TW201343244A - 匣型中空絲膜模組 - Google Patents
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Abstract
提供一種可進行穩定的過濾且具有對熱水及飽和蒸氣耐熱的構造，並可簡易地進行交換的匣型中空絲膜模組。本發明的匣型中空絲膜模組100具備：匣型中空絲膜元件10，其具備中空絲膜束1、和具有藉由複數個連通孔21整流被處理液的整流部22、支持中空絲膜束1的支持部23與形成於外周部的凸緣部24的整流筒2、及將中空絲膜束1接著固定於支持部23的接著樹脂部3；收容匣型中空絲膜元件10的模組外殼40；配置成與整流筒2端面和模組外殼40(上淨水頭5)接觸的密封構件9；及配置成與模組外殼40(模組外殼本體部4)的內周面和整流筒2外周面相接觸的密封構件11。
Description
本發明係有關流體分離用匣型中空絲膜模組。更詳言之，其係有關適合於醫藥品、食品的精製或濃縮分離、製造無菌水等的耐熱性匣型中空絲膜模組。
【先行技術】
近年來，精密過濾膜或超過濾膜不僅適用於從河川水、湖沼水、地下水、海水、生活排水、工業用排水來製造工業用水或自來水的水處理程序，還使用在食品、醫藥品的精製、濃縮分離等不同的領域。其中，從中空絲膜的外側朝內側過濾的外壓式中空絲膜模組之特徵在於：模組的每單位容積之過濾膜面積取非常大、利用從中空絲膜模組下部朝上部供給的空氣使中空絲膜表面振動以洗淨中空絲膜表面的懸濁物質的空氣磨擦、以及利用從中空絲膜內側向外側供給透過水或洗淨液以洗淨中空絲膜表面的懸濁物質之回水洗淨等的高洗淨性。
又，食品、醫藥品用途所使用的中空絲膜模組係可使用於透過進行利用熱水的殺菌、利用飽和水蒸氣的滅菌、利用酸或鹼的藥液洗淨等以處理具有生物活性的被處理液的膜處理系統。為此，不僅中空絲膜，構成模組的所有構件都被要求要有耐熱性、耐藥品性。
以往，從耐熱性及耐藥品性的觀點，適合採用使用不鏽鋼製的模組外殼且利用以耐熱環氧樹脂作為主成分的接著樹脂來固定中空絲膜束的中空絲膜模組。
在此種中空絲膜模組中，由膜過濾運轉時和飽和蒸氣滅菌時的溫度差產生的熱循環作用於模組時，具有所謂因不鏽鋼製外殼和接著環氧樹脂之間的熱膨脹差而發生剝離且產生為原水之被處理液混入過濾液的問題。
相對地，專利文獻1所記載的中空絲膜模組為，將不鏽鋼製外殼和接著環氧樹脂之接合作成像螺栓接合那樣的凹部凸部作成物理性地嵌合固定構造，並作成在中空絲膜開口側端面的外殼與接著樹脂的境界面之內周側和外周側配設兩個環狀密封構件的構造，故即便是受到熱循環的情況，亦可將被處理液和過濾液分隔。
然而，在專利文獻1中，因為將不鏽鋼製外殼和接著環氧樹脂作物理性地嵌合，例如，就外壓式過濾而言，有被處理液浸入、堆積於間隙之虞，又，在該被處理液浸入與堆積的間隙中，擔心因蒸氣滅菌不良而發生雜菌污染(contamination)。
一方面，當不鏽鋼製外殼和接著環氧樹脂之間產生剝離的情況將模組全部廢棄時，從經濟的負擔和環境負荷這方面考量並不佳，故亦提案有各種的匣型中空絲膜模組。
專利文獻2所記載的匣型中空絲膜模組為在收納匣型中空絲膜元件的外殼之外周液密地設置頭帶狀
的外板藉以形成循環水流路，藉由形成將內部和循環水流路連通的連通孔俾可穩定地進行錯流過濾(cross-flow-filtration)。
然就該構造而言，被處理液積存在循環水流路和外殼之間，形成屯積液體，可能會妨礙利用熱水的殺菌或利用飽和水蒸氣的滅菌。
專利文獻1 日本特開昭63-302907號公報
專利文獻2 日本特開2001-269546號公報
本發明係有鑒於上述而完成者，其提供一種在錯流過濾運轉時在模組內被處理液不會浸入過濾液，因而可穩定的過濾，並具有對熱水及飽和蒸氣的耐熱構造，可簡易地交換的匣型中空絲膜模組。
為解決上述課題並達成目的，本發明的匣型中空絲膜模組之特徵為具備：匣型中空絲膜元件、模組外殼、第1密封構件及第2密封構件，其中該匣型中空絲膜元件具備：中空絲膜束；整流筒，其具有配置於該中空絲膜束的外周部且藉由複數個連通孔整流被處理液的整流部、與前述中空絲膜束的一端接著固定並支持前述中空絲膜束的支持部及形成於外周部的凸緣部；及將
前述中空絲膜束接著固定於前述支持部的接著樹脂部。該模組外殼具備：模組外殼本體部，其在側面具有成為過濾液或被處理液的供給排出口的至少1個埠口；及淨水頭，其具有成為過濾液或被處理液的供給排出口的埠口，且該模組外殼收容前述匣型中空絲膜元件。該第1密封構件係配置成在比前述支持部及前述接著樹脂部的界面更外側而與前述整流筒和前述淨水頭接觸，該第2密封構件係配置成與前述模組外殼本體部及前述整流筒外周部接觸。
又，本發明的匣型中空絲膜模組係如上述發明，其中前述第1密封構件係配置成跨越前述整流筒及前述接著樹脂部的界面而與兩者及前述淨水頭接觸。
又，本發明的匣型中空絲膜模組係如上述發明，其中前述第1密封構件係配置成在比前述支持部及前述接著樹脂部的界面更內側而與前述接著樹脂部和前述淨水頭接觸。
又，本發明的匣型中空絲膜模組係如上述發明，其中前述模組外殼本體部內周和前述整流筒外周之間隙的寬度L1與前述埠口內周面和第2密封構件的最短距離L2之比例L2/L1是在5.0以下的範圍。
