JP2000153101A

JP2000153101A - 油水分離モジュ―ル

Info

Publication number: JP2000153101A
Application number: JP11135034A
Authority: JP
Inventors: Satoru Takeda; 哲竹田; Osami Kato; 修身加藤; Kenji Watari; 謙治亘; Kenji Shinkawa; 健二新川; Takeshi Yoshinaga; 武司吉永; Noriaki Aoki; 範昭青木
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1998-09-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2000-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ハウジング内の中空糸膜を有効に活用するこ
とができ、逆通液による洗浄効果を向上させることがで
きる油水分離モジュールを提供する。【解決手段】含水油出口３８が形成された分離室３１
ａと、精製油出口４０が形成された精製油室３１ｂとが
内部に形成された、ハウジング本体３１、モジュールキ
ャップ３７、３９とからなるハウジングと、開口端３３
ａが、前記精製油室３１ｂ内に位置するように、前記分
離室３１ａ内に配置された疎水性多孔質中空糸膜３３か
らなる集合体３５と、この集合体３５の内方から外方に
向かって、分離室内に含水油を供給する散液部材（散液
管）３２とを有することを特徴とする油水分離モジュー
ルを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水分を含む含水油
中の油分を選択的に取り出すための、油水分離モジュー
ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水分を含む含水油中から油分のみを選択
的に取り出す方法が、様々な産業分野において望まれて
いる。例えば、装置において、使用中の潤滑油に混入し
てくる水分は、装置の腐食を引き起こすだけでなく、潤
滑油の酸化劣化を促進し、その粘度の増加や、スラッジ
を発生させ、潤滑不良等の装置トラブルの原因となる。

【０００３】例えば、生産設備で一旦装置トラブルが発
生すると、その復旧が必要になるばかりではなく生産性
にも影響を与えるため、水分の混入した潤滑油からの水
分除去は非常に重要である。また、廃潤滑油の再生、食
用油の製造などにおいても油水分離が行われている。

【０００４】含水油の油水分離を行う方法としては、油
分と水分の比重差を利用した静置法や遠心法、吸水材料
を使用する方法、加熱法、電圧印加法、濾過法などが挙
げられる。しかしながら、これらの油水分離方法にはい
くつかの問題点が挙げられる。例えば、吸水材料を用い
る方法は、水分除去性能は高いが、吸水性能が飽和に達
すると交換が必要となる。この方法は分離コストが高い
うえに煩雑な交換作業を伴うため、特に、定常的に多量
の水分が混入してくる系には適していない。静置法は装
置が非常に大型であり、水分除去性能も比較的低い。ま
た、加熱法や電圧印加法等においては、油分の変質を生
じる等の危惧を生ずる。

【０００５】一方、中空糸膜を使用する濾過法は、油分
の変質を生じず、また吸水材料の交換等の煩雑な作業の
必要がなく、さらに装置がコンパクトであるなどの優れ
た特徴をもつ。しかしながら、含水油中に多量の夾雑物
が含まれる場合には中空糸膜の閉塞が発生しやすい問題
があった。そこで、本発明者らは、特願平１０−０４５
６６９号において、中空糸膜の閉塞が発生しにくい油水
分離方法及び油水分離装置を提案している。図２は、こ
の油水分離モジュールの構造の一例を示した断面図であ
って、この油水分離モジュール１１は、円筒状のハウジ
ング本体１と、その内部に、ポッティング樹脂６によっ
て固定された複数の疎水性多孔質中空糸膜（以下、中空
糸膜と記す）３からなる円筒状の集合体５と、ハウジン
グ本体１の２つの開口部にかぶせられたモジュールキャ
ップ７、９とから概略構成されている。

【０００６】ハウジング本体１は、その２つの開口部が
上下に配されている。また、ハウジング本体１の上部側
の側面には、ハウジング本体１内に開口する含水油入口
２が設けられている。また、中空糸膜３は、Ｕ字状に折
り返され、その繊維軸方向の端部３ａは開口状態で、ハ
ウジング本体１の上端側に、ポッティング樹脂６によっ
て固定されている。すなわち、この中空糸膜３は、その
繊維軸方向がハウジング本体１の軸方向と平行になるよ
うに配置されている。そして、このような中空糸膜３が
複数本、平行に、円柱状に集合して集合体５が構成され
ている。

