JPH1176764A - 中空糸膜モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中空糸膜をシート状に並べ拡げてなる中空糸
膜モジュールであって、組立時間が短縮でき、安価な材
料を使用して低コストで製造できるものの提供。 【解決手段】 シート状に収束された中空糸膜１が帯状
の熱可塑性樹脂製固定部材２で端部の開口状態を保って
固定されている中空糸膜モジュール。固定部材２は、熱
可塑性樹脂製の集水部材３に融着固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、河川水、工業用
水、下排水など汚濁性の高い液体中の懸濁物質を濾過す
るための中空糸膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】中空糸膜モジュールは、無菌水、飲料
水、高純度水の製造や、空気の浄化といったいわゆる精
密濾過の分野に多く使用されてきたが、近年、下水処理
場における二次処理、三次処理や、浄化槽における固液
分離、産業排水中の浮遊懸濁物質の固液分離、浄水場に
おける河川水の直接濾過、工業用水の濾過、プール水の
濾過等の高汚濁水処理用途に用いる検討が行われてい
る。これらの分野で用いられる中空糸膜モジュールは、
従来の精密濾過の分野で用いられてきた円柱状や同心円
状に中空糸膜を収束固定した円筒型のものの他に、高汚
濁性の液体の濾過に対しては、中空糸膜間の固着防止や
洗浄回復性に優れた中空糸膜をシート状に収束した平型
タイプのものが用いられるようになってきた。

【０００３】中空糸膜モジュールの製造は、中空糸膜を
かせ状に巻いたもの、あるいは中空糸膜の編織物を所定
の長さに切断したものを容器内に収納し、エポキシ樹脂
やウレタン樹脂等の液状樹脂で中空糸膜端部を収束固定
し、これを硬化した後その端部を切断して中空糸膜の開
口端を露出させ、ハウジングに取り付ける方法にて行わ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エポキシ樹脂
やウレタン樹脂を用いた固定部材は耐溶剤性が低くく、
その加工工程が煩雑で硬化に長時間を要するなどの問題
があった。特に中空糸膜がシート状に並び拡げられた平
型中空糸膜モジュールは、円筒型中空糸膜モジュールに
比べると固定部材部分が長く、遠心方式によるポッティ
ングが困難であることから、作業台上にて振動方式や自
重方式にて固定樹脂を注入した後、硬化まで数時間静置
する必要があった。このため、その生産性を向上させる
ことは極めて困難であった。

【０００５】本発明の目的は、中空糸膜がシート状に収
束された平型中空糸膜モジュールであって、その製造時
に固定部材の硬化時間と、固定部材の集水部材への取り
付け時間の短縮が可能である中空糸膜モジュール並びに
その製造方法を提供することにある。

【０００６】本発明の他の目的は、製造コストの安価な
中空糸膜モジュールを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、シ
ート状に収束された中空糸膜と、該中空糸膜の少なくと
も一方の端部を開口状態に保って収束固定する帯状の固
定部材と、その開口部に該固定部材を固定し、内部に濾
過液を集める集水部材とからなり、前記固定部材と集水
部材とが熱可塑性樹脂製であり、これらが融着固定され
ていることを特徴とする中空糸膜モジュールである。

【０００８】また、本発明の中空糸膜モジュールの製造
方法は、上記中空糸膜モジュールを製造するに際して、
固定部材と集水部材とを加熱融着または超音波融着によ
り固定することを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の中空糸膜モジュー
ルについて、図面を参照しつつより詳細に説明する。

【００１０】図１は、本発明の中空糸膜モジュールの一
例を示す斜視図である。本発明の中空糸膜モジュールに
おいて、中空糸膜１は、平坦に並び拡げられたシート状
の形態を呈しており、帯状の固定部材２によって少なく
ともその一端が開口した状態で固定されている。固定部
材２は、中空糸膜の開口端を集水部材の内部に向けた状
態で集水部材３の開口部に配置され、その部分で集水部
材と液密に融着固定されている。集水部材３はその内部
に中空糸膜を透過した濾過液を収集し、通常、濾過液の
取り出し口４を有している。図２は、熱融着による固定
により形成された本発明の中空糸膜モジュールの例を示
す断面図である。図３は、超音波溶着による固定により
形成された本発明の中空糸膜モジュールの例を示す断面
図である。

