JPH09122455A - 中空糸膜モジュールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空糸膜の全体による均一な流体分離が行な
われ、かつ長期間良好な分離機能が保証される中空糸膜
モジュールおよびその製造方法を提供することである。 【解決手段】 中空糸膜束３の一端３ａを疎水性かつ多
孔質の筒状体２内の一端部まで導入し、中空糸膜束３の
中央部を筒状体２の他端部で筒状体２の外周面側に放射
状かつ円弧状に曲げ、中空糸膜束３の他端３ｂを筒状体
２の一端部の外周面上に分散させる。この状態で中空糸
膜束３を筒状体２とともに筒状ケース１内に収納し、中
空糸膜束３の一端３ａおよび他端３ｂならびに筒状体２
の一端部を注型樹脂からなる樹脂隔壁５で筒状ケース１
の一端部の開口に固定する。筒状体２には、複数の切欠
きまたは複数の孔を形成しておく。筒状体２の他端部の
外周面上には、柔軟性を有する環状部材４を取り付け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体中の成分の分
離に用いる中空糸膜モジュールおよびその製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】液体中の成分を分離するために中空糸膜
モジュール、環状型膜モジュール、スパイラル型膜モジ
ュール、プリーツ型膜モジュール等の種々の膜モジュー
ルが用いられている。特に、中空糸膜モジュールは、単
位体積当たりの膜面積（体積効率）を大きくとれるこ
と、原液と透過液との間のシールが簡単であること、構
成部材の種類が少ないこと等の利点を有することから、
限外濾過、逆浸透、透析、血漿分離等の種々の分野で用
いられている。

【０００３】図７は従来の中空糸膜モジュールの一例を
示す模式的断面図である。図７に示す中空糸膜モジュー
ルは、複数の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜束１２をＵ
字状に折曲形成し、この折曲部を筒状ケース１１内に収
容し、筒状ケース１１の一端部の開口に樹脂を注型して
樹脂隔壁１３を形成したものである。中空糸膜束１２の
一端１２ａおよび他端１２ｂの端面は、樹脂隔壁１３の
表面において開口されている。この中空糸膜モジュール
は、例えば水道カランに取り付けて用いる浄水器のよう
に外圧式の全量濾過方式で使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の中空糸膜
モジュールを用いて液体の濾過を行なう場合、空気等の
気体が液体に混入してモジュール内に取り込まれること
が多い。中空糸膜の微細透孔は液体によって満たされて
いるため、モジュール内に取り込まれた気体は中空糸膜
の微細透孔を通って外部に抜け出ることができず、モジ
ュール内に滞留する。そのため、液体の濾過を長時間続
けると、中空糸膜間に気体が付着して有効濾過面積を小
さくするエアーロック現象が起こりやすくなり、中空糸
膜モジュールの濾過性能が著しく低下するという問題が
ある。

【０００５】そこで、気体の滞留によるエアーロック現
象を防止するために、中空糸膜モジュール内に取り込ま
れた気体を排出する種々の方法が提案されている。例え
ば、実公平４−４８１４号公報には、中空糸膜モジュー
ル内に疎水性多孔質中実糸または疎水性多孔質ロッドを
設けることにより、その疎水性多孔質中実糸または疎水
性多孔質ロッドにより気体をモジュールの外部に排出す
ることが開示されている。また、特開平７−８７６２号
公報には、中空糸膜束の周囲を疎水性微多孔性平膜で包
囲することにより、その疎水性微多孔性平膜を通して気
体を外部に排出すことが開示されている。

【０００６】しかしながら、これらの従来の中空糸膜モ
ジュールにおいては、中空糸膜束がＵ字状に折曲形成さ
れているので、各中空糸膜に曲げによる側圧が加わり、
中空糸膜相互間が強く接触することになる。特に、図７
に示した中空糸膜モジュールにおいては、Ｕ字状の単一
の中空糸膜束が用いられているので、中空糸膜束の外径
が大きくなり、中空糸膜束の外表面から中心部までの距
離が長くなる。その結果、原液が中空糸膜束の中心部ま
で浸透せず、各中空糸膜に十分に接触しない。それによ
り、中空糸膜の全体による均一な濾過を行なうことがで
きない。

