JPH07194943A

JPH07194943A - 複数結合型中空糸膜モジュール

Info

Publication number: JPH07194943A
Application number: JP35196893A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Mihara; 和雄三原; Kazuhisa Kumami; 和久熊見
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-01
Anticipated expiration: 2017-04-08
Also published as: JP3272847B2

Abstract

(57)【要約】【目的】設置容積効率などを改良し、各膜エレメント
相互の結合などの取扱いを容易にした複数結合型中空糸
膜モジュールを提供する。【構成】中空糸膜からなる膜エレメントの複数個が、
一体形エンドキャップに組み付けられ、一体形エンドキ
ャップ内には貫通するパイプを有してもよい複数結合型
中空糸膜モジュール。また、膜エレメント外筒（ハウジ
ング）にあるＴ字形ポートは、相互のＴ字形ポート間を
ポート口の外径と同じ外径の短管でつなぎ、Ｏリングと
これを押さえるカラーにより接続されてもよく、相互の
Ｔ字形ポート間をポート口の外径とほぼ同じ内径の短管
でつなぎ、Ｏリングを挟んで挿入することによって連結
してもよい複数結合型中空糸膜モジュール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空糸膜からなる膜エ
レメントの複数個を集合させた膜モジュールに関し、よ
り詳細には、設置容積効率などを改良し、各膜エレメン
ト相互の結合などの取扱いを容易にした複数結合型中空
糸膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に中空糸膜モジュールは一定容積内
のろ過膜面積が大きくとれ装置を小型化できるため、種
々の膜分離用の用途に利用されている。中空糸膜モジュ
ールは通常複数の中空糸膜から成る中空糸膜束を中空糸
膜相互間とケ−スハウジングとを樹脂などにより接着封
止させ、中空糸膜の少なくとも片端端部面を開口した状
態で構成させている。また、これらの中空糸膜モジュー
ルを用い大量処理を行う場合には、２本以上の中空糸膜
モジュールに並列に流体を供給して使用している。この
ように、２本以上複数の膜モジュールを並列に使用する
に当たって、従来技術では膜モジュール間を一般の配管
材料または可撓チューブで連結して使用し、数本分の中
空糸膜モジュールを大きな１本のハウジングに収納して
中空糸膜モジュールの大型化を計っている。また、特開
平１−５００６４９号公報には、中空糸膜モジュールの
エンドキャップの側面に設けたポート孔を通じ、流体を
各膜モジュールに並列に分配すると共に、各エンドキャ
ップ側面を平面状に加工して、隣接するエンドキャップ
面をパッキンを挟むことにより中空糸膜モジュールの合
体化をする例が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここにおいて中空糸膜
モジュールを複数並べ、配管により多数本の中空糸膜モ
ジュールを連結する場合など、流体を並列に供給して使
用する場合には、配管または可撓チューブが膜エレメン
トの交換に際して取り外しが可能な方式であることが好
ましい。しかしながら、配管または可撓チューブを取り
外し可能にするために、従来では一般のユニオン継手も
しくはフランジ継手などを用いるため、隣接する膜モジ
ュールの間隔が大きくなり、膜モジュールの設置容積効
率の低下をきたす。また、前記特開平１−５００６４９
号公報の方法では、該平面状加工面のハウジングに対す
る平行度、ならびにキャップ単独の相対する平面状加工
面の平行度に高度の精密度を要するため、内部流体の漏
れにつながりやすい。また、ハウジングの上下に該キャ
ップを装着するに当たって、上下のキャップのポート面
の寸法に誤差が生じたり、或いは平行度に誤差が生じる
と隣接するモジュールとの接合部が合わなくなる可能性
をもっており、一般的な製造技術に比べ、高度な技術が
要求される。特に、加工精度の上昇によりキャップの製
作コストも高価なものとなる。さらに、隣接するモジュ
ールを接合する方法としてタイロッドによる締め付けを
採用するが、該構造のためにキャップの貫通孔部分のた
めのスペースが必要となり、この点もキャップの製作コ
ストが高価となる要因の一つとなる。

