JP2013139011A

JP2013139011A - 中空糸膜モジュール

Info

Publication number: JP2013139011A
Application number: JP2012000903A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Hosono; 勝美細野; Shigeyuki Ikenaga; 茂之池永
Original assignee: Daicen Membrane Systems Ltd
Current assignee: Daicen Membrane Systems Ltd
Priority date: 2012-01-06
Filing date: 2012-01-06
Publication date: 2013-07-18

Abstract

【課題】集水管を備えた中空糸膜モジュールであり、集水管と中空糸膜を一体化する樹脂封止部の厚みを目視で容易に確認できる中空糸膜モジュールを提供する。
【解決手段】ケースハウジング11内に集水管12と中空糸膜束13が収容されており、集水管12の周囲に中空糸膜束13が配置され、中空糸膜束13が封止用樹脂35で一体化された中空糸膜モジュール10であって、中空糸膜束10が封止用樹脂35で一体化された部分において、樹脂封止部35と接して集水管12の端部に透明筒状部材30が配置されている中空糸膜モジュール30。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種水処理分野で使用する中空糸膜モジュールに関する。

中空糸型膜モジュールは、一般に流体の出入口を有したケーシング、キャップ、中空糸膜束、中空糸膜束を保護するネット及び中空糸膜束の端部を樹脂封止固定した樹脂封止部分から構成されているものが多い。
中空糸型膜モジュールにおける処理原液又は透過水の流出入は、例えば処理原液がケーシングの上端部又は下端部で樹脂封止固定された中空糸膜束から中空糸膜外側に濾過され、この濾過液はケーシングの側面に設けられた流体の出入口から流出入させるもののほか、中央部集水管に集められるもの（特許文献１）等がある。

特許文献１の図２で示された中空糸型膜モジュールは、集水管１２の端部と中空糸膜１３の端部が樹脂封止部１５で封止されており、外側には部材１６が配置されている。集水管１２の端部と樹脂封止部１５との間には、樹脂製リング２０が配置されている。

特開２０１０−５１８４４号公報

特許文献１の図２で示された中空糸型膜モジュールでは、樹脂封止部１５の厚みが所定厚みであるかどうかを目視で確認することができない。前記厚みが目視で確認できれば便利であり、製品の品質管理上も有用である。
本発明は、集水管を備えた中空糸膜モジュールであり、集水管と中空糸膜を一体化する樹脂封止部の厚みを目視で容易に確認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、
ケースハウジング内に集水管と中空糸膜束が収容されており、前記集水管の周囲に前記中空糸膜束が配置され、少なくとも一端側の中空糸膜束が封止用樹脂で一体化された中空糸型膜モジュールであって、
前記の少なくとも一端側の中空糸膜束が封止用樹脂で一体化された部分において、前記封止用樹脂の内側に透明筒状部材が配置されており、
前記透明筒状部材を介して前記封止用樹脂の厚さが目視で確認できる中空糸膜モジュールを提供する。

本発明の中空糸膜モジュールによれば、樹脂封止部の厚みを目視で容易に確認することができる。

本発明の中空糸膜モジュールの軸方向への部分断面図。図１の部分拡大図（但し、保護ネット、ヘッダーは除いている）。図１、２の中空糸膜モジュールで使用したコルゲート管の部分正面図。（ａ）は図３のコルゲート管の軸方向への部分断面図であり、（ｂ）は（ａ）とは構造の異なるコルゲート管の軸方向への部分断面図。

図１、図２により本発明の中空糸型膜モジュールの一実施形態を説明する。
中空糸型膜モジュール１０は、円筒状のケースハウジング１１内に集水管１２と中空糸膜（又は中空糸膜束）１３が収容されている。
ケースハウジング１１は、原水入口、透過水出口、濃縮水出口等を備えることができる。
ケースハウジング１１の両端には、ヘッダー１５が取り付けられている。このヘッダー１５に対して、ＵＳ２００３／０１５０８０７公報の図１のような公知の中空糸型膜モジュールと同様の両端側に液出入口を有するキャップを被せることができる。
ケースハウジング１１、集水管１２、ヘッダー１５は、ポリ塩化ビニル、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂製や金属製のものを用いることができる。前記の合成樹脂を使用するときは、ケースハウジング１１、集水管１２、ヘッダー１５の強度を高めたり光を遮断したりする目的で、充填剤や顔料等を含有することができるものであり、不透明なものである。

