JP2000157847A - 中空糸膜カートリッジ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ハウジング内に容易に着脱可能な
中空糸膜カートリッジの構造と、その製造方法を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 複数本の中空糸膜が相互に接着剤で固定
された端部の一方において、その接着固定層端面に、中
空糸膜の中空部と、接着固定層に埋設された少なくとも
１個のナットのネジ穴が開口していることを特徴とする
中空糸膜カートリッジ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はタンク型濾過装置あ
るいはラック型濾過装置に装備される中空糸膜カートリ
ッジ及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、河川
水、湖沼水、地下水、海水、生活排水、あるいは工場排
水等を原水として大量に除濁・除菌を行う濾過装置に用
いられる中空糸膜カートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型中空糸膜カートリッジをタン
ク型濾過装置の濾過タンク内、あるいはラック型濾過装
置のハウジング内に懸垂・支持させるにあたって、一般
的に適用される手法は、中空糸膜カートリッジのカート
リッジヘッドのフランジ状ツバ部外周を両手で持ち、濾
過タンクあるいはハウジングへ装着する方法である。

【０００３】しかしながら、この方法は、直径が小さ
い、長さが短かいなどの軽量の中空糸膜カートリッジに
関しては適用可能であるが、本発明の対象となる大量に
浄化する水処理等に適用可能な比較的大型寸法の中空糸
膜カートリッジの場合は、同手法を適用する事が出来な
い。また、カートリッジヘッドのツバ部に懸垂用の吊掛
加工を施工するにはツバの径を大きくしたり、ツバを厚
くする必要がある。前者の場合はタンク型濾過装置及び
ラック型濾過装置の外径寸法が大型化するという問題が
あり、後者の場合はツバ部を形成する接着剤量が増すと
同時に中空糸膜カートリッジの長さが大型化するという
問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記課題を解
決するものであり、その目的とするところは、大型サイ
ズをも含めた中空糸膜カートリッジを容易に濾過タンク
内あるいはハウジング内に着脱可能とすると共に、タン
ク型濾過装置及びラック型濾過装置の小型化が図れる中
空糸膜カートリッジ及びその製造方法を提供せんとする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するするものである。すなわちこの発明は、タンク型
濾過装置の濾過タンク内、あるいはラック型濾過装置の
ハウジング内に懸垂して支持される、複数本の中空糸膜
を束ねてなる中空糸膜カートリッジであって、中空糸膜
は一方の端部において相互に接着剤で固定され、その接
着固定層端面には中空部が開口するとともに、接着固定
層に埋設された１個あるいは複数個のナットのネジ穴が
開口していることを特徴とする中空糸膜カートリッジに
関する。

【０００６】さらにこの発明は、一方の中空糸膜束端部
の中空糸膜間に、１個あるいは複数個のナットを挿入
し、該中空糸膜束の端部外周に接着冶具をセットし、接
着冶具に囲まれた領域に接着剤を所定量注入して固化さ
せた後、接着固化した中空糸膜束端部の一部を切断し
て、切断面に中空糸膜の中空部とナットのネジ穴を開口
させることを特徴とする中空糸膜カートリッジの製造方
法に関する。

【０００７】上記のような構成にすることにより、接着
固定層端面に開口したナットのネジ穴に螺合可能な雄ネ
ジ部を有する着脱冶具を用いて中空糸膜カートリッジを
吊り上げることができるので、タンク型濾過装置の濾過
タンク内、あるいはラック型濾過装置のハウジング内
に、容易に着脱することができる。上記中空糸膜カート
リッジに適用される着脱冶具としては、例えば、雄ねじ
部及びその上端のＯ字状吊掛部とで構成された、市販の
いわゆるアイボルトを適用する事が可能である。

