JP2603669Y2 - 中空糸膜モジュール - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、たとえばろ過・造水・
廃水処理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、排水中の微粒子成分を除去し
て、水を再利用する手段としては、一般的にろ過が用い
られる。特に、超微粒子まで除去するためには、精密ろ
過膜が使用され、また懸濁物質を多く含む液を処理する
ためには、中空糸膜タイプの外圧ろ過方式が多く採用さ
れている。

【０００３】この中空糸膜タイプをモジュール化した従
来の中空糸膜モジュールとしては、たとえば図４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
１００，１００’は、筒状のケース１０１内に多数本の
中空糸膜１０２の束が充填され、ケース１０１の端部に
て各中空糸膜１０２の隙間および各中空糸膜１０２とケ
ース１０１間を封止材としてのポッティング材１０３
（ポリウレタン系，エポキシ系の接着剤等）で封止固定
（ポッティング）された構成となっている。中空糸膜１
０２の束の充填方式は、大きく分けて図４（ａ）に示す
ループタイプ（中空糸膜モジュール１００）と、図４
（ｂ）に示す両端ポッティングタイプ（中空糸膜モジュ
ール１００’）の二種類がある。

【０００４】そして、原水供給口１０４が、ループタイ
プ，両端ポッティングタイプの中空糸膜モジュール１０
０，１００’共ケース１０１の側面に設けられており、
透過液出口１０５がポッティング部１０６の下流側に設
けられている。原水が原水供給口１０４から中空糸膜１
０２の外表面から内部へと通ってろ過され、ろ過された
透過液は透過液出口１０５を介して流出されるものであ
る。

【０００５】すなわち、この中空糸膜モジュール１０
０，１００’は、除去対象物質（微粒子成分）が中空糸
膜１０２の外表面で捕捉され、ある時点で中空糸膜１０
２の外表面の堆積物を剥離する操作、すなわち中空糸膜
１０２の洗浄を行ない、ろ過と洗浄工程を繰り返しなが
ら連続運転が行なわれる。

【０００６】ここで、中空糸膜１０２の洗浄に関して
は、薬品による処理，逆洗，中空糸膜１０２を揺動させ
る洗浄，クロスフロー洗浄（フラッシング洗浄）のそれ
ぞれ単独または組合せで行なわれる。

【０００７】上記中空糸膜１０２を揺動させる洗浄とし
ては、機械的洗浄，超音波洗浄あるいは、エアの吹き込
みによって中空糸膜１０２を泳がせるバブリング洗浄が
挙げられる。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】上記のように、中空糸
膜１０２を強制的に揺動させる場合に問題となるのが、
中空糸膜１０２の切れ防止対策であり、単なる中空糸膜
１０２の強度アップだけでは解決できない場合がある。

【０００９】そして、ループタイプの中空糸膜モジュー
ル１００の場合には、モジュールの下方に設けた洗浄用
エア供給口１０７より洗浄用エアを吹き込んだときに、
中空糸膜１０２がめくれあがり、中空糸膜１０２同士が
絡み合ってしまうことがあり、ろ過効率，洗浄効率が低
下する。また、中空糸膜１０２が長くなった場合には、
中空糸膜１０２の軸方向内側流路抵抗が大きくなり、ポ
ッティング部１０６と反対側の中空糸膜１０２が有効に
使われない。

【００１０】また、両端ポッティングタイプの中空糸膜
モジュール１００’の場合では、中空糸膜１０２の絡
み，めくれはないが、いずれにしろ中空糸膜１０２を揺
動させたときには、ダメージを受け、中空糸膜１０２の
切れが発生する。

【００１１】特に、中空糸膜１０２がダメージを受けや
すいところは、図５および図６（ａ）に示すようにポッ
ティング部１０６の根元部分であり、さらにエアＡが吹
き上がってきて、ポッティング部１０６にぶつかり、エ
アＡが集中的に当たるところでは、中空糸膜１０２が切
れやすくなる。

