JPH08967A

JPH08967A - 中空糸膜モジュ−ル

Info

Publication number: JPH08967A
Application number: JP16467894A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kiyomura; 正博清村
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 1996-01-09
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JP3317467B2

Abstract

(57)【要約】【目的】被処理流体を中空糸膜外側へ導入する場合に
おいて分離性能の向上を図る。【構成】ケース３内に多数本の中空糸膜２の束を収納
し、ケース３の開口端部にて各中空糸膜２の端末を開口
させた状態で各中空糸膜２間の隙間および各中空糸膜２
とケース３間の隙間を封止材４で封止固定した中空糸膜
モジュール１において、前記中空糸膜束２Ａと前記ケー
ス３間に、該中空糸膜束２Ａの密度を高めるために詰め
物３０を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば浄水器，工業
用ろ過システム等に用いられる中空糸膜モジュールに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、中空糸膜モジュールとして
は、たとえば図５に示すようなものがある。すなわち、
この中空糸膜モジュール１００は、両端を開口する筒状
のケース１０１内に多数本の中空糸膜１０２を挿入し、
各中空糸膜１０２の両端部をケース１０１の両方の開口
端部にて各中空糸膜１０２間の隙間および各中空糸膜１
０２とケース１０１間の隙間にポッティング剤１０３を
充填して封止固定し、その端部を切断して、各中空糸膜
１０２の両方の端末を開口して中空糸膜開口端面１０４
を形成している。

【０００３】ケース１０１には、両端の封止固定部１０
５の軸方向内側近傍に流出入ポート１０６がそれぞれ設
けられている。

【０００４】そして、上記中空糸膜モジュール１００の
作用は次の通りである。

【０００５】被処理流体を一方の中空糸膜開口端面１０
４から中空糸膜１０２の内側（中空部）に導入して他方
の中空糸膜開口端面１０４に流す。そのとき、被処理流
体は中空糸膜１０２の内側から膜壁を通って外側に流れ
ることによってろ過され、そのろ過された透過流体はケ
ース１０１の流出入ポート１０６を介して流出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、中空糸膜モ
ジュール１００への被処理流体を導入する方法として
は、上記のように中空糸膜１０２の内側（中空部）へ導
入する方法と中空糸膜１０２の外側へ導入する方法の２
つがあるが、分離性能の向上を図るには、分離に寄与す
る膜面積をより広くとれる（中空糸膜１０２の内側表面
積より外側表面積が大）中空糸膜１０２の外側へ導入す
る方法の方が有利である。

【０００７】しかしながら、実際に特に工夫を施してい
ない中空糸膜モジュールを使って双方の導入方法で分離
試験を行ってみると、結果は逆に上記従来の中空糸膜内
側へ導入する方法の方が分離性能が良く、中空糸膜外側
へ導入する方法の方が悪くなってしまうという問題があ
った。

【０００８】これは、従来の中空糸膜１０２の内側へ導
入する方法では、中空糸膜１０２の中空部の細い限られ
た流路を確実に流れていくのに対して、中空糸膜外側へ
導入する方法では、従来の中空糸膜モジュール１００で
もって説明すると、中空糸膜１０２と中空糸膜１０２の
間の特に限られていない流路を流れ、中空糸膜１０２の
つぶれや破損が生じないレベルでかつポッティング不良
が起きないレベルで極めて密にケース１０１内に中空糸
膜束１０２Ａを充填したとしても、その膜充填率（中空
糸膜１０２の束占有面積とケース１０１内径の断面積の
比）は最大で６０％となるが、この６０％の場合でさ
え、残りの空間が多く存在するため、どうしても部分的
に中空糸膜束１０２Ａに疎となる望まない部分が出来て
しまい、その流路抵抗が小さい疎の部分を被処理流体が
集中して、中空糸膜１０２全体との全体的に均一な接触
がなされないまま一方の流出入ポート１０６から流入し
た被処理流体は他方の流出入ポート１０６へ流出してし
まい、分離性能が悪い結果をもたらしていた。

