JPS634809A - 中空糸濾過モジユ−ル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］　　。

本発明は流体源適用中空糸濾過モジュールに関し、より
詳しくは大川の流体中の懸濁物質の除去等に通した中空
糸濾過モジュールに関する。

［従来の技術］ 中空糸濾過膜は優れた濾過機能を有しているために従来
より高純度の１業用水の製造や気体の濾過等を始めとし
て種々の用途に広く用いられてきている。

中空糸ｖｉ過モモジュールしては中空糸の中空部から外
部へ向けて濾過するものと中空糸の外部から中空部へ向
けて濾過するものとの２通りがあるが、前者は中空糸の
内部の通過抵抗が大きく、又、懸濁物質が中空糸中空部
に残存して目詰まりを起し易いため、これらの用途には
後者のタイプが多く用いられてきた。これらのモジュー
ルの構造は、被処理流体の流路の少なくとも一端におい
て中空糸束を固定しであるため被処理流体の出入口が中
空県東固定部近傍の直管側壁に設けられており、中空糸
固定部近傍で被処理流体が中空糸に対し横向きの流れを
とらざるを得す、このため、被処理流体の流速を高める
と該流体の圧力損失が大きくなる。又、複数のモジュー
ルを直列に連結して使用する場合には被処理流体の流れ
は複雑に屈曲する連結方式をとらざるをえず、被処理流
体の圧力損失が更に大きくなる。これらのことから、こ
のようなモジュールを使用する場合、必要以上のポンプ
能力を必要としたり、連結数の制限を受けたり、エネル
ギー損失が大きい等という不便があった。更に、中空糸
にいつも一定方向のみから応力が加わるため、中空糸の
損傷の危険性もあった。

［発明が解決しようとする問題点］ 水出願人らは、先に上記の欠点を解決するものとして本
願発明における螺旋状邪魔板のない構造の中空糸濾過モ
ジュールを提案した（特願昭６０−１３３３７０号）。

しかし、被処理流体が比較的多くの不純物を含んだり、
不純物中に粘着性物質が含まれる場合には、中空糸の外
表面に付着した不純物により、中空糸同上が容易に付着
しあってモジュール内に配置された中空糸全体がひとま
とまりの棒状の束を形成することがある。このような東
が形成されると束の内部には被処理流体が侵入接触し難
くなるため、比較的短期間で中空糸濾過モジュールの有
効′６ｉｉ過面積が減少して濾過機能の低下が生したり
、中空糸の機能回復のための目詰り解消処理が困難にな
る場合も生ずるため、このような問題を生ぜず、より効
率の高いモジュールに対する要請もある。

本発明者らは、上記の要請に答えるため、説、０検討し
た結果、本発明に到達した。

［問題点を解決するためのｆ段］ 即ち、本発明の要旨は、直管と、少なくともその一部が
該直管内において直管とほぼ平行になるように配設され
た部分を有する、０字状に束ねた中空糸束又は一端を封
鎖した中空糸束と、該中空糸束の開口端において中空糸
束を固定する固定部材と、その一端が直管の外部に突出
した枝管と、該直管内の少なくとも中空糸束が存在する
部分に。

その途中で一度以上螺旋方向が反転する螺旋状邪魔板と
を有し、該固定部材の中空糸束の開口端部が該枝管と液
密に接続されてなる中空糸濾過モジュールにある。

［発明を実施するための好適な態様］ 以下、本発明の中空糸濾過モジュールにつき図面を参照
しつつ詳細に説明する。

第１図及び第２図は各々本発明の中空糸濾過モジュール
の１態様例を示す図である。第１図は枝管（２）が、そ
の一端が直管（１）の内部において該直管と同心円状に
配置され、他端が該直管の外部に位置しており、固定部
材（４）が直管内の枝管の端に固定されているモジュー
ルの例であり、枝管（２）はフランジ（５）により直管
（１）に固定されている。第１図では枝管が９０°に曲
げられた例が示されているが、必ずしも９０°でなくて
もよい。又、枝管の固定はフランジに限定されるもので
はない。又、フランジを用いる場合は、フランジ部分に
おいても直管内を流体が自由に流動できるよう充分な而
ｈ１の流路が設けられていることが好ましい。

第２図は、枝管（２）が直管（１）と連−通しており、
固定部材（４）がその枝管の端に固定されていて、中空
糸束（３）が直管内と枝管内に存在するモジュールの例
である。第２図における枝管を有する直管（１）の枝管
（２）の角度は１０〜９０°であることが好ましい。こ
の角度は直管と接合する部分の角度であり、枝管はその
先で真直であってもよく、適度に曲がっていてもよい。

