JP5708619B2

JP5708619B2 - 中空糸膜モジュール

Info

Publication number: JP5708619B2
Application number: JP2012257184A
Authority: JP
Inventors: 民雄稲村; 良栄高橋; 穣幸田; 山本　浩和; 浩和山本; 雄介井川
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2032-11-26
Also published as: JP2014104383A

Description

本発明は、中空糸膜モジュールに関する。さらに詳しくは、液体の脱気などに用いられる中空糸膜モジュールに関する。

現在、中空糸膜モジュールは液体の脱気、ろ過、分離、濃縮などに、あるいは気体の加湿、除湿などに用いられている。例えば、水中など液体中の気体を除去する方法としては、例えば特許文献１の図４に示されるような中空糸膜モジュールを用いた膜式脱気方法が採用されており、これは中空糸膜モジュールの中空糸膜束外側部に被処理液体を流し、中空糸膜内部空間側を減圧にしてそこから液体中に溶存する気体の除去が行われる。

このような中空糸膜モジュールとしては、例えば図２に示されるように、複数本の中空糸膜４の両束端部を左右の束着管にそれぞれ挿嵌し、各束着管に中空糸膜端部をポッティング部５、５’を介して固定せしめたものが用いられ、中空糸膜モジュール１の長軸方向に対して側周面からろ過の対象となる液体等が供給されるといったものが挙げられる。しかるに、これらの中空糸膜モジュール１をOリング８、８’を介して格納しているハウジング７には、液体流入口９および液体流出口１０が中空糸膜４の長軸方向に対して側周面側に設けられている。その結果、膜モジュール側周面から供給された液体は、中空糸膜内部空間側を脱気口１１、１１’から減圧した場合に主として中空糸膜束の外表面を通過して脱気されることとなるため、中空糸膜束の中心部分に位置する中空糸膜４は、中空糸膜束外表面近傍に位置する中空糸膜４と比べると有効に使用されないものであった。

特開２００２−１１３３３４号公報

本発明の目的は、中空糸膜両束端部をそれぞれ束着管に嵌挿し、中空糸膜の中空内部のみが外部に開放されるように中空糸膜両端部を各束着管にポッティング部を介して固定せしめた中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜束側周面あるいはその近傍に位置する中空糸膜のみならず、中空糸膜束内部に位置する中空糸膜をも有効に機能させることを可能とする中空糸膜モジュールを提供することにある。

かかる本発明の目的は、中空糸膜両束端部をそれぞれ束着管に嵌挿し、中空糸膜の中空内部のみが外部に開放されるように中空糸膜両端部を各束着管にそれぞれポッティング部を介して固定せしめた中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜束の片端部の中空糸膜中空開口部を封止材によって封止せしめるとともに、中空糸膜の中空内部が封止された側のモジュール端部のポッティング部中央部分に、モジュール外部から供給された流体の流出口となる、モジュール内部への円錐形貫通穴を設けた中空糸膜モジュールによって達成される。

中空糸膜束の片端部の中空糸膜中空開口部を封止せめるとともに、中空糸膜、一般には多孔質中空糸膜の中空内部が封止されたモジュール端部のポッティング部中央部分にモジュール内部への円錐形貫通穴を設けることにより、中空糸膜モジュールに流体を循環させた場合、従来は主として中空糸膜束の側周面あるいはその近傍を通過していた流体、例えば液体が、中空糸膜束中心部を通過するようにその流路を変更することが可能となる。その結果、中空糸膜束の側周面付近だけではなく、中央部付近に位置する中空糸膜をも有効に機能させることができるといったすぐれた効果を奏する。

本発明に係る中空糸膜モジュールの一態様を示す図であり、(a)は下半分を長軸方向中心線端面図として示した正面図、(b)は左側面図、(c)は右側面図、(d)はこれをハウジングに装着せしめた態様を示す長軸方向中心線端面図である従来の中空糸膜モジュールの一態様を示す長軸方向中心線端面図である

本発明に係る中空糸膜モジュールは、中空糸膜両束端部をそれぞれ束着管に嵌挿し、中空糸膜、一般には多孔質中空糸膜の中空内部のみが外部に開放されるように中空糸膜両端部を各束着管にそれぞれポッティング部を介して固定せしめた中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜束の片端部の中空糸膜中空開口部が封止材によって封止されるとともに、中空糸膜の中空内部が封止された側のモジュール端部のポッティング部中央部分に、モジュール外部から供給された流体の流出口となる、モジュール内部への円錐形貫通穴が設けられている。

以下、図面を参照しながら本発明に係る中空糸膜モジュール用の具体的態様を詳細に説明する。なお、以下に述べる具体的態様はあくまで本発明の一態様を例示しているに過ぎず、本発明は次の各態様に限定されるものではない。

図１(a)は、本発明に係る中空糸膜モジュール１の一態様を示す一部端面正面図であり、図の上半分は中空糸膜モジュールの正面図、図の下半分は中空糸膜モジュールの長軸方向に対する中心線端面図となっている。左束着管２および右束着管３には、そこに充填される複数本の中空糸膜４、一般には多孔質中空糸膜からなる中空糸膜束端部がそれぞれ収容され、中空糸膜モジュールの両端部には、各中空糸膜４端部の外壁面間および中空糸膜４端部と左束着管２あるいは右束着管３との内壁面間を封止固定するポッティング部５、５’が備えられている。一般に、ポッティング部は、好ましくはエポキシ系接着剤のように耐熱性の高い接着剤で一次封入をして第１ポッティング部(外部側)を設け、さらに発熱の低い軟性のある接着剤で二次封入をして第２ポッティング部(内部側)を設けるといった多段ポッティングにより形成される。このように多段ポッティングとすることにより、ポッティングが硬化する際に生じる発熱を抑えることができ、特に中空糸膜との界面間の発熱を抑えることで中空糸膜の切れなどを防止することができる。

