JPS6330482Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は一端が閉止された多数の中空糸の他端
部を集束固定した外圧過型の中空糸エレメント
に関するものである。

本考案の中空糸エレメントはSS分の比較的多
い液、例えば醤油、酒、その他各種の醗酵液、及
びそのオリ、無機あるいは有機顔料の分散液、油
脂の分散液、エマルジヨン、ラテツクス、塗料な
どの過、精製、濃縮、回収などにきわめて有効
に適用することができる。

（従来の技術） 近年、ミクロンオーダー以下の極小粒子を分離
する手段として選択透過性を有する分離膜を用い
た膜分離技術が目ざましい進展を見せている。中
でも中空糸は比表面積が大きくとれ、装置をコン
パクト化しうること、パツキング材不要で逆洗し
うるなどの点で最も注目され、各種用途に実用化
されつつある。

現在実用化されている膜分離装置としては一端
が閉止された多数の中空糸の他端を開口状態で集
束固定した片持ちエレメントを筐体内に収容した
装置（特開昭50−149587号、同53−122682号な
ど）、もしくは両端を集束固定した両持ちエレメ
ントを筐体内に収容した装置（特公昭39−28625
号、特開昭52−132597号など）などが知られてい
る。

（考案が解決しようとする問題点） 前者のような片持ちエレメントを用いた装置で
は、被処理液を中空糸の内部に流す内圧方式の場
合、中空糸の内径が小さいため、被処理液中の
SS分（懸濁粒子）を予じめ除去しておかないと
中空糸端面の流入口でSS分が詰つて中空糸を閉
塞するため被処理液が流れえなくなる。一方被処
理液を中空糸の外側に流す外圧方式の場合、中空
糸自体が材となるため滓（この場合被処理液
中のSS分）が中空糸の外周壁に滞積しその滞積
量が大くなると被処理液が順調に流れなくなる。
上記の如く外圧方式は内圧方式に比べSS分に強
いこと、中空糸の内側を流さないため通液による
圧力損失が少ないことなどの特長を有するが、中
空糸束の外表面と内部の中空糸で液の流れを均一
にすることが困難であり、特に多数本を束ねたエ
レメントでは流れの不均一性が問題となる。外圧
方式のこの欠点を改良するため中空糸束の中心部
に被処理液を供給する試みがなされている。しか
しこれらの試みは外表面と内部の流れを均一化
し、全体としての効率を向上しようとするもの
で、液は中空糸の繊維方向と直角に積極的に流す
cross flowである場合が多い。SS分が高い場合
や濃度が低くても蓄積しやすいSS分を含有する
場合には、一部でもcross flowとなる中空糸自体
が材となるので、中空糸の外周壁にSS分が滞
積し、被処理液が順調に流れなくなる。一部に
SS分が滞積されるとそこが核となつて滞積部位
はどんどん広がり、遂には全体に達し処理不能と
なるという問題がある。

一方後者のような両持ちエレメントを用いた装
置では、被処理液の流れ方向側に位置する固定端
付近においては中空糸密度が非常に高く、かつ構
造上被処理液中に含まれるSS分をトラツプし、
SS分が蓄積され分離効率を低下させるという問
題がある。またこの部分では流体抵抗も非常に大
きく、SS分が多量にトラツプされた場合におい
ては0.7〜0.8Kg／cm²にも及ぶ圧力損失が観察され
著しい分離効率の低下がみられる場合がある。ま
たこの場合にはエレメントの寿命が著しく短縮さ
れるという問題があつた。

（問題点を解決するための手段） 本考案者らはSS分の比較的多い液をトラブル
なく処理するために各種の方式について検討した
ところ、内圧過方式ではSS分が中空糸端部開
口で詰るため別の過手段を設ける必要があり実
用的でないこと、また両持ちエレメントでは中空
糸の接着固定端でのSS分の蓄積を防止する有効
な手段がなく実用的でないが外圧過式の片持ち
エレメントは上述の問題点がないことに着目し、
該エレメントでSS分の比較的多い液をトラブル
なく処理できるようにするため鋭意検討した結果
本考案に到達したものである。すなわち本考案は
一端が閉止された多数の中空糸を集束し、その他
端部を開口して接着固定した外圧過型の中空糸
エレメントにおいて、該多数の中空糸を接着固定
端部で複数の層に分割配置して、それらの間隙に
被処理液が進入する空間を形成するとともに、複
数の層に分割配置された各中空糸層を接着固定端
部から10〜200mmの長さにわたつて樹脂で固定し
たことを特徴とする外圧過型の中空糸エレメン
トである。

