JPH0321328A - 多管直列型膜濾過モジユール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、限外Ｆ過，特にＰ過モジュールを提供すべく
直列に連結された管型膜および該Ｐ過モジュールの製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

高圧逆浸透および低圧限外ｒ過の方法および装置に半透
過性限外Ｐ過膜装置が長い間便用されてきた。典型的に
，それらの膜は細管に或形されて円筒容器内でグループ
にされる。支持部材がそれらの細管全一定の間隔を保っ
て保持する、そのアセンブリはモジュールと呼ばれる。

１つ以上のモジールを使用して，Ｍ合体エマルジョンや
ラテックス．　体ｉ．　水ｔｑエマルジョンおよび低分
子量の固体、蛋白質成分を含有するホエー溶液のような
液体固体系金含む広範囲の液体と固体を濃縮又は分離す
る半透過性の管型膜を構成する典型的な材料は酢酸セル
ロースである。

前記のモジュールは，それらの細管がモジュールが使用
されるｒ過プロセスの要求に依存して直列又は並列関係
になるように配置される。典型的に、必要なＦ過を達成
するために多数のモジュールを一緒に連結する。

並列配置に対して，直列に配列された細管を有するモジ
ュールはいくつかの利点がある。例えば、圧力降下が限
定要素でたい場合には、直列に配列された所定数の細管
に必要なポンプ・サイズの要件は並列に配列された同数
の細管の場合よりかなり小さい。直列モジュールのもう
１つの利点は、ｒ過膜の内表面の浄化がモジュールを構
成する細管に流通させるために適当な大きさのスポンジ
・ボールを挿入することによって達戒できることである
。このスポンジ・ボールによる浄化法は、並列のモジュ
ールの場合には信頼して利用できたい，なぜならば流体
流がスポンジ・ボールを個々の細管の各々に確実に運ぶ
ことができないからである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、直列配列のろ過モジュールの場合にも欠
点があることが知られている。直列の配列は多数のグロ
メットおよび／捷たはエクスパンダ並びにヘッダ又はＵ
型ベンド、支え板および締め具を必要とする。直列配列
の典型的な限外ｆ過モジュールが１９８２年１月５日付
け米国特許第４，３０９，２８７号に開示されている。

直列配列のろ過モジュールにこれまで必要であった多数
の構成要素は，同じような並列配列のモジュールに比べ
て毛ジュールの製造コスＩｆ著しく高めるのみならず，
漏れの可能性を実質的に増しそれに伴って保守費を増す
。直列配列の限外沢過モジュールに対する従来技術によ
る構成の別の欠点は、グロメット，エクスパンダおよび
Ｕ型ベッドの使用が流体通路に沿って不均一な表面を作
り、それがモジュールの浄化に使用するスポンジ・ボー
ルを動かなくなせることである。しかしたから、周期的
たスポンジ・ボールの浄化が必要た用途には，直列配列
のモジュールが使用される。

従って、本発明は，ボンピングの必要条件を最小にする
ために限外Ｐ過細管が直列に配列されるが，従来技術の
現在用いられているヘッダに必要な極めて多数の部品に
対して単一の端板と共に単一のユニット式ヘッダを使用
するところの限外Ｆ過モジュールおよびその製造方法を
提供することを主目的としている。

本発明の別の目的は，特徴的な従来技術による直列配列
のろ過モジュールを有する多連結要素を必要とすること
たく流体タイト・シールを保証するために細管の周囲に
ポツテイング・コンバウンドを注型することによってｒ
過細管が接合されるところの直列配列のろ過モジュール
および該モジュールの製造方法を提供することである。

さらに本発明の別の目的は、これ１での直列配列のモジ
ュールよシも著しく少ない数の構成要素を有し、それに
よってモジュール内の漏れの機会を少なくしかつ保守コ
ストを低減させる直列配列のろ過モジュールを提供する
ことである。

