JPH10337449A

JPH10337449A - くびれ型濾過エレメントおよび中空糸型膜モジュール

Info

Publication number: JPH10337449A
Application number: JP14978597A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kumami; 和久熊見
Original assignee: DAISEN MENBUREN SYST KK
Current assignee: DAISEN MENBUREN SYST KK
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1998-12-22

Abstract

(57)【要約】【課題】中空糸膜外側の液の拡散性を改良したくびれ
型中空糸膜エレメントおよび中空糸膜モジュールを安価
に提供する。【解決手段】中空糸膜エレメントの保護筒（１）に中
空糸膜束（３）を分割するくびれ部（２）を設け、それ
らを円筒状に集合させて中空糸膜モジュールを構成す
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、中空糸型膜モジュ
ールに関し、より詳しくは構成単位である濾過エレメン
トにくびれ部を形成することにより、液の拡散性を改良
したくびれ型濾過エレメントおよびそれらを集合した中
空糸型膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に中空糸型膜モジュールは一定容積
内の濾過膜面積が大きくとれ（コンパクト性）、装置を
小型化できるため、種々の膜分離用の用途に利用されて
いる。通常、中空糸型膜モジュールは多数の中空糸膜か
らなる中空糸膜束を中空糸膜相互間とケースハウジング
との間で樹脂などにより接着封止させ、中空糸膜の少な
くとも片端端部面を開口させている。大量処理を必要と
する用途には、２本以上の中空糸型膜モジュールを並列
に接続し、濾過膜面積を大きくすることにより、あるい
は１本の中空糸型膜モジュールを単に大型化することに
より対応している。また、プラスチック製ネットなどの
流路材で中空糸膜束を保護し、中空糸膜束の両端部を流
路材と共に接着封止した円筒状カートリッジの複数本を
ケースハウジングに納めた中空糸型膜大型モジュール等
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、円筒状
カートリッジの複数本をケースハウジングに納めた中空
糸型膜大型モジュールでは、ケースハウジング内部にカ
ートリッジの占有しない空間部分が多くなる。このた
め、中空糸型膜モジュール本来のコンパクト性が損なわ
れる。また、空間部分が大きいため、液の置換に時間を
要することになり、膜の薬液洗浄などを実施する場合、
薬剤の除去に時間がかかり非効率となる。

【０００４】このため、特開平７−１２４４４５号公報
には、モジュール内部の空間部分を少なくした扇型濾過
エレメントおよびそれを集合した中空糸型膜モジュール
が提案されている。

【０００５】しかし、この扇型濾過エレメントを集合し
た中空糸型膜モジュールでは、大型になるに伴って単位
濾過エレメントの断面積が大きくなると、膜の外側の液
の拡散性が悪くなる。例えば、内圧型濾過運転の場合に
逆洗浄などで、中空糸膜束内への液の拡散が不均一とな
り、膜の洗浄効果が悪くなるおそれがある。逆洗浄効果
が悪くなると、膜の透過流束が短時間で減少し、膜モジ
ュールの運転に支障をきたす。これを防ぐためには、単
位濾過エレメント当たりの膜面積を減らしてエレメント
の数を増やし、液の流路空間を増やす必要があるが、１
モジュールに占める単位エレメントの数が多くなり、コ
スト的に不利になる。

【０００６】よって、本発明の目的は、安価で、膜の外
側の液の拡散性が良い中空糸型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】本発明者は前記目的を達
成するため鋭意検討の結果、濾過エレメントの一部に液
の拡散性を向上させるくびれを持たせることで、安価
で、膜の外側の液の拡散性が良い中空糸型膜モジュール
を得ることを見いだし、本発明を完成させた。

【０００８】即ち、本発明は液体透過性を有する保護筒
で覆われ、少なくとも片端が樹脂により接着封止された
中空糸膜束からなる濾過エレメントにおいて、保護筒に
くびれ部を有することを特徴とするくびれ型濾過エレメ
ントを提供するものである。また、前記保護筒の断面が
扇型で、くびれ部が扇型断面の円弧上にあり、くびれの
形状が扇型の頂点方向に向かって延びるスリット状であ
ることを特徴とするくびれ型濾過エレメントを提供す
る。

