JP3370407B2 - ガス交換用中空糸膜モジュール - Google Patents

ガス交換用中空糸膜モジュール

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誠 内田
健二 新川
正則 板倉
信也 末吉
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液体中に溶解している
溶存ガスの除去、特に半導体の洗浄用水や配管を腐食さ
せる大きな要因となっているボイラー用水等の溶存酸素
の除去、超音波洗浄におけるキャビテーションの形成要
因となり、清涼飲料水用水の缶への注液の安定化を妨げ
ている溶存空気の除去、あるいは飲料水中に溶存する微
量の揮発性有機塩素化合物の除去、更には超純水の比抵
抗を調するための炭酸ガスの給気等のガス交換に用い
る中空糸膜モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】従来の水溶液中に溶存するガス除去方法
には、溶液の入った容器を減圧にする脱気塔方式や、ヒ
ドラジン等の薬品処理や窒素ガスをパージすることによ
り溶存ガスを除去する方法、装置が知られている。ま
た、このような方法および装置では、溶存ガスの完全除
去が困難でかつ除去時間が長いなどの問題があるため、
最近では疎水性の多孔膜や、均質層をその両端から多孔
質層で挟み込んだ三層構造の複合中空糸膜を用いたガス
交換用中空糸膜モジュールで溶存ガスを除去する方法が
知られている(特開昭62−42707号、特開平3−
169303号および実開平3−7908号公報)。
【0003】また、炭酸ガス等を水溶液に給気する場合
には、給気するガスで充填された容器内に水溶液を霧状
に導入する方法、給気するガスでバブリングする方法、
装置が知られている。また、このような手法では給気す
るガスの濃度の制御が困難であること、均一な濃度に給
気することが困難であること等の理由から、溶存ガスの
除去の場合と同様に最近では疎水性の多孔質膜を用いた
ガス交換用中空糸膜モジュールでガスを給気する方法、
装置が知られている(特開昭60−27603号、特開
昭63−242258号および実開昭57−86623
公報)。
【0004】また、中空糸膜モジュールを用いた方法で
ガス交換効率を高める手段として、モジュールを分割し
直列に連結することにより、中空糸膜との接液面に形成
される境膜を破壊する方法も知られている(特開平5−
184812号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載された中空糸膜モジュールは、中空糸膜は容器
に直接接着されているので、中空糸膜モジュールを耐用
年数まで使用した場合には容器ごと交換することが必要
であるために交換操作が困難でありかつコスト高になる
ばかりでなく、容器内に溜まる水蒸気の凝縮水を中空糸
膜の束間から除去することが困難であり脱気や給気性能
が安定しないばかりか、菌が発生し中空糸膜が損傷を受
ける危険性もある。また、大処理容量が要望される用途
では、モジュールを多数本連結する必要があるため、脱
気または給気口の数が増え、脱気または給気を均一に行
うことが困難であるのに加え、各々のモジュールに凝縮
水を除去する装置を設ける必要があり装置が複雑化する
問題点があった。
【0006】本発明の目的は、上記問題点を解決し、容
易に中空糸膜が交換でき、装置を複雑化させることなく
大量処理を行うことが可能で、かつガス交換効率の高い
ガス交換用中空糸膜モジュールを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、液
体導入口、液体導出口、気体給排気口およびドレン抜き
口が設けられた缶体内に、中空糸膜の束の両端が接着剤
円筒多孔容器内に集束、固定され、該円筒多孔容器の
端部にはキャップが接合されてなる中空糸膜集合体が複
数個接続されて配設され、該接続部には、相対する中空
糸膜集合体のキャップ同士が向かい合うように挿入固定
されると共に、キャップ同士の間に、各中空糸膜の中空
部に連通する液体合流室を形成するための接続ガイドが
配設されてなり、中空糸膜の中空部は液体導入口および
液体導出口に連通し、中空糸膜の外表面は気体給排気口
およびドレン抜き口に臨んでなるガス交換用中空糸膜モ
ジュールである。
【0008】
【作用】複数個の中空糸膜集合体を連結することによ