又，本發明的匣型中空絲膜模組係如上述發明，其具備第3密封構件，其中第3密封構件係配置成與前述模組外殼本體部、前述淨水頭及前述凸緣部接觸。
又，本發明的匣型中空絲膜模組係如上述發明，其中前述支持部係在其內周面具有錐形形狀、或階差。
依據本發明，藉由利用接著樹脂將中空絲膜束和整流筒的支持部液密地接著而作成匣型，俾穩定地進行錯流過濾運轉，且因為在形成連通孔的整流部中沒有和模組外殼卡合的部分，所以無液體囤積，可防止因採用熱水所致殺菌不良或蒸氣滅菌不良。又，在本發明中，即便是因熱循環，藥液等之作用而有將來發生整流筒和接著樹脂之接著剝離的情況，僅交換匣型中空絲膜元件即可，能減低經濟的負擔和環境負荷。
1‧‧‧中空絲膜束
2、2A、2B、2C‧‧‧整流筒
21、21b‧‧‧連通孔
22、22b、22c‧‧‧整流部
23‧‧‧支持部
24‧‧‧凸緣部
25‧‧‧錐形形狀部
25c‧‧‧階差部
26‧‧‧間隙
3‧‧‧接著樹脂部(中空部開口側)
3a、3b、3c‧‧‧接著樹脂部(中空部閉塞封止側)
3d‧‧‧孔
31d‧‧‧蓋
32d‧‧‧裙部
4、4a‧‧‧模組外殼本體部
40、40A、40C‧‧‧模組外殼
41‧‧‧側面埠口
42‧‧‧過濾室
5‧‧‧上淨水頭
51‧‧‧液體流通埠口
52‧‧‧錐形
53‧‧‧過濾液取出室
54‧‧‧密封部
6‧‧‧下淨水頭
61‧‧‧液體流通埠口
62‧‧‧錐形
7、7b、8、8b、
9、9a、11‧‧‧密封構件
10、10A、
10B、10C‧‧‧匣型中空絲膜元件
100、100A、
100B、100C‧‧‧匣型中空絲膜模組
圖1係顯示本發明的實施形態的匣型中空絲膜元件之構成的概略剖面圖。
圖2係顯示使用圖1的匣型中空絲膜元件之匣型中空絲膜模組之構成的概略剖面圖。
圖3係圖2的匣型中空絲膜模組之上部放大剖面圖。
圖4係顯示本發明的實施形態之變形例1的匣型中空絲膜模組之構成的概略剖面圖。
圖5係顯示本發明的實施形態之變形例2的匣型中空絲膜模組之構成的概略剖面圖。
圖6係顯示本發明的實施形態之變形例3的匣型中空絲膜模組之構成的概略剖面圖。
以下，有關本發明實施形態的匣型中空絲膜模組及匣型中空絲膜元件，茲一邊參照圖面一邊作說明。此外，本發明未受此實施形態所限定。
使用中空絲膜的過濾樣式大致分成：對供給的被處理液進行全量過濾的全量過濾方式與供給過剩的量之被處理液使被處理液相對於中空絲膜的膜面水平地流動並賦予膜面剪力流而將懸濁物質強制地排除的錯流過濾方式的2種類。全量過濾係對成為處理對象的被處理液進行全部過濾的方法，雖然運轉成本便宜，但在濁質多的被處理液之過濾方面有中空絲膜易於閉塞的壞處。另一方面，錯流過濾係使被處理液連續循環並賦予膜面剪力流，因而使過濾運轉中的電力成本或高輸出泵等之設備成本變高，但使中空絲膜儘可能不閉塞之下可長時間運轉。本發明的實施形態的匣型中空絲膜模組亦可用在全量過濾方式，但能夠較佳地透過錯流過濾方式來使用為其特徵。
中空絲膜模組必須是將1次側和2次側液密地分隔的構成。此處，於1次側流通被處理液或其濃縮液、藥液洗淨液、洗淨水、熱水、飽和水蒸氣或空氣等，於2次側流通過濾液、藥液洗淨液、洗淨水、熱水、飽和水蒸氣。
本發明的實施形態的中空絲膜模組雖可將模組的軸向作水平地放倒地配置，或以斜置方式進行運轉，但以鉛直向上進行使用者為佳。在論及本發明的實施形態的中空絲膜模組的上下時，係指在將該中空絲膜模組立成鉛直向上的狀態下的上下。
圖1係顯示本發明的實施形態的匣型中空絲膜元件的構成之概略剖面圖。圖2係顯示使用圖1的匣
型中空絲膜元件之匣型中空絲膜模組的構成之概略剖面圖。圖3係圖2的匣型中空絲膜模組的上部放大剖面圖。
如圖1~圖3所示，本發明的實施形態的匣型中空絲膜元件10具備：中空絲膜束1及藉由接著樹脂部3而與中空絲膜束1接著固定的整流筒2。又，匣型中空絲膜模組100係包含：匣型中空絲膜元件10；收容匣型中空絲膜元件10的模組外殼40。模組外殼40具有：具有成為過濾液或被處理液的供給排出口的側面埠口41之圓筒形狀的模組外殼本體部4；具備成為過濾液或被處理液的供給排出口的液體流通埠口51之上淨水頭5；及具備成為過濾液或被處理液的供給排出口的液體流通埠口61之下淨水頭6。又，上淨水頭5和模組外殼本體部4的連接部、下淨水頭6和模組外殼本體部4的連接部係各自藉由密封構件7、密封構件8液密地封止。此外，圖2中，模組外殼本體部4具有兩個側面埠口41，但模組外殼本體部4a係如圖4所示，具有至少1個液體流通用的埠口即可。
中空絲膜束1係將長度大致相同地切齊的數十~數萬條中空絲膜作成束者。中空絲膜束1和整流筒2係透過接著樹脂部3而被液密地接著固定。中空絲膜束1係中空部在接著樹脂部3的端面開口。中空絲膜束1開口側的他端係藉由接著樹脂部3a使中空部被閉塞封止。圖2中，接著樹脂部3a的表面在被處理液等的1次側露出，但不受此所限，如圖6所示，亦可透過和整流筒2同材質或不同材質的凹狀蓋31d之覆蓋以減低和被