【０００９】本発明は上記した従来技術の課題を解決す
るためになされたもので、その目的とするところは、被
処理流体を中空糸膜外側へ導入する場合において分離性
能の向上を図り得る中空糸膜モジュールを提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明にあっては、ケース内に多数本の中空糸膜の
束を収納し、ケースの開口端部にて各中空糸膜の端末を
開口させた状態で各中空糸膜間の隙間および各中空糸膜
とケース間の隙間を封止材で封止固定した中空糸膜モジ
ュールにおいて、前記中空糸膜束と前記ケース間に、該
中空糸膜束の密度を高めるために詰め物を備えたことを
特徴とする。

【００１１】そして、詰め物は、中空糸膜束とケース間
に充填される充填部材のみであっても良い。

【００１２】また、詰め物は、中空糸膜束を包囲する可
撓性の包囲部材と、該包囲部材とケース間に封入される
封入部材とから成っていても良く、さらには中空糸膜束
を包囲する可撓性の包囲部材と、該包囲部材とケース間
に封入される封入部材と、前記包囲部材と中空糸膜束間
に充填される充填部材とから成っていても良い。

【００１３】

【作用】上記構成の中空糸膜モジュールにあっては、中
空糸膜束とケース間に詰め物をすることから、中空糸膜
束の密度が全体的に高くすることができるので、各中空
糸膜間において疎になる部分がなくなる。つまり、各中
空糸膜間の隙間が小さくなる。これにより、被処理流体
を中空糸膜外側へ導入する場合、各中空糸膜間を流れる
被処理流体の抵抗が大きくなるので、流体は中空糸膜外
側から膜壁を通って内側に流れ易くなる。その結果、分
離性能が向上する。

【００１４】また、詰め物を、充填部材、可撓性の包囲
部材と封入部材、可撓性の包囲部材，封入部材及び充填
部材、により構成することにより、中空糸膜束の密度を
密にしすぎることなく、適度に各中空糸膜間の隙間を保
持することが可能になる。つまり、中空糸膜同士が接触
して分離に寄与しない膜面が発生することがないので、
より分離性能の向上を図ることができる。

【００１５】

【実施例】以下に本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。本発明の一実施例に係る中空糸膜モジュールを示
す図１において、１は中空糸膜モジュール全体を示して
おり、この実施例では、中空糸膜２の両端を封止固定
（ポッティング）したもので、被処理流体を中空糸膜２
の外側に導入して透過流体に分離（ろ過）するクロスフ
ロータイプの構成となっている。尚、被処理流体を中空
糸膜２の外側に導入するのは、被処理流体の分離に寄与
する膜面積を広くとる（中空糸膜２の内側表面積より外
側表面積が大）ためである。

【００１６】中空糸膜モジュール１の概略構成は、ケー
ス３内に多数本の中空糸膜２の束を収納し、ケース３の
両方の開口端部にて各中空糸膜２の両方の端末を開口し
た状態で封止材としてのポッティング剤４でポッティン
グしたもので、中空糸膜束２Ａとケース３間に、中空糸
膜束２Ａの密度を高めるために詰め物３０をしている。
この詰め物３０は、概略、中空糸膜束２Ａを包囲する可
撓性の包囲部材５と、包囲部材５とケース３間に封入さ
れる封入部材６と、包囲部材５と中空糸膜束２Ａ間に充
填される充填部材７とから成っている。

【００１７】以下に製造方法を含めて詳述する。

【００１８】ケース３は、両端を開口する筒状部材で、
その両方の開口端部にて中空糸膜束２Ａがポッティング
される。そして、ケース３の周壁において一方のポッテ
ィング部８の軸方向内側近傍には、ケース３内に被処理
流体を流入させるための入口孔９が設けられ、また他方
のポッティング部８’の軸方向内側近傍には、中空糸膜
２にて被処理流体が分離されなかった被透過流体を流出
するための出口孔１０が設けられている。

【００１９】また、ケース３の周壁には、軸方向に所定
間隔を有して３か所（尚、数は仕様等により、適宜変更
可能である。）径方向に貫通する貫通孔１１，１１’，
１２が形成されており、また各貫通孔１１，１１’，１
２は周方向に少なくとも１つ設けられている。