【０００７】特に、水道水のように微粒子等の成分を多
く含む液体を濾過する場合には、中空糸膜同士が強く接
触していると、その部分は有効に使用されず、また目詰
まりを起こしていない部分があっても中空糸膜モジュー
ルの全体としての透過水量が大きく低下する。このよう
な場合、中空糸膜モジュールの寿命と判断されて交換せ
ざるを得なくなることがある。

【０００８】本発明の目的は、中空糸膜の全体による均
一な流体分離が行われ、かつ長期間良好な分離機能が保
証される中空糸膜モジュールおよびその製造方法を提供
することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る中空糸膜モジュールは、中空糸膜束の一端を疎水
性かつ多孔質の筒状体内の一端部まで挿入するととも
に、中空糸膜束の中央部を筒状体の他端部で筒状体の外
周面側に放射状に曲げて中空糸膜束の他端を筒状体の一
端部まで導き、中空糸膜束を筒状体とともに筒状ケース
に収納し、中空糸膜束の一端および他端ならびに筒状体
の一端部を注型樹脂からなる隔壁で筒状ケースの一端部
に固定したものである。

【００１０】本発明に係る中空糸膜モジュールにおいて
は、中空糸膜束の一端が疎水性かつ多孔質の筒状体内の
一端部まで挿入され、中空糸膜束の他端が筒状体の外周
面上に放射状に分散されているので、曲げによる側圧が
軽減される。そのため、中空糸膜の本数が多くても、液
体が中空糸膜束の内部まで浸透して各中空糸膜に十分に
接触する。したがって、中空糸膜の全体による均一な流
体分離が行われる。

【００１１】また、疎水性かつ多孔質の筒状体が設けら
れているので、筒状ケース内に取り込まれた気体が筒状
体を通して中空糸膜モジュールの外部に排出される。そ
れにより、中空糸膜モジュール内に気体が滞留すること
により起こるエアーロック現象が防止される。この場
合、筒状体が疎水性を有するので、中空糸膜モジュール
内の液体が筒状体を通して外部へ漏洩することはない。
したがって、長期間良好な分離機能が保証される。

【００１２】特に、中空糸膜束の中央部を筒状体の他端
部で円弧状に筒状体の外周面側に曲げることが好まし
い。それにより、曲がり部分での中空糸膜の折れが防止
される。

【００１３】また、筒状体の他端部に柔軟性を有する環
状部材を取り付けることが好ましい。この環状部材によ
り中空糸膜束の曲がり部分の内側の半径が大きくなり、
中空糸膜の折れが防止される。また、環状部材が柔軟性
を有するので、中空糸膜が環状部材に接触しても、中空
糸膜が破損しない。

【００１４】さらに、筒状体に切欠きまたは孔を設ける
ことが好ましい。それにより、筒状体の内部と外部との
間が隔離されて液体が滞留することが防止される。ま
た、筒状体の内径が、中空糸膜束の外径のほぼ１．２倍
以上ほぼ２倍以下であることが好ましい。それにより、
筒状体の内部で中空糸膜同士が強く接触することが防止
され、かつ高い体積効率が確保される。したがって、中
空糸膜全体の有効利用が図られ、高効率で液体分離が行
われる。

【００１５】本発明に係る中空糸膜モジュールの製造方
法は、中空糸膜束の一端を疎水性かつ多孔質の筒状体内
の一端部まで挿入するとともに、中空糸膜束の中央部を
筒状体の他端部で筒状体の外周面側に放射状に曲げて中
空糸膜束の他端を筒状体の一端部まで導き、中空糸膜束
を筒状体とともに筒状ケースに収納し、筒状ケースの一
端部の開口に樹脂を注型することにより中空糸膜束の一
端および他端ならびに筒状体の一端部を筒状ケースの一
端部の開口に固定した後、注型部分を所定の厚さに切断
することにより隔壁を形成するものである。

【００１６】本発明に係る方法で製造された中空糸膜モ
ジュールにおいては、中空糸膜が筒状体の外周面上に放
射状に分散されているので、中空糸膜の本数が多くて
も、液体が中空糸膜束の内部まで浸透して各中空糸膜に
十分に接触する。また、筒状ケース内に取り込まれた気
体が疎水性かつ多孔質の筒状体を通して外部に排出され
るので、エアーロック現象が防止される。