【００１１】シート状に収束された中空糸膜の一般的な
形態は、中空糸膜の編織物であり、中空糸膜の編織物
は、従来公知の方法で製造することができる。なお、編
織物とは編物または織物を意味するが、中空糸膜モジュ
ールとして完成した際には、収束用の経糸は必ずしもシ
ート状中空糸膜とともに存在する必要はない。図４は、
シート状に収束された中空糸膜の他の例を示す斜視図で
あり、この例は中空糸膜１を平行に引き揃え、接着剤７
で中空糸膜１同士を接着あるいは接合してなる中空糸膜
シート状物を示している。これは中空糸膜間の固着や絡
まりの防止を考慮したもので、例えば特願平８−１５７
０５７号に示された方法により製作することができる。

【００１２】中空糸膜は濾過膜として使用可能なもので
あれば孔径、空孔率、膜厚、外径等には特に制限はな
く、濾過の対象となる懸濁物質によって適宜選択すれば
よい。中でも編織物への加工の際に必要となる強度や柔
軟性、焼却時に有害ガスを発生しないこと、原料の価格
などを考慮するとポリエチレン等のポリオレフィン系樹
脂からなるものが好ましい。

【００１３】中空糸膜の表面特性としては、表面に親水
基等を持ついわゆる恒久親水化膜であることが好まし
い。恒久親水化膜への加工方法としては種々の方法が適
用でき、親水化膜とすることで有機物と中空糸膜表面と
の疎水性相互作用を減少させることができ、有機物の吸
着を抑制することができる。

【００１４】固定部材としては、種々の熱可塑性樹脂が
使用でき、機械的強度、耐久性、中空糸膜や集水部材と
の融着性、中空糸膜端部を開口させる際の切断性等を考
慮して選択されるが、硬化時間、耐溶剤性、廃棄時の焼
却性、原料の価格などを考慮するとポリオレフィン系樹
脂が好ましい。

【００１５】シート状に収束した中空糸膜の熱可塑性樹
脂による固定は、例えば特願平８−２２２８９７号に示
された方法により行うことができる。中空糸膜を収束固
定した帯状の固定部材の長さ（Ｌ）は、必要とする膜面
積から決められるシート状中空糸膜の幅に合わせて設定
すればよい。

【００１６】また、固定部材の厚み（Ｔ）は、使用する
中空糸膜の外径により異なるが０．５〜１０ｍｍ程度が
好ましい。０．５ｍｍより小さい場合は融着時の条件の
変動により中空糸膜を変形させるおそれがあり、１０ｍ
ｍより大きい場合は原材料の使用量が増加するととも
に、中空糸膜モジュールを複数本使用したときに中空糸
膜シート間のピッチが広くなりモジュールユニットの容
積が増大するため好ましくない。中空糸膜の外径が０．
５ｍｍより大きい場合は、固定部材の厚みの下限を中空
糸膜の外径＋０．２ｍｍ以上とすればよい。

【００１７】また、固定部材の幅（Ｗ）は２〜５０ｍｍ
程度が好ましい。２ｍｍより小さい場合は集水部材との
融着作業が困雑となり、５０ｍｍより大きい場合は中空
糸膜や固定部材のロスが多くなり好ましくない。

【００１８】図１においては中空糸膜の両端が固定部材
により固定されているが、他端が開口していない状態で
あれば一方の端部のみを固定したものでもかまわない。

【００１９】集水部材としては種々の熱可塑性樹脂が使
用でき、機械的強度、耐久性、固定部材材との融着性等
を考慮して選択すればよいが、耐溶剤性、廃棄時の焼却
性、原料の価格などを考慮するとポリオレフィン系樹脂
が好ましい。特に好ましいのは、融着の容易・確実性の
観点から固定部材に使用されている樹脂と同種の樹脂を
使用する場合である。

【００２０】集水部材は射出成形、押し出し成形などの
各種の成型方法にて製作できるが、成形費を考慮すると
ブロー成形が好ましい。

【００２１】集水部材の形状としては円筒状、角柱状の
いずれでもかまわず、長さは使用するシート状中空糸膜
の幅に両端の加工しろを加え設定すればよい。集水部材
の外径あるいは厚み（ｔ）は３〜２０ｍｍ程度が好まし
く、３〜１０ｍｍ程度がより好ましい。３ｍｍより小さ
い場合は機械的強度を保持しにくく、さらに集水部材の
内部断面積や濾過液取りだし口が小さくなり通液の圧力
損失が大きくなり好ましくない。２０ｍｍより大きいと
中空糸膜モジュールを複数本使用したときに中空糸膜シ
ート間のピッチが広くなりモジュールユニットの容積が
増大するため好ましくなく、１０ｍｍ以下とすることに
よりモジュールユニットをよりコンパクト化することが
できる。

