JP2000262869A - 中空糸膜モジュール用ハウジングケース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハウジング部材の肉厚を厚くすることなく耐
圧性能を向上させた、中空糸膜モジュール用ハウジング
ケースを提供する事を目的とする。 【解決手段】 熱可塑性樹脂からなるパイプとヘッダー
を接着剤で接着固定した中空糸膜モジュール用ハウジン
グケースにおいて、使用する接着剤の硬化後の引張伸度
が、ハウジング部材の引張伸度より大きい中空糸膜モジ
ュール用ハウジングケース。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中空糸膜モジュー
ル用ハウジングケースに関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで、モジュールの全長が１０ｃｍ
〜３０ｃｍと短い場合、モジュール用ハウジングケース
は、パイプとヘッダーが一体成形されたものが使用され
ているが、全長が１ｍを越える様な長いモジュールの場
合には、一体成形が難しいため、パイプの両端部にヘッ
ダーを接着剤により接着固定したハウジングケースが用
いられている。

【０００３】ところで、膜で濾過した濾液を遠方に送液
する場合に、濾液を一旦濾液タンクに貯めて、送液ポン
プで送る事が行われているが、濾液タンクや送液ポンプ
を省いて、原液供給ポンプの供給圧力を高くして、濾過
側の圧力でそのまま送液する事が行われる様になってき
た。送液する距離が長くなると、濾過側の圧力を高くす
る必要があり、そのため、高い耐圧性を有するモジュー
ル用ハウジングケースが望まれている。また、ナノフィ
ルターの様に透水量が小さく、高圧にして濾水量を増や
す濾過運転を行う必要が有る場合にも、高い耐圧性を有
するモジュール用ハウジングケースが望まれる。

【０００４】モジュール用ハウジングケースの耐圧を高
くするために、ハウジングケース部材であるパイプとヘ
ッダーの肉厚を厚く設計すると、パイプとヘッダーはそ
れぞれ単独では耐圧性を満足する。ところが、接着剤で
パイプとヘッダーを接着固定したハウジングケースで
は、耐圧性が低下すると言う現象が起こる。これを解決
し、ハウジングケースの耐圧を高くするためには、設計
以上にパイプやヘッダーの肉厚を厚くするか、ハウジン
グケースの外周をＦＲＰ補強する等の必要があるが、ハ
ウジングケースの重量が重たくなってしまう。また、ハ
ウジング部材の成形が難しくなり、ハウジングケースの
組立も煩雑になると言う問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ハウジング
部材の肉厚を厚くすることなく耐圧性能を向上させた中
空糸膜モジュール用ハウジングケースを提供する事を目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するため鋭意検討し、本発明をなすに至った。す
なわち、本発明は、熱可塑性樹脂からなるパイプとヘッ
ダーを接着剤で接着固定してなる中空糸膜モジュール用
ハウジングケースにおいて、該接着剤の硬化後の引張伸
度が、該ヘッダー及びパイプの材質の引張伸度より大き
い事を特徴とする中空糸膜モジュール用ハウジングケー
スに関する。

【０００７】本発明の中空糸膜モジュール用ハウジング
ケースは、ハウジング内に中空糸膜を挿入してその少な
くとも一端をハウジングケースと液密的に接着固定した
一体型モジュールにも、また、中空糸膜カートリッジを
モジュールハウジングに着脱可能としたカートリッジ型
モジュールにも適用出来る。以下、図面を用いて本発明
のモジュール用ハウジングケースを説明する。

【０００８】図１は、本発明に用いられるヘッダーの一
例を示す上部半分を切り欠いた正面図である。図４は、
本発明に用いられるヘッダーの他の例を示す上部半分を
切り欠いた正面図である。本発明に用いられるヘッダー
４は、その一端に、パイプを挿入して接着固定するため
の円形の穴１が開口しており、その穴が他端開口部に連
通している、円筒形状を有する。ヘッダーの側胴部に
は、通常、原液、濾液、または濃縮液の流通するノズル
２が設けられるが、全濾過運転に用いるモジュールの場
合はノズルは無くても良い。穴１の開口部と反対側の開
口部の外周には、ハウジングキャップを取り付けるため
のキャップ固定用オスネジ３が設けられている。

【０００９】パイプを挿入して接着固定するヘッダーの
穴１は、図４に示すような、入口と奥側の穴の内径が同
じストレート穴形状でも、図１に示すような、入口の内
径が奥側の内径より大きいテーパー穴形状でも良い。パ
イプを接着するヘッダーの穴の奥の内面には、パイプの
差し込む長さを一定にするための突起５が設けられてい
る。また、穴１の内面には、接着力を増すために、荒ら
し加工や、Ｖ−溝加工を施しても良い。ヘッダーの作製
は、射出成形により行うことが出来る。

【００１０】図２および図５は、それぞれ本発明に用い
られるパイプの一例を示す、上部半分を切り欠いた正面
図である。図において、円筒状パイプの中間部は、省略
して記載されている。これらのパイプは、押し出し成形
で作製する事が出来る。押し出し成形されたのち、必要
長さに切断された図５に示す形状のパイプ６は、挿入す
るヘッダーの接着用穴がストレート穴形状の場合に使用
される。一方、図１に示すテーパー穴形状有するヘッダ
ーの場合には、パイプの端部外径を切削して、適合する
テーパー形状に加工した、図２に示すようなパイプ６が
使用される。

