JP6079871B2 - 中空糸膜モジュールとその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、中空糸膜モジュールとその製造方法に関する。
本出願は、２０１４年３月１０日に日本に出願された特願２０１４−０４６８７３号に基づき、優先権を主張し、その内容をここに援用する。

近年、各家庭などでは、水道水を浄化する浄水器が一般的に使用されている。このような浄水器としては、濾過材として中空糸膜モジュールを用いたものが多く知られている。
上記の中空糸膜モジュールとしては、多数本の中空糸膜を曲げて形成した中空糸膜束を、円筒状のケース内に装填し、このケース内に固定用樹脂を注入して前記中空糸膜束の曲げ部と反対の側を前記ケースの底部に固定したものが知られている。

ケース内に装填、収容される中空糸膜束としては、多数本の中空糸膜をＵ字状に曲げたものが一般的である。しかし、単に中空糸膜をＵ字状に曲げただけでは、特に、この中空糸膜束を円筒状のケースに収容した場合、中空糸膜の充填効率が低くなり、濾過性能を高めるのが難しくなる。すなわち、中空糸膜を単にＵ字状に曲げて中空糸膜束を形成した場合、この中空糸膜束の平面視形状は略矩形状や長円形状になるため、平面視して直線となる部位と平面視円形のケースの内面との間に空隙が形成され、結果として充填効率が低くなる。また、このように充填効率が低くなるため、所定の濾過性能を得る必要上、モジュールの小型化が困難になっている。

そこで、特許文献１の浄水用カートリッジでは、中空糸膜をＵ字状に曲げて中空糸膜束を形成し、さらにこの中空糸膜束を捩ってケースに収容することにより、中空糸膜の充填効率を高めている。
また、特許文献２の中空糸膜モジュールでは、中空糸膜をＵ字状に曲げた中空糸膜束を、複数に小分けして構成している。
さらに、特許文献３の中空糸膜モジュールでは、多数本の中空糸膜の束を曲げ、かつ、ねじってケースに収納している。

特開平６−１４２６５０号公報 実開平７−２４４３０号公報 特開平７−２１３８７２号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献３のように中空糸膜束をねじって中空糸膜モジュールを形成した場合、ねじった部位で中空糸膜どうしが互いに密着するため、この密着部分が濾過に有効に活用されず、したがって、濾過性能が充分に高くなるまでには至っていない。
また、前述した中空糸膜束とケースの内面との間に発生する空隙も解消されずにそのまま残ってしまう。

また、前述したように、中空糸膜モジュールを製造する場合、ケース内に固定用樹脂を注入して中空糸膜束の曲げ部と反対の側をケースの底部に固定するが、特許文献１〜特許文献３のような中空糸膜モジュールでは、固定用樹脂の注入を、例えば、専用の治具を用いてケースの横などから行い、ケースの底部に充填する必要があり、したがって固定用樹脂をケースの径方向に均一に注入、充填するのが困難になる。

そのため、ケースの底部に対する中空糸膜束の固定や、中空糸膜間の封止などにムラができることから、中空糸膜束の底部を確実に固定、封止するべく、固定用樹脂の層高を充分に厚く（高く）する必要がある。
しかしながら、このように固定用樹脂の層高を充分に厚くすると、その分だけ、中空糸膜モジュールの小型化が阻まれてしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、ケースに対する中空糸膜の充填効率を高めて濾過性能を向上するとともに、小型化を可能にした中空糸膜モジュールと、その製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係る中空糸膜モジュールは、多数本の中空糸膜をＵ字状に曲げた中空糸膜束を筒状のケース内に装填し、該ケース内に固定用樹脂を注入して前記中空糸膜束の曲げ部と反対の側を前記ケースの底部に固定した中空糸膜モジュールであって、前記中空糸膜が、前記ケース内で、該ケースの中央部から内壁部に向けてＵ字状に曲げられ、且つ、前記ケースの中央部から放射状に配置されていることで、前記中空糸膜束が略円筒状に形成されており、前記中空糸膜束の略中心部には前記ケースの高さ方向に沿って空隙部が形成され、前記空隙部には芯棒が挿通されている。

本発明の中空糸膜モジュールによれば、中空糸膜がケース内でＵ字状に曲げられており、例えば、中空糸膜の曲げ方向が一定方向に揃えられることなく異なる方向を向くように形成することができるので、その平面形状をケースの平面形状に合わせて形成することができ、したがって、ケースに対する中空糸膜の充填効率を高めることができる。
また、中空糸膜束の略中心部にケースの高さ方向に沿って空隙部が形成され、この空隙部に芯棒が挿通されているので、空隙部に水が流入しやすくなる。これにより、中空糸膜束の中心部に水が流入し易くなることから、ろ過流量が増加し、より短い時間で水をろ過することが可能となる。また、中空糸膜束の中心部に水が流入し易くなることにより、中空糸膜の膜面積をより有効に利用しながら水を濾過することが可能となる。

