(57)【要約】【課題】部品の再利用ができる中空糸膜モジュールの提供。【解決手段】筒状本体部１２の両端側には扇形孔を持つ補強材５０が配置され、２つの補強材５０の扇形孔内には中空糸膜束１６の両端側が挿入され、ウレタン系接着剤で固着されている。廃棄時には、補強材５０から中空糸膜束１６を打ち抜いて分離できるので、補強材５０を再利用することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液出入口を有する縦長のケースハウジング内に複数の中空糸膜束が収容された中空糸膜モジュールであり、
ケースハウジングの材質が繊維強化樹脂であり、
ケースハウジング内に、環状外枠と、環状外枠内を８以上の扇形孔に分ける仕切り板との組み合わせからなる１又は２の中空糸膜束用補強材が装填され、
前記中空糸膜束用補強材の扇形孔内に複数の中空糸膜束の一端又は両端が挿入され、中空糸膜相互及び中空糸膜束と中空糸膜束用補強材が接着剤で固着されており、前記接着剤がウレタン系接着剤である、
中空糸膜束用補強材から中空糸膜束が打ち抜いて分離され、少なくともケースハウジングと中空糸膜束用補強材が他の中空糸膜モジュール用として再利用できるものであることを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】
中空糸膜束の長さＬ１に対する接着剤で固着された部分の長さＬ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）が１／１０以下である請求項１記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
中空糸膜束用補強材の扇形孔の全面積に対する中空糸膜束の充填面積率が５０％以上である請求項１又は２記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
中空糸膜モジュールの総質量（Ｍ１）に対して、中空糸膜モジュール中の廃棄部材の総質量（Ｍ２）の比率（Ｍ２／Ｍ１×１００）が４０％以下である請求項１〜３のいずれか１記載の中空糸膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構成部品を再利用する、リサイクル型の中空糸膜モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
各種分野における最近の傾向として、省資源やごみの減量化の観点から、部品を再利用できるリサイクル型の製品が求められている。
【０００３】
中空糸膜モジュールは、ケースハウジング内に多数の中空糸膜が収容されてなるものであり、その他、中空糸膜を収容固定するための固定用枠を使用するものも多用されており、更に濾過効率を高めるため、中空糸膜モジュール自体が大型化する傾向にある。そして、このような中空糸膜モジュールにおいて、ケースハウジングと共に固定用枠は大きな質量及び容量を占めており、再利用せずに廃棄した場合、ごみの減量化の要請にも反することになるが、従来の中空糸膜モジュールでは、固定用枠の再利用は考慮されていない。
【０００４】
特開昭６２−１４０９号公報、特開昭６３−６９５０９号公報、特開平７−１４８４２１号公報に開示された中空糸膜モジュールでは、いずれも固定用枠を使用しているが、固定用枠を再利用するとの開示は全くなく、特開２０００−１８５２２０号公報では固定用枠に類似する仕切り板を使用しているが、再利用するとの開示は全くない。そして、いずれの先行技術においても、固定用枠又は仕切り板と中空糸膜とを機械的に分離して固定用枠又は仕切り板を再利用しようとすれば、固定用枠又は仕切り板の形状及び構造、接着剤による中空糸膜及び固定用枠又は仕切り板との結合状態等の要因から、固定用枠又は仕切り板が破損してしまい、再利用が困難であるものと考えられる。
【０００５】
本発明の課題は、中空糸膜用補強材と中空糸膜とを容易に分離することができ、少なくともケースハウジングと中空糸膜用補強材とを再利用することができる、中空糸膜モジュールを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、中空糸膜束を収容固定するための補強枠の形状及び構造と、中空糸膜束と補強枠との結合状態とを関連づけて設定することにより、補強枠を含む部品の再利用を図ることで、廃棄物の減量化と資源の有効利用を達成したものである。
【０００７】
本発明は、課題の解決手段として、液出入口を有する縦長のケースハウジング内に複数の中空糸膜束が収容された中空糸膜モジュールであり、
