JPWO2020075482A1 - 中空糸膜モジュール - Google Patents
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Abstract
本開示の一態様に係る中空糸膜モジュールは、複数の開口ポートを有し、少なくとも一側壁が開口した四角筒状の外部ケーシングと、上記外部ケーシングの長手方向に引き揃えられる複数の中空糸膜を載置可能に構成され、上記一側壁に挿入可能に構成される内部ケーシングとを備える。
Description
本開示は、中空糸膜モジュールに関する。本出願は、２０１８年１０月１２日出願の日本出願第２０１８-１９３６３３号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
様々な被処理液を濾過するために、一方向に引き揃えられる複数本の中空糸膜を円筒状のケーシングに収容し、ケーシングの一方の端部に設けられる被処理液ノズルから被処理液をケーシング内に供給し、ケーシングの他方の端部に設けられる濾過液ノズルから中空糸膜の内部空間に透過した濾過液を排出し、ケーシングの他方の端部近傍の側面に設けられる濃縮液ノズルから被処理液を濃縮した濃縮液を排出するいわゆるクロスフロー式の中空糸膜モジュールが使用されている。
このような中空糸膜モジュールのケーシングとしては、円筒体が広く用いられており、ケーシングに複数の中空糸膜を軸方向に挿入後、この円筒体の両端部が封止される。円筒体の端部が封止手段としては、一般に蓋体をねじで固定することにより行われている（特開平１１−５０２４号公報参照）。
本開示の一態様に係る中空糸膜モジュールは、複数の開口ポートを有し、少なくとも一側壁が開口した四角筒状の外部ケーシングと、上記外部ケーシングの長手方向に引き揃えられる複数の中空糸膜を載置可能に構成され、上記一側壁に挿入可能に構成される内部ケーシングとを備える。
［本開示が解決しようとする課題］
中空糸膜モジュールに対しては、さらなる分離性能の向上が求められている。この分離性能の向上手段として、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の充填率を上げることが考えられるが、上記技術従来の中空糸膜モジュールの円筒状のケーシングでは、中空糸膜の充填率を大きく向上することは容易ではない。
中空糸膜モジュールに対しては、さらなる分離性能の向上が求められている。この分離性能の向上手段として、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の充填率を上げることが考えられるが、上記技術従来の中空糸膜モジュールの円筒状のケーシングでは、中空糸膜の充填率を大きく向上することは容易ではない。
本開示は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、中空糸膜の充填率を上げて、分離性能の向上を図ることができる中空糸膜モジュールを提供することを目的とする。
［本開示の効果］
［本開示の効果］
本開示の一態様に係る中空糸膜モジュールは、中空糸膜の充填率を上げて、分離性能の向上を図ることができる。
［本開示の実施形態の説明］
本発明者らは、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の充填率向上を図る上で、中空糸膜モジュールのケーシングの形状を四角筒状にすることが有効であると考え、検討を行った。一方、中空糸膜モジュールのケーシングの形状を四角筒状にする場合、ケーシングの端末に対して円筒形モジュールのようなねじ構造を採用することが困難である。そこで、ケーシングの封止手段として特定の構造を採用することで、ケーシングの端末の封止を容易にできるのではないかと考え、本発明に至った。
本発明者らは、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の充填率向上を図る上で、中空糸膜モジュールのケーシングの形状を四角筒状にすることが有効であると考え、検討を行った。一方、中空糸膜モジュールのケーシングの形状を四角筒状にする場合、ケーシングの端末に対して円筒形モジュールのようなねじ構造を採用することが困難である。そこで、ケーシングの封止手段として特定の構造を採用することで、ケーシングの端末の封止を容易にできるのではないかと考え、本発明に至った。