【００１２】すなわち、中空糸膜１０２の束の外周付近
が、ポッティング材１０３の吸い上がりもあり、エアＡ
が直接当たるためダメージを受けやすい（図６（ａ）中
矢印Ｄの部分）。これは、図５に示すように中空糸膜１
０２の壁面へのポッティング材１０３の吸い上がり部Ｖ
が中空糸膜１０２を揺動させた場合には、この部分を支
点にして屈曲することにより、中空糸膜１０２の切れが
発生しやすい。

【００１３】この対策として、中空糸膜１０２の束の根
元部分をパイプ，筒状の不織布，ネット等の保護部材１
０８で、保護する場合があり、ポッティング材１０３の
吸い上がった部分は動かなくすることができる。

【００１４】しかしながら、中空糸膜１０２の束があま
りにも太くなると（φ５０ｍｍ以上）ポッティング材１
０３による中空糸膜１０２の保持機能が充分でなくな
る。また、図６（ｂ）のように保護部材１０８が一層で
保護部材１０８に筒状の不織布を用いたとき、この不織
布にポッティング材１０３が浸透して固化し、ここを支
点に中空糸膜１０２が屈曲し、ダメージを受け、切れが
発生する（図中矢印Ｄ’の部分）。

【００１５】本考案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、中
空糸膜の切れをなくし、寿命の延長を図ると共に、耐久
性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。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案にあっては、ケースに設けられた孔に中空糸
膜の束の端部を挿入し、前記中空糸膜の束の端部におけ
る各中空糸膜の隙間および各中空糸膜とケースの孔との
隙間を封止材で封止固定した中空糸膜モジュールであっ
て、前記ケースの孔の内周と中空糸膜の束の間に配設さ
れて前記封止材の吸い上がり部よりも軸方向内側に突出
するように延びる第１保護部材と、前記第１保護部材と
中空糸膜の束の間に配設されて前記第１保護部材よりも
軸方向内側に突出するように延びる第２保護部材と、を
設けて成ることを特徴とする。

【００１７】上記構成の中空糸膜モジュールにあって
は、中空糸膜が揺動しても第１保護部材により封止材の
吸い上がり部による中空糸膜の切れが防止され、第２保
護部材により第１保護部材による中空糸膜の切れが防止
されるので、確実に中空糸膜の切れが防止される。

【００１８】

【実施例】以下に本考案を図示の実施例に基づいて説明
する。本考案の一実施例に係る中空糸膜モジュールを示
す図１乃至図３において、１は中空糸膜モジュールを示
しており、この中空糸膜モジュール１は、外圧ろ過方式
であり、概略、ケース２に多数本の中空糸膜３の束を露
出して保持し、ケース２の開口部にて各中空糸膜３の隙
間および各中空糸膜３とケース２間の隙間を封止材とし
てのポッティング材４で中空糸膜束５の外周部に配置し
た第１，第２保護部材６，７を介して封止固定（ポッテ
ィング）した構成である。

【００１９】中空糸膜束５はストレート状で、その両端
部をケース２にて保持している。このケース２は、中空
糸膜３の端末が開口され透過液の流出する側の中空糸膜
束５の端部を保持するポッティングヘッド部材２１と、
その反対側の中空糸膜３の端末が閉ざされる封止側であ
るポッティングリヤ部材２２と、ポッティングヘッド部
材２１とポッティングリヤ部材２２とを所定間隔で支持
するための支柱２３と、から構成されている。また、ポ
ッティングヘッド部材２１およびポッティングリヤ部材
２２には、軸方向に貫通する複数の孔２４，…を有して
いる。

【００２０】このポッティングヘッド部材２１，ポッテ
ィングリヤ部材２２に有する孔２４，…に小径の束とし
た中空糸膜束５の端部を挿入し、それぞれの孔２４内に
ポッティング材４を充填して各中空糸膜３の隙間および
各中空糸膜３と孔２４の内周間の隙間を第１，第２保護
部材６，７を介してポッティングする。このとき、ポッ
ティングヘッド部材２１側は各中空糸膜の端末を開口状
態に保ち、ポッティングリヤ部材２２側は各中空糸膜２
の端末を封止している。

