JPH07213872A - 中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の小型化、製作の容易化及び生産性の向
上を図る。 【構成】 多数本の中空糸膜３の束４を曲げ、かつねじ
ってケース２に収納して成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
や工業用あるいは医療用の濾過装置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】従来のこの種の中空糸膜モジュールとし
ては、たとえば図６（ａ）に示すようなものがある。す
なわち、この中空糸膜モジュール１００はクロスフロー
形中空糸膜モジュールとなっており、両端を開口するケ
ース１０１内に多数本の中空糸膜１０２を直線状に束ね
た中空糸膜束１０３を収納し、中空糸膜束１０３の両端
末をケース１０１の両方の開口端部にて各中空糸膜１０
２間の隙間および各中空糸膜１０２とケース１０１間に
封止材としての接着剤１０４を充填して封止固定（ポッ
ティング）し、そのポッティング部１０５を切断して各
中空糸膜１０２の端末を開口して、中空糸膜開口端面１
０６，１０６’を形成するものである。

【０００３】そして、ケース１０１の両端には、中空糸
膜開口端面１０６，１０６’から軸方向所定間隔を有し
て濾過対象液（原液）の流出入ポート１０７，１０８を
有している。また流出入ポート１０８側のポッティング
部１０５の軸方向内側近傍側面に透過液の出口１０９を
有している。

【０００４】上記中空糸膜モジュール１００は、濾過す
る際、ケース１０１の一方の流出入ポート１０７を介し
て片側の中空糸膜開口端面１０６から反対側の中空糸膜
開口端面１０６’に中空糸膜１０２を通過させて原液を
流し、中空糸膜開口端面１０６’と他方の流出入ポート
１０８との間の空間の集水部１１０を介して流出入ポー
ト１０８から排出させる。このように、原液が中空糸膜
１０２を通過することによって濾過されて透過液が得ら
れ、この透過液は出口１０９より流出されるもので、ク
ロスフロー濾過となっており、この濾過手段により中空
糸膜１０２の膜表面に堆積する濾さいを形成することな
く濾過が可能となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術の場合には、膜面積を大きくとるためには、
図６（ｂ）に示すように中空糸膜１０２の長さを増さな
ければならない。このように、中空糸膜１０２の長さを
増すとケース１０１の長さが増すため、結果的に装置が
巨大化してしまう。このケース１０１の長さを増した長
尺中空糸膜モジュール１００Ａの具体例を示すと、図６
（ｂ）においてケース１０１の径Ｄ2 ：４０mm、ケース
１０１の長さＬ2 ：１０００mm、中空糸膜１０２の本
数：４００本、濾過面積１m2、循環流量：２８Ｌ／min
、運転必要揚程１０ｍである。

【０００６】そして、このような長尺中空糸膜モジュー
ル１００Ａを製造する際、ポッティング工程において、
両端を遠心力を利用したポッティングを行うと図７に示
すように、１つの円盤１１１に１つの長尺中空糸膜モジ
ュール１００Ａしか装着できなくなるため、生産性が悪
くなる。

【０００７】また、膜面積を大きくとるために、中空糸
膜１０２の本数を増すと、クロスフローの循環流量が大
きくなり、循環用ポンプが巨大化する。また中空糸膜１
０２の本数の増加はケース１０１Ａのポッティング部１
０５が大口径となり、接着剤１０４の発熱、切断が難し
くなる。この中空糸膜１０２の本数を増した中空糸膜モ
ジュール１００Ｂの具体例を示すと、図８においてケー
ス１０１Ａの径Ｄ3 ：１００mm、ケース１０１Ａの長さ
Ｌ3 ：３００mm、中空糸膜１０２の本数：２０００本、
濾過面積１m2、循環流量：１６８Ｌ／min 、運転必要揚
程６ｍである。

【０００８】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、その目的とするところは、装
置の小型化、製作の容易化及び生産性の向上を図り得る
中空糸膜モジュールを提供することにある。

【０００９】

【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、ケース内に収納された多数本の
中空糸膜の束を、ケース開口端部にて各中空糸膜の端末
を開口させた状態で各中空糸膜間の隙間および各中空糸
膜とケース間の隙間を封止材にて封止固定した中空糸膜
モジュールにおいて、前記多数本の中空糸膜の束を曲
げ、かつねじって前記ケースに収納して成ることを特徴
とする。

【００１０】そして、前記各中空糸膜の端末を同一方向
として封止固定して成ることが好適である。

【００１１】

【作用】上記構成の中空糸膜モジュールにあっては、膜
面積を大きくとるために長い中空糸膜の多数本の束であ
っても、この長い中空糸膜束を曲げることにより短くな
り、その上ねじることによってさらに短くなる。その結
果、短いケースに収納することが可能となり、装置の小
型化を図ることができる。