【００１７】したがって、中空糸膜の全体による均一な
流体分離を行うことができ、かつ長期間良好な分離機能
が保証される中空糸膜モジュールが得られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例における
中空糸膜モジュールの模式的断面図、図２は図１の中空
糸膜モジュールの模式的上面図、図３は図１の中空糸膜
モジュールの模式的下面図である。

【００１９】図１に示すように、疎水性かつ多孔質の筒
状体２内に中空糸膜束３が挿入され、その中央部で筒状
体２の外周面側に放射状にかつ円弧状に曲げられてい
る。それにより、中空糸膜束３の一端３ａが筒状体２内
の一端部の開口内に位置し、中空糸膜束３の他端３ｂは
筒状体２の一端部の外周面上の全方向に分散配置されて
いる。

【００２０】筒状体２の他端部の外周面上にはスポンジ
またはポリエチレン等の発泡体からなる環状部材４が取
付けられている。それにより、中空糸膜束２の曲がり部
分の内側の半径が大きくなり、中空糸膜の折れが防止さ
れる。また、環状部材４が柔軟性を有するので、中空糸
膜が環状部材４に接触しても中空糸膜が破損しない。

【００２１】中空糸膜束３の一端３ａおよび他端３ｂな
らびに筒状体２の一端部は樹脂隔壁５により筒状ケース
１の一端部の開口に固定されている。樹脂隔壁５は、ウ
レタン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を筒状ケー
ス１の一端部の開口に注型することにより形成される。
中空糸膜束の一端３ａおよび他端３ｂの各中空糸膜の端
面は、中空糸膜束２はポリスルフォン、ポリアミド等か
らなる中空糸膜を複数本束ねることにより形成される。
また、疎水性かつ多孔質の筒状体２は、ポリスルフォ
ン、ポリエチレン等により形成される。この筒状体２に
は、図４に示すように、複数のスリット状の切欠き２１
が形成され、あるいは、図５に示すように複数の孔２２
が形成されている。それにより、筒状体２の内部と外部
との間が隔離されて液体が滞留することが防止される。
樹脂隔壁５の表面５ａにおいて開口されている。

【００２２】筒状体２の内径は中空糸膜束３の外径の
１．２倍以上２倍以下であることが好ましい。それによ
り、筒状体２の内部で中空糸膜同士が強く接触すること
が防止され、かつ高い体積効率が得られる。したがっ
て、中空糸膜全体の有効利用が図られ、高効率で濾過が
行われる。

【００２３】次に、図６を参照しながら本実施例の中空
糸膜モジュールの製造方法を説明する。中空糸膜束３の
一端３ａを筒状体２の一端部まで挿入し、中空糸膜束３
の中央部を筒状体２の他端部で筒状体２の外周面側に放
射状かつ円弧状に曲げて中空糸膜束３の他端３ｂを筒状
体３の一端部の外周面上に導く。このとき、中空糸膜が
筒状体２の外周面の全体を覆うように、中空糸膜束２を
３６０度全方向に放射状に分散させる。

【００２４】この状態で、中空糸膜束３を筒状体２とと
もに筒状ケース１内に収容し、筒状ケース１の一端部の
開口に樹脂を注型して樹脂ブロック５０を形成する。注
型時には、中空糸膜内に樹脂が入らないように、中空糸
膜の両端を封止しておく。次いで、樹脂ブロック５０を
厚みＬを残すように切断することにより樹脂隔壁５を形
成する。これにより、樹脂隔壁５の表面に、中空糸膜束
２の一端３ａおよび他端３ｂの端面が開口される。な
お、厚みＬは、樹脂隔壁５と中空糸膜との界面に筒状ケ
ース１の内圧に耐え得るシール性を付与するのに必要な
厚さである。

