JPH0919629A

JPH0919629A - 中空糸膜モジュール

Info

Publication number: JPH0919629A
Application number: JP17176195A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shimizu; 謙治清水
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1995-07-07
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 1997-01-21

Abstract

(57)【要約】【目的】中空糸膜を用いて水の浄化および分離を行う際
に、被処理水中に混在する気体、あるいは、断水等の事
故に伴って逆流混入した空気等の気体がモジュールのケ
ーシング内に蓄積されることに起因する透水性能の低下
ないしは停止のない改善された中空糸膜モジュールを提
供する。【構成】被処理液の供給口Ａと排出口Ｂとを有するケー
シング１に、複数の疎水性微多孔膜よりなる筒状体３が
多数の中空糸膜２中に分散して束ねられた中空糸膜束
が、該排出口に形成されたポッティング部４の端面にお
いてそれぞれ開口するように内蔵されてなる中空糸膜モ
ジュールである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空糸膜を用いて水の
浄化および分離を行う際に、被処理水中に混在する気
体、あるいは、断水等の事故に伴って逆流混入した空気
等の気体がモジュールのケーシング内に蓄積されること
に起因する透水性能の低下ないしは停止のない改善され
た中空糸膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】自然環境の悪化に伴う水質汚染が進み、
上水（飲料水）のカビ臭、トリハロメタン等の有害物質
を取り除き、おいしい安全な飲料水を提供するためのモ
ジュールとして、被処理液の供給口と排出口とを有する
ケーシングに多数の中空糸膜を束ねた中空糸膜束が、該
排出口に形成されたポッティング部の端面において開口
するように内蔵された中空糸膜モジュールよりなる浄水
器（清水器）が実用化されている。

【０００３】このような浄水器は、中空糸モジュール内
に供給される水中の気泡や断水時に空気が逆流するなど
の原因から該中空糸膜モジュール内に気体が入り込み、
再度給水しても排出口から浄化水が流出しないか、ある
いは流出速度が著しく低下する、いわゆるエアーブロッ
キング現象を起こすという問題があった。

【０００４】この対策方法として、中空糸膜モジュール
のケーシングの空気滞留部分に空気抜き用バルブまたは
ベント孔を設け、該バルブを操作して空気を抜くことが
提案されている（特開昭５８−１３３８８３号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の空気抜き用バル
ブあるいはベント孔を設ける方法は、浄水器自体の基本
的設計が複雑化すること、本体が大きくなること、コス
トアップにつながるなどのほかに、頻繁にバルブを操作
して空気を抜かねばならず、誤った操作をするとそれ以
降はエアーブロッキングによる流出不能ないしは流量の
低減に至ってしまうという不便さがあった。

【０００６】従って、本発明の目的は、モジュール内に
空気が溜まっても水の濾過を妨げることなく直ちに空気
溜まりを、簡易な構造により、自動的に系外に排出する
ことができる中空糸膜モジュールを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために中空糸膜モジュールを多数試作し、モ
ジュール内へ流入した空気溜まりを排出する方法を種々
試みた。その結果、前記中空糸膜モジュールの中空糸束
中に少なくとも１本の疎水性微多孔膜よりなる筒状体
を、前記ポッティング部の端面において開口するように
設けることによって、ケーシング内に混入した気泡が該
疎水性微多孔膜を透過して該開口部より排出され、自動
的に且つ極めて速やかに空気溜まりを防止できることを
見い出し、本発明に到達したものである。

【０００８】以下、本発明を添付図面に従って詳細に説
明するが、本発明はこれらの図面に限定されるものでは
ない。

【０００９】図１は、本発明の中空糸膜モジュールの代
表的な態様のを示す斜視図であり、図２は、図１の部分
破断斜視図である。

【００１０】即ち、本発明の中空糸膜モジュールは、被
処理液の供給口Ａと排出口Ｂとを有するケーシング１
に、疎水性微多孔膜よりなる筒状体３を多数の中空糸膜
２と共に束ねた中空糸膜束が、該排出口に形成されたポ
ッティング部４の端面においてそれぞれ開口するように
内蔵されてなる。

【００１１】本発明において、上記ケーシング１は、被
処理液の供給口Ａと排出口Ｂとを有し、他部が液密性を
有する構造ものが特に制限なく使用される。例えば、図
１に示すように形状は、断面が円形の管状体が最も代表
的であるが、断面形状としては、四角形、多角形等の他
の形状を採用することもできる。また、液供給口Ａの存
在する部分の管形状も胴体より径が徐々に減少する円錐
状とすることもでき、更に小径の管を連続して設けるこ
とも可能である。