【００１２】また、上記のように長い中空糸膜束を曲
げ、かつねじるだけで良いことから、製作が容易であ
る。

【００１３】さらに、上記のように短いケースに収納さ
れることから、中空糸膜の端末を同一方向とすることに
より、遠心力を利用して１つの円盤にて封止固定する
際、１つの円盤に周方向に複数個装着することができる
ため、生産性が向上する。

【００１４】

【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。図１は本発明の一実施例に係る中空糸膜モジュー
ルが示されており、この中空糸膜モジュール１は、クロ
スフロー形中空糸膜モジュールとなっている。

【００１５】この中空糸膜モジュール１は、概略、ケー
ス２内に多数本の中空糸膜３の中空糸膜束４がゆるやか
に曲げられ、かつゆるやかにねじられて各中空糸膜３の
端末が同一方向となって収納されており、ケース２の開
口端部にて各中空糸膜３間の隙間及び各中空糸膜３とケ
ース２間の隙間に封止材としての接着剤５を充填し、封
止固定（ポッティング）し、このポッティング部６，６
にて各中空糸膜３と硬化した接着剤５を共に切断し、こ
の切断面にて各中空糸膜３の端末を開口し、中空糸膜開
口端面１５，１５’を形成しているものである。

【００１６】ケース２は、中空糸膜束４が収納される収
納部２Ｄと、ポッティング部６，６を有するキャップ１
１とを備えている。

【００１７】収納部２Ｄは、有底円筒状で、開口端部に
は外向きのフランジ部２１を有しており、また開口端部
近傍の側面に透過液の出口１３が設けられている。

【００１８】また、キャップ１１は、収納部２Ｄの開口
端部を閉塞する円盤状で径は収納部２Ｄのフランジ部２
１の外径とほぼ同じとなっている。そして、収納部２Ｄ
の内径側の位置に径方向所定間隔を有してポッティング
部６，６を形成するための本実施例では２個のポッティ
ングノズル２５，２５が軸方向外側に突出して開口部が
同一方向となるように設けられている。また、ポッティ
ングノズル２５，２５の開口端部には、それぞれ外向き
のフランジ部２５Ａ，２５Ａを有している。

【００１９】一方、中空糸膜束４は、膜面積を大きくと
るべく多数本の長い中空糸膜３を各中空糸膜３の端末が
同一方向となるようにゆるやかにＵ字状に曲げられ、か
つゆるやかにねじられている。

【００２０】そして、上記中空糸膜束４の多数本の長い
中空糸膜３が曲げられ、かつねじられた曲げねじ部４Ａ
がケース２の収納部２Ｄに収納され、各中空糸膜３の両
端末がそれぞれキャップ１１のポッティングノズル２
５，２５内に挿入される。

【００２１】このように中空糸膜束４が収納された後
に、ケース２の収納部２Ｄのフランジ部２１とキャップ
１１の周縁部とを締めつけ部材１０にて液密に締めつけ
る。

【００２２】そして、各ポッティングノズル２５の開口
端部にて各中空糸膜３間の隙間及び各中空糸膜３とポッ
ティングノズル２５間の隙間に接着剤５を充填し、ポッ
ティングし、各ポッティング部６にて各中空糸膜３と硬
化した接着剤５を共に切断し、この切断面にて各中空糸
膜３の端末を開口し、中空糸膜開口端面１５，１５’を
形成している。

【００２３】この中空糸膜開口端面１５，１５’に対し
て、それぞれ濾過対象液（原液）の流出入ポート７，８
が設けられている。この流出入ポート７，８は断面Ｌ字
状で、中空糸膜開口端面１５，１５’側開口端部には外
向きのフランジ部７１，８１を有しており、このフラン
ジ部７１，８１とポッティングノズル２５，２５のフラ
ンジ部２５Ａ，２５Ａとを締めつけ部材９により液密に
締めつけている。

【００２４】次に上記構成の中空糸膜モジュール１の濾
過を図１（ａ），（ｂ）を参照しつつ説明する。

【００２５】まず、流出入ポート７から原液を流入さ
せ、流出入ポート７と中空糸膜開口端面１５との間の空
間の集水部１２を介して一方の中空糸膜開口端面１５よ
り中空糸膜３に原液を通過させて、他方の中空糸膜開口
端面１５’に原液を流し、中空糸膜開口端面１５’と流
出入ポート８との間の空間の集水部１２’を介して流出
入ポート８から原液を排出させる。このように、原液が
中空糸膜３を通過することによって濾過されて透過液が
得られ、この透過液は出口１３より流出されるもので、
クロスフロー濾過となっており、この濾過手段により中
空糸膜３の膜表面に堆積する濾さいを形成することなく
濾過が可能になる。

