JPWO2016174749A1 - 中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

液体を収容可能な種々の容器において浄化の機能が影響を受けることなく用いることができる中空糸膜モジュールを提供する。中空糸膜モジュール（１）は、複数の中空糸膜（１０）と、中空のケース（２０）と、逆止弁（３０）とを備える。ケース（２０）は、逆止弁（３０）が開閉可能にする弁開口（２７）を備える。逆止弁（３０）は、ケース（２０）の弁開口（２７）に設けられており、ケース（２０）の外部からケース（２０）の内部に気体を流入可能にし、ケース（２０）の内部に負圧が発生した際に弁開口（２７）を開放する。

Description

本発明は、中空糸膜モジュールに関し、特に、飲料用の容器の飲み口として取り付けられて飲料を浄化する中空糸膜モジュールに関する。

従来から、水等の飲料や他の液体を浄化（ろ過）するための中空糸膜を備える中空糸膜モジュールが知られている。中空糸膜モジュールは、飲料等の液体が収容される容器の開口部に取り付けられ、容器内の液体を開口部を介して流出させる際に、中空糸膜を介して流出される液体を浄化する。

図７は、従来の中空糸膜モジュールの概略構造を示すための図である。図７に示すように、従来の中空糸膜モジュール１００は、容器１１０の開口部１１１に取り付けられており、Ｕ字状に湾曲された中空糸膜１０１が複数束ねられて形成された中空糸膜束１０２を備え、中空糸膜束１０２は、ケース１０３内に設けられている。ケース１０３は、略筒状の形状を呈しており、一端において、容器１１０に取り付けられて開口部１１１を介して容器１１０内に連通している。ケース１０３の他端には、流出口１０４が形成されており、容器１１０内に収容された液体が中空糸膜束１０２を介して流出口１０４から流出可能になっている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の中空糸膜モジュール１００は、例えば、使用者が流出口１０４を介して容器１１０内の液体を吸引することにより、液体が中空糸膜束１０２の各中空糸膜１０１を通過して浄化（ろ過）され、浄化された液体が流出口１０４から流出される。

特開平６-３３５６７１号公報

上述のような従来の中空糸膜モジュール１００は、容器１１０に取り付けることにより、容器１１０内の液体を浄化して外部に導き出すことができるが、容器１１０がペットボトルのように弾性体から成る容器である場合、吸引により容器１１０は緊縮されてしまう。中空糸膜１０１は、湿潤状態においては空気を通すことができず、容器１１０が緊縮されてしまうと、容器１１０は元の状態に戻ることはできず、内部の液体をこれ以上吸引又は導出することができず、内部の液体をこれ以上浄化することができなかった。このため、容器１１０としては、高価な専用の容器が用いられていた。

このように、安価なペットボトル等、液体を収容可能な種々の容器においても、繰り返しの液体の導出に亘って浄化の機能が影響を受けることなく用いることができる中空糸膜モジュールが従来から求められていた。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、液体を収容可能な種々の容器において浄化の機能が影響を受けることなく用い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。

上記目的を達成するために、本発明に係る中空糸膜モジュールは、少なくとも１つの流入口と、少なくとも１つの流出口とを備えるケースと、該ケースの内部に配設されており、両端が前記ケースの流出口を介して前記ケースの外部に連通する複数の中空糸膜と、前記中空糸膜の両端が前記ケースの外部と連通するように前記ケースの流出口を封止する封止部とを備える中空糸膜モジュールであって、前記ケースの外部から前記ケースの内部に気体を流動可能にする逆止弁を備えることを特徴とする。

本発明の一態様に係る中空糸膜モジュールにおいて、前記ケースは、前記逆止弁が開閉可能にする弁開口を備え、前記逆止弁は、前記ケースの内部に負圧が発生した際に前記弁開口を開放する。

本発明の一態様に係る中空糸膜モジュールにおいて、前記逆止弁は傘型逆止弁である。

本発明の一態様に係る中空糸膜モジュールにおいて、前記ケースは、液体を収容可能な容器の内部に前記ケースの流入口が連通するように、前記ケースを前記容器の開口部に取り付け可能にする取付部を備える。

