JPH09192458A - 中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空糸膜モジュールの糸束の過大なほぐれに
よる取扱時や洗浄時の切断を防止すると共に、洗浄時に
おいて内側に位置する中空糸膜に付着した汚れも効果的
に除去することの可能な中空糸膜モジュールを提供する
ことにある。 【解決手段】 複数の小径の中空糸膜の糸束５をケース
２内に収容した中空糸膜モジュール１において、前記複
数の小径の中空糸膜の糸束５は、相互に絡み合ってい
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、ケース内に複数の
小径の中空糸膜の束を収容する中空糸膜モジュールに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば排水中の微粒子成分を
除去し、水を再利用する方式として、一般的に微細な通
孔を備えた物質を通じて微粒子成分を分離処理するろ過
方式が採用されている。

【０００３】このろ過において、特に超微粒子まで除去
するためには精密ろ過膜や限外ろ過膜が使用され、また
懸濁物質を多く含む流体を処理する場合には、中空糸膜
を使用した外圧ろ過方式が多く採用されている。

【０００４】そしてこの中空糸膜を使用した外圧ろ過方
式とは、除去対象物質（微粒子成分）が中空糸膜の外側
膜表面で捕捉されて、微粒子成分が取り除かれた流体の
みが膜を透過してろ過されるものである。

【０００５】一般の中空糸膜モジュールは、図４に示す
ように円筒状のケース内に中空糸膜が充填され、端部が
ポリウレタンやエポキシ系接着剤等からなる封止剤（ポ
ッティング剤）で封止された構造となっている。

【０００６】すなわち、これらの中空糸膜モジュール１
００，１００’は筒状のケース１０１の内部に多数本の
中空糸膜１０２の束が充填され、ケース１０１，１０
１’の端部にて各中空糸膜１０２の隙間及び各中空糸膜
１０２とケース１０１の間をポッティング剤１０３で封
止固定した構成となっている。

【０００７】また、図示されているように、中空糸膜の
充填方式は大きく分けて図４（ａ）の中空糸膜がＵ字状
に折曲したループタイプ（中空糸膜モジュール１００）
と、図４（ｂ）に示される直線状に束ねられた中空糸膜
の両端を封止固定した両端ポッティングタイプ（中空糸
膜モジュール１００’）の二種類がある。

【０００８】そして、ろ過対象流体が供給される原水供
給口１０４，１０７からケース内部に流入し、中空糸膜
１０２の膜の外側表面から内部へと通過する過程でろ過
され、ろ過された透過液はポッティング部１０６よりも
下流側に設けられた排出側の透過液出口１０５を介して
流出されるものである。

【０００９】また、このような中空糸膜モジュールで
は、ろ過を行っている所定の時点で中空糸膜の外側膜表
面で捕捉され、堆積した微粒子成分の堆積物を除去する
操作、すなわち膜の洗浄を行い、ろ過と洗浄との工程を
繰り返しながら、ろ過流量を低下させることなく連続的
に運転可能とすることを特徴としている。

【００１０】ここで、中空糸膜の洗浄に関しては、堆積
物の溶解処理を行う薬品処理、中空糸膜の排出側（ろ過
された流体が排出される側）からろ過された流体等を通
常の膜のろ過方向と逆方向に流す逆洗、中空糸膜を揺動
させる洗浄方法、あるいはろ過対象流体を中空糸膜に沿
って流速を伴いながら供給することで、ろ過及び洗浄を
同時に行うクロスフロー洗浄（またはフラッシング洗浄
と呼ぶ）等があり、これらを単独あるいは組み合わせて
行われている。

【００１１】特に、中空糸膜を揺動させる洗浄方法は、
多数本束ねられた状態でハウジングケースに収容されて
いる中空糸膜の内側のものに対しても、揺動によって隣
接する中空糸膜同士の隙間が拡がり、堆積した微粒子成
分が洗浄時の流体の中に容易に拡散可能とする効果的な
ものである。

