JPH0824589A

JPH0824589A - 中空糸膜モジュール

Info

Publication number: JPH0824589A
Application number: JP16413694A
Authority: JP
Inventors: Kenji Watari; 謙治亘; Masumi Kobayashi; 真澄小林; Takeshi Kurushima; 剛久留嶋
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1994-07-15
Filing date: 1994-07-15
Publication date: 1996-01-30

Abstract

(57)【要約】【目的】標準形フィルタ−カ−トリッジに比べて低コ
ストで耐圧性に優れるカ−トリッジを提供する。【構成】本発明は、外径が約２．５〜３インチ（６．
３５〜７．６２ｃｍ）、全体長さが１０〜３０インチ
（２５．４ｃｍ〜７６．２ｃｍ）のフィルターカートリ
ッジを収容できる標準形フィルターハウジングに使用で
きる交換式中空糸膜モジュールに於て、フィルターハウ
ジング内でモジュールの片端部又は両端部がカップリン
グ手段によって気密状或は液密状に結合される部分まで
中空糸膜束を集束させ、中空糸膜の開口部がモジュール
のカップリング手段による結合部の最端部に位置する中
空糸膜モジュールに関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空糸膜モジュール、
特に標準形の市販のフィルターハウジングに取り付ける
ための交換式フィルターカートリッジに関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルタ−カ−トリッジは、半導体製造
における超純水濾過、製薬における無菌濾過、食品や飲
料用途の無菌濾過、エアーフィルター等の分野で利用さ
れている。

【０００３】従来型フィルターハウジングは、直径が約
３インチ、長さが８〜１２．６インチ、通常１０インチ
の代表的な円筒形カートリッジを収容できるように標準
化されているのが一般的である。

【０００４】そのようなフィルターモジュールとして
は、濾過部材として平膜をプリーツ状に折り畳み、円筒
内に挿入してモジュール化したものが多かった。プリー
ツ状平膜モジュールは、様々な分野で利用され、特に、
非常に高い純度及び流量が求められる半導体産業におけ
る超純水製造用に利用されている。

【０００５】最近では、非常に大きな膜面積を有する中
空糸膜を利用したモジュールが市販されており、このよ
うなモジュールは、プリーツ状の平膜を濾過部材とした
モジュールに比べて、粒子の除去効率が非常に高く、長
寿命であり、高流量が得られる等の長所を有する（特公
平４−７７６０５号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】現在、市販されている
標準形のフィルターカートリッジ（モジュール）は、平
膜、中空糸膜いずれの場合でも、そのフィルターハウジ
ングへの取付け乃至接続方法は同じである。接続は、殆
どの場合、外側にＯリングを設けたパイプ（以下パイプ
状の物も含む）をフィルターハウジング内の凹型の構造
を有するコネクターに嵌め合わせる所謂カップリング手
段で行われている。

【０００７】市販されているモジュール、特に中空糸膜
を利用したモジュールは、外径が約３インチの筒の中に
中空糸膜を挿入して、中空糸膜の片端又は両端を筒の端
部にて樹脂固定で封止所謂ポッティングされる。樹脂固
定の部分を切断することにより中空糸膜はその端部で開
口状態を保つことができる。

【０００８】この後、標準形のフィルターハウジングに
適合する外径、例えば、１．７５インチ（４．４４ｃ
ｍ）或は２．２５インチ（５．７１ｃｍ）等の外径を有
するパイプ状の接合部材（図４の６）が、前記の中空糸
膜開口端部をキャップするように取り付けられている。
図４に、市販されている標準形のフィルターカートリッ
ジの縦断面図を示す。

【０００９】然乍、このようなモジュールはいくつかの
問題点がある。まず、製造段階において、最初にポッテ
ィングを行うパイプと接合部材の少なくとも２個の部材
が必要となり、部材のコストを高くする原因となる。ま
た、中空糸膜のポッティング工程と接合部材とモジュー
ル本体を接着する工程が必要となり、少なからず製造時
間を要することとなり製造コストを高くする原因とな
る。

【００１０】接合部材とモジュール本体の接着は、部材
の材質によってその接着方法は様々であるが、いずれに
しても接着部分にはある程度の強度が要求される。勿
論、要求される強度がその接着部分において満たされて
いることは当然であるが、接着固定してある以上その部
分の応力集中による剥離や破損などが生じる可能性は高
い。

【００１１】また、円筒に中空糸膜をポッティングする
場合、ポッティング部分における接着強度が要求性能を
満たしていることは当然であるが、一次側から急激に高
い圧力が加わった場合には、ポッティング樹脂と外筒の
接着が剥離し、リークを生じる恐れが潜んでいる。