【００１２】また、上記ケーシングの態様として、浄水
器本体に組み込むための契合部材を取り付けた態様、或
いは契合部を設ける態様を適宜採ることができる。

【００１３】更に、上記ケーシングの材質は、特に制限
されないが、一般には、ポリスチレン、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン等のプラスチックが好適に使用され
る。

【００１４】本発明に用いる中空糸膜としては、泥、ゴ
ミ、鉄サビ、有機微生物、大腸菌、一般細菌、コロイド
状不純物などを阻止できるものである。このためには、
通常、最大細孔径が１μｍ以下であり、平均孔径が０．
０１〜０．１μｍのものが好適に用いられる。また、中
空糸膜の外径は１０００μｍ以下であることが好まし
く、さらに３００〜５００μｍであることが好ましい。
膜厚は１５０μｍ以下であることが好ましく、さらに５
０〜１００μｍであることが好ましい。

【００１５】中空糸膜の素材としては特に限定されるも
のではなく、ポリオレフィン系、ポリサルホン系、セル
ロース系等を用いることができる。中でもポリオレフィ
ン系は透水性能はもとより、膜の強度的性質、耐薬品性
等に優れているために好ましく用いられる。中空糸膜は
通常５００〜２０００本が束ねられて中空糸膜束を形成
する。

【００１６】本発明においては、中空糸膜束を中空糸膜
の長手方向から見たときに中空糸膜の偏平束が渦巻きを
形成するように巻かれていることが好ましい。

【００１７】図３は、本発明の中空糸膜モジュールを供
給口Ａ側から見た状態を示す概略図である。このような
中空糸膜の束ね方としては、次の方法を好適に採用し得
る。まず、図４に示したように、平行に配した二本の可
動棒６が可動ハンドル７を回すことによってその間隔の
調整可能な装置を用い、二本の可動棒６の間に中空糸膜
を折り返して引っ掛けて中空糸膜の長手方向とそれに直
角の方向に広がる中空糸膜の偏平束５を作成する。この
中空糸膜の偏平束５を、中空糸膜の長手方向に平行な一
辺からのり巻きのようにして巻く。このような中空糸膜
束は、中空糸膜のケース内への充填を高密度で行うこと
ができ、モジュールの単位体積当たりの中空糸膜の表面
積を大きくすることができるため、透水量を大きくする
ことができる。

【００１８】一方、本発明において使用される疎水性微
多孔膜よりなる筒状体３は、中空糸膜の長手方向に平行
に中空糸膜と共に束ねられて配置されている。該筒状体
は、中空糸膜の束の中に１本存在していればよいが、ケ
ーシング内に滞留した空気を効率よく排出する排出する
ためには、複数本を分散して設けることが好ましい。

【００１９】ここで使用される筒状体３は、疎水性微多
孔膜を中空糸膜の長手方向に空気流通可能な間隙を保持
した状態で筒状に成形したものである。該疎水性微多孔
膜よりなる筒状体３は、水のみならず各種のコロイド状
不純物も透過させないが、空気を通過させ、モジュール
内の処理水を漏洩することなく滞留した空気をモジュー
ル外に排出する機能を有する。即ち、筒状体３はケーシ
ング１内において、中空糸膜と共に束ねられて内蔵され
ており、中空糸膜束のポッティング部の端面に開口して
いる。

【００２０】従って、ケーシング１内に滞留した空気
は、筒状体３を構成する疎水性微多孔性膜の表面の微細
孔から膜内に入って膜を透過した後、形成される空気流
通可能な間隙を通過してポッティング部の開口部からケ
ーシング外に排出される。

【００２１】一方、疎水性微多孔膜を筒状に成形せず、
一枚で使用したときは、モジュール内に滞留した空気は
疎水性微多孔膜の表面の微細孔から膜内に入り、膜平面
に平行に膜内を通過し、ポッティング部の切断開口端側
に開口した膜の断面からモジュール外に排出される。し
かし、疎水性微多孔膜は、一般に一方の面から他方の面
への空気透過性には優れているが、平膜表面に平行な方
向に平膜内部を透過するときの空気透過性は小さい。こ
のため、モジュール内に滞留した空気は短時間で系外に
排出されないという問題がある。

【００２２】これに対して、本発明においては、疎水性
微多孔膜の筒状体により、長手方向に空気流通可能な間
隙が保持されているため、空気は該間隙を通って短時間
で系外に排出される。

【００２３】疎水性微多孔膜は、上記の機能を有するも
のであれば公知のものを何等制限されることなく使用す
ることができる。一般には、上記した機能を発揮させる
ために最大細孔径が１μｍ〜５μｍ、平均孔径が０．２
μｍ〜２．０μｍ、平面間の空気透過性１０〜１００秒
／１００ｃｃであるものを好適に使用できる。疎水性微
多孔膜の材質は特に制限されないが、疎水性微多孔膜を
被処理水が透過することによる漏洩を防止するためには
疎水性の材質でなければならない。