【０００４】一方、一般に中空糸膜モジュールは設置容
積の効率化を計るために、極限のコンパクト化が図られ
ており、そのために膜モジュール数本に値する能力のも
のを１本にまとめて大型化する努力がなされている。し
かながら、大型化に当たっては寸法および重量の増大に
伴う製造設備の新規投資を必要とし、製造や設置現場に
おいては持ち運びの際に重量物運搬機器や据付け取り付
け器具が必要となる。また、複数結合型膜モジュールの
使用上の問題点として、中空糸束の一部に欠損等が発生
した場合に膜モジュールの取り替えを行う必要が生じる
が、大型膜モジュールの場合にはその全体を取り替えな
ければならないが、小型複数結合型膜モジュールであれ
ば、欠損を生じた１本を交換するだけで済む。これら現
状より、製造上或いは使用現場において取扱いが容易で
あり、かつ、設置容積効率を向上させ、かつ安価な複数
結合型中空糸膜モジュールの開発が切望されている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は前記目的を
達成するため鋭意検討の結果、従来技術により製造され
た中空糸膜からなる膜エレメントの複数個を一体形エン
ドキャップに組み付けることにより設置容積の効率化を
図り、更には、各膜エレメント外筒（以下、ハウジング
と称す）の結合が短管の組み合わせることにより取扱い
が容易になることを見いだし本発明を完成させた。

【０００６】すなわち本発明は、中空糸膜からなる膜エ
レメントの複数個が、一体形エンドキャップに組み付け
られることを特徴とする複数結合型中空糸膜モジュール
または、前記複数個の膜エレメントが、１ないし２列
に、あるいは３本以上の膜エレメントを束状に並べられ
てなることを特徴とする複数結合型中空糸膜モジュール
を提供するものである。また、前記一体形エンドキャッ
プ内に貫通するパイプを有することを特徴とする複数結
合型中空糸膜モジュールを提供するものである。さら
に、Ｔ字形ポートを設けたハウジングのＴ字形ポート相
互の接続方法において、Ｔ字形ポート間をポート口の外
径と同じ外径の短管でつなぎ、Ｏリングとこれを押さえ
るカラーにより接続することを特徴とする複数結合型中
空糸膜モジュール、あるいは、前記Ｔ字形ポートのポー
ト口の外側がＯリング式接続が可能な形態になってお
り、内側は管用めねじを設けてねじ込み配管が接続可能
な形態になっていることを特徴とする複数結合型中空糸
膜モジュール、あるいは、Ｔ字形ポート間をポート口の
外径とほぼ同じ内径の短管でつなぎ、Ｏリングを挟んで
挿入することによって連結することを特徴とする複数結
合型中空糸膜モジュールを提供するものである。以下、
詳細に本発明を説明する。

【０００７】本発明による複数結合型中空糸膜モジュー
ルとして用いられる中空糸膜についてはどのようなもの
も装着ならびに使用が可能であり、孔径に関しては逆浸
透膜領域における数オングストロ−ムから数１００μｍ
程度のラフなろ過までどのような孔径のものでも使用可
能である。また、それらの材質としても制限はなく、例
えば、酢酸セルロ−ス系樹脂、ポリエ−テルスルホンや
ポリスルホンなどのポリスルホン系樹脂、ポリアクリロ
ニトリル系樹脂、ポリビニルアルコ−ル系樹脂、ポリプ
ロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、
ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリメチルメタ
クリレ−ト系樹脂、フッ素基含有樹脂、セルロ−ス系樹
脂、ＡＳ樹脂、セラミックスなどが例示され、さらにこ
れらが複合的に組み合わされているような複合膜でもよ
い。ろ過の目的に合わせ適宜選択することが可能であ
る。