１た．本発明の極めて重要な目的は、モジュールを構成
する要素が比較的少たいために従来の直列配列のモジュ
ールよ９も著しく低い製造コストの直列配列のろ過モジ
ュールおよび該モジュールの製造方法を提供することで
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明により、第１および第２の開口端部および該開口
端部から透過体を除去する手段を備えた中空細長のろ過
容器を提供する工程；各々が前記開口端部の１つに挿入
され，かつ隣接する対のろ過細管を流体蔽密関係に連結
する複数のそれぞれのユニットのＵ形継手の一部分を提
供し、かつスポンジ・ボールの移動を止めることになる
不均一な表面が存在しないことを特徴とする端部プラグ
用型を提供するのに適した第１および第２の型部材を提
供する工゛程；前記型部材の１つを前記開口端部の１つ
に配置する工程；複数の前記Ｐ過細管を前記容器内に位
置決めし、該細管と前記１つの型部材を結合させる工程
：前記別の型部材を前記別の開口端部に配置し、前記細
管と前記第２の型部材を結合する工程；前記容器を鉛直
位置に配置する工程；前記容器の底端部に成形性材料を
導入して，前記型部材の１つおよび前記細管を少なくと
も部分的に取り囲む工程；前記成形性材料を硬化させて
，前記端部プラグの１つを提供する工程；前記容器を第
２の鉛直位置に配置して、その端部を前記第１の位置か
ら１８０回転させる工程；前記容器が前記第２の鉛直位
置にあるときに前記容器の底端部に成形性材料を導入し
て、前記別の型部材および前記細管を少なくとも部分的
に取り囲む工程；前記成形性材料を硬化させて、前記別
の端部ブラグを提供する工程；前記型部材を前記容器の
端部から除去する工程；および前記プラグの端部を第１
および第２の端板でおおって，＠記Ｕ−型継手を完或さ
せる工程から成ることを特徴とする，直列に連結された
複数のろ過細管を含みスポンジ・ボールのこすりによっ
て浄化できるｆ過モジュールの製造方法が提供される。

さらに、本発明によク前記開口端部に配置された第１お
よび第２のユニット或形端部プラグ、該端部プラグは、
スポンジ・ボールの移動を止めることになる不均一な表
面が存在しない複数のそれぞれのユニット式Ｕ一型継手
を部分的に提供する構成を有する；前記端部プラグによ
って流体タイト関係に受入れられかつ一定の間隔をもっ
て保持された入口細管および出口細管を含む複数のろ過
細管；入口細管および出口細管を除いて、両端において
Ｕ一型継手で連結されている隣接する対の細管，前記入
口細管および出口細管は前記端部プラグにおいてそれぞ
れ１端で入口および出口開口に連結され、それによって
前記細管の全てが直列関係に連結される構成を有する；
および前記端部プラグに連結され該端部プラグと励同し
て前記複数のそれぞれのＵ一型継手を提供する第１およ
び第２の端板から成ることを特徴とする、直交流型限外
ｒ過に使用され、かつスポンジ・ボールによる浄化に適
したｒ過モジュールが提供される。

〔実施例〕

本発明の特定の用途である直交流型の膜Ｐ過において、
固体管状沢過容器はその長手力向に延在する複数の限外
Ｐ過細管を備える。これらの細管はフイード流を通過さ
せるために所定の間隔をもって保持されている。限外Ｐ
過容器側壁における対向して延在する入口と出口は浸透
（又は透過）体がモジュールを出る通路を提供する。複
数のモジュールは相互連結関係に配列できるけれども、
簡潔のために，ここでは単一モジュールのみを説明する
。