【００２１】図３および図６（ｃ）に断面構成が拡大表
示されるように、上記第１保護部材６は、中空糸膜束５
のポッティング根元部分で、中空糸膜３の外壁にポッテ
ィング材４が膜状に吸い上がっている部分を保護するも
ので、孔２４の内周付近に配設され、ポッティング材４
の吸い上がり部４１よりも軸方向内側に突出するように
延びている。また第２保護部材７は、第１保護部材６と
中空糸膜束５の外周部との間に設けられており、第１保
護部材６よりも軸方向内側に突出するように延びてい
る。尚、図１，図２における第１保護部材６及び第２保
護部材７も、図３および図６（ｃ）と同様の構成となっ
ている。

【００２２】このように構成された第１，第２保護部材
６，７により各中空糸膜束５のポッティング根元部分が
保護されている。

【００２３】上記のように構成された中空糸膜モジュー
ル１は、原水が中空糸膜３の外表面から内部を通ってろ
過され、ろ過された透過液は中空糸膜２の端末が開口し
ているポッティングヘッド部２１の孔２４が透過液出口
５Ａとなって流出されるもので、外圧ろ過方式となって
いる。

【００２４】そして、この中空糸膜モジュール１を図１
に示すようハウジング８に着脱自在に装着する。

【００２５】ハウジング８は、中空糸膜モジュール１が
収納される筒体８１と、筒体８１の両開口部を閉塞する
上，下蓋８２，８３と、から構成されている。そして、
中空糸膜モジュール１装着時、中空糸膜モジュール１の
ポッティングヘッド部２１の位置と径方向ほぼ同位置の
筒体８１の側面に原水供給口Ａ９が設けられ、該原水供
給口９と断面で見て対向して洗浄液排出口１０が設けら
れている。また、上蓋８２の、装着時における中空糸膜
モジュール１の軸線方向に中空糸膜モジュール１の透過
液出口５Ａから流出した透過液を外部に流出するための
透過液出口ポート１１を有する筒状部材８２Ａが設けら
れている。さらに、この筒状部材８２の内周に透過液出
口ポート１１と連通する孔を有する中空糸膜モジュール
１を着脱自在に支持する支持部材８２Ｂがシール部材を
介して液密に装着されている。

【００２６】一方、ポッティングヘッド部２１の外周部
にはねじ部を有しており、このねじ部が支持部材８２Ｂ
に有するねじ部に螺合することにより、中空糸膜モジュ
ール１がハウジング８に吊された状態で装着される。す
なわち、中空糸膜モジュール１を支持部材８２Ｂに螺合
したり、外したりすることによりハウジング８から着脱
自在となっているのである。

【００２７】また、下蓋８３の、中空糸膜モジュール１
装着時における軸線方向に原水を排出するためのドレイ
ンポート１２が設けられており、そのドレインポート１
２の内部にはハウジング８内にエアＡを供給するための
エア供給口１３が挿入されている。一方、中空糸膜モジ
ュール１内にエアＡを供給するためのエア供給ポート１
４がポッティングリヤ部２２を貫通して形成されてい
る。また、ドレインポート１２の半径方向外側に原水供
給口Ｂ９’が設けられている。

【００２８】このように構成されたハウジング８に中空
糸膜束５が露出している中空糸膜モジュール１を装着す
ることにより、原水が原水供給口Ａ，Ｂ９，９’から原
水がハウジング８内に供給され、供給された原水内の除
去対象物質（微粒子成分）が中空糸膜３の外表面で捕捉
され、捕捉された透過液は中空糸膜３の内部を通って中
空糸膜モジュール１の透過液出口５Ａ、透過液出口ポー
ト１１を介して外部に流出される。

