以在通过第1灌封部3将中空纤维膜1粘接固定时，在利用间隔件等将中空纤维膜组件的中心部划分的状态下粘接而形成。
再者，本发明的第2实施方式涉及的中空纤维膜组件的结构，除了代替内管而设有中心空间部以外，与本发明的第1实施方式涉及的中空纤维膜组件的结构相同。
通过形成中心空间部13，冲洗时形成如图7所示的原液的流动。从组件的第2端侧(下侧)流向组件的第1端侧(上侧)的原液，通过中心空间部13被导向第1灌封部3的第2端侧(下侧)的组件径向中心部，然后向整流筒9的整流孔10流动。通过该整流结构，在第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近产生从组件径向中心部向径向外周侧的放射状的流动，能够冲洗堆积的浑浊物。
＜流动参数F＞
在此，为了在冲洗时将原液导向中心空间部13，中心空间部13的中空纤维膜的填充率A1需要小于中心空间部13外侧的中空纤维膜的填充率A2。这是为了通过使中心空间部13的中空纤维膜的填充率A1小于中心空间部13的外侧的中空纤维膜的填充率A2，降低通液阻力，提高中心空间部13的流速。
再者，中空纤维膜的填充率是指在第1灌封部3与第2灌封部4之间的中空纤维膜组件的壳体2的横截面(平行于图6的左右方向并且垂直于纸面的面)中，中空纤维膜所占的面积的比例。在将壳体2内侧的中空纤维膜存在区域的截面积设为S1，将中空纤维膜的横截面的合计截面积设为S2时，中空纤维膜的填充率可以由下述式(2)表示。
中空纤维膜的填充率[％]＝S2/S1×100···(2)
中空纤维膜存在区域表示存在中空纤维膜的一定的区域。作为划分方法，可举出通过壳体2、整流筒9等构件进行划分的方法，如图6的中空纤维膜组件100B那样通过灌封部对中空纤维膜的固定进行划分的方法等。另外，也可以在壳体2内利用约束构件等将中空纤维膜成束来进行划分。
例如本发明的第2实施方式中，中心空间部13不存在中空纤维膜的情况下，整流筒9的内侧截面积减去与中心空间部13的轴向垂直的截面的截面积而得到的面积成为中空纤维膜存在区域的截面积S1。再者，不存在中空纤维膜的区域的中空纤维膜的填充率为0％。
中空纤维膜的横截面的合计截面积S2可以由下述式(3)表示。对中空纤维膜存在区域内的10个中空纤维膜，分别测定最长的方向和最短的方向这两个方向的外径。将该合计20处的测定值的平均值作为中空纤维膜的外径R。使用该外径R，假设中空纤维膜的横截面为真圆，通过式(3)计算中空纤维膜的横截面的合计截面积S2。再者，在中空纤维膜存在区域内存在的中空纤维膜小于10个的情况下，对中空纤维膜存在区域内存在的所有中空纤维膜测定外径，计算平均值即可。
S2＝[圆周率]×[中空纤维膜的外径R/2]2×[中空纤维膜存在区域内的中空纤维膜的个数]···(3)
随着中心空间部13的中空纤维膜的填充率A1越低，中心空间部13的通液阻力减少。中心空间部13的中空纤维膜的填充率A1优选为0％以上且50％以下，更优选为0％以上且40％以下，进一步优选为0％以上且30％以下。
另一方面，关于中心空间部13外侧的中空纤维膜的填充率A2，可以考虑与中心空间部13的中空纤维膜的填充率A1的平衡而适当设定，优选为20％以上且70％以下，更优选为30％以上且60％以下，进一步优选为40％以上且60％以下。
再者，如图6的中空纤维膜组件100B那样中心空间部13为根据其部位而直径发生变化的锥形的情况下，在第1灌封部3的第2端侧和第2灌封部4的第1端侧分别测定中心空间部13和中心空间部13的外侧的中空纤维膜填充率。将第1灌封部3的第2端侧和第2灌封部4的第1端侧的中心空间部13的中空纤维膜填充率的平均值作为中心空间部13的中空纤维膜的填充率A1。将第1灌封部3的第2端侧和第2灌封部4的第1端侧的中心空间部13的外侧的中空纤维膜填充率的平均值作为中心空间部13外侧的中空纤维膜的填充率A2。
在将中心空间部13的垂直于轴向的截面的截面积设为T1、将壳体2的截面积(内侧截面积)设为T2时，下述式(1)的流动参数F优选为1.0以上且8.0以下。
F＝(A2-A1)×T1/T2···(1)
式(1)中，(A2-A1)是中心空间部13的外侧与内侧的中空纤维膜的填充率之差，表示中心空间部13的外侧与内侧的通液阻力之差。随着(A2-A1)越大，原液越容易流向中心空间部13。另一方面，T1/T2表示中心空间部13的截面积相对于壳体2的截面积的比例，随着T1/T2越大，原液越容易流向中心空间部13。
为了将原液充分导向中心空间部13，提高第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的清洗性，优选将式(1)的流动参数F设为1.0以上且8.0以下，更优选设为2.0以上且8.0以下。
如果流动参数F小于1.0，则中心空间部13的流速会降低，有时在第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近得不到充分的清洗性。另一方面，如果流动参数F大于8.0，则中心空间部13的外侧的流速会大幅降低，有时中心空间部13的外侧的中空纤维膜的清洗性会降低。