【００２０】貫通孔１１，１１’は、ポッティング部
８，８’の軸方向内側近傍に位置し、ケース３内に充填
部材７を充填するための充填部材用孔となっている。ま
た、貫通孔１２は、軸方向ほぼ中央に位置し、ケース３
内に封入部材６を封入するための封入部材用孔となって
いる。そして、各貫通孔１１，１１’，１２は、充填部
材７，封入部材６が充填された後、栓体１３でもって密
封状態に閉塞される。

【００２１】そして、ケース３の内周には、貫通孔１
１，１１’の間の位置に、所望の長さを有する可撓性の
包囲部材５が設けられている。この包囲部材５は、軸方
向両端が全周にわたってケース３の内周面に対して軸方
向貫通孔１１，１１’の内側に接着剤（ウレタン系又は
エポキシ系の樹脂製接着剤）１４にて接着されている。

【００２２】また入口孔９及び出口孔１０のケース３の
内周側開口部には、メッシュ部材１５が設けられてい
る。このメッシュ部材１５は、入口孔９，出口孔１０の
ケース３の内周側開口部周縁に対して接着剤１４にて接
着されている。

【００２３】このように構成されたケース３の包囲部材
５の内周に中空糸膜束２Ａを挿入してポッティング剤
（ウレタン系又はエポキシ系の樹脂製接着剤）４をケー
ス３の両方の開口端部側に各中空糸膜２間の隙間及び各
中空糸膜２とケース３間の隙間を充填してポッティング
する。そのポッティング部８，８’の両面をカットして
中空糸膜開口端面１６，１６’を形成する。

【００２４】その後、所定量の封入部材６と充填部材７
を各貫通孔１２，１１，１１’より充填し、充填後栓体
１３にて各貫通孔１１，１１’１２を密閉する。このと
き、封入部材６は包囲部材５とケース３間に封入され、
充填部材７は包囲部材５と中空糸膜束２Ａ間でかつポッ
ティング部８，８’の軸方向内側端面まで充填されてい
る。これら封入部材６、充填部材７及び包囲部材５によ
り詰め物３０が構成され、中空糸膜束２Ａとケース３間
に詰め物が成されることになる。

【００２５】ここで、上記構成部材の材質について以下
に説明する。もちろん、以下に示す材質に限るものでは
なく、使用環境，仕様等により適宜変更されるものであ
る。

【００２６】包囲部材５は、可撓性の樹脂製フィルム材
が好ましく、本実施例ではポリエステルフィルムを用い
ている。封入部材６は、空気，水等の流体又は樹脂製発
砲剤が好ましく、本実施例では水を用いている。充填部
材７は、ビーズ状（球状）の粒体が好ましく、本実施例
ではガラスビーズを用いている。メッシュ部材１５は、
本実施例ではステンレス製メッシュを用いている。

【００２７】一方、ケース３の両端は、アダプタ部材１
７，１７’によって閉塞されている。

【００２８】アダプタ部材１７，１７’は、ケース３の
側端部に被着され、外側中央部に配管等が接続される接
続用突起が突出し、中空糸膜開口端面１６，１６’から
の透過流体が流出する流出用の出口孔１９，１９’を構
成している。そして、アダプタ部材１７，１７’とケー
ス３の嵌合部はＯリング２０，２０によりシールされて
いる。

【００２９】次に上記構成の中空糸膜モジュール１の作
用について説明する。

【００３０】被処理流体をケース３の入口孔９からメッ
シュ部材１５を介してケース３内に流入する。そして、
流入された被処理流体は各ガラスビーズの充填部材７の
隙間を介して中空糸膜束２Ａの各中空糸膜２の外側に導
入される。この導入された被処理流体は中空糸膜２の膜
壁を通って内側（中空部）に流れる。このとき被処理流
体はろ過（分離）され、このろ過された透過流体は、中
空糸膜開口端面１６，１６’に流れ、アダプタ部材１
７，１７’の出口孔１９，１９’を介して流出される。
一方、ろ過されなかった不透過流体はケース３の出口孔
１０を介して排出される。

