JPH0549873A - 中空糸型モジユール - Google Patents

中空糸型モジユール

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JPH0549873A
JPH0549873A JP3206708A JP20670891A JPH0549873A JP H0549873 A JPH0549873 A JP H0549873A JP 3206708 A JP3206708 A JP 3206708A JP 20670891 A JP20670891 A JP 20670891A JP H0549873 A JPH0549873 A JP H0549873A
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hollow fiber
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Katsuhiko Hamanaka
克彦 濱中
Yoshio Kanda
好生 神田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 中空糸膜を外圧で使用した場合、濾過能力が
高く経時濾過圧変化の少ない中空糸型モジュールを提供
する。 【構成】 少なくとも一方の端部側面に原液導入ノズル
を有する円筒状ケース内に多数本の中空糸からなる糸束
が収納されてなる中空糸型モジュールにおいて、原液導
入ノズル部の中空糸束が円筒状の整流筒で囲まれてお
り、該整流筒に向かって開口した該原液導入ノズルのケ
ース内壁側の内径が整流筒に近づくほど大きくなってお
り、かつ該円筒状ケースの内径が整流筒に面した部分で
円筒状ケースの中央部に近づくほど小さくなるようなテ
ーパーを有する中空糸型モジュール。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、液体の分離や精製に
用いられる中空糸型モジュールに関するものである。更
に詳しくは、原液を中空糸外壁側から導入し、中空糸内
壁側から濾液を得る、いわゆる外圧濾過に好ましく適用
される中空糸型モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来からの内圧式濾過(原液を中空糸内
壁側から導入し、外壁側に濾液を得る方式)に用いられ
ている中空糸型モジュール、特に端部側面にノズルが配
置された円筒状ケース内に多数本の中空糸が収納されて
なるモジュールは、そのまま外圧式濾過に用いると、原
液導入ノズル付近の中空糸がモジュール内へ流れ込む原
液により大きな力を受けて密に集束し、液が束の中へ入
っていかないとか、場合によっては損傷を受ける事があ
った。これを避けるために、中空糸束を合成樹脂ネット
で包んだり、ノズルの開口部付近に邪魔板を設ける、あ
るいはケースと中空糸束の間に円筒状の防止壁を設ける
等の工夫が成されている。
【0003】しかしながら、これらの中空糸モジュール
では、ノズルから導入された原液が邪魔板あるいは防止
壁にあたって圧力損失が生ずる分、中空糸に液圧がかか
らなくなり濾過能力が不足するという問題があった。本
発明者らは、この問題に対し既に 特願平2−2733
74号で示す様に糸束の端部に整流筒を設け、しかもノ
ズルの内径を整流筒に近づくにつれ大きくすると言った
方法で解決した。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特願平
2−273374号の方法においても原水の水質が悪い
場合には、濾過能力が早期に低下すると言った問題があ
った。これはケース内面の原液の流れが、周方向で分布
があるために流速の遅い部分があり、そこから膜面上の
汚れの進行がはじまるためと推定される。
【0005】本発明の目的は、濾過能力に優れ、しかも
長期安定運転のできる(濾過圧の上昇変化の少ない)中
空糸型モジュールを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
方の端部側面に原液導入ノズルを有する円筒状ケース内
に多数本の中空糸からなる糸束が収納されてなる中空糸
型モジュールにおいて、原液導入ノズル部の中空糸束が
円筒状の整流筒で囲まれており、該整流筒に向かって開
口した該原液導入ノズルのケース内壁側の内径が整流筒
に近づくほど大きくなっており、かつ該円筒状ケースの
内径が整流筒に面した部分で円筒状ケースの中央部に近
づくほど小さくなるようなテーパーを有することを特徴
とする中空糸型モジュールである。
【0007】図1、図2は本発明の1例を示す概略断面
図である。本発明に使用する整流筒は、強度と耐溶出性
を備えたものなら何でも使用できるが、ケースと同じ部
材やポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチックの
成形成品が好ましく用いられる。又これらの整流筒は両
端部に設けてもよいが、少なくとも一方端部に用いる必
要がある。
【0008】また整流筒の形状としては、円筒状、多角
形筒状がとりうるが、円筒状が好ましい。この整流筒の
外径は、その外側に存在する円筒状ケース部分の最少内
径の98〜50%程度が好ましい。98%を超えると圧
力損失が大きく、又50%未満では充填可能な中空糸の
本数が少なくなり、モジュール当りの処理能力が少なく
なってしまう。
【0009】整流筒の長さは端部の接着剤に埋まってい
る部分を除くと、糸束長の3〜20%程度が好ましい。
3%未満では、整流の効果が少なくなり、透水量が減少