【０００８】また、ナットが接着固定層に埋設されてい
るので、吊掛加工のためにカートリッジヘッドのツバ部
を大きくしたり肉厚にする必要がなく、濾過装置の小型
化が図れる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明に係る中
空糸膜カートリッジの実施の形態の例を説明する。図１
はタンク型濾過装置のタンク内に懸垂して支持された本
発明に係る中空糸膜カートリッジの一例を示す断面説明
図、図２はラック型濾過装置のハウジング内に懸垂され
て支持された本発明に係る中空糸膜カートリッジの一例
を示す断面説明図、図３は本発明に係る中空糸膜カート
リッジ及びその着脱冶具の構成を示す要部拡大断面図で
ある。図４は本発明に係る中空糸膜カートリッジの製造
方法を説明するためのカートリッジヘッド部の要部拡大
断面図である。

【００１０】図１に例示した本発明の中空糸膜カートリ
ッジ４は、多数本の中空糸膜３、接着固定層１１および
１５、カートリッジヘッド１２、着脱用ナット１３、ス
カート部材１４とから構成されている。中空糸膜３はそ
の上端部が開口され、下端部が閉塞されており、多数本
の中空糸膜３は束ねられてその上端部外周が接着剤によ
り一体的に結合されて接着固定層１１を形成し、さらに
その接着固定層１１は円筒形状のカートリッジヘッド１
２の内部に嵌挿して接着剤によりカートリッジヘッド１
２に固着されている。

【００１１】中空糸膜カートリッジ４の接着固定層１１
には着脱用ナット１３が埋設されている。着脱用ナット
は円筒状で内周面は雌ねじ形状となっており、着脱用ナ
ットの下端は閉塞しているが、上端は開口している。着
脱用ナットは中空糸膜カートリッジの長さ方向に埋設さ
れており、その上端は中空糸膜カートリッジ上面と一致
している。そして、着脱用ナット１３の外周側は接着固
定層１１に固着されている。

【００１２】前記着脱用ナット外周側は適宜選択的な形
状を取ることができ、例えば外周面は雄ねじ形状あるい
は凹凸形状であっても良い。また、図１に示した実施形
態は、接着固定層１１の上端に埋設された着脱用ナット
が中央に１個の場合であるが、高荷重が作用する場合等
に対応し、複数個の着脱用ナットを対称的に配置するこ
とも可能である。

【００１３】カートリッジヘッド１２は、中空糸膜カー
トリッジ４をタンク型濾過装置の濾過タンク内あるいは
ラック型濾過装置のハウジング内に懸垂する際の固定部
となるため、その形状は懸垂・固定の構造に合わせて作
製される。例えば図に示すようなツバ付きの形状でもよ
いし、外周部に段差や溝を設けた形状でもよい。カート
リッジヘッド１２と反対側の中空糸膜束端部には、その
外周にスカート部材１４が中空糸膜の端面より突き出し
て固定されている。図１においてカートリッジヘッドと
スカート部材間の中空糸膜は裸のまま露出しているが、
従来のカートリッジのように、外筒ケースによりカート
リッジヘッドとスカート部材間の中空糸膜束を被っても
良い。

【００１４】中空糸膜カートリッジ４を構成するカート
リッジヘッド１２、着脱用ナット１３、スカート部材１
４の素材は特に限定されず、また同一でも異なっていて
も良いが、熱可塑性樹脂やステンレス鋼が好ましく用い
られる。カートリッジヘッド１２は、接着固定層に用い
られる接着剤と同一素材から構成される場合もある。接
着固定層１１、１５に用いられる接着剤としては、エポ
キシ樹脂、ウレタン樹脂、エポキシアクリレート樹脂等
の高分子材料を適用することが出来る。接着剤の硬化収
縮や強度の改善を望む場合には、上記接着剤にガラスフ
ァイバー、カーボンファイバー等の繊維状物、カーボン
ブラック、アルミナ、シリカ等の微粉体を含有させても
良い。

【００１５】本発明に用いられる中空糸膜３としては、
精密濾過膜、限外濾過膜、および逆浸透膜などが使用可
能である。中空糸膜３の素材は、特に限定されず、ポリ
スルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエ
ーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリ
エーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリー４メチルペンテン、セルロース、酢酸セルロ
ース、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンーテトラフ
ルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン
等が用いられる。中空糸膜として、これらの素材を複数
使用した複合素材膜を用いることもできる。また、中空
膜糸の形状としては、内径５０μｍ〜３０００μｍで、
内／外径比が０．３〜０．８の範囲の膜が使用できる。

