JPS6352524B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は中空糸を用いた濾過装置、特に中空糸
が劣化したり、目づまりしたり、破損した場合
に、容易に中空糸カートリツジだけを交換できる
装置に関するものである。本発明は以下原水から
細菌などの望ましくない成分を除去する浄水の製
造について説明するが、果汁、タンパク、糖類の
濃縮、精製、回収または水溶液、有機液体の濾過
あるいは工場廃水の処理などにも使用することも
できる。

（従来の技術） 従来より一端を閉口し、他端を開口した多数の
中空糸の開口端を接着剤で集束固定した中空糸カ
ートリツジを用いた濾過装置が知られている（特
開昭50−149587号など）。しかしながら、このよ
うな装置は被処理液の入口と透過液の出口が筐体
とヘツダー室を有する蓋体にそれぞれ設けられて
いるため、一度装置の入口と出口をパイピングし
て装置を固定すると中空糸カートリツジの取り替
えが困難である。上記欠点を解消するため本出願
人は実開昭56−73501号に、中空糸の一端が閉口
し、他端が開口し、かつ該開口端部が接着剤で集
束固定された中空糸カートリツジを収容する、被
処理液の入口および透過液の出口を有する筐体
と、ヘツダー室を有する蓋体を備えた濾過装置を
提案した。かかる装置は被処理液の入口と透過液
の出口とをいづれも筐体に設けているので、装置
をパイピングした後でもヘツダー室を有する蓋体
を取り外すと中空糸カートリツジを筐体の上部に
抜き出すことができる。

（発明が解決しようとする課題） 上記装置では中空糸カートリツジを上部に抜き
出すために装置の上部にカートリツジを取り出す
だけの空間を設ける必要がある。しかしこのよう
な空間を設けることは狭い現場では実際上困難で
ある。またケーク等の付着したカートリツジを取
り出すと透過液側が汚染され、装置の周辺も汚染
されるという問題があつた。さらにこの装置では
シール部材の欠陥によつて被処理液が透過液側に
漏れても外部からは全く漏れを検知することがで
きないという問題がある。また例え透過液の細菌
検査で被処理液が透過液側に漏れていることがわ
かつても、その原因がシール部材の欠陥によるも
のか、または中空糸の欠陥によるものかの区別が
つかないため、中空糸カートリツジの取り替えざ
るを得ないのが実状である。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは上述の問題点を解消した、中空糸
カートリツジの取り替えが容易で、かつ被処理液
の透過液側への漏出が検知できる濾過装置を提供
するため鋭意検討した結果本発明に到達しもたも
のである。すなわち本発明は先端が封止された多
数の中空糸の他端を各中空糸が開口するように接
着剤で集束固定し、かつ集束固定部の先端に、Ｏ
リングを収納する少くとも２条の環状溝を設けた
小径の突出部を有する錐状のキヤツプ体を接続
し、しかも中空糸の周囲に、一端が該集束固定部
に埋没固定された多孔性の筒状体を配置した中空
糸カートリツジと、上記中空糸カートリツジが収
納され、かつ上部に中空糸カートリツジの集束固
定部を支持するフランジを有する筐体と、側壁に
被処理液入口と透過液出口を有し、かつ底壁の中
心に該透過液出口と連通する第１の開口及び該第
１の開口と離間して被処理液入口と連通する第２
の開口を設け、しかも側壁に該第１の開口と連通
する漏出液出口を設けた蓋体を具備し、上記中空
糸カートリツジの集束固定部に接続された錐状の
キヤツプ体の先端に設けられた突出部を蓋体の底
壁に設けられた第１の開口に液密に挿入して、該
筐体の上端開口を蓋体に液密に取着するととも
に、中空糸カートリツジの集束固定部を筐体の上
部に設けられたフランジと係合させて、該錐状の
キヤツプ体の先端突出部に設けられた少くとも２
条の環状溝に収納されたＯリング間に蓋体の側壁
に設けられた漏出液出口を連通させることを特徴
とする濾過装置である。