處理液間的接觸。圖5係顯示本發明的實施形態的變形例2的匣型中空絲膜模組之構成的概略剖面圖，圖6係顯示本發明的實施形態的變形例3的匣型中空絲膜模組之構成的概略剖面圖。就變形例2及3的匣型中空絲膜模組100B及100C而言，中空絲膜束1的端部係藉由接著樹脂部.3c液密地接著固定。就變形例3的匣型中空絲膜模組100C而言，接著樹脂部3c係藉凹狀蓋31d覆蓋。又，在被閉塞封止的接著樹脂部3c及蓋31d，以在與模組長邊方向大致相同方向上設置孔3d者為佳。再者，於蓋31d下部的和中空絲膜束1相反方向上設置裙部32d亦可。
又，匣型中空絲膜模組係在中空絲膜中空部未閉塞封止下呈U字地折返，中空絲膜束1的兩端是藉由接著樹脂部3和整流筒2接著，亦可作成兩端開口的構造。特別是中空絲膜束1的外徑內徑相對於折返的曲率半徑之比率越小，中空絲膜越不易發生折斷而較佳。有關本實施形態的匣型中空絲膜模組100係藉由閉塞封止的接著樹脂部3a而被分割成兩個，但如圖4及圖5所示，亦可藉由接著樹脂部3b、3c而接著固定成1個，或亦可分割成3以上。作複數分割的中空絲膜束係以相同長度者較佳，但不同長度亦可。
中空絲膜只要是多孔質的中空絲膜即可並無特別限定，可適宜使用聚乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚氟乙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-過氟化烷基乙烯醚共聚物、及三
氟氯乙烯-乙烯共聚物、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、聚碸及聚醚碸，以及其他材質的超過濾膜或精密過濾膜。再者，也能使用包含此等高分子的燒結體的過濾材料。中空絲膜的內外徑未特別限定，可使用各種內外徑、剖面構造者。再者，亦可使用於表面構築包含同種或異種材料的塗布層之中空絲膜。
此外，中空絲膜可分類成外壓式、內壓式2種類的膜。外壓式係中空絲膜的外側是1次側，內壓式則係中空絲膜的內側成為1次側。外壓式因為1次側的流路寬，故具有所謂中空絲膜間濁質不易堆積的好處。另一方面，內壓式因為1次側的流路狹窄，故具有所謂錯流過濾的流量可以少的好處。依被處理液的狀態，特別是濁質濃度可由外壓式、內壓式選擇運轉方法。本發明的實施形態的匣型中空絲膜元件10及匣型中空絲膜模組100適合於外壓式過濾。
整流筒2係中空絲膜束1的外周部且配置在後述的模組外殼本體部4上部的側面埠口41旁邊。整流筒2具備：將被濃縮的被處理液藉由複數個連通孔21和模組外殼本體部4之間的間隙26一邊整流一邊排出於側面埠口41的整流部22；與中空絲膜束1的一端接著固定並支持中空絲膜束1的支持部23；及藉由模組外殼本體部4和上淨水頭5嵌合固定的凸緣部24。於支持部23內部形成有接著樹脂部3，接著樹脂部3係將中空絲膜束1接著固定於支持部23。因本發明的實施形態的匣型中空絲膜模組100具備整流筒2，可防止中空絲膜隨著
被處理液之流動而被吸入側面埠口41以致妨礙流路，並解決中空絲膜接觸於側面埠口41的入口的稜部而損傷的問題。
整流部22係利用複數個連通孔21和藉整流部22外壁和模組外殼本體部4內壁所形成的間隙26，將錯流過濾流或洗淨液、殺菌用熱水、滅菌用蒸氣從過濾室42側流出於側面埠口41側。連通孔21的各個開口面積係以比側面埠口41的流體可通過的面積還小者為佳，連通孔21的合計開口面積係以側面埠口41的流體可通過的面積以上為佳。連通孔21之模組長邊方向的配置可配設在側面埠口41上方，或配設在側面埠口41下側，較佳為將複數個連通孔21配設成相對於通過側面埠口41的中心軸之水平面呈對稱即可。連通孔21在整流部22周向的配置可在整流部22全周均一地配設，不是亦無妨。錯流過濾流係容易在模組外殼本體部4的側面埠口41的對面形成滯留部。因此，連通孔21的開口面積以與側面埠口41在周向相距越遠者分布越廣的方式配設者為佳。連通孔21的形狀除了圖1~3的長孔形狀以外，亦可採用圖5所示的圓形狀之連通孔21b或橢圓形狀等。又，亦可將其等組合使用。再者，整流部22除了如圖1~3般形成為包圍中空絲膜束1的周圍的圓筒形狀以外，如圖6所示，亦可於上部的側面埠口41側形成暖簾型的整流部22c。
支持部23的內周面除了如圖1~3形成平坦以外，透過如圖4及圖5所示沿著模組長邊方向形成錐
形形狀部25，形成如圖6所示的階差部25c，可提升支持部23與接著樹脂部3的界面接著性。
凸緣部24係在整流筒2的外周朝直徑方向外側突出。利用突出部將匣型中空絲膜元件10嵌合固定於模組外殼本體部4和上淨水頭5。凸緣部24係與模組外殼本體部4及上淨水頭5相接觸，故以設置在第1密封構件(密封構件9)和第2密封構件(密封構件11)之間所形成的非接液部者為佳。比第2密封構件(密封構件11)更下部的過濾室42側形成有間隙26，被處理液容易滯留於間隙26，依間隙26的形狀有可能妨礙利用熱水的殺菌、利用飽和蒸氣的滅菌。又，凸緣部24和整流筒2不是形成一體亦可。此時，可舉出例如，以於整流筒的外周形成溝，且包圍該溝的方式安裝凸緣構件的方法。又，凸緣部24的下端面可形成在相對於整流筒2的軸向之垂直方向。或亦可為越朝整流筒2的下方直徑變越小的錐形形狀。上端面亦可同樣地相對於軸向形成垂直，亦可為錐形形狀。又，凸緣部24可不形成在整流筒2的外周360°上，亦可具有缺口。此缺口亦可利用於整流筒2和模組外殼本體部4之對位。
