JP3479373B2 - 中空糸型膜モジュール - Google Patents

中空糸型膜モジュール

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JP3479373B2 JP04237495A JP4237495A JP3479373B2 JP 3479373 B2 JP3479373 B2 JP 3479373B2 JP 04237495 A JP04237495 A JP 04237495A JP 4237495 A JP4237495 A JP 4237495A JP 3479373 B2 JP3479373 B2 JP 3479373B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、保護ネット内に挿入し
た中空糸膜束に直接流体圧が当たらないよう中空糸膜保
護板を設けた中空糸型膜モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、分離膜モジュールは色々な分野で
使用され、例えば、従来の凝集−沈殿−砂濾過−塩素滅
菌工程を経る方法に代わる新たな技術として水浄化シス
テムへの応用が、また食品分野においては、コーヒー、
紅茶、果汁の濃縮あるいは果汁の清澄化に、バイオ・酵
素・製薬分野においては、無菌パイロジェンフリー精製
水の製造等、さらに電子工業分野においては、ウエハー
研磨排水の再利用にと各種の分野で利用されている。
【0003】これら分離膜モジュールには、用途に応じ
種々のタイプがある。例えば、中空糸型膜モジュール、
スパイラルモジュール、プリーツモジュール、チューブ
ラーモジュール、プレートアンドフレームモジュールな
どが存在する。これらの内、中空糸型膜モジュールはコ
ンパクト性が高く、大きな膜面積をケースに収納できる
メリットがある。
【0004】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およ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。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また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少なくと1か所設けられた流体の出
入口から流出入する。また、近年、分離膜モジュールの
大型化に伴い、カートリッジ型式のモジュールも使用さ
れてきている。カートリッジ型式のモジュールは、一般
には、中空糸膜束や中空糸膜束を保護するネットおよび
中空糸膜束の樹脂封止部分から構成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ケーシングの側面に設
けた流体の出入口は、流体をケーシング内に通水した場
合に流体の流れの勢いが中空糸膜束に当り、中空糸膜を
強い力で動かすことがある。このような場合、中空糸膜
束を保護するネットがあっても、特に流体の勢いが強い
場合にはこの圧で中空糸膜が破損する場合がある。ま
た、流体の出入口が中空糸膜端部の樹脂封止部分の近傍
にある場合には、封止部分との境界面から中空糸膜が破
損する場合がある。この様な中空糸膜の破損が生じる
と、処理液が透過水側へ漏洩し、不利益を生じることに
なる。
【0006】これらの問題点を解決するため、幾つかの
モジュールがこれまでに提案されている。例えば、特開
昭62−144709号公報や特開昭63−15810
3号公報には、中空糸膜の保護に環状体や環状体突起が
提案されているが、環状体が中空糸膜束を取り巻いてい
るためケース内に空間部分が多くなり、中空糸型膜モジ
ュールのコンパクト性がそこなわれている。また、突起
部分が直接中空糸膜に触れるため、中空糸膜の損傷が懸
念される。また、特開昭62−204804号公報に
は、モジュールケーシングに中空糸膜の保護構造である
水流直接移動防壁を組み込んでいるが、ケーシングの構
造が複雑になりコスト的に不利益を生じている。また、
特開平2−187132号公報では、中空糸膜束の保護
スリーブの外に中空糸膜保護のため流入する流体に対す
る遮蔽体として機能する熱収縮性鞘を有しているが、保
護スリーブに十分な強度を有していないと中空糸膜保護
が不十分である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らはこのような
状況に鑑み、信頼性の高い中空糸型膜モジュールについ
て鋭意検討したところ、中空糸型膜モジュール内に特定
の中空糸膜保護板を設置することで、前記諸目的を達成
できることを見い出し、本発明を完成させるに至った。
【0008】すなわち本発明は、保護ネットに挿入され
た少なくとも一方の端部が樹脂封止された中空糸膜束
が、少なくとも円筒ケースの側面の1か所に流体の出入
口を有する円筒状ケースに収納されてなる中空糸型膜モ
ジュールにおいて、前記保護ネットの内部にあり、かつ
前記少なくとも一個所の流体の出入口部分に中空糸膜保
護板を有していることを特徴とする中空糸型膜モジュー
ルを提供するものである。また、保護ネットに挿入され
た中空糸膜束の両端が樹脂封止されており、中空糸膜保
護板の両端が、中空糸膜束両端の樹脂封止部分に中空糸