本開示の一態様に係る中空糸膜モジュールは、複数の開口ポートを有し、少なくとも一側壁が開口した四角筒状の外部ケーシングと、上記外部ケーシングの長手方向に引き揃えられる複数の中空糸膜を載置可能に構成され、上記一側壁に挿入可能に構成される内部ケーシングとを備える。
当該中空糸膜モジュールは、中空糸膜モジュールのケーシングの形状を四角筒状にすることで、円筒形状のケーシングより中空糸を多く封入できるので、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の充填率を上げて、分離性能の向上を図ることができ、濾過性能や脱気性能がより高い高性能なモジュールの提供が可能となる。また、当該中空糸膜モジュールは、少なくとも一側壁が開口した四角筒状の外部ケーシングと、上記外部ケーシングの長手方向に引き揃えられる複数の中空糸膜を載置可能に構成され、上記一側壁に挿入可能に構成される内部ケーシングとを備えている。これにより、ケーシングに中空糸膜を挿入後、外部ケーシングの封止手段として、ねじ構造を採用することなく容易にケーシングの封止ができる。
上記複数の開口ポートが上記外部ケーシングの同一壁に設けられることが好ましい。このように、上記複数の開口ポートを同一壁に集中して設けることで、当該中空糸膜モジュールの設備装置への設置が容易になるとともに、設置スペースをコンパクト化できる。
上記外部ケーシングに対する上記中空糸膜の充填率としては、１０％以上が好ましい。
当該中空糸膜モジュールは、上記中空糸膜の充填率が１０％以上であることで、分離性能をより向上できる。ここで、「中空糸膜の充填率」とは、外部ケーシングに充填された中空糸膜の充填密度のことをいい、外部ケーシングの内面により形成される内部空間の中空糸膜長さ方向に垂直の断面の面積に対する、同じ断面における各中空糸膜の外径により求められる中空糸膜の占有する断面積の総和の割合（％）である（中空糸膜外径基準の充填率とする）。
当該中空糸膜モジュールは、上記中空糸膜の充填率が１０％以上であることで、分離性能をより向上できる。ここで、「中空糸膜の充填率」とは、外部ケーシングに充填された中空糸膜の充填密度のことをいい、外部ケーシングの内面により形成される内部空間の中空糸膜長さ方向に垂直の断面の面積に対する、同じ断面における各中空糸膜の外径により求められる中空糸膜の占有する断面積の総和の割合（％）である（中空糸膜外径基準の充填率とする）。
上記内部ケーシングの側板が、上記一側壁の蓋体として機能することが好ましい。これにより、ケーシングに中空糸膜を挿入後、外部ケーシングの封止手段として、ねじ構造を採用することなく容易にケーシングの封止ができる。
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示に係る中空糸膜モジュールの各実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
以下、本開示に係る中空糸膜モジュールの各実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
［第１実施形態］
図１〜図３Ａ、Ｂに、本開示の第１実施形態に係る中空糸膜モジュールを示す。第１実施形態に係る中空糸膜モジュール１は、内部ケーシング３と、内部ケーシング３を収容する外部ケーシング２とを備える。外部ケーシング２は、四角筒状であり、複数の開口ポートを有し、少なくとも一側壁が開口している。内部ケーシング３は、外部ケーシング２の長手方向に引き揃えられる複数の中空糸膜４を載置可能に構成され、外部ケーシング２の上記一側壁に挿入可能に構成される。当該中空糸膜モジュール１は、濾過、脱気等、種々の膜分離用の用途に利用される。従って、当該中空糸膜モジュール１は、濾過、脱気等の用途に応じて中空糸膜４が透過させる対象物が異なる。たとえば、当該中空糸膜モジュール１を濾過モジュールとして用いる場合、被処理液中の溶媒を透過させる一方、被処理液に含まれる一定粒径以上の不純物の透過を阻止する。また、当該中空糸膜モジュール１を脱気モジュールとして用いる場合、中空糸膜は、液体又は気体のいずれかを透過させる。
