JP2001259379A - 中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ケース部材の素材の選択の幅を広げ、かつ、
ケース部材のリサイクルを容易にした利便性に優れた中
空糸膜モジュールを提供する。 【解決手段】 流出口２３，２４付近には、それぞれス
ペーサー６ａ，６ｂを介して封止固定部４ａ，４ｂを設
け、これによりケース部材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し、スペーサー６
ａ，６ｂの外壁面とケース部材２との間は、シール部材
７１，７２，７３，７４を設けて、スペーサー６ａ，６
ｂの外壁面側から濾過していない液がケース部材内部に
侵入したり、濾過液が外部に漏れることを防止する。

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４および図５に示すようなものがあ
る。図４および図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】まず、図４に示す従来技術に係る中空糸膜
モジュール１００は、概略、内部中空のケース部材１０
１と、このケース部材１０１内に装填される複数の中空
糸膜１０２と、各中空糸膜１０２の外壁面間とケース部
材１０１の内壁面との隙間を封止するように接着剤によ
って固定される封止固定部１０３と、ケース部材１０１
の両端にそれぞれ装着されるヘッド１０４，１０５と、
から構成される。

【０００４】ここで、ヘッド１０４，１０５には、それ
ぞれ流入口１０４ａ，排出口１０５ａが設けられてお
り、ケース部材１０１の各両端付近の側面には、それぞ
れ流出口１０１ａ，１０１ｂが設けられている。

【０００５】以上のような構成によって、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、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、ケース部材１０
１の側面に設けた開口部１０１ａ，１０１ｂから流出す
る。

【０００６】一方、濾過されなかった液は、排出口１０
５ａから排出される。

【０００７】次に、図５に示す従来技術に係る中空糸膜
モジュール２００は、概略、内部中空の外部ケース部材
２０１と、この外部ケース部材２０１の内部に収容され
る内部中空の内部ケース部材２０６と、この内部ケース
部材２０６内に装填される複数の中空糸膜２０２と、各
中空糸膜２０２の外壁面間と内部ケース部材２０６の内
壁面との隙間を封止するように接着剤によって固定され
る封止固定部２０３と、内部ケース部材２０６の外壁面
と外部ケース部材２０１の内壁面との隙間を液密に密封
するシール部材（例えばＯリング）２０７と、から構成
される。

【０００８】ここで、外部ケース部材２０１の両端に
は、それぞれ流入口２０４，排出口２０５が設けられて
おり、また、その両端付近の側面には、それぞれ流出口
２０１ａ，２０１ｂが設けられている。

【０００９】この外部ケース部材２０１の中間部にはフ
ランジ構造２０８が設けられており、２つに分解できる
構造となっている。

【００１０】また、内部ケース部材２０６には複数の透
過液出口２０６ａが設けられている。

【００１１】以上のような構成によって、この中空糸膜
モジュール２００は、クロスフローを行なうものであ
り、まず、流入口２０４から原液が流入され、内部ケー
ス部材２０６の中空糸膜２０２の中空内部に流入され、
この中空糸膜２０２によって濾過された濾過液は、内部
ケース部材２０６に設けられた複数の透過液出口２０６
ａから、内部ケース部材２０６と外部ケース部材２０１
との隙間に出て、外部ケース部材２０１の側面に設けた
開口部２０１ａ，２０１ｂから流出する。

【００１２】一方、濾過されなかった液は、排出口２０
５から排出される。

【００１３】

【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。

【００１４】一般的に、中空糸膜モジュールにおいて
は、封止固定部において、中空糸膜を充填する部材（図
４の場合にはケース部材１０１，図５の場合には内部ケ
ース部材２０６）に対する、接着剤の接着性が良好なこ
とが要求される。これは接着性が悪いと、透過されてい
ない汚れた液が内部に侵入して透過液に混ざってしまう
からである。

