JP2002177744A

JP2002177744A - 中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールユニット

Info

Publication number: JP2002177744A
Application number: JP2000383556A
Authority: JP
Inventors: Sadahito Nakahara; 禎仁中原; Tetsuya Torii; 哲也取違
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2002-06-25

Abstract

(57)【要約】【課題】中空糸膜モジュールの集積率を高くできるに
も関わらず、エアバブリングによるハウジングのたわみ
が少なく、中空糸膜の絡まりを発生させることがない中
空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールユニットを
提供する。【解決手段】ハウジング２の長手方向に対する垂直断
面における、中空糸膜３の長手方向に直交する方向の最
大幅Ａが２５ｍｍ以下であり、ハウジング２をその両端
部にて支持し、もう一方のハウジング２をその質量が測
定対象のハウジング２にかからないように支持し、測定
対象のハウジング２の一端から他端まで５ｃｍ間隔で
０．０５ｋｇのおもりを吊した時のハウジング２の最大
たわみ量が、２つのハウジング間距離の１％以下である
中空糸膜モジュール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の濾過を行う
中空糸膜モジュール、これを用いた中空糸膜モジュール
ユニットに関し、詳しくは、汚濁性（殊に有機物の汚濁
物質による）の高い液体を濾過するのに適した中空糸膜
モジュール、これを用いた中空糸膜モジュールユニット
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、中空糸膜モジュールは、無菌
水、飲料水、高度純水の製造、空気の浄化等の数多くの
用途で使用されてきた。これらの用途に加えて、近年で
は、下水処理場における２次処理、３次処理や、浄化槽
における固液分離、産業廃水中のＳＳ（懸濁物質）の固
液分離など、高汚濁性水の処理用途に用いられるように
なっている。

【０００３】高汚濁性水濾過の用途に好適に用いられる
中空糸膜モジュールとしては、特開平５−２６１２５３
号公報、特開平６−３４２号公報、特開平６−３４０号
公報等に開示されているような矩形のハウジング内部
に、シート状の中空糸膜束の端部を収容し、固定用樹脂
を用いて固定してなる中空糸膜モジュールが挙げられ
る。これら中空糸膜モジュールは、ハウジング内に固定
用樹脂を注入して、中空糸膜束の端部を固定用樹脂によ
りハウジングに固定した後、中空糸膜の端部が開口する
ように固定用樹脂の一部をカットすることにより製造さ
れる。

【０００４】しかしながら、このような製造方法におい
ては、ハウジング内にカッターを挿入するために、径の
大きなハウジングを用いる必要があった。そのため、こ
の中空糸膜モジュールを複数配列、集積させて中空糸膜
モジュールユニットを組み立てた場合、中空糸膜モジュ
ールユニットにおける、単位体積当たりの中空糸膜モジ
ュールの集積率が低くなるといった問題点があった。

【０００５】この問題点を解決するものとしては、特開
平１０−５７７７５号公報に記載された中空糸膜モジュ
ールが挙げられる。この中空糸膜モジュールは、市販さ
れているパイプからなるハウジング本体にスリットを形
成し、スリットの周りに樹脂ポッティング用堰部を設
け、予め中空糸膜の端部を開口させた中空糸膜束をその
スリット部に挿入し、樹脂ポッティング用堰部の内側に
固定用樹脂を、中空糸膜の端部を塞がないように注入し
て、中空糸膜束を固定用樹脂により固定することにより
製造される。

【０００６】この中空糸膜モジュールは、その製造工程
において、中空糸膜束を固定用樹脂によりハウジングに
固定した後、中空糸膜の端部が開口するように固定用樹
脂の一部をカットする工程を省略したことで、ハウジン
グの径を小さくすることが可能となっている。

【０００７】また、特開２０００−８４３７３公報に
は、特開平１０−５７７７５号公報に開示されている中
空糸膜モジュールを改良した、中空糸膜モジュールが提
案されている。図７は、この中空糸膜モジュールの斜視
図であり、図８は、図７の中空糸膜モジュールにおける
ハウジング部分の断面図である。この中空糸膜モジュー
ル３１は、一対のハウジング３２と、複数の中空糸膜３
がシート状に束ねられた中空糸膜束４とを有して概略構
成されるものである。前記中空糸膜束４の端部は、ハウ
ジング３２内に挿入された状態で、かつ中空糸膜３端部
の開口状態を保ったまま固定用樹脂５によってハウジン
グ３２に固定されている。

【０００８】また、前記ハウジング３２は、その内部に
形成された中空の内部路３６と、該内部路３６に連通
し、かつ外部に開口するようにハウジング３２の一端に
形成された配管３７と、ハウジング３２の側面に形成さ
れたスリット状の開口部３８と、該開口部３８の周囲を
囲むようにハウジング３２と一体に形成された堰３９
と、該堰３９に囲まれた樹脂注入部４０とを有して構成
される部材であり、その断面形状は概ねＵ字形である。