【０００７】この例において、中空糸膜３の集合体５
は、複数本の中空糸膜３を平行に配して一体化したシー
ト状のものを、中空糸膜３の配列方向にそって渦巻状に
巻いて構成したものである。例えば、図３（ａ）に示し
たように、１本の中空糸膜３を数回折り返して平行に配
し、これをかがり糸４にて一体化してラッセル編みのシ
ート状としたもの、あるいは、図３（ｂ）に示したよう
に、同じ長さの複数本の中空糸膜３を平行に配し、これ
をかがり糸４にて一体化したすだれ編みのシート状とし
たものなどを用いることができる。なお、これらの中空
糸膜３は、任意の本数を一束としてかがり糸を用いてシ
ート状となすこともできる。いずれにおいても、中空糸
膜３の繊維軸方向の端部は、ポッティング樹脂６に固定
する際に、必要に応じて切断されることによって開口状
態とされる。

【０００８】また、ハウジング本体１の下方の開口部に
は、モジュールキャップ７がかぶせられている。このモ
ジュールキャップ７には含水油出口８が設けられてい
る。さらに、ハウジング本体１の上方の開口部には、モ
ジュールキャップ９がかぶせられ、このモジュールキャ
ップ９には精製油出口１０が設けられいる。すなわち、
ハウジング本体１、モジュールキャップ７、９からなる
ハウジング内は、ポッティング樹脂６によって、含水油
出口８を備えた下方の分離室１ａと、精製油出口１０を
備えた上方の精製油室１ｂとに液密に仕切られている。
そして、中空糸膜３の集合体５が分離室１ａ内に配置さ
れ、中空糸膜３の開口端３ａが精製油室１ｂに位置して
いる。

【０００９】図４は、この油水分離モジュール１１を用
いた油水分離装置の一例を示した概略構成図である。以
下、図２とともに、油水分離方法について説明する。ま
ず、含水油供給ライン２０に供給された含水油は、ポン
プ２１によって水分濃縮タンク２２に送られる。つい
で、含水油は、ポンプ２５によって油水分離モジュール
１１の含水油入口２から分離室１ａに供給される。

【００１０】油水分離モジュール１１の分離室１ａにお
いては、中空糸膜３が疎水性であるため、中空糸膜３の
外面に接触した含水油中の油分が選択的に中空糸膜３を
透過し、中空糸膜３の内部を通ってポッティング樹脂６
に固定された端部３ａから精製油室１ｂに至り、精製油
出口１０から水分が除去された精製油として取り出され
る。この操作と同時に、含水油出口８から含水油の一部
を抜き出すようにすると、含水油入口２から含水油出口
８に向かって、中空糸膜３の繊維軸方向に対して平行な
含水油の流れが発生し、この流れによって、中空糸膜３
の外面に付着した夾雑物が剥離され、中空糸膜３の目詰
まりを防ぐことができる。このような操作によってクロ
スフロー濾過を行う。

【００１１】このとき、含水油入口２から含水油出口８
に至るまでの間に、含水油中の油分は、選択的に中空糸
膜３を透過し、回収されるので、含水油出口８から抜き
出される含水油の水分率は含水油入口２から供給される
含水油の水分率よりも高くなる。そして、この含水油
は、バルブＶ３を備えた含水油循環ライン２９によって
水分濃縮タンク２２内に戻され、循環する。濾過操作を
継続すると、次第に含水油の水分率が上昇し、水分濃縮
タンク２２内で水分が比重差分離する。その場合、水分
濃縮タンク２２の下部にたまった水分は、タンクの底に
設けられた抜き出しライン２３のバルブＶ１を開くこと
により系外に抜き出される。

【００１２】一方、精製油出口１０から取り出された精
製油は、バルブＶ２を備えた精製油取出ライン２６を通
って逆通液タンク２７に至り、一定量が貯留されるよう
になっている。この逆通液タンク２７にはサンプリング
のためのバルブＶ４が設けられている。そして、逆通液
タンク２７からオーバーフローした精製油がバルブＶ５
を備えた精製油取出ライン２８を通って排出される。な
お、運転中の中空糸膜３の外側（１次側）と内側（２次
側）との膜間差圧は、バルブＶ２、Ｖ３によって調節す
ることができる。

【００１３】中空糸膜３に含水油中の夾雑物が付着して
濾過流量が低下した場合は、運転を停止し、バルブＶ５
を閉じた状態で逆通液ライン３０から逆通液タンク２７
内に加圧エアーを送り込むことにより、逆通液タンク２
７内の精製油を油水分離モジュール１１に逆通液する。
すると、精製油が中空糸膜３の内側から外側に逆流する
ことにより、中空糸膜３の外面に付着した夾雑物が除去
される。なお、加圧エアーとしては水分が除去されたも
のが用いられる。