【００１２】そしてこの揺動方法としては、中空糸膜あ
るは中空糸膜モジュールを振動・揺動させる機械的洗
浄、及び超音波洗浄あるいはエアの吹き込みによって中
空糸膜を泳がせるバブリング洗浄等が挙げられる。

【００１３】しかし、このように中空糸膜を種々の方法
により強制的に揺動させる場合には、中空糸膜が洗浄に
より切断されてしまうことが問題となっている。

【００１４】すなわちこの切断現象は中空糸膜の束が揺
動した場合に、中空糸膜が中空糸膜の端部の封止固定さ
れたポッティング部近傍の根本部から屈曲して、この屈
曲部に加わる応力により中空糸膜が根本部で切断される
ことによるものと、中空糸膜のポッティング部から離れ
た部位においては揺動可能な範囲が大きく、この中央領
域で揺動した中空糸膜が隣接する中空糸膜と絡まり必要
以上の張力が発生する場合によるものが代表的である。

【００１５】また、ハウジングから中空糸膜モジュール
が着脱可能な構造となっている場合には外周部の数本の
中空糸膜が外側にはみ出したりすることにより着脱時に
ハウジング入り口のエッジ等に接触したり挟まれたりし
て切断してしまうという問題もあった。

【００１６】これらの問題に関する従来の解決手段とし
て、根本部で切断される現象に対しては実願平５−５０
１２３号に開示された、中空糸膜の糸束の根本部分を保
護する保護部材を備える考案がある。

【００１７】また、中央領域で中空糸膜が揺動する際に
絡まること及び外周部の数本の中空糸膜がはみ出すこと
を抑える効果を発揮する方法として、特開平６−１４２
６５０号に糸束を撚ることで充填率を向上させると共
に、一本一本の中空糸膜を糸束から分離させないように
したものがある。

【００１８】さらに、特願平７−１２２９６９号には糸
束をネット状のカバー部材で覆った構成が記載されてお
り、この構成では確かに糸束から一本一本の中空糸膜が
飛び出ることもなく、当然他の糸束の中空糸膜と絡まる
ことも防止されていた。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、中央領
域で中空糸膜が揺動する際に絡まること及び外周部の数
本の中空糸膜がはみ出すことを抑える上記２つの従来技
術においては、前述した膜の洗浄を行う際に、中空糸膜
を揺動させる洗浄方法を行っても、中空糸膜の糸束が撚
られている状態あるいはネット状のカバー部材で覆われ
ているので、内側の中空糸膜の一本一本まで、ある程度
のほぐれを伴いながら洗浄を行うことが不可能となり、
効果的な洗浄を行うことが困難となってしまう。

【００２０】特に懸濁物質を多く含む排水を処理するた
めに使用される中空糸膜モジュールでは、内側の中空糸
膜まで懸濁物質が堆積する場合があり、これを除去しな
いでおくと、いくら洗浄を行っても序々にろ過能力が低
下すると共に、中空糸膜モジュールの寿命をも短くして
しまうことになってしまう。

【００２１】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、中空糸
膜モジュールの糸束の過大なほぐれによる取扱時や洗浄
時の切断を防止すると共に、洗浄時において内側に位置
する中空糸膜に付着した汚れも効果的に除去することの
可能な中空糸膜モジュールを提供することにある。

【００２２】

【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、複数の小径の中空糸膜の糸束をハ
ウジングケース内に収容し、少なくとも一方のハウジン
グケース端部において前記中空糸膜とハウジングケース
との間隙を封止した中空糸膜モジュールにおいて、前記
複数の小径の中空糸膜の糸束は、相互に絡み合っている
ことを特徴とする。

【００２３】従って、糸束として相互に絡み合うこと
で、中空糸膜一本一本が絡まっている状態とは異なり、
取扱時に中空糸膜モジュール自体から少数の中空糸膜が
ほぐれて切断される危険性が低下する。また洗浄時には
中空糸膜の糸束を揺動させる動作にたいしても中空糸膜
の糸束として揺動すると同時に、不必要に拡がって他の
中空糸膜と絡まってしまうことがない。