【０００９】この中空糸膜モジュール３１は、断面Ｕ字
形の新たな形状のハウジング３２を採用することで、ハ
ウジングの径がさらに小径化されると同時に、ハウジン
グの耐圧性が向上している。中空糸膜の外面に付着した
高汚濁性水中の固体物質を逆洗浄する時には、逆洗浄に
よる水圧が繰り返しハウジングにかかるので、ハウジン
グの耐圧性は、特に、高汚濁性水の濾過処理を行う場合
において必要とされる。

【００１０】このような中空糸膜モジュール３１を用い
て高汚濁性水の濾過処理を行う場合、中空糸膜３の外面
に付着した高汚濁性水中の固体物質の洗浄方法として
は、上述の逆洗浄による方法ばかりでなく、例えば、散
気管などを用いたエアバブリングによる方法も、一般的
に多く用いられる。このように、中空糸膜モジュールユ
ニットを用いて濾過運転を行う際には、構成する中空糸
膜モジュール３１に様々な応力が発生する。特に、エア
バブリングよって発生する上昇流は、中空糸膜３に上向
きの力を及ぼし、この上昇流にのった中空糸膜３に引っ
張られる形でハウジング３２に中空糸膜側に向かう力が
加わる。このようにして、エアバブリングよって発生す
る応力によるハウジング３２のたわみは、中空糸膜３の
損傷の原因の一つとなる。このように、ハウジングのた
わみの大小は、中空糸膜モジュールおよび該モジュール
を用いた中空糸膜モジュールユニットの性能を大きく左
右する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】前述した中空糸膜モジ
ュール３１を用いた中空糸膜モジュールユニットにおい
ては、径が小さなハウジング３２を用いることで、中空
糸膜モジュール３１の集積率が向上し、また、ハウジン
グ３２の断面形状をＵ字形とすることで、逆洗浄時に発
生する繰り返し圧力に対する耐圧性が向上した。しかし
ながら、この中空糸膜モジュールユニットにおいては、
高汚濁性水の濾過処理を行う際、例えば、散気管などを
用いたエアバブリング等の影響によるハウジング３２の
たわみが発生し、さらにこれを原因とする、中空糸膜束
４のたるみが発生していた。

【００１２】その結果、相隣り合う中空糸膜モジュール
３１の中空糸膜束４同士の絡み合いが発生することがあ
った。また、この中空糸膜束４同士の絡み合いにより、
中空糸膜モジュールユニットを長期間にわたって使用し
た際に、中空糸膜モジュール３１が折損したり、高汚濁
性水中の糸くず、毛髪などの夾雑物の堆積が促進された
り、または、均一なエアバブリングが阻害されたりする
等の問題が生じていた。

【００１３】ここで述べるハウジングのたわみとして
は、主に、中空糸膜モジュールユニットの濾過運転中に
発生する、中空糸膜束の長さ方向のたわみと、中空糸膜
束の長さ方向に対して直交する方向のたわみとの二方向
のたわみが挙げられる。中空糸膜束の長さ方向に対して
直交する方向のハウジングのたわみは、例えば、中空糸
膜モジュールをユニットに組み立てた際にハウジング間
が隙間なく並列するように、中空糸膜モジュールに用い
られるハウジングの寸法を予め設計しておく方法や、ま
た、同様にユニットに組み立てる際に、中空糸膜モジュ
ールのハウジング間の間隙にスペーサ等を挿入する方
法、また、その他の簡易な方法を用いることによって防
止することが可能である。しかしながら、中空糸膜束の
長さ方向のハウジングのたわみを抑えて、中空糸膜の絡
まりを防止する方法については、従来から具体的な提案
が成されていなかった。

【００１４】よって、本発明の目的は、中空糸膜モジュ
ールユニットの単位体積当たりの中空糸膜モジュールの
集積率が高くできるにも関わらず、エアバブリング等の
影響によるハウジングのたわみが少なく、中空糸膜の絡
まりを発生させることがない中空糸膜モジュールおよび
これを用いた中空糸膜モジュールユニットを提供するこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の中空糸膜モジュ
ールは、複数の中空糸膜をシート状に束ねた中空糸膜束
の両端部が、中空糸膜の開口状態を保ちつつ、それぞれ
異なる２つのハウジングに固定用樹脂で固定されてなる
中空糸膜平型モジュールであって、前記ハウジングの長
手方向に対する垂直断面における、前記中空糸膜の長手
方向に直交する方向の最大幅が、２５ｍｍ以下であり、
後述のたわみ量測定方法によって測定された前記ハウジ
ングの最大たわみ量が、２つのハウジング間距離の１％
以下であることを特徴とする。

【００１６】また、前記ハウジングは、固定用樹脂が注
入される樹脂注入部、中空糸膜束の端部が挿入される開
口部、中空糸膜と連通する内部路およびハウジングの強
度を補う補強部を有することが望ましい。また、前記ハ
ウジングの断面形状は、概ねＨ型であることが望まし
い。また、前記ハウジングは、中空糸膜モジュールを支
持する支持体を係止するための係止手段を有することが
望ましい。また、前記ハウジングの側面には、凹部が形
成され、該凹部に面するハウジングの内壁面には、前記
係止手段として、ハウジングの長手方向に互いに対向し
ながら延びる２条の凸条が形成されていることが望まし
い。