在整流筒2的材質設為不鏽鋼、鋁合金等之金屬材料的情況下，依據後述的與接著樹脂部3的材料之熱膨脹差，透過反覆進行熱循環而變得容易早期引起接著部界面剝離。又，通常蒸氣滅菌條件係被定為依據JIS-K-3606而在121℃的飽和水蒸氣下保持20分鐘，故以選擇滿足相對於該條件之耐熱性和耐水性及耐濕熱性
的樹脂材料者為佳。依此，可選擇聚醯胺樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚縮醛樹脂、聚對苯二甲酸丁二酯樹脂等之工程塑膠類、聚苯硫醚樹脂、聚碸樹脂、聚醚碸樹脂、聚芳香酯樹脂、聚醚醚酮樹脂等之超級工程塑膠類、和強化纖維的複合樹脂類、及其他各種樹脂材料。聚碸樹脂特別適合。
接著樹脂部3係將環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂、聚矽氧樹脂、聚酯樹脂等之接著劑硬化而成者。又，可例示軟化溫度比蒸氣滅菌溫度高的熱可塑性樹脂等。從與整流筒2之接著性、耐熱性、耐水性、過濾壓或洗淨、及對殺菌或滅菌壓力的耐壓性，以選擇環氧樹脂、胺基甲酸酯樹脂者為佳。
模組外殼本體部4具備成為流體出入口的側面埠口41。為了適用於錯流過濾運轉，需要用以使被處理液相對於膜面平行地流通的被處理液的供給口與其排出口。在本實施形態中，側面埠口41成為1次側的被處理液之供給排出口。同樣地，後述的下淨水頭6的液體流通埠口61也成為被處理液的供給排出口。1次側需要至少兩個以上的埠口。又，2次側需要至少1個以上的使過濾液通過的液體流通埠口。在本實施形態中，後述的上淨水頭5的液體流通埠口51是成為過濾液的排出口。由此，模組外殼40適合具有合計3個以上的埠口。
在如本實施形態配置複數個側面埠口41的情況，側面埠口41的位置宜配置在與其他1次側的側面埠口41相距遠處者。又，側面埠口41亦可使用在未被
過濾而殘留的殘存液之排出、以中空絲膜面洗淨為目的的洗淨液、空氣、殺菌用熱水、滅菌用蒸氣的供給、排出等。在配置複數個側面埠口41的情況，此等複數個動作可同時地實行故而運轉效率等會提升。側面埠口41其開口部可朝同方向亦或各自朝另一方向。
模組外殼本體部4的材質可從不鏽鋼等之金屬、FRP、ABS、AES、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚碸等之工程塑膠，或超級工程塑膠等的各種樹脂材料來選擇。從耐熱性，耐藥品性的觀點，特別是若為不鏽鋼則以SUS304或SUS316為佳，若為樹脂則以聚碸樹脂為佳。剖面形狀可選擇圓形、橢圓形、多角形及其他的形狀。特別是以能使過濾壓力均一地分散、耐壓性優異的圓形為佳。除非本說明書中有特別說明以外，則指圓形的模組形狀。剖面形狀係可在模組長邊方向變化。又，模組外殼本體部4亦可作成在長邊方向、短邊方向分割成兩個以上的構造。側面埠口41的材質可和模組外殼本體部4的構成材料相同或不同。又，即使模組外殼本體部4和側面埠口41是一體者，亦可以溶接、螺栓、其他任何的連接。側面埠口41的剖面形狀係以圓形為佳。又，亦可為直徑沿著軸向變化的錐形、傾斜形狀。
上淨水頭5具備配置於模組外殼本體部4的上部且成為流體的供給、排出口的液體流通埠口51。又，下淨水頭6具備配置於模組外殼本體部4的下部且成為流體的供給、排出口的液體流通埠口61。下淨水頭6的液體流通埠口61係流通被處理液、堆積物質、洗淨液、
空氣、殺菌用熱水、滅菌用蒸氣等之1次側流體，上淨水頭5的液體流通埠口51係流通過濾液、洗淨液、殺菌用熱水、滅菌用蒸氣等之2次側流體。在本實施形態中，從下淨水頭6的液體流通埠口61供給被處理液，流過中空絲膜的過濾液從上淨水頭5的液體流通埠口51排出。模組外殼本體部4具備複數個側面埠口41的情況，可將從複數個側面埠口41選擇的一部分的側面埠口41作為被處理液的供給口使用，或使用從液體流通埠口61及複數個側面埠口41選擇的一部分的側面埠口41供給被處理液亦可。
為了將模組外殼本體部4和上淨水頭5液密地連接，可選擇螺栓連接、聯結連接、凸緣連接、無縫連接等各種連接方法。模組外殼本體部4和下淨水頭6之連接亦同樣。上淨水頭5及下淨水頭6係以從和模組外殼本體部4連接之側朝其他方向，剖面積變小般地形成錐形52、62或傾斜形狀者較佳。其角度可任意地設定，與模組長邊方向呈90度而言會形成被處理液的滯留部，角度設越小淨水頭全長會變越長而使得製作成本變越高。從以上兩個觀點來決定適當值。
透過在模組外殼本體部4和上淨水頭5之間夾持整流筒2的凸緣部24而將匣型中空絲膜元件10固定於模組外殼40。模組外殼本體部4和上淨水頭5之間以利用密封構件7作接觸密封者為佳。作為密封構件7，可使用O環等之墊片或墊圈。利用密封構件7可將模組外殼40內部與外氣液密地分隔。或如圖5所示，亦可利
用作為第3密封構件作用的密封構件7b將模組外殼40B的模組外殼本體部4b和上淨水頭5及凸緣部24密封。有關本實施形態的匣型中空絲膜模組100的上淨水頭5，以與後述的密封構件9之接觸部、液體流通埠口51的配管接合部、和模組外殼本體部4的接合部及錐形52或傾斜部形成平滑者為佳。