また、この構成によれば、中空糸膜束の略中心部に前記空隙部を形成するのが容易になり、さらに、中空糸膜束の平面視形状を容易に円形にすることができる。

また、前記中空糸膜モジュールにおいて、前記芯棒は、前記固定用樹脂注入用のチューブであることが好ましい。
この構成によれば、製造時、ケース内に固定用樹脂を注入して中空糸膜束の曲げ部と反対の側をケースの底部に固定する際、前記チューブを通して固定用樹脂を注入することにより、ケースの底部に固定用樹脂を均一に注入、充填することができる。

また、前記中空糸膜モジュールにおいて、前記ケースが円筒状であることが好ましい。
この構成によれば、中空糸膜束の平面視形状を円形にすることにより、この中空糸膜束を、ケースの内壁面との間にほとんど隙間をあけることなく装填することができる。

本発明に係る中空糸膜モジュールは、多数本の中空糸膜をＵ字状に曲げた中空糸膜束を筒状のケース内に装填し、該ケース内に固定用樹脂を注入して前記中空糸膜束の曲げ部と反対の側を前記ケースの底部に固定した中空糸膜モジュールであって、前記中空糸膜束は、多数本の前記中空糸膜からなるとともに周方向にて複数に分割された小束によって略円筒状に形成され、且つ、複数の前記小束を構成する多数本の前記中空糸膜の曲げ方向が、各々の前記小束間で一定方向に揃えられるか、又は、一定方向に揃えられることなく異なる方向を向くように形成されており、前記中空糸膜束の略中心部には前記ケースの高さ方向に沿って空隙部が形成され、前記空隙部には芯棒が挿通されている。
この構成によれば、中空糸膜束を小束によって形成したことでその膜面積を増加することができる。また、中空糸膜束の略中心部に前記空隙部を形成するのが容易になり、さらに、中空糸膜束の平面視形状をケースの平面視形状に合わせて適宜に形成することができる。

本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、多数本の中空糸膜をＵ字状に曲げた中空糸膜束を筒状のケース内に装填し、該ケース内に固定用樹脂を注入して前記中空糸膜束の曲げ部と反対の側を前記ケースの底部に固定する中空糸膜モジュールの製造方法であって、多数本の中空糸膜を、芯棒を中心にして該中心側から外側に向けて、略中心部に空隙部が形成されるようにしてＵ字状に曲げるとともに、前記中空糸膜を、前記芯棒を中心にして放射状に配置して集束することで略円筒状の中空糸膜束を形成するステップと、前記空隙部にチューブを設けるステップと、前記中空糸膜束の曲げ部と反対の側を加熱切断して底面部を形成するステップと、前記底面部を形成した中空糸膜束を筒状のケース内に装填するステップと、前記チューブを通して前記ケースの底部側に固定用樹脂を注入し、前記中空糸膜束の底面部側を前記ケースの底部に固定するステップと、前記ケースの底部側を切断して前記中空糸膜束の底面部側を切断し、該中空糸膜束の開口端を露出させるステップと、を有する。

本発明の中空糸膜モジュールの製造方法によれば、前記の方法により、中空糸膜束をＵ字状に曲げて中空糸膜束を形成することで、曲げ方向が一定方向に揃えられることなく異なる方向を向くように形成することが可能になるので、その平面形状をケースの平面形状に合わせて形成することができ、したがって、ケースに対する中空糸膜の充填効率を高めることができる。また、中空糸膜束の略中心部に空隙部を形成するとともに、この空隙部にチューブを設け、該チューブを通してケースの底部側に固定用樹脂を注入し、中空糸膜束の底面部側をケースの底部に固定するようにしたので、ケースの底部に固定用樹脂を均一に注入、充填することができる。

また、芯棒によって中空糸膜束の略中心部に空隙部を形成するのが容易になり、さらに、中空糸膜束の平面視形状を容易に円形にすることができる。

また、前記中空糸膜モジュールの製造方法においては、前記芯棒として、前記チューブを用いることが好ましい。
この構成によれば、芯棒としてチューブを用いることにより、中空糸膜束を形成するステップによって空隙部にチューブを設けるステップを兼ねることができ、したがって、工程を簡略化することができる。

また、前記中空糸膜モジュールの製造方法において、前記空隙部にチューブを設けるステップでは、前記中空糸膜束から前記芯棒を外した後、形成された空隙部に前記チューブを挿通することが好ましい。
この構成によれば、芯棒として所望の空隙部が形成可能な適宜なものを用いることができ、したがって、中空糸膜束を形成するステップを簡易化することができる。

また、前記中空糸膜モジュールの製造方法においては、前記ケースが円筒状であることが好ましい。
この構成によれば、中空糸膜束の平面視形状を円形にすることにより、この中空糸膜束を、ケースの内壁面との間にほとんど隙間をあけることなく装填することができる。

