JPH02253831A - 中空糸濾過モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野〕 本発明は、中空糸濾過モジュール、特に複数個を連結し
て使用するのに適した中空糸濾過モジュールに関する。 〔従来の技術１ 中空糸濾過膜は、優れた濾過機能を有しているため、従
来より高純度の工業用水、飲料水、医療用の無菌水等を
製造するための浄水器等において使用されてきた。 これら浄水器に使用される中空糸濾過膜を具備する濾過
モジュールの構造としては、従来殆どのものが、筒状体
内に中空糸を０字型にあるいは一端を封鎖した糸状の形
でそれぞれの開口端が開口状態を保ったままポリウレタ
ン等からなる固定部材で固定された構造を有するもので
あった。 中空糸濾過モジュールを使用して大量の用水を工業的規
模で処理する場合には、一般的には中空糸の設置本数を
増加させるか、あるいは中空糸の長さを長くすることで
対処されてきた。しかし、一つのモジュール内の中空糸
の設置本数を増加させると、ある程度迄は本数に比例し
て用水の処理量は増加するが、中空糸の設置密度が高く
なり過ぎると、中空糸の束の中央部への被処理水の通過
抵抗が大きくなるため、設置本数に比例して用水処理量
を増加させることはできなくなる。一方、中空糸の長さ
を長くしても膜面積が増加するので用水処理量を増加さ
せることはできるが、この場合にも中空糸の内径と濾過
膜の性能との関係により、ある長さ以上では中空糸の中
空内部の流路抵抗が律速となり、用水処理量を増加させ
ることができなかった。 しかしながら、例えば原子力発電に用いる用水の浄化処
理においては、高さが数ｍにもおよぶ濾過タンク内に、
中空糸濾過モジュールをできるだけコンパクトに充填し
て処理することが要請される。このような場合には、上
記の構造の中空糸濾過モジュールでは対処できず、限定
された設置面積において、大きな処理能力を有する中空
糸濾過モジュールの開発が要請された。 本出願人は、大量の用水をできるだけ設置面積の少ない
モジュールで処理するという要請に答えるために、モジ
ュールの一端に濾液集合室を有し、この濾液集合室内の
濾液を他端で回収される濾液と合流させるための濾液送
液管を配設した全く新たな構造の中空糸濾過モジュール
を、特願昭５９−１００５７１号および特願昭５９−１
００５７２号に提案した。このタイプのモジュールは、
複数個を直列に連結して使用することにより、設置面積
の最少化という目的がより効果的に達成される。 このような中空糸濾過モジュールは、使用により中空糸
が目詰りした場合には、一般に水中に浸漬したモジュー
ルの下方から気泡を供給し、この気泡を中空糸に当てる
ことにより中空糸を振動させ、中空糸表面に付着した堆
積物を除去する洗浄方法（以下、気泡当接洗浄法と略称
する）が採用されている。 【発明が解決しようとする課題】 しかし、上記のモジュールを複数個達識して使用する場
合には、特に上方に位置するモジュールの中空糸束の中
央部へは被処理水が流入しにくく、中空糸の有効表面積
が低下しやすかった。また、使用に伴い中空糸の濾過機
能が低下したときに気泡当接洗浄法による回復処理を実
施しても、やはり上方に位置するモジュールの中空糸束
の中央部へは気泡が当りにくいために、充分な機能回復
がなかなか達成できなかった。 〔問題点を解決するための課題〕 未発゛明の目的は、上記のタイプの中空濾過モジュール
のモジュール連結体において、中空糸の配設本数を増加
させても、中空糸の有効表面積が低下しにくく、かつ濾
過膜の目詰りに対する濾過機能回復処理も気泡当接洗浄
法により、効率よ〈実施することのできる中空糸濾過モ
ジュールな提供することにある。 すなわち、本発明の中空糸濾過モジュールは、環状部材
と、接続部材と、中央導水管と、多数の中空糸と、固定
部材とを有してなり、固定部材は、環状部材の内面に固
着され、中空糸の開口端を開口状態を保ちつつ集束固定
し、かつ中央導水管の一端をその中央部に固定し、接続
部材は、環状部材とは他端で中央導水管に接合され、中
空糸は、中央導水管とほぼ平行に配置されつつＵ字状に
収束されてなる中空糸濾過モジュールにおいて、中空糸
のＵ字状部の中央を通過して中空糸の移動自由度を制限
