JPH08108049A

JPH08108049A - 中空糸膜型モジュール

Info

Publication number: JPH08108049A
Application number: JP24928194A
Authority: JP
Inventors: Takanori Anazawa; 孝典穴澤
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1996-04-30

Abstract

(57)【要約】【構成】複数の中空糸膜の両端が開口状態でハウジン
グ内に封止され、かつ中空糸膜の外側に通じる接続口を
有し、ハウジング内に中空糸膜を複数の組に分割する
ように気体不透過性隔壁が設けられ、該隔壁が一方の封
止部から封止部間距離の少なくとも５０％までの位置で
は開口部を有さず、それを越える部分の一部ないし全部
が開口しているか、または隔壁が両方の封止部間の全
体に渡って設けられ、いずれの中空糸膜の組も隔壁とハ
ウジングにより囲まれており、ハウジングの内面の一方
の封止部から封止部間距離の７０〜１００％の範囲内
に、隔壁により隔てられた各空間と中空糸膜の外側に通
じる接続口をつなぐチャンネルが設けられていることを
特徴とする中空糸膜型モジュ−ル。【効果】向流に近い性能が実現され、かつモジュール
へ充填できる中空糸膜の量が減少しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、改良された中空糸膜型
モジュールに関し、特に中空糸膜の内側を１次側とし、
２次側である中空糸膜の外側に気体が接触する用法で使
用される中空糸膜型モジュールに関するものであり、例
えば、窒素富化、水素分離、ヘリウム分離、炭酸ガス分
離、空気中の有機溶剤蒸気の分離などの気体分離（ここ
で言う気体には蒸気も含む）、水から酸素、炭酸ガスな
どの気体や、トリクロロエチレンなどの揮発性物質を除
去する脱気や脱揮、水／アルコール分離や水／有機溶剤
分離などに使用される浸透気化（パ−ベ−パレ−ショ
ン）、膜蒸留等の用途において、分離の効率を向上させ
た中空糸膜型モジュールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】膜分離において、中空糸膜は通常、ハウ
ジングに収められたモジュールの形状で使用される。そ
の代表的な構造を図１に示す。即ち、中空糸膜１が束
状、巻き取られた状態もしくは編組された状態などでハ
ウジング２に装填され、中空糸膜１の両端部が樹脂など
にて封止３、３’されることにより中空糸膜の内側と外
側が隔てられ、封止部端面４、４’に中空糸膜の内側が
開口している。モジュールを使用するに当り、例えば気
体分離膜モジュールの場合、混合気体を接続口５から中
空糸膜の内側に導入し、中空糸膜内側の反対の端である
接続口６から取り出される非透過ガスと、中空糸膜を透
過して接続口７および／または８より取り出される透過
ガスとに分離される。あるいはまた、接続口７または８
より中空糸膜の外側に混合気体を導入し、接続口８また
は７から流出する非透過ガスと、接続口５および／また
は６から取り出される中空糸膜内側へ透過した透過ガス
とに分離される。この時、化学工学的には、混合ガスと
透過ガスを向流（カウンタ−フロ−）に流すのが最も効
率が高いとされている。しかしながら、図１の構造のモ
ジュールにおいて、例えば接続口５より中空糸膜内側に
混合ガスを導入して接続口６に向かって流し、一方接続
口８を閉じて接続口７から透過ガスを取り出すことによ
り向流で作動するよう試みても、分離されるガスの濃度
や収率は理論値より相当低く、十字流（クロスフロー）
型に近い性能を示すに過ぎなかった。また図１のモジュ
ールを使用して、混合ガスを接続口７に導入して中空糸
膜の外側に接続口８に向かって流し、接続口６を閉じて
透過ガスを接続口５から取り出す試みを行ってもさらに
低い結果を得るだけであった。即ち、中空糸膜型モジュ
ールにおいて、理論に近い向流型の性能を実現すること
は困難であった。また液体からの脱気や脱揮、あるいは
パーベ−パレ−ションや膜蒸留に於ても、１次側が気体
でなく液体であることが異なるだけであり、向流型が最
も効率が良いこと、中空糸膜型モジュールにおいて理想
的な向流型が実現していないことについて事情は同じで
あった。