（作用） 本発明では被処理液入口と透過液出口を蓋体に
設けていることにより、配管ラインへの装置の取
り付けが容易で、また中空糸カートリツジを交換
する際には筐体と中空糸カートリツジを同じ方向
に着脱するため、着脱時のスペースが僅かでよい
うえ、中空糸カートリツジの交換時に透過液側が
汚染され難いという優れた効果を有している。

さらに蓋体に漏出液出口を有しているため、Ｏ
リングの欠陥による被処理液の透過液側への漏出
が防止できるとともに、Ｏリングの欠陥による被
処理液の漏出を作業員が見えるように装置外部に
誘導することによりＯリングの欠陥を外部から知
ることができる。

（実施例） 次に本発明の濾過装置の一実施例を図面にて説
明する。第１図に示すように本発明装置は中空糸
カートリツジ３と該カートリツジを収容する筐体
１及び筐体を取着する蓋体２で構成されている。

中空糸カートリツジとしては、例えば第２図に
示すように各中空糸３′の上端が開口するよう接
着剤で集束固定し、下端開口を接着剤で閉塞した
中空糸カートリツジ、第３図に示すように中空糸
３′の下端をループ状に形成した中空糸カートリ
ツジ、この場合下端のループをリング状に配列す
ると集束された多数の中空糸の内側に空洞ができ
濾過効率が向上する利点がある。上記第２図及び
第３図に示す上部が接着剤で集束固定された多数
の中空糸は、第４図に示すようにプラスチツクや
金属からなる多孔状の筒状体６、あるいは第５図
に示すようにセラミツクスや樹脂製の１次濾過用
の多孔質の筒状体６内に収容される。通常プラス
チツク製の網状体が用いられる。上記中空糸カー
トリツジ３の先端には第６図に示すように小径の
突出部９を有する錐状のキヤツプ体４が接続さ
れ、この突出部にＯリングを収納する２ケの環状
溝１０が設けられる。

上部に開口を有する筐体１は、その上部内部に
中空糸カートリツジ３の集束固定部５を支持する
フランジ１１が設けられている。該フランジには
被処理液が通過する複数の孔、あるいは切り欠き
１２が穿設されている。上記筐体内に第４図ある
いは第５図に示す中空糸カートリツジが収納さ
れ、その集束固定部５が筐体の上部に設けたフラ
ンジ１１で支持される。

一方筐体１の開口に液密に装着される蓋体２
は、その底壁の中心に透過液出口１３に連通する
第１の開口が設けられている。また該第１の開口
に離間して被処理液入口１４に連通する第２の開
口が設けられている。上記透過液出口１３と被処
理液入口１４に連通する第１及び第２の開口は蓋
体内で90゜流路を変えて同一直線上（インライン）
に開口しており、それぞれ透過液導出管（図示せ
ず）と被処理液導入管（図示せず）に接続され
る。

上記被処理液入口１４及び透過液出口１３は必
要に応じて蓋体２の上壁または側壁の同一方向に
設けてもよい。上記透過液出口１３に連通する第
１の開口には、中空糸カートリツジ３の集束固定
部５に接続された錐状キヤツプ体４の突出部９が
挿入される。そして該突出部９と蓋体に設けられ
た第１の開口は２つのＯリング１５によりシール
される。被処理液入口と透過液出口を逆にして用
いれば内圧濾過として用いることができる。また
蓋体２の外壁には、第１の開口内に挿入された錐
状キヤツプ体の突出部９の２つの環状溝に収納さ
れたＯリング１５間に開口する漏出液出口１６が
穿設されている。１７は筐体１と蓋体２をパツキ
ン１８を介して液密に連結するバンドカツプリン
グである。これらのパツキン１８とＯリング１５
によつて被処理液室１９と透過液室２０は中空糸
の壁膜をへだてて液密構造となつている。すなわ
ち被処理液は被処理液入口４より中空糸３の外側
の被処理液室１９に入る。中空糸を透過した透過
液は中空糸内側の通路を通り透過液室２０に集め
られた錐状キヤツプ体４を通つて透過液出口１３
より取り出される。一方中空糸を透過しない成分
は筐体１の下部排出口２１より適宜取り出され
る。