する環状の集束部材が配設され、かつその中央部に開口
を有する円錐板状の集水板が、中空糸の配設部と接続部
材との間に、その頂部を中空糸方向に向け、中央導水管
が集水板の中央部を通過するように中央導水管に接続し
て配設されてなる。 また本発明の中空糸濾過モジュール連結体は、上記中空
糸濾過モジュールの複数個が、一のモジュールの接続部
材が他のモジュールの環状部材と接続される状態で液密
に連結され、この各接続部に中央導水管と連通ずる濾液
集合室が形成され、環状部材が接続されていない一の接
続部材には、仕切板が配設されてなる。 【発明を実施するための好適な態様］ 以下、本発明の中空糸濾過モジュールを、図面を参照し
つつより詳細に説明する。 第１図は、本発明の中空糸濾過モジュールの一態様例を
示す模式断面図である。 本発明の中空糸濾過モジュールは、第１図に示されるよ
うに、基本的には環状部材１、接続部材２と、中央導水
管３と、固定部材４と、多数の中空糸５と、集束部材６
と、集水板７とから構成される。これらに加え、所望に
より種々の部材が付設されてもよい。 環状部材１は、浄水器内に中空糸濾過モジュールを設置
するに際してモジュール全体を支持するための支持部材
として機能するとともに、モジュールを複数個直列に連
結して使用する際には、他のモジュールの接続部材２と
接続され、その接続部に濾液集合室を形成する役割をも
果す。 環状部材ｌは、代表的には円筒状の形状を有するが、矩
形等の断面形状のものでもよく、またその外周面の形状
に関しては、浄水器中でのモジュールの設置態様、接続
部材との接続態様に合わせて種々の形状をとり得る６ 環状部材１の内面には、中空糸５を固定し、かつこれを
濾過膜として機能させるために被処理水と浄化水との仕
切り部材として機能する固定部材２が充填固着されてい
る。固定部材４には、多数の中空糸５が集水面でその開
口端が開口状態を保つように集束して固定されている。 固定部材４は、一般にポリウレタン、エポキシ樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等の液状樹脂を固
化させて形成される。 なお、本発明にいう集水面とは、被処理水が中空糸５の
外側から中空部へ透過し、中空部を通って開口端から排
出される際のこの開口端が多数集った固定部材４上の面
をいう。 中央導水管３は、本発明の中空糸濾過モジュールを複数
個連結して使用する際に、濾液の取り出し口と直接接続
していないモジュールで得られる濾液を濾液の取り出し
口まで送液するための配管として機能する。中央導水管
３は、固定部材のほぼ中央部において固定されて配設さ
れるのが適当であり、また、通常は中空糸の内径の１０
倍以上の内径を有するものであることが適当である。 接続部材２は、環状部材１とは反対側の一端でで中央導
水管３に接合されている。接続部材２は、本発明の中空
糸濾過モジュールを複数個連結して使用する際に、モジ
ュール同士を接続するための部材であり、具体的には前
述したように他のモジュールの環状部材１と接続され、
その接続部に集水面を内蔵する濾液集合室が形成される
。 中空糸５は、０字状に収束されて配設されるが、Ｕ字状
部を除けば基本的には中央導水管とは・ぼ平１行に配置
される。中空糸５は長ければ長いほど膜面積の増大には
有利であるが、有効糸長（固定部材の下端からＵ字の底
部へ至る長さし）は６０ｃｍ程度までとするのが好まし
い。６０ｃｍを超えて長くしても、内部圧損が増加する
ため、濾過流量の増加には余り有効に寄与しない。中空
糸の本数としては、十万本程度まで配設することができ
る。 本発明の中空糸濾過モジュールにおいては、中空糸のＵ
字状部の中央を通過してモジュール内の中空糸の移動自
由度を制限する環状の集束部材６が配設される。集束部
材６は、通常、環状部材の内径よりもやや小さい外径を
有するドーナツ状の形状を有し、中央導水管に接続して
固定されるのが適当である。ここで、中空糸の移動自由
度を制限するという意味は、固定部材、集束部材を経て
固定部材へ至る０字状の中空糸がピンと張られて全く移
動できない状態を指すのではなく、ある程度緩みを持た
せた状態で配設されてもよい。 集束部材の配役目的は、中空糸のＵ字状底部の位置を固
