JPH05228346A - 中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】空気抜き用の素材として使用する疎水性多孔質
材料として、従来の中空糸膜と微細孔が均一に分散して
いる微多孔体との中間的な材料を選択することにより、
耐圧性が高く、しかも通気性を向上させ得る中空糸膜モ
ジュールを提供する。 【構成】モジュール外筒４内に濾過材としての親水性の
中空糸膜２と共に抜気用の疎水性多孔質体３とを混在し
て固定し、疎水性多孔質体３に分散する微細孔６を通じ
てモジュール外筒４内の気体を排気する全濾過型中空糸
膜モジュールにおいて、疎水性多孔質体３の微細孔６の
外表面に開口する孔径ｄを絞って小径としてなることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば家庭用浄水器
等に用いられる中空糸膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の液体を濾渦する全濾過型中空糸膜
モジュールは、モジュール外筒内に多数本の親水性の濾
過用中空糸膜を充填し、濾過すべき液体を微細孔を有す
る中空糸膜の膜壁の外表面から内側の中空内部通路側に
透過させ、微細孔によって液体中の不純物を捕捉して濾
過するようになっている。

【０００３】このような全量濾過タイプの中空糸膜モジ
ュールにあっては、中空糸膜の膜壁を透過させるため
に、液体中に存在する気体（気泡）によって、液体に接
する膜面積が減少するとその濾過量が減少するといった
問題があった。

【０００４】このため図６に示すように濾過用の親水性
中空糸膜１００と共に、空気抜き用の疎水性中空糸膜１
０１を混在させる方法や、図８に示すように疎水性中実
糸つまり中実で微細孔が均一に分散している多孔質体１
０２（以下疎水性微多孔体と称す）を入れ、中空糸膜モ
ジュール中の空気を抜く方法が考えられている。以下に
これらの方法でモジュール内の空気を抜く場合の問題に
ついて記述する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】まず、図６のように親
水性中空糸膜１００と疎水性中空糸膜１０１を混在させ
て膜モジュール内の空気を排出させるものについては、
疎水性中空糸膜１０１の膜壁を空気が通過するために空
気通過抵抗は実質的には疎水性中空糸膜１０１の膜壁の
厚みによって支配される。

【０００６】これは空気を排出させる目的では非常に都
合がよいが、疎水性中空糸膜１０１自体は一種のプラス
チックチューブであるので、外からの圧力に対してつぶ
れやすい。圧力によって疎水性中空糸膜１０１がつぶれ
ると、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように疎水性中空糸膜
１０１の中空内部通路１０３が閉塞し空気の通過が妨げ
られてしまう。

【０００７】そして、一度通過が妨げられると中空糸膜
モジュール内の空気は排出されず、濾過用親水性中空糸
膜１００の膜面積が有効に使用されなくなってしまう。
この結果さらに中空糸膜モジュールの圧力が上昇し、さ
らに空気抜き用疎水性膜１０１がつぶれるという悪循環
を起こす。

【０００８】さらに悪いことには、一度つぶれた空気抜
き用疎水性中空糸膜１０１は次回圧力が作用する場合に
つぶれやすくなり、前述した濾過面積減少がおこりやす
くなる。

【０００９】一方、図８に示すような疎水性中空糸膜１
０１に代えて疎水性微多孔体１０２を用いて抜気する場
合は、中空糸膜１０１のような圧力によるつぶれの問題
がないが、空気は疎水性微多孔体１０２の内部を通過し
なければならず、通気抵抗が大きくなる。そのため、所
定の時間内に膜モジュールの空気を排出させるために
は、多数個または多数本の疎水性の微多孔体を設ける必
要がある。これは膜モジュール内部の体積を占有させる
ことにつながり、濾過に使用する親水性中空糸膜の面積
の減少をまねく。つまり、モジュール全体としての透水
性が低下するといった問題点を有する。

【００１０】そこで、疎水性多孔体１０２内部の微細孔
の大きさを大きくすることが考えられるが、そうする
と、この微細孔に細菌等が入り込むおそれがあり、衛生
的に好ましくない。

【００１１】本発明は上記した従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、空気抜き用の素材として使用
する疎水性多孔質材料として、中空糸膜と従来の微細孔
が均一に分散している微多孔体の中間的な材料を選択す
ることにより、耐圧性が高く、しかも通気性のを向上さ
せ得る中空糸膜モジュールを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、モジュール外筒内に濾過材とし
ての親水性の中空糸膜と共に抜気用の疎水性多孔質体と
を混在して固定し、疎水性多孔質体の微細孔を通じてモ
ジュール外筒内の気体を排気する全濾過型中空糸膜モジ
ュールにおいて、前記疎水性多孔質体の微細孔の外表面
側の孔径を絞って小径としてなることを特徴とする。