【００１４】この油水分離モジュール１１は、中空糸膜
３の外面から含水油を供給して濾過するため、中空糸膜
３の目詰まりが発生しにくい。また、クロスフロー濾過
により、中空糸膜３の外面に付着した夾雑物を除去しな
がら濾過を行うため、さらに、中空糸膜３の目詰まりを
防ぐことができる。また、逆通液によって簡便に中空糸
膜３の濾過流量を回復させることができるという利点を
備えている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この油
水分離モジュール１１においては、単位体積当たりの有
効膜面積を増加させるため、中空糸膜３を円柱状に集合
している。このため、この円柱体（集合体５）の外面に
近い部分は含水油が接触しやすいが、その中心付近に
は、含水油が侵入しにくく、中空糸膜３の全てを有効に
活用できない場合があった。また、集合体５の中心付近
において、逆通液によって剥離した夾雑物が中空糸膜３
の膜面付近に留まるという問題があった。したがって、
この状態で濾過運転を再開すると、集合体５の周囲に浮
遊していた夾雑物はクロスフロー濾過によって含水油出
口８に向かって流れるが、集合体５の中心付近の中空糸
膜３の膜面付近に浮遊していた夾雑物は再び中空糸膜３
に付着してしまい、逆通液の効果が十分に得られない場
合があった。よって、本発明は、特願平１０−０４５６
６９号において提案した油水分離モジュールの利点を生
かしつつ、さらに発展させて、ハウジング内の中空糸膜
を有効に活用することができる油水分離モジュールを提
供することを目的とする。さらには、逆通液による洗浄
効果を向上させることができる油水分離モジュールを提
供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明においては、含水油出口が形成された分離室
と精製油出口が形成された精製油室とが内部に形成され
たハウジングと、開口端が精製油室内に位置するように
分離室内に配置された疎水性多孔質中空糸膜からなる集
合体と、集合体の内方から外方に向かって、分離室内に
含水油を供給する散液部材とを有することを特徴とする
油水分離モジュールを提案する。また、疎水性多孔質中
空糸膜からなる集合体が、巻層体であることが好まし
い。また、疎水性多孔質中空糸膜が、内径２ｍｍ以下、
外径３ｍｍ以下、空孔率２０〜８０％、平均孔径１μｍ
以下であると好ましく、さらに好ましくは平均孔径が、
０．０１μｍ以上、０．０４μｍ未満のものを用いる。
また、疎水性多孔質中空糸膜は、ポリオレフィンからな
るものが好ましい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の油水分離モジュー
ルの実施の形態を図面により詳細に説明する。図１は、
本発明の油水分離モジュールの一例を示した断面図であ
って、この油水分離モジュール４２は、円筒状のハウジ
ング本体３１、モジュールキャップ３７及びモジュール
キャップ３９からなるハウジングと、その内部に、ポッ
ティング樹脂３６によって固定された複数の疎水性多孔
質中空糸膜（以下中空糸膜と記す）３３からなる円柱状
の集合体３５と、この集合体３５中に、中空糸膜３３の
繊維軸方向と平行に設けられた散液管（散液部材）３２
とから概略構成されている。

【００１８】ハウジング本体３１は、その２つの開口部
が上下に配されている。また、中空糸膜３３は、Ｕ字状
になっており、その繊維軸方向の端部３３ａは、開口状
態でハウジング本体３１の上端側にポッティング樹脂３
６によって固定されている。すなわち、この中空糸膜３
３は、その繊維軸方向がハウジング本体３１の軸方向と
平行になるように配置されている。そして、このような
中空糸膜３３が、複数本平行に円柱状に集合して集合体
３５が構成されている。

【００１９】さらに、この円柱状の集合体３５の中心に
は、中空糸膜３の繊維軸方向と平行に散液管３２が設け
られている。この散液管３２は、その側面に含水油を供
給する複数の孔（含水油供給口）３２ａが設けられたパ
イプ状のものである。そして、この散液管３２の先端３
２ｂは封止され、もう一方の端部３２ｃは、中空糸膜３
３とともに開口状態でポッティング樹脂３６に固定され
ている。

【００２０】中空糸膜３３の集合体３５は、図２に示し
た油水分離モジュール１１と同様に、複数本の中空糸膜
３３を平行に配して一体化したシート状のものを、中空
糸膜３３の配列方向にそって渦巻状に巻いた巻層体であ
る。この中空糸膜３３からなるシート状物は、図１に示
したものと同様に、図３（ａ）、図３（ｂ）に示したラ
ッセル編み、すだれ編みなどの編み地を用いると好まし
い。ラッセル編みにおいては、１本の中空糸膜３３を折
り返すこともできるし、任意の本数の中空糸膜を３３を
一束として、これらをまとめて折り返して編み地を形成
することもできる。また、すだれ編みにおいても、同様
に１本の中空糸膜３３を均等に配することもできるし、
複数本の中空糸膜３３をまとめた一束を、複数組平行に
等間隔で配置することもできる。かがり糸４は、例えば
ポリエステル糸などが用いられるが、編み地を形成する
際に中空糸膜３３を損傷せず、また、中空糸膜３３の間
隔を一定に維持することができれば、その材質などは特
に制限することはない。