次に本考案の中空糸エレメントの一実施例を図
面にて説明する。

第３図ａ及びｂ図は従来の中空糸エレメントの
構造を示す正面図及び接着固定端部の断面図であ
る。この従来の中空糸エレメントは多数の中空糸
が一つの中空糸束２を形成し、その端部が接着剤
１により固定されている。従つてこのエレメント
は第３図ｂに示すように、中空糸束２内には被処
理液が進入する特別の大きい間隙はない。かかる
構造では中空糸相互のせまい間隙にSS分がつま
りやすく処理能力の低下が著しい。第１図及び第
２図ａ及び図は本考案による中空糸エレメントの
１例を示す正面図及び接着固定端部の断面図であ
る。第１図においては接着固定端部１で中空糸を
平行な複数の層に分割配置している。このエレメ
ントは各中空糸層間に被処理液が進入する空間４
が設けられている。第２図では、空間４を構成す
る接着固定端面５が勾配を有し、よつて空間４が
１面から他面にわたり漸次減少する形状をもつよ
うに構成されている。第２図に示す接着固定端面
が勾配をもつエレメントは、必要に応じてその勾
配を種々変えることができる。上述した第２図の
ものは１面から他面にわたつて接着固定端部内の
空間が漸次減少する形状となつており、かかる形
状により、空間の大きい側より被処理液を中空糸
バンドルに直角に当てると、該勾配により液流が
規制されて中空糸に沿つた流れに変更され、本発
明の目的に一層有効である。さらに、中空糸バン
ドルのほぼ中央で該空間が最も減少する形状とす
れば、被処理液を中空糸バンドルの外側の２点又
はそれ以上から中空糸バンドルに直角に当てて
も、該液流は勾配で規制され、中空糸バンドルの
中央部で中空糸の長さ方向に沿つた液流となりさ
らに効果を上げることができる。これらのエレメ
ントにおいて各中空糸層は図示するように中空糸
が連続するように配置される他に、適当な間隙を
もつように一層内において分割配置することもで
きる。かくすることにより中空糸と被処理液の接
触は一段と改善され、SS分の滞積も少なくでき
る。

本考案の中空糸エレメントにおける中空糸層の
厚みは１〜20mm、好ましくは２〜10mmがよい。１
mm未満であると中空糸の特長であるコンパクト化
しうるメリツトが失われ、さらに製作し難い。20
mmを越えると、層内部でcross flowによるSS分
の滞積がみられるようになる。中空糸層と中空糸
層の間隙は２mm〜15mm、好ましくは４mm〜10mmで
ある。２mm未満であると間隙を設けた意味がな
い。15mmを越えるとコンパクト化のメリツトが失
われる。かかる間隙に対応する空間が接着固定端
部内に形成されているため、流動抵抗の最も大き
い被処理液入口部には露出した中空糸がなく、中
空糸は損傷されることはない。

本考案による中空糸エレメントにおいては、第
２図に示すように中空糸エレメントの接着端部の
空間が、いずれの面からも同一の形状でなく、直
線、曲線又はそれらの組合せの形状からなる勾配
をもつた接着剤端面により、一面から他面にわた
り漸次減少及び又は増大するような形状とするこ
とが好ましい。接着端部の空間をこのようにする
ことにより、中空糸束に供給される被処理液が勾
配面により規制を受けて中空糸に長さ方向にその
流れをコントロールされる。従つて中空糸外面に
滞積するSS分を被処理液の流れにより防止減少
するという目的には一層効果的である。接着固定
端面の勾配の形状は必要に応じ種々変更できるの
は当然である。

間隙に対応する空間で各中空糸層は樹脂で固定
されている必要がある。かかる樹脂で接着固定さ
れている長さは通常10〜200mm、好ましくは20〜
50mmである。10mm未満であると短か過ぎて中空糸
を損傷する可能性がある。200mmを越えても実質
的な意味はなく、却つて膜面積をロスする。

本考案の中空糸はセルロース系、セルロースア
セテート系、ポリビニルアルコール系、エチレン
ビニルアルコール系、ポリアクリルニトリル系、
ポリプロピレン系、ポリスルホン系など特に限定
はない。中空糸膜は多数本整束してエレメントと
しなければならない。１エレメントあたり整束す
る中空糸膜の本数は糸径によつても異なるが、例
えば外径が0.5mm〜１mmであれば300本以上が好ま
しく1000〜20000本程度が標準である。中空糸膜
を前記の如く層状に分割配置整束し、シール剤で
固定しなければならない。層の数は上述の中空糸
層の厚さを考慮して２以上必要数とすればよい。

