JPH0523550A - 中空糸濾過モジユール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 環状部材の内面に、中空糸膜の集束体と、そ
の端部を開口固定する固定部材を有してなる中空糸濾過
モジュールであって、集束体の外周部の中空糸膜の根本
部を埋蔵する保護弾性樹脂層、集束体の拡がりを抑制す
る保護ネット材、および環状部材と固定部材との境界部
にパッキング充填用の環状の溝が配設されたモジュー
ル。 【効果】 中空糸膜と固定部材との接合部で生じやすい
中空糸膜の破損によるリークおよび環状部材と固定部材
との境界でのリークが防止された。エアーバブルによる
洗浄法が効率よく実施できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、浄水器用の中空糸濾過
モジュールに関し、より詳しくは、中空糸膜の損傷等に
起因するリークの発生しにくい中空糸濾過モジュールに
関する。

【０００２】

【従来の技術】中空糸濾過モジュールは、コンパクトで
あることから様々な分野で用いられており、例えば特開
昭60−244306号公報や特開昭61−103503号公報記載のＩ
型モジュールや、特開昭60−255114号公報記載のＵ型モ
ジュールが知られている。近年、これらの使用範囲が拡
がり、より厳しい条件での使用が望まれている。例えば
温水や熱水中での使用があり、この場合には中空糸膜の
固定部材としては、耐熱性エポキシ樹脂のようなものが
用いられる。しかし、耐熱性エポキシ樹脂は硬度が大き
いため、中空糸濾過モジュールの取扱い時や使用時に中
空糸膜に加わる応力が固定部材に繋る中空糸膜の根本部
分に集中し、中空糸膜が折れたり、破れたりしてリーク
が発生したり、あるいは環状部材と固定部材との境界面
が剥離してリークが発生するなどの問題が生じた。

【０００３】中空糸膜の破損の対策としては、特開平 2
−107318号公報記載の保護層を有するものや、特開昭59
−147603号公報記載の保護体を有するものが知られてい
る。また、特開昭58−143805号公報や特開昭58−207904
号公報には、高価な筒状ケースの再利用を図るために、
筒状ケースと固定部材をパッキンホルダーを介して接続
させた構造のものが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平 2−107318号公
報記載の保護層を有するものでは、通常の通水ではリー
クの発生が見られなかった。しかしながら、より厳しい
条件、例えば中空糸膜に気泡を当てることによって中空
糸膜を揺らし、中空糸膜の外表面を洗浄するエアーバブ
ルによる逆洗を行うと、中空糸膜の根本部分が損傷して
リークが発生するという問題点があることが判明した。
また、特開昭59−147603号公報記載の保護体を有するも
のにおいては、中空糸膜が中空糸束の外周部へ拡がるこ
とは防止されるものの、保護体内部での中空糸膜の斜交
や、振動による中空糸膜根本付近への応力集中による欠
陥の発生には効果がなかった。中空糸膜がその長手方向
の広い範囲にわたって保護体で覆われている場合には、
中空糸膜に振動を加えても洗浄の効率がよくなかった。
洗浄効率を向上させるために保護体を短くすると、中空
糸膜の振動による損傷のためのリークが発生した。更
に、前記のパッキングホルダーを配設したものについて
は、筒状ケースとパッキングホルダーと界面でのリーク
はないものの、固定部材とパッキングホルダーとの界面
でリークが発生しやすかった。また、固定部材を硬化さ
せた後、固定部材の外周の適当な位置にパッキングを配
置し、これを環状部材内に固定するものが提案されてい
るが、製造プロセスが複雑となるばかりではなく、固定
用部材が環状部材内で上下に移動しないように固定する
部材が必要になり、構造が複雑化するとともに大型化す
るという問題も生じた。

【０００５】本発明の目的は、中空糸膜の洗浄効率を低
下させることなく、洗浄時に中空糸膜と固定部材との接
合部で生じやすい中空糸膜の破損に起因するリークを防
止し、かつ環状部材と固定部材との境界面でのリークの
発生も防止することのできる中空糸濾過モジュールを提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の中空
糸濾過モジュールは、多本数の中空糸膜の集束体を、そ
の端部を開口状態を保ちつつ環状部材の内面に固定部材
で固定してなる中空糸濾過モジュールにおいて、開口端
を有する側の環状部材と固定部材との境界部に、パッキ
ング充填用の環状の溝が配設され、前記集束体の少なく
とも外周部の中空糸膜の根本部を埋蔵する保護弾性樹脂
層が固定部材に接して配設され、かつ該集束体の根本部
でその外周を包み、集束体の拡がりを抑制する保護ネッ
ト材が、前記樹脂層を経て固定部材に固着されてなるこ
とを特徴とする。