【００２１】そして、油水分離モジュール４２の製造時
には、パイプ状の散液管３２に、中空糸膜３３のシート
状物を巻き付けて巻層体（集合体３５）を構成すること
によって、自ずと散液管３２を集合体３５の中心に配置
することができる。さらに、集合体３５と散液管３２を
まとめてポッティング樹脂３６に固定する際の操作性も
良好である。また、シート状物において、中空糸膜３３
の間隔は通常一定なので、集合体３５における中空糸膜
３３の間隔も一定になる。

【００２２】また、ハウジング本体３１の下方の開口部
にはモジュールキャップ３７がかぶせられている。この
モジュールキャップ３７には含水油出口３８が設けられ
ている。前記ハウジング本体３１の上方の開口部にはモ
ジュールキャップ３９がかぶせられ、このモジュールキ
ャップ３９の側面側には精製油出口４０が設けられてい
る。また、モジュールキャップ３９の上面には、散液管
３２の端部３２ｃに通じる筒状の含水油入口４１が設け
られ、この含水油入口４１の側壁によって、中空糸膜３
３の端部（開口端）３３ａから精製油室３１ｂ内に集め
られる精製油と、含水油入口４１から散液管３２に供給
される含水油とが接触しないように仕切られている。す
なわち、ハウジング本体３１、モジュールキャップ３
７、３９からなるハウジング内は、ポッティング樹脂３
６によって、含水油出口３８を備えた下方の分離室３１
ａと、精製油出口４０を備えた上方の精製油室３１ｂと
に液密に仕切られている。そして、中空糸膜３３の集合
体３５が分離室３１ａ内に配置され、中空糸膜３３の開
口端３３ａが精製油室３１ｂに位置している。

【００２３】中空糸膜３３は、その平均孔径が０．０１
μｍ以上、０．０４μｍ未満のものが好ましい。Ｗ／Ｏ
タイプのエマルジョンにおいては、通常水分は約０．１
〜数十μｍの水滴として存在している。透過膜を用いて
油水分離を行う場合、油中の水滴は水滴径と膜孔径との
差によってサイズ排除されるため、例えば、好ましくは
平均孔径１μｍ以下、さらに好ましくは平均孔径約０．
１μｍ以下の透過膜を用いることにより、含水油中の油
分を選択的に透過させることができる。しかしながら、
油水分離の用途によっては長時間の処理が必要な場合が
あり、そのような場合、油水分離を開始後、しばらくの
間は水分が除去された精製油が得られるが、長期間油水
分離操作を継続すると、水滴の透過を生じる。これは、
長時間油水分離を継続することにより、透過膜が吸湿し
て撥水性が低下してくると、濾過時の膜間差圧により透
過膜の供給側表面において水滴径が変化した際に、水滴
が透過するためである。

【００２４】そこで、平均孔径０．０４μｍ未満の中空
糸膜を用いることにより、水滴径の変化や透過膜の吸湿
の影響を受けずに、長時間にわたる油水分離の継続運転
においても、高度に水分除去された精製油を連続して得
ることができる。また、平均孔径が０．０３μｍ未満の
中空糸膜を用いることにより、より高度に水分が除去さ
れた精製油を得ることができる。さらには、平均孔径が
０．０２５μｍ以下の中空糸膜を用いると好ましい。一
方、平均孔径０．０１μｍ未満では、濾過流量が非常に
低くなるため、不都合である。

【００２５】また、中空糸膜３３は、内径が２ｍｍ以
下、外径が３ｍｍ以下、空孔率が２０〜８０％のものが
好ましい。これらの内径、外径のそれぞれの下限値は特
に限定するものではないが、実質的には、それぞれ５０
μｍ以上、１００μｍ以上の範囲とされる。内径が２ｍ
ｍをこえたり、外径が３ｍｍをこえる場合は、中空糸膜
モジュールの特徴であるコンパクトな装置構成を実現で
きなくなる。また、空孔率が２０％よりも低いと十分な
濾過流量が得られず、逆に８０％をこえると十分な強度
が得られない。

【００２６】また、中空糸膜３３は疎水性の素材からな
り、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−
メチルペンテン等のポリオレフィン、ポリスルホン、ポ
リテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポ
リアミド、ポリイミド等の素材を溶融延伸法、湿式法な
どにより製膜した中空糸膜が挙げられる。中でも、ポリ
オレフィン製疎水性多孔質中空糸膜は耐油性が高く、好
適である。