【００２４】また、前記中空糸膜の糸束はそれぞれが撚
られていることも効果的である。

【００２５】この糸束を撚ることにより、糸束において
互いの糸が緩く拘束されるので、中空糸膜モジュールを
製造する場合に一本一本の中空糸膜がほぐれず、糸束を
絡み合わせる時に、折れや絡まりを防止して作業性が向
上する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に本発明を適用した中空糸膜
モジュールの一実施の形態を図示に基づいて説明する。

【００２７】（実施の形態１）図１は、本発明を適用し
た中空糸膜モジュール１を単独で示したものでその構成
を示す一部断面切断図であり、図２は中空糸膜モジュー
ル１が使用される形態を説明するもので、ハウジング８
内部に本発明を適用した中空糸膜モジュール１が着脱自
在に装填されている状態を示したものである。

【００２８】まず、図１における中空糸膜モジュール１
を第１の実施の形態として説明を行う。２は複数の小径
の中空糸膜の糸束５が露出した状態で収容するケースで
あり、ポッティングヘッド部材２１とポッティングリヤ
部材２２を備えており、この両者は支柱２３により所定
の間隔で支持されている。

【００２９】中空糸膜の糸束５は、それぞれが所定本数
の中空糸膜３を束ねたものであり、両端をケース２を構
成するポッティングヘッド部材２１及びポッティングリ
ヤ部材２２に設けられた軸方向に貫通する孔２４に挿入
し、それぞれの孔２４内にポッティング剤４を充填して
各一本一本の中空糸膜３の隙間及び中空糸膜の糸束５と
孔２４の内周との間を封止されたものである。

【００３０】この実施の形態では、後述するハウジング
のろ過された透過流体の経路がポッティングヘッド部材
２１側のみに通じている構成としていることから、中空
糸膜の糸束５のポッティングヘッド部材２１側は各中空
糸膜３の端末を開口状態に保つ開口端面５ａとして中空
糸膜３の膜壁面を透過した透過流体を流出可能とし、反
対側のポッティングリヤ部材２２側は各中空糸膜３の端
末を封止して透過流体は流出しないものである。

【００３１】また、中空糸膜の糸束５の両端の根本部分
を保護するために、糸束５の端部周縁を覆う保護部材６
と、封止端面から中空糸膜の糸束５の中央部側へ延長さ
れ封止端面から中空糸膜の糸束５を保持して鋭角に屈曲
することを防止する弾性を備えた保護部材７とを備えて
いる。

【００３２】さらに、各中空糸膜の糸束５は相互に絡み
合っているものであり、ある一本の中空糸膜の糸束５の
みが絡み合った糸束の集合体から外側に飛び出ること
や、糸束を構成する中空糸膜３の数本が不必要に拡がっ
て隣接する糸束に絡み、巻き込まれることを防止してい
る。

【００３３】この糸束５を絡み合わせる方法は、ポッテ
ィングリヤ部材２２の孔２４に糸束５を挿入して紐を編
む要領で絡み合わせ、糸束５の反対側の端部をポッティ
ングヘッド部材２１の孔２４に挿入することという方法
が採用可能である。単に複数の糸束５を回転させて捩る
だけでは糸束相互の当接角度が同じ状態となり、中空糸
膜３が他の糸束の中空糸膜と絡まり易く、従来技術で説
明した必要以上の張力が発生する問題が発生する恐れが
ある。

【００３４】このように構成した中空糸膜モジュール１
は、外圧ろ過方式でろ過を行うもので、ろ過対象流体が
中空糸膜３の外周表面から膜を透過してろ過され、ろ過
された透過流体は開口端面５ａが透過流体出口となって
流出される。

【００３５】また、中空糸膜モジュール１を交換する際
や、取り外して洗浄する場合において、各中空糸膜の糸
束５が絡み合っていることから単独の糸束あるいは中空
糸膜がほぐれて糸束の集合体から拡がることがなく、取
扱が容易であると共に、ハウジング等に挿抜する時にハ
ウジングの開口部等に挟まれて切断される危険性が低下
する。