【００１３】この疎水性多孔質体はポリ弗化ビニリデン
製であることが好ましく、また微細孔の構造は外側から
中心に向かうにつれて疎になっていることが効果的であ
る。

【００１４】また、疎水性多孔質体は、一端が開放して
いてもよい。

【００１５】さらに、濾過材として親水性中空糸膜に代
えて中実の親水性多孔質体膜を用いるようにしてもよ
い。

【００１６】

【作用】上記構成の中空糸膜モジュールにあっては、疎
水性多孔質体の微細孔を通じてモジュール外筒内に滞留
した空気等の気体がモジュール外筒内から抜気される。
そして、微細孔の疎水性多孔質体の外表面に開口する孔
径を絞っているので、細菌等のを開口部にて除去し、か
つ内部の孔径の大きい微細孔を通じてスムーズに抜気す
ることができる。また、疎水性多孔質体の基本的には中
実構成なので、圧力に対する強度を高く保持できる。

【００１７】特に、濾過材として親水性の多孔質体を使
用することにより、耐圧性をより向上させることができ
る。

【００１８】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。本発明の一実施例に係る中空糸膜モジュールを示
す図２及び図３において、１は中空糸膜モジュール全体
を示すもので、概略、濾過材としての多数本の親水性中
空糸膜２と共に抜気用の疎水性多孔質体３とをモジュー
ル外筒４内に混在させて固定している。

【００１９】親水性中空糸膜はＵ字状の曲げられてその
両端末をモジュール外筒の一方の開口端部に位置させポ
ッティング材５にて固定されている。また、疎水性多孔
質体３は一端が直線状でその一端がポッティング材５に
て上記親水性中空糸２の両端末とともに固定されてい
る。もっとも、親水性中空糸膜２をＵ字状に曲げないで
一端を封止した直線状の構成としてもよく、要するに全
量濾過タイプの構成とすればよい。

【００２０】また、疎水性多孔質体３についても、親水
性中空糸膜２と同様にＵ字状に曲げて両端末をポッティ
ング材５にて固定してもよく、図示例のように棒状にモ
ジュール外筒４内に挿入するようにしてもよい。そして
棒状にした場合には、中空糸膜のようにその端末を封止
する必要がなく、何等処理することなく、そのまま開放
状態に保持しておけばよい。

【００２１】疎水性多孔質体３はその内部に多数の微細
孔を有する多孔質体であり、この実施例ではポリ弗化ビ
ニリデンにより成型されている。そして、図１に示すよ
うに微細孔６の大きさは疎水性多孔質体３の外表面に開
口する孔径を小径に絞ってある。図示例では図（ａ）に
示すように、微細孔６の大きさが多孔質内部が粗く、竹
の節のように目の粗い微細孔部分６１が多孔質体の長さ
方向に不連続に連なっている。そして、この目の粗い微
細孔部分６１の回りを目の細かい微細孔部分６２が取り
囲むような二重構造に形成されている。

【００２２】もっともこの細孔の構造としては外表面の
孔径が絞られていればよく、外側から中心に向かうにつ
れて段階的に粗になるようにしてもよく、徐々に粗にな
るような構成としてもよい。

【００２３】この疎水性多孔質体３の全表面積は、濾渦
用中空糸膜２の全表面積の０．２％より小さいことが好
ましい。

【００２４】上記構成の中空糸膜モジュールにあって
は、疎水性多孔質体３の微細孔６を通じてモジュール外
筒内に滞留した空気等の気体がモジュール外筒４内から
抜気される。そして、微細孔６の疎水性多孔質体の外表
面に開口する孔径ｄを絞っているので、細菌等は小径に
絞った開口部にて除去され、かつ内部の孔径の大きい目
の粗い微細孔部分６１を通じてスムーズに抜気すること
ができる。

【００２５】また、疎水性多孔質体３の基本的には中実
構成なので、圧力に対する強度を高く保持できる。

【００２６】次に、各種空気抜き素材を準備して、空気
抜き性能を試験した試験結果を示す。

【００２７】図４には試験装置の概要を示している。す
なわち、中空糸膜モジュールのサンプル１０に送液ポン
プ１１によって水タンク１２内の水を供給するようにな
っており、この供給を弁１３によって制御する。一方、
中空糸膜モジュールサンプル１０には、上記空気注入用
ポンプ１４を通じて空気が供給されるようになってい
る。そして、供給される流量および圧力を計測する流量
計が設けられている。

【００２８】中空糸膜モジュールサンプルとしては、表
１に示すように、濾過用中空糸の充填本数を５０００本
とし、空気抜き用素材として、第１に従来の疎水性中空
糸膜のもの、第２に従来の疎水性微多孔体、第３に本発
明の疎水性多孔質体をそれぞれ４本ずつ混在させたもの
を用いた。

【００２９】モジュールの長さは８０ｍｍ、モジュール
の内径は３４ｍｍ、濾過用中空糸膜をポリスルホン計の
孔径０．０４ｍｍのものを用い、濾過流量を毎分３リッ
トルとした。

