JPH09187628A

JPH09187628A - 中空糸型モジュール及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09187628A
Application number: JP9469796A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Sasahara; 茂笹原; Sumio Ohara; 澄夫大原
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1996-03-26
Publication date: 1997-07-22

Abstract

(57)【要約】【課題】濃度分極の発生が少なく除去効率の高い中空
糸型モジュールを提供する。【解決手段】筒型ケーシング４内に充填された中空糸
束５の一端を封止すると共に他端を開放した中空糸型モ
ジュール１において、筒型ケーシング内に充填された中
空糸束５の一端を、筒型ケーシングの内側に樹脂組成物
で接着固定すると共に各中空糸５１の中空孔の開放端を
封止し、且つ上記樹脂組成物が形成する閉塞板６に、中
空糸５１外に連通する複数の開口部６１を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、水処理、体液処
理等に使用する中空糸型モジュール及びその製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、中空糸型モジュールは、
半導体製造における超純水製造装置、或は溶液の濃縮、
精製等の産業分野や、腎臓や肝臓に疾患を持つ患者の血
液透析装置等の医療分野を始めとして幅広く利用されて
いる。従来、この中空糸型モジュールの一種として一端
を封止した中空糸束を筒型ケーシング内に収納して構成
したモジュールがある。この種のモジュールとしては、
ネット状補強物で包んだ中空糸束を筒型ケーシング内に
収設し、一端を樹脂組成物により封止したり、中空糸束
をＵ字状に彎曲させることにより封止の必要がないよう
にしたものが知られている。

【０００３】しかし、これらの従来のモジュールでは、
中空糸束の他端が固定されていないため、筒型ケーシン
グ内で移動し易く、糸切れなどの原因となっていた。ま
た、Ｕ字状に彎曲させたものは、各中空糸に折れ曲がり
が生じ易く、この折れ曲がりを防止するためには曲げ径
を大きくする必要があり、結局、彎曲部分を拡径させた
大型のケーシングが必要になっていた。

【０００４】そこで、実公平７ー１９５５０号公報で
は、原液の注入口及び透過液の排出口を備える筒型ケー
シング内に収設した中空糸束の一端を、リング状または
キャップ状シースの内側に樹脂組成物で接着固定すると
共に封止し、しかも上記シースから延出させた支持柱を
介して筒型ケーシングの内面に当該中空糸束の一端を固
定し、この中空糸束の他端を各中空糸の端部が外部に向
けて開口するように樹脂組成物で接着すると共に、筒型
ケーシングの排出口と液密に固定するようにした中空糸
型モジュールが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た改良された中空糸型モジュールであっても、原液が中
空糸束の周囲から供給されるため、中空糸束が大きくな
ると、中央部分の中空糸へ原液が流れ難くなり、周辺部
分の中空糸の近傍に溶質が蓄積して溶質濃度が上昇する
濃度分極が起こるので、除去効率（濾過効率）が低下し
ていた。また、筒型ケーシングの内径に対する中空糸束
の充填率が高くなると、上記と同様の理由によって原液
の流れが妨げられて除去効率が低下していた。

【０００６】本発明は上記に鑑み提案されたもので、濃
度分極の発生が少なく除去効率の高い中空糸型モジュー
ルを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載した発明は、筒型ケーシング内に充填さ
れた中空糸束の一端を封止して他端を開放し、筒型ケー
シング内に供給する原液を中空糸の内外で濾過処理する
中空糸型モジュールにおいて、筒型ケーシング内に充填
された中空糸束の一端を、筒型ケーシングの内側に樹脂
組成物で接着固定すると共に各中空糸の中空孔の開放端
を封止し、且つ上記樹脂組成物によって形成される支持
部に、中空糸外に連通する開口部を開設したことを特徴
とする中空糸型モジュールである。