【０００３】これらの問題を解決するために、本発明者
らによる出願である実開平５−５１４３２に開示されて
いるように、複数の組に分割した中空糸膜が、組ごとに
気体不透過性の筒に装填され、該筒が中空糸膜膜の長さ
方向の５０〜９９．５％の長さを有する中空糸膜型モジ
ュールが考案されている。しかしながら、この考案によ
れば、理想的な向流に近い性能が実現されているもの
の、モジュ−ルに充填出来る中空糸膜の量が減少し、モ
ジュ−ルあたりの処理量が減少すると言う欠点があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、中空糸膜外
側の気体の流れを理想的な向流モデルに近付けながら、
充填できる中空糸膜の量が減少しない中空糸膜型モジュ
ールを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
について鋭意検討を行った結果本発明に到達した。即ち
本発明の要旨は、第１に、複数の中空糸膜がハウジング
内に装填され、中空糸膜の両端は膜の内側が開口した状
態でそれぞれハウジング内に封止されており、かつ中空
糸膜の外側に通じる接続口を有する中空糸膜型モジュー
ルであって、ハウジング内に中空糸膜を複数の組に分割
するように気体不透過性の隔壁が設けられ、該隔壁が一
方の封止部から封止部間距離の少なくとも５０％までの
位置では開口部を有さず、それを越える部分の一部ない
し全部が開口しているものであることを特徴とする中空
糸膜型モジュールにあり、第２に、複数の中空糸膜がハ
ウジング内に装填され、中空糸膜の両端部は膜の内側が
開口した状態でそれぞれハウジング内に封止された中空
糸膜型モジュールであって、ハウジング内に中空糸膜を
複数の組に分割するように気体不透過性の隔壁が両方の
封止部間の全体に渡って設けられ、かついずれの中空糸
膜の組も隔壁とハウジングにより囲まれており、ハウジ
ングの内面の一方の封止部から封止部間距離の７０〜１
００％の範囲内に、隔壁により隔てられた各空間と中空
糸膜の外側に通じる接続口をつなぐチャンネルが設けら
れていることを特徴とする中空糸膜型モジュ−ルにあ
る。

【０００６】本発明をその要部についてさらに詳細に説
明する。本発明の第１及び第２のモジュール（以下まと
めて本発明のモジュールとする）は、例えば図２〜５に
見られるように、中空糸膜９がハウジング１０に装填さ
れ、中空糸膜９の両端はそれぞれ、中空糸膜の内側（ル
ーメン側）が開口した状態で、樹脂等により中空糸膜９
間が気密に封止１１、１２されていることにより、中空
糸膜の内側に通じる空間と外側に通じる空間が隔てられ
ている。封止部１１、１２はハウジング内に気密に接着
されていてもよいし、オーリングなどでハウジング内に
気密に固定されていても良い。ハウジングには、中空糸
膜９の内側に通じる両端の接続口１３、１４が別々に設
けられ、また中空糸膜の外側に通じる接続口１７が設け
られている。即ち、中空糸膜の一端の接続口から流体を
導入し、他端の接続口から流出させることが可能な構造
である。また、接続口１７から膜を透過した気体や揮発
性物質等を取り出すことが出来る構造を持つ。

【０００７】本発明のモジュ−ルの特徴は、上記の構造
に加え、中空糸膜９が気体不透過性の隔壁１５により複
数の組に分けられて装填されていることにある。まず第
１のモジュールの場合、気体不透過性隔壁１５は、一方
の封止部１１に実質的に気密に接して固定されており、
封止部１１から封止部間距離の少なくとも５０％の位置
までの範囲には開口部を有さず、それを越える部分の一
部ないし全部が開口しているものである。開口部とは、
隔壁同士または隔壁とハウジングで囲まれた空間が接続
口１７に連絡すべく隔壁が開口している部分を言う。こ
こでいう封止部間距離とは、封止部１１および１２のモ
ジュ−ル内側端面（中空糸膜が開口している端面ではな
い）間の距離を言う。内側端面が平行でない場合には平
均距離とする。開口部が封止部間距離の５０％以下の範
囲に存在すると向流として働く部分が減少し、分離効率
の低下を招く。