【００１６】この発明の中空糸膜カートリッジは、例え
ば、一方の中空糸膜束端部の中空糸膜間に、１個あるい
は複数個のナットを挿入し、該中空糸膜束の端部外周に
接着冶具をセットし、接着冶具に囲まれた領域に接着剤
を所定量注入して固化させた後、接着固化した中空糸膜
束端部の一部を切断して、切断面に中空糸膜の中空部と
ナットのネジ穴を開口させることにより製造することが
できる。

【００１７】以下、本発明に係る中空糸膜カートリッジ
を懸垂・固定したタンク型濾過装置の例（図１）を説明
する。図１において、１は原液を供給して濾過を行うタ
ンク型濾過装置であり、例えば、生活排水、河川水、湖
沼水、地下水あるいは海水を原水として、精密濾過また
は限外濾過により大量に浄化する水処理に適用可能であ
る。図１では、一実施形態として原液を循環しないで濾
過を行ういわゆる全濾過方式のタンク型濾過装置に本発
明の中空糸膜カートリッジ適用した場合について説明す
るが、原液を循環しながら濾過を行ういわゆるクロスフ
ロー濾過方式のタンク型濾過装置にも同様に適用するこ
とができる。

【００１８】タンク式濾過装置１の濾過タンク２は、下
部に配置して図示しない支持手段により立設されるタン
ク本体２ａと蓋２ｂとから構成され、タンク本体２ａの
内壁部の所定高さ位置に分離板５、仕切板６がそれぞれ
溶接等により液密的かつ気密的に固着されている。これ
により、タンク本体２ａの下部と分離板５とにより形成
された空間が供給室７を形成し、タンク本体２ａの中部
と分離板５と仕切板６とにより形成された空間が供給水
室８を形成している。

【００１９】また、蓋２ｂはパッキン９を介して図示し
ない固定手段によりタンク本体２ａの上部に液密的かつ
気密的に固定され、上部仕切板６と蓋２ｂとにより形成
された空間により処理水室１０が形成されている。この
ように濾過タンク２の内部空間は分離板５と仕切板６に
より３つの室に分割され、仕切板６には本発明に係る中
空糸膜カートリッジ４の一端が支持されて供給室８内に
懸垂している。

【００２０】中空糸膜カートリッジ４の下端部外周に
は、接着剤層１５によりスカート部材１４が固着されて
いる。接着剤層１５には、図１に示すように、原水及び
洗浄用の気体や液体を中空糸膜３束の内部に導入して中
空糸膜３のそれぞれの外周側面に導くための貫通穴１５
ａが形成されている。分離板５には、供給室８内に懸垂
した中空糸膜カートリッジ４の下方に、供給室７と供給
室８を連通させる穴が設けられる。穴は、図１に例示す
るようなノズル５ａの形状であっても良い。

【００２１】中空糸膜モジュール４を懸垂して支持する
仕切板６は、全部の中空糸膜カートリッジ４の重量、及
び処理水室１０内部に加わる内圧（水圧）により中空糸
膜カートリッジ４の上面及び仕切板６の上面に加わる荷
重に対抗し得る強度を有する所定の厚さで構成され、中
空糸膜カートリッジ４が挿通される複数の貫通穴６ａが
所定位置に形成されている。

【００２２】仕切板６の上面には鉛直方向にボルト１６
が取り付けられている。カートリッジヘッド１２のツバ
部１２ａの下面にパッキン１７を挟んだ状態でナット１
８をボルト１６に嵌合し締め付けることによりカートリ
ッジヘッド１２が仕切板６に固定され、中空糸膜カート
リッジ４が安定して濾過タンク２内に収容される。上記
構成において、タンク式濾過装置１による濾過運転時に
は、図示しないポンプより濾過タンク２のタンク本体２
ａに下部に設けられた原水口２ｃから供給水室７に供給
された原水は、分離板５のノズル５ａから供給水室８に
供給されて供給水室８に充満すると共に、スカート部材
１４から接着固定層１５の貫通穴１５ａを通って各中空
糸膜３の外周側面に導かれる。

