JPH04166217A - 外圧型中空糸膜モジュール - 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） 本発明は排水処理や、純水、食品、培養等の製造プロセ
スにおいて、原液から固形物質、特定の液体或いは気体
を分離する場合に用いる外圧型中空糸膜モジュールに関
するものである。

（従来の技術） 排水処理や、純水、食品、培養等の製造プロセスにおい
て、原液から固形物質、特定の液体或いは気体を分離す
る場合、膜モジュールを使用することがある。

膜モジユール中で、中空糸膜を用いたモジュールにおい
ては、単位容積光たりの膜面積を大きくとれるので、モ
ジュールのコンパクト化に有利である。特に、縦型中空
糸膜モジュールにおいては、単位設置スペース当たりの
処理能力の向上に有利であり、例えば、原子力発電所で
の水処理（特にＢＷＲ型原子力発電所での復水浄化系水
処理）や超純水製造（特に超純水製造におけるＲＯ焙処
理前処理）に広範囲に使用されている。

中空糸膜を用いたモジュールには、内圧型と外圧型とが
あり、外圧型においては中空糸膜の外部を原水側とし、
中空糸膜の内部を透過液側としている。

この外圧型中空糸膜モジュールによって原水を処理する
には、中空糸膜の外面側に原水を圧入し。

該原水が全量濾過されて中空糸膜内に至り、この透過液
を中空糸膜端間口より外部に取り出す。この場合、中空
糸膜内での透過液流量は中空糸膜端間口にに至るにした
がって膜単位長さ当たりの透過液量の累積のために増大
していき、中空糸膜内の透過液流路凹面積が一定である
ので、中空糸膜端間口に至るに従って透過液流速が大と
なる（例えば、長さ２ｍの場合、約４倍の差がある）。

而して、中空糸膜内の長さ方向の圧力変化が急峻となり
、例えば中空糸膜の一端を閉鎖し、他端からのみ透過液
を取り出す場合、その他端の内圧が一一端の内圧に較べ
て著しく高くなり、透過流束が外圧（原水圧力）と内圧
との差に比例するから、中空糸膜の他端開口側への負荷
（原水中に含まれる固形物質等の負荷）の顕著な偏りが
避けられず、早期膜汚染及びそれに伴う圧力上昇や機械
的劣化等が懸念される。

従来、外圧型縦型中空糸膜モジュールのかかる不利を排
除するために、第５図に示すような両端集水型が提案さ
れている。

第５図において、６′は処理塔（図示せず）内を透過液
質６２’と原水質６１’とに仕切る管板である。

Ａ′は縦型中空糸膜モジュールであり、原水入口５′を
有する筒状ケース１′内に中空糸膜束２′。

・・・と連通管１２′とを収容し、ケース１′内の上端
並びに下端に注型樹脂隔壁３１’　、３２’をそれぞれ
設け、ケース下端に透過液集水室キャップ４′を取着し
、ケース１の上端を管板６′に吊支している。

而して、原水室６１′の加圧原水が中空糸膜２′。

・・・によって全量濾過され、各中空糸膜内の透過液が
上下両方向に分流され、上方向透過液が中空糸膜上端よ
り直接透過液室６１′に流入し、下方向透過液が中空糸
膜下端より集水室４′並びに連通管１２′を経て透過液
室６２′に流入する。この場合、連通管１２′に流体流
動抵抗を無視できるような内径の充分に大きいものを使
用することによって、流体回路的には実長りの半分の長
さＬ／２の一端開口他端閉塞の中空糸膜を使用したモジ
ュールと等価になし得、中空糸膜内の透過液流動圧損を
著しく小さくでき、透過液流速分布を充分に一様にでき
るので、前記の不合理を解消できる。

（解決しようとする課題） しかしながら、上記両端集水型の外圧式中空糸膜モジュ
ールにおいて、モジュールの運搬中、組立乃至は据付中
或いは逆洗中に筒状ケース１′に外力が作用すると、そ
の外力が樹脂隔壁３１’、３２’を伝って連通管１２′
に伝達され、その結果、樹脂隔壁と筒状ケースとの接着
界面、樹脂隔壁と連通管との接着界面に剪断応力が発生
し、上記外方が大であったり、繰返し作用すれば、界面
剥離が避けられない。