図１〜図３Ａ、Ｂに、本開示の第１実施形態に係る中空糸膜モジュールを示す。第１実施形態に係る中空糸膜モジュール１は、内部ケーシング３と、内部ケーシング３を収容する外部ケーシング２とを備える。外部ケーシング２は、四角筒状であり、複数の開口ポートを有し、少なくとも一側壁が開口している。内部ケーシング３は、外部ケーシング２の長手方向に引き揃えられる複数の中空糸膜４を載置可能に構成され、外部ケーシング２の上記一側壁に挿入可能に構成される。当該中空糸膜モジュール１は、濾過、脱気等、種々の膜分離用の用途に利用される。従って、当該中空糸膜モジュール１は、濾過、脱気等の用途に応じて中空糸膜４が透過させる対象物が異なる。たとえば、当該中空糸膜モジュール１を濾過モジュールとして用いる場合、被処理液中の溶媒を透過させる一方、被処理液に含まれる一定粒径以上の不純物の透過を阻止する。また、当該中空糸膜モジュール１を脱気モジュールとして用いる場合、中空糸膜は、液体又は気体のいずれかを透過させる。
当該中空糸膜モジュール１は、中空糸膜モジュールのケーシングの形状を四角筒状にすることで、円筒形状のケーシングより中空糸を多く封入できるので、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の充填率を上げて、分離性能の向上を図ることができ、濾過性能や脱気性能がより高い高性能なモジュールの提供が可能となる。さらに、中空糸膜モジュールのケーシングの形状が四角筒状であることで、当該中空糸膜モジュールの設備装置への設置が容易となる。また、当該中空糸膜モジュールは、少なくとも一側壁が開口した四角筒状の外部ケーシングと、上記外部ケーシングの長手方向に引き揃えられる複数の中空糸膜を載置可能に構成され、上記一側壁の開口から挿入可能に構成される内部ケーシングとを備えることで、外部ケーシング２の封止手段としてねじ構造を採用することなく、容易に外部ケーシング２の封止ができる。
以下、当該中空糸膜モジュールの各構成要素について詳述する。
＜外部ケーシング＞
図１〜図３Ａ、Ｂに示すように、四角筒状の外部ケーシング２は、対向する２側壁がともに開口しており、上壁３３、底壁３２、及び対向する一対の側壁３４及び側壁３５を備える。
すなわち、外部ケーシング２は、開口部１０及び開口部１０に対向する図示しない開口部を有する。また、外部ケーシング２は、複数の開口ポート５、開口ポート６、開口ポート７を有する。
図１〜図３Ａ、Ｂに示すように、四角筒状の外部ケーシング２は、対向する２側壁がともに開口しており、上壁３３、底壁３２、及び対向する一対の側壁３４及び側壁３５を備える。
すなわち、外部ケーシング２は、開口部１０及び開口部１０に対向する図示しない開口部を有する。また、外部ケーシング２は、複数の開口ポート５、開口ポート６、開口ポート７を有する。
外部ケーシング２には、複数の中空糸膜４からなる中空糸膜４の束を載置する内部ケーシング３が収容される。内部ケーシング３は、外部ケーシング２の開口部１０から挿入される。なお、外部ケーシング２が内部ケーシング３を挿脱可能な構成である場合には、内部ケーシング３が交換可能となる。
外部ケーシング２の各構成要素の材質としては、例えば鉄、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合体）等を主成分とする樹脂組成物などを挙げることができ、構成要素毎に異なる材質を採用してもよい。
（開口ポート）
外部ケーシング２は、複数の開口ポート５、開口ポート６及び開口ポート７を有する。
開口ポートとは、液体の供給、並びに透過させた液体又は気体の回収を目的とする出入口である流体の流出入口である。開口ポート５、開口ポート６及び開口ポート７は、外側の端部に配管を接続可能な継ぎ手構造を有する。この継ぎ手構造としては、例えばフェルール、フランジ、外ねじ等が挙げられる。
外部ケーシング２は、複数の開口ポート５、開口ポート６及び開口ポート７を有する。
開口ポートとは、液体の供給、並びに透過させた液体又は気体の回収を目的とする出入口である流体の流出入口である。開口ポート５、開口ポート６及び開口ポート７は、外側の端部に配管を接続可能な継ぎ手構造を有する。この継ぎ手構造としては、例えばフェルール、フランジ、外ねじ等が挙げられる。