【００２７】散液管３２において、含水油を供給する孔
３２ａは、円形の孔に限らず、スリットなどでもよく、
形状、大きさ、数量などに特に制限はない。しかし、含
水油が散液管３２の側面全体から均一に流出し、かつ流
路抵抗が大きくならないように散液管３２の側面に、複
数、均等に配設されていると好ましい。ハウジングを構
成するハウジング本体３１、モジュールキャップ３７、
３９と、散液管３２の材質は、特に制限することはない
が、例えばポリプロピレンなどの耐油性を有するものが
好ましい。

【００２８】ポッティング樹脂３６は、加工性と接着性
を有し、また、散液管３２と複数本の中空糸膜３３をハ
ウジング本体３１に固定し、支持する強度が必要であ
る。さらに、中空糸膜３３の端部（開口端）３３ａが位
置する精製油室３１ｂと、中空糸膜３３が位置する分離
室３１ａとを液密に仕切ることができる特性を有する必
要がある。このような特性を備えたものとしては、例え
ば、ウレタン系、エポキシ系、シリコン系、不飽和ポリ
エステル樹脂などが好適である。また、接着性が足りな
いものは、プライマー処理を施して使用することもでき
る。

【００２９】油水分離モジュール４２における中空糸膜
３３の充填率は、ハウジング本体３１の内壁と、散液管
３２の外面とに囲まれる断面積中における中空糸膜３３
の断面積の総和の占める割合をいう。本発明において、
充填率は２０〜６５％程度が好ましい。充填率が６５％
をこえると流路抵抗が大きくなり、２０％未満では、偏
流の発生により、中空糸膜３３の膜面の洗浄効率が低下
したり、油水分離モジュール４２の有効膜面積が低下す
るなどの不都合がある。油水分離モジュール４２の有効
膜面積が低下すると、ハウジング本体３１を大きくした
り、複数の油水分離モジュールを併設したりする必要が
生じ、中空糸膜モジュールの特徴であるコンパクトな装
置構成を実現することが困難となる。

【００３０】この油水分離モジュール４２を用いた油水
分離操作は、以下のようにして行う。例えば、図４に示
した油水分離装置において、油水分離モジュール１１に
かわって、図１に示した油水分離モジュール４２を設置
して装置を構成する。油水分離操作において、含水油供
給ライン２０から水分濃縮タンク２２までは上述の場合
と同様である。ついで、水分濃縮タンク２２から含水油
供給ライン２４を経て、油水分離モジュール４２の含水
油入口４１に含水油を供給する。この含水油は、含水油
入口４１から散液管３２に至り、散液管３２の側面の複
数の孔３２ａから分離室３１ａ内に供給される。

【００３１】この含水油は、集合体３５を構成する中空
糸膜３３の繊維軸方向に対して略垂直に接触する流れと
なって、集合体３５の中心の散液管３２から分離室３１
ａの内壁、すなわち集合体３５の内方から外方に向かっ
て放射状に流動する。そして、含水油中の油分が選択的
に疎水性の中空糸膜３３を透過して濾過され、中空糸膜
３３の内部を通ってポッティング樹脂３６に固定された
端部３３ａから精製油室３１ｂ内に至り、精製油出口４
０から精製油として取り出される。

【００３２】一方、この操作と同時に含水油出口３８か
ら含水油の一部を抜き出すことにより、クロスフロー濾
過を行う。すると、上述の放射状の流れとともに中空糸
膜３３の繊維軸方向に対して平行な流れが発生し、この
流れによって中空糸膜３３の外面に付着した夾雑物が剥
離され、中空糸膜３３の目詰まりを防ぐことができる。

【００３３】含水油出口３８から取り出された高水分率
の含水油は、上述の場合と同様に、含水油循環ライン２
９を経て水分濃縮タンク２２内に戻され循環する。ま
た、精製油出口４０から取り出された精製油についても
上述の場合と同様に、精製油取出ライン２６、逆通液タ
ンク２７、精製油取出ライン２８を経て排出される。

【００３４】中空糸膜３３に含水油中の夾雑物が付着し
て濾過流量が低下してきた際には、上述の場合と同様
に、逆通液ライン３０、逆通液タンク２７からの逆通液
を行い、中空糸膜３３から夾雑物を剥離させて、濾過流
量を回復させる。そして、散液管３２から含水油を供給
することによって、再び濾過運転を再開する。この油水
分離モジュール４２においては、上述のように集合体３
５の中心の散液管３２から含水油が供給されるため、中
空糸膜３３の膜面付近に浮遊している夾雑物は、濾過運
転の再開により、集合体３５の内方から外方へ向かう散
液管３２からの含水油の放射状の流れによって、集合体
３５の外側へ押しやられる。そして、その多くが、下方
の含水油出口３８に向かう流れによって速やかに除去さ
れる。この結果、従来のように、逆通液によって剥離し
た夾雑物が、濾過運転の再開によって中空糸膜３３の外
面に再び付着するのを防止することができる。なお、上
述の例は、濾過運転を停止した状態で逆通液を行い、逆
通液終了後に濾過運転を再開しているが、含水油の循環
を停止させることなく逆通液を行うと、より効果的に濾
過流量を回復させることができる。