【００２４】従って、かかる疎水性微多孔膜の材質はポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチ
レンなどの疎水性の高分子材料が好適に用いられる。勿
論、親水性材料を用いることもできるが、その場合は予
め疎水化処理が必要となる。

【００２５】以上のような疎水性微多孔膜としては、特
公昭６０−２６６０号公報に記載されたような、膜厚５
０〜５００μｍのポリプロピレン製の膜を特に好適に用
いることができる。

【００２６】本発明における筒状体３は、疎水性微多孔
膜を接着、熱融着等の手段で筒状に成形することにより
得ることができる。また、筒状に直接成形することも可
能である。

【００２７】また、筒状体３を中空糸束の中に存在させ
て、空気が流通可能な間隙を確実に保持するためには、
ポッティング時、筒状体の内部に後で脱着可能な棒状の
型材を挿入しておく方法が推奨される。

【００２８】筒状体３は、表面層が疎水性微多孔膜で構
成されていればよい。具体的な構成としては、例えば、
疎水性微多孔膜単独よりなる構造、内部にを芯材を存在
させた構造、疎水性微多孔膜に割布等の補強材を積層し
た構造等が挙げられる。

【００２９】上記筒状体３によって形成される空気流通
可能な間隙は、空気が流通可能な状体であれば、筒状で
あっても、偏平状であっても良い。偏平状の場合、目視
で確認できなくても空気流通可能であれば良い。

【００３０】上記筒状体３を構成する疎水性微多孔膜の
膜厚は、あまり薄いと膜の腰が弱く作業性に劣り、あま
りに厚いとケース内の中空糸膜束の占める所定の容積ス
ペースを狭めることになるために、通常は１００μｍ〜
１０００μｍが好ましい。

【００３１】また、上記した筒状体３は、その表面積が
中空糸膜の有効面積に対して０．１〜１０％、好ましく
は０．３〜５％になるように調節されることが好まし
い。通常は中空糸膜の表面積は０．１５〜３．０ｍ²程
度であり、これに対して、筒状体の表面積を０．０００
１５〜０．３ｍ²とすることが好ましい。この場合、上
記表面積を確保するために筒状体３の径（偏平な場合は
幅）が余り大きくなった場合、ポッティング時に、ポッ
ティング用樹脂の硬化による応力により、筒状体が変形
し充分な間隙を確保できなかったり、破損により被処理
液が短絡して流出する場合がある。そのため、筒状体
は、複数本をポッティング面に分散して開口するように
設けることが好ましい。従って、かかる筒状体３の好適
な大きさとしては、周長が４〜６０ｍｍ、好ましくは１
０〜４０ｍｍの範囲が好適である。

【００３２】本発明において、中空糸膜束のポッティン
グ部４の端面からの筒状体３の長さは特に限定されるも
のではなく、中空糸膜束の長さの１／２以上もあれば十
分であり、ケースの長さまでの範囲で適宜選択できる。

【００３３】筒状体３の中空糸束に存在する端部は、被
処理水の漏洩を防ぐためにケーシングの内部、即ち、中
空糸束の内部で開口しないようにすることが必要であ
る。例えば、筒状体３の端部が中空糸束の内部に存在す
る場合は、該端部を熱融着、接着剤等の方法で閉塞する
手段が採られる。また、筒状体３を中空糸束の内部で折
り返してポッティング４の端面に開口することも可能で
ある。

【００３４】本発明において、ポッティング部４を構成
する樹脂の材質、形成方法は、公知の材質、形成方法が
特に制限なく採用される。例えば、材質としては、ウレ
タン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、フェノール樹
脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等の樹脂が好適に
使用される。また、形成方法は、遠心成形法等の公知の
方法が特に制限なく採用される。

【００３５】上記ポッティング部４の長さは、特に制限
されないが、５〜２０ｍｍが一般的である。

【００３６】本発明の中空糸膜モジュールにおいて、供
給口Ａより被処理液である水を導入すると、水は中空糸
膜の外側から内側へ透過するが、水に混入した空気など
の気体はケーシング内部に溜まる。この滞留した空気
は、中空糸膜束内に配置された筒状体３を構成する疎水
性微多孔膜の表面から膜内に入って膜を透過した後、該
筒状体によって形成される空気流通可能な間隙を通過し
てポッティング部の端面の開口から系外に速やかに排出
される。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明の中空糸膜モジュ
ールは疎水性微多孔膜よりなる筒状体をを中空糸膜と共
に束ねて配置することによって、ケースの内部に溜まっ
た空気等の気体を直ちに自動的に、且つ安定して外部へ
排出することができ、従来より問題とされていたケース
内へ空気が混入したときに生じる濾過効率の低下等を解
消することができる。