膜と共に封止固定されていることを特徴とする前記中空
糸型膜モジュールを提供するものである。また、中空糸
膜束が、少なくとも2重以上の保護ネットに挿入してあ
り、中空糸膜保護板と中空糸膜束の間に、少なくとも1
重以上の保護ネットを有することを特徴とする前記中空
糸型膜モジュールを提供するものである。さらに、中空
糸膜保護板に流体の出入りが可能な穴を有していること
を特徴とする前記の中空糸型膜モジュールを提供するも
のである。加えて、中空糸膜保護板のケーシング側に突
起を有していることを特徴とする前記の中空糸型膜モジ
ュールを提供するものである。また、円筒ケースの切断
面が円形となるように円筒ケースを切断したとき、最外
周の保護ネットの切断形状が、扇形であることを特徴と
する前記中空糸型膜モジュールを提供するものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
【0009】以下、図1および図2に本発明による中空
糸型膜モジュールを例示し、図を用いて本発明を具体的
に説明する。但し、本発明はこれらに限定されるもので
はない。
【0010】図1および図2において、ケーシング
(2)およびキャップ(1)はどの様な形状であっても
よいが、円筒状であれば円筒各部に内圧が均一に係るた
め特に好ましい。本例示では円筒状のケースおよび皿状
キャップを示した。図1−Aは、本発明の中空糸型膜モ
ジュールの縦断面である。本発明の中空糸膜モジュール
は中空糸膜の損傷を防止するため、中空糸膜束が保護ネ
ットの中に収められていることを特徴とする。なお、こ
の保護ネットは一重でも多重でも特に制限はない。
【0011】本発明に使用する保護ネットは原水あるい
は透過水等の液体に対する透過性を有することが必要で
あり、その透過性は使用する中空糸膜束のろ過に影響を
与えない程度であることが好ましい。中空糸膜束が保護
ネットと共にケーシング内に収納された後、原水または
透過水がケースハウジング内を自由に移動することがで
きるからである。従って、例えば、ネット状のものの
他、表面に細孔を有する多孔体などを使用することがで
きる。また材質についてはポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフィン系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポ
リエチレンテレフタレート系樹脂、ポリアミド系樹脂、
フッ素含有樹脂、AS樹脂、ABS樹脂、ステンレス等
の金属、セラミックス等が例示できる。一般的にはポリ
オレフィン系樹脂が安価で加工性もよく、厚さが0.5
〜8mm程度のネット状のものが保護筒としての適度な
強度を有するので好ましい。
【0012】中空糸膜保護板(7)は、樹脂接着部分
(8)に中空糸膜束(6)と共に封止されている。これ
により強固な中空糸膜保護板の固定が可能となる。な
お、中空糸膜保護板は、片端のみ樹脂封止部に固定され
ていてもよいが、両端が固定されていることが好まし
い。両端が固定されることで、中空糸膜保護板の振動が
緩和され中空糸膜束の損傷を緩和することができる。
【0013】本発明の中空糸型膜モジュールにおいて
は、中空糸膜保護板は保護ネットの積層数に拘らず、少
なくとも最外周保護ネットの内側に位置していることが
特徴である。中空糸膜が二重の保護ネットに挿入されて
いる場合には、中空糸膜保護板(7)は、図1−Aに示
したように外保護ネット(4)と内保護ネット(5)の
間に位置させることが好ましい。内保護ネットが存在す
れば、中空糸膜保護板が振動した場合にも、中空糸膜保
護板のエッジで中空糸膜束が傷つくのを防ぐことができ
るからである。また、中空糸膜束側に中空糸膜保護板を
設けることにより、ケーシング自体に中空糸膜保護構造
を作る必要がなくなるため、ケーシングの構造をシンプ
ルにすることが可能となる。これによりケーシング間の
互換性もよく、簡便な使用が可能となる。特にカートリ
ッジ型式の膜モジュールにおいては、ケーシング自体に
中空糸膜保護構造を設けると、ケーシングが複雑化する
ため必要以上にケーシングが大きくなり、中空糸型膜モ
ジュールの利点であるコンパクト性が損なわれる。この
ため本発明の導入は極めて有効である。
【0014】図1−Bは、本発明の中空糸型膜モジュー
ルを切断面が円形となるように切断したときの横断面を
示した。本発明の中空糸膜保護板(7)は、ケーシング
(2)の液の出入口(3)と中空糸膜束(6)の間に位
置させる。この様に配置させると、出入口(3)から流
入した流体の圧力が直接中空糸膜束に当たることがない
ため、中空糸膜の損傷を防止することができる。
【0015】本発明の中空糸膜保護板(7)は、図1−
Cに示すようにケースに挿入したときにケーシング方向
に向く突起部(9)を有することが好ましい。この突起
部(9)は最外周の保護ネット(4)と接触し、中空糸
膜保護板(7)が、流れの勢いで動くことを制御する。
また、最外周保護ネット(4)と中空糸膜保護板(7)
の間に空間を作り出すため、流体の流れる道を作り、均
一な流れを生み出す役目も果たす。このため、中空糸膜
保護板は、流体の出入り時に、その激しい勢いを止める
役目を十分に果たすことができる。前記突起の形状およ
び大きさには特に制限はない。