開口ポート５、開口ポート６及び開口ポート７は、外部ケーシング２の上壁３３に設けられている。開口ポート５及び開口ポート７は、それぞれ上壁３３の後述するシーリング孔３０よりも端部側に設けられている。また、開口ポート６は、開口ポート５及び開口ポート７間の中央部に設けられる。このように、複数の開口ポートは、外部ケーシング２の同一壁に設けられることが好ましい。このように、上記複数の開口ポートを同一壁に集中して設けることで、当該中空糸膜モジュールの設備装置への設置が容易になるとともに、設置スペースをコンパクト化できる。また、開口ポートの数は特に限定されず、流体の流出入口としての用途以外に、圧力センサー等の配線路として適用できる。ここで、同一壁とは、例えば外部ケーシングの外周面を構成している上壁、底壁、及び対向する一対の２側壁のうちのいずれかの壁が同一であることをいう。
開口ポート５、開口ポート６及び開口ポート７の口径の下限としては、２ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。一方、開口ポートの口径の上限としては、３０ｍｍが好ましく、２０ｍｍがより好ましい。上記開口ポートの口径が上記下限に満たない場合、夾雑物により開口ポートが閉塞しやすくなるおそれがある。一方、上記開口ポートの口径が上記上限を超える場合、流速が低くなり、堆積物が生じるおそれがある。
＜内部ケーシング＞
内部ケーシング３は、外部ケーシング２の長手方向に引き揃えられる複数の中空糸膜を載置可能に構成される。内部ケーシング３は、複数の中空糸膜４を側板８及び封止部３６によって一体化し、外部ケーシング２内で複数の中空糸膜４を一方向に引き揃えた状態で保持する。また、内部ケーシング３は、外部ケーシング２の開口部１０に挿入可能に構成される。
内部ケーシング３は、外部ケーシング２の長手方向に引き揃えられる複数の中空糸膜を載置可能に構成される。内部ケーシング３は、複数の中空糸膜４を側板８及び封止部３６によって一体化し、外部ケーシング２内で複数の中空糸膜４を一方向に引き揃えた状態で保持する。また、内部ケーシング３は、外部ケーシング２の開口部１０に挿入可能に構成される。
（中空糸膜）
中空糸膜４は、中空糸状の分離膜である。中空糸膜４の素材、膜形状、膜形態等は、特に制限されず、例えば樹脂を主成分とするものを用いることができる。ここで、「主成分」とは、最も含有量の多い成分を意味する。
中空糸膜４は、中空糸状の分離膜である。中空糸膜４の素材、膜形状、膜形態等は、特に制限されず、例えば樹脂を主成分とするものを用いることができる。ここで、「主成分」とは、最も含有量の多い成分を意味する。
上記樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）などのポリオレフィン系樹脂、ポリジメチルシロキサンその共重合体などのシリコン系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、変性ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル等が挙げられる。これらの中でも機械的強度、耐薬品性、耐熱性、耐候性、不燃性等に優れ、多孔質性であるＰＴＦＥが好ましい。なお、中空糸膜４の形成材料には、他のポリマー、潤滑剤などの添加剤等が適宜配合されていてもよい。
中空糸膜４の側壁の形状としては、例えば、多孔質膜、微多孔膜、多孔質を有さない均質膜（非多孔膜）等が挙げられる。中空糸膜４の膜形態としては、例えば、膜全体の化学的あるいは物理的構造が均質な対称膜（均質膜）、膜の化学的あるいは物理的構造が膜の部分によって異なる非対称膜（不均質膜）が挙げられる。非対称膜（不均質膜）は、非多孔質の緻密層と多孔質層とを有する膜である。この場合、緻密層は、膜の表層部分又は多孔質膜内部等、膜中のどこに形成されていてもよい。不均質膜には、化学構造の異なる複合膜、３層構造のような多層構造膜も含まれる。
当該中空糸膜モジュール１における当該中空糸膜の充填率の下限としては、１０％が好ましく、１５％がより好ましい。一方、当該中空糸膜の充填率の上限としては、９０％が好ましく、８０％がより好ましい。当該中空糸膜の充填率が上記下限に満たないと、当該中空糸膜モジュール１の分離性能が小さくなるおそれがある。逆に、当該中空糸膜の充填率が上記上限を超えると、容器に中空糸膜を充填した際に中空糸膜の潰れが発生したり、外部ケーシング２に充填する場合に困難性が生じるおそれがある。当該中空糸膜モジュール１は、上記中空糸膜の充填率が１０％以上であることで、分離性能をより向上できる。