【００２６】上記構成の中空糸膜モジュールにあって
は、膜面積を大きくとるために長い中空糸膜３の多数本
の中空糸膜束４であっても、この長い中空糸膜束４を曲
げることにより短くなり、その上ねじることによってさ
らに短くなる。その結果、従来技術と比べて短いケース
２に収納することが可能となり、装置の小型化を図るこ
とができる。

【００２７】また、上記のように長い中空糸膜束４を曲
げ、かつねじるだけで良いことから、製作が容易であ
る。

【００２８】さらに、上記のように、各中空糸膜３の端
末が同一方向、即ちポッティング部６が同一方向で、ケ
ース２が従来と比べて短くなったため、遠心力を利用し
て１つの円盤１４てポッティングする際、図２に示すよ
うに１つの円盤１４に周方向に複数個（本実施例では８
個）装着することができる。このように、一度に複数個
のポッティングが可能となり、生産性が向上する。

【００２９】次に上記中空糸膜モジュールの具体例を示
すと、図１（ｂ）において従来技術の具体例の長尺中空
糸膜モジュール１００Ａと同じ本数として中空糸膜３の
本数：４００本とした場合、ケース２は径Ｄ1 ：φ１０
０mm、長さＬ1 ：３００mmで良い（従来技術の中空糸膜
の本数を増やした具体例のケースと同じ寸法となってい
る）。

【００３０】これは、ケースの径４０mm×長さ１０００
mm相当の従来技術の長尺中空糸膜モジュール１００Ａと
同じ中空糸膜３の本数：４００本を曲げるだけでは長さ
が５００mm弱程度になり、これをねじることで２００mm
程度まで短くできるからである。

【００３１】このように中空糸膜３の本数が長尺中空糸
膜モジュール１００Ａと同一であるため、ポッティング
時の量による問題が発生しない。

【００３２】また、ケース２の寸法が従来技術の中空糸
膜の本数を増やした具体例のケースと同じになったが中
空糸膜３の本数は長尺中空糸膜モジュール１００Ａと同
一であるため、濾過面積１m2、循環流量：２８Ｌ／min
、運転必要揚程１０ｍとでき、循環用ポンプが長尺中
空糸膜モジュール１００Ａと同一で可能となり、循環用
ポンプを小型化にできる。

【００３３】さらに、短い中空糸膜モジュールなので装
置の高さを低くすることが可能となり、また配管を節約
することができた。

【００３４】尚、通常、中空糸膜３は分画分子量１００
０〜１０００００及び孔経０．０１〜２μ程度の膜を内
径０．５mm〜２mm，外径０．８〜３mm程度の中空糸状に
製膜したものが用いられるが、もちろんこのように製膜
されたものに限らない。

【００３５】そして、上記実施例に係るケース２として
は図４に示す具体的なケース２０がある。

【００３６】このケース２０は、両端を開口するケース
部２２と、ケース部２２の一方の開口端部を塞ぐ閉塞部
材としてのエンドヘルール２３と、ケース部２２の他方
の開口端部を塞ぐ閉塞部材としてのアッパーヘルール２
４と、アッパーへルール２４に２等配に有するポッティ
ングノズル２５，２５が装着される内周面にねじ部を備
えた孔２４Ａ，２４Ａと、アッパーへルール２４の孔２
４Ａ，２４Ａの間に２等配に有する透過液の出口１３
Ａ，１３Ａと、孔２４Ａ，２４Ａにねじ込まれるポッテ
ィングノズル２５，２５と、集水部１２，１２’を形成
するための集水キャップ２６，２６と、集水キャップ２
６，２６に有する原液の流出入ポート７，８と、を備え
ている。

【００３７】また、ケース部２２の両方の開口端部には
それぞれ外向きのフランジ部を有しており、エンドヘル
ール２３及びアッパーヘルール２４にも外向きのフラン
ジ部を有している。

【００３８】そして、エンドへルール２３のフランジ部
とケース部２２の一方のフランジ部とを端面にて合わせ
てパッキン２９を介して締めつけ部材としてのクランプ
２８にて液密に締めつけ、またアッパーへルール２４の
フランジ部とケース部２２の他方のフランジ部とを端面
にて合わせてパッキン２９を介して締めつけ部材として
のクランプ２７にて液密に締めつけられている。

【００３９】また、アッパーへルール２４に２等配に設
けられた孔２４Ａ，２４Ａにポッティングノズル２５，
２５が軸方向外側に突出するように螺合固定されてお
り、その軸方向外側の開口端部の外周面にはねじ部を有
しており、このねじ部でもって、シール部材としてのＯ
リング３０を介して集水キャップ２６が螺合固定されて
いる。このとき、ポッティングノズル２５，２５の軸方
向側開口端面と集水キャップ２６に有する流出入ポート
７，８の軸方向内側開口端面との間に空間が形成され、
この空間が集水部１２，１２’となっている。