最初にＭ５図を参照すると、本発明に従って作ったＰ過
モジュールが数字１０で示されている。

モジュール１０は細長で一般に円筒形のろ過容器１２と
，複数の限外沢過細管１４と、端部プラグ１６と端板１
８を含む。

第４図および第５図に示すように，容器１２は、端部が
開放すると共に端部軸継手２２を含む２つの細長で剛性
の円筒形部材２０からなる。端部継手２２の各々は同じ
ものであって，部材２０の一端を受け入れるフレア・ベ
ルを含む。適当ｋ接着剤又は他の結合手段によって軸継
手２２を部材２０へ固定する。継手２２のベル端部は，
容器１２の縦軸から９０の角度で延在する一体アーム２
８を備えた円筒形本体部２６と一体構造である。アーム
２８は開口３２（第４図）を画定するフレア端部３０を
有する。溝３０ａはフレア端部３０の外向き表面に設け
られている。継手本体２６の端部において、ベル端部２
４は外側へ広がシ厚いさらに構造強度を得るために壁部
３４を備える。厚い壁３４の端部表面には密封用溝３４
ａがある。

第１図〜第３図を参押して．端部プラグ１６を形威する
型部材を以下に説明する。本発明の方法において２つの
型部材が使用されるが，それらは同一であるのでここで
は１つだけを詳細に説明する。型部材は第２図で一般に
数字３６で示す、そして両側の周方向に延在する密封リ
ング３８ａと３８ｂを有する一軽に平らな部分３８を含
む。カツプラ構戒要素４０（その１つを第３図に詳しく
示す）は平坦部３８と一体であってそれから鋭角で延在
している。各カツブラ構成要素４０は一般に円筒形のベ
ース部４２を含み、該ベース部から湾曲部４６によって
結合されている一体構造の２つの円すい部４４が延在し
ている。各円すい部４４は、円筒形でベース部４２の直
上に配置されるベース端部４４ａ’！ｚ有する。第３図
から明らかたように、カツプラ構成要素４０の全体は開
口又は中空構造である。

改良カツプラ構成要素１４０（第１図及び第２図）はベ
ース部１４２と単一円すい部１４４からなる。円すい部
１４４はベース部１４２の直上に位置する円筒形ベース
部ｔ４４ａ’ｅ有する。ベース部１４２は、その直径が
半分より少し小さいことを除いて前記のベース部４２と
実質的に同一であると共に，円すい部１４４も前述の円
すい部４４と実質的に同一である。ベース１４２の上に
は１つの円すい部１４４があるだけであって、構成要素
４０の湾曲部４６に対応する要素は必要たい。

複数のタプ４８が要素４０及び１４０から反対方向に平
坦部３８から延在して、使用後に型を握持してそれを容
器１２から抜き取る手段を提供する。

本発明の方法の実施において、容器１２はその開口端部
に入る大きさの２つの型部材３６と共に溝３４ａに入れ
る密封リング３８ａを提供される。

１つの型部材３６を所定の位置に配置した後、限外Ｐ過
細管１４（第４図及び第５図）の一端を円すい部４４及
び１４４に入れる。第３図に示すように、細管１４は、
一般に円すい形部４４，１４４のベース部と細管とがび
ったシ摩擦嵌合するようたサイズになっている。全ての
細管が所定の場所に配置されたら，第２の型部材３６を
正しい位置に配置して第１の型部材の場合のように容器
１２の反対側端部を閉鎖する。その場合，両方の型部材
の配置には慎重に一端で単一の円すい部４４と入口細管
とを反対側端部で出口細管とを整列させる必要がある。

次に容器１２を鉛直に配向させる。第４図に示すように
，ノズル５０を開口３２を通して容器１２の内側に配置
し、該ノズルを介して成形性（グラスチック）材料５２
を容器底部に注入する。成形性材料としてはエポキシ樹
脂が望１しい、その理由は結合および圧縮強度、比較的
速い硬化時間，および限外ｆ過法が適用される大部分の
材料に対して不活性である、等多くの望！しい性質を有
するからである。もちろん、他の成形性材料も利用する
ことができる。材料５２は、それが型部材３６を完全に
おおい，材料が硬化したときに流体タイト・シールが確
実に形成されるように細管１４に沿って十分な離距延在
する捷で容器に注入する。