【０００８】また、請求項２に記載した発明は、筒型ケ
ーシング内に中空糸束を挿入し、その中空糸束の端部を
筒型ケーシングの端部に樹脂組成物でそれぞれ固定する
中空糸型モジュールの製造方法において、中空糸束の一
端を樹脂組成物により接着固定するときに、当該樹脂組
成物によって形成される支持部の内外を連通させる開口
部を形成するための穴形成部材を、予め中空糸束内に一
緒に入れておき、この状態で樹脂組成物を注入して中空
糸束の一端を接着固定すると共に各中空糸の中空孔の開
放端を封止した後、上記穴形成部材を樹脂組成物から引
き抜くことにより支持部に開口部を形成することを特徴
とする中空糸型モジュールの製造方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る中空糸型モジ
ュールの断面図、図２は原液の注入口側の端面を示す説
明図、図３は穴形成部材の斜視図である。

【００１０】中空糸型モジュール１は、処理する原液を
注入する注入口２１を備えた閉塞蓋２を一方の端部に、
処理された濾液が流出する排出口３１を備えた閉塞蓋３
を他方の端部に設けた筒型の筒型ケーシング４の内部
に、中空糸束５を収設して構成する。そして、筒型ケー
シング４内の注入口２１側の一端には、中空糸束５の一
端、即ち原液の注入口２１側の一端を、ウレタン樹脂等
の樹脂組成物により接着固定すると共に、中空糸束５を
構成する各中空糸５１の中空孔の開口端を封止する封止
側支持部６を形成する。一方、濾過した濾液の排出口３
１側の筒型ケーシング４内の他端には、中空糸束５の他
端を樹脂組成物により接着固定するが、各中空糸５１の
中空孔の開口端を封止することなく樹脂組成物の外側に
開口させる開放側支持部７を形成する。

【００１１】なお、上記中空糸５１としては、セルロー
スアセテート、銅アンモニアセルロース、ポリアクリロ
ニトリル、トリメチルメタクリレート、ポリエチレン、
ポリビニルアルコール等、セルロース系中空繊維や合成
高分子中空繊維等、適宜な材質の中空繊維を用いること
ができる。また、各中空糸５１は夫々クリンプ形状とし
ておくことが望ましい。この様に、各中空糸５１にクリ
ンプを付けると、中空糸５１の内外の流れを積極的に乱
流にすることができ、これにより濃度分極を防ぐことが
でき、また、中空糸５１同士の接触を減少せしめ中空糸
５１同士の間の隙間を確保することができ、これにより
中空糸束５の内部にまで外側液が流れ易くすることがで
きる。

【００１２】前記した原液の注入口２１側において、中
空糸束５を接着固定する樹脂組成物が形成する封止側支
持部６には、筒型ケーシング４と当該封止側支持部６が
作り出す液密な処理空間Ｐを、外部と連通させて原液を
導入させるための開口部６１を開設する。

【００１３】この開口部６１を開設するには、中空糸５
１を避けた位置に、複数の棒状或いは線状乃至糸状の穴
形成部材８１を予め中空糸束５と一緒に入れておき、樹
脂組成物が硬化して中空糸束５を接着固定した後、上記
穴形成部材８１を引き抜いて開口部６１を封止側支持部
６に開設する。図３に示す孔形成部材８１の実施形態で
は、円盤状の基板８２の一方の面に複数本の棒を穴形成
部材８１として植設して穴形成ユニット８を構成してい
る。なお、穴形成ユニット８の各穴形成部材８１の長さ
は、形成する支持部６の厚みよりも長く設定してある。