本発明の一態様に係る中空糸膜モジュールにおいて、前記ケースの取付部は、前記容器の開口部と係合可能にする係合部を備える。

本発明に係る中空糸膜モジュールによれば、液体を収容可能な種々の容器において浄化の機能が影響を受けることなく用いることができる。

本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの概略構造を示すための断面図である。 図１に示す中空糸膜モジュールにおける逆止弁を拡大して示すための部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの使用状態を示すための断面図である。 図３に示す中空糸膜モジュールの使用状態において、水がろ過される様子を示すための図である。 図３に示す中空糸膜モジュールの使用状態において、ペットボトル内部の水が中空糸膜モジュールの外部に流出する際の逆止弁の様子を示すための中空糸膜モジュールの部分拡大断面図である。 図３に示す中空糸膜モジュールの使用状態において、ペットボトル内部の水の中空糸膜モジュールの外部への流出が終わった際の逆止弁の様子を示すための中空糸膜モジュールの部分拡大断面図である。 従来の中空糸膜モジュールの概略構造を示すための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの概略構造を示すための断面図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール１は、複数の中空糸膜１０と、中空のケース２０と、逆止弁３０とを備える。中空糸膜１０は、公知のように、ポリスルホン等の高分子材料から多孔質に形成されている。

ケース２０は、略筒状の中空のケースであり、中空筒状の本体２１を備え、本体２１の一方の端部（端部２２）に開口である流出口２３が形成されており、本体２１の他方の端部（端部２４）は、曲面状の閉鎖部２５によって閉鎖されている。また、ケース２０は、流出口２３よりも、端部２４側に開口である流入口２６を備える。流出口２３及び流入口２６は、ケース２０の内部と外部とを連通させる貫通孔であり、本実施の形態においては、ケース２０は、流出口２３を１つ、流入口２６を複数備える。ケース２０は、複数の流出口２３を備えるものであってもよく、また、１つの流入口２６を備えるものであってもよい。具体的には、図１に示すように、ケース２０は、本体２１及び閉鎖部２５に流入口２６を有している。

また、ケース２０は、逆止弁３０が開閉可能にする弁開口２７と、後述するように、液体を収容可能な容器の開口部に中空糸膜モジュール１を取り付け可能にする取付部２８とを備える。ケース２０において、弁開口２７は、ケース２０の内部と外部とを連通させる貫通孔であり、流出口２３と取付部２８との間に設けられている。取付部２８は、流入口２６よりも流出口２３側に設けられており、ケース２０の本体２１に外側において対向して本体２１の一部を周方向に覆う環状の部分であり、本体２１との間に環状の空間である空間２８ａを形成している。空間２８ａは、端部２４方向に開放されている。

また、取付部２８は、液体を収容可能な容器の開口部と係合可能にする係合部２８ｂを備えている。液体を収容可能な容器は、例えば、ペットボトルであり、取付部２８の係合部２８ｂは、例えば、空間２８ａに面する面に形成されたネジ山であり、容器の開口部と螺合可能になっている。また、取付部２８の係合部２８ｂは、ネジ山に限るものではなく、他の係合手段であってもよい。例えば、係合部２８ｂは、容器の開口部を嵌着可能にする、空間２８ａに面するように形成された筒状の弾性体からなる部分であってもよい。ケース２０は、例えば、プラスチック等から形成されている。

また、ケース２０には、流出口２３を開放及び閉鎖可能にする蓋２９が取り付けられている。蓋２９は、例えば、蓋体２９ａと蓋基体２９ｂとを備えている。蓋基体２９ｂは、図１に示すように、ケース２０の本体２１の端部２２に取り付けられて流出口２３を覆い、流出口２３を塞ぐような形状に形成されている。また、蓋基体２９ｂは、蓋基体２９ｂの内部と外部とを連通させる貫通孔である飲み口２９ｃを有しており、本体２１の流出口２３は、この飲み口２９ｃを介して外部に連通可能となっている。蓋体２９ａは、図１に示すように、蓋基体２９ｂにおいて揺動可能に支持されており、蓋体２９ａを揺動（開閉）させることにより、飲み口２９ｃが外部に露出されて開放され、また、飲み口２９ｃが被覆されて塞がれるように形成されている。

中空糸膜１０は、湾曲されてケース２０の内部に配設されており、中空糸膜１０の両端部１１，１２は、ケース２０の流出口２３を介してケース２０の外部に連通可能となっている。ケース２０の流出口２３は封止部（ポッティング）４０によって封止されており、封止部４０は、中空糸膜１０の両方の端部１１，１２がケース２０の外部と連通するように流出口２３を封止している。具体的には、封止部４０は、中空糸膜１０の端部１１，１２近傍において中空糸膜１０の外周面に液密に当接し、また、端部２２においてケース２０と液密に当接し、ケース２０と中空糸膜１０との間を封止している。封止部４０は、例えば、ポリウレタンから形成されている。なお、中空糸膜１０は、複数が束ねられて中空糸膜束を形成していてもよい。