材料５２が硬化すると、端部プラグ１６が提供される。

第６図〜第８図からわかるように、端部ブラグ１６Ｆｉ
．ａ管１４の隣接対の間に複数の個々のユニットのＵ型
導管継手５６ｙ＆：．提供する。各継手は間仕切壁部６
０によって分離され湾曲部６２によって接合された一般
に円筒形脚部５８を含む。

端部プラグ１６も入口細管１４を囲み該細管と連通ずる
入口開口６４を提供する。材料５２が硬化して端部プラ
グ１６が形成された後，型部材３６は直ちに除去するか
、或いは第２の端部プラグが形成されて２つの型部材が
実質的に同時に除去される１で毛の場所に置かれる。

いずれの場合においても、第１の端部プラグを形成後に
容器ｌ２は第２の鉛直位置に配向して２つの端部を前記
第１の位置から１８０回転させる。

従って，第２の端部は第１の端部に対する第４図に示し
た位置と同じ位置にたる、そして再び成形性材料５２を
ノズル５０によって開口３２を通して容器の底部に導入
する。その成形性材料は、第２の型部材３６並びＫｌｌ
ｆＪ管１４の端部を流体タイト・シールを確実に形成す
るのに十分な長さに渡って完全におおうように再び添加
される。

材料５２は、硬化させて前述の端部プラグと同一の第２
の端部プラグ１６を提供する。第２の端部プラグの場合
に，前に入口開口として示したユニットの開口６４は出
口開口として役立ち、出口細管１４と連結する。この点
で、型３６におけるカツプラ構成要素４０の空間配向を
慎重に選択すると共に、容器における第２の型部材の位
置を容器の反対叫端部における第１の型部材の回転位置
に対して約１５回転させることによって、両方の型に対
して同一の型の立体配置をすることができることに注目
すべきである。

第２の端部プラグを形成した後，容器１２から第２の型
部材３６を除去する。次にプラグ１６の露出端部を第１
および第２のむく端板１８でカバーする。弾性材料のガ
スケット・シール６６を厚い壁部３４の端面に着座させ
、適描々締め具（図示せず）のような通常の手段によっ
て端板１８を保持する。各端板１８は，開口６４と正し
く合う，従って入口開口壕たは出口開口として役立つ開
口を提供する外側に突出するニツブル６８を備える。

第７図からわかるように，各端板１８は端部プラグ１６
と協同して，導管湾曲部６２の各々に端部壁又はカバー
を提供することによりＵ型導管継手５６を完成する。

典型的な装置において．Ｐ過ぜんとする流体のフイード
流は容器１２に第５図の右側の開口７０を介して入る、
そして第２および対向端板ｌ８にｋけるニツプル６８に
よって提供される出口開口を介して濃縮体として容器１
２を流出する前に直列に連接された細管の各々を流通す
る。浸透体はアーム２８を介して容器１２を排出する。

モジュール１０の使用中に限外Ｐ過膜の内表面は付着物
によって詰１るようになυ、それによつてモジュールの
処理能力を低下させることになる。

最大の流通体積並びにＰ過効率を維持するために、スポ
ンジ状の材料の小球７２（第５図及び第７図）を周期的
にモジュールに導入して内部膜表面をこすって付着物を
除去する。スポンジ・ボールがおだやかにかつ効果的に
細管の内表面に係合して内表面をこすって付着物を除去
するようにスポンジ・ボールの直径は慎重に選ぶ。ｆ過
モジュールのユニット構造のために，直列配置のモジュ
ール用の従来のＵ型連結部と比較してＵ型継手５６の１
つに捕獲される危険が少た〈スポンジ・ボール７２はＰ
過路を移動する。