【００２５】本実施例の中空糸膜モジュールにおいて
は、中空糸膜束３の一端３ａが筒状体２内の一端部まで
挿入され、中空糸膜束３の他端３ｂが筒状体２の外周面
上の全方向に放射状に分散配置されているので、中空糸
膜の本数が多くても、液体が中空糸膜束３の内部まで浸
透して各中空糸膜に十分に接触する。それにより、原液
が同一流量（圧力）の場合には中空糸膜束３の全体によ
り濾過を均一に行なうことができる。

【００２６】また、筒状ケース１内に収容された中空糸
膜の全体が有効に使用されるので、同一の濾過効率を得
るために中空糸膜の本数を少なくすることができる。し
かも、原液中の微粒子等の成分が中空糸膜の全体に均一
に捕捉されるので、中空糸膜モジュールの寿命が長くな
る。

【００２７】さらに、筒状ケース１内に疎水性かつ多孔
質の筒状体２が設けらているので、液体とともに取り込
まれた気体が筒状体２を通して樹脂隔壁５の一端部から
外部に排出される。それにより、中空糸膜モジュール内
に気体が滞留することが抑制され、エアーロック現象が
防止される。したがって、気体を排出するための手段を
別途設ける必要がない。

【００２８】なお、本実施例の中空糸膜モジュールは、
水道水の濾過に限らず、種々の液体の限外濾過、逆浸
透、透析、血漿分離等の種々の用途に用いることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における中空糸膜モジュール
の模式的断面図である。

【図２】図１の中空糸膜モジュールの模式的上面図であ
る。

【図３】図１の中空糸膜モジュールの模式的下面図であ
る。

【図４】図１の中空糸膜モジュールに用いられる筒状体
の一例を示す模式的側面図である。

【図５】図１の中空糸膜モジュールに用いられる筒状体
の他の例を示す模式的側面図である。

【図６】図１の中空糸膜モジュールの製造方法を説明す
るための模式的断面図である。

【図７】従来の中空糸膜モジュールの模式的断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 筒状ケース ２ 筒状体 ３ 中空糸膜束 ３ａ 一端 ３ｂ 他端 ４ 環状部材 ５ 樹脂隔壁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空糸膜束の一端を疎水性かつ多孔質の
   筒状体内の一端部まで挿入するとともに、前記中空糸膜
   束の中央部を前記筒状体の他端部で前記筒状体の外周面
   側に放射状に曲げて前記中空糸膜束の他端を前記筒状体
   の前記一端部まで導き、前記中空糸膜束を前記筒状体と
   ともに筒状ケースに収納し、前記中空糸膜束の一端およ
   び他端ならびに前記筒状体の前記一端部を注型樹脂から
   なる隔壁で前記筒状ケースの一端部に固定したことを特
   徴とする中空糸膜モジュール。
2. 【請求項２】 前記中空糸膜束の中央部を前記筒状体の
   前記他端部で円弧状に前記筒状体の外周面側に曲げたこ
   とを特徴とする請求項１記載の中空糸膜モジュール。
3. 【請求項３】 前記筒状体の前記他端部に柔軟性を有す
   る環状部材を取り付けたことを特徴とする請求項１また
   は２記載の中空糸膜モジュール。
4. 【請求項４】 前記筒状体に切欠きまたは孔を設けたこ
   とを特徴とする請求項１、２または３記載の中空糸膜モ
   ジュール。
5. 【請求項５】 前記筒状体の内径は、前記中空糸膜束の
   外径のほぼ１．２倍以上ほぼ２倍以下であることを特徴
   とする請求項１〜４のいずれかに記載の中空糸膜モジュ
   ール。
6. 【請求項６】 中空糸膜束の一端を疎水性かつ多孔質の
   筒状体内の一端部まで挿入するとともに、前記中空糸膜
   束の中央部を前記筒状体の他端部で前記筒状体の外周面
   側に放射状に曲げて前記中空糸膜束の他端を前記筒状体
   の前記一端部まで導き、前記中空糸膜束を前記筒状体と
   ともに筒状ケースに収納し、前記筒状ケースの一端部の
   開口に樹脂を注型することにより前記中空糸膜束の一端
   および他端ならびに前記筒状体の前記一端部を前記筒状
   ケースの前記一端部の開口に固定した後、前記注型部分
   を所定の厚さに切断することにより隔壁を形成すること
   を特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。