【００１７】また、本発明の中空糸膜モジュールユニッ
トは、本発明の中空糸膜モジュールが略平行に複数配列
された中空糸膜モジュールユニットであって、中空糸膜
モジュールのハウジングの幅方向の中心と、これに隣接
する中空糸膜モジュールのハウジングの幅方向の中心と
の間隔が、２５ｍｍ以下であることを特徴とする。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について説明する。
図１は、本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す斜視
図であり、図２は、図１の中空糸膜モジュールにおける
ハウジング部分の断面図である。この中空糸膜モジュー
ル１は、一対のハウジング２と、複数の中空糸膜３がシ
ート状に束ねられた中空糸膜束４とを有して概略構成さ
れるものである。前記中空糸膜束４の端部は、ハウジン
グ２内に挿入された状態で、かつ中空糸膜３端部の開口
状態を保ったまま固定用樹脂５によってハウジング２に
固定されている。

【００１９】前記ハウジング２は、その内部に形成され
た中空の内部路６と、該内部路６に連通し、かつ外部に
開口するようにハウジング２の一端に形成された配管７
と、ハウジング２の側面に形成されたスリット状の開口
部８と、該開口部８の周囲を囲むようにハウジング２と
一体に形成された堰９と、該堰９に囲まれた樹脂注入部
１０と、開口部８、堰９および樹脂注入部１０が形成さ
れた側面とは反対側の側面に形成された凹部１２を挟む
ように、ハウジング２と一体に形成された堰状の補強部
１１とを有して構成される部材であり、その断面形状は
概ねＨ型である。

【００２０】本発明において、前記ハウジング２の長手
方向に対する垂直断面における、前記中空糸膜３の長手
方向に直交する方向の最大幅Ａが大きくなるほど外力に
対する抵抗性は増し、中空糸膜モジュール１のハウジン
グ２間距離を適正範囲内に一定に保持する効果は高くな
る一方で、濾過時における耐圧性が低下することから、
最大幅Ａは２５ｍｍ以下であることが必要である。これ
により複数の中空糸膜モジュール１を配列、集積してユ
ニット化したときに、中空糸膜モジュール１の集積率を
高くすることができる。その最大幅Ａは、２０ｍｍ以下
であることがより好ましく、１５ｍｍ以下であることが
さらに好ましい。

【００２１】また、中空糸膜モジュールユニットをコン
パクトに設計可能とするために、前記ハウジング２の長
手方向に対する垂直断面の断面積は、５ｃｍ² 以下であ
ることが好ましく、４．５ｃｍ² 以下であることがより
好ましい。図２に示されたハウジング２の場合の断面積
は、ハウジング２の長手方向に対する垂直断面におけ
る、中空糸膜３の長手方向に直交する方向の最大幅Ａ
と、中空糸膜３の長手方向の最大幅Ｂとの積の値であ
る。ここで、ハウジング２の断面積には、ハウジング
２、ハウジング２内の中空糸膜束３、固定用樹脂５が注
入される樹脂注入部１０および内部路６が含まれる。

【００２２】また、本発明において、ハウジング２の最
大たわみ量は、２つのハウジング２間距離の１％以下で
ある必要がある。ハウジング２の最大たわみ量が、２つ
のハウジング間距離の１％以下とすることにより、中空
糸膜モジュール１により構成される中空糸膜モジュール
ユニットを用いた高汚濁性水の濾過処理における、例え
ば、散気管などを用いたエアバブリング等の影響による
中空糸膜３の長さ方向へのハウジング２のたわみを抑え
ることができる。このことにより、中空糸膜３のたるみ
を抑えることを可能とし、これにより、相隣り合う中空
糸膜モジュール１の中空糸膜３同士の絡み合いを回避す
ることができる。

【００２３】ここで、ハウジング２の最大たわみ量は、
下記のたわみ量測定方法によって測定される。（たわみ量測定方法）まず、図３に示すように、測定対
象のハウジング２の両端を、中空糸膜束４が下方となる
ように、支持棒１５，１５で支持すると同時に、もう一
方のハウジング２’を、その質量が測定対象のハウジン
グ２にかからないように台座１６の上に置く。ついで、
測定対象のハウジング２の一端から他端まで５ｃｍ間隔
で０．０５ｋｇのおもり１７，１７…を吊す。そして、
測定対象のハウジング２の上面に直定規１８を当て、測
定対象のハウジング２の上面と直定規１８との間の距離
を測定し、該距離の最大値を最大たわみ量とする。ま
た、２つのハウジング間距離とは、中空糸膜束４を曲げ
ないようにして２つのハウジング２を配置した際にこれ
らハウジング２が取りうる最大の間隔のことであり、言
い換えるならば、２つのハウジング２の間にある中空糸
膜束４の長さである。

【００２４】前記開口部８は、中空糸膜束４の端部を内
部路６に挿入するための挿入口となるスリット状の孔で
ある。ハウジング２に設けられた開口部８のスリットの
幅は、ハウジング２の外側から中空糸膜束４を挿入で
き、かつ中空糸膜３が潰れない程度の圧着力で中空糸膜
３を保持できる幅であることが望ましい。開口部８の最
適なスリット幅は、使用される中空糸膜３の外径によっ
て異なり、特に限定はされないが、例えば、０．３〜５
ｍｍの範囲内が好ましい。