【００１５】一方、ケース部材には、透過液を溜める機
能も必要であるため、濾過対象液に対応した性質が要求
される。

【００１６】従って、濾過対象液に対応した性質と接着
剤の接着性が良好であるという性質を両立しなければな
らないために、その素材の選択の幅が狭いという欠点が
あった。

【００１７】また、図４に示す中空糸膜モジュール１０
０の場合に、中空糸膜１０２が劣化した場合に、ケース
部材１０１から接着剤をきれいに剥がすことができない
ために、ケース部材１０１のリサイクルが困難であると
いう欠点もあった。

【００１８】これに対して、図５に示す中空糸膜モジュ
ール１００の場合には、中空糸膜２０２が劣化した場合
には、内部ケース部材２０６ごと交換することによっ
て、外部ケース部材２０１のリサイクルを行うことがで
きるものの、以下に示すような欠点があた。

【００１９】すなわち、内部ケース部材２０６と外部ケ
ース部材２０１との間の隙間を液密にシール部材２０７
によって密封する場合には、内部ケース部材２０６と外
部ケース部材２０１は長細い円筒形状であるため、安定
した密封性を維持するためには、各部材に対して高い寸
法精度が要求され、高い製作精度が要求される。

【００２０】また、内部ケース部材２０６に要求される
性能として、例えば、内圧に耐えなければならないな
ど、図４に示す中空糸膜モジュールのケース部材と同程
度の性質が要求され、かつその大きさも図４に示す中空
糸膜モジュールのケース部材と同程度となってしまう。

【００２１】従って、廃棄物の量は図４に示す中空糸膜
モジュールの場合と結局同程度のものとなってしまい、
リサイクルの意義は少ない。

【００２２】更に、内部ケース部材２０６を取り替え可
能にするために、フランジ構造２０８を必要とするた
め、構造が複雑になってしまい、コストアップの原因に
もなってしまう。

【００２３】なお、流入口２０４や排出口２０５を外部
ケース部材２０１に一体的に設けた構造としているた
め、これら流入口２０４や排出口２０５に配管した場合
には、フランジを外しても、流入口２０４，排出口２０
５を解体しなければ、内部ケース部材２０６を取り出す
ことができない。

【００２４】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、ケー
ス部材の素材の選択の幅を広げて熱膨張による封止部の
漏れを向上させ、かつ、ケース部材のリサイクルを容易
にした利便性に優れた中空糸膜モジュールを提供するこ
とにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の中空糸膜モジュールにあっては、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、該複数の中空糸膜と前記ケース部材内壁面との間
に介在するスペーサーと、該スペーサーの外壁面と前記
ケース部材内壁面とを液密にシールするシール部材と、
前記中空糸膜の外壁面間と前記スペーサーの内壁面との
隙間を封止するように接着剤によって固定された封止固
定部と、を備えることを特徴とする。

【００２６】従って、ケース部材には接着剤によって接
着されないので、ケース部材に対して接着性能が要求さ
れることはない。また、ケース部材には接着剤によって
接着されないので、スペーサーと中空糸膜とを取り外す
ことで、ケース部材をリサイクルすることができる。

【００２７】

【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。

【００２８】図１〜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スペーサーの模式的
斜視図であり、図３は本発明の実施の形態に係る中空糸
膜モジュールの動作状態を示す模式的断面図である。

【００２９】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。

【００３０】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、これら複数の中空糸膜３とケース部材２の内
壁面との間に介在するスペーサー６（６ａ，６ｂ）と、
これらスペーサー６ａ，６ｂの外壁面とケース部材２の
内壁面とを液密にシールするシール部材（図示の例では
Ｏリング）７１，７２，７３，７４と、各中空糸膜３の
外壁面間とスペーサー６ａ，６ｂの内壁面との隙間を封
止するように接着剤によって固定された封止固定部４
（４ａ，４ｂ）と、ケース部材２の両端にそれぞれ装着
されるヘッド５（５ａ，５ｂ）と、から構成される。