シール剤としては硬化収縮の小さいエポキシ樹
脂系、不飽和エポキシ樹脂系、ウレタン樹脂系シ
リコン樹脂系などが通常用いられる。シール方法
としては工業的には遠心接着を用いることが多
い。このエレメントは、中空糸層と中空糸層の間
隙に空間形成治具（剥離性の点よりテフロン、ポ
リプロ、ポリエチ製が好ましい。）をセツトし、
シール剤硬化後該治具を取り外すことにより、製
造することが出来る。さらにシール剤硬化後、中
空糸膜とシール剤を切断してエレメントを得るこ
とができる。

なお本考案は中空糸エレメントと筐体が別の所
謂着脱可能なカートリツジタイプに限らず、筐体
内面に中空糸束がシール剤で一体的に接着成型さ
れた、所謂一体成形モジユールに対しても同様に
適用出来る。

実施例 １ 外径0.8mm、内径0.5mmのポリビニルアルコール
系中空糸膜2000本をポリプロ製の空間形成治具を
用い、不飽和エポキシ樹脂系接着剤で接着し、第
１図の如き中空糸エレメントを得た。中空糸膜は
４層に分割配置されており、中空糸層の厚みは８
mmであり、層と層の間には８mmの間隙を設けた。
さらに間隙に対応する空間で中空糸が接着固定さ
れている長さは50mmであつた。

このエレメントを内径70mmの筐体に装着し、外
圧循環方式によりSS分0.5％を含有する糖液より
SS分除去する実験を行なつた。循還速度を1.5
ｍ／secで、60mmに１回エア逆洗と１日１回の苛
性ソーダと塩酸による薬液再生を行ないながら１
ケ月間過した所、エレメント内にはSS分が殆
ど滞積しておらず、順調な運転が行ないえた。

実施例 ２ 本考案１と同じ中空糸膜2500本をテフロン製の
空間形成治具を用い、不飽和エポキシ樹脂系接着
剤で接着し、第２図の如き中空糸エレメントを得
た。中空糸膜は５層に分割配置されており、中空
糸層の厚みは７mmであり、層と層の間には６mmの
間隙を設けた。さらに間隙に対応する空間で中空
糸が接着固定されている長さは一面は70mmであり
他面は30mmとなるよう直線的に減少する勾配を有
するような形状とした。

このエレメントを内径70mmの筐体に装着し、外
圧循環方式により醤油のオリ下げ液より醤油を
過回収する実験を行なつた。

循環線速２ｍ／secで１ケ月間連続して実施し
た所、エレメント内にオリの滞積は殆どみられ
ず、また中空糸の折損も起らず順調に行ないえ
た。

比較例 １ 外径0.9mm、内径0.5mmのセルロースアセテート
系中空糸膜1000本をエポキシ系接着剤で接着し、
第３図の如き中空糸エレメントを得た。このエレ
メントを実施例２と同様内径70mmの筐体に装着
し、外圧循環方式により醤油のオリ下げ液より醤
油を過回収する実験を行つた。循環速度を50
cm／secで20mmに１回15秒間透過液逆洗を行ない
ながら５時間過した所、中空糸束に多量のオリ
が滞積し過下能となつた。

（考案の効果） 以上のように本考案の外圧過型の中空糸エレ
メントは中空糸を固定端部で複数の層に分割配置
しているため、被処理液は中空糸とcross flowす
ることなく、中空糸束間に進入することができ
る。一旦中空糸束の間に入つた被処理液は中空糸
の繊維軸方法に流れて中空糸に付着したSS分を
常に洗い落すことにより、中空糸束へのSS成分
の滞溜を防止して中空糸間内に大量に滞溜した
SS分による中空糸の折損を防止することができ
る。また片持ちエレメントにおいては被処理液の
流入により中空糸が接着端部を支点として揺動す
るため接着端部には大きな力が加わり切損するこ
とがあるが流動抵抗の最も大きい中空糸の接着固
定端部を一定の長さにわたつて樹脂で被覆してい
るため、中空糸が損傷されることがないという優
れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図ａ，ｂは本考案による外圧
過型の中空糸エレメントの正面図及び接着固定部
の断面図であり、第３図ａ，ｂは従来の中空糸エ
レメントの正面図及び接着固定部の断面図であ
る。 １……接着剤、２……中空糸束、３……被覆
層、４……空間。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 一端が閉止された多数の中空糸を集束し、その
   他端部を開口して、接着固定した外圧過型の中
   空糸エレメントにおいて、該多数の中空糸を接着
   固定端部で複数の層に分割配置して、それらの間
   隙に被処理液が進入する空間を形成するととも
   に、複数の層に分割配置された各中空糸層を接着
   固定端部から10〜200mmの長さにわたつて樹脂で
   固定したことを特徴とする外圧過型の中空糸エ
   レメント。