JP2001252534A - 中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製作容易化を図りつつ、耐久性の向上させて
品質性の向上を図った中空糸膜モジュールおよび中空糸
膜モジュールの製造方法を提供する。 【解決手段】 結束部材６は、略環状部と、複数の脚部
と、を有しており、略環状部は径方向に変形自在に構成
され、自己の弾性復元力によって中空糸膜３を締め付け
て複数の中空糸膜３を束ねることができ、略環状部の外
壁面は、封止剤を導くための通路Ｔ１，Ｔ２を形成する
役割をも担っている。また、脚部は、ケース部材２の開
口端部を塞ぐために装着される成型用カップ７に固定さ
れて、複数の中空糸膜３を位置決め固定するための役割
を有すると共に、脚部間は、通路Ｔ１，Ｔ２によって導
かれた封止剤を、各封止固定部４の位置に浸透させるた
めの窓として機能する。

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、その他液体を
濾過するために用いられる中空糸膜モジュールおよび中
空糸膜モジュールの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の中空糸膜モジュールとし
ては、たとえば図５に示すようなものがある。図５は従
来技術に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図であ
る。

【０００３】この中空糸膜モジュール１００は、クロス
フローを行なうものであり、両端を開口するケース部材
１０１内に多数本の中空糸膜１０２の束を装填し、各中
空糸膜１０２の両端末をケース部材１０１の両方の開口
端部にて、その開口端部のそれぞれの近傍のケース部材
１０１の側面に設けた開口部１０１ａ，１０１ｂから封
止剤であるポッティング剤をケース部材１０１内に注入
して、各中空糸膜１０２間の隙間及び各中空糸膜１０２
とケース部材１０１間の隙間に充填して封止固定部とし
てのポッティング部１０３を形成している。

【０００４】そして、ケース部材１０１の内部には、中
空糸膜１０２を束にして位置決め固定するための膜カバ
ー１０６，１０７が固定されている。なお、図５におい
ては、説明の便宜上、膜カバー１０６側は内部を開放す
るように断面図を示している。

【０００５】これら膜カバー１０６，１０７には窓１０
７ａ（膜カバー１０６側は不図示）が設けられている。

【０００６】また、ケース部材１０１の両端にはそれぞ
れヘッド１０４，１０５が装着されており、これらのヘ
ッド１０４，１０５には、それぞれ流入口１０４ａ，排
出口１０５ａが設けられている。

【０００７】以上のような構成によって、まず、流入口
１０４ａから原液が流入され、中空糸膜１０２によって
濾過された濾過液は、膜カバー１０６，１０７に設けら
れた窓１０７ａ（膜カバー１０６側は不図示）から出
て、ケース部材１０１の側面に設けた開口部１０１ａ，
１０１ｂから流出する。

【０００８】一方、濾過されなかった液は、排出口１０
５ａから排出される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来技術の場合には、下記のような問題が生じて
いた。

【００１０】ケース部材１０１の内部に複数の中空糸膜
１０２を装填する場合に、ケース部材１０１の内部に固
定された膜カバー１０６，１０７に対して、複数の中空
糸膜１０２を挿入しなければならないため、例えば、予
め、複数の中空糸膜１０２を束にして仮に紐で縛らなけ
ればならないなど、中空糸膜１０２の装填作業が困難で
あった。

【００１１】また、ケース部材１０１自体の構造が、そ
の内部に膜カバー１０６，１０７を設けなければならな
い構造であるため、その製作工数が多いなどの欠点もあ
った。

【００１２】更に、膜カバー１０６，１０７をケース部
材１０１の内部に固定して設ける場合には、その固定部
は、構造上（封止固定剤（ポッティング剤）を注入する
工程の必要のため等）、ケース部材１０１の側面に設け
た開口部１０１ａ，１０１ｂよりも内部側に備えなけれ
ばならない。