【０００８】本発明にいう膜エレメントとは、複数の中
空糸膜を束状にしてハウジングに挿入し、両端あるいは
片端を樹脂により封止したのち、開孔したものをいう。
膜エレメントの大きさは特に制限はないが、長さとして
５〜２００ｃｍが好ましく、より好ましくは３０〜１５
０ｃｍである。また、太さに関してはどのような太さで
も特に制限はないが、１本のハウジングに装填される中
空糸膜束としては、直径１〜３０ｃｍが好ましく、より
好ましくは直径５〜２０ｃｍの太さである。このハウジ
ングには必要によより好ましくはより好ましくはより好
ましくしＴ字形ポートが取り付けられ、以下、水を処理
する場合を例にとると透過水若しくは原水の供給用また
は採取用に用いられる。なお、本発明にいう複数結合型
中空糸膜モジュールとは、膜エレメントにエンドキャッ
プを装着し、各膜エレメント相互間の透過水または原水
の流路を短管の組み合わせにより結合したものをいう。

【０００９】本発明に用いるハウジング、エンドキャッ
プ、または短管の材質としては特に制限はなく、例えば
ポリスルホン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリプロ
ピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン系樹脂、ア
クリル系樹脂、ポリメチルメタクリレ−ト系樹脂、ポリ
カ−ボネ−ト系樹脂、ＡＳ樹脂、４−フッ化エチレン樹
脂やポリフッ化ビニリデンなどのフッ素基含有樹脂、
鉄、ステンレルスチ−ル、セラミックス、ガラスなどを
例示することができ、供給原水や設置環境などにより適
宜選択することができる。

【００１０】本発明の複数結合型中空糸膜モジュール
は、どのような分野の用途にも適用することができる。
例えば、河川水、湖水のろ過や原子力発電、火力発電用
水のろ過、復水のろ過、水の除菌、廃液のろ過回収、食
品のろ過、有機溶剤のろ過や分離、液体の脱ガス、液液
抽出など種々の用途に利用できる。これらの内では、膜
の洗浄や、殺菌を定期的に行う必要のある用途、例えば
河川水や湖水のろ過、クラッド類（コロイドや微粒子成
分）のろ過、水の除菌などに特に適している。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を図によって更に具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１２】（実施例１）図１および図２に、複数の膜
エレメントを直列に連結し、一体形エンドキャップを装
着し構成する実施例を示す。図１は本発明の複数結合型
中空糸膜モジュールの正面図、図２はその側面図であ
る。複数の膜エレメント（５）は直列に一体形エンドキ
ャップ（６）に組み付けられ、該エンドキャップには長
手方向に貫通する流路（７）がある。該流路は内圧式中
空糸膜の場合は原水の供給路または濃縮水排出路とな
り、外圧式中空糸膜の場合は透過水排出路となる。な
お、貫通する流体の流路（７）に外部から他の配管を接
続する場合には、エンドキャップの両端に位置する流路
（７）の片方のみに接続し、残る片方には流路を閉鎖す
る栓（１１）を設ける。また、それぞれの液溜まり
（８）の開口面には、膜エレメント（５）を挿入して組
み付け、膜エレメント（５）とエンドキャップ（６）の
間にＯリング（９）を用いて複数結合型膜モジュールの
内と外のシールを行う。さらに、上下のエンドキャップ
（６）の膜エレメント（５）への固定はタイロッド（１
０）によって行う。膜エレメント（５）のハウジング
（２）には両端近くにＴ字形ポート（４）を設け、隣接
するハウジングのＴ字形ポート（４）との間を接続短管
（１２）とＯリング（１４）、カラー（１３）により連
結する。

【００１３】本実施例の連結構造の第１の特徴は、従来
技術の複数結合型膜モジュール（図１０）と比較して、
隣接する膜エレメントのポート間の連結を単純かつ短く
収めることができることにある。第２の特徴は、隣接す
るＴ字形ポートの中心線に若干のズレがあってもＯリン
グ（１４）とカラー（１３）の部分でそのズレを吸収で
きる。従って、ハウジングのＴ字形ポート（４）の総体
取り付け寸法精度が緩くても流体の漏れる虞がない。な
お、ハウジング（２）の両端に設けるポートは、使用す
る中空糸膜が内圧式中空糸膜の場合は原水の供給路また
は濃縮水排出路となり、外圧式中空糸膜の場合は透過水
排出路となる。また、Ｔ字形ポート（４）の両端外径は
Ｏリングを用いた接続方式を採用し、内側は管用めねじ
を設けて、必要によりねじ込み式配管ができるように工
夫されている。本発明における通常の代表的なＴ字形ポ
ートの用い方は、ハウジング間は接続短管（１２）等に
より連結し、端部は該Ｔ字形ポートの内側の管用めねじ
を用いて外部より配管を接続する。また、該ポートへの
外部からの配管の接続は、連結したハウジングの両端に
位置するＴ字形ポートの片側のみに行い、残る片側には
栓（１６）を用いて流路を閉鎖する。