【００３１】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流出口２３，２４
が形成されている。

【００３２】そして、この各流出口２３，２４付近に
は、それぞれスペーサー６ａ，６ｂを介して封止固定部
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。

【００３３】また、スペーサー６ａ，６ｂの外壁面とケ
ース部材２との間は上述したように、シール部材７１，
７２，７３，７４が設けられているので、スペーサー６
ａ，６ｂの外壁面側から濾過していない液がケース部材
内部に侵入したり、濾過液が外部に漏れることはない。
なお、スペーサー６ａ，６ｂの長さはそれほど長くする
必要がないので、従来技術の図５に示す構成の場合のよ
うに、寸法精度はそれほど要求されることなくシール性
を確保することができる。

【００３４】従って、濾過されていない外部の液は、中
空糸膜３の中空内部のみ流入されるように構成されてい
る。

【００３５】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。

【００３６】上記スペーサー６（６ａ，６ｂ）につい
て、図２を参照して更に詳しく説明する。

【００３７】図２に示すように、スペーサー６は、環状
の部材であり、その外周面には周に沿って溝６２，６３
が形成されている。

【００３８】この溝６２，６３に、上記シール部材（図
示の例ではＯリング）をそれぞれ嵌め込み、ケース部材
２の内部に挿入することで、スペーサー６の外壁面とケ
ース部材２の内壁面とがシールされる。なお、シール部
材については勿論Ｏリングに限ることはなく、また、そ
の個数も限定されるものではなく、一個でもシール性が
保たれれば問題はないが、Ｏリングを適用する場合に
は、シール安定性を維持するために２個以上が望まし
い。

【００３９】その後、スペーサー６の内周面６１に接着
剤が接着されて、封止固定部が形成される。ここで、溝
６２，６３を設けて、ここにシール部材を嵌め込むよう
にしたことで、封止固定部を形成する際に、シール部材
がずれてしまうことが防止される。

【００４０】なお、スペーサー６のケース部材２に対す
る脱落防止構造としては、特に限定するものではない
が、例えば、ねじ等の固定するための部品を用いたり、
公知のロック機構を設けたり、実際に使用する箇所の取
り付ける際に、相手側に設けられた原液接続口によって
支持させることなどによって実現できる。

【００４１】次に、封止固定部４（４ａ，４ｂ）の形成
方法について、簡単に説明する。

【００４２】まず、ケース部材２の両端部に、それぞれ
不図示の成型用カップを装着して、これらに遠心力が作
用するように、ケース部材２を回転しつつ、このケース
部材２の側面に形成された流出口２３，２４から接着剤
を注入することによって、封止固定部４ａ，４ｂの位置
まで接着剤を導き、接着剤が固化した後に、固化した接
着剤をケース部材２の一部及び中空糸膜３の一部と共に
切断除去することによって、封止固定部４ａ，４ｂを成
形する。

【００４３】次に、特に図３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。

【００４４】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。

【００４５】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て、ケース部材２の内
部に溜まり、その後、流出口２３，２４から流出する
（図中矢印Ｒ１，Ｒ２）。

【００４６】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）。

【００４７】以上のように、本実施の形態に係る中空糸
膜モジュール１によれば、ケース部材２に対して接着剤
を接着させる必要がないので、ケース部材の素材は、濾
過対象液に対応するものであれば良いので、その選択の
幅が広がる。

【００４８】一方、スペーサー６については、接着性の
良い素材を選べば良い。

【００４９】より具体的には、ケース部材２の素材とし
ては、ステンレス，テフロン（登録商標），ポリプロピ
レン，ＰＶＣ，ＰＣ，ＡＢＳ，ポリスルホン，ＰＳ，ア
クリル等から選択することができる。