【００１３】従って、中空糸膜モジュールを使用する場
合において、中空糸膜１０２によって濾過された濾過液
は、膜カバー１０６，１０７に設けられた窓１０７ａ
（膜カバー１０６側は不図示）からのみ出て、ケース部
材１０１の側面に設けた開口部１０１ａ，１０１ｂから
流出するため、窓付近での流量が激しくなると共に、中
空糸膜１０２に対して略垂直な流路が形成されるため、
中空糸膜１０２が窓の縁に押し付けられるなどして、傷
がつきやすいという欠点もあった。

【００１４】本発明は上記の従来技術の課題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、製作
容易化を図りつつ、耐久性の向上させて品質性の向上を
図った中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの
製造方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、開口端部を有する内部中空のケー
ス部材と、該ケース部材に装填される複数の中空糸膜
と、該複数の中空糸膜を束ねると共に、束ねられた中空
糸膜と共に前記ケース部材に装填される結束部材と、前
記ケース部材の側面に形成された開口部から注入される
封止剤によって成形されると共に、前記中空糸膜の外壁
面間と前記ケース部材の内壁面との隙間を封止固定する
封止固定部と、を備えた中空糸膜モジュールであって、
前記結束部材の外壁面は前記開口部に対向する位置に配
置されると共に、該結束部材の外壁面とケース部材の内
壁面との間の隙間によって、前記注入される封止剤を封
止固定部の位置まで導く通路を形成することを特徴とす
る。

【００１６】従って、結束部材によって複数の中空糸膜
を束ねてケース部材内に装填すれば良いので、装填作業
が容易になり、また、ケース部材内に中空糸膜を束ねる
ための構造も不要となる。また、結束部材の外壁面を利
用して、封止剤を封止固定部の位置まで導く通路を形成
したことで、不要に中空糸膜の外壁表面に封止剤を触れ
させてしまうことを防止できる。更に、ケース部材内
に、従来のように中空糸膜を束ねるための構造を必要と
しないことから、濾過液の流路を充分確保することがで
き、一部のみ流量が大きくなってしまうことを防止で
き、中空糸膜の一部に負担がかかることを防止できる。

【００１７】前記結束部材は、径方向に変形自在に構成
され、自己の弾性復元力によって前記複数の中空糸膜を
束ねる略環状部と、前記封止固定部を成形する際に、前
記ケース部材の開口端部を塞ぐ成形用カップに固定され
る脚部と、を有するとよい。

【００１８】これにより、結束部材の略環状部を径方向
に変形させることで、複数の中空糸膜を簡単に束ねるこ
とができ、また、その状態で、結束部材の脚部を成形用
カップに固定することで、複数の中空糸膜をケース部材
に対して位置決めできる。

【００１９】前記脚部は複数設けられ、脚部と脚部との
間は、前記通路によって導かれた封止剤を前記封止固定
部の位置に浸透させる窓となるとよい。

【００２０】これにより、容易に封止固定部に封止剤を
導くことができる。

【００２１】前記ケース部材の側面に形成された開口部
は、前記中空糸膜によって濾過された濾過液を流出する
流出口として利用されるとよい。

【００２２】これにより、開口部に対向する位置に結束
部材の外壁面が設けられていることから、濾過された液
体が流出口となる開口部から流出される際には、流出口
付近で中空糸膜から略垂直に流出するようなことが防止
される。

【００２３】また、本発明の中空糸膜モジュールの製造
方法にあっては、内部中空のケース部材の開口端部を塞
ぐ成形用カップを、前記ケース部材に装着する成型用カ
ップ装着工程と、複数の中空糸膜を、結束部材の略環状
部によって束ねる中空糸膜結束工程と、該結束部材によ
って複数の中空糸膜を束ねた状態で、前記ケース部材の
中空内部に装填し、前記結束部材に備えられた複数の脚
部を前記成型用カップの所定位置に固定する中空糸膜装
填工程と、装着された成型用カップ側に遠心力が作用す
るように、前記ケース部材を回転しつつ、該ケース部材
の側面に形成された開口部から封止剤を注入することに
よって、結束部材の外壁面とケース部材の内壁面との間
の隙間によって形成された通路および前記複数の脚部間
を介して封止固定部の位置まで封止剤を導く封止剤注入
工程と、前記封止剤が固化した後に、固化した封止剤を
前記脚部の一部と共に切断して、封止固定部を成形する
封止固定部成形工程と、を有することを特徴とする。