【００２２】集水部材には、中空糸膜を収束固定した固
定部材をそこに挿入して固定するための長手方向に平行
な開口部が設けられる。本発明の中空糸膜モジュールで
は、この開口部に固定部材を挿入した後、集水部材と固
定部材とが融着固定される。開口部は、固定部材の厚み
より０．１〜１ｍｍ程度大きくしておくのがよい。差が
０．１ｍｍより小さい場合は、固定部材の挿入作業がや
りにくく、また１ｍｍより大きい場合は融着時に固定部
材自身のもつ反力が大きいため作業がやりにくく、シー
ル性も不完全となりやすいため好ましくない。

【００２３】固定部材と集水部材を熱融着により固定す
る場合には、図２に示すように開口部の周囲に熱融着し
ろとしての張り出し部５が集水部材に設けられているこ
とが好ましく、その幅（ｗ）は０．５〜２０ｍｍ程度が
好ましい。熱融着による固定は、例えば開口部に固定部
材を挿入し、両側から張り出し部をインパルスヒーター
を用いて加熱し融着させて行われる。この時、張り出し
部の長さが０．５ｍｍ以下の場合には、ヒーターが集水
部材に接して集水部材が変形する恐れがあり、また、２
０ｍｍ以上の場合は、有効膜面積の減少やモジュールの
長尺化が生じ、モジュールの設置面積上好ましくない。

【００２４】固定部材と集水部材とを超音波溶着により
固定する場合には、前述の熱融着の場合と同様の融着し
ろをもった形状での加工ができる他、図３のように集水
部材の開口部の端面にて溶着することができるため、張
り出し部は必ずしも必要ではない。

【００２５】中空糸膜モジュールには、中空糸膜を透過
し集水部材内に収集した濾過液を系外へ取り出すための
取り出し口４が必要であるが、これを集水部材と一体形
成すると加工工程が減少できるので好ましい。

【００２６】本発明の中空糸膜モジュールの使用方法
は、密閉容器内に配設して被処理液を加圧して中空糸膜
を透過させる加圧濾過方法や、汚濁水槽中に配設して中
空糸膜内部側を吸引して透過させる吸引濾過方法がある
が、いずれの場合も、中空糸膜を透過した濾過液は集水
部材の内部に集められた後、濾過液取り出し口から系外
へ排出される。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、中空糸膜をシート状に並
べ拡げてなる中空糸膜モジュールを製造する際の固定部
材と集水部材の取り付け時間の短縮が可能となり、ま
た、固定部材および集水部材に安価な熱可塑性樹脂が使
用できるので中空糸膜モジュールを低コストで製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は、本発明の中空糸膜モジュールの一例
を示す斜視図である。

【図２】第２図は、本発明の中空糸膜モジュールの熱融
着による固定の例を示す断面図である。

【図３】第３図は、本発明の中空糸膜モジュールの超音
波溶着による固定の例を示す断面図である。

【図４】第４図は、本発明に用いるシート状に収束した
中空糸膜の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 中空糸膜 ２ 固定部材 ３ 集水部材 ４ 濾過水取り出し口 ５ 張り出し部 ６ 融着部 ７ 接着剤 Ｌ 固定部材の長さ Ｔ 固定部材の厚み Ｗ 固定部材の幅 ｔ 集水部材の厚み ｗ 融着しろの幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 育男 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目１番60号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状に収束された中空糸膜と、該中
   空糸膜の少なくとも一方の端部を開口状態に保って収束
   固定する帯状の固定部材と、その開口部に該固定部材を
   固定し、内部に濾過液を集める集水部材とからなり、前
   記固定部材と集水部材とが熱可塑性樹脂製であり、これ
   らが融着固定されていることを特徴とする中空糸膜モジ
   ュール。
2. 【請求項２】 シート状に収束された中空糸膜が、中空
   糸膜を平行に引き揃えて中空糸膜同士が接着または接合
   されてなる中空糸膜シート状物である請求項１記載の中
   空糸膜モジュール。
3. 【請求項３】 請求項１記載の中空糸膜モジュールを製
   造するに際して、固定部材と集水部材とを熱融着または
   超音波融着により固定することを特徴とする中空糸膜モ
   ジュールの製造方法。