上記装置において被処理液が透過液側に漏出す
る部位は蓋体２の底壁に設けられ透過液出口１３
に連通する第１の開口と、該第１の開口内に挿入
された中空糸カートリツジ３の集束固定部５に接
続された錐状キヤツプ体４の突出部９との〓間か
らであるが、該〓間は２つのＯリング１５で完全
にシールされている。Ｏリングが破損してシール
性を失つた場合、加圧側の被処理液が蓋体の側壁
に穿設された大気開放の漏出液出口１６より外部
に流出するため被処理液が透過液側へ漏れること
はない。また被処理液が漏出液出口より外部に流
出するため作業員または適当な測定装置により漏
れを検知することができる。錐状キヤツプ体にＯ
リングを３ケ装着した場合にはそれぞれのＯリン
グ間と連通する漏出液出口を設けることが好まし
い。かかる複数の漏出液出口を設けることにより
どのＯリングがシール性を失つたかを直ちに検知
することができる。

中空糸が劣化したり、目詰りしたときにはまず
筐体内に残留する被処理液を排出口２１より抜き
取つた後、バンドカツプリング１７を蓋体２から
取り外して蓋体２と筐体１を分離する。そして中
空糸カートリツジ３を筐体から抜き取る。その後
新しい中空糸カートリツジの錐状キヤツプ体に設
けられた突出部を蓋体２に設けられた第１の開口
に挿入した後、筐体１を中空糸カートリツジを介
して蓋体に取着することにより中空糸カートリツ
ジの集束固定部を筐体の上部に設けられたフラン
ジと係合させて集束固定部を第１の開口に液密に
装着することができる。

上記装置は通常第１図に示すように蓋体が筐体
の上部に配置された状態で使用されるが、装置の
取り付け場所により倒立あるいは水平状態で使用
されることがある。この場合には筐体内の被処理
液の排出口２１を被処理液入口として被処理液配
管と接続し、蓋体に設けられた被処理液入口を排
出口として使用することが好ましい。

本発明装置を浄水の製造に用いる場合、使用さ
れる中空糸は80Å以上の物質を実質的に透過させ
ない、いわゆる限外濾過オーダーの分画性を有す
る中空糸を用いることが好ましい。

80Å以上の物質を実質的に透過させない中空糸
とは平均粒径が80Åのコロイダルシリカの排除率
Ｒを次の条件で測定し、Ｒが95％以上のものをい
う。

排除率の測定方法 (i) 中空糸カートリツジ；中空糸長20cm、外径基
準の膜面積200cm²の中空糸カートリツジを作製
し使用。

(ii) 測定液；平均粒径80Åのコロイダルシリカ１
％液｛日産化学工業株式会社製スノーテツクス
―Ｓ（コロイダルシリカで最小粒径のもの）を
蒸留水にて希釈｝。

(iii) 濾過条件；外圧全濾過方式、濾過圧0.5Kg／
cm²、温度25℃。なお中空糸カートリツジは使用
前によく水をきり、かつ中空糸壁内もコロイダ
ルシリカ液に置換後加圧し、濾過を開始する。

(iv) サンプリング；加圧直前の測定原液及び加圧
後の濾液の初流より10cc毎に５回サンプリング
する。得られた６コのサンプルを100℃×16hr
乾燥し、固型分濃度を測定する。

(v) 排除率Ｒの算出；測定原液の固型分濃度C_D
と５個の濾液中で最も高い固型分濃度C_Fnaxよ
り次式によりＲを求める。

Ｒ＝（１―C_Fnax／C_D）×100 なお本測定法の如く、コロイド液を用いると粒
子以外の溶解物質を含有している可能性があり、
Ｒを重量法で求めるため、Ｒが97％と出ても、80
Åの粒子が３％透過していることを意味しておら
ず、Ｒが95％以上であれば80Å以上の粒子は全く
透過していないと考えてよい。