【００２４】従って、結束部材によって、複数の中空糸
膜を束ねてからケース部材の中空内部に装填すれば良い
ので、装填作業が容易になる。また、ケース部材自体の
構造も簡略化され、その製作が容易になる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００２６】図１〜図４を参照して、本発明の実施の形
態に係る中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュール
の製造方法について説明する。図１は本発明の実施の形
態に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図であり、図
２は本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの主
要構成部材である結束部材の模式図（（Ａ）がその斜視
図で（Ｂ）は（Ａ）中Ｖ方向から見た図）であり、図３
は本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの製造
方法を示す模式的断面図であり、図４は本発明の実施の
形態に係る中空糸膜モジュールの動作状態を示す模式的
断面図である。

【００２７】まず、本発明の実施の形態に係る中空糸膜
モジュール１の全体構成等について、特に図１を参照し
て説明する。

【００２８】図１に示すように、本発明の実施の形態に
係る中空糸膜モジュール１は、概略、内部中空のケース
部材２と、このケース部材２内に装填される複数の中空
糸膜３と、各中空糸膜３の外壁面間とケース部材２の内
壁面との隙間を封止固定するための封止固定部（ポッテ
ィング部）４と、ケース部材２の両端にそれぞれ装着さ
れるヘッド５と、複数の中空糸膜３を束ねるための結束
部材６と、から構成される。

【００２９】ここで、ケース部材２は、両端に開口端部
２１，２２を有する内部中空の円筒状の部材であり、そ
の側面であって、両端付近にそれぞれ開口部２３，２４
が形成されている。

【００３０】そして、この各開口部２３，２４付近に
は、それぞれ封止固定部４ａ，４ｂが設けられており、
これによって、ケース部材２の内部に装填された複数の
中空糸膜３は、その中空部のみがケース部材２の開口端
部２１，２２に開口するように構成される。

【００３１】また、ケース部材２の両端には、それぞれ
ヘッド５ａ，５ｂが装着されており、ヘッド５ａには原
液を流入するための流入口５１ａが設けられており、ヘ
ッド５ｂには濾過されなかった液を排出させるための排
出口５１ｂが設けられている。

【００３２】さらに、ケース部材２の内部の両端には、
それぞれ結束部材６ａ，６ｂが設けられており、これら
結束部材６ａ，６ｂは、予め複数の中空糸膜３を束ねる
ために用いられると共に、この束ねられた中空糸膜３と
共に、ケース部材２の内部に装填されるものである。

【００３３】また、この結束部材６ａ，６ｂの外壁面
は、それぞれ上述したケース部材２の側面に形成された
開口部２３，２４に対向する位置に配置されている。

【００３４】この結束部材６（６ａ，６ｂ）について、
図２を参照して更に詳しく説明する。

【００３５】図２に示すように、結束部材６は、Ｏ型リ
ング形状の略環状部６１と、複数（図では３個）の脚部
６２と、を有している。

【００３６】ここで、略環状部６１は環の一部６１ａが
切断され、径方向に変形自在に構成されており、径方向
に変形した状態で、環の内側に複数の中空糸膜３を挿入
すると、略環状部６１は自己の弾性復元力によって中空
糸膜３を締め付けて複数の中空糸膜３を束ねることがで
きる。

【００３７】また、略環状部６１の外壁面は、封止固定
部４ａ，４ｂを形成する工程の際に、封止剤（ポッティ
ング剤）を導くための通路Ｔ１，Ｔ２を形成する役割を
も担っている。

