JP2904224B2

JP2904224B2 - 中空糸型膜モジュール

Info

Publication number: JP2904224B2
Application number: JP24844990A
Authority: JP
Inventors: 和久熊見
Original assignee: DAISERU KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: DAISERU KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1999-06-14
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: JPH04126527A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は中空糸型膜モジュールに関するものであ
る。

（ロ）従来の技術従来、一般に、逆浸透法装置、限外ろ過装置あるいは
精密ろ過装置の心臓部である半透膜モジュールは用途に
応じて各種形式のものが用いられている。

その中の１つである中空糸型膜モジュールは、長さ10
0〜2000mm、外径0.02〜3mm程度で数十本〜数万本の多数
の中空糸からなる中空糸束を含んでいる。そして、コン
パクトであるため各分野で広く用いられている。

このような中空糸型膜モジュールの中空糸束の端部お
よび膜モジュール用ケースは、一般的にエポキシ系接着
剤あるいはウレタン系接着剤によって接着封止されてい
る。特に耐熱性を要求される分野においてはエポキシ系
接着剤が用いられることが多い。

中空糸束端部の接着層においては、通常、中空糸の占
める体積は非常に大きく、70％程度に達する場合があ
る。中空糸型膜モジュールは遠心接着により中空糸束端
部の封止を行うことが多いが、遠心条件をうまく設定す
れば、70％程度中空糸を含んだ状態でも接着封止するこ
とが可能である。これにより、コンパクト性がさらに向
上し、また接着剤の使用量を低下させることができる。
さらに、中空糸を束ねたとき、55〜70％程度の充填率
（中空糸束体積中の中空糸の体積量を％で表したもの）
になり、この状態のまま遠心接着するのが中空糸型膜モ
ジュールの製造上、比較的簡単である。

（ハ）発明が解決しようとする課題従来、このような中空糸型膜モジュールは、コンパク
ト性がよく、多くの分野で用いられてきた。しかしなが
ら、近年、中空糸型膜モジュールの用途の広がりにつれ
て、高い耐熱性や高い信頼性が要求されるようになって
きた。

たとえば、蒸気滅菌に耐える中空糸型膜モジュールな
どである。このような中空糸型膜モジュールは、装置ご
と蒸気を通し120〜130℃にした後、すぐに使用に供する
ため水を通すことが要求される。このとき、激しい熱シ
ョックと水の流れによる中空糸の激しい振動があり、中
空糸型膜モジュールにリークが生じることがある。

中空糸型膜モジュールにおいて比較的リークを生じや
すい部分は中空糸束端部の接着封止部である。たとえ
ば、ケースと接着封止部との間や、中空糸と接着封止部
との界面付近などがあげられる。

中空糸型膜モジュールにリークが生じると、これを使
用してできた製品に不良が生じる他、製造ラインを停止
させなければならず、多大の損失をこうむることにな
る。

この発明は上記の実情に鑑みてなされたものであり、
中空糸束端部の接着封止部などにリークの生じるおそれ
のない中空糸型膜モジュールを提供することを目的とす
る。

（ニ）課題を解決するための手段および作用この発明は、多数の中空糸をほぼ同じ長さに束ねてな
る中空糸束を膜モジュール用ケースに装填し、これらの
中空糸の両端部のうち少なくとも一方端部を開口させ、
中空糸束とケースとを接着封止した中空糸膜モジュール
において、中空糸の材質が、ポリエーテルスルホン樹脂またはポリ
スルホン樹脂からなり、中空糸束とケースとの接着封止
がエポキシ系接着剤により行われ、中空糸の接着封止部
で隣り合う中空糸どうしの最短距離の平均値Ｘと中空糸
の外径ｄとの間に、式;X≧0.4dが成立していることを特
徴とする耐蒸気滅菌性の中空糸型膜モジュールである。

すなわち、発明者は上記課題を解決すべく鋭意研究を
重ねた結果、中空糸型膜モジュールの信頼性を低下させ
るリークのうち中空糸と接着封止部との界面付近で生じ
るリークの原因の１つが接着剤の中空糸上へのはい上が
りの不均一によるものであることを解明した。この接着
封止部において、中空糸どうしの距離をある一定値以上
とり、不均一な接着剤のはい上がりを防ぐことで、信頼
性の高い中空糸型膜モジュールを完成させた。