模組外殼本體部4和下淨水頭6之間以藉由密封構件8作接觸密封者為佳。利用密封構件8可將模組外殼40內部與外氣液密地分隔。或，如圖5所示，可藉由密封構件8b將模組外殼本體部4b和下淨水頭6密封。在本實施形態的匣型中空絲膜模組100的下淨水頭6中，以與液體流通埠口61的配管接合部、和模組外殼本體部4的接合部及錐形62或傾斜部形成平滑者為佳。下淨水頭6除了如本實施形態另外形成以外，亦可和模組外殼本體部4製作成一體。
上淨水頭5及下淨水頭6的材質可由不鏽鋼等之金屬、FRP、ABS、AES、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚碸等之樹脂類來選擇。雖與模組外殼本體部4的材質同材質者為佳，但不受此所限。
作為第1密封構件作用的密封構件9係配置成在收納於模組外殼本體部4的匣型中空絲膜元件10的支持部23和接著樹脂部3的接著界面之外側與整流筒和上淨水頭5的密封部54接觸。從密封性的觀點，與密封構件9相接觸的整流筒和上淨水頭5的密封部54係平滑且平行者為佳。
又，如圖4所示，亦可將密封構件9a配置成與整流筒2的支持部23和接著樹脂部3之界面全周及上淨水頭5的密封部54接觸。圖4係顯示本發明的實施形態之變形例1的匣型中空絲膜模組100A的構成之概略剖面圖。由於密封構件9a係密封支持部23與接著樹脂部3之接著界面，故以具備可與整流筒2及接著樹脂部3遍及全周接觸的寬度者為佳。在變形例1中，從密封性的觀點，以與密封構件9a相接觸的接著樹脂部3之端面和上淨水頭5的密封部54係平滑且平行者為佳。
再者，如圖5所示，亦可將密封構件9b配置成在比整流筒2的支持部23和接著樹脂部3的界面更內側與接著樹脂部3和上淨水頭5的密封部54接觸。圖5係顯示本發明的實施形態之變形例2的匣型中空絲膜模組100B的構成之概略剖面圖。在變形例2中，從密封性的觀點，以與密封構件9b相接觸的接著樹脂部3之端面和上淨水頭5的密封部54係平滑且平行者為佳。
在本實施形態中，隔著密封構件9、9a或9b且藉由上淨水頭5和支持部23及接著樹脂部3所液密地形成的空間，係成為藉中空絲膜束1過濾後的過濾液會流入的過濾液取出室53，過濾液取出室53流出的過濾液係從液體流通埠口51排出。在本實施形態中，上淨水頭5的和密封構件9接觸之密封部54的寬度係以大於密封構件9、9a或9b的寬度者為佳。
在本實施形態的匣型中空絲膜模組100中，過濾液取出室53流出的過濾液等之2次側流體係被密封
構件9分隔在上淨水頭5內的過濾液取出室53。為確保過濾液取出室53的液密，上淨水頭5係對模組外殼本體部4強按壓，密封構件9被破壞而被密封。支持部23和接著樹脂部3的接著界面會有基於中空絲膜的自重之下方的力與基於1次側和2次側的壓力差之過濾壓的上方的力等作用。由以上可知，被固定於模組外殼本體部4且剛性高的支持部23與接著樹脂部3的接著界面會有剪切力，即促使剝離的力作用。相對地，在支持部23的內面形成圖4~6所示的錐形形狀部25或階差部25c的情況(變形例1~3)，可作成利用上淨水頭5的密封部54和支持部23夾入密封構件9a或9b和接著樹脂部3的構成，故可將該剪切力的發生最小化。再者，錐形形狀部25、階差部25c的最小內徑比密封構件9a或9b的內徑還小者較佳。錐形形狀部25、階差部25c可以是形成1段，形成2段以上亦可。
作為第2密封構件作用的密封構件11係配置成和整流筒2外周及模組外殼本體部4內周相接觸。藉由密封構件11及密封上述的模組外殼本體部4和下淨水頭6的密封構件8，被處理液等之1次側流體係與模組外殼本體部4的過濾室42液密地分隔。模組外殼40係藉由密封構件7和密封構件8而與模組外的氣體環境分隔。又，密封構件11係擔任密封構件7和密封構件9的備份密封之任務。
在例如1次側流體是由液體流通埠口61和下部側面埠口41所供給而由上部側面埠口41排出的情
況，比起供給口即液體流通埠口61及下部側面埠口41與排出口即上部側面埠口41之間，1次側流體是難以在其以外的區域流動。即在被1次側流體分隔的區域即過濾室42內，且位在上部側面埠口41和液體流通埠口51之間的區域，係1次側流體的流動較慢的區域。在本實施形態中，藉由配置於上部側面埠口41旁邊的整流筒2的連通孔21和模組外殼本體部4之間的間隙26一邊對1次側流體整流一邊在側面埠口41排出以抑制滯留，但有時在上部側面埠口41和接著樹脂部3的過濾室42側端面及密封構件11之間會形成1次側流體的流動較慢的區域之情況。在該區域，模組外殼本體部4的內周面與整流筒2的外周面之間隙26的寬度L1與從上部側面埠口41的內周面上端迄至密封構件11的距離L2之比例L2/L1越大，流動的遲滯越顯著，越小越容易流動。因此，為了抑制1次側流體的滯留，此比例L2/L1為5.0以下者較佳。再者，是3.0以下者較佳，是1.5以下者最佳。又，接著樹脂部3的過濾室42側下端面的位置以位在和密封構件11大致相同高度者為佳。
前述間隙26的寬度L1係可用2去除模組外殼本體部4的內徑與整流部22的外徑之差可算出。模組外殼本體部4的內徑係對上部側面埠口41的上部近旁的內徑進行複數個位相測定，可由其平均算出。整流部22的外徑係對整流部上部的外徑進行複數個位相測定，可由其平均算出。測定可使用內側測微器、游標卡尺、3次元測定器等。