【００２５】前記堰９は、固定用樹脂５のタレを防止す
るためのものである。堰９の高さは、注入される固定用
樹脂５が中空糸膜モジュール１に求められる耐圧性、中
空糸膜束４の固定部分の安定性を満足できる程度の厚み
を形成できればよく、特に限定はされないが、例えば、
１〜２０ｍｍの範囲内が好ましく、１〜１５ｍｍの範囲
内がより好ましい。

【００２６】前記補強部１１は、前述したハウジング２
の最大たわみ量を中空糸膜モジュール１の２つのハウジ
ング２間距離の１％以下とするために、任意にハウジン
グ２の強度を設計可能とするものである。その形状につ
いては、図示例の形状に限定されるものではなく、ハウ
ジング２のたわみ強度を向上させる構造で有ればどのよ
うな形状も採用可能である。

【００２７】ハウジング２の長手方向の長さは、最大た
わみ量が上述の条件を満足する範囲内で適宜決定され
る。中空糸膜モジュール１の集積率を高めるためには、
５００ｍｍ以上であることが好ましく、１０００ｍｍ以
上であることがより好ましい。ただし、ハウジング２の
長手方向の長さが２０００ｍｍ以上となった場合は、最
大たわみ量を上述の条件の範囲内とすることが著しく困
難となる場合がある。この場合には、図４に示すよう
に、たわみ防止のための外部支持体１４を係止するため
の２条の凸条からなる係止部１３を、凹部１２に面した
補強部１１の壁面にハウジング２の長手方向に沿って設
けることができる。このような係止部１３を設けること
によって、外部支持体１４がハウジング２を補強するこ
ととなり、ハウジング２のたわみ量を微少とすることが
可能となる。ここで、外部支持体１４は、中空糸膜モジ
ュールユニットが設置される水槽、中空糸膜モジュール
ユニットを囲む枠体などに固定されているものである。

【００２８】係止部１３は、中空糸膜モジュールユニッ
トを構成する中空糸膜モジュール１を、該ユニット以外
の固定部位により支持せしめる機能を有すればよく、そ
の形状、寸法等は特に限定されるものではない。図４に
示すように、係止部１３の形状を、前記外部支持体１４
を挟むようにハウジング２の長手方向に互いに対向しな
がら延びる２条の凸条とすることによって、断面Ｔ字型
の外部支持体１４とハウジング２との固定が確実に行え
るとともに、外部支持体１４の脱着が容易となる。ま
た、係止部１３の固定方法としては、ボルトとナットを
用いて係止部１３をハウジング２に締結固定する方法、
接着や溶着によって係止部１３をハウジング２に固定す
る方法などが挙げられる。

【００２９】ハウジング２の材質としては、機械的強度
および耐久性を有するものであればよく、例えばポリカ
ーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、ＰＶＣ
（ポリ塩化ビニル）、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変性
ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等を用いることがで
きる。使用後に焼却処理が必要な場合には、燃焼により
有毒ガスを出さずに、完全燃焼させることのできるポリ
オレフィン等の炭化水素系の樹脂を材質とするのが好ま
しい。

【００３０】本発明の中空糸膜モジュールにおけるハウ
ジングは、固定用樹脂が注入される樹脂注入部、中空糸
膜束の端部が挿入される開口部、および中空糸膜と連通
する内部路を構成要素とし、かつ要求される特性を満足
するものであれば、図示例のものに限定されるものでは
ない。また、ハウジングが十分なたわみ強度を有してい
れば、必ずしも補強部を設ける必要はない。

【００３１】また、ハウジングの断面形状もまた、図示
例のＨ型に限定されるものではなく、例えば、円筒形、
多角形、Ｕ字形等を採用することできる。ただし、中空
糸膜束４がハウジング２の開口部８によって挟持される
ことによって、中空糸膜モジュール１を製造する際の取
扱い性が良好となる；中空糸膜モジュールユニットにお
ける中空糸膜モジュール１の集積率を高く設計すること
が可能となる；補強部１１を有することによってハウジ
ング２のたわみ強度が向上する、などの点から、図示例
のように、ハウジングの断面形状は、概ねＨ型であるこ
とが好ましい。

【００３２】以上述べたように、中空糸膜モジュール１
から構成される中空糸膜モジュールユニットを用いる場
合、前述したようなハウジング２を用いることで、中空
糸膜モジュールを製造する際の取扱い性が良好となると
同時に、中空糸膜モジュール１の集積率を高く設計する
ことが可能となる。

【００３３】前記中空糸膜３としては、種々のものが使
用でき、例えば、セルロース系、ポリオレフィン系、ポ
リビニルアルコール系、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メ
チル）系、ポリスルフォン系、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビ
ニリデン）やＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）等のフ
ッ素系など、各種材科からなる中空糸膜が使用できる。
中でも、ポリエチレン等の強伸度の高い材質からなる中
空糸膜３を用いることが好ましい。なお、濾過膜として
使用可能な中空糸膜であれば、その孔径、空孔率、膜
厚、外径等は、特に限定されるものではないが、例え
ば、その外径は２０〜２０００μｍ、孔径は０．００１
〜１μｍ、空径率は２０〜９０％、膜厚は５〜３００μ
ｍの範囲とされる。