この発明において、接着封止部で隣り合う中空糸どう
しの再短距離はすべてが上式を満たすものであるのが好
ましい。しかし、実際には、隣り合う中空糸どうしの最
短距離の平均値が上式を満たすものであれば、充分な信
頼性を得ることができる。これは、この発明を完成させ
るにあたり、確かめられた事実である。

この発明における中空糸の材質は、激しい使用状態で
その効力を発揮できることから、耐熱性、耐蒸気滅菌性
の高いポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹
脂が用いられる。また、中空糸束とケースとの接着封止
は、耐熱性、耐蒸気滅菌性が比較的高いエポキシ系接着
剤により行われる。

この発明において、隣り合う中空糸どうしの最短距離
の平均を測定する場所は、次のいずれかである。すなわ
ち、第１図に示すように、中空糸４の接着封止部３にお
いてリークを起こす可能性のある中空糸４と接着封止部
３との界面部分で中空糸型膜モジュールを直径方向に切
った部分１（測定部Ａ）か、または中空糸型膜モジュー
ルの接着封止部で測定部Ａと反対側にあたる中空糸開口
部分２（測定部Ｂ）である。ただし、後者の場合、測定
部Ａ（１）と実質的に同様な中空糸４の分散状態にある
ことが必要である。

測定方法は以下のようにして行う。すなわち、第３図
に示すように、測定部Ａ（１）または測定部Ｂ（２）
で、中空糸束の再外周の中空糸４の中心を直線で結んだ
部分６の内側の面積を占める中空糸４（中空部を含む）
の面積の割合をＰとする。もちろんこの場合、中空糸束
から極端に離れて存在する中空糸７は含まない。また、
中空糸４の平均外径をdcmとし、隣り合う中空糸４どう
しの最短距離の平均値をXcmとすると、第２図に示すよ
うなモデルに従い、Xcmを求めることができる。

（ホ）実施例以下、図に示す４つの実施例に基づいて、この発明を
詳細に説明する。なおこの発明は、これらによって限定
されるものではない。

なお、以下の耐久性評価は、120℃の蒸気を15分間通
した後、20℃の水を240/hで15分間通す操作を１回と
して、この操作を繰り返した。そして、50回目、100回
目、150回目で中空糸型膜モジュールの接着封止部にお
ける中空糸と接着部との界面からリークがあるかないか
により、評価を行った。

実施例１第１図〜第３図に示すように、内径84mm、外径90mm、
長さ32cmのポリスルホン製ケース５に、内径800μｍ、
外径d1300μｍのポリエーテルスルホン製中空糸４を179
0本挿入した。そして、できるだけ均一に分散させて、
耐熱エポキシ接着剤でケース５両端部および中空糸４相
互間を遠心シールし、中空糸型膜モジュールとした。こ
のとき、0.4d＝0.4×0.13cm＝0.052cmである。

この中空糸型膜モジュールにおけるＸの値は測定部Ｂ
（２）で0.055cmとなった。したがって、Ｘ≧0.4dを満
たしている。このとき、耐久性評価により150回目でも
リークは見当たらなかった。また、耐久性試験評価後、
測定部Ａ（１）でのＸの値を求めたところ0.053cmとな
り、測定部Ｂ（２）と同様、Ｘ≧0.4dを満たしていた。

実施例２中空糸４の本数を1600本にした以外は実施例１と全く
同様にして中空糸型膜モジュールを作製した（0.4d＝0.
052cm）。Ｘの値は測定部Ｂ（２）で0.068cmとなった。
したがってＸ≧0.4dである。耐久性評価の結果、150回
目でもリークは見当たらなかった。また、耐久性試験評
価後、測定部Ａ（１）でのＸの値を求めたところ0.066c
mとなり、測定部Ｂ（２）同様、Ｘ≧0.4dを満たしてい
た。