【０００８】例えば図２にみられるように、封止部１１
から封止間距離の少なくとも５０％、好ましくは少なく
とも８０％、更に好ましくは少なくとも９０％の位置に
は開口部を有さず、それを越える部分に隔壁の開口部１
６を有するものである。この開口部の形状は任意であ
り、隔壁に孔を穿つことにより設けることができる。孔
の数や形状は任意である。孔は例えば円形であって良い
し、スリット状やクサビ状であってもよい。孔は上記の
範囲全体に存在しても良いし、その一部に存在するもの
であっても良い。開口部は気体の透過抵抗にならない程
度に多いか大きいことが好ましい。隔壁の開口部１６の
存在する範囲の大きさは、気体の透過抵抗とならないた
めに、封止部間距離の０．５％以上が好ましく、２％以
上であることが更に好ましい。

【０００９】又、例えば図３にみられるように、封止部
１１から封止部間距離の少なくとも５０％、好ましくは
少なくとも８０％、更に好ましくは少なくとも９０％ま
での範囲には隔壁１５が存在し、それを越える部分にお
いて隔壁の一部または全部が欠損しているものも本発明
に含まれる。隔壁の欠損部１８の形状は任意であり、隔
壁がハウジングの長手方向に対して直角に切断された形
状、斜めに切断された形状あるいはその他の複雑な形状
であってもよい。隔壁の切断面がハウジングの長手方法
に直角でない場合には、隔壁の長さは平均値をもってす
る。隔壁の欠損部１８の長さは、気体の透過抵抗となら
ないために、封止部間距離の０．５％以上が好ましく、
２％以上であることが更に好ましい。

【００１０】気体を取り出すべき接続口１７は開口部１
６または欠損部１８に近い位置に設けられることが好ま
しい。即ち接続口１７の位置は封止部１１から封止部間
距離の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０
％、更に好ましくは少なくとも９０％の位置を越えた部
分であり、開口部１６または欠損部１８側の封止部１２
に近い位置であることが好ましい。尚、後述するよう
に、すべての中空糸膜の組が隔壁だけで囲まれている場
合には接続口１７の位置は任意である。

【００１１】次に第２のモジュールの場合、該モジュー
ルは例えば図５に示されるように、中空糸膜９が気体不
透過性の隔壁１５により複数の組に分けられて装填され
ている。隔壁１５は封止部間、即ち、封止部１１と封止
部１２の間全体に渡って設けられており開口部を有しな
い。図５のＡ部断面における隔壁１５の形状は、隔壁だ
けで実質的に気密に囲まれた中空糸膜の組がなく、図４
（イ）に見られるように、すべての中空糸膜の組につい
て中空糸膜外側空間がハウジングに接するようになって
いる。

【００１２】ハウジング内面には隔壁により隔てられた
各空間をつなぐチャンネル１９が設けられており、これ
は接続口１７と連結している。チャンネル１９は、隔壁
１５によって接続口１７と隔てられた空間を流れる気体
を、接続口１７へ導くものである。従って、チャンネル
１９はハウジング１０の内側全周に渡って設けられてい
る必要はなく、隔壁により接続口１７と隔てられた空間
が、接続口１７と連絡すべく設けられておれば十分であ
る。チャンネルは、例えばハウジング内側を切削された
溝であってよいし、図５のようにハウジングが内径のよ
り大きな別のハウジング部材と接続されることにより形
成されたものであっても良いし、ハウジングに内径が大
な部分があるように成形されたものであっても良い。即
ち中空糸膜９を透過した気体等は、隔壁１５を実質的に
透過することなく隔壁１５で分けられた空間内をチャン
ネル１９に向かって流れ、チャンネル１９を通って接続
口１７からモジュール外に取り出される。