（封止部）
封止部３６は、複数の中空糸膜４の両端部をそれぞれ保持することで、複数の中空糸膜４を絡み合うことなく一方向に引き揃えた状態に保持する。
封止部３６は、複数の中空糸膜４の両端部をそれぞれ保持することで、複数の中空糸膜４を絡み合うことなく一方向に引き揃えた状態に保持する。
封止部３６は、樹脂により形成されている。つまり、封止部３６では、中空糸膜４間に樹脂が充填されている。封止部３６に用いる樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、紫外線硬化型樹脂、フッ素含有樹脂、ポリアミド樹脂ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂などが挙げられる。これらの中でもエポキシ樹脂、ウレタン樹脂は接着剤としての性能からより好ましい。
封止部３６は、図３Ａに示すように、中空糸膜４の内側には充填されておらず、中空糸膜４間及び中空糸膜４と側板８の内壁との間にのみ充填されている。
（シーリング孔）
外部ケーシング２は、上壁３３及び底壁３２にそれぞれ２つのシーリング孔３０を備える。シーリング孔３０は、内部ケーシング３を外部ケーシング２の開口部から挿入後、内部ケーシング３の長手方向両端部の上面及び下面と外部ケーシング２の内壁との間の隙間を埋めるためのシーリングを行うために設けられる。すなわち、４つのシーリング孔３０は、シーリング剤が内部ケーシング３の長手方向両端部と外部ケーシング２の内壁との間の隙間を充填可能な開口を有するよう構成される。つまり、シーリング剤は、内部ケーシング３の長手方向両端部の上面及び下面と外部ケーシング２の内壁との間にのみ充填されている。また、シーリング孔３０からシーリング剤を充填することで、内部ケーシング３を外部ケーシング２内に固定される。そして、内部ケーシング３と外部ケーシング２とをシーリング剤により接着封止させることで、内部ケーシング３の長手方向両端部を気密に保持し、外部ケーシング２の長手方向両端部を開放する。このように、外部ケーシング２の長手方向両端部を開放することで、図４に示すような流体の流路となる第１連通路３８、３９が形成される。
外部ケーシング２は、上壁３３及び底壁３２にそれぞれ２つのシーリング孔３０を備える。シーリング孔３０は、内部ケーシング３を外部ケーシング２の開口部から挿入後、内部ケーシング３の長手方向両端部の上面及び下面と外部ケーシング２の内壁との間の隙間を埋めるためのシーリングを行うために設けられる。すなわち、４つのシーリング孔３０は、シーリング剤が内部ケーシング３の長手方向両端部と外部ケーシング２の内壁との間の隙間を充填可能な開口を有するよう構成される。つまり、シーリング剤は、内部ケーシング３の長手方向両端部の上面及び下面と外部ケーシング２の内壁との間にのみ充填されている。また、シーリング孔３０からシーリング剤を充填することで、内部ケーシング３を外部ケーシング２内に固定される。そして、内部ケーシング３と外部ケーシング２とをシーリング剤により接着封止させることで、内部ケーシング３の長手方向両端部を気密に保持し、外部ケーシング２の長手方向両端部を開放する。このように、外部ケーシング２の長手方向両端部を開放することで、図４に示すような流体の流路となる第１連通路３８、３９が形成される。
上記シーリング剤としては、中空糸膜４に対して高い接着性を有し、支持体内で硬化できるものであればよい。特に中空糸膜４の主成分としてＰＴＦＥを用いる場合、充填材の主成分としては、ＰＴＦＥに対して高い接着性を有し、中空糸膜４の脱落を確実に防止できるエポキシ樹脂及びポリウレタンが好ましい。４つのシーリング孔３０支持体にシーリング剤を充填することにより、中空糸膜４と支持体との間の空間を気密に封止することができ、濾過された処理済液に濾過されていない被処理液が外部から混入することを防止できる。
（側板）