例えば、筒状ケースの断面積をＳ□、ヤング率をＥ□、
連通管の断面積を８２．ヤング率をＦ２とすれば、ケー
ス１′に引張り外力Ｆが作用したとき、ケースが負担す
る外力Ｆ０は Ｆ工＝Ｅ工Ｓ□／　Ｅ　ｘ　ｓ□＋Ｅ２Ｓ２　　■であ
り、連通管が負担する外力Ｆ２は、Ｆ　ｚ　＝Ｅ　ｚ　
Ｓ　ｚ　／　Ｅ　ｉＳ工＋Ｅ２Ｓ２　　　■となり、連
通管に樹脂隔壁を伝ってＦ２が伝達されるから、樹脂隔
壁には、第０式で示すＦ２が剪断力として作用する。而
るに連通管の断面積ｓ２の断面積は流体流動抵抗を小と
するために、比較的大きくする必要があり、従って、上
記Ｆ２が大となり、その結果、樹脂隔壁の接着界面に剥
離が発生し易くなる。かかる界面剥離の発生下では、原
水の透過液側への漏れが余儀なくされ、透過液の水質低
下が避けられない。

また、第５図に示した両端集水型の外圧式膜モジュール
においては、樹脂隔壁注型時での連通管の支持がやっか
いであり、製造コストが高く付くといった不利もある。

本発明の目的は筒状ケースに舛カが作用しても。

樹脂隔壁での剪断応力の発生を排除して樹脂隔壁の接着
界面を安定に保持し得、且つ樹脂隔壁の注型も容易であ
る両端集水型の外圧式中空糸膜モジュールを提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の外圧型中空糸膜モジュールは筒状ケース内断面
を、筒状ケース内面に一体的に成形した隔壁により、中
空糸膜束収容部と透過液通路部とに仕切り、該中空糸膜
束収容部に中空糸膜束を収容し、同中空糸膜束収容部の
両端各部と中空糸膜束の両端各部との間を樹脂隔壁で封
止すると共に中空糸膜の各端開口を各樹脂隔壁の外面に
開通し、上記筒状ケースに中空糸膜束収容部に通じる原
水入口を設け、同筒状ケースの一端に透過液集水室を設
けたことを特徴とする構成である。

（実施例の説明） 以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の実施例を示す説明図、第２図は第１図
におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。

第１図並びに第２図において、１は縦型の筒状ケースで
あり、第２図に示すようにケース内断面を、筒状ケース
内面に一体成形の隔壁１０によって中空糸膜束収容部１
１と透過液通路部１２とに仕切っである。この中空糸膜
束収容部１１の断面積は透過液通路部Ｉ２の断面積より
も大きくされている。２゜・・・は中空糸膜束であり、
中空糸膜束収容部１１内に収容しである。３１並びに３
２は中空糸膜束収容部１１の上下の各端部に注型によっ
て形成した樹脂隔壁であり、各中空糸膜２の上端２１．
下端２２の開口が各樹脂壁３１，３２の外面に開通して
いる。４は筒状ケース１の下端にＯリング等を介して水
密に取着した透過液集水室用キャップである。５は筒状
ケース１に設けた原水入口であり、中空糸膜束収容部１
１に通じている。６は処理塔（図示せず）に設けた水平
隔壁であり、この隔壁により処理塔内が原水室６１と透
過液室６２とに仕切られている。この隔壁６に」二足筒
状ケース１の上端がバッキングなどを介して吊支されて
いる。