【００１３】チャンネル１９の位置は、一方の封止部１
１から封止部間距離の７０〜１００％、好ましくは８０
〜１００％、さらに好ましくは９０〜１００％の範囲内
に設けられる。チャンネルの幅と高さは圧力損失が高く
ならない寸法に設計することができ、膜の気体透過速度
やモジュ−ルの大きさ等により適宜決定すれば良い。チ
ャンネルは複数であって良い。チャンネル１９と中空糸
膜９との境界部には網や、孔が穿たれた板やシートが設
けられていても良い。

【００１４】本発明のモジュールで使用される隔壁１５
は実質的に気体不透過性であり、中空糸膜９を透過した
気体等は隔壁１５で分けられた空間内を開口部１６、欠
損部１８またはチャンネル１９に向かって流れ、開口部
１６、欠損部１８またはチャンネンル１９から出て、接
続口１７からモジュール外に取り出される。実質的に気
体不透過とは、隔壁の開口部１６、欠損部１８またはチ
ャンネル１９を通過する気体量に比べて隔壁１５を透過
する気体量が無視できる量であることを意味する。

【００１５】本発明において隔壁１５を一方の封止部１
１に実質的に気密に接して固定する方法は任意の方式で
よく、例えば隔壁を中空糸膜と共に封止する方法、封止
部１１に接着する方法、封止部１１に実質的に気密に接
した状態でハウジング１０に固定する方法等を採ること
が出来る。実質的に気密とは、封止部１１と隔壁１５と
の間隙を流れる気体量が隔壁の開口部１６、欠損部１８
またはチャンネル１９を流れる量に比べて無視できる量
であることを言う。

【００１６】第１のモジュールの場合、隔壁が中空糸膜
を複数の組に分ける形状は任意である。例えば図２、３
のＡ部断面を示した図４（イ）に見られるように、すべ
ての中空糸膜の組が隔壁とハウジングにより囲まれてお
り、中空糸膜外側空間がハウジングに接するものであっ
ても良いし、第４図（ロ）に見られるように、すべての
中空糸膜の組が隔壁だけで囲まれたものであっても良い
し、図４（ハ）に見られるように、両者が混在する形状
であっても良い。第２のモジュールの場合は、前述の通
り、全ての中空糸膜の組について、隔壁とハウジングに
よって囲まれている。

【００１７】本発明において、モジュール内の隔壁同士
や隔壁とハウジングとで囲まれた空間の断面形状は、任
意の形状であってよいし、各空間毎に異なっていること
も可能である。各空間の断面積も任意であるし、各空間
毎に異なっていてもよい。しかし、隔壁同士または隔壁
とハウジングで囲まれた空間の平均直径を封止部間距離
で除した値（以下この値を便宜上、「平均直径／封止部
間距離」と表す）が０．０１〜０．１であることが好ま
しい。この値以下だと製造コストが上昇するし、本発明
の効果が低下する。空間の平均直径とは、空間の横断面
積に等しい円の直径である。ここでいう空間の横断面と
は、モジュールの横方向、即ち中空糸膜に直角な方向の
空間の断面積をいう。

【００１８】隔壁の素材や厚みは実質的に気体不透過性
のものであれば任意であり、例えばポリマー製の板、シ
ート、フィルムなどであってよく、塩化ビニル、ポリエ
ステル等成形しやすい汎用樹脂が好ましい。まｔ隔壁は
複数のものを組み合わせたものであっても良い。いずれ
の場合にも、隔壁１５同士および／または隔壁１５とハ
ウジング１０との間は接着されていてもされていなくて
も良いが、実質的に気密とする必要がある。この場合も
実質的に気密とは、これらの間隙を流れる気体量が隔壁
の開口部１６または欠損部１８を流れる気体量に比べて
無視できる量であることを言う。隔壁同士や隔壁とハウ
ジングとで形成された各空間における中空糸膜の充填率
がほぼ同じであり充填の均一性もほぼ同一である場合に
は、間隙があってもそこを通過する気体量は開口部１６
または欠損部１８を通過する気体量に対して無視できる
ため、多少の間隙があっても実質的に気密となる。しか
し、隔壁同士や隔壁とハウジングとで形成された各空間
における中空糸膜の充填率が異なる場合や充填の均一性
が異なる場合には、該間隙は小さくする必要がある。ま
た、第４図（ロ）に見られるように、すべての中空糸膜
の組が隔壁だけで囲まれたものものである場合には、隔
壁１５とハウジング１０との間は気密である必要はな
く、またこのような場合には接続口１７の位置は任意で
ある。