以上の説明から、本発明が前述の全ての目的並びに本発
明商的用途に利用する場合に明らかにたるであろう他の
利点を得るのに適したものであることがわかる。

本発明の範囲を逸脱することたく、多くの実施態様を作
ることが可能であるから，ここに説明した又は添付図面
に示した全ての事項は説明のためのものであって、限定
を意図したものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本発明によるＦ過モジュールの製造に使用す
る型の平面図；第２図は第１図に示した型の側面図；第
３図は第１図に示した型の一部分の縦断面図；第４図は
第１図の線４−４についての縦断面図；第５図は，本発
明の方法に従って製造した沢過モジュールの部分側面図
；第６図は第５図の線６−６についての縦断面図；第７
図は第６図の線７−７についての縦断面図；そして第８
図は本発明に利用される端部プラグの断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１および第２の開口端部および該開口端部から透
   過体を除去する手段を備えた中空、細長のろ過容器を提
   供する工程； 各々が前記開口端部の１つに挿入され、か つ隣接する対のろ過細管を流体液密関係に連結する複数
   のそれぞれのユニットのＵ型継手の一部分を提供し、か
   つスポンジ・ボールの移動を止めることになる不均一な
   表面が存在しないことを特徴とする端部プラグ用型を提
   供するのに適した第１および第２の型部材を提供する工
   程； 前記型部材の１つを前記開口端部の１つに 配置する工程； 複数の前記ろ過細管を前記容器内に位置決 めし、該細管と前記１つの型部材を結合させる工程； 前記別の型部材を前記別の開口端部に配置 し、前記細管と前記第２の型部材を結合する工程； 前記容器を鉛直位置に配置する工程； 前記容器の底端部に成形性材料を導入して、前記型部材
   の１つおよび前記細管を少なくとも部分的に取り囲む工
   程； 前記成形性材料を硬化させて、前記端部プ ラグの１つを提供する工程； 前記容器を第２の鉛直位置に配置して、そ の端部を前記第１の位置から１８０°回転させる工程； 前記容器が前記第２の鉛直位置にあるとき に前記容器の底端部に成形性材料を導入して、前記別の
   型部材および前記細管を少なくとも部分的に取り囲む工
   程； 前記成形性材料を硬化させて、前記別の端 部プラグを提供する工程； 前記型部材を前記容器の端部から除去する 工程；および 前記プラグの端部を第１および第２の端板 でおおつて、前記Ｕ−型継手を完成させる工程から成る
   ことを特徴とする、直列に連結された複数のろ過細管を
   含みスポンジ・ボールのこすりによつて浄化できるに過
   モジュールの製造方法。 ２、前記成形性材料の導入工程が、前記材料と前記細管
   との間に流体タイト・シールを形成させることを含む請
   求項１記載の方法。 ３、前記成形性材料の導入工程が、エポキシ樹脂材を導
   入することを含む請求項２記載の方法。 ４、第１および第２の開口端部、および透過体を回収す
   る手段を備えた細長のろ過容器； 前記開口端部に配置された第１および第２ のユニット成形端部プラグ、該端部プラグは、スポンジ
   ・ボールの移動を止めることになる不均一な表面が存在
   しない複数のそれぞれのユニット式Ｕ−型継手を部分的
   に提供する構成を有する； 前記端部プラグによつて流体タイト関係に 受入れられかつ一定の間隔をもつて保持された入口細管
   および出口細管を含む複数のろ過細管； 入口細管および出口細管を除いて、両端に おいてＵ−型継手で連結されている隣接する対の細管、
   前記入口細管および出口細管は前記端部プラグにおいて
   それぞれ１端で入口および出口開口に連結され、それに
   よつて前記細管の全てが直列関係に連結される構成を有
   する；および 前記端部プラグに連結された該端部プラグ と協同して前記複数のそれぞれのＵ−型継手を提供する
   第１および第２の端板から成ることを特徴とする、直交
   流型限外ろ過に使用され、かつスポンジ・ボールによる
   浄化に適したろ過モジュール。 ５、前記端板の１つが入口開口を前記入口細管に連結し
   、前記他の端板が出口開口を前記出口細管に連結した請
   求項４記載のろ過モジュール。 ６、前記プラグがエポキシ樹脂からなる請求項５記載の
   ろ過モジュール。