逆止弁３０は、ケース２０の弁開口２７に設けられており、ケース２０の外部からケース２０の内部に気体を流入可能にする。具体的には、逆止弁３０は、ケース２０の内部に負圧が発生した際に弁開口２７を開放するものである。逆止弁３０は、例えば、傘型逆止弁であり、図２に示すように、円盤状の外側弁体３１と、円盤状の内側弁体３２と、外側弁体３１と内側弁体３２とを接続する接続部３３とを備える。なお、図２においては、蓋２９の記載が省略されている（後述する図４〜６も同様）。外側弁体３１は、ケース２０の本体２１の外周面に沿って湾曲した底面（底面３１ａ）を備え、外側弁体３１の底面３１ａは、弁開口２７より大きな表面積を有しており、ケース２０の本体２１に接触した際に、弁開口２７を覆う。同様に、内側弁体３２は、ケース２０の本体２１の内周面に沿って湾曲した底面（底面３２ａ）を備え、内側弁体３２の底面３２ａは、弁開口２７より大きな表面積を有しており、ケース２０の本体２１に接触した際に、弁開口２７を覆う。接続部３３は、その断面積が弁開口２７の断面積より小さく、また、外側弁体３１と内側弁体３２との間の間隔がケース２０の本体２１の厚さよりも大きくなるようになっている。

逆止弁３０は、接続部３３が弁開口２７内に挿通され、外側弁体３１と内側弁体３２とが底面３１ａ，３２ａにおいて、ケース２０の本体２１の外側面及び内側面に夫々対向している。逆止弁３０は、例えば、ゴム材やプラスチックから形成されている。また、逆止弁３０の外側弁体３１は、図２に示すように、外側弁体３１の外縁を部分的に切除する切欠き３４を複数備えている。切欠き３４は、外側弁体３１の底面３１ａがケース２０の本体２１に接触した状態において、弁開口２７と重なるように外縁からの延びが設定されている。

次いで、上述の構造を有する中空糸膜モジュール１の使用状態及びその作用について説明する。図３は、中空糸膜モジュール１の使用状態を示すための断面図である。

上述のように、中空糸膜モジュール１は、飲み口として、液体を内部に収容する容器の開口部に係合されて、容器内の液体の浄化装置として機能する。例えば、図３に示すように、中空糸膜モジュール１は、ペットボトル５０の開口部５１に取り付けられ、ペットボトル５０内に収容された飲料としての液体の浄化装置として使用される。中空糸膜モジュール１は、取付部２８の係合部２８ｂがペットボトル５０の開口部５１のネジに螺合又は嵌着されて、ペットボトル５０に取り付けられる。

図３に示すように、中空糸膜モジュール１は、ペットボトル５０への取り付け状態において、ケース２０の本体２１が部分的にペットボトル５０の内部に入り込み、ケース２０の流入口２６がペットボトル５０の内部に露出され、ケース２０の内部が流入口２６を介してペットボトル５０の内部と連通される。これにより、中空糸膜１０が、流入口２６を介して、ペットボトル５０の内部に収容された液体に曝露可能になっている。流出口２３及び逆止弁３０は、使用状態において、ペットボトル５０の外部に位置する。ペットボトル５０内には水が収容されているものとする。

蓋体２９ａが開けられ、中空糸膜モジュール１が取り付けられたペットボトル５０が例えば使用者に押圧されるか、または、中空糸膜モジュール１の飲み口２９ｃを介してペットボトル５０内の水が例えば使用者に吸引されると、ケース２０の流入口２６を介して水が中空糸膜１０に接触し、中空糸膜１０の内部を通過して、中空糸膜１０の端部１１，１２から外部に流出する。このように、ペットボトル５０内部の水が中空糸膜１０を通過して浄化（ろ過）されて外部に導き出され、浄化された水を得ることができ、また、直接中空糸膜モジュール１を介して浄化された水を飲むことができる（図４（蓋２９省略）参照）。

また、このとき、図５（蓋２９省略）に示すように、ケース２０の内部の端部２２側に水が進入し、逆止弁３０の内側弁体３２が水に接触し、水圧を受けてケース２０に押し付けられ、内側弁体３２の底面３２ａがケース２０の内周面に液密に当接し、弁開口２７がケース２０の内側から閉鎖される。これにより、ペットボトル５０の内部の水が外部に導き出される際には、弁開口２７を介して水が外側に漏洩することはない。