【０００９】さらに、前記くびれ型濾過エレメントの２
本以上を円筒状に集合させてなる中空糸型膜モジュール
を提供するものである。

【００１０】本発明におけるくびれ型濾過エレメント
は、保護筒にくびれ部を有することを特徴とするもので
あり、この濾過エレメントを使用することで、安価に、
中空糸膜への液の拡散が改良された中空糸型膜モジュー
ルの提供が可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明を具体的
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００１２】図１は、本発明になる扇型断面をした保護
筒にくびれ部を有するくびれ型濾過エレメントの断面形
状の一例を示すものである。図１（ａ）は、くびれ部
（２）が１箇所で、扇型をした保護筒（１）の円弧部か
らその頂点（４）に向かって、くびれがスリット状に形
成されている例であり、保護筒（１）の内部には、中空
糸膜束（３）が充填され、その両端は樹脂（図示せず）
により、保護筒（１）と共に接着、封止されている。図
１（ｂ）は、同様にくびれ部（２）の形状がＶ字型の例
であり、また図１（ｃ）は、くびれ部（２）を２箇所有
する例である。

【００１３】本発明におけるくびれ部は、例えば保護筒
の一部を中空糸膜束の長さ方向と平行に内側に折り込む
ことにより形成することができる。

【００１４】くびれ部は、扇型断面の円弧上に有するこ
とが好ましく、その大きさは扇型の一辺の３０％以上の
距離で、円弧部分より頂点方向に向かって内側にくびれ
ていることである。好ましくは、１辺の５０％以上であ
る。また、くびれ部を形成することにより、濾過エレメ
ントの強度を向上させるという効果もあわせ持つ。

【００１５】本発明におけるくびれの形状としては、前
記スリット状およびＶ字型の他にコの字型などが挙げら
れるが、濾過エレメントの中空糸膜束内部への液の拡散
性を良くするものであればどのような形状でも良い。こ
れらの内、扇型の頂点に向かってスリット状にくびれを
持つ濾過エレメントは、液の拡散性を損なうことなく、
くびれ部分の面積が小さくでき、エレメント膜面積の減
少が少なくて済むため好ましく、効果的である。

【００１６】また、本発明におけるくびれ部の数は、幾
つでもよい。数が多いほど、一般的には液の拡散性は高
くなると考えられるが、膜面積の減少割合が大きくなる
こと、保護筒の加工が困難でコスト高になることから、
経済的ではなくなる。従って、くびれ部の数は、濾過エ
レメントのサイズにもよるが、１〜３個程度が良い。本
発明におけるくびれ型濾過エレメントの液の拡散性は、
くびれによって分割された部分と同じ大きさを持つ小さ
なエレメントと同程度であるにもかかわらず、濾過エレ
メントの製造工程は、分割前のエレメントと同じでよ
く、小さなエレメントを多量に製造する場合の工程や位
置決めの煩雑性と比較し、数倍製造効率が良くなるとい
う大きなメリットがある。

【００１７】本発明のくびれ型濾過エレメントは、中空
糸膜束の少なくとも片端で中空糸相互間が樹脂により接
着封止されていればよいが、中空糸膜束の両端が樹脂に
より封止され、中空糸膜束と共に保護筒の両端が樹脂に
より固定されていれば全体が強固になり、より好まし
い。

【００１８】本発明において、中空糸膜束を接着封止す
る樹脂は、通常使用されているものが利用できる。例え
ば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリアミド、酢
酸ビニル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ
素基含有樹脂などが挙げられる。この内、エポキシ系樹
脂やウレタン系樹脂は、接着剤として中空糸型膜モジュ
ールに多用されており、最も好ましい。

【００１９】本発明に使用される保護筒は、原水あるい
は透過水等の液体に対する透過性を有することが必要で
あり、その透過性は使用する中空糸膜束の濾過に影響を
与えない程度であることが好ましい。具体的には、ネッ
ト状のものや表面に細孔を有する多孔体などを使用する
ことができる。また、材質については、ポリエチレン、
ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリサルホ
ン、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリアミド、
フッ素基含有樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ステンレス
等の金属、セラミック等が例示できる。一般的には、ポ
リオレフィン系樹脂が安価で加工性も良く、厚さが０．
５〜８ｍｍ程度のネット状のものが保護筒として適度な
強度と自立性を有するので好ましく用いられる。保護筒
が液体透過性を有することにより、ケースハウジングに
収納された濾過エレメント間で、原水または透過水がケ
ースハウジング内を自由に移動することができる。