り、中空糸膜中空部に処理する液体を流した場合に形成
される中空糸膜との接液面の境膜を、中空糸膜集合体と
中空糸膜集合体の接続部(液体合流室)で破壊し、脱気
または給気処理された水溶液中のガス濃度を均一化し、
この均一化処理された水溶液を連結された別の中空糸膜
集合体に送液することにより、ガス交換に有効な同一中
空糸膜面積当りのガス交換効率が高くなる。
【0009】また、複数個の中空糸膜集合体を一つの缶
体内に直列に連結することにより小さなスペースに大面
積の中空糸膜が収納でき、加えて各々の中空糸膜集合体
から透過した水蒸気の凝縮水を缶体下部のドレン抜き口
により除去することができ、装置が簡便化する。
【0010】更に、通液中に中空糸膜集合体が揺動する
ことがないようにその接続位置を固定し、かつ各中空糸
膜の中空部に連通する液体合流室を形成するための接続
ガイドが接続部に設けて有る。このガイドに対して中空
糸膜集合体が着脱自在となるよう構成することにより、
不都合が生じた中空糸膜集合体のみを交換することがで
きる。
【0011】本発明のガス交換用中空糸膜モジュールに
用いる中空糸膜集合体の形状は、中空糸膜の束の両端が
接着剤で集束、固定されてなり、ドレンが容易に除去で
きる構造であれば特に限定されないが、両端が集束され
た中空糸束が、筒状多孔ケースに収納された状態で缶体
に連結されている構造が、中空糸膜集合体の加工時に中
空糸膜の損傷を防ぎ、かつ中空糸膜集合体を高度な寸法
精度で加工することが可能であり好ましい。
【0012】また、中空糸膜は水不透過性であれば特に
構造にはとらわれないが、均質層をその両側から多孔質
層で挟み込んだ三層構造の複合中空糸膜が、長時間使用
しても水を不要に透過させることがないため好ましいも
のである。
【0013】このような複合中空糸膜は、例えば多重円
筒型の紡糸ノズルを用いて均質層を形成するポリマーと
多孔質層を形成するポリマーとを交互に配置し溶融紡糸
し、次いで均質層を多孔質化することなく多孔質層とな
る部分だけを多孔質化する条件で延伸する方法により製
造される。
【0014】
【実施例】以下、実施例により、本発明をより具体的に
説明する。
【0015】図1は、中空糸膜集合体の例を示す模式断
面であり、壁面に多数の孔を有する円筒多孔容器1の中
に中空糸膜2が多数本集束されている。中空糸膜は容器
1の両端部に中空糸膜の端部がそれぞれ開口するように
接着剤3で集束、固定されている。液入口4および液出
口5は、各々缶体の接続口または位置固定ガイドに接続
し、中空糸膜中空部に連通する液体流路と中空糸膜の外
表面に臨む気体流路とを遮断するために、容器1に接合
したキャップ6にシール材7が添着されている。
【0016】図2は、中空糸膜集合体の他の例を示す模
式断面であり、この例では2つの中空糸膜集合体が連結
材8により連結されている。中空糸膜集合体はこのよう
な連結材で多段に連結されてもよく、その場合には連結
部に、後述する接続ガイドによる接続部に形成されると
同様な液体合流室が形成される。
【0017】図3は、本発明のガス交換用中空糸膜モジ
ュールを示す模式断面図である。中空糸膜集合体9が缶
体容器10に収納されている。中空糸膜集合体9は、缶
体に接続する缶体キャップ11とガスケット12を挟ん
で気密性を保つように接続されている。缶体キャップ1
1には、中空糸膜集合体9を缶体キャップへ接続し缶体
の液体導入口13に連通している接続口14、または中
空糸膜集合体を缶体キャップヘ接続し缶体の液体導出口
15に連通している接続口14が配設されている。した
がって、液体流入口13から供給された被処理液体は、
缶体内の中空糸膜集合体において中空糸膜の中空部を流
れつつ脱気または給気処理を受けた後、液体導出口15
から取り出される。
【0018】この例では、両缶体キャップ11に、缶体
内を真空に減圧するための、または液体へ溶解させるガ
スを給気するための気体給排口16が配設され、また、
下側のキャップ11には凝縮水を適宜除去するためのコ
ック18が付帯したドレン抜き口17が設置されてい
る。中空糸膜の外表面は気体給排気口およびドレン抜き
口に臨んでいる。したがって、このドレン抜き口17か
ら各中空糸膜集合体から出たドレンを集水し排出するこ
とができる。缶体10に収納された中空糸膜集合体9
は、接続位置を固定する接続ガイド19で連結されてお
り、この接続ガイドにより形成される液体合流室20内
で中空糸膜集合体を通過した液体を合流させ、液体中の