【００３５】このように、上述の油水分離モジュール４
２においては、集合体３５中の散液管３２から含水油が
供給されるため、中空糸膜３３全体に含水油を接触さ
せ、その膜面を有効に利用することができる。また、集
合体３５の内方から外方への含水油の放射状の流れによ
って、集合体３５の中心付近に留まっていた夾雑物が集
合体３５の外側に押しやられるため、逆通液の効果を十
分に発揮させることができる。この結果、油水分離モジ
ュール４２の耐久性を向上させることができる。また、
濾過流量が低下しにくいため、連続運転時間を長くする
ことができる。

【００３６】また、上述の集合体３５は巻層体であるた
め、複数本の中空糸膜３３をシート状に一体化したもの
を散液管３２に巻き付けることによって、集合体３５の
中心に散液管３２を配置することができ、中空糸膜３３
の配置間隔などの制御が容易であり、加工性が良好であ
る。また、このように集合体３５を円柱体とし、その中
心に、円管状の散液管３２を配しているため、集合体３
５を構成する中空糸膜３３全体に、効率よく含水油を供
給することができる。この集合体３５においては、上述
のような利点があるため、中空糸膜３３をシート状に加
工したものを用いた巻層体からなる円柱体を使用してい
るが、これに限定することはない。例えば、加工性など
は低下するが、複数本の中空糸膜３３を引き揃えて、ポ
ッティング樹脂３６に固定することもできる。また、直
方体などの種々の形状の集合体３５を構成することもで
きる。この場合、散液管３２は、集合体３５の形状や、
集合体３５の体積などに応じて、２本以上配設すること
もできる。また、散液管（散液部材）３２の形状はパイ
プ状に限らず、集合体３５の内方から外方に向かって含
水油を供給できれば、種々の形状とすることができる。
ただし、散液管３２からの含水油を中空糸膜３３全体に
接触させることができるように、かつ、集合体３５の中
心付近に留まっている夾雑物を集合体３５の外側に押し
出すことができるように、その形状や配設位置を調整す
ると好ましい。

【００３７】

【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。（実施例１）図１に示した油水分離モジュールと同様の
構造のものを作製した。疎水性多孔質中空糸膜は、ＫＰ
Ｆ１９０Ｍ（三菱レイヨン（株）製、材質：ポリプロピ
レン、平均孔径：０．０４μｍ、空孔率：５０％、内
径：２００μｍ、膜厚：２０μｍ）を用い、ラッセル編
みにより、シート状に加工した。なお、疎水性多孔質中
空糸膜の平均孔径は、エタノールバブルポイント法で測
定した。また、バブルポイント測定結果から、近似式：
平均孔径（μｍ）＝０．４５×０．０９８／バブルポイ
ント（ＭＰａ）を用いて算出した。散液管は、ポリプロ
ピレンからなり、内径３１ｍｍ、外径３８ｍｍで、その
側面に直径５ｍｍ、２０個の孔を有するものを用意し
た。これらの孔は、散液管の円周方向に、９０度間隔で
４個配置されたひとつの列が、長手方向に５ｃｍ間隔で
５列設けられ、各列が４５度ずつの位相のずれをもつよ
うに配置されていた。そして、この散液管の周囲に、上
述の中空糸膜のシート状加工品を巻きつけて、円柱状の
中空糸膜の集合体を構成した。

【００３８】ついで、この散液管と中空糸膜の集合体
を、ハウジング本体内に、ポッティング樹脂を用いて固
定して、分離室と精製油室を形成し、ハウジング本体の
上下の開口部にモジュールキャップをかぶせて油水分離
モジュールを構成した。ハウジング本体とモジュールキ
ャップは、ポリプロピレンからなり、ハウジング本体
は、内径１４５ｍｍ、外径１６５ｍｍのパイプ状であっ
た。また、ポッティング樹脂は、エポキシ樹脂（エピコ
ート８２８：２７．２重量部＜油化シェル（株）製＞、
ＴＳＲ−２４３：４５．３重量部＜大日本インキ化学工
業（株）製＞、チオコールＬＰ−２：９．１重量部＜東
レチオコール（株）＞、AmicurePACM：１８．４重量部
＜ＢＴＲジャパン(株)＞）を使用した。この油水分離モ
ジュールの膜面積は３２ｍ²、有効長（含水油に接触す
る中空糸膜の繊維軸方向の長さ）は３０ｃｍ、充填率４
２％であった。