したり、又糸切れの可能性が出てくるので好ましくな
い。また、20%を超えると、透水量の低下がおきやす
くなるため好ましくない。整流筒には接着強度を上げる
ために接着剤に埋まる部分に穴があいていても良く、
又、円筒状ケース3との固定のために突起物7を設けて
も良い(図3,図4)。原液導入ノズル2は、液が円滑
な流れを形成して円筒状ケース3内に流入するように、
糸束端部の接着剤層5に隣接して配置されているのが好
ましい(図2)。又原液導入ノズル2の流入方向に対し
て90°近傍の位置にある整流筒側面部に液抜の穴があ
っても良い。
【0010】本発明においては、整流筒に向かって開口
した原液導入ノズルのケース側の内径が整流筒に近づく
ほど大きくなっていることを特徴としている。即ち、図
1において、液が導入される側の中空糸束端部外周には
前記の整流筒1が設けられ、整流筒1に向かって開口し
たノズル2はその開口部においてケース側の内径が増大
している。
【0011】原液導入ノズル2から円筒状ケース3内へ
導入される液は、円筒状ケース3と中空糸4の束の間に
介在する整流筒1にぶつかったのち、整流筒と円筒状ケ
ースの間の円環状の隙間6を流れて中空糸束へ供給され
る。その際、原液導入ノズルの円筒状ケース側の内径が
整流筒へ近づくほど大きくなっていると、同一圧力での
液の圧力損失が少なくなる。原液導入ノズルの内径は、
円筒状ケース側の開口部付近で増大していさえすれば、
原液導入ノズル全体として途中に細い部分があってもさ
しつかえない。内径の増大の仕方は直線的であってもよ
いし曲線的であってもよいが、第1図に示すようにケー
スへの開口内壁にRをもたせた形状が最も好ましい。
【0012】この発明によるモジュールは、高流量域で
用いられる場合に顕著な効果を示す。高流量域では一般
にノズル内の液の線速が0.5m/sec以上である。
この発明は、特に線速1.0m/sec以上で用いる場
合において特に効果が大きい。また本発明においては、
円筒状ケースの内径が整流筒に面した部分で円筒状ケー
スの中央部に近づくほど小さくなるようなテーパーを有
していることを特徴としている。
【0013】円筒状ケースの内径は、整流筒に面した部
分で、円筒状ケースの中央部に近づく程ゆるやかなテー
パーを形成しているが、図6におけるθが45°以下、
好ましくは30°以下、5°以上である。その内径の細
くなる割合は、整流筒の配置される側のケース端部内径
に対して5%以上20%未満が好ましい。5%未満で
は、原液の流入の際、整流筒に沿った均一な流れが得ら
れにくく、濾過能力の経時低下が大きくなり易い。又、
20%以上の場合はモジュール中心に比べ端部の太くな
り方が大きいために取り扱いづらい。又、細くなる部位
に関しては整流筒の面した部分なら全体であっても,一
部分であっても良い。
【0014】円筒状ケース内面に急激な段差(例えば、
図6におけるθが45°をこえるような段差)がある場
合には、圧力損失が大きくなり、又 ケース内径が変化
ない場合には、何故か円管状の均一な流れになりにく
く、汚れが膜の外表面上に堆積しやすくなる。整流筒の
面していない部分については、ケース内径は何ら限定は
しない。又、通常の多孔状の円筒体を糸束と円筒状ケー
スの間に配置しても良いし、又、何も配置しなくとも良
い。
【0015】糸束は単独あるいは分割して合成樹脂ネッ
トでくるんでいても良いし、又、何もくるんでいなくて
もよい。ケース材質は特に限定しないが、強度,成型性
及び溶出性等からボリ塩化ビニル,ポリカーボネート,
ポリスルホン,ポリエーテルエーテルケトン,PFA
(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニ
ルエーテル共重合体),ポリ弗化ビニリデン等の合成樹
脂が好適に用いられる。
【0016】本発明において、円筒状ケースの内径は、
整流筒に面する部分で円筒状ケースの中央部に近づく程
小さくなっている。この様な内径を持つケースを作る方
法としては色々存在するが、一般的には押出成形により
均一な厚みを持つパイプを成形し、このパイプの端部内
側を斜めに削り取り、別に射出成型により成形したノズ
ル付モジュール端部部材9と接着或いは溶着により接合
する方法で得られる。
【0017】本発明は円筒状ケースが端部側面にノズル
を有する部分と円筒状パイプとの接着或いは溶着により
接合されている場合において特に顕著な効果を示す。接
合型の従来モジュールでは接合部内面に段差が存在し、
それが流れの抵抗、偏流のもとになっていたためであ
る。
【0018】
【実施例】以下実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。
【0019】
【実施例1】ポリスルホン製中空糸状限外濾過膜(内径
0.65mm,外径1.10mm,純水透水量1.35
l/Hr・ kg/cm2 ・m・25℃)7200本を両側側面に
ノズルを有する最少内径130mmのポリスルホン製円
筒状ケースに収納し、一端部に外径124mm、有効長
(接着剤に埋もれる部分を含まない長さ)130mmの
ポリプロピレン製円筒状整流筒を配して中空糸両端部を
エポキシ接着剤で液密にシールし、有効中空糸長930
mmの両端集水型モジュールを組み立てた。
【0020】整流筒に向かって開口したノズルのほぼ中
央部での内径は33mmでノズルとケースのつくる角に
その頂点から5mmの位置から5Rの丸みをつけた。ケ
ースの内径は両端部で143mmあり、パイプとの接着
部分で28mmにわたって、130mmまで細くなって
いる(θは約13°である)。本モジュールケースはノ