ケースハウジングの材質が繊維強化樹脂であり、
ケースハウジング内に、環状外枠と、環状外枠内を８以上の扇形孔に分ける仕切り板との組み合わせからなる１又は２の中空糸膜束用補強材が装填され、
前記中空糸膜束用補強材の扇形孔内に複数の中空糸膜束の一端又は両端が挿入され、中空糸膜相互及び中空糸膜束と中空糸膜束用補強材が接着剤で固着されており、前記接着剤がウレタン系接着剤である、
中空糸膜束用補強材から中空糸膜束が打ち抜いて分離され、少なくともケースハウジングと中空糸膜束用補強材が他の中空糸膜モジュール用として再利用できるものであることを特徴とする中空糸膜モジュールを提供するものである。
【０００８】
上記発明では、中空糸膜束用補強材から中空糸膜束を打ち抜くことで、前記補強材と中空糸膜束を分離することができるため、ケースハウジングと共に前記補強材を再利用することができる。中空糸膜モジュールにおいて、ケースハウジングと前記補強材は大きな割合（質量及び容量基準）を占めているため、廃棄物の減量化と資源の有効利用が達成できる。
【０００９】
本発明では、上記したように中空糸膜束用補強材と中空糸膜束との分離を容易にする観点から、中空糸膜束の長さＬ１に対する接着剤で固着された部分の長さＬ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）が１／１０以下であることが好ましく、中空糸膜束用補強材の扇形孔の全面積に対する中空糸膜束の充填面積率が５０％以上であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の中空糸膜モジュールについて説明する。図１は中空糸膜モジュールの概略部分縦断面図である。図２は図１で用いた中空糸膜束用補強材の平面図、図３は図２の正面図である。図４は図１の別実施形態のものの半径方向への概略断面図であり、中空糸膜束用補強材の取付状態を説明するための図である。図５は他実施形態である中空糸膜モジュールの概略部分縦断面図である。図１、図５は、ケースハウジング（筒状本体部とキャップ）は断面を示すが、他は断面ではなく、ハッチングは部材ごとの区別を明確にするために付した。図２、図４は、中空糸膜束の収容状態を説明するため、扇形孔ｈ又はｅに中空糸膜束を示している。
【００１１】
図１で示す中空糸膜モジュール１０は、筒状本体部１２と、上部キャップ１４と下部キャップ１５とから外殻（ケースハウジング）が形成されている。なお、下部キャップ１５を設けずに、筒状本体部１２の下部を閉塞して底部を設けても良い。これらの筒状本体部１２、上部キャップ１４、下部キャップ１５は、繊維強化樹脂又はステンレス製であることが好ましい。
【００１２】
上部キャップ１４には、フランジ１４ｂを有する上部出入口（原水供給口又は逆圧洗浄水の供給口）１４ａが設けられており、下部キャップ１５には、フランジ１５ｂを有する下部液出入口（濃縮液出口又は逆圧洗浄水の排出口）１５ａが設けられている。
【００１３】
上部出入口１４ａには、例えば原水ラインを形成するパイプ４０を接続するが、このとき、上部出入口１４ａのフランジ１４ｂと、パイプ４０のフランジ４１との間にはシール材を介在させることが望ましい。
【００１４】
下部出入口１５ａには、例えば濃縮液ラインを形成するパイプ４２を接続するが、このとき、上部出入口１５ａのフランジ１５ｂと、パイプ４２のフランジ４３との間にはシール材を介在させることが望ましい。
【００１５】
筒状本体部１２の側面上方部には、前記側面から外側に突き出た状態で、筒状の透過液出口２０が設けられている。これらの透過液出口２０の開口部側には、同形状の保護出入口２５を、ねじ込み等の手段により、着脱自在に取り付けることが望ましい。
【００１６】
このような保護出入口２５を取り付けることにより、例えば原水槽と連結するためのパイプを透過液出口２０に直接接続せずに保護出入口２５を介して接続することができるので、取付作業により透過液出口２０が破損することが防止される。そして、保護出入口２５を着脱自在にすることで、保護出入口２５が破損した場合には、容易に交換することができる。
【００１７】
筒状本体部１２の両開口部側には、それぞれ中空糸膜束用補強材５０が配置されている。中空糸膜束用補強材５０は、筒状本体部１２の内周面に接着固定されている。中空糸膜束用補強材５０は、中空糸膜束１６の両端側以外、例えば長さ方向の中央部付近等にも配置することができる。
【００１８】