【００３９】ついで、この油水分離モジュールを用い
て、図４に示したような装置を構成した。そして、水分
濃縮タンクから油水分離モジュールの含水油入口に、工
場の装置で使用した潤滑油Ｊ−Ｈ１５０Ｈ（昭和シェル
（株）製、水分率１ｖｏｌ％）を供給し、クロスフロー
濾過を行った。濾過操作は、膜間差圧０．１MPaの定圧
濾過で、１５分間行った。また、油温は４３℃、濾過開
始時の濾過流量は０．８(L/m²・h・0.1MPa)、濾過終了時
の濾過流量は０．７５(L/m²・h・0.1MPa)であった。この
後、精製油の逆通液を膜間差圧０．２MPaで１分３０秒
間行った。このような濾過（油水分離）および逆通液の
操作を１サイクルとして、１０００サイクル繰り返した
後、再度濾過流量を測定した。表１に１０００サイクル
終了後の濾過流量、逆通液による回復性、および得られ
た精製油の水分率を示した。表中の逆通液回復性（％）
は、濾過開始時の濾過流量に対する逆通液後の濾過流量
の割合である。

【００４０】

【表１】

【００４１】（比較例１）散液管を設けない以外は、実
施例１と同様にして油水分離モジュールを作製した。こ
の油水分離モジュールにおいて中空糸膜の膜面積は３２
ｍ²、有効長は３０ｃｍ、充填率は４０％であった。こ
の油水分離モジュールに関して、実施例１と同様にして
逆通液回復性の評価を行った。表２に１０００サイクル
終了後の濾過流量、逆通液による回復性、および得られ
た精製油の水分率を示した。

【００４２】

【表２】

【００４３】（実施例２）疎水性多孔質中空糸膜とし
て、ＫＰＦ２０５Ｍ（三菱レイヨン（株）製、材質：ポ
リプロピレン、平均孔径：０．０２３μｍ、空孔率：３
５％、内径２０９μｍ、膜厚：２７μｍ）を用いた以外
は実施例１と同様にして油水分離モジュールを作製し
た。この油水分離モジュールの膜面積は２６ｍ²、有効
長は２５ｃｍ、充填率は４４％であった。

【００４４】ついで、この油水分離モジュールを用い
て、図４に示したような装置を構成した。そして、水分
濃縮タンクから油水分離モジュールの含水油入口に、工
場の装置で使用した潤滑油Ｊ−Ｈ１５０Ｈ（昭和シェル
（株）製、初期水分率２ｖｏｌ％、温度４７℃）を供給
し、クロスフロー濾過を行った。濾過操作は、膜間差圧
０．１ＭＰａの定圧濾過で１５分間行った。濾過開始時
の濾過流量は０．２６０（L/m²・hr・(0.1MPa)）、濾過終
了時の濾過流量は０．２４０（L/m²・hr・(0.1MPa)）であ
った。ついで、精製油の逆通液を膜間差圧０．２ＭＰａ
で１分３０秒間行った。以上の操作を１サイクルとし
て、濾過及び逆通液を繰り返して２，７００サイクル行
い、終了後再度濾過流量を測定した。２，７００サイク
ル終了後の濾過流量、逆通液による回復性及び得られた
精製油の水分率を表５に示した。

【００４５】

【表３】

【００４６】（比較例２）散液管を設けない以外は、実
施例２と同様にして油水分離モジュールを作製した。こ
の油水分離モジュールの充填率は４４％であった。この
油水分離モジュールを用いて、実施例２と同様にして逆
通液回復性の評価を行った。表４に２，７００サイクル
終了後の濾過流量、逆通液による回復性及び得られた精
製油の水分率を示した。

【００４７】

【表４】

【００４８】（実施例３）疎水性多孔質中空糸膜として
ＫＰＦ１９０Ｍ（三菱レイヨン（株）製、材質：ポリプ
ロピレン、平均孔径：０．０４μｍ、空孔率：５０％、
内径２００μｍ、膜厚：２０μｍ）を用いた以外は実施
例２と同様にして油水分離モジュールを作製した。この
油水分離モジュールは、膜面積２６ｍ²、有効長２５ｃ
ｍ、充填率４１％であった。この油水分離モジュールを
用いて、実施例２と同様にしてクロスフロー濾過を行っ
た。濾過開始時の濾過流量は０．８（L/m²・hr・(0.1MP
a)）、濾過終了時の濾過流量は０．７６（L/m²・hr・(0.1
MPa)）であった。さらに同様に２，７００サイクルの濾
過試験を行った。表５に２，７００サイクル終了後の濾
過流量、逆通液による回復性及び得られた精製油の水分
率を示した。なお、試験開始直後の精製油水分率は０．
０１ｖｏｌ％であった。