【００２０】本発明のくびれ型濾過エレメントに用いら
れる中空糸膜はどの様なものでも良い。例えば、限外濾
過膜、精密濾過膜、ガス分離膜、エアーフィルター、Ｐ
Ｖ膜、ＶＰ膜、逆浸透膜などが挙げられる。この内、限
外濾過膜や精密濾過膜は、頻繁な逆洗浄を実施するた
め、本発明に適している。また、中空糸膜材質は、どの
様なものでも良く、例えば、セルロース系樹脂、酢酸セ
ルロース、ポリエーテルサルホン、ポリサルホン、ポリ
アクリロニトリル、ＰＭＭＡ、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリビニルアルコール、ポリアミド、フッ素基
含有樹脂などが挙げられる。

【００２１】本発明において中空糸膜束を構成する中空
糸膜の本数は、いくらでも良い。中空糸の断面直径にも
よるが、例えば、１００〜１，０００，０００本、好ま
しくは５００〜１００，０００本である。

【００２２】本発明のくびれ型濾過エレメントの大きさ
は、どの程度でも良い。例えば、全長が１０〜３００ｃ
ｍ、断面積は３〜３，０００ｃｍ²で、好ましくは、全
長が３０〜２００ｃｍ、断面積は５０〜３００ｃｍ²で
ある。

【００２３】本発明においては、上記くびれ型濾過エレ
メントを２本以上組み合わせて円筒状にすれば、中空糸
型膜モジュールを構成することができ、これらを少なく
とも１個のポートを有するケースハウジングに収納する
ことにより、中空糸型膜モジュールが作製できる。

【００２４】図２は、本発明になるくびれ型濾過エレメ
ントの４本を液の出入口（６）を有するケースハウジン
グ（５）に挿入し、樹脂により接着、集合させた本発明
になる中空糸型膜モジュールの一例を示す断面図であ
る。

【００２５】本発明になる中空糸型膜モジュールおいて
濾過エレメントは、互いに接触して集合されていても、
また、それら相互間には、その両端がそれぞれ接着樹脂
部に埋設され、かつ両端の樹脂接着部に渡る補強板が挿
入されていてもよい。補強板を用いることは、全体の強
度が増して強固になり、より好ましい。

【００２６】本発明に使用できる補強板としては、特開
平７−１４８４２１号公報に記載されている様な切欠き
部を有するロ字形のものが好ましいものとして挙げられ
る。さらに、本発明においては特願平７−４２３７４号
に示す様に、液の出入口に位置する濾過エレメント内に
中空糸膜保護板を有していてもよい。

【００２７】２本以上のくびれ型濾過エレメントを円筒
状に結束する方法としては、ウレタン接着剤、エポキシ
接着剤、或いはポットメルト接着剤等で接着する方法や
ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、フッ素基含
有樹脂等を溶融、充填する方法などがある。また、Ｏ−
リングやパッキンなどのシール部材によって、シールし
ても良い。

【００２８】本発明の中空糸型膜モジュールに用いられ
るケースハウジングの部材は、特に制限がない。例え
ば、ポリサルホン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリプロ
ピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ア
クリル系樹脂、ポリカーボネート、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹
脂、フッ素基含有樹脂、鉄、ステンレス、アルミニウム
系金属およびセラミック等が挙げられる。

【００２９】ここで、比較のため、図３にくびれのない
従来の扇型単位濾過エレメントを４本集合させた中空糸
型膜モジュールの断面を示した。

【００３０】図２と図３を比較して明らかなように、く
びれ部によって、扇型保護筒内部の中空糸膜束が小さな
束単位に分割されているのがわかる。これにより、膜の
外の液の分散性が良好になり、洗浄効果を上げることが
可能になる。