【００３８】脚部６２は、封止固定部４ａ，４ｂを形成
する工程の際に、ケース部材２の開口端部を塞ぐために
装着される成型用カップ７ａ，７ｂに固定されて、複数
の中空糸膜３を位置決め固定するための役割を有すると
共に、脚部６２間は、封止固定部４ａ，４ｂを形成する
工程の際に、通路Ｔ１，Ｔ２によって導かれた封止剤
を、各封止固定部４ａ，４ｂの位置に浸透させるための
窓として機能する。

【００３９】ここで、結束部材６は、例えば、シート状
の樹脂を用いて、樹脂板から型を抜いたものを筒状に成
形することによって、簡易かつ安価に製造することがで
きる。

【００４０】なお、略環状部６１については、上記の説
明では、Ｏ型リング形状の場合を例にして説明したが、
このような形状に限らず、要は、径方向に変形自在であ
って、かつ、自己の弾性復元力によって元に戻すような
力が働くようなものであれば良い。

【００４１】次に、特に図３を参照して、本発明の実施
の形態に係る中空糸膜モジュールの製造方法について説
明する。

【００４２】まず、ケース部材２の開口端部の一方に成
形用カップ（７ａあるいは７ｂ）を装着する（成型用カ
ップ装着工程）。

【００４３】次に、複数の中空糸膜３を、結束部材６
（６ａ，６ｂ）の略環状部６１によって束ねる（中空糸
膜結束工程）。

【００４４】結束部材６ａ，６ｂによって複数の中空糸
膜３を束ねた状態で、この束ねた中空糸膜３をケース部
材２の中空内部に装填し、結束部材６（６ａあるいは６
ｂのいずれか一方）に備えられた複数の脚部６２を成型
用カップ（７ａあるいは７ｂ）の被固定部（７１ａある
いは７１ｂ）に固定する（中空糸膜装填工程）。

【００４５】そして、既に装着された成型用カップ（７
ａあるいは７ｂ）とは反対側にも、他方の成型用カップ
（７ｂあるいは７ａ）を装着する（成型用カップ装着工
程）。この際、既に装填された結束部材６（６ｂあるい
は６ａ）に備えられた複数の脚部６２に、成型用カップ
（７ｂあるいは７ａ）の被固定部（７１ｂあるいは７１
ａ）が固定されるようにする。

【００４６】次に、装着された成型用カップ７ａ，７ｂ
側にそれぞれ遠心力が作用するように、ケース部材２を
回転（図示の例ではＡＡ部が軸心となるように回転）し
つつ、このケース部材２の側面に形成された開口部２
３，２４から封止剤を注入することによって、結束部材
６ａ，６ｂの外壁面とケース部材２の内壁面との間の隙
間によって形成された通路Ｔ１，Ｔ２および複数の脚部
６２間を介して封止固定部４ａ，４ｂの位置まで封止剤
を導く（封止剤注入工程）。

【００４７】なお、結束部材６に備えられた脚部６２が
埋もれるまで、封止剤を流し込む。

【００４８】次に、封止剤が固化した後に、固化した封
止剤を脚部６２の一部と共に切断して（切断部Ｋ）、ケ
ース部材２の一部，中空糸膜３の一部，固化した封止剤
の一部および成型用カップ７を除去して、封止固定部４
ａ，４ｂを成形する（封止固定部成形工程）。

【００４９】以上のようにして、中空糸膜モジュール１
が得られる。

【００５０】次に、特に図４を参照して、中空糸膜モジ
ュール１の動作（原液を濾過する場合の動作）について
説明する。

【００５１】まず、流入口５１ａから原液を流入する
（図中矢印Ｐ）。これにより、各中空糸膜３の中空内部
にのみ原液が流れ込む。

【００５２】そして、例えば、排出口５１ｂ側をバルブ
等で絞ることによって、中空糸膜３の中空内部に圧力を
発生させると、中空糸膜３の膜によって、原液が濾過さ
れて膜外に濾過された濾過液が出る。