【００４０】そして、このような構成のケース２０にお
いて、上記のように中空糸膜モジュール１が形成される
のである。

【００４１】尚、上記実施例では、各中空糸膜３の端末
を同一方向、即ちポッティング部６，６を同一方向にし
たものを例にとって説明したが、図３（ａ）に示すよう
に一方のポッティング部６の位置をケース２Ａの図中上
側とし、他方のポッティング部６の位置をケース２Ａの
図中右側側面とした中空糸膜モジュール１Ａとしても良
く、また同図（ｂ）に示すように一方のポッティング部
６の位置をケース３Ａの図中上側とし、他方のポッティ
ング部６の位置をケース３Ａの図中下側とした中空糸膜
モジュール１Ｂとしても良い。但し、この場合、ポッテ
ィング部６，６が同一方向を向いていないため片側ずつ
ポッティングすることになり、生産性は良くないが、装
置の小型化は図ることができる。

【００４２】また、上記実施例ではケースを図１及び図
２に示すような内部中空の箱形状のものを例にとって説
明したが、中空糸膜束４の充填は難しくはなるが、図５
（ａ）に示すようなＳ字状のケース２０Ａ、また同図
（ｂ）に示すようなＵ字状のケース２０Ｂのものであっ
ても良い。さらには中空糸膜束４をホースのようなフレ
キシブルなものに充填しても良い。

【００４３】

【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、膜面積を大きくとるために長い中空糸膜の多
数本の束であっても、この長い中空糸膜束を曲げること
により短くなり、その上ねじることによってさらに短く
なるので、短いケースに収納することが可能となり、装
置の小型化を図ることができる。

【００４４】また、上記のように長い中空糸膜束を曲
げ、かつねじるだけで良いことから、製作が容易であ
る。

【００４５】さらに、上記のように短いケースに収納さ
れることから、中空糸膜の端末を同一方向とすることに
より、遠心力を利用して１つの円盤にて封止固定する
際、１つの円盤に周方向に複数個装着することができる
ため、生産性が向上する。

【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
モジュールの概略構成図で、同図（ｂ）は同図（ａ）の
模式図である。

【図２】図２は図１の中空糸膜モジュールにおけるポッ
ティング工程を示す模式図である。

【図３】図３（ａ），（ｂ）はその他のポッティング部
位置の態様を示す中空糸膜モジュールの模式図である。

【図４】図４は図１の中空糸膜モジュールにおける具体
的なケースの構成を示しており、同図（ａ）は半断面図
で、同図（ｂ）は上面図である。

【図５】図５はケースのその他の態様を示しており、同
図（ａ）はＳ字状のケースの断面図で、同図（ｂ）はＵ
字状のケースの断面図である。

【図６】図６（ａ）は従来の中空糸膜モジュールの概略
構成図で、同図（ｂ）は長尺中空糸膜モジュールの模式
図である。

【図７】図７は図６（ｂ）の長尺中空糸膜モジュールに
おけるポッティング工程の模式図である。

【図８】図８は中空糸膜の本数を増した従来の中空糸膜
モジュールの模式図である。

【符号の説明】

１ 中空糸膜モジュール ２，２Ａ，２Ｂ，２０，２０Ａ，２０Ｂ ケース ２Ｄ 収納部 ２１ フランジ部 ３ 中空糸膜 ４ 中空糸膜束 ４Ａ 曲げねじ部 ５ 接着剤（封止材） ６ ポッティング部 ７，８ 流出入ポート ７１，８１ フランジ部 ９，１０ 締めつけ部材 １１ キャップ １２，１２’ 集水部 １３ 出口 １４ 円盤 １５，１５’ 中空糸膜開口端面 ２２ ケース部 ２３ エンドへルール ２４ アッパーへルール ２４Ａ 孔 ２５ ポッティングノズル ２５Ａ フランジ部 ２６ 集水キャップ ２７，２８ クランプ ２９ パッキン ３０ Ｏリング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に収納された多数本の中空糸膜
   の束を、ケース開口端部にて各中空糸膜の端末を開口さ
   せた状態で各中空糸膜間の隙間および各中空糸膜とケー
   ス間の隙間を封止材にて封止固定した中空糸膜モジュー
   ルにおいて、 前記多数本の中空糸膜の束を曲げ、かつねじって前記ケ
   ースに収納して成ることを特徴とする中空糸膜モジュー
   ル。
2. 【請求項２】 前記各中空糸膜の端末を同一方向として
   封止固定して成ることを特徴とする請求項１記載の中空
   糸膜モジュール。