図３Ａに示すように、２つの側板８は、それぞれ複数の中空糸膜４の束の長手方向に沿った両側部に当接して、中空糸膜４を支持する部材である。側板８は、開口部１０から外部ケーシング２内へ挿入可能に構成され、外部ケーシング２の開口された一対の対向する側壁の蓋体としての機能を有する。すなわち、側板８の外径は、外部ケーシング２の開口部１０の外径と略同じ寸法となっている。側板８の厚みは、内部ケーシング３の長手方向に直交する幅方向の長さと、外部ケーシング２の幅方向の内径とが略同じ寸法となる範囲で適宜設定することができる。
図３Ａに示すように、２つの側板８は、それぞれ複数の中空糸膜４の束の長手方向に沿った両側部に当接して、中空糸膜４を支持する部材である。側板８は、開口部１０から外部ケーシング２内へ挿入可能に構成され、外部ケーシング２の開口された一対の対向する側壁の蓋体としての機能を有する。すなわち、側板８の外径は、外部ケーシング２の開口部１０の外径と略同じ寸法となっている。側板８の厚みは、内部ケーシング３の長手方向に直交する幅方向の長さと、外部ケーシング２の幅方向の内径とが略同じ寸法となる範囲で適宜設定することができる。
内部ケーシング３では、一方向に引き揃えられる複数の中空糸膜４の束は、２枚の側板８の間に配置されている。つまり、中空糸膜４の束は、２枚の側板８の一方側端面及び他方側端面から突出することなく収まっている。この場合、側板８の長手方向の長さは、中空糸膜４と同じ長さであることが好ましいが、中空糸膜４よりも短くてもよい。なお、図３ＡとＢでは、側板８の長手方向と中空糸膜４とが同じ長さとなっており、２枚の側板８の長手方向両端に中空糸膜４の長手方向両端面が一致する場合を示している。
上記側板８は、外部ケーシング２の材質と同じものを用いることができる。
（第１実施形態の中空糸膜モジュールによる液体の脱気方法の例）
次に、図４を参照して第１実施形態の中空糸膜モジュール１による液体の脱気方法について説明する。以下、中空糸膜モジュールの一例として中空糸膜脱気モジュールについて説明する。図４に示す第１実施形態の中空糸膜モジュール１は、中空糸膜４の内側に液体を供給して透過させるとともに中空糸膜４の外側を減圧することで中空糸膜４内の液体を脱気する内部灌流型である。中空糸膜モジュール１は内部灌流型であることにより、拡散方向が放射方向となることから拡散効率をより高くできる。また、開口ポート７は液体供給口であり、開口ポート５は液体排出口であり、開口ポート６は気体排出口である。以下に詳説するように、開口ポート７は第２連通路３９と連通し、開口ポート５は第１連通路３８と連通する。
次に、図４を参照して第１実施形態の中空糸膜モジュール１による液体の脱気方法について説明する。以下、中空糸膜モジュールの一例として中空糸膜脱気モジュールについて説明する。図４に示す第１実施形態の中空糸膜モジュール１は、中空糸膜４の内側に液体を供給して透過させるとともに中空糸膜４の外側を減圧することで中空糸膜４内の液体を脱気する内部灌流型である。中空糸膜モジュール１は内部灌流型であることにより、拡散方向が放射方向となることから拡散効率をより高くできる。また、開口ポート７は液体供給口であり、開口ポート５は液体排出口であり、開口ポート６は気体排出口である。以下に詳説するように、開口ポート７は第２連通路３９と連通し、開口ポート５は第１連通路３８と連通する。
図４に示すように、外部ケーシング２は、長手方向両端部に第１連通路３８及び第２連通路３９を備える。上述したように、外部ケーシング２は、内部ケーシング３が挿入され、シーリング孔３０から接着剤を注入して外部ケーシング２及び内部ケーシング３をシーリングすることで、長手方向両端部に第１連通路３８及び第２連通路３９が形成される。このため、矢印Ｆ１に示すように、開口ポート７から第２連通路３９を経由して外部ケーシング２に供給された液体のみが、中空糸膜４の内側を透過して第１連通路３８に流れ込み、開口ポート５から排出される。また、中空糸膜４の外側と開口ポート６とが連通されているため、図示しない吸引ポンプにより開口ポート６から吸気することで、中空糸膜４の外側が減圧されて、開口ポート６から気体が排出されることで、液体の脱気がおこなわれる。
［第２実施形態］
当該第２実施形態に係る中空糸膜モジュールは、中空糸膜の外側に液体を供給するとともに中空糸膜の内側を減圧することで液体を脱気する外部灌流型である。当該第２実施形態に係る中空糸膜モジュールは、外部灌流型であることで、液体の圧力損失を低く抑えることができる。なお、第１実施形態と同一または相当部分には同一番号を付して説明を省略する。