【００１１】ヘッダーと接着固定されるパイプの端部外
周面は、接着強度を高くするため、荒らし加工やＶー溝
加工が施こされていても良い。パイプの外径は、特に限
定されないが、３５ｍｍ〜２２０ｍｍの範囲のものが好
ましく用いられる。ヘッダーとパイプの材質としては、
熱可塑性樹脂を用いることができる。ハウジングケース
を作製する際、ヘッダーとパイプの材質は同一でも異な
っていても良い。材質が異なる場合は、モジュールの使
用中に熱履歴が加わった時に、接着部に応力が集中しな
いように線熱膨張係数が同一か近いものを選定する事が
好ましい。ヘッダーとパイプが同一素材の樹脂から作製
されたハウジングケースが特に好ましい。

【００１２】熱可塑性樹脂としては、ポリスルホン樹
脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリルスルホン樹
脂、ポリフェニルエーテル樹脂、アクリロニトリルーブ
タジエンースチレン共重合体樹脂（以下、ＡＢＳ樹脂と
略す）、アクリロニトリルースチレン共重合体樹脂、ポ
リフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、
ポリ塩化ビニル樹脂等、及びこれらのブレンド樹脂が好
ましく用いられる。

【００１３】ヘッダーとパイプからなるハウジングケー
スは、パイプの端部を、ヘッダーのパイプ接着用穴へ接
着することにより作製される。ヘッダーとパイプを接着
する時には、ヘッダーとパイプの接着面に接着剤を塗布
した後、ヘッダーの接着用穴の奥に設けられた突起にパ
イプがあたるところまでパイプを差し込む。また、ヘッ
ダー内面の突起とパイプの間に、中空糸膜の損傷を防ぐ
ための円筒状の整流筒をはさみ込んで固定しても良い。

【００１４】本発明において、ヘッダーとパイプを接着
するための接着剤は、硬化後の引張伸度が、ハウジング
部材であるパイプやヘッダーの材質の引張伸度より大き
いものでなければならない。ハウジング部材の材質より
引張伸度の低い接着剤を用いてパイプとヘッダーを接着
してハウジングケースを組み立てると、ハウジング部材
の元々の耐圧強度より低い耐圧性しか得られない。ヘッ
ダーとパイプの材質が異なる場合は、引張伸度の大きい
ほうの材質より大きい引張伸度を有する接着剤を選択す
る必要がある。モジュールを長期間使用する場合には、
接着剤の引張伸度の経時低下が生じる場合も考えられる
ので、好ましくは１．２倍以上、更に好ましくは、１．
５倍以上の引張伸度を有する接着剤を選択することが好
ましい。

【００１５】一方、本発明で用いられる接着剤の硬化後
の引張破断強度は、ハウジング部材であるヘッダーやパ
イプの材質の引張破断強度より大きくても良いが小さい
方がより好ましい。引張伸度、及び、引張破断強度は、
接着剤については、ＪＩＳ：Ｋ６３０１により、ハウジ
ング部材については、ＡＳＴＭ：Ｄ６３８に基づいて測
定した。

【００１６】接着剤の材質としては、エポキシ樹脂やウ
レタン樹脂が挙げられる。特にエポキシ樹脂では、シリ
コーン変性した弾性のある接着剤が好ましい。図３は、
本発明の中空糸膜モジュール用ハウジングケースの一例
を示す、上部半分を切り欠いた正面図である。図におい
て、ハウジングケースのパイプ部分の中間部は、一部省
略して記載されている。

【００１７】本発明のハウジングが適用される中空糸膜
の種類は、逆浸透膜、限外濾過膜、精密濾過膜、ガス分
離膜等である。中空糸膜の材質は、特に限定されず、ポ
リオレフィン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリアクリ
ロニトリル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリアミド系樹
脂、フッ素系樹脂、ポリエーテルケトン系樹脂などが用
いられる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、実施例により、本発明の中
空糸膜モジュール用ハウジンケースついて説明する。

【００１９】

【実施例１】図１の構造を有するヘッダー２個を、図２
に示すパイプの両端に接着し、図３に示すような中空糸
膜モジュール用ハウジングケースを組み立てた。ヘッダ
ーはＡｍｏｃｏ社製Ｕｄｅｌポリスルホン樹脂からな
り、パイプ接着用の穴の内径は、入口側が１４０．１ｍ
ｍ、奥側が１３７．１ｍｍのテーパー穴形状で、穴の深
さは、５０ｍｍである。

【００２０】ヘッダー単独の耐圧性を、水温１５℃で、
内側から水圧をかけて評価したところ、３１ｋｇ／ｃｍ
² で破壊した。パイプの材質はＡｍｏｃｏ社製Ｕｄｅｌ
ポリスルホン樹脂で、外径が１４０ｍｍ、内径が１３１
ｍｍで、両端の外径は５０ｍｍの長さで１３７ｍｍまで
テーパー加工されている。