【００１９】本発明において、隔壁同士または隔壁とハ
ウジングで囲まれた空間に装填される中空糸膜の組の装
填形態は任意である。例えば、実質的に平行な中空糸膜
束であってもよいし、中空糸膜同士または中空糸膜と他
の糸条とで構成された編組物または織物であってもよ
い。中空糸膜の組は、隔壁同士または隔壁とハウジング
で囲まれた空間に平行に充填されていても良いし、斜め
あるいは螺旋状に充填されていても良い。しかしながら
本発明のモジュールは、実質的に互いに平行な中空糸膜
の束が該空間にほぼ平行に充填されている場合に最も性
能改善効果が大きく、生産上の効率からも実質的に平行
な中空糸膜の束とするのが好ましい。

【００２０】中空糸膜の一組は、中空糸膜１００〜１０
０００本で構成されていることが好ましい。中空糸膜の
組が実質上平行な束であり、かつ中空糸膜外径が１５０
〜３５０μｍの場合には、１０００〜１００００本であ
ることが好ましく、同じく中空糸膜外径が３５０〜８０
０μｍの場合には１００〜３０００本であることが好ま
しい。一組の中空糸膜の本数が多すぎると性能改善効果
が減少し、少なすぎると製造コストがかさむ。

【００２１】隔壁内の中空糸膜の充填率は、２５〜８５
％であることが好ましく、充填される中空糸膜が実質上
平行な束である場合には、４５〜８５％であることが好
ましく、６０〜８０％であることがさらに好ましい。こ
こで言う充填率とは、隔壁同士または隔壁とハウジング
で囲まれた個々の空間の断面積に対する、該空間に充填
された中空糸膜の断面積の割合のことである。充填率は
以下の計算式によって計算で求めることが出来る。

【００２２】

【数１】但し、ｒ₀：中空糸膜外径／２ｎ：中空糸膜本数Ｒ_i：ハウジング内径／２Ｔ：隔壁の厚み単
位（ｃｍ）最密充填の場合の充填率は約９１％である。充填率は高
いほうが本発明の効果が発揮されるが、高すぎると封止
が不完全になり易くなり製造歩留まりが低下する。一方
充填率が低すぎると性能改善効果が減少する。隔壁同士
または隔壁とハウジングで囲まれた各空間の中空糸膜充
填率は必ずしも等しい必要はないが、できるだけ等しく
かつ高いことが好ましい。

【００２３】本発明のモジュ−ルは、中空糸膜が柔軟な
場合には効果が発揮されない場合があるが、剛直なもの
である場合に特に効果が発揮される。理由は不明である
が、中空糸膜が剛直である場合に、隔壁で分けられた空
間の隅まで中空糸膜が均一に充填され易いためと考えら
れる。したがって、本発明に使用する中空糸膜は、ポリ
イミドやポリスルホンのようにガラス転移温度の高い剛
直なポリマーを素材とするものが好ましく、又、比較的
太いものが好ましい。中空糸膜の外径は、モジュールに
充填される膜表面積を考慮すると２００〜７００μｍで
あること好ましく、３００〜５００μｍであることがさ
らに好ましい。