中空糸膜束１３の両端側は、それらの間に配置された透明筒状部材３０と共に樹脂封止部３５にて封止用樹脂で一体化されている。
透明筒状部材３０の外周面３０ａと中空糸膜束１３が封止用樹脂で固着されており、集水管１２は樹脂と接していない。
なお、集水管１２自体の長さをより長くして、透明筒状部材３０の長さをより短くすることで、集水管１２の端部と透明筒状部材３０の両方が樹脂と接触するようにしてもよい。

透明筒状部材３０は、図１、２において、目視で反対側の樹脂封止部３５が容易に見える程度の透明性を有している。
透明筒状部材３０は、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂製のものが好ましい。

透明筒状部材３０と集水管１２は、透明筒状部材３０の下部にて外周面３０ａと外周面３０ｂの間に形成された筒状溝３１内に集水管１２の端部が嵌め込まれた状態で封止樹脂を介して固着されている。
なお、透明筒状部材３０の内側に形成された環状段差面３０ｃは、図示していない透過水管の端部を差し込んだときに透過水管の開口部を当接支持するためのものである。
樹脂製リング３０の開口部付近の内周壁は、透過水管と接続できるような内部構造（例えば、ねじ込むためのねじ山、嵌め込むための段差を有している）を形成することができる。

樹脂封止部３５を形成するために用いる封止用樹脂としては、尿素樹脂接着剤、メラミン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、レソルシノール樹脂接着剤、エポキシ樹脂接着剤、ポリウレタン接着剤、ビニルウレタン接着剤を挙げることができ、これらの中でもポリウレタン接着剤が好ましい。

図１では、集水管１２の周囲を覆った状態で保護ネット４０が配置されている。
保護ネット４０は、中空糸膜束１３を包み込むようにして配置することもできる。

集水管１２は公知のパイプを使用できるほか、コルゲート管を使用することができる。集水管（コルゲート管）１２は各種分野において汎用されているものであり、図２及び図３に示すように、周方向に連続して形成された凹部２１と周方向に連続して形成された凸部２２が、それぞれ軸方向に交互に形成されたものである。

集水管（コルゲート管）１２は、図３に示すように、周面の凹部２１に通水孔２５を有しているものである。通水孔２５は凹部２１のみに形成され、凸部２２には形成されていない。

通水孔２１は、１つの凹部２１に等間隔で２〜１２個形成されていることが好ましく、４〜１０個形成されていることがより好ましく、６〜８個形成されていることがさらに好ましい。
例えば、１つの凹部２１に１０個の通水孔２５が形成され、凹部２１が全体で１００あれば、合計で１０００個の通水孔２５が形成されていることになる。
表面が平滑な集水管の場合、余りに多くの通水孔を形成すると、集水管自体の強度が低下して実用できなくなるが、集水管１２としてコルゲート管を使用すると、凸部２２が補強用のリブとして作用することから、表面が平滑な集水管と比べるより多くの通水孔を形成することができる。

通水孔２５の開口部径は、集水管１２の大きさにより調整することができるが、２〜１０ｍｍが好ましく、３〜８ｍｍがより好ましく、４〜５ｍｍがさらに好ましい。なお、通水孔２５が円形の場合には前記開口部径は内径であり、円形以外の場合には同面積の円に換算したときの内径である。
上記したとおり、コルゲート管を使用することによって、表面が平滑な集水管と比べるとより多くの通水孔２５を形成することができるため、通水孔２５全体の総開口面積を大きくしたまま（あるいは従来と同程度に維持したまま）、開口部径を小さくすることができる。通水孔２５の開口部径を小さくすることで、通水孔２５から集水管１２内に透過水が流入するときの水圧を減少させることができるため、通水孔２５に近接する位置にある中空糸膜１３への影響を小さくできるので好ましい。

通水孔２５の総開口面積は、集水管１２の半径方向断面積の３倍以上であることが好ましく、３〜６倍であることがより好ましい。なお、集水管１２の半径方向断面積は、半径方向に正対する凹部同士間の断面積である。
前記断面積比が３以上であると、通水孔２５から集水管１２内に透過水が流入するときの水圧をより減少させることができるため好ましい。

集水管（コルゲート管）１２の凹凸部の軸方向断面形状は、図４（ａ）、（ｂ）に示すような台形状のものが好ましく、前記台形の角部分は中空糸膜１３と接触した場合でも損傷させることがないように丸みを付けたものが好ましい。
図４（ａ）は、凸部２２が閉塞面２０で閉塞されたものであり、図４（ｂ）は、閉塞面２０に相当するものがなく、凸部２２が開口したものであり、どちらの構造のものでも使用することができる。
軸方向に隣接する凸部２２同士の間隔（ｐ₁）は、軸方向に隣接する凹部２１同士の間隔と同じであるから、凹部２１に形成する通水孔２５の開口径を考慮して決定される。
凸部２２の高さ（凹部２１の深さ）（ｈ₁）は６〜８ｍｍ程度にすることができる。