【００５３】その後、濾過された濾過液は、結束部材６
ａ，６ｂの外壁面側（通路Ｔ１，Ｔ２の一部）を通っ
て、それぞれ流出口となる開口部２３，２４から流出す
る（図中矢印Ｒ１，Ｒ２）。

【００５４】この場合において、従来技術においては、
ケース部材の内部に中空糸膜を束ねるための構造を備え
たために、濾過された濾過液は窓を介して流出するもの
のみが、ケース部材の外部に流出していたが、本実施の
形態では、そのような制限はなく、図４に示すように、
中空糸膜３の全域から、濾過された濾過液が流出口とな
る開口部２３，２４より流出される。

【００５５】また、流出口付近においては、結束部材６
ａ，６ｂの外壁面が対向して配置されているので、中空
糸膜３の表面に対して平行な流路が形成され、中空糸膜
３の表面から略垂直に流出していくようなことはない。

【００５６】なお、濾過されなかった液は、排出口５１
ｂから排出される（図中矢印Ｑ）。

【００５７】以上のように、本実施の形態に係る中空糸
膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法によ
れば、結束部材６によって、複数の中空糸膜３を束ねて
ケース部材２内に装填すれば良いので、装填作業が容易
になる。

【００５８】また、従来技術のように、ケース部材の中
に、中空糸膜を束ねたり、位置決めするための構造を必
要としないので、その製造工数が減り、製造が容易にな
る。

【００５９】また、結束部材６の外壁面を利用して、封
止剤を封止固定部４の位置まで導く通路Ｔ１，Ｔ２を形
成したことで、不要に中空糸膜３の外壁表面に封止剤を
触れさせてしまうことを防止できるので、中空糸膜３の
耐久性を向上できる。

【００６０】さらに、濾過された濾過液が流出される際
に、中空糸膜３の一部からの流出量が増えてしまい中空
糸膜の一部にかかる負担が大きくなってしまうというよ
うなことはなく、流出面積を大きくすることができ、ま
た、濾過液の流出口となる開口部２３，２４に対向する
位置に結束部材６の外壁面を配置させることによって、
濾過液が流出する際には、中空糸膜３の束に平行な流れ
となり、流出口付近で中空糸膜３から略垂直に流出する
ようなことが防止され、中空糸膜３の破損等を減少する
ことができ、中空糸膜３の耐久性が向上する。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、結束部
材によって複数の中空糸膜を束ねてケース部材内に装填
すれば良いので、装填作業が容易になり、製作容易化を
図ることができる。また、ケース部材内に中空糸膜を束
ねるための構造も不要となるので、製作容易化を図るこ
とができる。また、結束部材の外壁面を利用して、封止
剤を封止固定部の位置まで導く通路を形成したことで、
不要に中空糸膜の外壁表面に封止剤を触れさせてしまう
ことを防止でき、更に、濾過液の流路を充分確保できる
ので、中空糸膜の一部にのみ負担を大きくすることを防
止できるので、中空糸膜の耐久性を向上させることがで
き、品質性が向上する。

【００６２】結束部材が、径方向に変形自在に構成さ
れ、自己の弾性復元力によって複数の中空糸膜を束ねる
略環状部と、封止固定部を成形する際に、ケース部材の
開口端部を塞ぐ成形用カップに固定される脚部と、を有
するようにすれば、複数の中空糸膜を簡単に束ねること
ができ、その束になった中空糸膜をケース部材に対して
簡単に位置決めできるので、装填作業が容易になる。

【００６３】結束部材の脚部を複数設けて、脚部と脚部
との間は、通路によって導かれた封止剤を封止固定部の
位置に浸透させる窓とすれば、容易に封止固定部に封止
剤を導くことができる。