【００２４】またハウジングの形状は任意である。ハウ
ジングの横断面形状は、素材の入手の容易さから円が好
ましく、また複数のモジュ−ルを使用する場合に占有体
積を減少させる意味で四角形も好ましい。また縦断面形
状については、第１のモジュ−ルにおいても、第２のモ
ジュールと同様にチャンネルも同時に有するものであっ
ても良いし、ハウジングの封止部の横断面積を中空糸膜
充填部より大きくすることにより、中空糸膜充填部の充
填率を高く保ちつつ封止部における充填率を下げる構造
とすることも好ましい。また、直管状に限らず、例えば
Ｕ字形であっても良い。しかし、いずれの場合でも隔壁
の存在する範囲の大半において中空糸膜の充填率がほぼ
等しいことが好ましい。複数のモジュ−ルがハウジング
を共用する事、例えば、１つのハウジング中に、図２の
モジュ−ルからハウジングを除いた部分が複数組装填さ
れていることも可能である。また、他の構造のモジュ−
ルとハウジングを共用することも可能である。

【００２５】本発明のモジュールはいずれも、中空糸膜
の内側を１次側とし、２次側である中空糸膜の外側に気
体が接触する用法で使用される中空糸膜型モジュールに
関するものであり、気体や揮発性物質を含有する液体や
混合ガス等の流体を中空糸膜内側に導入し、中空糸膜外
側から気体や揮発性物質または分離されたガスを透過さ
せる、気体分離用モジュールとして特に適しており、１
次側に導入する流体を、隔壁１５の開口部１６または欠
損部１８またはチャンネル１９に近い側の接続口１３か
ら導入することにより、向流型モジュールとして働き、
その性能が発揮される。

【００２６】

【実施例】以下実施例により、本発明をさらに具体的に
説明するが、これらの例により本発明が限定されるもの
ではない。

【００２７】［実施例１］図３および図４（イ）に示さ
れたように、厚さ１ｍｍの硬質塩化ビニル製の隔壁によ
り４つの部分に区切られた、長さ６０ｃｍ、内径１００
ｍｍの硬質塩化ビニル製の円筒型ハウジングの４つの空
間にそれぞれ２０００本の、外径４５０μｍ、内径２４
０μｍ、酸素透過速度２．２×１０^-5（ｃｍ³（ＳＴ
Ｐ）／ｃｍ²,ｓｅｃ,ｃｍＨｇ）、酸素／窒素分離係数
６．１のポリスルホン製中空糸膜をほぼ平行に充填し、
２液型エポキシ樹脂にて両端を遠心封止した後端部を切
断して、封止部厚みが平均５ｃｍ、封止部間平均距離５
０ｃｍのモジュールを作製した。この時、中空糸膜９を
装填した隔壁１５の一方の端は封止部１１に埋め込んで
封止し、封止部１１の内面から隔壁１５の他の端までの
長さは４５ｃｍであり、隔壁１５の欠損した部分が５ｃ
ｍになるように設定した。隔壁は互いに接着されている
が、隔壁とハウジング間は接しているのみであり、接着
されていない。ハウジングには、隔壁の開口部１６に近
い側の封止部１２に接する位置に接続口１７が設けられ
ており、また、中空糸膜内側に連絡する接続口１３およ
び１４が設けられている。中空糸膜の充填率は、円周率
を３．１４として数１で示した計算式にて求めると、６
６．５％と計算される。また平均直径／封止部間距離＝
４．９３／５０＝０．０９９である。

【００２８】このモジュールの、隔壁の欠損部１８に近
い側の接続口１３より中空糸膜内側に０．７ＭＰａＧ
（Ｇはゲージ圧、即ち大気圧基準の加圧圧力であること
を示す）の空気を導入し、接続口１４に流量調節バルブ
を接続して、非透過気体を取り出した。一方接続口１７
は大気解放とし、中空糸膜を透過した気体を排出した。
接続口１４から取り出される気体の窒素濃度が９９．０
％になるように、接続口１４に接続された流量調節バル
ブを調節したところ、接続口１４から取り出される窒素
富化空気の流量は０．２４５Ｎｍ³／時（Ｎはノルマ
ル、即ち０℃、１気圧換算値であることを示す）であっ
た。また、収率（接続口１３に導入される空気流入量に
対する窒素富化空気の取り出し量の比）は３２．５％で
あった。