【００５０】なお、ステンレス，フッ素樹脂，ポリプロ
ピレン等は接着性が悪いことから、上記図４に示す従来
技術の場合には不向きであった。

【００５１】ここで、更に、濾過対象液に対する具体例
としては、洗浄液等を用いる場合には、ステンレスが好
適であり、酸性の液を用いる場合には樹脂材が好適であ
る。ただし、考慮すべきその他の使用条件がある場合に
は、設計上適宜選択すべきことは言うまでもない。

【００５２】また、スペーサー６の素材としては、ＰＶ
Ｃ，耐熱ＰＶＣ，ＡＢＳ，フェノール樹脂，ＰＣ，ポリ
スルホン，ポリエーテルスルホン，ポリフィニスルホ
ン，アクリル樹脂等が挙げられる。

【００５３】接着剤としては、ウレタン系接着剤や（２
液硬化型）エポキシ系接着剤等が挙げられる。

【００５４】このように素材の選択の幅を広げることが
できることによって、スペーサー６を接着性に優れたも
のを選べることから、熱膨張による封止部の漏れを従来
に比べて向上させることができる。これは、従来、ケー
ス部材に対して接着させる場合には、ケース部材には濾
過対象液に適応させねばならないことから、その素材の
熱膨張率が接着剤の熱膨張率に対してある程度大きく異
ならざるを得ない場合もあり、この場合には温度変化に
よって漏れが生じやすいのに対して、本実施の形態の場
合には、そのような熱膨張率の差異を生じない素材を選
択できるからである。

【００５５】また、本実施の形態に係る中空糸膜モジュ
ール１の場合には、ケース部材２に対してスペーサー６
を簡単に着脱できるので、ケース部材２の再利用（リサ
イクル）を容易に行うことができる。なお、スペーサー
６はそれほど大きいものではなくても足りるため、廃棄
物としての量も少なくて済み、リサイクルとしての意義
が充分にある。

【００５６】より具体的には、例えば、封止固定部４を
ハンドドリル等で破壊して取り除けば、ケース部材２に
接着剤を残すことなく、スペーサー６を簡単に取り外す
ことができる。

【００５７】なお、構造的には多少複雑になるが、ケー
ス部材の中間付近等にフランジ構造を設けて、ケース部
材を２つに分解できるようにすれば、リサイクルする場
合には、ケース部材を２つに分解して、中空糸膜の束も
その分解部分付近で切断することによって、封止固定部
を破壊することなく、封止固定部を両側に押し出して、
中空糸膜及びスペーサーを取り除くことができる。

【００５８】上記構成に基づいて、ケース部材２をステ
ンレスで製作し、エポキシ系の接着剤にて封止固定部を
成形した中空糸膜モジュールを製作したところ、温度変
化に対しても優れたシール性を発揮することを確認でき
た。

【００５９】また、中空糸膜を交換するために、封止固
定部を破壊したところ、ケース部材に接着剤が付着する
ことなく、簡単にケース部材だけをリサイクルすること
ができた。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ケース
部材には接着剤によって接着されないので、ケース部材
に対して接着性能が要求されることはなく、その素材の
選択の幅が広がり、濾過対象液に適応させることがで
き、また、ケース部材には接着剤によって接着されない
ので、スペーサーと中空糸膜とを取り外すことで、ケー
ス部材を容易にリサイクルすることができ、利便性に優
れる。

【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スペーサーの模式的斜視図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール
の動作状態を示す模式的断面図である。

【図４】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。

【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 流出口 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 スペーサー ６１ （スペーサーの）内周面 ６２，６３ 溝 ７１，７２，７３，７４ シール部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、 該複数の中空糸膜と前記ケース部材内壁面との間に介在
   するスペーサーと、 該スペーサーの外壁面と前記ケース部材内壁面とを液密
   にシールするシール部材と、 前記中空糸膜の外壁面間と前記スペーサーの内壁面との
   隙間を封止するように接着剤によって固定された封止固
   定部と、を備えることを特徴とする中空糸膜モジュー
   ル。