【００１４】この穴形成ユニット８を使用して封止側支
持部６の開口部６１を開設するには、図４に示すよう
に、筒型ケーシング４内に中空糸束５を挿入する際に、
中空糸束５の一端面に穴形成ユニット８を押し当てて各
穴形成部材８１を糸束５内に差し入れておく。そして、
筒型ケーシング４の開口部にキャップ８３を被せて塞
ぎ、この状態で筒型ケーシング４の周側面に突設した第
１側面口９１から樹脂組成物を注入し、筒型ケーシング
４を回転させて遠心力により樹脂を筒型ケーシング４の
端部に移動させて硬化させて中空糸束５の各中空糸５１
の一端を接着固定すると共に各中空糸の中空孔の開放端
を封止する。筒型ケーシング４を回転させて樹脂を端部
に移動させて硬化させる場合には、キャップ８３側が円
弧軌跡を描いて回転移動し、この回転による遠心力が筒
型ケーシング４の長手方向に沿ってキャップ８３側に向
かって作用するようにする。例えば、図４に示すよう
に、筒型ケーシング４の長手方向のほぼ中央を回転中心
Ｏが直交するようにして回転する。また、ターンテーブ
ル（図示せず）上に複数の筒型ケーシング４…を載せて
回転する場合には、キャップ８３をターンテーブルの外
周縁側に向けて反対側（第２側面口９２側）をターンテ
ーブルの中心側に向けた状態で放射状に配置してもよ
い。樹脂が固化したならばキャップ８３を外すと共に穴
形成ユニット８を外すと、支持部６から各穴形成部材８
１が引き抜かれるので、この部分に開口部６１が形成さ
れる。なお、穴形成ユニット８の基板８２と中空糸束５
との間に僅かな隙間を形成しておくと、樹脂組成物が中
空糸５１の開放端を確実に封止することができる。ま
た、穴形成ユニット８の穴形成部材８１を樹脂組成物か
ら容易に引き抜くには、樹脂組成物が完全に固化する前
の半硬化状態のうちに引き抜くことが望ましい。さらに
また、樹脂組成物に接する穴形成ユニット８の表面にシ
リコン等の剥離剤（離型剤）を予め塗布したり、穴形成
部材８１に先端に向かって縮径するテーパを付けると引
き抜き易くなる。

【００１５】一方、中空糸束５の他端を接着固定するに
は、従来と同様に、筒型ケーシング４の開口部にキャッ
プ８４を被せて塞ぎ、この状態で筒型ケーシング４の周
側面に突設した第２側面口９２から樹脂組成物を注入
し、前記の場合と同様に、筒型ケーシング４を回転させ
て遠心力により樹脂を筒型ケーシング４の端部に移動さ
せて固化させ、中空糸束５の各中空糸５１の他端を接着
固定する。そして、樹脂が固化したならばキャップ８４
を外し、余剰部分９３を切断して各中空糸５１の他端を
開放すると共に開放側支持部７を完成させる。なお、中
空糸束５の他端を加熱溶融して各中空糸５１の開放端を
予め塞いでおくと、樹脂組成物を注入した際にこの樹脂
が中空糸５１の中空孔内に浸入することを防止できるの
で、余剰部分を切断すると各中空糸５１の端部を確実に
開放させることができる。

【００１６】この様に、本実施形態では棒状の穴形成部
材８１を中空糸束５と一緒に入れておき、注入した樹脂
組成物が半硬化乃至硬化してから穴形成部材８１を引き
抜いて封止側支持部６に開口部６１を開設したが、穴形
成部材８１は棒状の部材に限らない。例えば、筒型ケー
シング４内に中空糸束５を挿入する際に、中空糸束５の
中に糸状、針金状、紐状など細くて長尺な線材を穴形成
部材８１として複数本入れておく。そして、筒型ケーシ
ング４の開口部にキャップ８３を被せて塞ぎ、この状態
で筒型ケーシング４の周側面に突設した第１側面口９１
から樹脂組成物を注入し、筒型ケーシング４を回転させ
て遠心力により樹脂を筒型ケーシング４の端部に移動さ
せて硬化させて中空糸束５の各中空糸５１の一端を接着
固定すると共に各中空糸５１の中空孔の開放端を封止す
る。樹脂が硬化したならばキャップ８３を外すと共に線
材製の穴形成部材８１を支持部６から引き抜くと、この
部分に開口部６１が形成される。なお、線材製の穴形成
部材８１は中空糸５１よりも長くしておき、この長い余
剰部分を中空糸束５の反対側（排出口側）の端部から突
出させておくと、引き抜く際にこの突出した部分を持っ
て反対側に引き抜き易い。