【００６４】ケース部材の側面に形成された開口部を、
中空糸膜によって濾過された濾過液を流出する流出口と
して利用すれば、開口部に対向する位置に結束部材の外
壁面が設けられていることから、濾過された液体が流出
口となる開口部から流出される際には、流出口付近で中
空糸膜から略垂直に流出するようなことを防止でき、中
空糸膜の損傷等を低減することができ、耐久性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール
の模式的断面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール
の主要構成部材である結束部材の模式図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール
の製造方法を示す模式的断面図である。

【図４】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール
の動作状態を示す模式的断面図である。

【図５】従来技術に係る中空糸膜モジュールの模式的断
面図である。

【符号の説明】

１ 中空糸膜モジュール ２ ケース部材 ２１，２２ 開口端部 ２３，２４ 開口部 ３ 中空糸膜 ４，４ａ，４ｂ 封止固定部 ５，５ａ，５ｂ ヘッド ５１ａ 流入口 ５１ｂ 排出口 ６，６ａ，６ｂ 結束部材 ６１ 略環状部 ６２ 脚部 ７，７ａ，７ｂ 成型用カップ ７１ａ，７１ｂ 被固定部 Ｔ１，Ｔ２ 通路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開口端部を有する内部中空のケース部材
   と、 該ケース部材に装填される複数の中空糸膜と、 該複数の中空糸膜を束ねると共に、束ねられた中空糸膜
   と共に前記ケース部材に装填される結束部材と、 前記ケース部材の側面に形成された開口部から注入され
   る封止剤によって成形されると共に、前記中空糸膜の外
   壁面間と前記ケース部材の内壁面との隙間を封止固定す
   る封止固定部と、を備えた中空糸膜モジュールであっ
   て、 前記結束部材の外壁面は前記開口部に対向する位置に配
   置されると共に、 該結束部材の外壁面とケース部材の内壁面との間の隙間
   によって、前記注入される封止剤を封止固定部の位置ま
   で導く通路を形成することを特徴とする中空糸膜モジュ
   ール。
2. 【請求項２】前記結束部材は、 径方向に変形自在に構成され、自己の弾性復元力によっ
   て前記複数の中空糸膜を束ねる略環状部と、 前記封止固定部を成形する際に、前記ケース部材の開口
   端部を塞ぐ成形用カップに固定される脚部と、を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜モジュー
   ル。
3. 【請求項３】前記脚部は複数設けられ、脚部と脚部との
   間は、前記通路によって導かれた封止剤を前記封止固定
   部の位置に浸透させる窓となることを特徴とする請求項
   ２に記載の中空糸膜モジュール。
4. 【請求項４】前記ケース部材の側面に形成された開口部
   は、前記中空糸膜によって濾過された濾過液を流出する
   流出口として利用されることを特徴とする請求項１，２
   または３に記載の中空糸膜モジュール。
5. 【請求項５】内部中空のケース部材の開口端部を塞ぐ成
   形用カップを、前記ケース部材に装着する成型用カップ
   装着工程と、 複数の中空糸膜を、結束部材の略環状部によって束ねる
   中空糸膜結束工程と、 該結束部材によって複数の中空糸膜を束ねた状態で、前
   記ケース部材の中空内部に装填し、前記結束部材に備え
   られた複数の脚部を前記成型用カップの所定位置に固定
   する中空糸膜装填工程と、 装着された成型用カップ側に遠心力が作用するように、
   前記ケース部材を回転しつつ、該ケース部材の側面に形
   成された開口部から封止剤を注入することによって、結
   束部材の外壁面とケース部材の内壁面との間の隙間によ
   って形成された通路および前記複数の脚部間を介して封
   止固定部の位置まで封止剤を導く封止剤注入工程と、 前記封止剤が固化した後に、固化した封止剤を前記脚部
   の一部と共に切断して、封止固定部を成形する封止固定
   部成形工程と、を有することを特徴とする中空糸膜モジ
   ュールの製造方法。