なお、直管と側管の接合部分は中空糸を傷めないために
なめらかであることが好ましく、この部分にテーバがつ
いていてもよい。

本発明のモジュールにおける直管部の口径は全体にわた
って同一の日経であってもよく、途中で異なった口径の
ものと接続したものであってもよい。この場合、複数の
モジュールを直列に接続することを考慮すればモジュー
ル両端の口径が一致していることが好ましい。もちろん
口径が一致していない場合でもジヨイントの形状を工夫
すれば接続できることは明らかである。

中空糸濾過膜としては柔軟性を有しているものが好まし
く、このような中空糸の例としてポリオレフィン、弗素
化ポリオレフィン、ポリスルフォン、ポリアクリロニト
リル等の素材からなる限外濾過または精密濾過中空糸膜
を挙げることができる。

この中空糸膜は中空糸の開口部を開口状態に保ったまま
側管端部においてポリウレタン、エポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、シリコン樹脂等のボッティング剤に
より液密に固定保持される。

中空糸束は枝管の端、あるいは７ランジ等を用いた場合
は枝管につながるフランジ等の開口部に直接固定しても
よいが、枝管の中に挿入固定できる管にあらかじめ中空
糸束を固定し、これを枝管の端に挿入固定するのがモジ
ュール製作上便利であり好ましい。

本発明において、枝管の数は必ずしも１本に限定される
ものではなく、１本の直管に対し枝管が複数個配置され
ていてもよい、この場合、各々の枝管は直管内において
直管と同心円の位置に配置されていることが好ましい。

次に螺旋状邪魔板（６）について説明する。螺旋状邪魔
板（６）は第１図に示すように、突起物が直管の内部に
螺旋状に配置されるものであるが、その螺旋の方向が途
中で−・度以上反転するものである。−方向の螺旋のみ
では、被処理流体が、螺旋状邪魔板の影響で直管内で回
転流となり、その流体の影響で中空糸束をねじる力がイ
動き、そのため、むしろ、中空糸束が棒状になり易くな
る。このような悪影響を防ぐために螺旋の方向を途中で
一度以上反転させるものであり、これにより、中空糸束
にねじれの力が働かず、中空糸渠内に被処理流体が充分
侵入し、中空糸に均一にあたって、濾過効率が向上し、
中空糸同士の付着も防止されるものである。邪魔板の螺
旋形状は直管に対する角度が１０°〜７０°であること
が好ましく、２０°〜６０°であることがより好ましい
。この角度は邪魔板全体にわたって一定である必要はな
く、上記範囲内で適宜変化していてもよい。又、突起の
高さは直管直径の５〜２０％であることが。

螺旋流を効果的に発生させ、かつ、中空糸束を傷めるこ
とがないため好ましい。螺旋の反転部はいくつあっても
よいが、螺旋の開始部から反転位置までの長さ、反転か
ら次の反転までの長さは直管直径の３〜１０倍であるこ
とが好ましく、左Ｂ螺旋の割合は１：４乃至４：１であ
ればよく、１：２乃至２：１であることが好ましい。又
、螺旋状邪魔板は反転部分で必ずしも連続していなくて
もよい。更に、この螺旋状邪魔板は第１図に示すように
直管内壁に直接固定されていてもよく、適当なストッパ
ー手段があれば第２図に示すように直接固定されていな
くてもよい。このような螺旋状邪魔板の移動を規制する
手段としては、直管内壁の適切な位置に突起を設ける。

直管の内径より若干小さなバッキングを取付ける等の方
法を採用することができる。

該モジュールは直管部端ａの部分から被処理流体を導入
し、膜で濾過された濾過流体は中空糸内部を通って側管
端Ｃから取出される。−方、濾過されなかった流体は直
管の他の端すから取出される。これにより被濾過流体の
流れは直管内を直線的に流れるため圧力Ｍ１失が小さい
という特徴を有している。

［実施例］ 以丁に本発明及びその効果を実施例を用いて説明する。

実施例１ 内径２０．５ｍｍ、長さ３００５ｍの直管（１）内にポ
リエチレン多孔質中空糸（三菱レイヨン■製、商品名Ｅ
ＨＦ−２７０Ｔ）２０８本をポリウレタン製の同定部材
（４）で長さ固定して固定端から０字先端までの長さ２
５０ＩＩＩＩｌのＵ字形とした。この固定部材を枝管と
接続し、直管内にその長さ方向の中央部で方向が反転す
る螺旋状邪魔板（６）を設けた第２図に示されるような
中空糸濾過モジュール（総酸面積０．１ｍ″）を作成し
た。螺旋状邪魔板（６）の直管長さ方向に対する角度は
３０゜、突起の高さ２ｍａｍ、直管長さ方向における邪
魔板の長さ２０ｍｍのものをバッキングを用いて直管内
の中空糸束が存在する部分に固定して用いた。

このモジュールを用い、被処理水としてカオリンの０．
１％懸濁水を用い、第２図のａにあたる方向からモジュ
ール直管内流速１　、０ｆｆｉ／ｓｅｃ　、被処理水圧
力０　、６　ｋｇ／ｃｍ”　Ｇとなるように流し、Ｃに
あたる部分での浄化水出口圧力０　、　１　ｋｇ／ｃｒ
ｎ”　Ｇで浄化水が得られる条件で運転した。