【００３１】上記構成の中空糸膜モジュールにあって
は、中空糸膜束２Ａとケース３間に封入部材６，包囲部
材５，充填部材７から成る詰め物３０を備えているの
で、中空糸膜束２Ａの密度が全体的に高くなる。

【００３２】そこで、詰め物３０がない場合と比較す
る。

【００３３】詰め物３０がない場合、たとえば中空糸膜
２のつぶれや破損が生じないレベルでかつポッティング
不良が起きないレベルで極めて密にケース３内に中空糸
膜束２Ａを充填したときの膜充填率（中空糸膜２の束占
有断面積とケース３内径の断面積の比）は最大で６０％
となる。この膜充填率６０％の場合、中空糸膜２が占有
していない断面は４０％分の隙間として存在することに
なる。中空糸膜束２Ａがかたよったりするとその４０％
分の隙間（疎の部分）が顕著に見えるようになる。これ
により、その流路抵抗が小さい疎の部分を被処理流体が
集中してしまい、ほとんど分離されないことになる。

【００３４】これに対して、本実施例のように中空糸膜
束２Ａとケース３間に詰め物３０をすることにより、上
記４０％分の隙間を少なくすることができると共に、中
空糸膜束２Ａのかたよりをなくすことができるので、中
空糸膜束２Ａの密度が全体的に密（中空糸膜２間の隙間
が小さく）になり、各中空糸膜２間において疎になる部
分がなくなる。これにより、被処理流体が各中空糸膜２
間を流れる抵抗が大きくなり、被処理流体は中空糸膜２
の外側から内側に流れ易くなる。その結果、分離性能が
向上する。

【００３５】また、仮に、包囲部材５による中空糸膜２
の束ね方が、適当にされずに互いに隣り合う中空糸膜２
の間隔にバラツキができ、疎の部分が生じたとしても、
包囲部材５と中空糸膜２Ａ間にはガラスビーズの充填部
材７が充填されているので、被処理流体が充填部材７中
を流れる際、被処理流体は流路抵抗の小さい疎の部分に
流れ易くなる。このとき、被処理流体の流れと共に充填
部材７が疎の部分に流れ込み、疎の部分に充填部材７が
介在することになる（充填部材７は、流れ込み易くすべ
く、本実施例のようにビーズ状（球状）とすることが好
ましい）。一方、中空糸膜束２Ａにおいて密になり過ぎ
ている部分は充填部材７はほとんど介在することがな
い。

【００３６】このように、中空糸膜束２Ａの疎密と充填
部材７の集まりとは比例することになり、全体として、
被処理流体の流路抵抗が平均化される。これにより、各
中空糸膜２間を流れる被処理流体の流れが均一となるの
で、分離性能が安定する。

【００３７】この作用効果からすれば、図２に示すよう
に、詰め物３０を充填部材７のみとした中空糸膜モジュ
ール１’としても、中空糸膜束２Ａの疎密を充填部材７
によって無くすことができ、上記の作用により分離性能
の向上を図ることができる。また、詰め物３０が充填部
材７のみなので、装置構造が上記実施例より簡単になる
と共に、製造も容易となり、かつコストの低減化を図る
ことができる。尚、その他の構成及び作用については上
記第１実施例と同一なので、図中同一の構成部分につい
ては同一の符号を付して、その説明は省略する。

【００３８】また、本実施例では、詰め物３０を可撓性
の樹脂製フィルム材としてのポリエステルフィルムの包
囲部材５と、水である封入部材６と、ガラスビーズの充
填部材７とから構成されている。この構成によれば、可
撓性の包囲部材５により中空糸膜束２Ａのほぼ全長にわ
たって包囲され、その外側の封入部材６は水（流体）で
あるため、その圧力が可撓性の包囲部材５及び充填部材
７を介して中空糸膜束２Ａに対してほぼ全長にわたって
均一にかつ適度に作用することになる。これにより、中
空糸膜束２Ａの疎の部分をなくし、かつ密度を密にしす
ぎることなく、適度に各中空糸膜２間の隙間を保持する
ことが可能になる。つまり、中空糸膜２同士が接触して
分離に寄与しない膜面が発生することがないので、より
分離性能の向上を図ることができる。