【００３０】また、本発明の多孔質体の微細孔の外表面
に開口する孔径は０．１μｍとし、内部の孔径を１〜１
０μｍとした。

【００３１】

【表１】 この試験は、まず水を毎分３リットルの流量で中空糸膜
モジュールサンプル１０に送り、ついで弁１３を開いて
空気注入用ポンプ１４から水圧と同じ圧力でもってエア
を注入する。このサイクルを繰り返し行った。

【００３２】そして、表２のような試験結果が得られ
た。すなわち、中空糸膜モジュール内からの空気排出速
度はいずれの従来例よりも大きく、スムーズに空気が抜
けているこがわかる。また、空気抜き素材の状態も従来
の疎水性中空糸膜がつぶれた時でも変化が無く、耐圧性
が高いことがわかる。

【００３３】因みに、この試験例は親水性中空糸膜２が
５０００本に対して疎水性多孔質体３が４本で、表面積
比とすると、４／５０００で０．０８％である。

【００３４】

【表２】 図５には本発明の他の実施例を示している。この実施例
では上記実施例の親水性の中空糸膜の代わりに親水性多
孔質体７を用いたものである。

【００３５】このように濾過材として親水性の多孔質体
７を用いればより一層耐圧性の向上を図ることができ
る。

【００３６】そして、疎水性多孔質体３表面に開口する
小径の微細孔によって細菌等を捕捉できることに着目す
れば、一種類の多孔質体によって濾過用と抜気用とに共
用化することができる。すなわち、同一の多孔質体に親
水性処理あるいは疎水性処理を施すことにより、濾過用
と抜気用とに共用化することができ、有利である。

【００３７】

【発明の効果】本発明は以上の構成および作用を有する
もので、抜気用の疎水性多孔質体の微細孔の外表面に開
口する孔径を絞っているので、気体の通路となる微細孔
の大きさを大きくしても細菌等の侵入を防止することが
でき、衛生的でしかもスムーズに抜気することができ
る。

【００３８】また、疎水性多孔質体の基本的には中実構
成なので、圧力に対する強度を高く保持できる。

【００３９】特に、濾過材として親水性の多孔質体を使
用することにより、耐圧性をより向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は本発明の一実施例に係る中空糸膜
モジュールの抜気用の疎水性多孔質体の構成を模式的に
示す縦断面図、同図（ｂ）は外表面近傍の微細孔を模式
的に示す拡大断面図である。

【図２】図２は図１の疎水性多孔質体を用いた中空糸膜
モジュールの全体構成を示す縦断面図である。

【図３】図３は図２の平面図である。

【図４】図４は本発明と従来の空気抜き素材の空気抜き
試験を行うための試験装置の構成を示す模式図である。

【図５】図５は本発明の他の実施例に係る中空糸膜モジ
ュールを模式的に示す構成図である。

【図６】図６は従来の中空糸膜モジュールの概略構成を
示す縦断面図である。

【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は図６の抜気用疎水性中空
糸膜のつぶれた状態を示す横断面図である。

【図８】図８は他の従来の中空糸膜モジュールの概略構
成を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 中空糸膜モジュール ２ 親水性中空糸膜 ３ 疎水性多孔質体 ４ モジュール外筒 ５ ポッティング材 ６ 微細孔 ６１ 目の粗い微細孔部分 ６２ 目の細かい微細孔部分 ７ 親水性多孔質体

【手続補正書】

【提出日】平成５年２月１５日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る中空糸膜モジュ
ールの抜気用の疎水性多孔質体の構成を模式的に示す断
面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平 井 利 久 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 中 野 源 喜 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 渡 辺 徹 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 中 西 隆 介 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 伊 藤 稜 威 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モジュール外筒内に濾過材としての親水
   性の中空糸膜と共に抜気用の疎水性多孔質体とを混在し
   て固定し、疎水性多孔質体に分散する微細孔を通じてモ
   ジュール外筒内の気体を排気する全濾過型中空糸膜モジ
   ュールにおいて、 前記疎水性多孔質体の微細孔の外表
   面に開口する孔径を絞って小径としてなることを特徴と
   する中空糸膜モジュール。
2. 【請求項２】 疎水性多孔質体がポリ弗化ビニリデン製
   である請求項１記載の中空糸膜モジュール。
3. 【請求項３】 疎水性多孔質体の微細孔の構造が外側か
   ら中心に向かうにつれて疎になっている請求項１または
   ２記載の中空糸膜モジュール。
4. 【請求項４】 疎水性多孔質体の一端が開放してなる請
   求項１，２または３記載の中空糸膜モジュール。
5. 【請求項５】 請求項１の親水性中空糸膜に代えて中実
   の親水性多孔質体膜を用いる請求項１，２，３または４
   記載の中空糸膜モジュール。