【００２９】［実施例２］図２に示されたように、隔壁
１５として全長６０ｃｍでかつ端から５〜１０ｃｍの範
囲にのみ直径１ｃｍの多数の孔が穿たれ、開口部１６を
有するた隔壁を使用し、この隔壁の両端各５ｃｍを封止
部１１および１２に埋め込み、隔壁１５の開口部１８に
近い位置に接続口１７を設けたこと以外は実施例１と同
様のモジュールを作成した。このモジュ−ルの隔壁１５
の開口部１６に近い側の接続口１３より中空糸膜内側に
空気を導入し、実施例１と同様の実験を行った。結果は
実施例１と全く同様であった。

【００３０】［実施例３］図５及び図４（イ）に示され
たように、全長６０ｃｍの隔壁を使用し、この隔壁の両
端各５ｃｍを封止部１１および１２に埋め込み、封止部
間の全範囲を隔壁にて仕切ったこと、ハウジングの端か
ら５０ｃｍの部分で内径１２ｃｍのハウジング部材を接
着し、幅５ｃｍ、高さ１ｃｍの、パイプ全周に渡るチャ
ンネル１９を設けたこと、および接続口１７をチャンネ
ル１９部に設けたこと以外は実施例１と同様のモジュー
ルを作成した。このモジュ−ルのチャンネル１９に近い
側の接続口１３より中空糸膜内側に空気を導入し、実施
例１と同様の実験を行った。結果は実施例１と全く同様
であった。

【００３１】［実施例４］隔壁１５が図４（ハ）に示さ
れた７分割形状であること、および、充填率を同じにす
るため中空糸膜を計７８５０本としたこと以外は実施例
１と同様のモジュールを作成した。このモジュールの平
均直径／封止部間距離は中心部は０．０６２であり、周
辺部は０．０７６であった。このモジュ−ルを用いて実
施例１と同様の実験を行ったところ、窒素濃度９９．０
％となる流量は０．２５ｍ³／時、収率は３３．０％で
あった。

【００３２】［比較例１］隔壁１５を使用せずに、中空
糸膜８２１０本を実質上平行な１つの束としてハウジン
グに収めたほかは、実施例１と同様にして同寸法のモジ
ュールを製作した。中空糸膜の充填率は実施例１と同じ
６６．５％となる。このモジュールを用いて実施例１と
同様の実験を行ったところ、窒素濃度９９．０％となる
流量は０．２２Ｎｍ³／時、収率は３０．０％であっ
た。

【００３３】［比較例２］隔壁１５を使用せず、代わり
に中空糸膜をそれぞれ内径３ｃｍ、外径３．２ｃｍ、長
さ５０ｃｍの７本の硬質塩化ビニル製の筒に装填して内
径１０ｃｍ長さ６０ｃｍのハウジングに組み込み、一方
の端部５ｃｍを樹脂に包埋して封止することにより、封
止部間の一方の端において中空糸膜の５ｃｍの範囲が覆
われていない、実開平５−５１４３２に開示されている
構造のモジュールを作製した。このとき、各筒の中空糸
膜充填率を実施例１と同じ６６．５％とすると、中空糸
数は５１６６本となり、実施例１の６４．６％しか充填
することが出来なかった。このモジュールを用いて実施
例１と同様の実験を行ったところ、窒素濃度９９．０％
となる流量は０．１６Ｎｍ³／時、収率は３３．０％で
あった。