再者，在中心空间部13为根据其部位而直径发生变化的锥形的情况下，在第1灌封部3的第2端侧和第2灌封部4的第1端侧分别测定中心空间部13的截面积。将第1灌封部3的第2端侧和第2灌封部4的第1端侧的中心空间部13的截面积的平均值作为中心空间部13的与轴向垂直的截面的截面积T1。
另外，也可以设为使中空纤维膜的填充率从中空纤维膜组件的中心部向外周部连续变化的中空纤维膜组件，该情况下，将从壳体2的中心部起长度为壳体2的内径的30％的范围定义为中心空间部13。
＜中心空间部长度＞
第2实施方式的中空纤维膜组件100B中，中心空间部13的长度(中空纤维膜组件轴向)优选为壳体侧喷嘴2c的内径D以上，更优选为1.5×D以上，进一步优选为2×D以上。中心空间部13的长度使从第1灌封部3的第2端侧(下侧)到中空纤维膜1被束缚或固定的部位的长度。中空纤维膜1能够利用束缚构件、第2灌封部4等进行束缚或固定。
如果中心空间部13的长度小于壳体侧喷嘴2c的内径D，则有时来自于组件第2端侧(下侧)的流动会在到达中心空间部13之前向组件径向分散，使得中心空间部13的流速没有充分提高。另一方面，在将第1灌封部3的第2端侧(下侧)到第2灌封部4的第2端侧(下侧)的长度设为M、将第1灌封部3的第2端侧(下侧)到第2灌封部4的第1端侧(上侧)的长度设为N时，中心空间部13的长度为N以下。再者，通过在第2灌封部4的中心部设置贯通孔8，也能够从贯通孔8起连接流路到中心空间部13。
如果中心空间部13长，则中心空间部13与中心空间部13外侧的通液阻力差增大，因此中心空间部13的流速提高，第1灌封部3的第2端侧(下侧)附近的清洗性提高，但中心空间部13外侧的流速降低，因此有时中心空间部13外侧的清洗性会降低。
实施例
以下列举具体的实施例对本发明进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。
(参考例1)
将38质量份的重均分子量为41.7万的偏二氟乙烯均聚物和62质量份的γ-丁内酯混合，以160℃溶解而制作高分子溶液。将该高分子溶液伴随作为中空部形成液体的85质量％的γ-丁内酯从双管的金属口吐出，在设置于金属口的30mm下方的由温度为20℃的85质量％γ-丁内酯水溶液制成的冷却浴中凝固，制作由球状结构构成的中空纤维膜。
接着，将14质量份的重均分子量为28.4万的偏二氟乙烯均聚物、1质量份的乙酸丙酸纤维素(伊士曼化学公司，CAP482-0.5)、77质量份的N-甲基-2-吡咯烷酮、5质量份的聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯(三洋化成工业(株)制，“IONET”(制成商标)T-20C)、3质量份的水混合，以95℃溶解而制作高分子溶液(制膜原液)。
将该制膜原液均匀涂布于由球状结构构成的中空纤维膜的表面，立即在水浴中凝固，制作在球状结构层上形成了三维缝合结构的中空纤维膜。所得到的中空纤维膜的外径为1350μm，内径为800μm，膜表面平均孔径为40nm。
(实施例1)
(中空纤维膜组件制作)
将参考例1的中空纤维膜浸渍于30质量％甘油水溶液中1小时后，进行风干。将该中空纤维膜的一端的中空部用有机硅粘结剂(东丽道康宁公司制，SH850A/B，两种试剂以质量比为50:50混合)灌封。
对于氯乙烯树脂制的壳体2(内径77mm，整流筒外周部内径90mm，长度1900mm，壳体侧喷嘴内径24mm)、整流筒9(外径75mm，内径71mm)、内管11(外径24mm，内径20mm)的表面之中，由灌封剂粘接的区域，预先用砂纸(#80)打磨，用乙醇脱脂。
然后，将上述中空纤维膜的束如图12所示填充到壳体2和整流筒9内。此时，内管11内侧的中空纤维膜的填充率A1为0％，内管11的外侧的中空纤维膜的填充率A2为50％。
以朝向壳体2的灌封于成为组件上部侧的第1端部(图12的右侧端部)的一侧的端部的方式配置中空纤维膜束，进而安装第1灌封盖15。在成为组件下部侧的第2端部(图12的左侧端部)安装底部具有36个孔的第2灌封盖16。
然后，在第2灌封盖16的底部的孔中插入36个销14进行固定。销14的位置与图5的贯通孔同样地配置。这样将两端安装有灌封盖的组件设置在离心成型机内。
将聚合MDI(Huntsman公司制，Suprasec5025)、聚丁二醇系多元醇(Cray Valley公司制，Krasol LBH 3000)和2-甲基-1,3-己二醇以质量比为57:100:26混合。将所得到的混合物(即聚氨酯树脂液)放入灌封剂投入器17。
接着使离心成型机旋转，将灌封剂填充于两端的灌封盖，形成第1灌封部3和第2灌封部4。灌封剂投入器17在两个方向上被分割，通过离心力将聚氨酯树脂液投入组件上部侧(第1端部)和组件下部侧(第2端部)。离心成型机内的温度为35℃，离心时间为4小时。