【０００７】

【作用】以下、本発明の中空糸濾過モジュールにつき図
面を参照しつつより詳細に説明する。

【０００８】図１は、本発明の中空糸濾過モジュールの
一例を示す部分断面図である。本発明の中空糸濾過モジ
ュールは、基本的には、固定部材１と、中空糸膜２と、
環状部材３と、保護弾性樹脂層４と、保護ネット材５と
を有して構成され、固定部材１と環状部材３との境界部
にパッキング充填用の溝６が配設されている。これらに
加え、濾液配管７、濾液配管支持部材８等の各種の部材
が付設されてもよい。なお、図２は、図１で用いた、固
定部材内での濾液配管の配設位置を固定するための濾液
配管支持部材を示す平面図である。

【０００９】固定部材１は、多数の中空糸膜２の各端部
を開口状態を保ったまま集束して固定するとともに、か
つこれを濾過膜として機能させるために浄化すべき水と
浄化された水との仕切り部材として機能する。固定部材
１は、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂等を硬化
させたもので構成されるのが一般的である。

【００１０】中空糸膜２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、ポリビニ
ルアルコール系、ＰＭＭＡ系、ポリスルホン系等の各種
材料からなるものが使用できる。なお、中空糸膜は、そ
の開口部が固定部材で固定されたタイプのものであれ
ば、中空糸膜がＵ字状に収束されていてもよいし、直線
状の膜の一端が封止されていてもよいし、直線状に配置
された膜の両開口端が二つの固定部材でそれぞれ固定さ
れたものでもよい。

【００１１】環状部材３は、中空糸濾過モジュール全体
を支持する部材として機能するものであり、機械的強度
および耐久性を有するものであればその形状、材質は問
われないが、使用後に焼却処理が必要な場合には、燃焼
により有毒ガスを出さずに完全燃焼させることのできる
炭化水素系の樹脂を材質とするものが好ましく、例えば
ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、変成ＰＰＥ樹脂等が挙
げられる。

【００１２】保護弾性樹脂層４は、多本数の中空糸膜の
集束体の少なくとも外周部分において、中空糸膜の根本
部（露出している中空糸膜の固定部材の近傍に位置する
部分）を埋蔵するよう配設される。保護弾性樹脂層は、
通常は固定部材に密着して配設されるが、必ずしも密着
して配設される必要はなく、多少固定部材との間に隙間
があってもよい。ただし、この隙間が余り大きいと、保
護弾性樹脂層の配設効果が薄れ、中空糸膜の固定部材に
接する根本部に再度応力が集中するので適当ではない。
保護弾性樹脂層４に用いられる樹脂としては、ウレタン
樹脂やシリコーン樹脂等の硬化後も比較的大きな弾性を
有しているものが用いられる。

【００１３】保護弾性樹脂層４は、通常約10〜100000本
の中空糸膜からなる集束体の少なくとも外周部分に位置
する中空糸膜の根本部を埋蔵していればよく、集束体の
中央部に位置する中空糸膜の根本部については必ずしも
埋蔵している必要はないが、集束体の中央部もある程度
埋蔵されていることがリークの防止の面からはより安全
であり好ましい。しかし、中空糸膜の根本部での応力の
集中は、中空糸膜の移動の自由度から中空糸膜の外周部
で顕著であるから、特に外周部での保護が必要である。
保護弾性樹脂層４は、固定部材よりも弾性に富み中空糸
膜の剛性に近い材料で構成されているので、中空糸膜の
根本部での応力の集中を緩和させる機能を果すことがで
きる。保護樹脂層の集束体の外周部分における中空糸膜
の埋蔵の厚み（深さ）は、１〜３０mmであることが好ま
しく、３〜１０mmであることがより好ましい。