定することによって、気泡当接洗浄法による中空糸濾過
モジュールの機能回復処理の効率的な実施を可能にする
とともに、モジュールを浄水器中に配設する際等に、中
空糸が拡がって外部のものと接触して破損するのを防止
する役割をも果す。 第２図は、本発明の中空糸濾過モジュールに配設される
集水板の一例を示す斜視図である。 集水板７は、基本的には円錐板状で、その中央部（頂部
）に開口を有する形状をしている。集水板は、その開口
部の中央を中央導水管３が通過するとともに、中空糸の
配設部と接続部材との中間の位置に、その頂部を中空糸
方向に向けて配設される。第２図に示した集水板は、開
口の中央に中央導水管３に接合して配設するためのリン
グ部が設けられ、このリング部が４本のリブで支持され
ているものであるが、集水板は接続部材２に接合して配
設してもよい。 集水板７の配役目的は二つある０本発明の中空糸濾過モ
ジュールのようなモジュールを複数個接続してなるモジ
ュール連結体は、予め円筒状のスリーブが配設された浄
水器（濾過タンク）内に設置して使用されることが多い
、このような使用においては、被処理−水は、スリーブ
内をある程度の勢いをもって流れる。第一の目的は、こ
の被処理水の流れを集水板によりその開口部へ導き、中
空糸のＵ字状部に強制的に当てることによって、モジュ
ールの中央部、すなわち中央導水管３の近傍に位置する
中空糸も濾過に有効に寄与させるためである。また、第
二の目的は、モジュールの機能回復処理の際にモジュー
ルの下方から供給されてくる気泡を集水板で捕捉して集
水板中央の開口部へ導くことにより、モジュールの中央
部、すなわち中央導水管３の近傍に位置する中空糸に当
てるためである。モジュール連結体においては、モジュ
ール同士の接続部が下方に位置するので、上方のモジュ
ールでは集水板を配設しないと気泡を中央導水管の近傍
に位置する中空糸に当てることは不可能である。 集水板７の中央の開口の大きさは、中央導水管の断面積
より大きく、かつ被処理水流、気泡の放出が十分可能な
大きさであることが要請される。 ただし、余り開口の大きさが大き過ぎても、集水板の設
置目的が達成できず、環状部材の内部断面積以上の大き
さでは不適である。 集水板７の円錐底部の外径は、少なくとも環状部材の外
径よりも大きいことが望ましい０通常はこの外径は中空
糸濾過モジュールが設置使用される濾過タンク内のスリ
ーブの内径に合わせて決定され、集水板とスリーブの間
の間隔が１〜１０ｍｍ、より好ましくは２〜５ｍｍであ
ることが望ましい。 この間隔が余り広いと集水板の設置効果が発揮されにく
くなる。 集水板の円錐形状の角度αは、２５〜６５度程度が好ま
しい、角度αが小さいと、被処理水の流速、気泡の当接
速度がともに低下し、集水板の設置効果が十分には発揮
されにくくなる。一方、角度αが大きくなると、接続部
材の位置を下げる必要が生じ、デッドスペースが増加し
、モジュールの単位体積当りの処理能力の低下が大きい
。 なお、本発明の中空糸濾過モジュールにおいては、固定
部材４内での中央導水管３の配役位置を固定する剛性を
有する支持部材８が、環状部材ｌに接合するよう付設さ
れてもよい、第３ａ図および第３ｂ図は、支持部材８の
一態様例を示す平面図およびＡ−Ａ線切断断面図であり
、中央導水管５および環状部材１との接合部９．１０を
有すると同時に、中空糸の配役を可能にする空隙部１１
を有している。空隙部１１の個数は複数個であれば幾つ
あってもよいが、素材の加工上、３〜５個程度が好まし
い、接合部９は、中央導水管３の配設位置を固定する機
能を果すと同時に、中央導水管３から伝達される応力が
できるだけ固定部材４へ加わらないよう、十分な長さｔ
を有する筒状の形状とするのが好ましい、支持部材８を
設置する目的は、前述したように、中央導水管３を経て
固定部材４へ加わる応力を減することにあるので、支持
部材８は硬質の樹脂や金属を材料として製作するのが適
当である。 第４図は、本発明の中空糸濾過モジュールを３個直列に
接続したモジュール連結体の例を示している。この図に
示されるように、本発明の中空糸濾過モジュールは、通
常２〜８個を直列に接続して、数ｍの長さの中空糸濾過