【００１７】上記のような開口部６１を封止側支持部６
に開設するためには、中空糸束５を樹脂組成物で接着固
定した後、針状のもので、当該樹脂組成物が形成する封
止側支持部６に穴を開ける方法もあるが、誤って中空糸
５１に傷を付ける虞れがあるので、前記したような予め
穴形成部材８１を中空糸束５内に入れておき、後に除去
する方法が望ましい。なお、筒状ケーシング４の第１，
第２側面口９１，９２は支持部６，７を形成した後、必
要に応じて一方または両方を盲蓋９４により密閉する。

【００１８】上記のような構成の中空糸型モジュール１
は、筒型ケーシング４の一端に設けた閉塞蓋２に形成し
た注入口２１から、原液として例えば産業用超純水を製
造するための原料水を加圧して注入する。注入口２１内
に注入された原料水は、樹脂組成物からなる封止側支持
部６に開設した開口部６１を通って筒型ケーシング４と
封止側支持部６並びに開放側支持部７が形成する処理空
間Ｐに流入する。この処理空間Ｐでは、原料水が中空糸
５１の外周面と接触する。このとき、水は中空糸５１の
壁面を透過して中空糸５１の中空孔へ達するが、不純物
は通過することができずに処理空間Ｐに残される。そし
て、不純物が除去されて純水となった濾液は、中空孔を
通って他端の排出口３１から流出する。なお、原料水中
の不純物の濃度が高かったり、処理液量が多い場合は、
第１または第２の側面口９１，９２を密閉することなく
残しておき、この側面口から濃縮液を排出させることに
より処理能力を改善することができる。この場合、濃縮
液を排出させる側面口の下流側に絞り弁などの背圧付与
手段を設け、該絞り弁の絞り抵抗によりケーシング４内
の圧力を保持できるように構成することが好ましい。

【００１９】このとき、本発明に係る中空糸型モジュー
ル１では、原液が中空糸束５に対して平行に、即ち中空
糸束５の長手方向に沿って供給されると共に、中空糸束
５の様々な任意の位置から供給されるので、濃度分極が
起こり難く、効率的な濾過が可能である。また、外部機
器との接続に際しても、エルボ等の接続管を用いること
なく直線的に接続可能であって、配管を曲げる必要がな
い。したがって、流れ抵抗を減少させることができ、ま
た、配管系の錯綜化を防止してメンテナンスの容易化を
図ることができるし、配管系のコンパクト化により装置
の小型化を図ることができる。更に、中空糸５１の方向
と原液の流れの方向が同じ方向であり、この原液の流れ
によって中空糸５１の表面に留まる不純物を洗い流すこ
とが可能になり、濾過抵抗の増加を招くことが少ない。

【００２０】一方、本発明では、筒型ケーシング４内に
おいて、中空糸束５を樹脂組成物で接着固定することに
より封止側支持部６及び開放側支持部７を形成している
ので、耐圧強度を高めることができ、原液に対する加圧
を高く設定して、濾過時間の短縮が可能である。

【００２１】以上、本発明を図面の実施形態について説
明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載した構成を変更しな
い限り、適宜に実施できる。例えば、前記した実施の形
態では、原液を中空糸の外側から内側へ通して濾過処理
しているが、原液を中空糸の内側から外側へ向けて通し
て処理してもよい。この場合には、開閉蓋３の排出口３
１が原液の注入口として機能し、開閉蓋２の注入口２１
が排出口として機能する。