离心后，取下第1灌封盖15、第2灌封盖16和销14，在室温下使灌封剂进行24小时后固化。然后，用尖端锯型旋转刀片切割壳体2的组件上部侧(第1端部侧)的外侧的灌封剂部分(图14所示的C-C面)，使中空纤维膜的端面开口。接着，在壳体2的两端安装壳体上部盖2a、壳体下部盖2b，得到图16所示的中空纤维膜组件100F。
然后向中空纤维膜组件100F输送乙醇进行过滤，乙醇充满中空纤维膜的细孔内。接着输送RO(反渗透；Reverse Osmosis)水进行过滤，将乙醇替换为RO水。再者，从第1灌封部3的第2端侧到第2灌封部4的第1端侧的长度为1776mm。
中空纤维膜组件100F的内管11的长度为12mm。在内管11上与第1灌封部3的第2端侧接触的位置，沿外周方向均匀配置有4处高度12mm、宽度14.8mm(长方形)的第1侧面开口部。在整流筒9上与第1灌封部3的第2端侧接触的位置，沿外周方向均匀配置有12处高度10mm、宽度8mm(长方形)的第1整流孔。整流筒9与壳体2之间的流路的宽度为7.5mm，轴向高度为50mm。
对于中空纤维膜组件100F，通过上述式(1)计算流动参数F，通过上述式(4)计算第1侧面开口部所占的总开口面积的比例R1，通过上述式(5)计算内管11的第1侧面开口部的总开口面积相对于壳体2的内侧截面积T2的比例R2，通过上述式(6)计算整流孔的总开口面积相对于壳体2的内侧截面积T2的比例R3，通过上述式(7)计算整流孔10的总面积之中第1整流孔所占的总开口面积的比例R4。结果示于表1。
(排浊性评价)
采用以下方法评价中空纤维膜组件100F的排浊性。
调制70mg/L膨润土、70mg/L聚氯化铝、pH值为7的悬浊液，搅拌1小时以上形成凝集絮状物。将该供给悬浊液衣蛾过滤通量为1m3/m2/d过滤30分钟。接着利用滤液进行反冲洗。以反冲洗通量为2m3/m2/d实施1分钟。然后使用供给悬浊液，以代表膜面线速度为0.4m/s实施1分钟冲洗。将在反冲洗和冲洗中排出到中空纤维膜组件外部的排出液回收，测定悬浊物质质量，通过式(9)计算清洗的排浊率。
排浊率[％]＝[排出悬浊物质质量]/[供给悬浊物质质量]×100
···(9)
采用以下方法求出供给悬浊物质质量和排出悬浊物质质量。
用孔径为1μm的玻璃滤纸过滤1L悬浊液，以110℃干燥3小时后，测定质量，减去预先测定的玻璃滤纸的质量，由此测定每1L悬浊液的悬浊物质质量，求出悬浊物质浓度(g/L)。
供给悬浊物质质量如式(10)所示，通过供给悬浊液的悬浊物质浓度乘以供给液量(滤液量和冲洗液量的合计)而求出。
排出悬浊物质质量如式(11)所示，通过在清洗中排出到外部的排出液的悬浊物质浓度乘以排出液量(反冲洗液量和冲洗液量的合计)而求出。
供给悬浊物质质量[g]＝[供给悬浊液的悬浊物质浓度]×[滤液量+冲洗液量]···(10)
排出悬浊物质质量[g]＝[排出液的悬浊物质浓度]×[反冲洗液量+冲洗液量]···(11)
采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率的结果，排浊率为90％。
(实施例2～8)
除了将内管11的长度变更为表1所示以外，采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。
各中空纤维膜组件100F的排浊率的评价结果示于表1。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
内管11的长度与排浊率之间的关系如表1所示，实施例2中为D:98％，实施例3中为1.5×D:99.5％，实施例4中为2×D:99.5％，实施例5中为3×D:99.5％，实施例6中为5×D:99％，实施例7中为40×D:96％，实施例8中为60×D:94％。
再者，表1中的D表示壳体侧喷嘴内径。
(实施例9)
除了将内管11的长度设为72mm(3×D)、将内管11内侧的中空纤维膜的填充率A1设为10％以外，采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为98％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例10)
除了将内管11内侧的中空纤维膜的填充率A1设为20％以外，采用与实施例9同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为98％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例11)
除了将内管11内侧的中空纤维膜的填充率A1设为30％以外，采用与实施例9同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为96％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例12)