【0016】中空糸膜保護板の形状は、どの様な形状で
もよい。図2−Aに平板状の中空糸膜保護板を、また、
図2−Bに弧状の中空糸膜保護板を例示した。その大き
さは特に制限はないが、流体の出入口の穴より大きいこ
とが好ましい。また、中空糸膜保護板(7)は、図2−
Aに示すように、透過液等の移動を可能とする貫通口
(10)を有することが好ましい。前記流体の流れる貫
通口から、均一に中空糸型膜モジュール内に流体を導く
ことができるからである。貫通口の形状および大きさは
特に制限はない。
【0017】なお、中空糸膜保護板の材質は、どの様な
ものでもよい。たとえば、ステンレス、セラミック、F
RP、ポリサルホン、PVC、ポリカーボネート、ナイ
ロン、アクリル、フッ素基含有樹脂、ポリイミド、A
S、ABS、ポリプロピレン、ポリエチレン等が例示さ
れる。
【0018】最外周の保護ネットの形状は、どの様な形
状でも良い。例えば、円筒状でも良いし扇形でもよい。
また多角形筒状でもよい。特には扇形の最外周の保護ネ
ットを有するモジュール(中空糸膜エレメント)が好ま
しい。扇形は角を有しているため、中空糸膜保護板を挿
入した時の効果が大きいからである。図1−Cでは、外
保護ネット(4)の形状が扇形のものを示し、この扇形
中空糸膜束を4本挿入した図である。このような場合、
ケーシング(2)の液の出入口(3)と中空糸(6)の
間に位置する様に、扇形外保護ネット(4)に中空糸膜
保護板(7)が設置してある。
【0019】また、本発明をカートリッジ型のモジュー
ルに適応する場合、装着する中空糸膜エレメントの数
は、いくらでもよい。例えば、1〜30本程度、好まし
くは、3〜7本程度である。このエレメントの内、ケー
シングの出入口近傍に設置する中空糸膜エレメントのみ
に中空糸膜保護板を設置すればよい。
【0020】
【発明の効果】本発明のモジュールは、中空糸型膜モジ
ュール内に特定の中空糸膜保護板を設置することで、流
体の出入り時に生じる激しい振動による中空糸膜の破損
を防ぐことができる。また、本モジュールは、どの様な
型のモジュールにも適応できる。特に、大量処理を必要
とする大型のモジュールに対し効果が大きい。また、本
発明のモジュールは、どの様な用途のモジュールにも適
応できる。例えば、従来の凝集−沈殿−砂濾過−塩素滅
菌工程を経る方法に代わる新たな技術として水浄化シス
テムへの応用ができる。さらに、食品分野においては、
コーヒー、紅茶、果汁の濃縮あるいは果汁の清澄化に、
バイオ・酵素・製薬分野においては、無菌パイロジェン
フリー精製水の製造等、さらに電子工業分野において
は、ウエハー研磨排水の再利用などがあげられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の中空糸型膜モジュールの一例を示す。
図1−Aは、本発明の中空糸型膜モジュールの縦断面で
ある。図1−Bは、本発明の中空糸型膜モジュールの横
断面を示した。図1−Cは、4本の外保護ネットが扇形
の中空糸膜モジュールを示した。
【図2】本発明の中空糸膜保護板の一例を示す。図2−
Aは、平板状の中空糸膜保護板を示す。図2−Bは、弧
状の中空糸膜保護板を示す。
【符号の説明】
1 キャップ 2 ケーシング 3 液の出入口 4 外保護ネット(最外周保護ネット) 5 内保護ネット 6 中空糸膜束 7 中空糸膜保護板 8 樹脂封止部分 9 突起部 10 貫通口

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 保護ネットに挿入された少なくとも一方
    の端部が樹脂封止された中空糸膜束が、少なくとも円筒
    ケースの側面の1か所に流体の出入口を有する円筒状ケ
    ースに収納されてなる中空糸型膜モジュールにおいて、
    前記保護ネットの内部にあり、かつ前記少なくとも一個
    所の流体の出入口部分に中空糸膜保護板を有しているこ
    とを特徴とする中空糸型膜モジュール。
  2. 【請求項2】 保護ネットに挿入された中空糸膜束の両
    端が樹脂封止されており、中空糸膜保護板の両端が、中
    空糸膜束両端の樹脂封止部分に中空糸膜と共に封止固定
    されていることを特徴とする請求項1に記載の中空糸型
    膜モジュール。
  3. 【請求項3】 中空糸膜束が、少なくとも2重以上の保
    護ネットに挿入してあり、中空糸膜保護板と中空糸膜束
    の間に、少なくとも1重以上の保護ネットを有すること
    を特徴とする請求項1または2に記載の中空糸型膜モジ
    ュール。
  4. 【請求項4】 中空糸膜保護板に流体の出入りが可能な
    穴を有していることを特徴とする請求項1から3のいず
    れか1項に記載の中空糸型膜モジュール。
  5. 【請求項5】 中空糸膜保護板のケーシング側に突起を
    有していることを特徴とする請求項1から4のいずれか
    1項に記載の中空糸型膜モジュール。
  6. 【請求項6】 円筒ケースの切断面が円形となるように
    円筒ケースを切断したとき、最外周の保護ネットの切断
    形状が、扇形であることを特徴とする請求項5に記載の
    中空糸型膜モジュール。
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