【００２３】そして、各中空糸膜３の外周部近傍の原水
は、中空糸膜３の外部から内部に加圧濾過され、その濾
水は中空糸膜３の開口された上端部から処理水室１０に
導かれる。処理水室１０に収容された濾水は、蓋２ｂの
上部に設けられた処理水取出口２ｄから濾過タンク２の
外部に取り出される。中空糸膜３を濾水により逆洗する
場合は、処理水取出口２ｄから濾水を供給して供給水室
８に逆流させ、中空糸膜３外壁に蓄積した懸濁物質（非
透過物）を排除してノズル５ａから供給水室７へ導き、
タンク本体２ａの下部に設けられた原水口２ｃから濾過
タンク２の外部に排出する。

【００２４】本発明に係る中空糸膜カートリッジ４はラ
ック型濾過装置２１のハウジング２２内にも取り付け可
能である。図２は、中空糸膜カートリッジ４をラック型
濾過装置２１のハウジング２２内に取り付けた構造を示
す一例である。中空糸膜カートリッジ４は、カートリッ
ジヘッド１２のツバ部１２ａを、上ハウジングヘッド２
２ｂと上キャップ２６とではさみ、上ねじ込みキャップ
２９により固定して懸垂させる。カートリッジヘッド１
２のツバ部１２ａと上ハウジングヘッド２２ｂ間にパッ
キン２７を、ツバ部１２ａと上キャップ２６間にＯリン
グを挟んだ状態で上ねじ込みキャップ２９のネジ２９ａ
を締め付けることにより、中空糸膜カートリッジ４が液
密に安定にハウジングに取り付けられる。

【００２５】なお、図２のラック型濾過装置２１のハウ
ジング２２内に取り付けられた中空糸膜カートリッジ４
に関しては、図１のタンク式濾過装置１に取り付けられ
た中空糸膜カートリッジ４と同一の符号を付して説明を
省略する。上記タンク型濾過装置１及びラック型濾過装
置２１に中空糸膜カートリッジ４を上下方向に挿入／引
き出して濾過タンク２あるいはハウジング２２に対して
装着／あるいは脱離するにあたっては、例えば図３に示
すような着脱冶具４１を使用することができる。

【００２６】着脱冶具４１はいわゆるアイボルトで、雄
ねじ部４１ａ及びその上端のＯ字状吊掛部４１ｂとで構
成されている。また、着脱冶具４１の素材は、例えばス
テンレス鋼、炭素鋼、ガラスファイバー強化プラスティ
ックなどである。濾過装置内に装着するには、中空糸膜
カートリッジ４の接着固定層１１に１個あるいは複数個
埋設された着脱用ナット１３に対して、着脱冶具４１を
周方向に回転して嵌合させることで着脱冶具４１を中空
糸膜カートリッジ４に固定し、着脱冶具４１の上部の吊
掛部４１ｂにホイストなどの起重機のフックを引っ掛け
て中空糸膜カートリッジ４を吊り下げ、中空糸膜カート
リッジ４をタンク型濾過装置１の仕切板６の貫通穴６ａ
あるいはラック式濾過装置２１のハウジング本体２２内
に挿入する。

【００２７】上記構成によれば、直径あるいは長さが大
きな寸法の中空糸膜カートリッジの場合も、また重量の
重い中空糸膜カートリッジの場合も容易に濾過タンクあ
るいはハウジング内に装着する事が出来る。また、装着
後は着脱冶具４１を周方向に回転して、該中空糸膜カー
トリッジ４の接着固定層１１に１個あるいは複数個埋設
された着脱用ナット１３から着脱冶具４１を容易に取り
外すことが出来る。