【００３６】また洗浄時には中空糸膜の糸束を揺動させ
る動作にたいしても各中空糸膜が中空糸膜の糸束として
ある程度まとまって揺動することになり、中空糸膜の糸
束５の内側の中空糸膜に付着した汚れも効果的に除去す
ると同時に、不必要に拡がって他の中空糸膜と絡まって
しまうことがない。加えて、絡まり合った糸束相互には
所定の当接角度があるので、揺動した際に堆積した汚れ
が糸束同士の擦接により効果的に除去される。

【００３７】（実施の形態２）次に、上記の実施の形態
で説明した中空糸膜モジュール１がろ過器として実際に
使用される状態の構成とその作用を図２に示し、第２の
実施の形態として説明する。

【００３８】中空糸膜モジュール１は、ろ過器Ｒ１のハ
ウジング８内部に着脱自在に装填されるものである。ハ
ウジング８は、中空糸膜モジュール１が収納される筒体
８１と、筒体８１の両開口部を閉塞する上下の蓋８２，
８３から構成されている。

【００３９】そして、中空糸膜モジュール１が装着され
た時に中空糸膜モジュール１のポッティングヘッド部材
２１の位置と径方向でほぼ同じ位置に筒体８１の側面、
及び下蓋８３に筒体８１の内部でろ過対象流体の軸方向
の流れを形成するろ過対象流体を流入させる供給口Ａ９
供給口Ｂ９’、また供給口Ａ９の反対側にろ過されなか
った流体を排出する排出口１０が備えられている。

【００４０】また、上蓋８２には中空糸膜モジュール１
の開口端面５ａから排出される透過流体を外部に流出す
る透過流体排出口１１を備えた筒状部材８２ａと、筒状
部材８２ａの内周にシール部材により密封嵌着するもの
で中空糸膜モジュール１を着脱自在に支持する支持部材
８２ｂが備えられている。この支持部材８２ｂと中空糸
膜モジュール１との固定方法は、支持部材８２ｂの内周
側に設けられたねじ部とポッティングヘッド部材２１の
外周部のねじ部の螺合による。

【００４１】一方下蓋８３にはろ過対象流体や洗浄時の
洗浄液を軸方向下側に排出するドレインポート１２が設
けられており、さらにそのドレインポート１２の内部に
はハウジング８の内部にエアを供給するエア供給口１３
が備えられている。また、上記実施の形態１では記述さ
れていなかったが、中空糸膜モジュールの内部にエア供
給口１３から供給されるエアを導く貫通孔１４が設けら
れている。

【００４２】このように構成されたろ過器Ｒ１は、ハウ
ジング８内部に相互に絡み合っている複数の中空糸膜の
糸束５を備えた中空糸膜モジュール１を装着し、ろ過対
象流体が供給口Ａ９及びＢ９’からハウジング８内に供
給される。供給されたろ過対象流体の除去対象物質（懸
濁成分である微粒子成分）は中空糸膜３の膜表面で捕捉
され、除去対象物質が除かれた透過流体が、中空糸膜３
の内部を通って開口端部５ａから流出し、透過流体排出
口１１を介して外部に流出する。

【００４３】そして、ある時点で中空糸膜３の表面に堆
積した除去対象物質を剥離する操作、すなわち中空糸膜
モジュール１の洗浄を行う。洗浄は、排出口１０を塞
ぎ、供給口Ａ９及びＢ９’からハウジング８内に洗浄液
を供給し、ドレインポート１２より洗浄液を排出するこ
とで行う。その際にエア供給口１３、及び貫通孔１４か
らエアを中空糸膜モジュール１の絡み合った中空糸膜の
糸束５に供給することで、中空糸膜を揺動させている。

【００４４】この揺動時に、中空糸膜の糸束５は糸束と
してある程度まとまって揺動すると同時に、互いに絡み
合っているので、揺動されても糸束自体が拡がり過ぎる
ことはなく、不必要に拡がって他の中空糸膜と絡まり切
断されることはない。