【００３４】前記中空糸膜束４としては、中空糸膜３を
単にひき揃えたものでもよいが、中空糸膜３を緯糸とし
て用いて編み地としたもの、またはこの編み地を数枚積
層して積層体としたものが、中空糸膜モジュール１の加
工性の面から好適である。ここでいう編み地を複数枚積
層した中空糸膜束には、編み地を切断せずに適当な長さ
に折り畳み重ねたものも包含される。編み地の積層（折
り畳み）枚数は、編み地の厚さ、すなわち中空糸膜３の
太さや編み地を編成する際の中空糸膜３の合糸本数によ
っても変化するが、通常は５枚程度までがよい。

【００３５】前記固定用樹脂５としては、例えば、エポ
キシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹
脂、シリコーン系充填材、各種ホットメルト樹脂等を用
いることができ、適宜選定することが可能である。ま
た、固化前の固定用樹脂５の粘度も、特に限定はされな
いが、好ましくは、５００〜５０００ｍＰａ・ｓ、より
好ましくは２０００〜３０００ｍＰａ・ｓの範囲であ
る。固化前の固定用樹脂５の粘度が５００ｍＰａ・ｓ以
上であれば、固定用樹脂５が中空糸膜３の開口端部まで
流動しにくく、該開口端部を閉塞することがない。ま
た、固化前の固定用樹脂５の粘度が５０００ｍＰａ・ｓ
以下であれば、固定用樹脂５が複数の中空糸膜３間に含
浸しやすくなる。

【００３６】該固定用樹脂５は、幅の狭い開口部８と、
幅の広い樹脂注入部１０に形成されることによって、そ
の断面は凸字状となっている。固定用樹脂５の断面を凸
字状とすることによって、中空糸膜３がハウジング２に
接触することによる外傷の発生を防止することが可能と
なる。

【００３７】前記内部路６は、固定用樹脂５によって中
空糸膜束４がハウジング２に固定されたときに、十分な
通水を可能とする構造であることが好ましい。また、用
途により要求される繰り返し耐圧性等の機械特性を満足
する構造であることが好ましい。

【００３８】このような中空糸膜モジュール１にあって
は、上述したハウジング２の最大たわみ量が、２つのハ
ウジング間距離の１％以下であるので、ハウジング２の
長手方向に対する垂直断面における、前記中空糸膜３の
長手方向に直交する方向の最大幅Ａを２５ｍｍ以下とし
て、中空糸膜モジュールユニットの単位体積当たりの中
空糸膜モジュールの集積率を高くできるにも関わらず、
エアバブリング等の影響によるハウジングのたわみが少
なく、中空糸膜の絡まりを発生させることがない。

【００３９】次に、中空糸膜モジュール１の製造方法に
ついて説明する。まず、中空糸膜束４を構成している各
中空糸膜３の端部をあらかじめカットして開口させてお
く。次に、中空糸膜３の端部がカットされた中空糸膜束
４の端部を、ハウジング２の開口部８に中空糸膜３の開
口端部がハウジング２の内部路６に位置するように挿入
する。ここで、開口部８のスリット幅がせまく中空糸膜
束４が挿入しにくい場合には、挿入時に開口部８を広げ
る手段を併用してもよい。

【００４０】中空糸膜束４の端部をハウジング２内に収
納した後、中空糸膜３の端部の開口状態を保ったまま、
液状の固定用樹脂５をハウジング２の外側から樹脂注入
部１０および開口部８に充填し、これを固化させて、中
空糸膜束４をハウジング２に固定し、中空糸膜モジュー
ル１を得る。

【００４１】固定用樹脂５を樹脂注入部１０および開口
部８に注入する際、固定用樹脂５が中空糸膜束４を構成
する複数の中空糸膜３の間に十分に行き渡るように、中
空糸膜束４にエアー等を吹き付け、中空糸膜束４を開繊
する方法を用いることが好ましい。なお、中空糸膜束４
を開繊させる方法はこれに限定されるものではなく、そ
の他の方法を適宜用いることが可能である。また、該固
定用樹脂５の注入量は、ハウジング２の形状により適宜
決定され、堰９により堰き止められる範囲内で注入され
ることが好ましい。

【００４２】なお、ここで例示した中空糸膜モジュール
１の製造方法では、あらかじめ中空糸膜３の端部をカッ
トして開口し、中空糸膜３の端部の開口状態を保ったま
ま固定用樹脂５を注入しているが、本発明の中空糸膜モ
ジュールの製造方法はこれに限定されるものではない。
例えば、中空糸膜３の端部をあらかじめカットしていな
い中空糸膜束４の端部をハウジング２内に挿入し、中空
糸膜３の端部をすべて覆うようにハウジング２の内部路
６まで固定用樹脂５を注入、固化して、内部路６内の固
定用樹脂５を中空糸膜３の端部と一緒にカットし、中空
糸膜３端部を開口させる方法などが挙げられる。