從前述上部側面埠口41的內周面上端迄至密封構件11的距離L2係可從模組外殼本體部4和整流筒2的凸緣部24之接觸部位迄至上部側面埠口41的內周面上端的距離與從凸緣部24和模組外殼本體部4之接觸部位迄至密封構件11的下端的距離之差算出。各個距離係可進行複數個位相測定再由其平均算出。測定可使用游標卡尺、3次元測定器等。
各個密封構件7、8、9及11的材質可從以橡膠、彈性體、樹脂等之彈性體所製作者作選擇。特別是可從腈橡膠、乙烯-丙烯橡膠、聚矽氧橡膠、氟矽橡膠、氫化腈橡膠、氟橡膠、丙烯酸橡膠、氯平橡膠、丁基橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、胺基甲酸酯橡膠，視使用環境作選擇。
各個密封構件7、8、9、及11的剖面形狀可選擇橢圓形、多角形、V字型、U字型、∞字型或其他形狀者。再者如∞字型般，亦可使用兩端部比中央部厚的形狀。
接著樹脂部3因為有自身的體積收縮、熱、熱循環、藥品、飽和水蒸氣、壓力等之外力的作用，擔心支持部23和接著樹脂部3會在其界面剝離。於此種情況，由於本發明的匣型中空絲膜模組100係匣構造，故僅交換匣型中空絲膜元件10即可，能減低經濟的負擔和環境負擔。再者，1次側流體的分隔可藉由模組外殼本體部4和密封構件8及密封構件11完成，並且透過整流筒2可減低錯流過濾流體的滯留部。又，2次側流體的
分隔可透過中空絲膜和上淨水頭5及密封構件9完成，並且藉由錐形形狀部25或形成階差部25c可減低在支持部23和接著樹脂部3的接著界面發生的剝離力。
以下，利用實施例具體地說明本發明。本發明不受此所限定。
(參考例1)
匣型中空絲膜模組100內配備耐熱指標菌，實施使用蒸氣供給的滅菌，評價滅菌等級是否為6D以上。滅菌等級6D係指耐熱指標菌的生菌率設為1/106。試驗條件如以下。
耐熱指標菌：使用含有Geobacillus stearothermophilus ATCC7953的聚酯絲(raven-japan(股)製3-6100YT)。以下，簡稱含指標菌的絲。含指標菌的絲係在50.0mm的聚酯絲含有106個的耐熱指標菌的絲。本耐熱指標菌的熱滅菌指標為D121是1.5分鐘。D121係指依121℃的處理，而使生菌率成為1/10所需的時間。亦即在121℃中的1D處理的時間係成為1.5分鐘。後述的「滅菌處理條件是nD處理」係指保持121℃、n×1.5分鐘的處理。例如7D處理係指121℃、10.5分鐘的處理，10D處理係指121℃、15分鐘的處理。
含指標菌的絲係於兩端塗布耐熱性的接著劑，貼附於密封構件11的過濾室42側的兩個部位。係於周向最接近上部側面埠口41的場所、及與其呈180°對向的最遠場所的兩個部位。
滅菌處理條件係7D處理、10D處理2種。兩者皆由上部側面埠口41供給121℃的飽和水蒸氣，以飽和水蒸氣充滿過濾室42。蒸氣排洩由設置在液體流通埠口61下方的蒸氣水阱排出。設置在液體流通埠口61下方的溫度計達121℃後，保持既定的時間(7D處理係10.5分鐘，10D處理係15分鐘)。
為判定可否滅菌，將含指標菌的絲各絲在無菌氣體環境內自匣型中空絲膜模組100取出，並放入於分別注有已滅菌的培養基10ml的試驗管進行培養。培養基的組成係如下述表1。剛調製完後的培養基呈酸性，故使用氫氧化鈉水溶液將pH調製成7.0。培養係於40℃下振動地進行，經培養1週後，以目視判定耐熱性指標菌有無生育。若以目視無法看見試驗管內有形成耐熱性指標菌，則當作耐熱性指標菌無生育。若配置106個的指標菌進行7D處理的話，則在水蒸氣對指標菌充分接觸的情況下，理論上10次中有1次的機率會發生滅菌不良，所以本試驗7D處理及10D處理皆反覆實施10次，進行可否滅菌之判定。此外，10D處理係假設一般的條件之處理，7D處理係假設比一般的條件還難滅菌的情況之處理。
(參考例2)
匣型中空絲膜模組100的構成為模組外殼本體部4係SUS316製的圓筒容器且長度1500mm、內徑150.0mm。側面埠口41僅上部1個，直徑是40.0mm，且設置成中心接近和模組外殼本體部上端部相距100.0mm的位置。上淨水頭5、下淨水頭6係SUS316製。中空絲膜束1係使用4000條長度1400mm的PVDF製中空絲膜。中空絲膜係為將Toray(股)製的中空絲膜模組“HFU-2020”解體，將未被接著樹脂部埋設的部位切出作使用。整流筒2係聚碸製、長度130.0mm、內支持部23是60.0mm、整流部22是70.0mm、整流部的外徑是140.0mm。凸緣部係為5.0mm的厚度且從整流筒上端面向另一方。接著樹脂部3係Huntsman‧Japan(股)製2液混合型環氧樹脂，使用LST868R-14、LST868H-14。接著樹脂部係平均厚度60mm且與整流筒的支持部23液密地接著。閉塞封止側接著樹脂部係外徑140.0mm、平均厚度30mm，將中空絲膜束1匯集成1束。密封構件7、8、9、11係使用EPDM製的O環。
(實施例1)
以參考例2所記載的匣型中空絲膜模組實施參考例1所記載的試驗。模組外殼本體部4的內周面與整流筒2的外周面之間隙26的寬度L1係模組外殼本體部4的內徑150.0mm與整流筒2的整流部22的外徑140.0mm之差10.0mm除以2而等於5.0mm。從上部側面埠口41的內周面上端迄至密封構件11的距離L2係從模組外殼本