またかかる中空糸は外面あるいは内面あるいは
内外両面に80Å以上の物質を実質的に透過させな
い活性層を有するもの、あるいは膜の内部に100
Å以上の物質を実質的に通過させない微細構造を
有するものならばいずれでもよい。このような80
Å以上の物質を実質的に透過させない中空糸を用
いることにより、原水中のSS分たとえば微生物
やコロイド状物は完全に除去出来るとともに最も
小さいウイルスといわれているポリオウイルスや
コロイド状物質の最小物である100Åのコロイド
状シリカをも除去出来るため高度に精製された浄
水を得ることが出来る。

上記中空糸の素材としてはポリスルホン系、ポ
リアクリロニトリル系、酢酸セルロースなどのセ
ルロース系、ポリアミド系、ポリカーボネート
系、ポリビニルアルコール系など中空糸膜素材と
して通常知られている素材を使用することが出来
るが、ポリスルホン系が耐熱性、および耐酸性、
耐アルカリ性、耐酸化性などの耐薬品性が優れて
いるので、酸化剤、酸、アルカリなどによつて膜
を薬洗することにより再生しうるし、さらに加熱
殺菌やホルマリン、塩素など薬剤による殺菌も可
能であり、殺菌法を自由に選択しうるので好まし
い。

上記中空糸の一端を集束固定する接着剤は従来
より用いられているポリウレタン系、シリコーン
系、エポキシ系などの接着剤を用いることができ
る。特に耐熱性と耐薬品性を要求される用途に用
いる場合には中空糸はもちろん、接着剤も耐熱性
及び耐薬品性を有するものでなければならない。
かかる用途にはイミダゾール系硬化エポキシ樹脂
を用いることが好ましい。この樹脂はエポキシ主
剤、そのエポキシ当量に対して25〜70モル％のア
ミン当量を有するポリアミン系硬化剤、およびエ
ポキシ主剤に対して0.5〜10重量％のイミダゾー
ル系硬化剤よりなり、かつポリアミン系硬化剤／
イミダゾール系硬化剤の重量比が100／50〜100／
１でである液状エポキシ系配合物を中空糸の端部
の間〓に充填し、まず０〜50℃で固化させ、次い
で60〜150℃にてキユアリングして中空糸の端部
を集束固定することができる。

中空糸カートリツジを収容する筐体及び蓋体は
ステンレス鋼などの耐触性を有する金属や樹脂が
用いられるが、一般に樹脂を用いることが多い。
かかる樹脂としてはポリプロピレン、ポリ４弗化
エチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリアセター
ル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリ―４
―メチルペンテン―１などの耐熱性を有する樹脂
が好ましい。中でもポリスルホンは耐熱性、曲げ
弾性率が高いため特に好ましい。50℃以下の温度
で処理する装置においては塩化ビニル、ポリスチ
レン、ポリアクリロニトリルなどの非耐熱性樹脂
を用いてもよい。

またシールに用いるＯリングは工業用ゴム、例
えばシリコンゴムなどが用いられる。

本発明装置において被処理液を外圧または内圧
全濾過、あるいは外圧外循環濾過する場合の濾過
圧は0.1Kg/cm²以上、好ましくは0.5Kg/cm²以上であ
る。上限の圧力は高い程透過速度はよくなるが、
中空糸が破壊しない範囲にとどめるのはもちろん
であり、通常５Kg/cm²以下、好ましくは３Kg/cm²以
下である。初期より高圧で濾過するとケークが密
に滞積するので却つて全濾過量が低下するので好
ましくないケースが多い。したがつて初期は低圧
で濾過し、目詰りするとともに徐々に濾過圧力を
上げていくことが好ましい。水道水を濾過する場
合には装置を水道に直結することにより水道圧を
利用しポンプなどは全く使用しなくとも高度に精
製された純水が簡便に得られきわめて経済的であ
る。