【００１２】本発明は、モジュールのカップリング手段
による接合部において、中空糸膜を集束、樹脂固定及び
中空糸膜を開口させることにより、製造コストを低減
し、耐圧性の向上した中空糸膜モジュールを提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような目的は、以下
の発明によって達成される。（１）外径が約２．５〜３インチ（６．３５〜７．６２
ｃｍ）、全体長さが１０〜３０インチ（２５．４ｃｍ〜
７６．２ｃｍ）のフィルターカートリッジを収容できる
標準形フィルターハウジングに使用できる交換式中空糸
膜モジュールに於て、フィルターハウジング内でモジュ
ールの片端部又は両端部がカップリング手段によって気
密状或は液密状に結合される部分まで中空糸膜束を集束
させ、中空糸膜の開口部がモジュールのカップリング手
段による結合部の最端部に位置することを特徴とする中
空糸膜モジュール。

【００１４】（２）フィルターハウジングとの結合が口
径１．００インチ（２．５４ｃｍ）に適合の−０２０型
のＯリングに対応するカップリング手段を設けた上記
（１）記載の中空糸膜モジュール。

【００１５】（３）フィルターハウジングとの結合が口
径１．７５インチ（４．４４ｃｍ）に適合の−２２２型
のＯリングに対応するカップリング手段を設けた上記
（１）記載の中空糸膜モジュール。

【００１６】（４）フィルターハウジングとの結合が口
径２．２５インチ（５．７１ｃｍ）に適合の−２２６型
のＯリングに対応するカップリング手段を設けた上記
（１）記載の中空膜モジュール。

【００１７】以下、図面に従い本発明を詳細に説明す
る。

【００１８】図１は、市販されている１０インチサイズ
の標準形モジュールにおいて、モジュールとフィルター
ハウジングの結合部まで中空糸膜を集束させ、中空糸膜
の開口部を結合部の最端部に設けた本発明の中空糸膜モ
ジュールの縦断面図である。図２は、モジュールの結合
部が標準形の市販フィルターハウジングに適合する外径
であり、モジュールの全長において結合部の外径が一様
である本発明の中空糸膜モジュールの縦断面図である。

【００１９】図３は、図１の中空糸膜モジュールのポッ
ティング部分の縦断面図である。１は中空糸膜、２、
２’はカップリング結合部付き環状部材、３はポッティ
ング部、４はＯリング、５は外筒、６はカップリング結
合部をそれぞれ示している。中空糸膜１は、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、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。

【００２０】なお、濾過膜として使用可能なものであれ
ば、孔径、空孔率、膜厚、外径等には特に制限はない
が、バクテリアの除去を目的とする場合には０．２μｍ
以下であることが必須となり、有機物やウイルスの除去
を目的とする場合には分画分子量数万から数十万の限外
濾過膜を用いる必要がある。

【００２１】エアーフィルターや有機溶媒等の濾過の目
的には、中空糸膜の表面特性は疎水性であっても構わな
いが、水系の液体を濾過する場合には、中空糸膜の表面
特性は親水性であることが好ましい。さらに、中空糸膜
表面に親水性基等を持つ所謂恒久親水化膜であることが
望ましい。

【００２２】恒久親水化膜の製法としては、ポリビニル
アルコール系のような親水性高分子で中空糸膜を製造す
る方法、または疎水性高分子膜の表面を親水化する方法
など公知の方法が使用できる。

【００２３】例えば親水性高分子を膜面に付与し疎水性
中空糸膜を親水化する際の親水性高分子の例としては、
エチレン−酢酸ビニル共重合体の鹸化物（＝エチレン−
ビニルアルコ−ル系共重合体）、ポリビニルピロリドン
等を挙げることができる。また、他の方法としては疎水
性高分子（例えばポリオレフィンやポリスルホン）に親
水性高分子をブレンドして紡糸製膜する方法を挙げるこ
とができ、使用する親水性高分子の例としては上述した
ものが挙げられる。

【００２４】表面が疎水性の中空糸膜であると、被処理
水中の有機物と中空糸膜表面との間に疎水性相互作用が
働き膜面への有機物吸着が発生し、それが膜面閉塞につ
ながり濾過寿命が短くなる。また、吸着由来の目詰まり
は膜面洗浄による濾過性能回復も一般には難しい。

【００２５】恒久親水化膜を用いることにより有機物と
中空糸膜表面との疎水性相互作用を減少させることがで
き、有機物の吸着を抑えることができる。また、膜が乾
燥して疎水化を起こした場合には、フラックスの低下を
招くことがあるが、恒久親水化膜では乾燥してもフラッ
クスの低下を招くことがない。

【００２６】カップリング結合部付き環状部材２及び
２’は、中空糸膜モジュール全体を支持する部材として
機能するものであると同時に、部材の片端又は両端に、
市販の標準形フィルターハウジングの凹型構造をした結
合部に適合する外径を持ち、この部分をもってフィルタ
ーハウジングと気密状或は液密状に結合することができ
る。