溶存ガス濃度の均一化を図った後、次の中空糸膜集合体
へ送液される。また、接続ガイド19は、中空糸膜集合
体9と缶体10とが密着するような寸法構造になってお
り、缶体10内で中空糸膜集合体9が斜めに接続されて
リークが引き起される危険性はない。また、中空糸膜集
合体は、この接続ガイド19で接続されているので容易
に連結することができ、所要処理能力に合わせて中空糸
膜集合体の本数を缶体10の長さや接続口14の数を変
えるだけで目的とする用途へ対応することが可能であ
る。また、中空糸膜集合体を接続する部位は全て中空糸
膜集合体に設置されたシール材により着脱自在に接続、
固定されているため、容易に交換可能である。
【0019】図4は、本発明のガス交換用中空糸膜モジ
ュールの他の態様を示す模式断面図であり、直列に連結
された中空糸膜集合体が、複数組並列に接続されて缶体
内に収納されている。この例では、気体給排気口16は
缶体の側面部に配設され、ドレン抜き口17は下側のキ
ャップ11の側面の上方に配設されている。
【0020】
【発明の効果】本発明のガス交換モジュールは、ガス交
換性能に優れるとともに、用途に合わせ処理量を中空糸
膜集合体の本数を変更するだけで容易に対応できる。ま
た、中空糸膜集合体を簡便に交換でき、さらにはドレン
を各々の中空糸膜集合体の凝縮量に合わせることなく除
去することができるためにガス交換装置を簡便化するこ
とが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】中空糸膜集合体の例を示す摸式断面である。
【図2】中空糸膜集合体の他の例を示す摸式断面であ
る。
【図3】本発明のガス交換用中空糸膜モジュールを示す
摸式断面図である。
【図4】本発明のガス交換用中空糸膜モジュールの他の
態様を示す摸式断面図である。
【符号の説明】
1 円筒多孔容器 2 中空糸膜 3 接着剤 4 液入口 5 液出口 6 キャップ 7 シ−ル材 8 連結材 9 中空糸膜集合体 10 缶体容器 11 缶体キャップ 12 ガスケット 13 液体導入口 14 接続口 15 液体導出口 16 気体給排気口 17 ドレン抜き口 18 コック 19 接続ガイド 20 液体合流室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板倉 正則 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目1番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 (72)発明者 末吉 信也 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目1番60 号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究 所内 (56)参考文献 特開 平4−349902(JP,A) 特開 平5−103956(JP,A) 特開 平6−134210(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 61/00 - 65/10 C02F 1/20 B01D 19/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 液体導入口、液体導出口、気体給排気口
    およびドレン抜き口が設けられた缶体内に、中空糸膜の
    束の両端が接着剤で円筒多孔容器内に集束、固定され、
    該円筒多孔容器の端部にはキャップが接合されてなる
    空糸膜集合体が複数個接続されて配設され、該接続部
    は、相対する中空糸膜集合体のキャップ同士が向かい合
    うように挿入固定されると共に、キャップ同士の間に、
    各中空糸膜の中空部に連通する液体合流室を形成するた
    めの接続ガイドが配設されてなり、中空糸膜の中空部は
    液体導入口および液体導出口に連通し、中空糸膜の外表
    面は気体給排気口およびドレン抜き口に臨んでなるガス
    交換用中空糸膜モジュール。
  2. 【請求項2】 前記キャップが、前記円筒多孔容器の内
    径よりも小さい内径の液出入口を有する請求項1記載の
    中空糸膜モジュール。
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