除了将内管11的长度设为72mm(3×D)、内径设为12mm、外径设为16mm、第1侧面开口部的宽度设为8.6mm以外，采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为96％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例13)
除了将内管11的长度设为72mm(3×D)、内径设为28mm、外径设为32mm、第1侧面开口部的宽度设为21.1mm、内管11外侧的中空纤维膜的填充率A2设为60％以外，采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为99％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例14)
将内管11的长度设为72mm(3×D)，在内管11上与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿外周方向均匀配置4处高度12mm、宽度14.8mm(长方形)的第1侧面开口部。并且在从内管11的第2端侧起向第1端侧5mm～8mm的范围中沿外周方向均匀配置高度3mm、宽度14.8mm(长方形)的侧面开口部12。除上述以外采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为98％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例15)
将内管11的长度设为72mm(3×D)，在内管11上与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿外周方向均匀配置4处高度12mm、宽度14.8mm(长方形)的第1侧面开口部。并且，在从内管11的第2端侧起向第1端侧5mm～17mm的范围中沿外周方向均匀配置4处高度12mm、宽度14.8mm(长方形)的侧面开口部12。除上述以外采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为97％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例16)
将内管11的长度设为72mm(3×D)，在内管11上与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿外周方向均匀配置4处高度12mm、宽度14.8mm(长方形)的第1侧面开口部。并且，在从内管11的第2端侧起向第1端侧5mm～17mm的范围中沿外周方向均匀配置4处高度12mm、宽度14.8mm(长方形)的侧面开口部12，在从内管11的第2端侧起向第1端侧25mm～37mm的范围中沿外周方向均匀配置4处高度12mm、宽度14.8mm(长方形)的侧面开口部12。除上述以外采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为94％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例17)
除了将内管11的长度设为72mm(3×D)、将第1侧面开口部的高度设为24mm以外，采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为99％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例18)
除了将内管11的长度设为72mm(3×D)、将第1侧面开口部的高度设为4mm以外，采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为99％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例19)
将内管11的长度设为72mm(3×D)。在整流筒9上与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿外周方向均匀配置12处高度10mm、宽度8mm(长方形)的第1整流孔。并且，在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧28mm～36mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度8mm、宽度12mm(长方形)的整流孔10，在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧40mm～48mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度8mm、宽度12mm(长方形)的整流孔10。除上述以外采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为94％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例20)