当該第２実施形態に係る中空糸膜モジュールは、中空糸膜の外側に液体を供給するとともに中空糸膜の内側を減圧することで液体を脱気する外部灌流型である。当該第２実施形態に係る中空糸膜モジュールは、外部灌流型であることで、液体の圧力損失を低く抑えることができる。なお、第１実施形態と同一または相当部分には同一番号を付して説明を省略する。
図５〜図７に示す第２実施形態に係る中空糸膜モジュール５０は、四角筒状の外部ケーシング１２及び内部ケーシング３を備える。第２実施形態の内部ケーシング３の図示しない中空糸膜は、気体は透過するが液体は透過しない。外部ケーシング１２は、対向する側壁が開口しており、上壁４３、底壁４２、及び対向する一対の側壁４４及び側壁４５を備える。外部ケーシング２は、開口部２０及び開口部２０に対向する図示しない開口部を有する。また、外部ケーシング１２は、複数の開口ポート１５、開口ポート１６及び開口ポート１７を有する。外部ケーシング１２は、内部ケーシング３が挿入され、シーリング孔４０から接着剤を塗布して外部ケーシング１２及び内部ケーシング３をシーリングすることで、長手方向両端部に第１連通路４８及び第２連通路４９が形成される。また、開口ポート１６は液体供給口であり、開口ポート１５は液体排出口であり、開口ポート１７は気体排出口である。開口ポート１７は第２連通路４９と連通し、開口ポート１５は第１連通路４８と連通する。また、外部ケーシング１２の底壁４２の長手方向一端側には、第１連通路４８と連通する液体導入路４１が設けられている。
（第２実施形態の中空糸膜モジュールによる液体の脱気方法の例）
次に、図７を参照して、中空糸膜モジュール５０による液体の脱気方法について説明する。第２実施形態の中空糸膜モジュール５０では、中空糸膜４の外側に開口ポート１６から液体を供給するとともに、中空糸膜４の内側を減圧することで液体を脱気する外部灌流型である。中空糸膜モジュール５０は、外部灌流型であることで、液体の圧力損失を低く抑えることができる。中空糸膜モジュール５０では、矢印Ｆ２に示すように、開口ポート１６から供給された液体のみが中空糸膜４の外側から液体導入路４１及び第１連通路４８を経由して開口ポート１５から排出される。また、中空糸膜４の内側と開口ポート１７とが連通されているため、図示しない吸引ポンプにより開口ポート１７から吸気することで、中空糸膜４の内側が減圧されて、中空糸膜４の外側の液体中の気体が中空糸膜４を透過して開口ポート１７から気体が排出されることで、液体の脱気がおこなわれる。
次に、図７を参照して、中空糸膜モジュール５０による液体の脱気方法について説明する。第２実施形態の中空糸膜モジュール５０では、中空糸膜４の外側に開口ポート１６から液体を供給するとともに、中空糸膜４の内側を減圧することで液体を脱気する外部灌流型である。中空糸膜モジュール５０は、外部灌流型であることで、液体の圧力損失を低く抑えることができる。中空糸膜モジュール５０では、矢印Ｆ２に示すように、開口ポート１６から供給された液体のみが中空糸膜４の外側から液体導入路４１及び第１連通路４８を経由して開口ポート１５から排出される。また、中空糸膜４の内側と開口ポート１７とが連通されているため、図示しない吸引ポンプにより開口ポート１７から吸気することで、中空糸膜４の内側が減圧されて、中空糸膜４の外側の液体中の気体が中空糸膜４を透過して開口ポート１７から気体が排出されることで、液体の脱気がおこなわれる。
［第３実施形態］
図８に、本開示の第３実施形態に係る中空糸膜モジュール１００を示す。なお、第１実施形態と同一または相当部分には同一番号を付して説明を省略する。第３実施形態に係る中空糸膜モジュール１００は、５つの開口ポート２５、２６、２７、２８、２９を備える。中空糸膜モジュール１００は、四角筒状の外部ケーシング２２及び内部ケーシング３を備える。外部ケーシング２２は、対向する側壁が開口しており、上壁７３、底壁７２、及び対向する一対の側壁７４及び側壁７５を備える。外部ケーシング２２は、開口部６０及び開口部６０に対向する図示しない開口部を有する。外部ケーシング１２は、内部ケーシング３が挿入され、シーリング孔７０から接着剤を塗布して外部ケーシング１２及び内部ケーシング３のシーリングが行われる。本開示の第３実施形態に係る中空糸膜モジュールは、液体供給口、液体排出口、気体排出口以外の開口ポートを備えることで、目的に応じて内部灌流型及び外部灌流型のいずれにも利用できる。また、その他の開口ポートを流体の流出入口としての用途以外に、圧力センサー等の配線路として適用できる。