【００４９】

【表５】

【００５０】表１〜４からわかるように、本発明に係る
実施例１，２は、比較例１，２と比べて逆通液回復性が
良好であり、中空糸膜の目詰まりが発生しにくく、ま
た、逆通液の効果を十分に発揮することが確認された。
また、表３、表５からわかるように、中空糸膜の平均孔
径が０．０４μｍ未満である実施例２は、平均孔径が実
施例３と比べて処理時間が長時間であっても、精製油水
分率が著しく低く、平均孔径を０．０４μｍ未満とする
ことによって、水分除去性能がさらに長期間安定するこ
とが確認された。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の油水分離モ
ジュールにおいては、中空糸膜からなる集合体の内方か
ら外方に向かって含水油が供給されるため、集合体を構
成する中空糸膜全体に含水油を接触させ、その膜面を有
効に利用することができる。また、集合体の内方からの
含水油の流れによって、集合体の中心付近に留まってい
た夾雑物が、集合体の外側に押しやられるため、逆通液
の効果を十分に発揮させることができる。この結果、油
水分離モジュールの耐久性を向上させることができる。
また、濾過流量が低下しにくいため、連続運転時間を長
くすることができる。また、前記中空糸膜からなる集合
体を、巻層体から構成することによって、簡単に散液部
材を前記集合体の中心に配置することができ、加工性が
良好である。さらに、中空糸膜として、内径２ｍｍ以
下、外径３ｍｍ以下のものを用いることによって、コン
パクトな装置構成を実現できる。また、空孔率が２０〜
８０％の中空糸膜を用いると、十分な濾過流量が得ら
れ、安定した濾過運転が可能となる。また、、これを用
いて油水分離モジュールを構成することにより、モジュ
ールの耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の油水分離モジュールの一例を示した
断面図である。

【図２】本発明者らが特願平１０−０４５６６９号に
おいて提案した油水分離モジュールの構造の一例を示し
た断面図である。

【図３】中空糸膜を複数並列してシート状の編み地に
した例を示したもので、図３（ａ）はラッセル編みによ
る編み地の平面図、図３（ｂ）はすだれ編みによる編み
地の平面図である。

【図４】油水分離モジュールを用いた油水分離装置の
一例を示した概略構成図である。

【符号の説明】

３１・・・ハウジング本体、３１ａ・・分離室、３１ｂ・・・精
製油室、３２・・・散液管（散液部材）、３２ａ・・・孔（含
水油供給口）、３２ｂ・・・先端、３２ｃ・・・端部、３３・・
・疎水性多孔質中空糸膜（中空糸膜）、３３ａ・・・端部
（開口端）、３５・・・集合体、３６・・・ポッティング樹
脂、３７・・・モジュールキャップ、３８・・・含水油出口、
３９・・・モジュールキャップ、４０・・・精製油出口、４１
・・・含水油入口、４２・・・油水分離モジュール。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者亘謙治愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 (72)発明者新川健二愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内 (72)発明者吉永武司広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社大竹事業所内 (72)発明者青木範昭広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン・エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 4D006 GA07 HA03 HA05 HA08 HA19 JA02B JA13C JA15A JA15B JA15C JA25C JA27C JB03 JB06 KA63 KC03 KC13 KE05P KE06Q KE12P KE13P KE16P KE24Q KE28Q MA01 MA22 MA24 MA33 MB10 MB19 MC22 MC23X MC29 MC30 MC54 MC58 MC62 NA05 NA21 NA34 PA01 PB14 PB15 PB70

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】含水油出口が形成された分離室と精製油
出口が形成された精製油室とが内部に形成されたハウジ
ングと、開口端が精製油室内に位置するように分離室内
に配置された疎水性多孔質中空糸膜からなる集合体と、
集合体の内方から外方に向かって、分離室内に含水油を
供給する散液部材とを有することを特徴とする油水分離
モジュール。
【請求項２】前記疎水性多孔質中空糸膜からなる集合
体が巻層体であることを特徴とする請求項１記載の油水
分離モジュール。
【請求項３】前記疎水性多孔質中空糸膜が、内径２ｍ
ｍ以下、外径３ｍｍ以下、空孔率２０〜８０％、平均孔
径１μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２
に記載の油水分離モジュール。
【請求項４】前記疎水性多孔質中空糸膜の平均孔径が
０．０１μｍ以上、０．０４μｍ未満であることを特徴
とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の油水分離モ
ジュール。
【請求項５】前記疎水性多孔質中空糸膜がポリオレフ
ィンからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
一項に記載の油水分離モジュール。