運転開始当初の浄化水の回収流量は８０　Ｉｔ／ｈｒで
、運転開始１時間後には１９１／ｈｒにまで低下したが
、その後は安定し、運転開始７時間後でも回収流１１６
１／ｈｒであった。モジュールの観察結果も中空糸束が
かたまって棒状になることはなく、螺旋状邪魔板が効果
的であることが確認された。

実施例２ 長さ２５１）ｓ■のＵ字状中空糸束の牟わりに長さ２５
００１１ｍの直線状の中空糸で一端を封鎖したものの束
を用いた以外は実施例１と同様のモジュールを用いて実
施例１と同一条件で運転した。

運転開始当初の浄化水の回収流量は８０ＩＬ／ｈｒで、
運転開始１時ｔ！ＳＩ　？＆には２０１　／ｈｒにまで
低下したが、その後は安定し、運転開始７時間後でも回
収流！１１１８Ｉｌ／ｈｒであった。モジュールの観察
結果も中空糸束がかたまって棒状になることはなく、螺
旋状邪魔板が効果的であることが確認された。

比較例１ 直管内の螺旋方向が反転しないことを除いては実施例１
と同様のモジュールを用い、実施例１と同様にしてカオ
リン懸ｆ４液を処理した。この場合回収流量は運転開始
当初は同様に８０　ｎ　／ｈｒであったが、１時間後に
１４１／ｈｒ、７時間後は１１１Ｌ　／ｈｒにまで低下
した。

比較例２ 直管内の螺旋方向が反転しないことを除いては実施例２
と同様のモジュールを用い、実施例１と同様にしてカオ
リン懸濁液を処理した。この場合回収流量は運転開始当
初は同様に８０４！　／ｈｒであったが、１時間後に８
．７Ｉｔ／ｈｒ、７時間後には５、Ｏｊ！／ｈｒにまで
低下した。

［本発明の効果］ 上述したように本発明の中空糸濾過モジュールは構造が
簡単であり、組立加工が容易であり、モジュール同士の
連結も簡単に行なえ、被処理流体の通過抵抗が小さいと
いう特徴を有しており、本発明のモジュールを多段に連
結しても被処理流体の圧力損失が従来のモジュールに比
べて非常に小さく、濾過分離された物質の回収が容易で
あり。

接合曲管部材を用いれば狭い場所にもコンパクトに設置
できるという優れたものである。この圧力損失が小さい
という特徴はポンプエネルギーを節約できるという効果
を発揮する。更に、直管内に螺旋状邪魔板を配置してい
るので直管内を漬れる流体に螺旋流が生じ、その結果、
被処理流体が中空糸に均一にあたりやすく濾過効率が良
いと共に、中空糸同士の付着も防止される。又、螺旋の
方向を途中で一度以上反転させていることにより中空糸
のねじれも生じないという特徴を有する。

本発明のモジュール及びシステムは飲料水、工業用水、
医療用水、超純水、パイロジエンフリー水等の各種用水
の濾過、研磨廃水、含油排水、凝集処理水、キレート反
応処理水、生物処理水、濁水、合金属粉廃水、脱脂液、
含ＳＳ溶剤等の濾過、金、銀等の有価金属粉末、フロッ
ク等の濾過回収、食品や製薬工業における有価液の回収
等に好適に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

ｍ１図及び第２図は各々本発明の中空糸濾過モジュール
の１態様例を示す図である。 図において１は直管、２は枝管、３は中空糸濾過膜、４
は固定部材、５は７ランジ、６は螺旋状邪魔板を示す。 被処理流体はａより入り、ｂより出る。１に！ｔＡｔＩ
Ｌ体はＣより出る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）直管と、少なくともその一部が該直管内において直
   管とほぼ平行になるように配設された部分を有する、Ｕ
   字状に束ねた中空糸束又は一端を封鎖した中空糸束と、
   該中空糸束の開口端において中空糸束を固定する固定部
   材と、その一端が直管の外部に突出した枝管と、該直管
   内の少なくとも中空糸束が存在する部分に、その途中で
   一度以上螺旋方向が反転する螺旋状邪魔板とを有し、該
   固定部材の中空糸束の開口端部が該枝管と液密に接続さ
   れてなる中空糸濾過モジュール。 ２）前記枝管が、その一端が直管の内部において該直管
   と同心円状に配置され、他端が該直管の外部に位置する
   ものであり、固定部材が直管内の枝管の端に固定されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の中空
   糸濾過モジュール。 ３）前記枝管が直管と連通しており、固定部材がその枝
   管の端に固定されていて、中空糸束が直管内と枝管内に
   存在する、特許請求の範囲第１項記載の中空糸濾過モジ
   ュール。