本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、多数本の中空糸膜をＵ字状に曲げた中空糸膜束を筒状のケース内に装填し、該ケース内に固定用樹脂を注入して前記中空糸膜束の曲げ部と反対の側を前記ケースの底部に固定する中空糸膜モジュールの製造方法であって、多数本の中空糸膜をＵ字状に曲げることにより、多数本の前記中空糸膜からなるとともに、周方向にて複数に分割された小束から形成される略円筒状の中空糸膜束を、芯棒を中心にして略中心部に空隙部が形成されるように形成し、且つ、複数の前記小束を構成する多数本の前記中空糸膜の曲げ方向が、各々の前記小束の間で一定方向に揃えられるか、又は、一定方向に揃えられることなく異なる方向を向くように形成するステップと、前記空隙部にチューブを設けるステップと、前記中空糸膜束の曲げ部と反対の側を加熱切断して底面部を形成するステップと、前記底面部を形成した中空糸膜束を筒状のケース内に装填するステップと、前記チューブを通して前記ケースの底部側に固定用樹脂を注入し、前記中空糸膜束の底面部側を前記ケースの底部に固定するステップと、前記ケースの底部側を切断して前記中空糸膜束の底面部側を切断し、該中空糸膜束の開口端を露出させるステップと、を有する。
この構成によれば、中空糸膜束を小束によって形成することでその膜面積を増加することができる。また、中空糸膜束の略中心部に前記空隙部を形成するのが容易になり、さらに、中空糸膜束の平面視形状をケースの平面視形状に合わせて適宜に形成することができる。

本発明の中空糸膜モジュールとその製造方法によれば、中空糸膜束の平面形状をケースの平面形状に合わせて形成することにより、ケースに対する中空糸膜の充填効率を高めることができ、したがって、濾過性能を向上することができる。また、中空糸膜束の略中心部にケースの高さ方向に沿って形成された空隙部に芯棒が挿通されているので、中空糸膜束の中心部に水が流入し易くなることから、ろ過流量が増加し、より短い時間で水をろ過することが可能になり、また、中空糸膜の膜面積をより有効に利用しながら水を濾過することが可能となる。
さらに、芯棒としてチューブを採用した場合には、これを通して固定用樹脂を注入することにより、ケースの底部に固定用樹脂を均一に注入、充填することができる。したがって、固定用樹脂の層高を比較的薄く（低く）することができ、これによって中空糸膜モジュールの小型化を可能にすることができる。

本発明に係る中空糸膜モジュールの一実施形態の概略構成を示す側断面図である。 本発明に係る中空糸膜モジュールの一実施形態の概略構成を示す平面図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示した中空糸膜モジュールに用いられる中空糸膜束の概略構成を示す斜視図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示した中空糸膜モジュールに用いられる中空糸膜束の概略構成を示す平面図である。 中空糸膜束の加熱切断処理を説明するための図である。 中空糸膜束のケース内への装填処理を説明するための図である。 固定用樹脂の注入処理を説明するための図である。 中空糸膜束の変形例を示す平面図である。 本発明に係る中空糸膜モジュールの実施例について説明する図であり、中空糸膜モジュールを容器内に設置してポット型浄水器を構成した状態を示す断面図である。

以下、本発明に係る中空糸膜モジュールとその製造方法について、図面を参照して詳しく説明する。
図１Ａ、及び図１Ｂは、本発明に係る中空糸膜モジュールの一実施形態の概略構成を示す図であり、図１Ａは側断面図、図１Ｂは平面図である。また、図２Ａ、及び図２Ｂは、図１Ａ、及び図１Ｂに示した中空糸膜モジュールに用いられる中空糸膜束の概略構成を示す図であり、図２Ａは斜視図、図２Ｂは平面図である。

図１Ａ、及び図１Ｂにおいて符号１は中空糸膜モジュールであり、この中空糸膜モジュール１は、中空糸膜束２が円筒状のケース３内に装填され、固定用樹脂４によって該ケース３の底部に固定されたものである。
中空糸膜束２は、図２Ａ、及び図２Ｂに示すように多数本の中空糸膜５がＵ字状に曲げられたことにより、略円柱状（略円筒状）に形成されたものである。すなわち、本実施形態で説明する例では、多数本の中空糸膜５が、図１Ａ、及び図２Ｂに示すようにケース３の中央部（中心部）から内壁部に向けてＵ字状に曲げられるとともに、該中空糸膜５がケース３の中央部から放射状に配置されたことにより、略円柱状（略円筒状）に形成されている。

また、このような中空糸膜束２の略中央部には、中心軸方向に沿って空隙部６が形成されており、この空隙部６には、芯棒として機能する、センターチューブ（チューブ）７が挿通されている。また、芯棒としては、チューブ状のもののみならず、中実の芯棒を用いることもできる。
中空糸膜束２を構成する中空糸膜５としては、例えば、セルロース系、ポリオレフィン系（ポリエチレン系）、ポリビニルアルコール系、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）系、ポリスルフォン系など、種々の材科のものが使用される。本実施形態では、中空糸膜５として、特に透水性に優れ、製造も容易である等の理由により、ポリスルフォン系の中空糸膜が好適に用いられる。