図８に、本開示の第３実施形態に係る中空糸膜モジュール１００を示す。なお、第１実施形態と同一または相当部分には同一番号を付して説明を省略する。第３実施形態に係る中空糸膜モジュール１００は、５つの開口ポート２５、２６、２７、２８、２９を備える。中空糸膜モジュール１００は、四角筒状の外部ケーシング２２及び内部ケーシング３を備える。外部ケーシング２２は、対向する側壁が開口しており、上壁７３、底壁７２、及び対向する一対の側壁７４及び側壁７５を備える。外部ケーシング２２は、開口部６０及び開口部６０に対向する図示しない開口部を有する。外部ケーシング１２は、内部ケーシング３が挿入され、シーリング孔７０から接着剤を塗布して外部ケーシング１２及び内部ケーシング３のシーリングが行われる。本開示の第３実施形態に係る中空糸膜モジュールは、液体供給口、液体排出口、気体排出口以外の開口ポートを備えることで、目的に応じて内部灌流型及び外部灌流型のいずれにも利用できる。また、その他の開口ポートを流体の流出入口としての用途以外に、圧力センサー等の配線路として適用できる。
以上のように、当該中空糸膜モジュールによれば、中空糸膜の充填率を上げて、分離性能の向上を図ることができ、よりフィルターや脱気性能の高い高性能なモジュールの提供が可能となる。さらに、中空糸膜モジュールのケーシングの形状が四角筒状であることで、当該中空糸膜モジュールの設備装置への設置が容易となる。また、当該中空糸膜モジュールは、少なくとも一側壁が開口した四角筒状の外部ケーシングと、上記外部ケーシングの長手方向に引き揃えられる複数の中空糸膜を載置可能に構成され、上記一側壁に挿入可能に構成される内部ケーシングとを備えることで、ケーシングに中空糸膜を挿入後、外部ケーシングの封止手段として、ねじ構造を採用することなく容易にケーシングの封止ができる。
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
上記実施形態においては、外部ケーシング及び内部ケーシングがシーリング剤により固定されていたが、外部ケーシングと及び内部ケーシングの側板を嵌合させることにより固定させてもよい。
１、５０、１００ 中空糸膜モジュール
２，１２、２２ 外部ケーシング
３ 内部ケーシング
４ 中空糸膜
５、６、７、１５、１６、１７、２５、２６、２７、２８、２９ 開口ポート
８ 側板
１０、２０、６０ 開口部
３０、４０、７０ シーリング孔
３２、４２、７２ 底壁
３３、４３、７３ 上壁
３４、３５、４４、４５、７４、７５ 側壁
３６ 封止部
３８、４８ 第１連通路
３９、４９ 第２連通路
４１ 液体導入路
２，１２、２２ 外部ケーシング
３ 内部ケーシング
４ 中空糸膜
５、６、７、１５、１６、１７、２５、２６、２７、２８、２９ 開口ポート
８ 側板
１０、２０、６０ 開口部
３０、４０、７０ シーリング孔
３２、４２、７２ 底壁
３３、４３、７３ 上壁
３４、３５、４４、４５、７４、７５ 側壁
３６ 封止部
３８、４８ 第１連通路
３９、４９ 第２連通路
４１ 液体導入路
Claims (4)
- 複数の開口ポートを有し、少なくとも一側壁が開口した四角筒状の外部ケーシングと、 上記外部ケーシングの長手方向に引き揃えられる複数の中空糸膜を載置可能に構成され、上記一側壁に挿入可能に構成される内部ケーシングと
を備える中空糸膜モジュール。 - 上記複数の開口ポートが上記外部ケーシングの同一壁に設けられる請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
- 上記外部ケーシングに対する上記中空糸膜の充填率が１０％以上である請求項１又は請求項２に記載の中空糸膜モジュール。
- 上記内部ケーシングの側板が、上記一側壁の蓋体として機能する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。
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