【００３９】この作用効果からすれば、図示しないが詰
め物３０を充填部材７を用いずに可撓性の包囲部材５と
封入部材６とから成るものとしても同様に適用すること
ができる。この場合、充填部材７がないので、被処理流
体が高圧の場合、各中空糸膜２間の隙間が若干広がり、
これにより若干分離効率が下がる可能性がある。しか
し、充填部材７がない分、装置構造が上記実施例より簡
単になると共に、製造も容易となり、かつコストの低減
化を図ることができる。

【００４０】図３には、本発明の他の実施例が示されて
いる。この実施例は、上記実施例において、図１中右側
の構造を変更したもので、被処理流体を内管２１を介し
て中空糸膜２の外側に導入させるものである。尚、上記
第１実施例と同一の構成部分については同一の符号を付
し、同様な構成部分については符号の後に「Ａ」を付し
て説明する。

【００４１】ケース３Ａは、被処理流体をケース３Ａ内
に流入するための入口孔９をなくしたもので、そのケー
ス３Ａの開口端部のほぼ中心部に内管２１が設けられて
いる。

【００４２】この内管２１は、一方の開口端部がポッテ
ィング剤４等により閉塞されており、その閉塞部２２を
ケース３Ａの内部側とし、ケース３Ａの開口端部のほぼ
中心部に配置され、この状態で、ケース３Ａの開口端部
にポッティング剤４にて接着固定されている。このと
き、中空糸膜束２Ａの各中空糸膜２の内管２１側端部
は、内管２１の外周側にてケース３Ａの開口端部にポッ
ティングされている。尚、端末は閉塞されている。

【００４３】そして、内管２１のポッティング部８より
軸方向内側には、内管２１の内部に導入される被処理流
体を、ケース３Ａ内に流入、すなわち中空糸膜２の外側
に導入するための入口孔９Ａが図中断面で見て上下に設
けられている。この入口孔９Ａは、内管２１の周壁を半
径方向に貫通して設けられており、その外周側開口部に
は、メッシュ部材１５がそれぞれ設けられている。この
メッシュ部材１５は、入口孔９Ａの外周側開口部周縁に
対して接着剤１４にて接着されている。

【００４４】また、内管２１が配設されているケース３
Ａの端部は、アダプタ部材１７Ａによって閉塞されてい
る。このアダプタ部材１７Ａは、ケース３Ａの側端部に
披着され、その内側中央部に先端が内管２１の内周に流
体密に嵌合する筒状突起２３が突出しており、さらに外
側中央部には配管等の取り付けられる接続用突起２４が
突出しており、被処理流体流入用の流入ポート２５を構
成している。そして、ケース３Ａとアダプタ部材１７Ａ
との嵌合部はＯリング２０により、内管２１と筒状突起
２３との嵌合部はＯリング２０Ａによりそれぞれシール
されている。

【００４５】而して、被処理流体は、流入ポート２５か
ら内管２１内に流入し、内管２１の入口孔９Ａからメッ
シュ部材１５を介して中空糸膜２の外側に導入され、中
空糸膜２によりろ過された透過流体は、中空糸膜開口端
面１６’に流れ、アダプタ部材１７’の出口孔１９’を
介して流出される。一方、ろ過されなかった不透過流体
は、ケース３Ａの出口孔１０を介して排出されるのであ
る。

【００４６】本実施例において、その他の構成及び作用
については第１実施例と同一なので、同一の構成部分に
ついては同一の符号を付して、その説明は省略する。

【００４７】もちろん、この被処理流体を内管２１を介
して中空糸膜２の外側に導かせるタイプであっても、図
４に示すように、上記第１実施例の詰め物３０の他の態
様として示した充填部材７のみの中空糸膜モジュール１
Ａ’としても良い。作用等については、上記第１実施例
で示した通りなので、その説明は省略する。また、その
他の構成及び作用については、上記第２実施例と同一な
ので、図中同一の構成部分については同一の符号を付し
て、その説明は省略する。