【００１４】保護ネット材５は、中空糸濾過モジュール
における集束体の拡がりを抑制する機能を果すものであ
るが、中空糸膜の揺れや振動により中空糸膜と保護ネッ
トが接触した場合に中空糸膜が破損することのないよう
に、保護ネット材全体が可撓性を有しており、かつ中空
糸膜の濾過性能に影響を及ばさないような有孔構造を有
するものであることが好ましい。具体例としては、網状
体、編織布、有孔不織布、有孔フィルム等が挙げられ
る。保護ネット材の素材としては、ポリエチレン、ポリ
プロピレン等の有機高分子が好ましい。

【００１５】保護ネット材は、中空糸膜の集束体の根本
部において、集束体の外周を包み込むように配置され
る。通常は、保護ネット材は固定部材に深さ５mm程度埋
没させた状態で固着され、保護弾性樹脂層を経て集束体
の根本部を通常１〜１００mmの長さ、好ましくは１０〜
３０mmの長さで集束体の外周をとり巻くよう配設される
ことが、エアバルブによる逆洗を効果的に行なうために
好ましい。保護ネット材と集束体との間に広い間隔があ
っては中空糸膜の拡がりを抑制することができないの
で、通常は少なくとも保護ネット材の一部が中空糸膜と
接触する状態で、好ましくは保護ネット材が中空糸膜に
密着するような状態で集束体の外周を取り巻くようにし
て配置される。

【００１６】本発明の中空糸濾過モジュールにおいて
は、中空糸膜の開口端を有する側の、環状部材と固定部
材との境界部に、パッキング充填用の環状の溝６が配設
されている。この溝６は、図１のように環状部材の内径
の内側の固定部材側に配置されていてもよいし、あるい
は固定部材の外径よりも外側の環状部材側に配置されて
いてもよいし、環状部材と固定部材の両方にまたがった
境界部に配置されていてもよい。

【００１７】溝６の幅は、用いるパッキングの種類や大
きさにより選択され、パッキングが溝内に配置されて締
めつけられた際にシールに必要なつぶれがパッキングに
生じる幅とされ、通常は１〜１０mmの範囲から選択され
る。また、溝の深さも、同様に用いるパッキングの種類
や大きさにより選択されるが、溝の形成により減少した
環状部材と固定部材との境界面の接着力が、リークの発
生は容認しても最低限固定部材の上下動を阻止できる程
度残存する必要がある。環状部材と固定部材との境界面
の長さが充分長くとれる場合には、溝の深さは１〜５０
mmの範囲から選択される。

【００１８】本発明の中空糸濾過モジュールを使用する
に際して、溝６に充填して用いられるパッキングとして
は、Ｏ−リングが好ましく、ＪＩＳ規格のＯ−リングが
好ましい。また溝内に充填されるパッキングの数は一つ
には限定されず、例えばバックアップリングを含んで複
数用いることもできる。

【００１９】溝６の形成方法としては各種の方法が採用
できるが、例えばこの形成される溝と同型のシリコン樹
脂等からなるスペーサーを予め環状部材の内壁に固定し
ておき、中空糸膜の集束体を環状部材内に充填した後、
固定部材形成用の液状樹脂を流入させ硬化させて固定部
材を形成した後、このスペーサーを取り除くことによ
り、所望の位置に精度よく溝６を形成することができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の中空糸濾過モジュールを実施
例にしたがってより具体的に説明する。 実施例１ 内径７９mmφ、外径１０８mmφの環状部材５に、ポリエ
チレン製多孔質中空糸膜（ＥＨＦ４１０Ｃ、商品名、三
菱レイヨン (株) 製）の１１６８０本を支持部材８で２
９２０本づつ４つに分けた集束体３の各々の根本部分を
長さ約５０mmの保護ネット材（ＴＴＸ−２４３、商品
名、日本ネトロン (株) 製）で包んだものを挿入し、エ
ピコートＥＤ８３４（商品名、油化シェルエポキシ
(株) 製）６３．９重量部、Ｃ９５０チオコールＬＰ−
２（商品名、東レチオコール (株) 製）２６．４重量部
およびＣ９５０（商品名、日本化薬 (株) 製）９．７重
量部を混合したエポキシ樹脂を環状部材の内面部に流入
させ、中空糸膜の端部の開口状態を保持させつつ硬化さ
せて固定部材を形成した。このとき、保護ネット材は固
定部材の端部より２０mm程度露出するようにした。ま
た、固定部材と環状部材の境界部に、図１に示されるよ
うな外径７９mm、内径７３mm、深さ１０mmの切り欠き溝
６を形成するとともに、この溝内にＯ−リング（Ｖ−４
０、ＪＩＳ規格）を配置した。