【００２９】そして、ある時点で中空糸膜３の外表面の
堆積物を剥離する操作、すなわち中空糸膜３の洗浄を行
なう。洗浄は、ハウジング８内に原水供給口Ａ，Ｂ９，
９’等から洗浄液を供給し、薬品等の洗浄液排出口１０
より排出することにより行なったり、エアＡをエア供給
口１３，エア供給ポート１４を介して中空糸膜モジュー
ル１の各中空糸膜束５に供給して中空糸膜３を揺動させ
て行なう。

【００３０】このようにろ過と洗浄工程を繰り返しなが
ら連続運転が行なわれるのである。

【００３１】上記構成の中空糸膜モジュールにあって
は、第１保護部材６によりポッティング材４の吸い上が
り部４１において中空糸膜３が揺動した際の屈曲が防が
れることにより中空糸膜３の切れが防止され、第２保護
部材７により第１保護部材６による中空糸膜３の屈曲が
防がれることにより中空糸膜３の切れが防止されるの
で、確実に中空糸膜３の切れが防止される。したがっ
て、寿命が長く耐久性のある中空糸膜モジュールを提供
することができる。

【００３２】さらに、１つのモジュール内に中空糸膜束
５が複数の小径の束としてケース２に保持されているの
で、各中空糸膜３の洗浄性が確保され（中空糸膜束５を
あまり太くすると径方向中央部の中空糸膜３の洗浄効率
が低下する。）、及び中空糸膜束５のポッティング根元
部分に設けられた第１，第２保護部材６，７の保護効果
が高められる。

【００３３】そして、この中空糸膜モジュールは、ハウ
ジング８に対して着脱自在可能であるため、中空糸膜３
が劣化した場合でも、ハウジング８は継続して使用する
ことができる。また、ハウジング８の材質・配管等の材
質の関係から薬品洗浄が行なえない場合にも中空糸膜モ
ジュールをハウジング８から取り出して、薬品洗浄が可
能である。

【００３４】さらに、原水供給口Ａ，Ｂ９，９’は図１
に示すように、原水供給口Ａ９はポッティングヘッド部
材２１と径方向ほぼ同位置に、原水供給口Ｂ９’はポッ
ティングリヤ部材２２の封止側に向かって設置されてい
るので、一ケ所の原水供給口から供給される原水の流れ
が、特定の中空糸膜３に直接ダメージを受けることがな
い。

【００３５】以下に図１及び図２に基づいて具体例を示
す。

【００３６】［具体例］ φ２０ｍｍ×７箇所の孔２４が設けられたポッティング
ヘッド部材２１を用い、ポッティング材４としてポリウ
レタン、中空糸膜３には、外径φ０．３６ｍｍ×内径φ
０．２０ｍｍのポリスルホン製中空糸膜（細孔径０．２
μｍ）を使用して中空糸膜モジュール１を作製し（有効
長さ２００ｍｍ）、ハウジング８に装着した。ろ過圧１
〜１．５kg/cm2で水道水を１分間ろ過←→エア吹き込み
流量５００Ｎｌ／ｈｒによるバブリング洗浄１分間での
繰り返しを行なったところ２０日間の連続運転において
も中空糸膜３の切れの発生は確認されなかった。

【００３７】なお、ここで用いた第１，第２保護部材
６，７は、タイプＡとして第１保護部材６：外径φ１８
ｍｍ×内径φ１３ｍｍの塩ビパイプ，第２保護部材７：
ポリプロピレン製不織布、タイプＢとして第１保護部材
６：ポリプロピレン製不織布，第２保護部材７：ポリプ
ロピレン製不織布が用いられ、それぞれについて同様な
結果（中空糸膜３の切れの発生なし）が得られた。

【００３８】以下に比較例１，２を示す。

【００３９】［比較例１］ ポッティングヘッド部材２１として内径φ７７ｍｍの塩
ビパイプを用いて中空糸膜モジュールを作製し（ハウジ
ング８の形状，使用した中空糸膜３等は、具体例と同
じ）、具体例と同様の評価を行なったところ、２４時間
後に１本の中空糸膜３の切れが発生、また、徐々に中空
糸膜３の切れ本数が増える傾向があり７日後に１０本程
度となった。