将内管11的长度设为72mm(3×D)。在整流筒9上与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿外周方向均匀配置12处高度8mm、宽度10mm(长方形)的第1整流孔，并且在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧12mm～20mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度8mm、宽度10mm(长方形)的第1整流孔。除上述以外采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为97％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例21)
将内管11的长度设为72mm(3×D)。在整流筒9上与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿外周方向均匀配置12处高度6mm、宽度6mm(长方形)的第1整流孔。除上述以外采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为98％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例22)
将内管11的长度设为72mm(3×D)。在整流筒9上与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿外周方向均匀设置12处高度5mm、宽度8mm(长方形)的第1整流孔。在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧30mm～35mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度5mm、宽度8mm(长方形)的整流孔10。除上述以外采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为98％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例23)
将内管11的长度设为72mm(3×D)。在整流筒9上与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿外周方向均匀设置12处高度5mm、宽度8mm(长方形)的第1整流孔。在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧30mm～35mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度5mm、宽度8mm(长方形)的整流孔10，并且在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧40mm～45mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度5mm、宽度5mm(长方形)的整流孔10。除上述以外采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100F。采用上述方法评价中空纤维膜组件100F的排浊率，结果排浊率为94％。
计算流动参数F、比例R1、比例R2、比例R3和比例R4。结果示于表1。
(实施例24)
制作了代替内管11而设有长度为第1灌封部3的第2端侧(下侧)到第2灌封部4的第1端侧(上侧)的长度N(74×D)的中心空间部13中空纤维膜组件100G(图17)。中心空间部13设为向中空纤维膜组件的第2端侧缩径的圆锥形状，第1灌封部3的第2端侧的中心空间部13的直径为20mm，在第2灌封部4的第1端侧没有设置中心空间部13，大致均匀地配置了中空纤维膜1。中心空间部13的中空纤维膜的填充率A1为0％，中心空间部13的外侧的中空纤维膜的填充率A2为35％。除上述以外采用与实施例1同样的方法制作中空纤维膜组件100G。采用上述方法评价中空纤维膜组件100G的排浊率，结果排浊率为94％。
计算流动参数F、比例R3和比例R4。结果示于表2。
(实施例25)
除了中心空间部13的外侧的中空纤维膜的填充率A2为50％以外，采用与实施例24同样的方法制作中空纤维膜组件100G。采用上述方法评价中空纤维膜组件100G的排浊率，结果排浊率为91％。
计算流动参数F、比例R3和比例R4。结果示于表2。
(实施例26)