【００３８】特に、複数本の筒状体３を中空糸束内に分
散して設けることにより、ポッティング時の筒状体の破
損等が防止でき、極めて安定した性能を有する中空糸モ
ジュールを製造することができる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明するが、本発明は、これら実施例により何ら限定さ
れるものではない。

【００４０】なお、本発明において、中空糸膜、疎水性
微多孔膜の物性は下記の方法により測定した。

【００４１】（１）最大細孔径ＡＳＴＭＦ３１６メタノールバブルポイント法によ
り測定した。

【００４２】（２）空気透過性ＪＩＳＰ８１１７ガーレ式により測定した。

【００４３】実施例外径４５０μｍ、内径３００μｍ、膜厚７５μｍ、最大
細孔径０．８μｍのポリプロピレン製中空糸膜を用い、
図４に示す方法で１０ｃｍの間隔で平行に配した二本の
棒の間を折り返して引っ掛け、中空糸膜の長手方向（折
り返し部間の間隔）が１０ｃｍ、それに直角方向が２５
ｃｍの１０００本の中空糸膜の偏平束を作成した。

【００４４】一方、疎水性微多孔膜として、最大細孔径
２．５μｍ、平面間の空気透過性が４０秒／１００ｃ
ｃ、膜厚１２０μｍであるＮＦシート（商品名、（株）
トクヤマ製）をヒートシーラーにより２ｍｍ幅でヒート
シールして、幅７ｍｍ、長さ１０ｃｍの筒状体を作成
し、更に、一端をヒートシールして閉塞した。

【００４５】次に、上記の中空糸膜の長手方向が１０ｃ
ｍ、それに直角方向が２５ｃｍの中空糸膜の偏平束を一
辺からのり巻きのようにして巻き、途中で筒状体を巻き
込み図１の様に筒状体３が存在する中空糸膜束（側面の
外周１０ｃｍ）を作成した。

【００４６】これをケース内に収納した後、一端をポリ
ウレタン接着剤でポッティングし、モジュールカッター
で中空糸膜束のポッティング部を切断し、浄水器用の中
空糸膜モジュールを得た。

【００４７】上記中空糸膜の有効膜面積は０．２５ｍ²
であり、筒状体の有効膜面積は０．００２ｍ²であっ
た。

【００４８】上記の中空糸膜モジュールのポッティング
部が上向きとなるように中空糸膜モジュールを固定し、
下部から水圧１ｋｇ／ｃｍ²の上水を供給すると、透水
量は約２０ｌ／分であった。次いで、中空糸膜モジュー
ルの下部から約５００ｃｃの空気を注入し、再度給水し
たところ約５秒間で空気は複層膜から中空糸膜モジュー
ル系外へ排出されて再び約２０ｌ／分の透水量が回復し
た。

【００４９】また、上記中空糸膜モジュールを１００個
製造し、同様のテストを行ったところ、筒状体からの水
の短絡が発生した中空糸膜モジュールは１つも無かっ
た。

【００５０】比較例筒状体を中空糸膜束の内部に配置せず、中空糸膜束の側
面外周を包囲させたこと以外は実施例と全く同様にして
中空糸膜モジュールを作成した。この中空糸膜モジュー
ルを用いて実施例と同様に試験を行ったところ、透水量
が２０ｌ／分に回復するまでに２０秒を要した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸膜モジュールの代表的な態様を
示す斜視図。

【図２】本発明の中空糸膜モジュールの代表的な態様を
示す部分破断斜視図。

【図３】本発明の中空糸膜モジュールを供給口側から見
た概略図。

【図４】本発明に好適に使用される中空糸膜の偏平束の
製造装置を示す概略図。

【符号の説明】

１：ケーシング２：中空糸膜３：疎水性微多孔膜よりなる筒状体４：ポッティング部５：中空糸膜の偏平束６：可動棒７：可動ハンドル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理液の供給口と排出口とを有するケ
ーシングに、疎水性微多孔膜よりなる筒状体を多数の中
空糸膜と共に束ねた中空糸膜束が、該排出口に形成され
たポッティング部の端面においてそれぞれ開口するよう
に内蔵されてなる中空糸膜モジュール。
【請求項２】筒状体の周長が４〜６０ｍｍで、該筒状
体が中空糸膜束中に分散して存在する請求項１記載の中
空糸膜モジュール。