【００４０】［比較例２］ 具体例と同じ、φ２０ｍｍ×７箇所の孔２４を有するポ
ッティングヘッド部材２１を用い、第１保護部材６とし
てポリプロピレン製不織布１枚のみを使用した場合、中
空糸膜３の切れが６日後に発生し、保護機能が不充分で
あることが確認された。

【００４１】なお、比較例１，２ともに、中空糸膜３の
切れの発生箇所は、ポッティング根元部分付近かつ各中
空糸膜束５の外周部付近であった。

【００４２】そして、上記実施例では、両端ポッティン
グタイプのモジュールを例に取って説明したが、もちろ
んループタイプのモジュールにおいても同様に適用する
ものである。また、第１，第２保護部材は各１つずつと
して説明したが、それぞれの保護部材の個数について
は、特に限定されるものではない。

【００４３】本考案は、以上の構成および作用を有する
もので、第１保護部材により封止材の吸い上がり部にお
いて中空糸膜が揺動した際の屈曲が防がれることにより
中空糸膜の切れが防止され、第２保護部材により第１保
護部材による中空糸膜の屈曲が防がれることにより中空
糸膜の切れが防止されるので、確実に中空糸膜の切れが
防止される。したがって、寿命の延長が図れ、耐久性の
向上が図れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本考案の一実施例に係る中空糸膜モジュ
ールがハウジングに装着されている状態を示す断面図で
ある。

【図２】図２（ａ）はハウジングから取り出した中空糸
膜モジュールの半断面図であり、同図（ｂ）は同図
（ａ）の正面図である。

【図３】図３は本考案の一実施例に係る中空糸膜モジュ
ールのポッティング部の概略断面図である。

【図４】図４は従来の中空糸膜モジュールの概略断面図
であり、同図（ａ）はループタイプの中空糸膜モジュー
ルを示し、同図（ｂ）は両端ポッティングタイプの中空
糸膜モジュールを示している。

【図５】図５は従来の中空糸膜モジュールのポッティン
グ部の概略断面図である。

【図６】図６（ａ）は従来のポッティング部の要部断面
図で、同図（ｂ）は従来のポッティング部で保護部材１
層の要部断面図で、同図（ｃ）は本考案の一実施例に係
るポッティング部で保護部材２層の要部断面図である。

【符号の説明】 １ 中空糸膜モジュール ２ ケース ２１ ポッティングヘッド部材 ２２ ポッティングリヤ部材 ２３ 支柱 ２４ 孔 ３ 中空糸膜 ４ ポッティング材（封止材） ４１ 吸い上がり部 ５ 中空糸膜束 ５Ａ 透過液出口 ６ 第１保護部材 ７ 第２保護部材 ８ ハウジング ８１ 筒体 ８２ 上蓋 ８２Ａ 筒状部材 ８２Ｂ 支持部材 ８３ 下蓋 ９ 原水供給口Ａ ９’ 原水供給口Ｂ １０ 洗浄液排出口 １１ 透過液出口ポート １２ ドレインポート １３ エア供給口 １４ エア供給ポート

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケースに設けられた孔に中空糸膜の束の
   端部を挿入し、前記中空糸膜の束の端部における各中空
   糸膜の隙間および各中空糸膜とケースの孔との隙間を封
   止材で封止固定した中空糸膜モジュールであって、前記ケースの孔の内周と中空糸膜の束の間に配設されて
   前記封止材の吸い上がり部よりも軸方向内側に突出する
   ように延びる第１保護部材と、 前記第１保護部材と中空糸膜の束の間に配設されて前記
   第１保護部材よりも軸方向内側に突出するように延びる
   第２保護部材と、 を設けて成ることを特徴とする中空糸膜モジュール。