【００４５】また、中空糸膜３に注目すると、揺動洗浄
を行っている状態で、一本一本の中空糸膜３がほぐれる
ことを完全に拘束するものではないので、内側の中空糸
膜にも洗浄液やエアが到達し易い。

【００４６】加えて、絡まり合った糸束相互には所定の
当接角度があるので、糸束が揺動した際に堆積した汚れ
が糸束同士の擦接により効果的に除去される。

【００４７】（実施の形態３）図３は第３の実施の形態
の特徴を示す図である。この実施の形態においては、中
空糸膜の糸束５に撚りを加えた中空糸膜の糸束５１を用
意し、これを前記の実施の形態１及び２で用いられた中
空糸膜の糸束５の代わりとして採用したものである。

【００４８】撚りの回転量は使用される状況により異な
るが、有効長さが１メートルの場合では１〜７回転、好
ましくは３〜４回転させることによって糸束を構成する
各中空糸膜の相互にある程度の拘束が発生するので、糸
束から各中空糸膜が拡がることが抑制さる。

【００４９】但し、この撚りの回転量を必要以上に大き
くすると、中空糸膜の糸束の充填率に関しては大きくす
ることが可能であるが、一方、洗浄の際に糸束を揺動さ
せても撚られた内側にある中空糸膜まで適度にほぐして
効果的に洗浄することができなくなるので注意が必要で
ある。

【００５０】従って、撚りを加えることにより中空糸膜
モジュールを製造する場合に一本一本の中空糸膜がほぐ
れず、糸束を絡み合わせる時に、折れや絡まりを防止し
て作業性が向上する。

【００５１】また、絡み合った状態の中空糸膜の糸束は
ハウジング内部で直線的に収容される糸束よりも長さが
若干ながら長くなり、揺動範囲も大きくなるが、撚りを
加えることで絡み合い量が少ない場合でも中空糸膜の不
必要な拡がりを防止することが可能となる。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、中空糸膜モジュールの
糸束を絡み合わせることにより、糸束もしくは各中空糸
膜が過度にほぐれることを防ぐことで、取扱時や洗浄時
の切断が防止されることで耐久性及び取扱性が高まると
共に、洗浄性を低下させることがない。

【００５３】また、糸束に撚りを加えたものは、糸束を
中空糸膜モジュールとして組み立てる際に、折れや絡ま
りを防止して作業性が向上する。そして、中空糸膜モジ
ュールにおける各糸束の絡み合い量が少ない場合でも中
空糸膜の不必要な拡がりを防止して中空糸膜が切断され
ることを防止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明を適用した第１の実施の形態にお
ける中空糸膜モジュールの断面説明図。

【図２】図２は、第２の実施の形態としてのろ過器の断
面説明図。

【図３】図３は撚りを加えた中空糸膜の糸束の図。

【図４】図４は従来の中空糸膜モジュールの構造説明図
であり、（ａ）は片側封止タイプ、（ｂ）は両端封止タ
イプ。

【符号の説明】

１ 中空糸膜モジュール ２ ケース ２１ ポッティングヘッド部材 ２２ ポッティングリヤ部材 ２３ 支柱 ２４ 孔 ３ 中空糸膜 ４ ポッティング剤 ５ 中空糸膜の糸束 ６，７ 保護部材 ８ ハウジング ８１ 筒体 ８２ 上蓋 ８２ａ 筒状部材 ８２ｂ 支持部材 ８３ 下蓋 ９，９’ 供給口Ａ，供給口Ｂ １０ 排出口 １１ 透過流体排出口 １２ ドレインポート １３ エア供給口 １４ 貫通孔 Ｒ１ ろ過器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の小径の中空糸膜の糸束をケース内
   に収容し、少なくとも一方のケース端部において前記中
   空糸膜とケースとの間隙を封止した中空糸膜モジュール
   において、 前記複数の小径の中空糸膜の糸束は、相互に絡み合って
   いることを特徴とする中空糸膜モジュール。
2. 【請求項２】 前記中空糸膜の糸束はそれぞれが撚られ
   ていることを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜モジ
   ュール。