JP2006247506A - 中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 有効膜面積が増加できる中空糸膜モジュールの提供。
【解決手段】 筒状本体部11の両端に配置する環状支持枠50として、環状外枠51と支持板52に切り欠き部55を有するものを用いる。それにより、切り欠き部55に保護筒61を嵌め込むことができるので、その増加分だけ中空糸膜15の充填本数が増加され、有効膜面積が増加される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、水処理用途に使用する中空糸膜モジュールに関する。

液出入口を有するケースハウジング内に所要数の中空糸膜束を収容し、ケースハウジング内への液（原水、透過水等）の出入りを前記液出入口のみにより行うタイプの中空糸膜モジュールがあり、このようなタイプのものは、比較的大型のモジュールに適用されることが多い。

しかし、このようなタイプの中空糸膜モジュールを用いて濾過運転するとき、液出入口から逆圧洗浄水等が出入りすることになるため、液出入口に面した位置にある中空糸膜束のみが、逆圧洗浄水等の出入りに伴う圧力を受け続ける結果、複数の中空糸膜束が揺れて、互いに衝突を繰り返すことになる。

このような中空糸膜同士の衝突を防止する方法として、ケースハウジング101の両端に図６の平面図に示すような環状支持枠102を配置した中空糸膜モジュール100がある。環状支持枠102は、環状外枠103と環状外枠103の中心部104を通って掛け渡された８枚の支持板105を有している。環状支持枠102、環状外枠103及び８枚の支持板105で囲まれた８つの空間のそれぞれには、平面形状が扇形でネット製である８つの保護筒106が装入されている。

８つの保護筒106で囲まれた平面形状が扇形の孔107内には、所要本数の中空糸膜108が収容されている。保護筒106で囲まれた空間内には、図７（図６のVII−VII間の断面図）に示すように、中空糸膜108の端部が装入され、ケースハウジング101の内壁面、環状支持枠102（環状外枠103と支持板105）及び中空糸膜108の端部が接着剤等で接着一体化される。
特開２００４−８９７９９号公報 特開平５−１４９２８号公報

図６及び図７で示されるような環状支持枠102及び保護筒106を用いると、中空糸膜の補強効果の点では有利であるが、環状支持枠102内に保護筒106を装入するものであるから、保護筒106が占める面積分だけ、中空糸膜の充填本数が減少するため、有効膜面積が減少する。

本発明は、環状支持枠及び保護筒を用いることで中空糸膜束を補強すると共に、全体の大きさを変えることなく、従来のものよりも中空糸膜の充填本数を増加させ、有効膜面積を増加させることができる中空糸膜モジュールを提供することを課題とする。

本発明は、課題の解決手段として、
液出入口を有する縦長のケースハウジングと、前記ケーシングハウジング内に収容され、保護筒内に入れられた複数の中空糸膜束を有しており、
前記ケースハウジングの少なくとも一端側に支持体が配置されており、
前記支持体が、所定幅と所定厚みを有する１つ又は複数の支持板を有し、
前記ケースハウジング内壁面、前記支持体、前記中空糸膜束の端部、及び前記保護筒の端部が接着剤で一体化されている中空糸膜モジュールであり、
前記支持体の一部が幅方向と厚み方向に切り欠かれており、前記切り欠き部に保護筒が収容された中空糸膜モジュールを提供する。

本発明は、課題の他の解決手段として、ケースハウジング内に支持体を配置した状態にて、支持体の表面側の平面形状が変化することなく、裏面側の幅方向と厚み方向の一部が切り欠かれている、請求項１記載の中空糸膜モジュールを提供する。

支持体の一部が幅方向と厚み方向に切り欠かれており、前記切り欠き部分にも保護筒が収容できるので、その分だけ中空糸膜の本数が増加され、有効膜面積が増加される。なお、環状支持枠を切り欠くことに伴う強度の低下は、環状支持枠と中空糸膜束とを接着剤で一体化すること等により、補うことができる。

また、表面側は切り欠かず、裏面側のみを切り欠くようにすることで、環状支持枠自体の強度低下を抑制できる。

本発明は、課題の他の解決手段として、
前記支持体が環状支持枠であり、前記環状支持枠が、所定幅と所定厚みを有する環状外枠と前記環状外枠の中心部を通って掛け渡された複数の支持板を有し、前記環状外枠と前記支持板により形成される孔を有しており、
前記孔内に前記中空糸膜束の端部が位置し、前記ケースハウジング内壁面、前記環状支持枠及び前記中空糸膜束の端部が接着剤で一体化されており、
前記環状支持枠において、前記環状外枠及び支持板の一部が幅方向と厚み方向に切り欠かれている、請求項１又は２記載の中空糸膜モジュールを提供する。なお、前記した孔の形状は、扇形形状にすることができる。