【００３４】

【発明の効果】本発明のモジュールを用いることによ
り、向流に近い性能が実現され、かつモジュールへ充填
できる中空糸膜の量が減少しないため、気体分離に於て
は、濃縮気体の濃度増加、収率の増加、運転エネルギー
コストの減少が計れる。また、液体の脱気や脱揮に於て
は、残存気体濃度や残存揮発性物質濃度の減少、処理量
の増加、運転エネルギーコストの減少が計れる。さら
に、浸透気化や膜蒸留においても、濃縮液体の濃度増
加、収率の増加、運転エネルギーコストの減少が計れ
る。またいずれの用法においても、モジュールをコンパ
クトにでき、かつ製造が容易であるため、設置スペース
の節約、モジュール製造コストの低廉化が計れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のモジュールの部分縦断面正面図である。

【図２】本発明の実施例で使用するモジュールの縦断面
正面図である。

【図３】本発明の実施例で使用するモジュールの縦断面
正面図である。

【図４】図２および図３のＡ部における横断面側面図で
ある。

【図５】本発明の実施例で使用するモジュールの縦断面
正面図である。

【符号の説明】

１中空糸膜２ハウジング３、３’ 封止部４、４’ 封止部端面５、６、７、８接続口９中空糸膜１０ハウジング１１、１２封止部１３、１４接続口１５隔壁１６隔壁の開口部１７接続口１８隔壁の欠損部１９チャンネル２０封止部間距離

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の中空糸膜がハウジング内に装填さ
れ、中空糸膜の両端は膜の内側が開口した状態でそれぞ
れハウジング内に封止されており、かつ中空糸膜の外側
に通じる接続口を有する中空糸膜型モジュールであっ
て、ハウジング内に中空糸膜を複数の組に分割するよう
に気体不透過性の隔壁が設けられ、該隔壁が一方の封止
部から封止部間距離の少なくとも５０％までの位置には
開口部を有さず、それを越える部分の一部ないし全部が
開口しているものであることを特徴とする中空糸膜型モ
ジュール。
【請求項２】隔壁が一方の封止部から封止部間距離の
少なくとも８０％までの位置には開口部を有さず、それ
を越える部分に開口部を有するものである請求項１記載
の中空糸膜型モジュール。
【請求項３】一方の封止部から封止部間距離の少なく
とも８０％までの位置には隔壁が存在し、それを越える
部分に隔壁がないものである請求項１記載の中空糸膜型
モジュール。
【請求項４】中空糸膜の外側に通じる接続口が、隔膜
が開口している位置に近い位置に設けられている請求項
１〜３のいずれか１つに記載の中空糸膜型モジュール。
【請求項５】複数の中空糸膜がハウジング内に装填さ
れ、中空糸膜の両端部は膜の内側が開口した状態でそれ
ぞれハウジング内に封止された中空糸膜型モジュールで
あって、ハウジング内に中空糸膜を複数の組に分割する
ように気体不透過性の隔壁が両方の封止部間の全体に渡
って設けられ、かついずれの中空糸膜の組も隔壁とハウ
ジングにより囲まれており、ハウジングの内面の一方の
封止部から封止部間距離の７０〜１００％の範囲内に、
隔壁により隔てられた各空間と中空糸膜の外側に通じる
接続口をつなぐチャンネルが設けられていることを特徴
とする中空糸膜型モジュ−ル。
【請求項６】隔壁で囲まれた空間または隔壁とハウジ
ングで囲まれた空間の横断面積に等しい円の直径を封止
部間距離で除した値が０．０１〜０．１である請求項１
〜５のいずれか１つに記載の中空糸膜型モジュール。
【請求項７】中空糸膜の組が、平行な中空糸膜の束で
ある請求項１〜６のいずれか１つに記載の中空糸膜型モ
ジュール。
【請求項８】隔壁で囲まれた各空間または隔壁とハウ
ジングで囲まれた各空間における中空糸膜の充填率が４
５〜８０％である請求項１〜７のいずれか１つに記載の
中空糸膜型モジュール。
【請求項９】隔壁で分けられた中空糸膜の組がそれぞ
れ１００〜１００００本の中空糸膜からなる請求項１〜
８のいずれか１つに記載の中空糸膜型モジュール。
【請求項１０】モジュールが気体分離用である請求項
１または５記載の中空糸膜型モジュール。