【００４３】図５は、本発明の中空糸膜モジュールユニ
ットの一例を示したものである。中空糸膜モジュールユ
ニット２０は、上述の中空糸膜モジュール１を複数個配
置し、これらのハウジング２が集水ヘッダ２１によって
連接されることによって一体化してなるものである。

【００４４】図６は、上記中空糸膜モジュールユニット
２０の集水ヘッダ２１の一例を示したものである。集水
ヘッダ２１は、中空糸膜モジュール１，１…の内部路６
の配管７に連通させるための複数の連設孔２２を有し、
その内部に濾液を通す集水路２３を有する筒状のもの
で、その連設孔２２において複数個の中空糸膜モジュー
ル１，１…に連接するとともに、それらを固定一体化し
ている。また、上記集水路２３は集水ヘッダ２１の外部
に連絡し、吸水ポンプ（図示略）と接続している。な
お、集水ヘッダ２１形状としては、中空糸膜モジュール
１を複数個まとめて簡易に接続し、固定できるマニホー
ルドタイプのものが好ましが、中空糸膜モジュール１，
１…から濾液が取り出せる構造であれば特に限定されな
い。

【００４５】また、図５に示す中空糸膜モジュールユニ
ット２０は、各中空糸膜モジュール１，１…のハウジン
グ２の片端部を集水ヘッダー２１により一体化したもの
であるが、ハウジング２の両端部を集水ヘッダ２１によ
り固定するものであってもよい。

【００４６】中空糸膜モジュールユニット２０における
中空糸膜モジュール１のハウジング２の幅方向の中心ａ
と、これに隣接する中空糸膜モジュールのハウジングの
幅方向の中心ａ’との間隔Ｃは、高集積率を達成するた
めに、２５ｍｍ以下が好ましく、２０ｍｍ以下がより好
ましく、１５ｍｍ以下がさらに好ましい。また、すべて
の隣接する中空糸膜モジュール１の間隔Ｃは、均等なエ
アバブリングの効果を発揮するために、同一であること
が好ましい。

【００４７】中空糸膜モジュールユニット２０において
は、その用途、設置スペース、濾過能力等に応じて、適
宜、中空糸膜３の種類、中空糸膜モジュール１の数、中
空糸膜モジュール１の寸法、中空糸膜モジュールユニッ
ト２０の寸法、中空糸膜の洗浄方法などを選択すること
が可能である。このような中空糸膜モジュールユニット
２０にあっては、上述の中空糸膜モジュール１を複数個
配置し、集水ヘッダー２１により積層、一体化させたも
のであるので、集積率を高く設計できると共に、簡便に
中空糸膜モジュールの交換を行うことができる。

【００４８】

【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および図２に示すような、中空糸膜モ
ジュールを、以下のようにして製造した。まず、一方の
側面にスリット状の開口部８および凹状の樹脂注入部が
形成され、これとは反対側の側面に幅７ｍｍ、奥行き８
ｍｍの凹部１２が形成された、全長が１０１０ｍｍであ
り、中空糸膜の長手方向に直交する方向の最大幅が１２
ｍｍであり、断面積が４．４ｃｍ² であるハウジング２
をあらかじめ作製した。また、中空糸膜３として、三菱
レイヨン（株）製ポリエチレン中空糸膜（外径５４０μ
ｍ）を用意した。このハウジング２の開口部８に、中空
糸膜３を１インチあたり９６本の割合で挿入、配置し
た。

【００４９】ついで、ハウジング２の一端を配管７によ
って通水可能とした状態で封止し、他端をキャップ状物
で完全に封止した。その後、固定用樹脂５（二液硬化型
ウレタン樹脂）を、ハウジング２の樹脂注入部１０に厚
さ５ｍｍになるように注入、固化して、中空糸膜モジュ
ール１を得た。得られた中空糸膜モジュール１の平行し
た２本のハウジングの距離、すなわちハウジング間にあ
る中空糸膜束４の長さは３５０ｍｍであった。

【００５０】この中空糸膜モジュール１を、中空糸膜モ
ジュール１のハウジング２の幅方向の中心ａと、これに
隣接する中空糸膜モジュールのハウジングの幅方向の中
心ａ’との間隔Ｃが１４ｍｍとなるように、１０個配置
し、これらのハウジング２を集水ヘッダ２１によって連
接して、中空糸膜モジュールを一体化し、中空糸膜モジ
ュールユニット２０を組み立てた。さらに、中空糸膜モ
ジュールユニット２０の下部には、中空糸膜３表面をエ
アバブリングにより洗浄するための散気管を、中空糸膜
モジュールユニット２０と一体に設けた。また、集水ヘ
ッダ２１の集水路２３と吸水ポンプとを接続した。