なお、ポリエチレン系の中空糸膜は特に強伸度が高く、例えば、Ｕ字状に曲げる際、屈曲半径ｒを小さくして曲率を大きくすることができるため、特に曲率を大きくしたい場合には有効である。ただし、本実施形態では、前述したように、中空糸膜５をケース３の中央部から内壁部に向けてＵ字状に曲げており、したがって曲率を比較的小さくする（屈曲半径ｒを比較的大きくする）ことができるため、透水性等に優れたポリスルフォン系の中空糸膜５が用いられている。

このような中空糸膜５は、ケース３の底部側にて、前述したように固定用樹脂４によって固定されている。すなわち、中空糸膜５間が固定用樹脂４によって封止されるとともに、これら中空糸膜５がケース３の底部内壁面に液密に固定されている。そして、このように固定用樹脂４によって固定された状態で、中空糸膜５はケース３の底部側にて開口しており、したがって、開口した端面がケース３の外方に露出している。

つまり、中空糸膜束２は、その底面がケース３の底部にて外方に露出している。また、中空糸膜５がＵ字状に曲げられたことで形成された中空糸膜束２の曲げ部２ａは、ケース３の底部と反対の側を向いて配置されている。本実施形態では、曲げ部２ａはケース３の高さ方向略中央部に配置されている。

中空糸膜束２を形成する中空糸膜５の孔径、空孔率、膜厚、外径等は、中空糸膜５を濾過膜として使用可能な寸法であれば特に限定されないものの、例えば、外径は２０〜４０００μｍ程度、孔径は０．０１〜１μｍ程度、空孔率は２０〜９０％程度、膜厚は５〜３００μｍ程度であるのが好ましい。

ケース３の材質としては、機械的強度および耐久性を有するものであればよく、例えば、ポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変成ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等が用いられる。

固定樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン系充填材、各種ホットメルト樹脂等が使用可能であり、これらの中から適宜選択され、用いられる。

センターチューブ７は、円管状の部材であり、一端側、すなわち中空糸膜束２の曲げ部２ａ側に円環状のフランジ部７ａが形成されている。センターチューブ７の長さは、中空糸膜束２の高さと略等しく形成されている。また、センターチューブ７の他端側の面、すなわち前記フランジ部７ａと反対の側の面は開口端とされている。このように、他端側の面は開口していれば良いが、図４、図５に示すように、センターチューブ７の軸線に対して所定の鋭角角度、例えば３０°〜７０°の角度で傾斜した傾斜面に形成されていると、より好ましい。ここで、本実施形態の中空糸膜モジュール１においては、センターチューブ７は、中空糸膜束２に形成された空隙部６に挿通される芯棒としても機能する。

本実施形態の中空糸膜モジュール１によれば、前述の構成のように、中空糸膜束２の略中心部に形成された空隙部６に、例えば、チューブ７のような芯棒が挿通されることにより、中空糸膜束２の中心部に水が流入し易くなる。これにより、中空糸膜束２におけるろ過流量が増加し、より短い時間で水をろ過することが可能になり、また、中空糸膜５の膜面積をより有効に利用しながら水を濾過することが可能となる。

次に、このような構成からなる中空糸膜モジュール１の製造方法を、前記と同じ図面を参照して説明する。
まず、多数本の中空糸膜５を束ね、束ねた中空糸膜の略中心部に空隙部６が形成されるようにしてＵ字状に曲げる。また、本実施形態の製造方法では、これら中空糸膜５をＵ字状に曲げながら、その曲げ方向が一定方向に揃えられることなく異なる方向を向くようにして中空糸膜束２を形成することがより好ましい。具体的には、例えば、芯棒（図示せず）を束ねた中空糸膜の中心にして空隙部６を形成させ、該中心側から外側に向けて中空糸膜５をＵ字状に曲げるとともに、該中空糸膜５を、前記芯棒を中心にして放射状に配置して集束し、中空糸膜束２を形成する。

中空糸膜５をＵ字状に曲げる際には、例えば、芯棒を中心にして束ねた多数本の中空糸膜５を、その一端側を、上端が開口した円筒体内に芯棒とともに挿入し、保持固定する。続いて、中空糸膜５の他端側をＵ字状に曲げる。その際、例えば、多数本の中空糸膜５を４分割し、それぞれ中心側（芯棒側）から外側に曲げ、円筒体の外面に沿わせる。これによって、４分割した中空糸膜５を、ほぼ四方に向けて曲げることができる。次いで、４分割し、四方に向けて曲げた中空糸膜５間を互いに寄せ、多数本の中空糸膜５が、芯棒を中心にして全方位（３６０°）にほぼ均等に向くように、放射状に調整し、配置する。これにより、中空糸膜束２の曲げ部２ａを形成する。その後、多数本の中空糸膜５を円筒体から抜き取り、中空糸膜束２とする。

また、このように多数本の中空糸膜５を円筒体から抜き取る前に、あるいは抜き取った後、芯棒を外し、形成された空隙部６にセンターチューブ７を挿通する。
なお、本発明においては、詳細を後述するように、芯棒としてセンターチューブ７を用いて中空糸膜束２を作製することも可能である。