體部4之與整流筒凸緣部24接觸的部位即從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的內周面上端的距離，也就是從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的中心的距離100.0mm減去側面埠口半徑20.0mm後的值80.0mm，該值80.0mm與凸緣部24之與模組外殼本體部4的接觸部位即從凸緣部24的下端迄至密封構件11的下端的距離72.5mm之差為7.5mm。L2/L1=7.5/5.0=1.5。含指標菌的絲係接著安裝於密封構件11。
針對滅菌可否判定結果，表2顯示7D處理實施結果，表3顯示10D處理實施結果。
從表2、表3可知在實施例1中，以7D處理而言，獲得了所謂如10次中有1次無法滅菌的理論結果。由以上可知，飽和水蒸氣可將含指標菌的絲充分地滅菌，實施例1的匣型中空絲膜模組可說是適合於蒸氣滅菌。
(實施例2)
以參考例2所記載的匣型中空絲膜模組實施參考例1所記載的試驗。模組外殼本體部4的內周面與整流筒2的外周面之間隙26的寬度L1，係模組外殼本體部4的內徑150.0mm與整流筒2的整流部22的外徑140.0mm之差10.0mm除以2而等於5.0mm。從上部側面埠口41的內周面上端迄至密封構件11的距離L2係從模組外殼本體部4之與整流筒凸緣部24接觸的部位即從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的內周面上端的距離，也就是從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的中心的距離100.0mm減去側面埠口半徑20.0mm後的值80.0mm，該值80.0mm與凸緣部24之與模組外殼本體部4的接觸部位即從凸緣部24的下端迄至密封構件11的下端的距離65.0mm之差為15.0mm。L2/L1=15.0/5.0=3.0。含指標菌的絲係接著安裝於密封構件11。
針對滅菌可否判定結果，表2顯示7D處理實施結果，表3顯示10D處理實施結果。
從表3可知依據一般的蒸氣滅菌條件可滅菌。因此，實施例2的匣式中空絲膜模組可說是雖比實施例1差但適合於進行蒸氣滅菌。
(實施例3)
以參考例2所記載的匣型中空絲膜模組實施參考例1所記載的試驗。模組外殼本體部4的內周面與整流筒2的外周面之間隙26的寬度L1，係模組外殼本體部4的內徑150.0mm與整流筒2的整流部22的外徑140.0mm
之差10.0mm除以2而等於5.0mm。從上部側面埠口41的內周面上端迄至密封構件11的距離L2係從模組外殼本體部4之與整流筒凸緣部24接觸的部位即從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的內周面上端的距離，也就是從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的中心的距離100.0mm減去側面埠口半徑20.0mm後的值80.0mm，該值80.0mm與凸緣部24之與模組外殼本體部4的接觸部位即從凸緣部24的下端迄至密封構件11的下端的距離55.0mm之差為25.0mm。L2/L1=25.0/5.0=5.0。含指標菌的絲係接著安裝於密封構件11。
針對滅菌可否判定結果，表2顯示7D處理實施結果，表3顯示10D處理實施結果。
從表3可知依據一般的蒸氣滅菌條件可滅菌。因此，實施例3的匣式中空絲膜模組可說是雖比實施例1、2差但適合於進行蒸氣滅菌。
(實施例4)
以參考例2所記載的匣型中空絲膜模組實施參考例1所記載的試驗。模組外殼本體部4的內周面與整流筒2的外周面之間隙26的寬度L1，係模組外殼本體部4的內徑150.0mm與整流筒2的整流部22的外徑145.0mm之差5.0mm除以2而等於2.5mm。從上部側面埠口41的內周面上端迄至密封構件11的距離L2係從模組外殼本體部4之與整流筒凸緣部24接觸的部位即從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的內周面上端的距離，也就是從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的中心
的距離100.0mm減去側面埠口半徑20.0mm後的值80.0mm，該值80.0mm與凸緣部24之與模組外殼本體部4的接觸部位即從凸緣部24的下端迄至密封構件11的下端的距離67.5mm之差為12.5mm。L2/L1=12.5/2.5=5.0。含指標菌的絲係接著安裝於密封構件11。
針對滅菌可否判定結果，表2顯示7D處理實施結果，表3顯示10D處理實施結果。
從表3可知依據一般的蒸氣滅菌條件可滅菌。因此，雖然實施例4的匣式中空絲膜模組比實施例1、2差，但L2/L1的值相同，和實施例3同樣地可進行蒸氣滅菌。
(比較例1)