【００２１】次いで、中空糸束の外周部の中空糸膜の根
本部が３〜６mm程度の深さで、かつ中心部の中空糸膜の
根本部が２〜５mm程度の深さで埋蔵するようにシリコー
ン樹脂（ＫＥ−１３００Ｔ、商品名、信越化学 (株)
製）で中空糸膜と固定部材の接合端部を保護する保護弾
性樹脂層を形成した。中空糸膜のもう一端についても、
以上と同様にして、固定部材の中央に濾液配管を有する
構造の中空糸濾過モジュールを作製した。なお、中空糸
膜一本の有効糸長は、約１０１０mmであった。 実施例２ 中空糸膜の本数を半分の５８４０本にし、実施例１と膜
面積が同様になるように中空糸の有効長さを倍にし、か
つ中空糸膜をＵ字型に配し、一つの環状部材に中空糸膜
を固定したことを除いては、実施例１と全く同様にして
中空糸濾過モジュールを作成した。なお、濾液配管は配
設しなかった。 比較例１ 切り欠き溝を配設せず、またＯ−リングを装着しなかっ
たことを除いては、実施例１と全く同様にして中空糸濾
過モジュールを作製した。 比較例２ 保護ネット材を配設しなかったことを除いては、実施例
１と全く同様にして中空糸濾過モジュールを作製した。 比較例３ 保護弾性樹脂層を配設しなかったことを除いては、実施
例１と全く同様にして中空糸濾過モジュールを作製し
た。 比較例４ 保護ネット材が固定部材の端部より３００mm程度露出す
るように配設したことを除いては、実施例１と全く同様
にして中空糸濾過モジュールを作製した。 評価例 上記実施例１〜２および比較例１〜４で得た中空糸濾過
モジュールを用いて、各中空糸膜の親水化処理を実施し
た後、一定の線流速で酸化第二鉄を１００ppm含有する
水を３０日間濾過した後の中空糸濾過モジュールの差圧
と、エアーバブルによる逆洗により機能回復処理を実施
した後の中空糸濾過膜の差圧の評価結果を表１に示し
た。

【００２２】また、エアーバブルによる逆洗後に、中空
糸膜の外表面より１kg／cm2 で空気を吹き込み、モジュ
ール中のエアーリークのある中空糸膜の本数を測定した
結果を表１に示した。

【００２３】

【表１】 *1：１０本のモジュールについて試験をした際に、リー
クの発生したモジュールの本数

【００２４】

【発明の効果】本発明により、中空糸濾過モジュールの
使用時や洗浄時に中空糸膜と固定部材との接合部で生じ
やすい中空糸膜の破損が防止され、この破損に起因する
リークをほぼ完全に防止することができ、かつ固定部材
と環状部材の界面部におけるリークの発生も防止でき
た。また、この中空糸濾過モジュールの洗浄に際し、従
来のエアーバブルによる方法が効率よく実施できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸濾過モジュールの一例を示す部
分断面図である。

【図２】濾液配管支持部材を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 固定部材 ２ 中空糸膜 ３ 環状部材 ４ 保護弾性樹脂層 ５ 保護ネット材 ６ 溝 ７ 濾液配管 ８ 濾液配管支持部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 多本数の中空糸膜の集束体を、その端部
   を開口状態を保ちつつ環状部材の内面に固定部材で固定
   してなる中空糸濾過モジュールにおいて、中空糸膜の開
   口端を有する側の環状部材と固定部材との境界部に、パ
   ッキング充填用の環状の溝が配設され、前記集束体の少
   なくとも外周部の中空糸膜の根本部を埋蔵する保護弾性
   樹脂層が固定部材に接して配設され、かつ該集束体の根
   本部でその外周を包み、集束体の拡がりを抑制する保護
   ネット材が、前記樹脂層を経て固定部材に固着されてな
   ることを特徴とする中空糸濾過モジュール。