在整流筒9的与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿外周方向均匀配置12处高度8mm、宽度8mm(长方形)的第1整流孔。在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧30mm～34mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度4mm、宽度4mm(长方形)的整流孔10。除上述以外采用与实施例25同样的方法制作中空纤维膜组件100G。采用上述方法评价中空纤维膜组件100G的排浊率，结果排浊率为90％。
计算流动参数F、比例R3和比例R4。结果示于表2。
(实施例27)
在整流筒9的与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿外周方向均匀配置12处高度5mm、宽度5mm(长方形)的第1整流孔。在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧30mm～35mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度5mm、宽度5mm(长方形)的整流孔10，并在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧40mm～45mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度5mm、宽度5mm(长方形)的整流孔10。除上述以外采用与实施例25同样的方法制作中空纤维膜组件100G。采用上述方法评价中空纤维膜组件100G的排浊率，结果排浊率为86％。
计算流动参数F、比例R3和比例R4。结果示于表2。
(实施例28)
制作设有圆柱状的中心空间部13的中空纤维膜组件100H(图18)。第1灌封部3的第2端侧的中心空间部13的直径为20mm，第2灌封部4的第1端侧的中心空间部13的直径也为20mm。除上述以外采用与实施例24同样的方法制作中空纤维膜组件100H。采用上述方法评价中空纤维膜组件100H的排浊率，结果排浊率为94％。
计算流动参数F、比例R3和比例R4。结果示于表2。
(实施例29)
除了中心空间部13的外侧的中空纤维膜的填充率A2为50％以外，采用与实施例28同样的方法制作中空纤维膜组件100H。采用上述方法评价中空纤维膜组件100H的排浊率，结果排浊率为92％。
计算流动参数F、比例R3和比例R4。结果示于表2。
(实施例30)
在整流筒9的与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿圆周方向均匀配置12处高度8mm、宽度8mm(长方形)的第1整流孔。在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧30mm～34mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度4mm、宽度4mm(长方形)的整流孔10。除上述以外采用与实施例29同样的方法制作中空纤维膜组件100H。采用上述方法评价中空纤维膜组件100H的排浊率，结果排浊率为90％。
计算流动参数F、比例R3和比例R4。结果示于表2。
(实施例31)
在整流筒9的与第1灌封部3的第2端侧接触的位置沿外周方向均匀配置12处高度5mm、宽度5mm(长方形)的第1整流孔。在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧30mm～35mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度5mm、宽度5mm(长方形)的整流孔10，并在从第1灌封部3的第2端侧起向中空纤维膜组件的第2端侧40mm～45mm的范围中沿外周方向均匀配置12处高度5mm、宽度5mm(长方形)的整流孔10。除上述以外采用与实施例29同样的方法制作中空纤维膜组件100H。采用上述方法评价中空纤维膜组件100H的排浊率，结果排浊率为87％。
计算流动参数F、比例R3和比例R4。结果示于表2。
(比较例1)
制作图19所示的中空纤维膜组件100I。没有设置内管和中心空间部，整流筒9的内侧的中空纤维膜的填充率为50％。除上述以外采用与实施例31同样的方法制作中空纤维膜组件100I。采用上述方法评价中空纤维膜组件100I的排浊率，结果排浊率为78％。
计算比例R3和比例R4。结果示于表2。
(比较例2)
制作图20所示的中空纤维膜组件100J。没有设置整流筒，内管11内侧的中空纤维膜的填充率A1为0％，内管外侧的中空纤维膜的填充率A2为50％。除上述以外采用与实施例5同样的方法制作中空纤维膜组件100J。采用上述方法评价中空纤维膜组件100J的排浊率，结果排浊率为78％。
计算流动参数F、比例R3和比例R4。结果示于表2。