次に、中空糸膜束２の曲げ部２ａと反対の側を加熱切断し、底面部を形成する。具体的には、図３に示すように、開口面が円形の収容孔８ａを形成した型８の前記収容孔８ａ内に中空糸膜束２を収容し、曲げ部２ａと反対の側を収容孔８ａから適宜量突出させておき、その状態で、ヒートカッター９によって中空糸膜束２の突出した部位を加熱切断する。すなわち、中空糸膜束２の突出部位を加熱し、溶融させた状態で切断する。このようにして中空糸膜５（中空糸膜束２）の端部を切り揃えることにより、中空糸膜束２の曲げ部２ａと反対の側に平面状の底面部２ｂを形成することができる。なお、このように加熱切断することにより、多数本の中空糸膜５は、加熱切断部となる底面部２ｂにおいて、互いに融着してなる融着面を形成する。

ここで、この中空糸膜束２の加熱切断時には、センターチューブ７を切断しないように、該センターチューブ７を中空糸膜束２の曲げ部２ａ側に移動させ、この曲げ部２ａ側から突出させておく。
なお、前述した手順においては、中空糸膜束２からの芯棒の取り外し、空隙部６へのセンターチューブ７の挿通を、中空糸膜束２の加熱切断時の前に行うようにしたが、中空糸膜束２の加熱切断後に行うようにしてもよい。その場合にも、芯棒が中空糸膜束２の加熱切断に干渉しないよう、加熱切断時には芯棒を前記曲げ部２ａ側に移動させておく。

次いで、図４に示すように、前記の底面部２ｂを形成した中空糸膜束２を有底円筒状のケース１０内に装填する。その際、底面部２ｂをケース１０の底面側に向けて、ケース１０の奥（底）まで装填し、この底面部２ｂをケース１０の底面（内面）に当接させる。

また、中空糸膜束２をケース１０内に装填する前に、あるいは装填後、中空糸膜束２の曲げ部２ａ側に移動させていたセンターチューブ７を、底面部２ｂ側に押し入れる（移動させる）。その際、図４に示すように、センターチューブ７の他端側の面を傾斜面として形成している場合には、センターチューブ７の先端は底部と接しても良い。また、底面部２ｂの面より、例えば２〜１０ｍｍ程度、曲げ部２ａ側に位置するように、このセンターチューブ７を配置しても良い。このように、センターチューブ７の先端を底面部２ｂよりも浮かして配置することにより、後述するように、固定用樹脂を注入する際、融着面となっている底面部２ｂよりも少し上側に固定用樹脂を供給することができるので、固定用樹脂の充填性を高めることが可能になる。

次いで、図５に示すように、樹脂ポット１１をケース１０内に装填し、その排出管１１ａをセンターチューブ７のフランジ部７ａ内に差し込む。続いて、樹脂ポット１１内に、硬化前で液状とされた固定用樹脂４ａを充填する。硬化前で液状とされた固定用樹脂４ａの粘度については、特に限定はされないものの、好ましくは３００〜５０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは５００〜３０００ｍＰａ・ｓの範囲とされる。液状の固定用樹脂４ａの粘度が３００ｍＰａ・ｓ未満では、固定用樹脂４ａが中空糸膜５の開口端部まで流動し、この開口端部内を閉塞するおそれがある。また、固定用樹脂４ａの粘度が５０００ｍＰａ・ｓを超えると、中空糸膜５間への良好な含浸が難しくなる傾向にあり、好ましくない。

次いで、ケース１０の底面側が外側、中空糸膜束２の曲げ部２ａ側が内側になるような配置で、このケース１０を遠心機によって回転させ、遠心力を付与する。この遠心力により、樹脂ポット１１内の液状の固定用樹脂４ａは、排出管１１ａ、センターチューブ７を通ってケース１０の底部側に達する。すなわち、固定用樹脂４ａがセンターチューブ７に案内されてケース１０の底部側に注入される。したがって、注入された固定用樹脂４ａは、ケース１０の底部側から徐々に中空糸膜束２の曲げ部２ａ側に上昇することで、ケース１０と中空糸膜束２との間や、各々の中空糸膜５間に、ムラなく充填されるようになる。

次いで、樹脂ポット１１を取り除き、ケース１０内に充填した固定用樹脂４ａを硬化させることにより、中空糸膜束２の底面部２ｂ側をケース１０の底部に固定する。
その後、ケース１０の底部側を切断して、中空糸膜束２の底面部２ｂ側を切断する。これにより、中空糸膜束２の前記の底面部２ｂ側、すなわち切断部には各々の中空糸膜５の切断面が形成され、したがって、各々の中空糸膜５の開口端が露出する。また、このように、各々の中空糸膜５の開口端が露出することにより、中空糸膜束２の開口端も底部が開口したケース３（１０）の底部側に露出する。これにより、図１Ａ、及び図１Ｂに示した中空糸膜モジュール１が得られる。