モジュール連結体として使用される。 なお、モジュール連結体として使用する場合には、最下
端のモジュールの接続部材２に、仕切部材１２を嵌合等
により配設し、中央導水管３と被処理水とを液密に仕切
る必要がある。 本発明の中空糸濾過モジュールを構成する部材としての
環状部材、接続部材、中央導水管等は、機械的強度およ
び耐久性を有するような材料であればどのような材料で
も使用できるが、焼却により有害ガスを出さずに完全燃
焼させることのできる炭化水素系の樹脂からなるもので
あることが好ましく、ポリカーボネート、ポリスチレン
、ＡＢＳ樹脂等が特に好ましい。 本発明の中空糸濾過モジュールに於ける中空糸濾過膜３
としては、種々のものが使用でき、例えばセルロース系
、ポリオレフィン系、ポリスルホン系、ポリビニルアル
コール系、ＰＭＭＡ系等の各種材料からなる中空糸濾過
膜が使用できる。しかし、耐久性に優れ、かつ濾過性能
に優れたものとしては、ポリオレフィン系の多孔質中空
糸膜が挙げられる。その中でも、微細なコロイド状物を
濾過するのに好適であり、濾過膜の目詰まりに対する機
能回復操作として通常用いられる気泡当接処理時に加わ
る外力に対して耐えられるような膜が特に好ましく用い
られ、このような中空糸膜の例としては、例えばポリエ
チレン中空糸膜（ポリエチレン中空糸ＥＨＦ、商品名、
三菱レイヨン側製）が挙げられる。 ［発明の効果］ 本発明の中空糸濾過モジュールによれば、集水板の作用
により濾過時に被処理水の水流が中空糸束の中央部に当
てられるのでモジュール内の中空糸全体を有効に使用す
ることができる。また、気泡当接洗浄法によるモジュー
ルの機能回復処理に際して、集水板が配設されたことに
より、気泡が中空糸束の外表面に当てられるだけでなく
、モジュール連結体の上部のモジュールについても中空
糸束の内部（中央導水管近傍）へも気泡が供給され、か
つ集束部材が配設されて中央糸束のＵ字状集束位置が保
持されるので、モジュールの機能回復処理がより短時間
で効率的に実施することが可能となった。また、モジュ
ールの濾過装置への配設時等に、中空糸が破損するおそ
れが低下した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の中空糸濾過モジュールの一態様例を
示す模式断面図であり、第２図は本発明の中空糸濾過モ
ジュールに配設される集水板の斜視図である。第３図は
、支持部材を示し、第３ａ図はその平面図、第３ｂ図は
、Ａ−Ａ線での切断断面図である。第４図は、本発明の
中空糸濾過モジュールの他の態様例を示す模式断面図で
ある。 ｌ・環状部材　　　　　　２：接続部材３二中央導水管
　　　　　４：固定部材５：中空糸　　　　　　　６：
集束部材７：集水板　　　　　　　８：支持部材９、ｌ
Ｏ・接合部　　　　　１１：空隙部１２：仕切部材 α：集水板の円錐形状角度 Ｌ；有効糸長 ｌ：接合部の長さ 特許出願人　　三菱レイヨン株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）環状部材と、接続部材と、中央導水管と、多数の中
   空糸と、固定部材とを有してなり、固定部材は、環状部
   材の内面に固着され、中空糸の開口端を開口状態を保ち
   つつ集束固定し、かつ中央導水管の一端をその中央部に
   固定し、接続部材は、環状部材とは他端で中央導水管に
   接合され、中空糸は、中央導水管とほぼ平行に配置され
   つつＵ字状に収束されてなる中空糸濾過モジュールにお
   いて、中空糸のＵ字状部の中央を通過して中空糸の移動
   自由度を制限する環状の集束部材が配設され、かつその
   中央部に開口を有する円錐板状の集水板が、中空糸の配
   設部と接続部材との中間に、その頂部を中空糸方向に向
   け、中央導水管が集水板の開口部を通過するように配設
   されてなる中空糸濾過モジュール。 ２）請求項１記載の中空糸濾過モジュールの複数個が、
   一のモジュールの接続部材が他のモジュールの環状部材
   と接続される状態で液密に連結され、この各接続部に中
   央導水管と連通する濾液集合室が形成され、環状部材が
   接続されていない一の接続部材には、仕切板が配設され
   てなる中空糸濾過モジュール連結体。