参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但对于本领域技术人员而言，可以不脱离本发明的主旨和范围而添加各种变更和修正。本申请基于2017年1月31日提出的日本专利申请(特愿2017-15171)，将其内容作为参照援引于此。
产业可利用性
本发明的中空纤维膜组件能够用于净水处理、工业水处理、废水处理、海水淡化、发酵液、食品、饮料等各种液体的处理。
附图标记说明
100A 中空纤维膜组件
100B 中空纤维膜组件
100C 中空纤维膜组件
100D 中空纤维膜组件
100E 中空纤维膜组件
100F 中空纤维膜组件
100G 中空纤维膜组件
100H 中空纤维膜组件
100I 中空纤维膜组件
100J 中空纤维膜组件
1 中空纤维膜
2 壳体
2a 壳体上部盖
2b 壳体下部盖
2c 壳体侧喷嘴
3 第1灌封部
4 第2灌封部
5 原液流入口
6 原液出口
7 滤液出口
8 贯通孔
9 整流筒
10 整流孔
11 内管
12 侧面开口部
13 中心空间部
14 销
15 第1灌封盖
16 第2灌封盖
17 灌封剂投入器

Claims (11)

1.一种中空纤维膜组件，具备：
具有轴向上的第1端和第2端的筒状的壳体；
被收纳在所述壳体内的多个中空纤维膜；
将位于所述壳体的所述第1端侧的多个中空纤维膜的端部以开口的状态粘接的第1灌封部；以及
将位于所述壳体的所述第2端侧的多个中空纤维膜的端部粘接的第2灌封部，
所述中空纤维膜组件还具有整流结构，使在所述中空纤维膜的外侧从所述第2端侧向所述第1端侧流动的流体，产生向所述第1灌封部的所述第2端侧的径向中心部的流动，进而产生从所述第1灌封部的所述第2端侧的径向中心部向径向外周侧的呈放射状的流动。
2.根据权利要求1所述的中空纤维膜组件，
所述整流结构具备在所述第1灌封部的所述第2端侧设置的内管和整流筒，
所述内管设置于所述壳体的径向中心部，
在所述第1灌封部的所述第2端侧的附近，所述内管在其侧面具有一个以上侧面开口部，
所述内管的内侧的中空纤维膜的填充率小于所述内管的外侧的中空纤维膜的填充率，
所述整流筒设置于所述中空纤维膜与所述壳体之间，
所述整流筒在其侧面具有一个以上整流孔，
所述壳体在其侧面具有侧喷嘴。
3.根据权利要求1所述的中空纤维膜组件，
所述整流结构具备在所述第1灌封部的所述第2端侧设置的中心空间部和整流筒，
所述中心空间部设置于所述壳体的径向中心部，
所述中心空间部的中空纤维膜的填充率小于所述中心空间部的外侧的中空纤维膜的填充率，
所述整流筒设置于所述中空纤维膜与所述壳体之间，
所述整流筒在其侧面具有一个以上整流孔，
所述壳体在其侧面具有侧喷嘴。
4.根据权利要求2所述的中空纤维膜组件，
在将所述侧喷嘴的内径设为D、将从所述第1灌封部的所述第2端侧到所述壳体的第2端的长度设为L时，所述内管的长度为D以上且L以下。
5.根据权利要求3所述的中空纤维膜组件，
在将所述侧喷嘴的内径设为D、将从所述第1灌封部的所述第2端侧到所述第2灌封部的所述第2端侧的长度设为M时，所述中心空间部的长度为D以上且M以下。
6.根据权利要求2或4所述的中空纤维膜组件，
在将所述内管的内侧的中空纤维膜的填充率设为A1、将所述内管的外侧的中空纤维膜的填充率设为A2、将所述内管的垂直于轴向的截面的截面积设为T1、将所述壳体的垂直于轴向的截面的截面积设为T2时，
下述式(1)的流动参数F为1.0以上且8.0以下，
F＝(A2-A1)×T1/T2···(1)。
7.根据权利要求3或5所述的中空纤维膜组件，
在将所述中心空间部的中空纤维膜的填充率设为A1、将所述中心空间部的外侧的中空纤维膜的填充率设为A2、将所述中心空间部的垂直于轴向的截面的截面积设为T1、将所述壳体的垂直于轴向的截面的截面积设为T2时，
下述式(1)的流动参数F为1.0以上且8.0以下，
F＝(A2-A1)×T1/T2···(1)。
8.根据权利要求2、4、6中的任一项所述的中空纤维膜组件，
所述内管在其侧面具有一个以上侧面开口部，
在将所述侧喷嘴的内径设为D时，在从所述第1灌封部的所述第2端侧起长度为D的范围中，所述内管在其侧面具有一个以上第1侧面开口部，
所述侧面开口部的总开口面积之中，所述第1侧面开口部所占的总开口面积的比例R1为50％以上。
9.根据权利要求8所述的中空纤维膜组件，
所述内管的所述第1侧面开口部的总开口面积相对于所述壳体的垂直于轴向的截面的截面积的比例R2为5％以上且50％以下。
10.根据权利要求2～9中的任一项所述的中空纤维膜组件，
所述整流筒的所述整流孔的总开口面积相对于所述壳体的垂直于轴向的截面的截面积的比例R3为5％以上且50％以下。
11.根据权利要求2～10中的任一项所述的中空纤维膜组件，
在将所述侧喷嘴的内径设为D时，在从所述第1灌封部的所述第2端侧起长度为D的范围中，所述整流筒在其侧面具有一个以上第1整流孔，
所述整流孔的总开口面积之中，所述第1整流孔所占的总开口面积的比例R4为50％以上。
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