支持体（環状外枠と支持板を有する環状支持枠）の一部が幅方向と厚み方向に切り欠かれており、前記切り欠き部分にも保護筒が収容できるので、その分だけ中空糸膜の本数が増加され、有効膜面積が増加される。なお、環状支持枠を切り欠くことに伴う強度の低下は、環状支持枠と中空糸膜束とを接着剤で一体化すること等により、補うことができる。

本発明は、課題の他の解決手段として、支持体が樹脂からなるものである、請求項１〜４のいずれかに記載の中空糸膜モジュールを提供する。

このように支持体を樹脂製にすることで、強度維持と軽量化の両方を達成できる。樹脂は種々のものが使用できるが、例えば、繊維強化樹脂、ＡＢＳ樹脂を挙げることができる。

本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜束の少なくとも一端が特定構造の支持体（好ましくは環状支持枠）で固定されているため、中空糸膜束同士が液圧（逆圧洗浄水の圧力等）で揺れて衝突し、損傷することがない。また、中空糸膜の間に適当な隙間（流路）があるため、大型モジュールでも洗浄性がよく、長期間、安定した濾過運転ができる。更に特定構造の支持体（好ましくは環状支持枠）を用いているため、全体の大きさを変えることなく、中空糸膜の充填本数を増加させることができるので、有効膜面積を増加させることができ、濾過能力を向上できる。

以下、図面により本発明の中空糸膜モジュールを説明する。

図１は、中空糸膜モジュールの平面図（上部側のキャップは取り除いており、保護筒は隠れて見えない）、図２は、図１の中空糸膜モジュールの縦断面図、図３は、本発明の中空糸膜モジュールの部分平面図（上部側のキャップは取り除いている）、図４は、図３のIV−IV間の断面図、図５は、図３のV−V間の断面図である。

中空糸膜モジュール１０は、繊維強化樹脂又はステンレス製の筒状本体部１１、筒状本体部１１の両端開口部を覆う、図示していない上部キャップ及び下部キャップにより外殻が形成されている。

筒状本体部１１の周面の高さ方向の中央部付近には、透過水出口、逆圧洗浄水の供給口又は原水供給口となる液出入口１２が設けられている。なお、上部キャップ及び下部キャップにも、液出入口（濃縮液出口、透過水出口、逆圧洗浄水の供給口又は原水供給口）が設けられる。

筒状本体部１１の上端側及び下端側には、図３、図４に示すようなそれぞれ繊維強化樹脂製の環状支持枠５０が配置されている。

環状支持枠５０は、環状外枠５１と、環状外枠５１の中心部５２を通って掛け渡された８枚の支持板５３を有しており、環状外枠５１及び支持板５３により形成される８つの扇形孔５４を有している。環状支持枠５０は、環状外枠５１の裏面側が幅方向と厚み方向の両方に環状に切り欠かれた切り欠き部５５を有している。

環状支持枠５０が有する８つの扇形孔５４内には、平面形状が扇形の８つの保護筒６１が、先端部が切り欠き部５５内に位置するようにして装入されている。保護筒６１内には、所要本数の中空糸膜１５が充填されている。

本発明の中空糸膜モジュール１０では、環状支持枠５０が切り欠き部５５を有しているため、図５の中空糸膜１５ａ、１５ｂのように、図７では保護筒106が存在していた空間109ａ、109ｂに相当する空間にも中空糸膜（中空糸膜束）１５ａ、１５ｂを充填できるようになる。よって、従来の中空糸膜モジュールと比べると、全体の大きさを変えることなく、中空糸膜の充填本数を増加させることができ、有効膜面積を増加させることができる。

筒状本体部１１の内壁面、環状支持枠５０及び中空糸膜束１５は、ウレタン樹脂系接着剤やエポキシ樹脂系接着剤により、相互に一体化されている（接着剤層１８）。

図１〜図５で示す中空糸膜モジュール１０では、濾過運転時、透過水出入口１２から逆圧洗浄水を供給する際、中空糸膜束１５に対して液圧が加えられるが、中空糸膜束１５の両端側が環状支持枠５０で固定されているので、前記液圧を受けた場合でも、中空糸膜束１５の揺れを小さくして、中空糸膜束１５同士が衝突を繰り返して損傷することを防止できる。また、中空糸膜束１５は保護筒６１内に入っているので、中空糸膜束１５同士の衝突を防止できる。そして、環状支持枠５０に設けられた切り欠き部５５により、有効膜面積も大きくできるので、濾過能力も高めることができる。

実施例１
図１〜図５に示すような中空糸膜モジュール１０を作製するに当たり、下記の各部材を用いた。

（ケースハウジング）
筒状本体部１１は、内径３００ｍｍ、外径３１０ｍｍ、長さ１０６６ｍｍのＦＲＰ製のものを用い、透過水出入口１２は、筒状本体部１１の長さ方向の中央位置に、開口径１２５A（１４０ｍｍ）のものを設けた。両端にはSUS製の上部キャップ及び下部キャップを取り付けた。下部キャップが原水供給口、上部キャップが濃縮水出口となる。