実施例３中空糸４の本数を1400本にした以外は実施例１と全く
同様にして中空糸型膜モジュールを得た（0.4d＝0.052c
m）。Ｘの値は測定部Ｂ（２）で0.080cmとなった。耐久
性評価の結果、150回目でもリークは見当たらなかっ
た。耐久性試験評価後、測定部Ａ（１）でのＸの値を求
めたところ0.078cmとなり、測定部Ｂ（２）同様、Ｘ≧
0.4dを満たしていた。

実施例４実施例１に使用したケース５に内径1000μｍ、外径d1
600μｍのポリエーテルスルホン製中空糸４を1150本挿
入し、実施例１と全く同様にして中空糸型膜モジュール
を得た。このとき、0.4d＝0.4×0.16cm＝0.052cmであ
る。Ｘの値は測定部Ｂ（２）で0.069cmとなった。耐久
性評価の結果、150回目でもリークは見当たらなかっ
た。また、耐久性試験評価後、測定部Ａ（１）でのＸの
値を求めたところ0.068cmとなり、測定部Ｂ（２）同
様、Ｘ≧0.4dを満たしていた。

比較例１中空糸４の本数を2200本にした以外は実施例１と全く
同様にして中空糸型膜モジュールを作製した（ｄ＝0.13
cm）。Ｘの値は測定部Ｂ（２）で0.035cmとなり、Ｘ＝
0.27dとなった。耐久性評価の結果、50回目ですでにリ
ークが確認された。また、耐久性試験評価後、測定部Ａ
（１）でのＸの値を求めたところ0.035cmとなった（Ｘ
＝0.27d）。

比較例２中空糸４の本数を1400本にした以外は実施例４と全く
同様にして中空糸型膜モジュールを作製した（ｄ＝0.16
cm）。Ｘの値は測定部Ｂ（２）で0.045cmとなり、Ｘ＝
0.28dとなった。耐久性評価の結果、50回目ですでにリ
ークが確認された。また、耐久性試験評価後、測定部Ａ
（１）でのＸの値を求めたところ0.044cmとなり、Ｘ＝
0.28dとなった。

以上をまとめると、この発明のＸ≧0.4dという条件を
満たした各実施例の中空糸型膜モジュールは150回の耐
久性試験でもリークは見当たらなかった。一方、この発
明の条件を満たさない各比較例のモジュールは50回目で
すでにリークが確認された。

（ヘ）発明の効果この発明によれば、中空糸束端部の接着封止部などに
リークの生じるおそれがない。

この発明の中空糸型膜モジュールの応用用途はどのよ
うな分野でもよい。純水製造、有価物回収、超純水のフ
ァイナルフィルタ、除菌、除パイロジェン、パーベーパ
レーション、下水あるいはし尿処理などさまざまであ
る。

この発明は、信頼性の高く望まれる分野、あるいは激
しい使用が望まれる分野、たとえば激しい熱ショックが
かかったり、蒸気滅菌を行ったりする用途には特に有効
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図まではこの発明の実施例を示す。すな
わち、第１図はＸを測定する部分（測定部Ａおよび測定
部Ｂ）を示す中空糸型膜モジュールの断面図、第２図は
隣り合う中空糸においてＸを求める場合の式を得るときのモデルを示す平面図、第３図はＰを得ると
きの中空糸束の最外周の中空糸の中心を直線で結んだ部
分と、中空糸束から極端に離れて存在する中空糸とを示
す平面図である。１……測定部Ａ、２……測定部Ｂ、３……接着封止部、４……中空糸、５……ケース。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の中空糸をほぼ同じ長さに束ねてなる
中空糸束を膜モジュール用ケースに装填し、これらの中
空糸の両端部のうち少なくとも一方端部を開口させ、中
空糸束とケースとを接着封止した中空糸型膜モジュール
において、中空糸の材質が、ポリエーテルスルホン樹脂またはポリ
スルホン樹脂からなり、中空糸束とケースとの接着封止
がエポキシ系接着剤により行われ、中空糸の接着封止部
で隣り合う中空糸どうしの最短距離の平均値Ｘと中空糸
の外径ｄとの間に、式;X≧0.4dが成立していることを特
徴とする耐蒸気滅菌性の中空糸型膜モジュール。