【００４８】さらに、上記した被処理流体を内管２１を
介して中空糸膜２の外側に導かせるタイプで、図示しな
いが詰め物３０を充填部材７を用いずに可撓性の包囲部
材５と封入部材６とから成るものとしても良い。この場
合、充填部材７がないので、被処理流体が高圧の場合、
各中空糸膜２間の隙間が若干広がり、これにより若干分
離効率が下がる可能性がある。しかし、充填部材７がな
い分、装置構造が上記実施例より簡単になると共に、製
造も容易となり、かつコストの低減化を図ることができ
る。

【００４９】上記第１，第２実施例の中空糸膜モジュー
ルを用いて、分離性能の比較試験を行った結果、被処理
流体を中空糸膜内側へ導入する上記従来例より、中空糸
膜外側へ導入する方法の方で分離性能の向上を図ること
ができた。

【００５０】尚、上記各実施例では、クロスフロータイ
プのモジュールを例にとって説明したが、特にこれに限
るものではなく、全量ろ過タイプのモジュールであって
も同様に適用することができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、以上の構成および作用を有す
るもので、中空糸膜束のケース間に詰め物をしているの
で、中空糸膜束の密度を全体的に高くすることができ、
各中空糸膜間において疎になる部分をなくすことができ
る。つまり、各中空糸膜間の隙間が小さくなる。これに
より、被処理流体を中空糸膜外側へ導入する場合、各中
空糸膜間を流れる被処理流体の抵抗が大きくなるので、
流体は中空糸膜外側から内側に流れ易くなる。その結
果、分離性能が向上する。

【００５２】また、詰め物を、充填部材、可撓性の包囲
部材と封入部材、可撓性の包囲部材，封入部材及び充填
部材、により構成することにより、中空糸膜束の密度を
密にしすぎることなく、適度に各中空糸膜間の隙間を保
持することが可能になる。つまり、中空糸膜同士が接触
して分離に寄与しない膜面が発生することがなくなるの
で、より分離性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例に係る中空糸膜モジュ
ールの概略断面図である。

【図２】図２は図１において詰め物を充填部材のみとし
た中空糸膜モジュールの概略断面図である。

【図３】図３は本発明の他の実施例に係る中空糸膜モジ
ュールの概略断面図である。

【図４】図４は図３において詰め物を充填部材のみとし
た中空糸膜モジュールの概略断面図である。

【図５】図５は従来の中空糸膜モジュールの概略断面図
である。

【符号の説明】

１，１’，１Ａ，１Ａ’ 中空糸膜モジュール２中空糸膜２Ａ中空糸膜束３，３Ａケース４ポッティング剤（封止材）５包囲部材６封入部材７充填部材８，８’ポッティング部９，９Ａ入口孔１０，１９，１９’出口孔１１，１１’，１２貫通孔１３栓体１４接着剤１５メッシュ部材１６，１６’ 中空糸膜開口端面１７，１７’，１７Ａアダプタ部材２０，２０ＡＯリング２１内管２２閉塞部２３筒状突起２４接続用突起２５流入ポート３０詰め物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケース内に多数本の中空糸膜の束を収納
し、ケースの開口端部にて各中空糸膜の端末を開口させ
た状態で各中空糸膜間の隙間および各中空糸膜とケース
間の隙間を封止材で封止固定した中空糸膜モジュールに
おいて、前記中空糸膜束と前記ケース間に、該中空糸膜束の密度
を高めるために詰め物を備えたことを特徴とする中空糸
膜モジュール。
【請求項２】詰め物は、中空糸膜束とケース間に充填
される充填部材であることを特徴とする請求項１に記載
の中空糸膜モジュール。
【請求項３】詰め物は、中空糸膜束を包囲する可撓性
の包囲部材と、該包囲部材とケース間に封入される封入
部材とから成ることを特徴とする請求項１に記載の中空
糸膜モジュール。
【請求項４】詰め物は、中空糸膜束を包囲する可撓性
の包囲部材と、該包囲部材とケース間に封入される封入
部材と、前記包囲部材と中空糸膜束間に充填される充填
部材とから成ることを特徴とする請求項１に記載の中空
糸膜モジュール。