【００３１】

【実施例】本発明の効果を実施例にて詳しく説明する
が、本発明は、実施例に限定されるものではない。

【００３２】（実施例１）図１（ａ）に示した断面を有
し、長さ１，０００ｍｍで、扇型の１辺が１３４ｍｍの
ポリエチレンネットで出来たくびれ型保護筒に、内径８
００μｍ、外径１，３００μｍの酢酸セルロース製中空
糸膜５，０００本からなる中空糸膜束を挿入した。中空
糸膜両端相互間およびくびれ型保護筒をウレタン接着剤
で遠心シールし、硬化後、両端の余分な接着剤を切断し
て中空糸膜両端を開口させ、くびれ型濾過エレメントを
得た。

【００３３】このくびれ型濾過エレメント４本を、内径
３００ｍｍ、長さ１，０６６ｍｍのＦＲＰ製のケースハ
ウジングに挿入し、ケースハウジングの両端と濾過エレ
メントの両端をウレタン接着剤で接着して、中空糸膜型
モジュールを得た。

【００３４】この中空糸膜型モジュールの中空糸膜外側
の流れの評価を実施した。この中空糸膜型モジュールに
純水を満水にした後、ケースハウジングにある液の出入
口から食塩水を１０ｍ³／時間の濾過速度で全量濾過し
て中空糸膜の両端から出てくる食塩水の濃度を測定した
ところ、濾過開始後３５秒で、濾過前の食塩水濃度の９
５％に達した。

【００３５】（比較例１）扇型保護筒にくびれがない以
外は、実施例１と全く同様にしてくびれのない扇型濾過
エレメントを作製した。さらに、このくびれのない濾過
エレンメントを使用した以外は、実施例１と全く同様に
して、図３に示した中空糸膜型モジュールを作製した。

【００３６】この中空糸膜型モジュールの中空糸膜外側
の液の流れの評価を実施例１と全く同様に評価したとこ
ろ、濾過開始後、濾過前の食塩水濃度の９５％に達する
のに４５秒を要し、実施例と比較して明らかに中空糸膜
外側の流れの拡散性が悪かった。

【００３７】

【発明の効果】本発明のくびれ型濾過エレメントおよび
中空糸型膜モジュールによれば、中空糸膜外側の流れが
良くなり、かつ、安価にモジュールができる。

【００３８】特に本発明では、コストダウンの要求が大
きく、中空糸膜外側の流れに性能が影響されやすい大型
の中空糸型膜モジュールに適応すると効果が大きい。

【００３９】本発明は、どの様な用途にも適応が可能で
ある。例えば、従来の凝集−沈殿−砂濾過−塩素滅菌工
程を経る方法に代わる新たな技術として水浄化システム
への応用が、また、食品分野においては、コーヒー、紅
茶、果汁の濃縮あるいは果汁の清澄化に、バイオ・酵素
・製薬分野においては、無菌パイロジェンフリー精製水
の製造等、さらに電子工業分野においては、ウエハー研
磨排水の再利用などがあげられる。特に、大量処理や安
価な処理が要求される用途には効果が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明になるくびれ型濾過エレメント
の断面を示す概略図である。図１（ａ）は、スリット状
のくびれ部を１箇所有する。図１（ｂ）は、Ｖ字型のく
びれ部を１箇所有する。図１（ｃ）は、スリット状のく
びれ部を２箇所有する。

【図２】図２は、くびれ部を１箇所有するくびれ型濾過
エレメントの４本を円筒状に集合させた本発明になる中
空糸型膜モジュールの一例を示す断面図である。

【図３】図３は、くびれのない扇型濾過エレメントを集
合させた従来の中空糸型膜モジュールの断面図である。

【符号の説明】

１保護筒２くびれ部３中空糸膜束４頂点５ケースハウジング６液の出入口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体透過性を有する保護筒で覆われ、少な
くとも片端が樹脂により接着封止された中空糸膜束から
なる濾過エレメントにおいて、保護筒にくびれ部を有す
ることを特徴とするくびれ型濾過エレメント。
【請求項２】保護筒の断面が扇型で、くびれ部が扇型断
面の円弧上にあり、くびれの形状が扇型の頂点方向に向
かって延びるスリット状であることを特徴とする請求項
１記載のくびれ型濾過エレメント。
【請求項３】請求項２に記載のくびれ型濾過エレメント
の２本以上を円筒状に集合させてなる中空糸型膜モジュ
ール。