【００１４】（実施例２）図３は、複数の膜エレメント
を束ねて一体形エンドキャップに連結した複数結合型中
空糸膜モジュールの実施例を示し、図４は図３の縦断面
図を示す。本実施例では、一体形エンドキャップ（６）
の各液溜まり（８）のほぼ中央に流体を通過させるため
の流路（７）を設け、それぞれのエンドキャップ（６）
の液溜まり（８）に通じる枝流路（７−１）を設ける。
該流路は内圧式中空糸膜の場合は、原水の供給路または
濃縮水排出路となり、外圧式中空糸膜の場合は透過水排
出路となる。なお、該貫通する流体の流路（７）に、接
続する閉鎖する栓（１１）を設ける。以下、エンドキャ
ップ（６）に膜エレメント（５）を組み付ける方法、タ
イロッド（１０）によって膜エレメント（５）とエンド
キャップ（６）の固定の方法、隣接する膜エレメントの
Ｔ字形ポート（４）の間の短管による連結の方法は、実
施例１と同様である。

【００１５】（実施例３）図５は、膜エレメントを束状
に連結し、一体形エンドキャップを装着した実施例を示
し、図６は図５の一体形エンドキャップの平面図、図７
は図６のエンドキャップの側面図を示す。この実施例に
おいては、エンドキャップ（６）の高さをハウジング
（２）の両端近くのポート（４−１）を覆う位置まで延
長し、該ポートを挟んでＯリング（９）を設けている。
一方、エンドキャップにはハウジングのポート（４−
１）に通じる流体の流路（１７）を設けることにより、
実施例２に示したＴ字形ポートとその間の接続短管など
が省略できる。なお、このエンドキャップ構造は実施例
１の構造にも応用することができる。

【００１６】（実施例４）図８は、単独に作られた複数
のエンドキャップにそれぞれ共通する貫通孔を設け、該
貫通孔にパイプを貫通させて該パイプによりエンドキャ
ップを一体に組み立てたものである。エンドキャップ
（６）は、各膜エレメントごとに単独に作られている。
（７）は貫通孔、（７−２）は流体の供給または取り出
し用のパイプであり、各エンドキャップ内を貫通してい
る。（７−４）はナットを示し該ナットを締め付けるこ
とにより複数のエンドキャップを結合する。パイプ（７
−２）は複数のエンドキャップを連結する目的の他に流
体の供給または取り出すための流路となり、該パイプに
設けられている流路（７−３）は該目的のために膜エレ
メントに結合させることができる。（７−５）はパイプ
（７−２）とエンドキャップ（６）の間の封止用パッキ
ングを示す。

【００１７】（設置容積効率）膜エレメントに流体を並
列に供給して使用するに当たって、膜エレメント４本分
を使用するケースについて本発明と従来技術の膜モジュ
ールについて比較する。膜モジュールの高さについては
本発明と従来技術はほぼ同じなので設置容積効率を設置
面積効率により比較すると、従来技術の場合は相互のハ
ウジングのポートをユニオンで連結するとして、従来技
術（図１０）においては、幅と奥行きが０．８９ｍ×
０．３１ｍとなり該面積は０．２８ｍ²必要であるのに
対し、実施例１においては該寸法ならびに面積が０．６
９ｍ×０．２５ｍ＝０．１７ｍ²となり、従来の６１％
に減少する。同様に実施例２では、０．３３ｍ×０．４
８ｍ＝０．１６ｍ²で、従来技術の５７％に減少し、実
施例３では、０．３２ｍ×０．３７ｍ＝０．１２ｍ
²で、従来技術の４３％に減少し、実施例４では実施例
１と同じく、従来技術の６１％に減少し、いずれの場合
においても本発明による設置容積効率の向上が得られ
た。