【００２２】また、本発明に係る中空糸型モジュール１
は水の濾過に限らず、適宜濾過膜を選択することによ
り、海水の淡水化にも利用することができるし、体液等
の濾過処理、分離処理にも使用することができる。例え
ば、注射液，透析液，血漿などの中のビールス，エンド
トキシン等の除去にも利用することができる。さらにま
た、前記実施形態では筒型ケーシング４に第１，第２側
面口９１，９２を備えているので、第１側面口９１を閉
塞した状態で流入口２１から血液を供給すると、中空糸
を透過する血漿がローラポンプ等により血漿排出口とし
て機能する排出口３１から吸引排出され、血漿排出口と
して機能する第２側面口９２からは濃縮された血液が排
出される。

【００２３】

【発明の効果】以上説明した様に本発明に係る中空糸型
モジュールは、筒型ケーシング内に充填された中空糸束
の一端を、筒型ケーシングの内側に樹脂組成物で接着固
定すると共に各中空糸の中空孔の開放端を封止し、且つ
上記樹脂組成物によって形成され支持部に、中空糸外に
連通する開口部を形成したので、この開口部から原液を
中空糸束にムラなく供給することができ、中空糸束の中
心部分にも周辺部分と同様にに供給できる。したがっ
て、濃度分極が少なく効率的な濾過が可能であり、除去
効率を著しく高めることができ、特に、筒型ケーシング
の内径に対する中空糸束の充填率を高くした場合に除去
能率の向上が顕著である。また、本発明は高い耐圧強度
を得ることでき、大きな径の筒型ケーシングを必要とし
ないコンパクトな中空糸型モジュールを提供することが
できる。更に、ケーシング内で原液が直線的に処理され
るばかりではなく、配管ラインに対しても直線的に接続
可能であるので、原液が常に直線的に流れて除去効率の
低下がない。しかも、モジュール自体の小型化と相まっ
て、装置全体の小型化も可能である。

【００２４】また、本発明の製造方法によれば、上記の
ような高性能で且つ実用的な中空糸型モジュールを、中
空糸を傷つける虞れなく容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中空糸型モジュールを断面にした
説明図である。

【図２】原液の注入口側の樹脂組成物の端面の一例を示
す説明図である。

【図３】穴形成部材の一例を示す斜視説明図である。

【図４】封止側支持部を形成する状態を示す中空糸型モ
ジュールの注入口側の断面図である。

【図５】開放側支持部を形成する状態を示す中空糸型モ
ジュールの排出口側の断面図である。

【符号の説明】

１中空糸型モジュール２閉塞蓋３閉塞蓋４筒型ケーシング５中空糸束６封止側支持部７開放側支持部８穴形成ユニット２１注入口３１排出口５１中空糸６１開口部８１穴形成部材８２基板８３キャップ８４キャップ９１第１側面口９２第２側面口９３余剰部分９４盲蓋

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒型ケーシング内に充填された中空糸束
の一端を封止して他端を開放し、筒型ケーシング内に供
給する原液を中空糸の内外で濾過処理する中空糸型モジ
ュールにおいて、筒型ケーシング内に充填された中空糸束の一端を、筒型
ケーシングの内側に樹脂組成物で接着固定すると共に各
中空糸の中空孔の開放端を封止し、且つ上記樹脂組成物
によって形成される支持部に、中空糸外に連通する開口
部を開設したことを特徴とする中空糸型モジュール。
【請求項２】筒型ケーシング内に中空糸束を挿入し、
その中空糸束の端部を筒型ケーシングの端部に樹脂組成
物でそれぞれ固定する中空糸型モジュールの製造方法に
おいて、中空糸束の一端を樹脂組成物により接着固定するとき
に、当該樹脂組成物によって形成される支持部の内外を
連通させる開口部を形成するための穴形成部材を、予め
中空糸束内に一緒に入れておき、この状態で樹脂組成物
を注入して中空糸束の一端を接着固定すると共に各中空
糸の中空孔の開放端を封止した後、上記穴形成部材を樹
脂組成物から引き抜くことにより支持部に開口部を形成
することを特徴とする中空糸型モジュールの製造方法。