本発明においては、一方のポッティング部５に位置する中空糸膜４は、その中空内部がポッティング材と同じ材料によって封止されているが、他方のポッティング部５’に位置する中空糸膜４はその中空内部が外部に開放されている。中空内部が外部に開放されるように各中空糸膜端部の外壁面間および中空糸膜端部と右束着管３との内壁面間をそれぞれ封止固定してポッティング部を形成させる方法としては、例えばポッティングする前に中空糸膜端部の中空部を封止した後、ポッティングを行ってポッティング部形成し、さらに中空糸膜中空部が開口するように中空糸膜をカットする方法などが挙げられる。また、中空内部をポッティング材と同じ材料によって封止する方法としては、中空糸膜端部をポッティング材と同じ材料によって封止したうえで束着管内に収容し、ポッティング部を形成する態様のほか、中空糸膜端部を封止していない中空糸膜束を束着管内に収容し、ポッティング部を形成すると同時に中空糸膜端部の封止をあわせて行う方法が挙げられる。このとき、中空糸膜束の束着管内への収容は、中空糸膜端部を束着管端部と揃える態様のほか中空糸膜端部を束着管端部よりも束着管内側に配置して中空糸膜端部を封止する態様のいずれも用いることができる。

中空糸膜の中空内部が封止されたモジュール端部のポッティング部５の中央部分には、モジュール外部から供給された液体等の流体の流出口となる、モジュール内部へのポッティング部円錐形貫通穴６が設けられている。かかる円錐形貫通穴は、ポッティング前に例えば先端が円錐形となっている軸方向突起を中空糸膜束に挿入してポッティングを行った後、突起を取り外すことなどによって形成される。

ポッティング部円錐形貫通穴６は、中空糸膜モジュール１の外部から供給された流体の流出口として機能する。脱気対象等となる流体は、中空糸膜束側周表面から供給されて中空糸膜束中央部まで到達した後、封止されたモジュール端部ポッティング部５の中央に設けられたポッティング部円錐形貫通穴６から流出することとなる。かかる構成を採用することにより、中空糸膜の配置位置にかかわらず収容されているすべての中空糸膜を有効に利用することができ、中空糸膜モジュールの性能を向上させることができるといったすぐれた効果を奏する。

図１(b)は、図１(a)で示した中空糸膜モジュール１の左側面図、図１(c)は、図１(a)で示した中空糸膜モジュール１の右側面図である。図１(c)では中空糸膜４の開口部分は中空糸膜端部中空開口部１３となっているのに対して、図１(b)では中空糸膜４の開口部分が封止剤によって封止されて中空糸膜端部中空閉塞部１２となっており、また中空糸膜の中空内部が封止された側のモジュール端部のポッティング部５の中央部分にモジュール内部へのポッティング部円錐形貫通穴６が設けられている。中空糸膜中空部分が封止剤によって封止されていることにより、かかる部分からの気体または液体の流出、流入はなく、ポッティング部５の中央部分に設けられたモジュール内部へのポッティング部円錐形貫通穴６が中空糸膜束外部より供給された流体の流出口となって機能することとなる。

図１(d)は、図１(a)で示した中空糸膜モジュール１を、左束着管２または右束着管３に装着したOリング８、８’を介してハウジング７に格納せしめた態様を示す長軸方向中心線端面図である。図２に示されるように、従来のハウジング７には中空糸膜４の長軸方向に対して側周面側に液体流入口９に加えて液体流出口１０が設けられていたため、供給された液体の大部分は中空糸膜束の側周表面あるいはその近傍を通過するだけになっていたが、本発明では液体流出口１０が中空糸膜モジュール１の片端部側に設けられることとなるため、脱気対象となる液体は、中空糸膜束外表面から中空糸膜束中央部まで到達することとなり、中空糸膜４の配置位置にかかわらず収容されたすべての中空糸膜を有効に利用して脱気が行われることから、同じ中空糸膜本数を用いた中空糸膜モジュールの場合に、さらなる性能の向上を達成せしめることが可能となる。

１中空糸膜モジュール
２左束着管
３右束着管
４中空糸膜
５、５’ ポッティング部
６ポッティング部円錐形貫通穴
７ハウジング
８、８’ Oリング
９液体流入口
１０液体流出口
１１、１１’ 脱気口
１２中空糸膜端部中空閉塞部
１３中空糸膜端部中空開口部

Claims

中空糸膜両束端部をそれぞれ束着管に嵌挿し、中空糸膜の中空内部のみが外部に開放されるように中空糸膜両端部を各束着管にそれぞれポッティング部を介して固定せしめた中空糸膜モジュールにおいて、
中空糸膜束の片端部の中空糸膜中空開口部を封止材によって封止せしめるとともに、中空糸膜の中空内部が封止された側のモジュール端部のポッティング部中央部分に、モジュール外部から供給された流体の流出口となる、モジュール内部への円錐形貫通穴を設けたことを特徴とする中空糸膜モジュール。
中空糸膜の中空内部が、ポッティング材と同じ材料によって封止されている請求項１記載の中空糸膜モジュール。
液体の脱気に用いられる請求項１または２記載の中空糸膜モジュール。