ズルを有するヘッド部とノズルを有しない肉厚5mmの
パイプ部を別々に成形し、接着により組み立てたもので
あるが、実質的な段差がなく、整流筒に面した部分でケ
ース内径をケース中央部に近づく程小さくするために、
図2の様にパイプの内面の角おとしを行なっている。
【0021】整流筒に向かって開口したノズルから25
℃の純水をモジュール内に9.5m3/hr 供給し、ノズル
2´より0.5m3/hr を濃縮液として抜き出し、9m3/h
r の濾過を行なった。濾過に要した圧力
【0022】
【数1】
【0023】ここで Pi ;原液入口圧力 kg/cm20 ;原液出口圧力 kg/cm2 Pf1 ;濾液出口1圧力 kg/cm2 Pf2 ;濾液出口2圧力 kg/cm2 は通水開始5分後において1.00kg/cm2であり、濾過
を200時間連続して行なった後は1.01kg/cm2であ
った。
【0024】又、200時間運転後の糸切れは全くなか
った。
【0025】
【実施例2】パイプの内面の角おとしを行ない、ケース
の内径は両端部で143mmであるが、パイプとの接着
部分で14mmにわたって130mmまで細くなってい
る(θは約25°である)事以外、実施例1と同様のモ
ジュールを作った。実施例1と同様に25℃の純水をモ
ジュール内に9.5m3/hr 供給し、9.0m3/hr の濾過
を行なった。濾過に要した圧力Pは通水開始5分後にお
いて1.01 kg/cm2 であり、濾過を200時間連続し
て行なった後は、1.03 kg/cm2であった。
【0026】又、200時間運転後の糸切れは全くなか
った。
【0027】
【実施例2】パイプの内面の角おとしを行ない、ケース
の内径は両端部で143mmであるが、パイプとの接着
部分で5.5mmにわたって130mmまで細くなって
いる(θは約45°である)事以外、実施例1と同様の
モジュールを作った。実施例1と同様に25℃の純水を
モジュール内に9.5m3/hr供給し9.0m3/hr の濾過
を行なった。濾過に要した圧力Pは通水開始5分後にお
いて1.01kg/cm2 であり、濾過を200時間連続し
て行なった後は1.05 kg/cm2 であった。
【0028】又、200時間運転後の糸切れは全くなか
った。
【0029】
【比較例1】実施例1で用いたのと同様のパイプを端部
内側を削らずに使用した。ケースの内面にはパイプとの
接合部にθが90°の高さ5mmの急激な段差が存在し
ていた。実施例1と同様な濾過を行なった所、9.0m3
/hrの濾過に濾過開始5分後で1.03kg/cm2必要であ
り、又、200時間運転後の濾過圧は1.10kg/cm2
で上昇した。
【0030】
【発明の効果】この発明によれば、濾過能力が大きく、
しかも経時的に安定した(濾過圧上昇の少ない)モジュ
ールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の中空糸型モジュールの1例を示す説明
図。
【図2】本発明の中空糸型モジュールの他の1例を示す
説明図。
【図3】本発明で使用する整流筒の断面の1例を示す説
明図。
【図4】本発明で使用する整流筒の1例を示す説明図。
【図5】本発明で使用するノズルの内径の変化の仕方を
説明する2例の図。
【図6】本発明で使用する円筒状ケースの内径の変化の
仕方の1例を説明する図。
【符号の説明】
1 円筒状整流筒 2,2´ ノズル 3 モジュールケース 4 中空糸 5 接着剤 6 円筒状の隙間 7 多孔状の円筒体 8 キャップ 9 ノズル付端部部材 10 パイプ部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一方の端部側面に原液導入ノ
    ズルを有する円筒状ケース内に多数本の中空糸からなる
    糸束が収納されてなる中空糸型モジュールにおいて、原
    液導入ノズル部の中空糸束が円筒状の整流筒で囲まれて
    おり、該整流筒に向かって開口した該原液導入ノズルの
    ケース内壁側の内径が整流筒に近づくほど大きくなって
    おり、かつ該円筒状ケースの内径が整流筒に面した部分
    で円筒状ケースの中央部に近づくほど小さくなるような
    テーパーを有することを特徴とする中空糸型モジュー
    ル。
JP3206708A 1991-08-19 1991-08-19 中空糸型モジュール Expired - Lifetime JPH0779953B2 (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013146821A1 (ja) * 2012-03-30 2013-10-03 東レ株式会社 中空糸膜モジュール
KR20140001011U (ko) * 2012-08-06 2014-02-14 도레이 카부시키가이샤 중공사막 모듈 및 중공사막 모듈 유닛
JP2017039063A (ja) * 2015-08-17 2017-02-23 旭化成株式会社 中空糸膜モジュール
EP3088069B1 (en) * 2013-12-27 2023-08-02 Toray Industries, Inc. Hollow-fiber membrane module

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JP2017039063A (ja) * 2015-08-17 2017-02-23 旭化成株式会社 中空糸膜モジュール

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