（環状支持枠５０）
環状外枠：幅は７ｍｍ、厚みは４０ｍｍ
支持板：幅は４ｍｍ、厚みは４０ｍｍ
切り欠き部：幅は１ｍｍ、厚みは１０ｍｍ
８つの扇形孔５４のそれぞれの占有面積は ７４．７cｍ^２
（中空糸膜束）
中空糸膜束は、内径０．８ｍｍ、外径１．３ｍｍ、長さ１０６６ｍｍの酢酸セルロース系中空糸膜を用い、扇形孔５４の面積に対する中空糸膜の装入面積（充填率）が５５％になるように計算したところ、３０９８本であったため、これを１束とした。

以上の各部材を用い、次のようにして中空糸膜モジュールを作製した。中空糸の保護ネットとして、タキロン（株）製のトリカルネット「Ｎ−９ 厚み１ｍｍ」を扇形状に加工し、上下それぞれの環状支持枠５０の切り欠き部５５に嵌め込んだ。その中に中空糸膜３０９８本からなる中空糸膜１束を挿入した。同様にして、８つの扇形孔に膜束を１つずつ装入した。端部は接着剤で固定した。

遠心シール機（東邦機械工業（株）製，横型遠心成型機）により、筒状本体部１１の両端側に位置する中空糸膜束相互、及び中空糸膜束と環状外枠５１の内周面とをウレタン系接着剤で接着封止した。接着剤の厚み（接着剤で固着一体化された中空糸膜の一端側の長さ）は５０ｍｍ（両端で１００ｍｍ）、有効膜面積は６０．１ｍ^２であった。

比較例１
切り欠き部のない環状支持枠（図６）を用いた以外は、実施例１と同様にして中空糸膜モジュールを得た。この時、中空糸膜の保護ネット106は、環状外枠103の内側に位置するため、１つの扇形孔107の占有面積は、７０．９ｃｍ^２となった。また、扇形孔107の面積に対する中空糸膜の装入面積（充填率）が５５％になるように計算したところ、２９３９本であったため、これを１束とした。その結果、得られた膜モジュールの有効膜面積は５７．１ｍ^２であった。

実施例１と比較例１との対比から明らかなとおり、実施例１の中空糸膜モジュールは、全体の大きさを比較例１と変えることなく、有効膜面積を３．０ｍ^２も増加させることができた。よって、本発明の中空糸膜モジュールを用いて長期間濾過運転した場合、従来の中空糸膜モジュールと比べると、合計の水処理量には大きな差が生じることになり、運転コストの低減にも寄与する。

中空糸膜モジュールの概略平面図。 図１の縦断面図。 図１の部分平面図。 図３におけるIV-IV間の断面図。 図３におけるV-V間の断面図。 従来の中空糸膜モジュールの概略平面図。 図６におけるVII-VII間の断面図。

符号の説明

１０ 中空糸膜モジュール
１１ 筒状本体部
１５ 中空糸膜束
５０ 環状支持枠
５１ 環状外枠
５３ 支持板
５４ 扇形孔
５５ 切り欠き部

Claims (5)

1. 液出入口を有する縦長のケースハウジングと、前記ケーシングハウジング内に収容され、保護筒内に入れられた複数の中空糸膜束を有しており、
   前記ケースハウジングの少なくとも一端側に支持体が配置されており、
   前記支持体が、所定幅と所定厚みを有する１つ又は複数の支持板を有し、
   前記ケースハウジング内壁面、前記支持体、前記中空糸膜束の端部、及び前記保護筒の端部が接着剤で一体化されている中空糸膜モジュールであり、
   前記支持体の一部が幅方向と厚み方向に切り欠かれており、前記切り欠き部に保護筒が収容された中空糸膜モジュール。
2. ケースハウジング内に支持体を配置した状態にて、支持体の表面側の平面形状が変化することなく、裏面側の幅方向と厚み方向の一部が切り欠かれている、請求項１記載の中空糸膜モジュール。
3. 前記支持体が環状支持枠であり、前記環状支持枠が、所定幅と所定厚みを有する環状外枠と前記環状外枠の中心部を通って掛け渡された複数の支持板を有し、前記環状外枠と前記支持板により形成される孔を有しており、
   前記孔内に前記中空糸膜束の端部が位置し、前記ケースハウジング内壁面、前記環状支持枠及び前記中空糸膜束の端部が接着剤で一体化されており、
   前記環状支持枠において、前記環状外枠及び支持板の一部が幅方向と厚み方向に切り欠かれている、請求項１又は２記載の中空糸膜モジュール。
4. 孔の形状が扇形形状である、請求項３記載の中空糸膜モジュール。
5. 前記支持体が樹脂からなるものである、請求項１〜４のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。