【００２１】パイプ単独の耐圧性を、水温１５℃で内側
から水圧をかけて評価したところ、３９ｋｇ／ｃｍ² で
破壊した。ヘッダー及びパイプを構成するポリスルホン
樹脂の引張伸度は４７％、引張破断強度は７００ｋｇ／
ｃｍ² である。ハウジングケースの組み立てにあたって
は、ヘッダーのパイプ接着用の穴の内面とパイプの両端
外周面を、サンドペーパーで荒らし加工し、加工を施し
た面に硬化後の引張伸度が３５０％、引張破断強度８５
ｋｇ／ｃｍ² のエポキシ樹脂を塗布して、ヘッダーの接
着用穴にパイプを挿入し接着固定した。その後、室温で
２日、さらに５０℃で３日養生した。

【００２２】ハウジングケースの耐圧性を、水温１５℃
で、内側から水圧をかけて評価したところ、３１ｋｇ／
ｃｍ² で破壊した。

【００２３】

【実施例２】図４の構造を有するヘッダー２個を、図５
に示す中空糸膜モジュール用ハウジングのパイプの両端
に接着し、図３に示すような中空糸膜モジュール用ハウ
ジングケースを組み立てた。ヘッダーは旭化成工業
（株）製スタイラックＡＢＳ樹脂からなり、パイプ接着
用の穴の内径が、入口側も奥側も１４０．２ｍｍのスト
レート穴形状で、穴の深さは、５０ｍｍである。

【００２４】ヘッダー単独の耐圧性を実施例１と同様に
して測定したところ、３２ｋｇ／ｃｍ² であった。パイ
プの材質は旭化成工業（株）製スタイラックＡＢＳ樹脂
で、外径が１４０ｍｍ、内径が１３１ｍｍで、両端の外
径はストレート形状である。パイプ単独の耐圧性を実施
例１と同様にして測定したところ、３７ｋｇ／ｃｍ ² で
あった。

【００２５】ヘッダーを構成するＡＢＳ樹脂の引張伸度
は５４％、引張破断強度は４００ｋｇ／ｃｍ² 、パイプ
を構成するＡＢＳ樹脂の引張伸度は４７％、引張破断強
度は４４０ｋｇ／ｃｍ² である。ハウジングケースの組
み立てにあたっては、ヘッダーのパイプ接着用の穴の内
面とパイプ両端の外周面をアルコールで洗浄した後に、
洗浄した面に、硬化後の引張伸度が１１０％、引張破断
強度が１９０ｋｇ／ｃｍ² のウレタン樹脂を塗布して、
ヘッダーの接着用穴にパイプを挿入して接着固定した。
その後、室温で１日、さらに５０℃で１日養生した。

【００２６】ハウジングケースの耐圧性を、実施例１と
同様にして評価したところ、３２ｋｇ／ｃｍ² で破壊し
た。

【００２７】

【比較例１】接着剤だけを、硬化後の引張伸度が４．３
％、引張破断強度が８００ｋｇ／ｃｍ² のエポキシ樹脂
に変えた以外は実施例１と同様にして、モジュール用ハ
ウジングケースを組み立てた。室温で２日、さらに５０
℃で３日養生した後、実施例１と同様にして耐圧性を評
価したところ、２４ｋｇ／ｃｍ² で破壊した。

【００２８】

【比較例２】接着剤だけを、硬化後の引張伸度が７．１
％、引張破断強度が６７０ｋｇ／ｃｍ² のエポキシ樹脂
に変えた以外は実施例２と同様にして、モジュール用ハ
ウジングケースを組み立てた。室温で２日、さらに５０
℃で３日養生した後、実施例２と同様にして耐圧性を評
価したところ、２５ｋｇ／ｃｍ² で破壊した。

【００２９】

【発明の効果】本発明の中空糸膜モジュール用ハウジン
グケースは、ハウジング部材の肉厚を厚くすることな
く、ハウジングケースの耐圧性を高くすることが出来、
軽量化がはかれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられるヘッダーの一例を示す、上
半分を切り欠いた正面図である。

【図２】本発明に用いられるパイプの一例を示す、上半
分を切り欠いた正面図である。（パイプの中間部は省略
して記載されている）

【図３】本発明のモジュール用ハウジングの一例を示
す、上半分を切り欠いた正面図である。

【図４】本発明に用いられるヘッダーの他の例を示す、
上半分を切り欠いた正面図である。

【図５】本発明に用いられるパイプの他の例を示す、上
半分を切り欠いた両端部分の正面図である。（パイプの
中間部は省略して記載されている）

【符号の説明】

１・・・パイプ接着用の穴 ２・・・ノズル ３・・・キャップ固定用ネジ ４・・・ヘッダー ５・・・突起 ６・・・パイプ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂からなるパイプとヘッダー
   を接着剤で接着固定してなる中空糸膜モジュール用ハウ
   ジングケースにおいて、該接着剤の硬化後の引張伸度
   が、該パイプ及びヘッダーの材質の引張伸度より大きい
   ことを特徴とする中空糸膜モジュール用ハウジングケー
   ス。