【００１８】

【発明の効果】本発明の複数結合型中空糸膜モジュール
は、各膜エレメントのＴ字形ポートが短管の組み合わせ
により結合されているために、膜エレメントの交換が容
易であり、かつ、結合部が可動性を有するために各Ｔ字
形ポートからの液漏れを有効に防止することが容易にで
きる。また、製造や設置現場においても持ち運びの際に
重量物運搬機器や据え付け取り付け器具が不要である。
しかも、中空糸膜の欠損時には大型膜モジュールの場合
のように中空糸膜全体の交換を要せず、必要個所の膜エ
レメントのみ交換することができるため経済的である。
さらに、一体形エンドキャップの装着により従来のユニ
オン継手もしくはフランジ継手などの組み合わせと相違
して、膜モジュールの設置容積効率を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】複数の膜エレメントを並列に配置し、一体形エ
ンドキャップを装着した本発明に係る複数結合型中空糸
膜モジュールの正面図。

【図２】図１の複数結合型中空糸膜モジュールの縦断面
図。

【図３】４本の膜エレメントを束状に集合させ、一体形
エンドキャップを装着した本発明に係る複数結合型中空
糸膜モジュールの正面図。

【図４】図３の複数結合型中空糸膜モジュールの縦断面
図。

【図５】ハウジング間の流路をエンドキャップ内に設け
た本発明に係る複数結合型中空糸膜モジュールの正面
図。

【図６】図５の一体形エンドキャップの平面図を右に９
０゜回転させて示したもの。

【図７】図６のエンドキャップの側面図。

【図８】各膜エレメントが、単独のエンドキャップを装
着した本発明に係る複数結合型中空糸膜モジュールの正
面図。

【図９】図８の一部側面図。

【図１０】複数の膜エレメントを並列に接続した従来技
術に係る複数結合型中空糸膜モジュール。

【符号の説明】

１中空糸２ハウジング３封止材４Ｔ字形ポート４−１ハウジングポート５膜エレメント６エンドキャップ７流路７−１枝流路７−２パイプ７−３流路７−４ナット７−５パッキン７−６座金８液溜まり９Ｏリング１０タイロッド１１栓１２短管１２−１短管１３カラー１４Ｏリング１５スナップリング１６栓１７流路１８チーズ継手１９ユニオン継手２０エルボウ継手２１ニップル継手

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中空糸膜からなる膜エレメントの複数個
が、一体形エンドキャップに組み付けられることを特徴
とする複数結合型中空糸膜モジュール。
【請求項２】中空糸膜からなる膜エレメントの複数個
を、１ないし２列に並べることを特徴とする請求項１記
載の複数結合型中空糸膜モジュール。
【請求項３】中空糸膜からなる膜エレメントの３本以
上を、束状に配置することを特徴とする請求項１記載の
複数結合型中空糸膜モジュール。
【請求項４】一体形エンドキャップ内に貫通するパイ
プを有することを特徴とする請求項１、２または３のい
ずれかに記載の複数結合型中空糸膜モジュール。
【請求項５】Ｔ字形ポートを設けた膜エレメント外筒
（ハウジング）のＴ字形ポート相互の接続方法におい
て、相互のＴ字形ポート間をポート口の外径と同じ外径
の短管でつなぎ、Ｏリングとこれを押さえるカラーによ
り接続することを特徴とする複数結合型中空糸膜モジュ
ール。
【請求項６】Ｔ字形ポートのポート口の外側がＯリン
グ式接続が可能な形態になっており、ポート口の内側は
管用めねじを設けてねじ込み配管が接続可能な形態にな
っていることを特徴とする請求項５記載の複数結合型中
空糸膜モジュール。
【請求項７】Ｔ字形ポートを設けた膜エレメント外筒
（ハウジング）のＴ字形ポート相互の接続方法におい
て、相互のＴ字形ポート間をポート口の外径とほぼ同じ
内径の短管でつなぎ、Ｏリングを挟んで挿入することに
よって連結することを特徴とする複数結合型中空糸膜モ
ジュール。