JP5061059B2 - 中空糸型膜モジュール - Google Patents

Description

本発明は、各種水処理分野で使用する中空糸型膜モジュールとその製造方法に関する。

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。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する方法や中央部集水管に集められる方法等がある。
US2003/0150807 A1 US6,183,639 B1

中空糸膜束の中央部に設けられた集水管は円筒形であり、膜モジュールの外径寸法を変えずに中空糸膜の充填率を高める観点から、できる限り肉薄が好ましい。しかし、肉薄であると、封止用樹脂で封止された中空糸膜束の端部を切断するときに集水管の一部が樹脂封止部から剥がれたり、運転を継続する過程で剥がれ易くなったりする場合がある。このように集水管の一部が封止用樹脂から剥がれると、処理液が透過水側へ漏洩することがある。

本発明は、製造時及び運転時において、集水管が樹脂封止部から剥がれることがない中空糸型膜モジュールと、その製造方法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、
円筒ケース内に集水管と中空糸膜束が収容された中空糸型膜モジュールであり、
集水管の周囲に中空糸膜束が配置されており、少なくとも一端側の集水管と中空糸膜束が封止用樹脂で一体化されており、
前記封止用樹脂で一体化された集水管と中空糸膜束が、前記集水管の端面が前記中空糸膜束の端面よりも内側に引っ込んだ状態で固定されている、中空糸型膜モジュールを提供する。

また本発明は、他の課題の解決手段として、
上記の中空糸型膜モジュールの製造方法であり、
集水管とその周囲に配置した中空糸膜束の少なくとも一端側を封止用樹脂で封止するとき、前記集水管の端面が前記中空糸膜束の端面よりも内側に引っ込むようにして封止する工程、
封止用樹脂で封止された端部を切断するとき、前記中空糸膜束の端部のみを切断して、前記集水管の端面が前記中空糸膜束の端面よりも内側に引っ込んだ状態になるようにする工程、
を備えている、中空糸型膜モジュールの製造方法を提供する。

本発明の中空糸型膜モジュールは、製造時及び運転時において、集水管が樹脂封止部から剥がれることがない。

＜中空糸型膜モジュール＞
図１、図２により、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の中空糸型膜モジュール１０の縦方向への部分断面図、図２は図１の部分拡大図である。

中空糸型膜モジュール１０は、円筒ケース１１内に集水管１２と中空糸膜束１３が収容されている。集水管１２は、中空糸膜束１３と正対している周面に複数の集水口１４を有している。

円筒ケース１１と集水管１２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。

集水管１２の周囲に中空糸膜束１３が配置されており、集水管１２と中空糸膜束１３の両端側は、樹脂封止部１５にて一体化されている。

樹脂封止部１５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。

集水管１２の端面（開口部周縁）１２ａは、中空糸膜束１３の端面１３ａ（樹脂封止部１５の端面１５ａ）よりも、内側に長さＬ_１だけ引っ込んだ状態で固定されている。Ｌ_１は３〜１０ｍｍが好ましく、より好ましくは３〜５ｍｍの範囲であることが好ましい。

集水管１２の開口部付近の内周壁は、他部材、例えば、パイプ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）をしている。

中空糸型膜モジュール１０は、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に、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。１６はキャップを被せて固定するための部材である。

＜中空糸型膜モジュールの製造方法＞
次に、図１〜図３により、本発明の中空糸型膜モジュールの製造方法を説明する。

図３は、集水管１２と中空糸膜束１３（又は樹脂封止部１５）の両端（図では一端のみを表示）を封止用樹脂で封止した状態（破線で示す部分まで封止用樹脂で覆われている状態）を示している。この状態では、集水管１２の端面（開口部周縁）１２ａと中空糸膜束の端面１３ａ’（又は樹脂封止部の端面１５ａ’）との間隔は、Ｌ_１とＬ_２の合計長さとなっている。