以參考例2所記載的匣型中空絲膜模組實施參考例1所記載的試驗。模組外殼本體部4的內周面與整流筒2的外周面之間隙26的寬度L1係模組外殼本體部4的內徑150.0mm與整流筒2的整流部22的外徑140.0mm之差10.0mm除以2而等於5.0mm。從上部側面埠口41的內周面上端迄至密封構件11的距離L2係從模組外殼本體部4之與整流筒凸緣部24接觸的部位即從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的內周面上端的距離，也就是從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的中心的距離100.0mm減去側面埠口半徑20.0mm後的值80.0mm，該值80.0mm與凸緣部24之與模組外殼本體部4的接觸部位即從凸緣部24的下端迄至密封構件11的下端的距離45.0mm之差為35.0mm。L2/L1=35.0/5.0=7.0。含指標菌的絲係接著安裝於密封構件11。
針對滅菌可否判定結果，表2顯示7D處理實施結果，表3顯示10D處理實施結果。
從表2、表3可知依據一般的蒸氣滅菌條件無法滅菌。因此，有關比較例1的匣式中空絲膜模組不適於蒸氣滅菌。
(比較例2)
以參考例2所記載的匣型中空絲膜模組實施參考例1所記載的試驗。模組外殼本體部4的內周面與整流筒2的外周面之間隙26的寬度L1係模組外殼本體部4的內徑150.0mm與整流筒2的整流部22的外徑145.0mm之差5.0mm除以2而等於2.5mm。從上部側面埠口41的內周面上端迄至密封構件11的距離L2係從模組外殼本體部4之與整流筒凸緣部24接觸的部位即從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的內周面上端的距離，也就是從模組外殼本體部上端部迄至側面埠口41的中心的距離100.0mm減去側面埠口半徑20.0mm後的值80.0mm，該值80.0mm與凸緣部24之與模組外殼本體部4的接觸部位即從凸緣部24的下端迄至密封構件11的下端的距離62.5mm之差為17.5mm。L2/L1=17.5/2.5=7.0。含指標菌的絲係接著安裝於密封構件11。
針對滅菌可否判定結果，表2顯示7D處理實施結果，表3顯示10D處理實施結果。
從表2、表3可知依據一般的蒸氣滅菌條件無法滅菌。且和比較例2相同，關於L1/L2=7.0，係無法滅菌。依據以上，比較例2的匣式中空絲膜模組不適於蒸氣滅菌。
匣型中空絲膜模組100係具有藉模組外殼本體部4和整流筒2之間隙26所形成的區域，在利用飽和水蒸氣對過濾室42滅菌之際，在形成於比成為飽和水蒸氣供給口的側面埠口41更上方的該區域之滅菌處理上會有問題，但在其間隙26的寬度L1與從側面埠口41的內周面上端迄至密封構件11的距離L2之比L2/L1是5.0以下的情況，可進行蒸氣滅菌處理。再者L2/L1是3.0以下則能更適合於蒸氣滅菌處理，L2/L1是1.5以下更能適合於蒸氣滅菌處理。
1‧‧‧中空絲膜束
2‧‧‧整流筒
22‧‧‧整流部
23‧‧‧支持部
24‧‧‧凸緣部
26‧‧‧間隙
3‧‧‧接著樹脂部(中空部開口側)
3a‧‧‧接著樹脂部(中空部閉塞封止側)
4‧‧‧模組外殼本體部
40‧‧‧模組外殼
41‧‧‧側面埠口
42‧‧‧過濾室
5‧‧‧上淨水頭
51‧‧‧液體流通埠口
52‧‧‧錐形
53‧‧‧過濾液取出室
54‧‧‧密封部
6‧‧‧下淨水頭
61‧‧‧液體流通埠口
62‧‧‧錐形
7、8、9、11‧‧‧密封構件
10‧‧‧匣型中空絲膜元件
100‧‧‧匣型中空絲膜模組
Claims (8)
- 一種匣型中空絲膜模組，其特徵為具備：匣型中空絲膜元件，其具備：中空絲膜束；整流筒，其具有配置於該中空絲膜束的外周部且藉由複數個連通孔整流被處理液的整流部、與該中空絲膜束的一端接著固定並支持該中空絲膜束的支持部及形成於外周部的凸緣部；及將該中空絲膜束接著固定於該支持部的接著樹脂部；模組外殼，其具備：模組外殼本體部，其在側面具有成為過濾液或被處理液的供給排出口的至少1個埠口；及淨水頭，其具有成為過濾液或被處理液的供給排出口的埠口，且該模組外殼收容匣型中空絲膜元件；第1密封構件，其配置成在比該支持部及該接著樹脂部的界面更外側而與該整流筒和該淨水頭相接觸；及第2密封構件，其配置成與該模組外殼本體部及該整流筒外周部接觸。
- 如請求項1之的匣型中空絲膜模組，其中該第1密封構件係配置成跨越該整流筒及該接著樹脂部的界面而與兩者及該淨水頭接觸。
- 如請求項1之匣型中空絲膜模組，其中該第1密封構件係配置成在比該支持部及該接著樹脂部的界面更內側而與該接著樹脂部和該淨水頭接觸。
- 如請求項1至3項中任一項之匣型中空絲膜模組，其中該第2密封構件為該模組外殼本體部內周和該整流筒外周之間隙的寬度L1與該埠口內周面和第2密封構件的最短距離L2之比例L2/L1是6.0以下的範圍。
- 如請求項1至3項中任一項之匣型中空絲膜模組，其具備第3密封構件，其中該第3密封構件係配置成與該模組外殼本體部、該淨水頭及該凸緣部接觸。
- 如請求項4之匣型中空絲膜模組，其具備第3密封構件，其中該第3密封構件係密封該模組外殼本體部、該淨水頭及該凸緣部。
- 如請求項1至3及6項中任一項之匣型中空絲膜模組，其中該支持部係在其內周面具有錐形形狀、或階差。
- 如請求項4之匣型中空絲膜模組，其中該支持部係在其內周面具有錐形形狀、或階差。
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