本実施形態の中空糸膜モジュール１の製造方法にあっては、中空糸膜束２を、曲げ方向が一定方向に揃えられることなく、異なる方向を向くように形成するべく、多数本の中空糸膜束２を、芯棒を中心にして該中心側から外側に向けてＵ字状に曲げる。これとともに、中空糸膜束２を、前記芯棒を中心にして放射状に配置して集束し、中空糸膜束２を形成することができる。これにより、中空糸膜束２の平面形状を、ケース３の平面形状に容易に合わせて形成することができる。すなわち、平面視円形状のケース３に対して、中空糸膜束２を平面視円形の略円柱状（略円筒状）に形成することができる。したがって、中空糸膜束２の直径をケース３の内径に合わせることにより、ケース３に隙間無く中空糸膜束２を装填することができ、これによって、ケース３への中空糸膜５の充填効率を高めることができる。よって、中空糸膜モジュール１の濾過性能を向上させることができる。

また、中空糸膜束２の略中心部に空隙部６を形成するとともに、この空隙部６にセンターチューブ７を設け、このセンターチューブ７を通してケース１０の底部側に液状の固定用樹脂４ａを注入し、中空糸膜束２の底面部２ｂ側をケース１０の底部に固定するようにしたので、ケース１０の底部に固定用樹脂４ａを均一に注入、充填することができる。したがって、ケース１０の底部に対する中空糸膜束２の固定や中空糸膜５間の封止などにムラが生じないことから、固定用樹脂４（４ａ）の層高を比較的薄く（低く）しても、中空糸膜束２の底部を確実に固定、封止することができる。よって、得られる中空糸膜モジュール１の小型化が可能になる。

また、空隙部６にセンターチューブ７を設ける際に、中空糸膜束２から芯棒を外した後、形成された空隙部６にセンターチューブ７を挿通する工程（ステップ）とすることで、芯棒として所望の空隙部が形成可能な適宜なものを用いることにより、中空糸膜束２の形成工程を簡易化することができる。

また、このような製造方法によって得られた中空糸膜モジュール１にあっては、中空糸膜束２の平面形状がケース３の平面形状に合わせて形成されることにより、ケース３に対する中空糸膜５の充填効率が高められ、したがって、濾過性能が向上する。
また、センターチューブ７を通して固定用樹脂４ａが注入されることにより、ケース１０（３）の底部に固定用樹脂４ａ（４）が均一に注入、充填され、したがって固定用樹脂の層高を比較的薄く（低く）することができる。よって、中空糸膜モジュール１の小型化が可能になる。

なお、本発明の技術範囲は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記の実施形態では、中空糸膜束２を形成する際、その空隙部６を形成するために芯棒を用いた方法を説明しているが、このような芯棒として、直接、センターチューブ７を用いるようにしてもよい。このように芯棒としてセンターチューブ７を用いることにより、中空糸膜束２を形成する工程（ステップ）によって、空隙部６にセンターチューブ７を設ける工程（ステップ）を兼ねることができ、したがって、工程を簡略化することが可能になる。

また、前記の実施形態では、中空糸膜束２を一つの大きな束として形成したが、これには限定されず、例えば、図６の平面図に示すように、中空糸膜束１２を、センターチューブ７を中心とした周方向にて複数に分割された小束１２ａによって形成してもよい。このような小束１２ａとしては、例えば、図６に示す例のように、これを構成する中空糸膜５がＵ字状に曲げられると共に同じ方向に向いて揃えられていてもよく、あるいは、前記中空糸膜束２と同様に放射状に配置されていてもよい。

ただし、小束１２ａは、その中空糸膜５が同じ方向（一定方向）に向いて揃えられているとしても、図６に示すように、これら小束１２ａから構成される中空糸膜束１２は、これを構成する中空糸膜５の曲げ方向が一定方向に揃えられることなく異なる方向を向くように形成される。すなわち、中空糸膜束１２は、各小束１２ａの向きが互いに異なるように配置されてケース３内に装填される。

このように、中空糸膜束１２を複数の小束１２ａによって構成することにより、中空糸膜束１２の膜面積を増加することができ、したがって、濾過性能を向上させることができる。また、中空糸膜束１２の略中心部に空隙部を形成するのが容易になり、さらに、中空糸膜束１２の平面視形状を、ケース３の平面視形状に合わせて適宜に形成することが可能になる。よって、ケース３内に隙間無く中空糸膜束１２を装填することができ、これによって、ケース３への中空糸膜５の充填効率を高めることができることから、中空糸膜モジュール１の濾過性能をより向上させることが可能になる。

また、中空糸膜束を装填するケースとしては、図示例のような円筒状に限定されることなく、例えば、長円筒状や楕円筒状、四角筒状など、種々の筒状のものを用いることができる。
また、前記した中空糸膜モジュール１は、例えば、ケース３内に活性炭を充填することで、浄水器用のカートリッジとすることができる。すなわち、本発明に係る中空糸膜モジュール１は、浄水器用カートリッジの製造に好適に用いられる部材となる（例えば、図７に示すポット型浄水器１００を参照）。