図２、図３に示すように、中空糸膜束用補強材５０は、環状外枠５１と、環状外枠５１内を仕切る複数の仕切り板５２との組み合わせからなり、複数の仕切り板５２は、環状外枠５１と中央部の基点部５３との間を連結している。中空糸膜束用補強材５０は、軽量で高強度にするため、繊維強化樹脂製であることが好ましい。
【００１９】
環状外枠５１内は、環状外枠５１の一部周辺（円弧）と、２つの仕切り板５２とで囲まれた８つの扇形孔ａ〜ｈを有しており、扇形孔は８以上であれば特に上限は制限されず、適用する中空糸膜モジュールの大きさ等に応じて適宜設定する。
【００２０】
環状外枠５１の幅Ｗ１は、好ましくは１〜３０ｍｍ、より好ましくは５〜２０ｍｍ、更に好ましくは７〜１５ｍｍであり、厚みＴ１は、好ましくは１０〜２００ｍｍ、より好ましくは２０〜１００ｍｍ、更に好ましくは３０〜６０ｍｍである。
【００２１】
仕切り板５２の幅Ｗ２は、好ましくは１〜３０ｍｍ、より好ましくは５〜２０ｍｍ、更に好ましくは７〜１５ｍｍであり、厚みＴ２は、好ましくは１０〜２００ｍｍ、より好ましくは２０〜１００ｍｍ、更に好ましくは３０〜６０ｍｍである。
【００２２】
図１、図２に示すように、中空糸膜束１６は、扇形孔ａ〜ｈ内に上端部及び下端部が挿入され、中空糸膜束１６を構成する中空糸膜同士、並びに中空糸膜束１６、環状外枠５１及び仕切り板５２が互いにウレタン系接着剤１８で固着一体化されている。なお、中空糸膜束１６は、固着一体化された残部の一部又は全部を保護ネットで被覆することができる。
【００２３】
このように中空糸膜束用補強材５０を用いることにより、製造時及び運転時においては、中空糸膜束１６の支持固定が容易となるほか、液の出入りに伴う流れによって中空糸膜束１６同士が揺れて衝突を繰り返し、破損することが防止される。更に中空糸膜モジュール１０の廃棄時においては、扇形孔ａ〜ｈ内に収容固定された中空糸膜束１６を打ち抜くことで、容易に中空糸膜束用補強材５０と中空糸膜束１６とを分離することができる。
【００２４】
中空糸膜束１６の長さ（Ｌ１）に対する接着剤で覆われた部分の長さ（中空糸膜束１６の端面から接着剤で覆われた部分の長さ）（Ｌ２）の比率（Ｌ２／Ｌ１）は、好ましくは１／１０以下、より好ましくは１／１１以下、更に好ましくは１／１２以下である。なお、Ｌ２は、環状外枠５０の厚みＴ１以下となる。
【００２５】
Ｌ２／Ｌ１を上記範囲に設定することにより、中空糸膜束１６における固着部分の長さを短くできるので、有効膜面積の低下が小さくなり、運転時の濾過性能が高められる。更に中空糸膜モジュール１０の廃棄時においては、扇形孔ａ〜ｈ内に収容固定された中空糸膜束１６を打ち抜き易くなるので、中空糸膜束用補強材５０と中空糸膜束１６との分離がより容易となる。
【００２６】
中空糸膜束用補強材５０の扇形孔ａ〜ｈの面積（全扇形孔の面積又は個々の扇形孔の面積）に対する中空糸膜束１６の充填面積率は、好ましくは５０〜５５％以上、より好ましくは５５〜６０％、更に好ましくは６０〜７０％である。
【００２７】
充填面積率を上記範囲に設定することにより、運転時においては、単位面積当たりの中空糸膜の充填率（収容本数）を増加させることができ、その結果、有効膜面積を増加させることができるので、中空糸膜モジュールの濾過性能を向上させることができる。更に中空糸膜モジュール１０の廃棄時においては、扇形孔ａ〜ｈ内に収容固定された中空糸膜束１６の打ち抜き易さがより向上する。
【００２８】
図１に示すとおり、２つの中空糸膜束用補強材５０により、中空糸膜束１６が両端側で支持固定されているとき、２つの中空糸膜束用補強材５０の取付位置にずれがないことが重要となる。これらの取付位置にずれが生じた場合には、中空糸膜束１６に捻れが生じ、中空糸膜が破損する原因となる。更に、中空糸膜束１６に捻れが生じた場合には、中空糸膜束用補強材５０にも無用な張力が加わり、廃棄時において打ち抜くときに中空糸膜束用補強材５０が破損する恐れがある。このため、このような事態が生じないように、例えば、図４に示すような、位置決め手段を付設することが望ましい。
【００２９】
筒状本体部１２の内壁面、具体的には、中空糸膜束用補強材５０が配置された上部内壁面と、中空糸膜束用補強材５０が配置された下部内壁面に、それぞれ内側方向への２つの位置決め凸部３０ａ、３０ｂを設ける。
【００３０】
一方、２つの中空糸膜束用補強材５０においても、前記位置決め凸部３０ａ、３０ｂに対応する位置に、位置決め凹部５５ａ、５５ｂを設ける。
【００３１】
そして、中空糸膜束用補強材５０に両端が固定された中空糸膜束１６を筒状本体部１２内に収容するとき、位置決め凸部３０ａと位置決め凹部５５ａ、位置決め凸部３０ｂと位置決め凹部５５ｂとが互いに合わさるようにして収容する。
【００３２】