ペットボトル５０の押圧又は吸引が終わると、ペットボトル５０は押圧又は吸引により変形して緊縮されているため、ペットボトル５０の内部には負圧が発生する。ペットボトル５０の内部に負圧が発生すると、図６（蓋２９省略）に示すように、逆止弁３０の外側弁体３１に大気圧が掛かり、逆止弁３０が大気により押圧されて外側弁体３１の底面３１ａがケース２０の本体２１の外周面に当接する。これにより、内側弁体３２がケース２０の本体２１の内周面から離れ、外側弁体３１の切欠き３４が、弁開口２７と部分的に重なり合い、弁開口２７にケース２０の内部と外部とを連通する通路が形成される。これにより、大気が弁開口２７を介してケース２０の内部に導かれ、ペットボトル５０の緊縮が解消されて内部の負圧は消滅する。このため、再度、ペットボトル５０を押圧することが可能になり、または、中空糸膜モジュール１の飲み口２９ｃを介してペットボトル５０内の水の吸引が可能になり、上述のように、水を中空糸膜１０に通過させることができ、再度の水の浄化及び浄化した水の導出が可能となる。

上述のように、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール１によれば、ペットボトル５０内の水を導出した際に発生する負圧を逆止弁３０によって解消することができ、何度でもペットボトル５０の押圧又は吸引を繰り返すことができる。つまり、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール１によれば、ペットボトル５０の押圧又は吸引により、中空糸膜モジュール１の浄化機能が損なわれることはなく、浄化機能を維持することができる。

このように、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール１によれば、ペットボトル５０内の水が無くなるまでペットボトル５０の緊縮と緊縮の解消を繰り返すことができ、ペットボトル５０内の水を最後まで浄化することができる。また、水の浄化の際は、逆止弁３０が弁開口２７を閉鎖するので、水が外部に漏れることがない。また、柔軟な専用の容器を用いる必要はなく、容器としてペットボトルのような安価な容器を使用することができる。

なお、上述の中空糸膜モジュール１の使用状態の説明においては、中空糸膜モジュール１はペットボトル５０に使用されているものとしたが、中空糸膜モジュール１が使用される容器はペットボトルに限るものではなく、他の液体を収容可能な容器であってもよい。中空糸膜モジュール１が使用される容器としては、弾性変形可能な柔軟な容器が好ましい。

このように、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール１によれば、液体を収容可能な種々の容器において浄化の機能が影響を受けることなく用いることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール１に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

１，１００ 中空糸膜モジュール
１０，１０１ 中空糸膜
１１，１２ 端部
２０，１０３ ケース
２１ 本体
２２，２４ 端部
２３，１０４ 流出口
２５ 閉鎖部
２６ 流入口
２７ 弁開口
２８ 取付部
２８ａ 空間
２８ｂ 係合部
２９ 蓋
２９ａ 蓋体
２９ｂ 蓋基体
２９ｃ 飲み口
３０ 逆止弁
３１ 外側弁体
３１ａ，３２ａ 底面
３２ 内側弁体
３３ 接続部
３４ 切欠き
４０ 封止部
５０ ペットボトル
５１，１１１ 開口部
１０２ 中空糸膜束
１１０ 容器

Claims (5)

1. 少なくとも１つの流入口と、少なくとも１つの流出口とを備えるケースと、該ケースの内部に配設されており、両端が前記ケースの流出口を介して前記ケースの外部に連通する複数の中空糸膜と、前記中空糸膜の両端が前記ケースの外部と連通するように前記ケースの流出口を封止する封止部とを備える中空糸膜モジュールであって、
   前記ケースの外部から前記ケースの内部に気体を流動可能にする逆止弁を備えることを特徴とする中空糸膜モジュール。
2. 前記ケースは、前記逆止弁が開閉可能にする弁開口を備え、前記逆止弁は、前記ケースの内部に負圧が発生した際に前記弁開口を開放することを特徴とする請求項１記載の中空糸膜モジュール。
3. 前記逆止弁は傘型逆止弁であることを特徴とする請求項１又は２記載の中空糸膜モジュール。
4. 前記ケースは、液体を収容可能な容器の内部に前記ケースの流入口が連通するように、前記ケースを前記容器の開口部に取り付け可能にする取付部を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の中空糸膜モジュール。
5. 前記ケースの取付部は、前記容器の開口部と係合可能にする係合部を備えることを特徴とする請求項４記載の中空糸膜モジュール。

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