その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、前記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

以下に、本発明の中空糸膜モジュールとその製造方法の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に制限されるものではない。

（中空糸膜モジュールの作製）
本実施例においては、まず、図１Ａ及び図１Ｂ中に示すような中空糸膜束２を形成した後、これを、図７中に示すようなケース３０に挿入することで中空糸膜モジュール１Ａを作製した。

すなわち、本実施例では、まず、糸長（膜幅）６５ｍｍ（有効糸長：５１ｍｍ；ポッティング長：８ｍｍ、カット長：６ｍｍ）のポリスルフォンからなる多数本の中空糸膜５を、その一端側を芯棒とともに円筒体内に挿入して保持固定した。
次いで、中空糸膜５を、中心部に空隙部６が形成されるように、前記の円筒体の中央部から内壁部に向けてＵ字状に曲げるとともに、中央部から放射状になるよう略円筒状とすることで、図１Ａ及び図１Ｂ中に示すような中空糸膜束２を形成した。

次いで、円筒状に形成した中空糸膜束２の放射状の中心部に、前記の芯棒を抜くことで形成された空隙部６に、センターチューブ７を挿通した。
次いで、中空糸膜束２の曲げ部２ａと反対の側を加熱切断して底面部を形成した後、センターチューブ７が挿通された状態の中空糸膜束２を、内径が４０ｍｍの円筒状のケース３０に挿入した。このケース３０は、図７中に示すように、胴部３１の円筒軸方向における上部側面に、後述のポット型浄水器を構成する容器１０１に固定するためのＯリング３４が取り付けられている。さらに、ケース３０は、胴部３１の底面部側には、先端が小径の排出口３２ａとされた底蓋３２が備えられているとともに、胴部３１におけるＯリング３４よりも上の位置には、処理対象である原水を取り込むための孔部３３ａが複数で形成された上蓋３３が備えられている点で、図１Ａ及び図１Ｂ等に示すケース３とは異なる。
そして、センターチューブ７のフランジ部７ａから液状の固定用樹脂４ａを注入することにより、中空糸膜束２の底面部を、ケース３０の底面部に、固定用樹脂４ａの硬化によって固定した。
このような工程（ステップ）により、図７（図１Ａ及び図２Ｂに示す中空糸膜モジュール１も参照）中に示すような中空糸膜モジュール１Ａを作製した。
ここで、中空糸膜モジュール１Ａの仕様は、中空糸膜５のケース３０内における充填率を４９．１％、樹脂ポッティング部分を除いた有効膜面積を０．２０７ｍ^２とした。

（浄水器用カートリッジの作製）
次に、前記の工程（ステップ）で得られた中空糸膜モジュール１Ａに、２０〜４０メッシュの粒状活性炭１１０を２５ｇ充填することにより、浄水器用カートリッジＡを作製し、これを実施例のサンプルとした（図７を参照）。

これに対し、比較例のサンプルとして、中空糸膜モジュールにおいて、中空糸膜束２の空隙部６にセンターチューブ（芯棒）を挿入していない点を除いて、前記の実施例の浄水器用カートリッジＡと同様の仕様とされた浄水器用カートリッジＢを作製した。ここで、実施例である前記の浄水器用カートリッジＡについては、センターチューブ７から液状の固定用樹脂４ａを注入する工程を含む方法で作製したのに対し、浄水器用カートリッジＢを作製するにあたっては、ケース３の底部近傍の側面に小孔を開け、この小孔から固定用樹脂４ａを内部に注入する方法を採用した。

（実施例と比較例との比較評価）
前記の各工程（ステップ）によって得られた実施例の浄水器用カートリッジＡ、及び、比較例の浄水器用カートリッジＢを、それぞれ、図７中に示すような容器１０１に取り付けることにより、評価用のポット型浄水器１００を作製した。図７に示すように、前記の容器１０１は、浄水処理を行う前の原水（図示せず）を貯留する、容量が１Ｌとされた原水貯留部１０２と、浄水後の処理水を貯留する浄水貯留部１０３とを備えている。そして、浄水器用カートリッジＡ、又は、浄水器用カートリッジＢの上部に設けられたＯリング３４をシール部材として用い、原水貯留部１０２の底部に取り付けることで、原水貯留部１０２に貯留された原水が各浄水器用カートリッジＡ，Ｂに流入し、処理水が浄水貯留部１０３に流入するように構成した。

以下に、実施例の中空糸膜モジュールＡの詳細な仕様を示す。なお、前述の通り、比較例の浄水器用カートリッジＢは、センターチューブを備えていない点を除き、以下の中空糸膜モジュールＡの仕様と同等である。
（１）中空糸膜長（膜幅）：６５ｍｍ
（２）カット長（中空糸膜）：６ｍｍ
（３）ポッティング長（中空糸膜）：８ｍｍ
（４）有効長（中空糸膜）：５１ｍｍ
（５）カートリッジ内径（ケース内径）：４０ｍｍ
（６）センターチューブ（芯棒）外径：５ｍｍ
（７）有効膜面積：０．２０７ｍ^２
（８）ケース内における中空糸膜束の充填率：４９．１％
（９）親水糸内径：４００μｍ
（１０）親水糸膜厚：１００μｍ
（１１）親水糸本数：２１５０本