【００５１】中空糸膜モジュールユニット２０および散
気管を、水槽に貯められた水道水中に配置し、中空糸膜
モジュールユニット２０の下方の散気管から１００ｍ³
／ｍ²ｈｒの割合で散気を行いながら、吸水ポンプを稼
働させ、濾過処理を行った。濾過運転中に、各中空糸膜
モジュール１のハウジング２における、中空糸膜束４が
固定された面の反対側の面に直定規をあて、エアバブリ
ングによる中空糸膜３の洗浄に起因する、中空糸膜束４
の長さ方向へのハウジングの最大たわみ量を、それぞれ
の中空糸膜モジュール１について測定した。最大たわみ
量の平均値を計算したところ、平均値は２．８ｍｍであ
った。また、濾過運転中の中空糸膜モジュールユニット
２０を観察したところ、相隣り合う中空糸膜モジュール
１の中空糸膜３同士は接触しないことが確認された。

【００５２】次に、濾過運転に用いた中空糸膜モジュー
ルユニット２０を水道水中から引き上げ、すべての中空
糸膜モジュール１を乾燥させた。乾燥後、図３に示すよ
うに、中空糸膜３が下方となるようにハウジング２の両
端を支持棒１５，１５で支持した。このときの支点間の
距離は１０００ｍｍであった。同時に、ハウジング２と
は反対側のハウジング２’を、その質量がハウジング２
にかからないように台座１６の上に置いた。ハウジング
２に一方の支点から５ｃｍ間隔で合計１９個の０．０５
ｋｇのおもり１７を吊した。この時の最大たわみ量をそ
れぞれの中空糸膜モジュール１について測定したとこ
ろ、最大たわみ量の平均値は２．９ｍｍであった。ま
た、すべての中空糸膜モジュール１のハウジング２の最
大たわみ量は、２つのハウジングの距離の１％（３．５
ｍｍ）以下であった。

【００５３】中空糸膜モジュールユニット２０および散
気管を、水槽に貯められた廃水（固形分濃度（ＳＳ）が
１００００ｐｐｍ）中に配置し、中空糸膜モジュールユ
ニット２０の下方の散気管から１００ｍ³ ／ｍ² ｈｒの
割合で散気を行いながら、廃水中の固形分濃度を一定に
保った状態で６ヶ月間廃水の濾過処理を行った。ここ
で、廃水の固形分濃度は、廃水をサンプリングして乾燥
し、固形分の重量を秤量することにより求めた。

【００５４】濾過運転中に廃水中の中空糸膜モジュール
ユニット２０を１週間毎に観察したところ、ハウジング
２のたわみは確認されず、中空糸膜３が安定した状態で
濾過運転されていた。濾過運転を終了した後、中空糸膜
モジュールユニット２０を廃水中から引き上げたとこ
ろ、相隣り合う中空糸膜モジュール１の中空糸膜３同士
の絡み合いは認められず、中空糸膜３の折損等の不具合
もなかった。

【００５５】（比較例１）図７および図８に示されるよ
うな、断面形状がＵ字形であり、全長が１０１０ｍｍで
あり、中空糸膜の長手方向に直交する方向の最大幅が１
０ｍｍであり、断面積が２．２ｃｍ² であるハウジング
を用いた以外は、実施例１と同様にして水道水の濾過処
理を行った。濾過運転中に、実施例１と同様にハウジン
グの最大たわみ量をそれぞれの中空糸膜モジュールにつ
いて測定し、平均値を計算したところ、平均値は１５．
８ｍｍであった。また、濾過運転中の中空糸膜モジュー
ルユニットを観察したところ、相隣り合う中空糸膜モジ
ュールの中空糸膜同士が接触していることが確認され
た。

【００５６】次に、濾過運転に用いた中空糸膜モジュー
ルユニットを水道水中から引き上げ、すべての中空糸膜
モジュールを乾燥させた。乾燥後、実施例１と同様にし
て、ハウジングの最大たわみ量をそれぞれの中空糸膜モ
ジュールについて測定したところ、最大たわみ量の平均
値は１６．５ｍｍであった。

【００５７】また、実施例１と同条件で、廃水中にて６
ヶ月間の濾過を行いながら、中空糸膜モジュールユニッ
トを１週間毎に観察したところ、ハウジングのたわみが
多く見られ、中空糸膜３は安定した状態ではなかった。
濾過運転を終了した後、中空糸膜モジュールユニットを
廃水中から引き上げたところ、１０枚の中空糸膜モジュ
ールの内、３個の中空糸膜モジュールにおいて、相隣り
合う中空糸膜同士の絡み合いが発生しており、中空糸膜
の折損等の不具合も見られた。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の中空糸膜
モジュールは、ハウジングの長手方向に対する垂直断面
における、中空糸膜の長手方向に直交する方向の最大幅
が、２５ｍｍ以下であり、かつ、ハウジングの最大たわ
み量が、２つのハウジング間距離の１％以下であるの
で、中空糸膜モジュールユニットの単位体積当たりの中
空糸膜モジュールの集積率を高くできるにも関わらず、
エアバブリング等の影響によるハウジングのたわみが少
なく、中空糸膜の絡まりを発生させることがない。