このような位置決め手段を使用することにより、２つの中空糸膜束用補強材５０の取付位置が、同じ部位を基準とするずれ角度がなくなるように収容することができる。
【００３３】
図５で示す中空糸膜モジュール１００は、２つの中空糸膜束用補強材５０が、ステンレス製の支持棒６０に接続されている形態であり、他の構造は図１の中空糸膜モジュール１０と同じである。
【００３４】
支持棒６０は、両端部が２つの中空糸膜束用補強材５０の基点部５３に、ボルト等の固定手段により固着されている。
【００３５】
このような支持棒６０を有する中空糸膜束用補強材５０を使用することにより、製造時においては、図４で示すような位置決め手段が不要となるほか、中空糸膜束１６の収容固定作業も容易となる。更に廃棄時においては、支持棒６０により２つの中空糸膜束用補強材５０自体が補強されているので、打ち抜き作業が容易となる。
【００３６】
本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜モジュールの総質量（Ｍ１）に対して、中空糸膜モジュール中の廃棄部材の総質量（Ｍ２）の比率（Ｍ２／Ｍ１×１００）が４０％以下であるもの、即ち、ケースハウジング及び中空糸膜束用補強材５０の占める割合が高い、大型の中空糸膜モジュールに適している。
【００３７】
【実施例】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３８】
実施例１
図１〜図３に示すような中空糸膜モジュールを製造した。各構成要素の詳細は次の通りである。
【００３９】
ケースハウジング：筒状本体部１２は、内径４５０ｍｍ（Ｄ）、外径４６５ｍｍ、長さ１１１０ｍｍのＦＲＰ製のものを用い、両端にはＳＵＳ製の上部及び下部キャップ１４、１５を取り付けた。
【００４０】
透過水出口２０：筒状本体部１２の端部から２１０ｍｍの位置に、開口径２２８ｍｍの出口を設け、更にＯリングを介し、塩化ビニル樹脂製の保護出入口２５を取り付けた。
【００４１】
中空糸膜束用補強材：直径４５ｃｍ、環状外枠の幅Ｗ１１．２ｃｍ、厚みＴ１５ｃｍ、仕切り板の幅Ｗ２１ｃｍ、厚みＴ２５ｃｍ、扇形孔の１つの面積１５０ｃｍ２
中空糸膜束：内径０．８ｍｍ、外径１．３ｍｍ、長さ１１１０ｍｍ（Ｌ１）の酢酸セルロース中空糸膜２０５０本で１束（端面の面積２７．２ｃｍ２）とし、各扇形孔に３束ずつを収容した。中空糸膜束は、遠心シール機（東邦機械工業（株）製，横型遠心成型機）により、筒状本体部１２の両端側に位置する中空糸膜束相互、及び中空糸膜束と筒状本体部１２の内壁面とをウレタン系接着剤〔コロネート４４２８：ニッポラン４２２１＝５２：４８（日本ポリウレタン（株）製）〕で接着封止した。接着剤層厚み（Ｌ２）は両端の合計で９６ｍｍ、有効膜面積は１１０ｍ２であった。
【００４２】
Ｌ２／Ｌ１：９６／１１１０＝約０．０８６
扇形孔面積に対する中空糸膜束（端面）の充填面積率：８１．６／１５０×１００＝５４．４％
この中空糸膜モジュール１０を用いて河川水の試験濾過運転を行い、半年後に解体を行った。中空糸膜モジュール１０から上部キャップ１４を外し、２つの中空糸膜束用補強材５０ごと中空糸膜束１６を取り出した。その後、加熱後に加圧打ち抜く方法により、２つの中空糸膜束用補強材５０から中空糸膜束１６を打ち抜いて、それぞれを分離した。２つの中空糸膜束用補強材５０には破損個所は見られず、再利用することができた。
【００４３】
Ｍ２／Ｍ１×１００：（１９ｋｇ／５７ｋｇ）／１００＝３３％
【００４４】
【発明の効果】
本発明の中空糸膜モジュールは、製造時の組立作業も容易であり、運転時の濾過性能も優れている上に、廃棄時には中空糸膜束用補強材と中空糸膜束とを容易に分離することができるので、少なくともケースハウジングと中空糸膜束用補強材を再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中空糸膜モジュールの概略部分縦断面図。
【図２】中空糸膜束用補強材の平面図。
【図３】図２の正面図。
【図４】図１の中空糸膜モジュールの他実施形態の概略横断面図。
【図５】他実施形態の中空糸膜モジュールの概略部分縦断面図。
【符号の説明】
１０、１００　中空糸膜モジュール
１２　筒状本体部
１４　上部キャップ
１５　下部キャップ
１６　中空糸膜束
１８　ウレタン系接着剤
５０　中空糸膜束用補強材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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