評価にあたっては、まず、原水貯留部１０２に１Ｌの原水を入れ、この原水が自重によって各浄水器用カートリッジＡ，Ｂに流入した後に浄水貯留部１０３に流出して、原水貯留部１０２内の原水が全て無くなるまでの時間を測定することで、ろ過速度（初期ろ過流量）を測定した。この際、ろ過速度の測定は、ＪＩＳ Ｓ ３２０１（日本工業規格：２０１０年版）に準拠した方法及び条件によって行った。

上記方法及び条件による評価試験の結果、実施例の浄水器用カートリッジＡは、ろ過速度が０．２６Ｌ／ｍｉｎであったのに対し、比較例の浄水器用カートリッジＢは、ろ過速度が０．１８Ｌ／ｍｉｎであった。
すなわち、実施例の浄水器用カートリッジＡは、１Ｌの原水をろ過するのに４分弱程度の時間を要したのに対し、比較例の浄水器用カートリッジＢでは、１Ｌの原水をろ過するのに５分３０秒以上の時間を要している。このことから、本発明に係る構成の中空糸膜モジュール１Ａを備えることにより、原水のろ過速度を大幅に向上させることが可能であることが明らかである。本発明に係る中空糸膜モジュールによって前述の効果が得られる理由としては、原水が、その自重によって原水貯留部１０２から浄水器用カートリッジＡ（中空糸膜モジュール）に流入したとき、中空糸膜束２の空隙部６に挿通された芯棒（センターチューブ７）により、この空隙部６が拡張され、原水が流入し易くなる作用が得られるということが考えられる。

１，１Ａ…中空糸膜モジュール、２…中空糸膜束、２ａ…曲げ部、３…ケース、４…固定用樹脂、４ａ…液状の固定用樹脂、５…中空糸膜、６…空隙部、７…センターチューブ（チューブ）、１０…ケース、１２…中空糸膜束、１２ａ…小束、３０…ケース

Claims (5)

1. 多数本の中空糸膜をＵ字状に曲げた中空糸膜束を筒状のケース内に装填し、該ケース内に固定用樹脂を注入して前記中空糸膜束の曲げ部と反対の側を前記ケースの底部に固定する中空糸膜モジュールの製造方法であって、
   多数本の中空糸膜を、芯棒を中心にして該中心側から外側に向けて、略中心部に空隙部が形成されるようにしてＵ字状に曲げるとともに、前記中空糸膜を、前記芯棒を中心にして放射状に配置して集束することで略円筒状の中空糸膜束を形成するステップと、
   前記空隙部にチューブを設けるステップと、
   前記中空糸膜束の曲げ部と反対の側を加熱切断して底面部を形成するステップと、
   前記底面部を形成した中空糸膜束を筒状のケース内に装填するステップと、
   前記チューブを通して前記ケースの底部側に固定用樹脂を注入し、前記中空糸膜束の底面部側を前記ケースの底部に固定するステップと、
   前記ケースの底部側を切断して前記中空糸膜束の底面部側を切断し、該中空糸膜束の開口端を露出させるステップと、
   を有する中空糸膜モジュールの製造方法。
2. 前記芯棒として、前記チューブを用いる請求項１記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
3. 前記空隙部にチューブを設けるステップでは、前記中空糸膜束から前記芯棒を外した後、形成された空隙部に前記チューブを挿通する請求項１記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
4. 前記ケースが円筒状である請求項１〜３のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
5. 多数本の中空糸膜をＵ字状に曲げた中空糸膜束を筒状のケース内に装填し、該ケース内に固定用樹脂を注入して前記中空糸膜束の曲げ部と反対の側を前記ケースの底部に固定する中空糸膜モジュールの製造方法であって、
   多数本の中空糸膜をＵ字状に曲げることにより、多数本の前記中空糸膜からなるとともに、周方向にて複数に分割された小束から形成される略円筒状の中空糸膜束を、芯棒を中心にして略中心部に空隙部が形成されるように形成し、且つ、複数の前記小束を構成する多数本の前記中空糸膜の曲げ方向が、各々の前記小束の間で一定方向に揃えられるか、又は、一定方向に揃えられることなく異なる方向を向くように形成するステップと、
   前記空隙部にチューブを設けるステップと、
   前記中空糸膜束の曲げ部と反対の側を加熱切断して底面部を形成するステップと、
   前記底面部を形成した中空糸膜束を筒状のケース内に装填するステップと、
   前記チューブを通して前記ケースの底部側に固定用樹脂を注入し、前記中空糸膜束の底面部側を前記ケースの底部に固定するステップと、
   前記ケースの底部側を切断して前記中空糸膜束の底面部側を切断し、該中空糸膜束の開口端を露出させるステップと、
   を有する中空糸膜モジュールの製造方法。
   

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