上記両端集水型の外圧式中空糸膜モジュールにおいては
、原水室６１の加圧原水が原水人口５から筒状ケース１
の中空糸膜束収容部１１内に圧入され、原水が中空糸膜
２．・・・によって全量濾過され、中空糸膜２．・・・
内の透過液が上下に分流され、上方向流動透過液におい
ては直接透過液室６２に、下方向流動透過液においては
透過液集水室４０並びに透過液通路部１２を経て透過液
室６２にそれぞれ流入する。この場合、透過液通路部１
２での流体流動抵抗を無視できるようにその通路部１２
の内径を充分に大きくしてあり、流体回路的には実長り
の半分の長さ■、／２の一端開口他端閉塞の中空糸膜を
使用したモジュールと等価になし得、中空糸膜内の透過
液流動圧損を著しく小さくでき、透過液流速分布を充分
に一様にできる 上記の両端集水型外圧式中空糸膜モジュールにおいては
、筒状ケース１に一体に中空糸膜束収容部１１と透過液
通路部１２とを形成しているので、筒状ケース１．に外
力が作用しても、第５図に示す従来モジュールでの透過
液連通管１２′が筒状ケース１と別体であるために樹脂
隔壁３１’　、３２’に当該外力の反力として生じる剪
断応力の発生を排除できる。又、中空糸膜２．・・・の
ヤング率が筒状ケース１（プラスチック、金属製）に較
べて著しく小さく、筒状ケース１に外力が作用しても、
中空糸膜２に作用する引張り応力は僅小であり、従って
、外力を実質上、筒状ケース１のみで支承させ得る。

従って、上記の両端集水型外圧式中空糸膜モジコールに
おいては、筒状ケース１に外力が作用しても、樹脂隔壁
３１．３２での剪断応力の発生を回避でき、樹脂隔壁３
１．３２における接着界面を安定に保持し得る。

また、筒状ケースに透過液通路部１２を一体に成形して
いるから、樹脂隔壁３１，３２の注型時、第５図に示す
従来例とは異なり、透過液連通管１２′の支持のために
注型がやっかいになるようなことがなく、通常の注型方
法を施用できる。

上記において、筒状ケース１内の透過液通路部１２の構
成は、筒状ケース壁１と透過液通路部壁１０とが力学的
に一体化されていればよく、第３図Ａに示すように筒状
ケース内面に一体の二枚隔壁１０１．１０２によって透
過液通路部１２を設むづる構成、或いは、管状部１０３
を筒状ケース内面にスペーサー部１．０４，１０４によ
って一体化し、管状部１０３内を透過液通路部とする構
成等も使用できる。

上記外圧式中空糸膜モジュールは、第４図に示すように
、複数本のモジュ・−ルＡ、・・・を透過液集水室４０
を介して縦接続する態様でも使用でき、この場合、上側
のモジュールに至るほど透過液通路部１２内の透過液流
量が大となるので、上側のモジュールに至るほど透過液
通路部１２の断面積を大きくすることが好ましい。

（発明の効果） 本発明の両端集水型の外圧式中空糸膜モジュールは上述
した通りの構成であり、透過液通路部を筒状ケースに一
体に設けているから、筒状ケースと透過液通路部との間
に注型樹脂隔壁を介在させる必要がなく、筒状ケースに
外力が作用しても、樹脂隔壁での剪断応力の発生を排除
でき、樹脂隔壁の接着界面を安定に保持できる。したが
って、モジュールの信頼性を向上できる。

また、筒状ケースと透過液通路部材とが一体であり、こ
れらが別体である従来例の場合どは異なり、樹脂隔壁の
注型を通常通り（透過液通路管を用いない外圧式の中空
糸膜モジュールと同様に）に行ない得るから、樹脂隔壁
の注型作業を容易に行ない得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す縦断面図、第２図は第１
図における１Ｉ−ＩＩ断面図、第３図Ａ並びに第３図Ｂ
はそれぞれ本発明において使用する筒状ケースの別例を
示す横断面図、第４図は本発明の別実施例を示す縦断面
図、第５図は従来例を示す縦断面図である。 １・・・筒状ケース、１１・・・中空糸膜束収容部、１
２・・・透過液通路部、２・・・中空糸膜、３１，３２
・・・樹脂隔壁、４０・・・透過液集水室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 筒状ケース内断面を、筒状ケース内面に一体的に成形し
   た隔壁により、中空糸膜束収容部と透過液通路部とに仕
   切り、該中空糸膜束収容部に中空糸膜束を収容し、同中
   空糸膜束収容部の両端各部と中空糸膜束の両端各部との
   間を樹脂隔壁で封止すると共に中空糸膜の各端開口を各
   樹脂隔壁の外面に開通し、上記筒状ケースに中空糸膜束
   収容部に通じる原水入口を設け、同筒状ケースの一端に
   透過液集水室を設けたことを特徴とする外圧型中空糸膜
   モジュール。