【００２８】従来のように、直径が小さく長さの短い中
空糸膜カートリッジの場合は、重量も小さいため、カー
トリッジヘッド１２のツバ部１２ａを両手で持って中空
糸膜カートリッジ４を濾過タンク２あるいはハウジング
２２から着脱する事は可能であるが、本発明の対象とな
る大量の水処理等に適用可能な比較的大型寸法の中空糸
膜カートリッジの場合は、同手法を適用する事は出来な
い。

【００２９】本発明では、着脱用ナット１３は中空糸膜
カートリッジ４の接着固定層１１に埋設されているた
め、懸垂用の吊掛加工をカートリッジヘッド１２に施工
する必要がない。そのため、カートリッジヘッド１２の
肉厚及び外径は吊掛部加工のために大きくする必要がな
く、タンク型濾過装置１及びラック式濾過装置２１の外
径及び高さがが大きくなることもない。

【００３０】なお、前記実施形態において着脱冶具４１
上端のＯ字状吊掛部４１ｂの形状は適宜選択する事が出
来、一端が解放されたようなフック状吊掛部であっても
適用可能である。また、図３では本発明の実施形態とし
て着脱冶具４１及び着脱用ナット１３の嵌合部はねじ形
状の場合であるが、嵌合部は任意形状を選択することが
可能である。

【００３１】次に、図４を例にとって、着脱用ナット１
３を接着固定層１１に埋設する方法を説明する。１個あ
るいは複数個の着脱用ナット１３を中空糸膜３束端部内
に挿入し、中空糸膜３束端部外周にカートリッジヘッド
１２と接着冶具５１をセットし、カートリッジヘッド１
２と接着冶具５１に囲まれた領域に接着剤を所定量注入
する。カートリッジヘッド１２内には予め中空糸膜３束
がセットされているため、注入された接着剤は中空糸膜
３及び着脱用ナット１３周りに充填される。接着剤が硬
化した後、接着冶具５１を離脱する。さらに、図中の切
断面５２に沿って、カートリッジヘッド１２、接着固定
層１１、中空糸膜３、埋込ナット１３の各端部を切断し
て、着脱用ナットと中空糸膜の端部を開口する。

【００３２】着脱用ナット１３のねじ穴部への接着剤の
侵入を防ぐためには、予め接着冶具５１に設けられた窪
み部に着脱用ナット１３を液密的かつ水密的に取り付け
ても良いし、また、着脱用ナット１３のねじ穴端にねじ
付き蓋を嵌合した前記着脱用ナットを中空糸束３内にセ
ットする方法でも良い。なお、前記手法が着脱用ナット
１３を接着固定層１１に埋設する最も望ましい方法であ
るが、他に、硬化後の接着固定層１１に着脱用ナット１
３を圧入する、あるいはねじ込む等の手法も適用可能で
ある。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、上述の如き構成と作用を有す
るので、中空糸膜カートリッジ４の接着固定層１１に１
個あるいは複数個埋設された着脱用ナット１３に対して
着脱冶具４１の雄ねじ部４１ａを周方向に回転して嵌合
させることで、該着脱冶具を前記中空糸膜カートリッジ
に容易に固定することが出来、該着脱冶具の上端部のＯ
字吊掛部４１ｂを介してホイスト等の起重機により中空
糸膜カートリッジを吊り下げて濾過タンク２あるいはハ
ウジング２２内に挿入して、中空糸膜カートリッジを濾
過タンクあるいはハウジングに内に懸垂することが出来
る。

【００３４】また、装着後は着脱冶具４１を周方向に回
転して、該中空糸膜カートリッジの接着固定層１１に埋
設された着脱用ナット１３から着脱冶具４１を容易に取
り外すことが出来る。以上のように、本発明によれば、
大型サイズをも含めた中空糸膜カートリッジ４を容易に
濾過タンクあるいはハウジング内に着脱することが可能
である。