【００２７】なお、この環状部材は、一体成型されてお
り、部材全体の寸法は市販のフィルターカートリッジに
準ずるものである。代表的な寸法は、全長が約１０イン
チ（２５．４ｃｍ）、濾過機能を有する中空糸膜が収容
されている箇所の外径が約３インチ（７．６２ｃｍ）、
フィルターハウジングとの結合部の外径が約１．７５イ
ンチ（４．４４ｃｍ）である。

【００２８】図２に示すようにカップリング結合部の外
径がモジュール全長に亘って一様であっても構わない。
環状部材２及び２’の材質としては、機械的強度及び耐
久性を有するものであればよく、例えばポリカーボネー
ト、ポリスルホン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ア
クリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフ
ェニレンオキサイド系樹脂、フッ素系樹脂等が例示され
る。

【００２９】ポッティング部３は、中空糸膜１を集束、
固定する部材からなり、中空糸膜１をカップリング結合
部付き環状部材２及び２’内に固定するとともに、被処
理水と処理水又は被処理エアーと処理エアーを液密或は
気密に仕切る部材として機能する。

【００３０】中空糸膜のポッティングは、図３に示すよ
うに中空糸膜１を環状部材２の端部において集束し、樹
脂固定を行う。樹脂固定は、図１のようなモジュールに
おいては、環状部材２のカップリング結合部だけでも構
わないが、好ましくは外径が太くなるところまでポッテ
ィング樹脂を入れる。

【００３１】そうすることでポッティング樹脂と部材と
の接着面積を増し、ポッティング部の形状を凸型にする
ことにより一次側から二次側への圧力に対してさらに耐
圧性が向上し、リークが生じ難くなる。ポッティング部
３の固定部材は、通常、エポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、ポリウレタン等の液状樹脂を硬化させて得ら
れる。

【００３２】Ｏリング４は、モジュールをフィルターハ
ウジングに結合した際、完全にシールがされればどのよ
うなものであっても構わないが、標準のフィルターハウ
ジングのカップリング結合における凹型部分の口径は、
１．００インチ（２．５４ｃｍ）、１．７５インチ
（４．４４ｃｍ）、２．２５インチ（５．７１ｃｍ）等
が代表的なものである。

【００３３】従って、これらの口径に適合するＯリン
グ、即ち、−０２０型、−２２２型、−２２６型が好ま
しい。また、Ｏリングの材質はどのようなものであって
も構わない。なお、フィルターハウジング側にＯリング
や他のシール方法が設けられている場合には、モジュー
ル側にはＯリングは必要としない。

【００３４】本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は
特に限定されるものではなく、中空糸膜の環状部材への
挿入、液状樹脂の充填及び液状樹脂が硬化した後の端面
のカット（中空糸膜の開口端の形成）等は一般的な中空
糸膜モジュールの加工方法に準じて実施できる。

【００３５】

【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュールは、従来の
市販標準形フィルターカートリッジと同様の寸法、形状
でありながら、従来品に比べて部材点数が少なく、工程
も少なくすることができ、製造コストを低く抑えること
ができる。

【００３６】また、モジュールの外筒となる部材が一体
成型されているため、従来品のような接着箇所がなく、
機械的強度が向上している。さらに、ポッティング部分
は、中空糸膜の固定部材である樹脂と環状部材との接着
面積が大きくなり、凸型の形状をしているため、一次側
から二次側への耐圧性が極めて高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す縦断
面図である。

【図２】本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す縦断
面図である。

【図３】図１における本発明の中空糸膜モジュールのポ
ッティング部を示した縦断面図である。

【図４】従来の標準形市販中空糸膜フィルターカートリ
ッジの縦断面図である。

【符号の説明】

１中空糸膜２、２’ カップリング結合部付き環状部材３ポッティング部４Ｏリング５外筒６カップリング結合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外径が約２．５〜３インチ（６．３５〜
７．６２ｃｍ）、全体長さが１０〜３０インチ（２５．
４ｃｍ〜７６．２ｃｍ）のフィルターカートリッジを収
容できる標準形フィルターハウジングに使用できる交換
式中空糸膜モジュールに於て、フィルターハウジング内
でモジュールの片端部又は両端部がカップリング手段に
よって気密状或は液密状に結合される部分まで中空糸膜
束を集束させ、中空糸膜の開口部がモジュールのカップ
リング手段による結合部の最端部に位置することを特徴
とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】フィルターハウジングとの結合が口径
１．００インチ（２．５４ｃｍ）に適合の−０２０型の
Ｏリングに対応するカップリング手段を設けた請求項１
記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】フィルターハウジングとの結合が口径
１．７５インチ（４．４４ｃｍ）に適合の−２２２型の
Ｏリングに対応するカップリング手段を設けた請求項１
記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】フィルターハウジングとの結合が口径
２．２５インチ（５．７１ｃｍ）に適合の−２２６型の
Ｏリングに対応するカップリング手段を設けた請求項１
記載の中空膜モジュール。