次に、スライサーにより、樹脂封止部１５をＬ_２の長さ分だけ切断し、図２に示すようにして、中空糸膜束１３の端部を開口させる。この状態でも、集水管１２の端面（開口部周縁）１２ａと中空糸膜束の端面１３ａ（又は樹脂封止部の端面１５ａ）との間隔は、Ｌ_１の長さとなっているから、切断作業により、集水管１２の端面１２ａが切断されることがないため（即ち、切断作業により、集水管１２、集水管１２と樹脂封止部１５との接触部分に外力が加えられることがないため）、集水管１２から中空糸膜束１３が剥がれることがない。

このようにして得られた中空糸型膜モジュール１０では、切断作業時に集水管１２と、集水管１２と樹脂封止部１５の接触部に外力が加えられることなく、集水管の端面１２ａは、中空糸膜束１３の端面１３ａ（樹脂封止部１５の端面１５ａ）よりも内側に引っ込んだ状態で固定されているから、濾過運転時においても、集水管１２が樹脂封止部１５から剥がれることがない。

実施例１
（第一工程）
酢酸セルロース系樹脂からなる中空糸膜（ダイセン・メンブレン・システムズ社製）とポリ塩化ビニル製の集水管（厚さ１mm，長さ1094mm）を筒状のケース（長さ1100mm）に収容した。

（第二工程）
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。

（第三工程）
封止された中空糸膜の端部をスライサー（自動トリミング装置，コムス社製）を用いて中空糸膜端部を開口させた。このとき、集水管端部が中空糸膜開口端面より３mm引っ込んだ状態になるように切断した。切断作業に切断部分を肉眼で確認したところ、集水管は樹脂封止部から剥がれていなかった。

比較例１
（第一工程）
酢酸セルロース系樹脂からなる中空糸膜（ダイセン・メンブレン・システムズ社製）とポリ塩化ビニル製集水管（厚さ１mm，長さ1146mm）を筒状のケース（長さ1100mm）に収納した。

（第二工程）
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。

（第三工程）
封止された中空糸膜及びポリ塩化ビニル製の集水管の端部をスライサー（自動トリミング装置，コムス社製）を用いて中空糸膜端部を開口させた。このとき、集水管端部が中空糸膜開口端面と同一高さとなり、集水管の一部が樹脂封止部から剥がれていた。

本発明の中空糸膜型モジュールの縦方向の部分断面図 図１の部分拡大図。 図１の中空糸型膜モジュールの製造方法の説明図。

符号の説明

１０ 中空糸型膜モジュール
１１ 円筒ケース
１２ 集水管
１２ａ 集水管端面
１３ 中空糸膜束
１３ａ 中空糸膜束端面
１４ 集水口
１５ 樹脂封止部
１５ａ 樹脂封止部端面

Claims (3)

1. 円筒ケース内に集水管と中空糸膜束が収容された中空糸型膜モジュールであり、
   集水管の周囲に中空糸膜束が配置されており、少なくとも一端側の集水管と中空糸膜束が封止用樹脂で一体化されており、
   前記封止用樹脂で一体化された集水管と中空糸膜束が、前記集水管の端面が前記中空糸膜束の端面よりも内側に引っ込んだ状態で固定されており、
   前記集水管が、一端側又は両端側の内壁面に他の接続部品と接続できる構造を有している、中空糸型膜モジュール。
2. 前記集水管の端面が、前記中空糸膜束の端面よりも３〜１０ｍｍの範囲で内側に引っ込んだ状態で固定されている、請求項１記載の中空糸型膜モジュール。
3. 請求項１又は２に記載の中空糸型膜モジュールの製造方法であり、
   集水管とその周囲に配置した中空糸膜束の少なくとも一端側を封止用樹脂で封止するとき、前記集水管の端面が前記中空糸膜束の端面よりも内側に引っ込むようにして封止する工程、
   封止用樹脂で封止された端部を切断するとき、前記中空糸膜束の端部のみを切断して、前記集水管の端面が前記中空糸膜束の端面よりも内側に引っ込んだ状態になるようにする工程、
   を備えている、中空糸型膜モジュールの製造方法。

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