次に図１、図２に示す中空糸膜モジュールの作製方法を説明する。
本発明の中空糸膜モジュールは、周知の遠心接着法（特開昭５１−９３７８８号公報、特開昭５２−３８７９７号公報、特開昭６１−１７１５０３号公報、特開昭６１−１７１５０４号公報等）のほか、特開２００５−５２７３６号公報の段落番号００２９〜００３１に記載された製造方法、特開２００６−２８１０５１号公報の段落番号００１０〜００２４に記載された製造方法を利用することで、集水管１２、中空糸膜（束）１３及び透明筒状部材３０を封止用樹脂で一体化することで製造することができる。
その後、樹脂封止部３５を切断して中空糸膜（束）１３の端部を開口させる。
このとき、切断による開口部から透明筒状部材３０を介して、樹脂封止部３５の厚みを目視で容易に確認できる。そして、厚みが不足又は過剰であると認められた正確に計測して寸法が合わないことを確認した後に、不良品として取り除く。

また集水管としてコルゲート管を使用した中空糸膜モジュールの運転方法について説明する。
中空糸膜モジュール１０の運転時においては、中空糸膜１３で濾過して得られた透過水は、集水管１２の凹部２１に形成されている通水孔２５を通って集水管１２内部に入る。
その後、集水管１２の端部に接続された透過水ラインを経て排水されるか、又は透過水タンクに送られて貯水される。透過水タンクに貯水された透過水は中空糸膜１３の逆圧洗浄等に再利用することができる。

集水管１２としてコルゲート管を使用した場合には、凹部２１に形成された通水孔２５と中空糸膜１３は凸部２２の高さ分だけの間隔が存在している。
このため、公知の表面が平坦な集水管のように通水孔と中空糸膜が実質的に接触した状態にある場合と比べると、通水孔２５から集水管１２内部に透過水が流れ込むときの中空糸膜１３に対する水圧（吸引圧）の影響が緩和される。
また、通水孔２５の総開口面積を減少させることなく、１つの通水孔２５の開口径も小さくできるので、より前記水圧（吸引圧）の影響を緩和する効果が大きくなる。
そして、通水孔２５側に中空糸膜１３が引き寄せられたとしても、凸部２２の存在によって凹部２１に形成された通水孔２５が閉塞されることもない。
よって、集水管としてコルゲート管を使用した中空糸膜モジュール１０を濾過運転するときは、中空糸膜１３が変形したり、損傷したりすることが防止されるほか、透過水が流れ込むときの抵抗も非常に小さくできるため、濾過能力も高いレベルで維持することができる。

実施例１
酢酸セルロース系樹脂からなる中空糸膜束（ダイセン・メンブレン・システムズ社製）１３と両端部にＡＢＳ樹脂製の透明筒状部材３０を取り付けた、ポリエチレン製コルゲート管の集水管１２（内径：75ｍｍ，長さ：935mm）を、ケースハウジング１１(内径：270ｍｍ，長さ：1100mm)に収容した。
その後、ポリウレン接着剤（商品名コロネード4428と商品名ニッポラン4221の混合品,日本ポリウレタン社製）を用いて両端部を接着固定した（樹脂封止部３５）。
封止された中空糸膜束１３の端部をスライサー（自動トリミング装置,コムス社製）を用いて中空糸膜束１３端部を開口させた。
このとき、両端部に充填された接着層（樹脂封止部３５）の厚さを目視で確認することができた。目視にて問題は認められなかったが、正確に測定すると設計どおりの約75mmであった。

１０中空糸膜モジュール
１１ケースハウジング
１２集水管
１３中空糸膜（束）
２１凹部
２２凸部
２５通水孔
３０透明筒状部材
３５樹脂封止部

Claims

ケースハウジング内に集水管と中空糸膜束が収容されており、前記集水管の周囲に前記中空糸膜束が配置され、少なくとも一端側の中空糸膜束が封止用樹脂で一体化された中空糸型膜モジュールであって、
前記の少なくとも一端側の中空糸膜束が封止用樹脂で一体化された部分において、前記封止用樹脂の内側に透明筒状部材が配置されており、
前記透明筒状部材を介して前記封止用樹脂の厚さが目視で確認できる中空糸膜モジュール。
前記透明筒状部材が前記集水管の端部開口部に固定されている、請求項１記載の中空糸膜モジュール。
前記透明筒状部材が樹脂製である、請求項１又は２記載の中空糸膜モジュール。