浄水の製造において装置に供給される被処理液
としては被処理液中のケーク（80Å以上の中空糸
の膜面に滞積される濾滓）の性状が非圧縮性に近
いものがよい。ここにいう非圧縮性ケークとはケ
ーク形状が濾過圧により圧縮された際変化し難い
ものをいい、このようなケークの場合にはケーク
層内を比較的容易に水が透過することが出来る。
たとえば鉄コロイド、シリカなどの無機物や活性
炭、イオン交換樹脂片など架橋ポリマー片などが
比較的非圧縮性ケークといえる。一方微性物より
分泌された多糖類あるいは一般に蛋白質変性物な
どは圧縮するとゲル状ケークとなり、ケーク層は
水を殆んど透過させないので好ましくない。両者
が混合している場合でも非圧縮性ケークが支配的
である場合では、本発明の濾過対象としうる。ケ
ーク濃度があまり高いとケークの滞積が早いため
濃縮水の排出や逆洗や薬洗などを頻繁に実施する
必要があるので、好ましくは0.1％以下がよい。
このような原水としては超純水、純水、水道水、
河川水、工業用水、海水などがあげられる。本発
明装置を超純水製造プロセスにおけるチエツクフ
イルターとして用いれば、極めて精製度の高い超
純水を得ることができる。

以上の如く本発明の濾過装置は被処理液室と濾
過液室の間に被処理液室より低圧の漏出液出口を
設けることにより被処理液が処理液側に絶対に漏
れ込まないよう工夫した装置であり、特に厳密な
濾過精度が要求されるウイルスやパイロジエンな
どの除菌用フイルターあるいは超純水ライン用フ
イルターとして有用である。また被処理液入口と
透過液出口を蓋体に設けたためラインに簡単に取
り付けられ、かつ中空糸カートリツジの取付け、
取外しのためのスペースが小さくてすむ。さらに
中空糸及び筐体、蓋体の素材に耐熱性のポリスル
ホンを用いると耐薬品性、耐熱性に優れているの
で滅菌又は殺菌が容易に行うことができるという
優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一実施例を示す断面図で
あり、第２図〜第５図は本発明装置に用いる中空
糸の説明図であり、第６図は中空糸カートリツジ
の集束固定部に接続された錐状キヤツプ体の拡大
断面図である。 １…筐体、２…蓋体、３…中空糸カートリツ
ジ、４…錐状キヤツプ体、５，５′…集束固定部、
１０…環状溝、１３…透過液出口、１４…被処理
液入口、１５…Ｏリング、１６…漏出液出口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 先端が封止された多数の中空糸の他端を各中
   空糸が開口するように接着剤で集束固定し、かつ
   該集束固定部の先端に、Ｏリングを収納する少く
   とも２条の環状溝を設けた小径の突出部を有する
   錐状のキヤツプ体を接続し、しかも中空糸の周囲
   に、一端が該集束固定部に埋没固定された多孔性
   の筒状体を配置した中空糸カートリツジと、上記
   中空糸カートリツジが収納され、かつ上部に中空
   糸カートリツジの集束固定部を支持するフランジ
   を有する筐体と、側壁に被処理液入口と透過液出
   口を有し、かつ底壁の中心に該透過液出口と連通
   する第１の開口及び第１の開口と離間して被処理
   液入口と連通する第２の開口を設け、しかも側壁
   に該第１の開口と連通する漏出液出口を設けた蓋
   体を具備し、上記中空糸カートリツジの集束固定
   部に接続された錐状のキヤツプ体の先端に設けら
   れた突出部を蓋体の底壁に設けられた第１の開口
   に液密に挿入して、該筐体の上端開口を蓋体に液
   密に取着するとともに、中空糸カートリツジの集
   束固定部を筐体の上部に設けられたフランジと係
   合させて、該錐状のキヤツプ体の先端突出部に設
   けられた少くとも２条の環状溝に収納されたＯリ
   ング間に、蓋体の側壁に設けられた漏出液出口を
   連通させることを特許する濾過装置。