【００３５】また、着脱用ナット１３は接着固定層１１
に埋設されているため、懸垂用の吊掛加工をカートリッ
ジヘッド１２に施工する必要が無い。そのためカートリ
ッジヘッド１２のツバ１２ａの肉厚及び外径は吊掛部加
工のために大きくする必要が無く、タンク型濾過装置１
及びラック式濾過装置２１の外径及び高さが大きくなる
こともなく、濾過装置の小型化が図れるというメリット
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中空糸膜カートリッジが濾過タン
ク内に懸垂して支持されるタンク型濾過装置の一例を示
す断面説明図である。

【図２】本発明に係る中空糸膜カートリッジがハウジン
グ内に懸垂されて支持されるラック型濾過装置の一例を
示す断面説明図である。

【図３】本発明に係る中空糸膜カートリッジと、着脱冶
具の構成を示す要部拡大断面図である。

【図４】本発明に係る中空糸膜カートリッジの接着固定
層に着脱用ナットを埋設した前記中空糸膜カートリッジ
の製造方法の一例を示す要部拡大断面図である。

【符号の説明】

１ ・・・タンク型濾過装置 ２ ・・・濾過タンク ２ａ ・・・タンク本体 ２ｂ ・・・蓋 ２ｃ ・・・原水口 ２ｄ ・・・処理水取出口 ３ ・・・中空糸膜 ４ ・・・中空糸膜カートリッジ ５ ・・・分離板 ５ａ ・・・ノズル ６ ・・・仕切板 ６ａ ・・・貫通穴 ７、８・・・供給水室 ９ ・・・パッキン １０ ・・・処理水室 １１ ・・・接着固定層 １２ ・・・カートリッジヘッド １２ａ・・・ツバ部 １３ ・・・着脱用ナット １４ ・・・スカート部材 １５ ・・・接着剤層 １５ａ・・・貫通穴 １６ ・・・ボルト １７ ・・・パッキン １８ ・・・ナット ２１ ・・・ラック型濾過装置 ２２ ・・・ハウジング本体 ２２ａ・・・パイプ ２２ｂ・・・上ハウジングヘッド ２２ｃ・・・雄ねじ ２２ｄ・・・横ノズル ２２ｅ・・・循環水口 ２２ｆ・・・下ハウジングヘッド ２２ｇ・・・雄ねじ ２３ ・・・下キャップ ２３ａ・・・原水口 ２４ ・・・Ｏリング ２５ ・・・下ねじ込みキャップ ２５ａ・・・雌ねじ ２６ ・・・…上キャップ ２６ａ・・・処理水口 ２７ ・・・パッキン ２８ ・・・Ｏリング ２９ ・・・上ねじ込みキャップ ２９ａ・・・雌ねじ ３０ ・・・目皿 ４１ ・・・着脱冶具 ４１ａ・・・雄ねじ部 ４１ｂ・・・Ｏ字吊掛部 ５１ ・・・接着冶具 ５２ ・・・切断面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA03 GA06 GA07 HA03 HA16 HA19 HA91 JA13A JA30A JB05 JB11 KC03 KC13 MA31 MA33 MC11 MC18 MC22 MC23 MC29 MC30 MC47 MC54 MC58 MC59 MC62 MC63 PA01 PB03 PB04 PB05 PB08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンク型濾過装置の濾過タンク内、ある
   いはラック型濾過装置のハウジング内に懸垂して支持さ
   れる、複数本の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜カートリ
   ッジであって、 中空糸膜は一方の端部において相互に接着剤で固定さ
   れ、その接着固定層端面には中空部が開口するととも
   に、接着固定層に埋設された１個あるいは複数個のナッ
   トのネジ穴が開口していることを特徴とする中空糸膜カ
   ートリッジ。
2. 【請求項２】 一方の中空糸膜束端部の中空糸膜間に、
   １個あるいは複数個のナットを挿入し、該中空糸膜束の
   端部外周に接着冶具をセットし、接着冶具に囲まれた領
   域に接着剤を所定量注入して固化させた後、接着固化し
   た中空糸膜束端部の一部を切断して、切断面に中空糸膜
   の中空部とナットのネジ穴を開口させることを特徴とす
   る中空糸膜カートリッジの製造方法。