【００５９】また、前記ハウジングが、ハウジングの強
度を補う補強部を有していれば、ハウジングのたわみを
さらに抑えることができる。また、この補強部を有する
ハウジングの断面形状が、概ねＨ型であれば、中空糸膜
モジュールを製造する際の取扱い性が良好となり、中空
糸膜モジュールユニットにおける中空糸膜モジュール１
の集積率を高く設計することが可能となり、ハウジング
のたわみ強度がさらに向上する。

【００６０】また、前記ハウジングが、中空糸膜モジュ
ールを支持する支持体を係止するための係止手段を有し
ていれば、外部の支持体がハウジングを補強することと
なり、ハウジングのたわみ量を微少とすることが可能と
なる。また、前記ハウジングの側面に、凹部が形成さ
れ、該凹部に面するハウジングの内壁面に、前記係止手
段として、ハウジングの長手方向に互いに対向しながら
延びる２条の凸条が形成されていれば、外部支持体のハ
ウジングへの係止が確実に行えるとともに、外部支持体
の脱着が容易となる。

【００６１】また、本発明の中空糸膜モジュールユニッ
トは、本発明の中空糸膜モジュールが略平行に複数配列
された中空糸膜モジュールユニットであって、中空糸膜
モジュールのハウジングの幅方向の中心と、これに隣接
する中空糸膜モジュールのハウジングの幅方向の中心と
の間隔Ｃが、２５ｍｍ以下であるので、中空糸膜モジュ
ールユニットの単位体積当たりの集積率を高くできると
ともに、エアバブリング等の影響によるハウジングのた
わみを最小限とすることが可能となり、長期間にわたる
使用後での中空糸膜モジュールの折損を防止することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す斜
視図である。

【図２】図１の中空糸膜モジュールにおけるハウジン
グ部分の断面図である。

【図３】ハウジングの最大たわみ量の測定方法を説明
するための斜視図である。

【図４】本発明の中空糸膜モジュールの他の例を示す
ハウジング部分の断面図である。

【図５】本発明の中空糸膜モジュールユニットの一例
を示す斜視図である。

【図６】図４の中空糸膜モジュールユニットに用いら
れる集水ヘッダーを示す斜視図である。

【図７】従来の中空糸膜モジュールの一例を示す斜視
図である。

【図８】図７の中空糸膜モジュールにおけるハウジン
グ部分の断面図である。

【符号の説明】

１中空糸膜モジュール２ハウジング３中空糸膜４中空糸膜束５固定用樹脂６内部路８開口部１０樹脂注入部１１補強部１２凹部１３係止部（係止手段）１４外部支持体１７おもり１８直定規２０中空糸膜モジュールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/44 ＺＡＢＣ０２Ｆ 1/44 ＺＡＢＫＦターム(参考） 4D006 GA02 HA02 HA07 JA22A JA25A JA25B JA25C JB02 KE30P KE30R MA01 MC11 MC22 MC28 MC29 MC33 MC37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の中空糸膜をシート状に束ねた中空
糸膜束の両端部が、中空糸膜の開口状態を保ちつつ、そ
れぞれ異なる２つのハウジングに固定用樹脂で固定され
てなる中空糸膜平型モジュールであって、前記ハウジングの長手方向に対する垂直断面における、
前記中空糸膜の長手方向に直交する方向の最大幅が、２
５ｍｍ以下であり、下記たわみ量測定方法によって測定された前記ハウジン
グの最大たわみ量が、２つのハウジング間距離の１％以
下であることを特徴とする中空糸膜モジュール。（たわみ量測定方法）測定対象のハウジングの両端を、
中空糸膜が下方となるように支持し、もう一方のハウジングを、その質量が測定対象のハウジ
ングにかからないように支持し、測定対象のハウジングの一端から他端まで５ｃｍ間隔で
０．０５ｋｇのおもりを吊し、測定対象のハウジングの上面に直定規を当て、測定対象のハウジングの上面と直定規との間の距離を測
定し、該距離の最大値を最大たわみ量とする。
【請求項２】前記ハウジングが、固定用樹脂が注入さ
れる樹脂注入部、中空糸膜束の端部が挿入される開口
部、中空糸膜と連通する内部路およびハウジングの強度
を補う補強部を有することを特徴とする請求項１記載の
中空糸膜モジュール。
【請求項３】前記ハウジングの断面形状が、概ねＨ型
であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の
中空糸膜モジュール。
【請求項４】前記ハウジングが、中空糸膜モジュール
を支持する外部支持体を係止するための係止手段を有す
ることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一
項に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項５】前記ハウジングの側面には、凹部が形成
され、該凹部に面するハウジングの内壁面には、前記係止手段
として、ハウジングの長手方向に互いに対向しながら延
びる２条の凸条が形成されていることを特徴とする請求
項４記載の中空糸膜モジュール。
【請求項６】請求項１ないし５いずれか一項に記載の
中空糸膜モジュールが略平行に複数配列された中空糸膜
モジュールユニットであって、中空糸膜モジュールのハ
ウジングの幅方向の中心と、これに隣接する中空糸膜モ
ジュールのハウジングの幅方向の中心との間隔が、２５
ｍｍ以下であることを特徴とする中空糸膜モジュールユ
ニット。