(57)【要約】【課題】コンパクトで濾過性能の良い中空糸膜モジュールの提供。【解決手段】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ており、中空糸膜束の一端又は両端が接着剤で一体化されたものである中空糸膜モジュールであり、ケースハウジング本体の内径が４００ｍｍ以上で、ケースハウジング本体の幅方向断面積に対する中空糸膜束の充填面積率が３５％以上であり、前記中空糸膜束を構成する中空糸膜１本の外径が１．５ｍｍ以下のものである中空糸膜モジュール。【選択図】　なし【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ており、中空糸膜束の一端又は両端が接着剤で一体化されたものである中空糸膜モジュールであり、
ケースハウジング本体の内径が４００ｍｍ以上で、ケースハウジング本体の幅方向断面積に対する中空糸膜束の充填面積率が３５％以上であり、
前記中空糸膜束を構成する中空糸膜１本の外径が１．５ｍｍ以下のものである中空糸膜モジュール。
【請求項２】
ケースハウジング本体の内径が４５０ｍｍ以上で、ケースハウジング本体の幅方向の断面積に対する中空糸膜束の充填面積率が４０％以上であり、前記中空糸膜束を構成する中空糸膜の外径が１．０ｍｍ以下のものである請求項１記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
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り、扇形孔内において中空糸膜束を支持固定する中空糸膜束用補強材が配置されている請求項１又は２記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
中空糸膜束の長さＬ１に対する固着接着剤で一体化された部分の長さＬ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）が１／１０以下である請求項１〜３のいずれか１記載の中空糸膜モジュール。
【請求項５】
接着剤がウレタン系接着剤である請求項１〜４のいずれかに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、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】
各種分野における水処理手段として、ケースハウジング内に多数の中空糸膜を収容固定した中空糸膜モジュールが汎用されており、処理能力を増大させるため、大型化する傾向がある。
【０００３】
しかし、大型化により処理能力を増大させた場合、エネルギー消費が増大して運転コストが上昇するという問題、廃棄時において廃棄物量を増加させるという問題、広い設置場所を確保する必要があるという問題等がある。
【０００４】
このため、全体の大きさをできるだけ抑制した上で、処理能力を高めた中空糸膜モジュールが求められている。
【０００５】
本発明の課題は、処理能力を低下させることなく、全体の大きさが抑制された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ており、中空糸膜束の一端又は両端が接着剤で一体化されたものである中空糸膜モジュールであり、
ケースハウジング本体の内径が４００ｍｍ以上で、ケースハウジング本体の幅方向断面積に対する中空糸膜束の充填面積率が３５％以上であり、
前記中空糸膜束を構成する中空糸膜１本の外径が１．５ｍｍ以下のものである中空糸膜モジュールを提供するものである。
【０００７】
このように中空糸膜の充填率を高めること、即ち単位面積当たりの中空糸膜の収容本数を高めることにより、濾過性能を低下させることなく、全体の大きさを抑制することができる。
【０００８】
本発明では、ケースハウジング本体の内径が４５０ｍｍ以上で、ケースハウジング本体の幅方向の断面積に対する中空糸膜束の充填面積率が４０％以上であり、前記中空糸膜束を構成する中空糸膜の外径が１．０ｍｍ以下のものであることが好ましい。
【０００９】
本発明では、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り、扇形孔内において中空糸膜束を支持固定するための中空糸膜束用補強材が配置されていることが好ましい。
【００１０】
このような中空糸膜束用補強材を用いることにより、中空糸膜が前記補強材で支持固定されるため、中空糸膜１本の外径を小さくし、充填率を高めた場合であっても、濾過運転時に中空糸膜が破損することが防止される。
【００１１】
本発明では、中空糸膜束の長さＬ１に対する接着剤で固着一体化された部分の長さＬ２の比率（Ｌ２／Ｌ１）が１／１０以下であることが好ましい。
【００１２】
Ｌ２／Ｌ１を上記範囲に設定することにより、中空糸膜における固着一体化された部分の長さＬ２を短くできるので、有効膜面積を大きくすることができる。特に中空糸膜束用補強材を用いた場合は、前記補強材による補強効果により、Ｌ２の長さをより短くできるので、有効膜面積をより大きくすることができる。
【００１３】
【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、図２は他実施形態の概略部分縦断面図、図３は図２で用いた中空糸膜束用補強材の平面図、図４は図３の正面図である。図１、図２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３は、中空糸膜束の収容状態を説明するため、扇形孔ｈに中空糸膜束を示している。
【００１４】
（１）実施の形態１
図１に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。
【００１５】
上部キャップ１４には、フランジ１４ｂを有する上部出入口（透過液出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。
【００１６】
上部出入口１４ａには、例えば原水供給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。
【００１７】
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。
【００１８】
ケースハウジング内には、複数の中空糸膜からなる所要数の中空糸膜束１６が収容されており、それぞれの中空糸膜束１６同士は接着剤１８により一体化されており、外側の中空糸膜束１６は、接着剤１８により筒状本体部１２端部の内壁面に固着されている。
【００１９】
このようにして中空糸膜束１６同士を樹脂封止することにより、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。なお、下部キャップ１５側は樹脂封止しなくても良いが、中空糸膜束１６を液圧で揺れ難くする観点からは、上部キャップ１４側と同様にして樹脂封止した方が好ましい。
【００２０】
（Ａ）筒状本体部１２の内径、（Ｂ）筒状本体部１２の幅方向断面積に対する中空糸膜束の充填面積率、及び（Ｃ）中空糸膜束を構成する中空糸膜１本の外径は、次のように設定されている。
【００２１】
（Ａ）筒状本体部１２の内径は、４００ｍｍ以上、好ましくは４２０ｍｍ以上、より好ましくは４５０ｍｍ以上であり、（Ｂ）充填面積率は３５％以上、好ましくは３７％以上、より好ましくは４０％以上であり、（Ｃ）中空糸膜１本の外径は１．５ｍｍ以下、好ましくは１．０ｍｍ以下、より好ましくは０．８ｍｍ以下である。
【００２２】
このように（Ａ）〜（Ｃ）の要件を関連づけて設定することにより、ケースハウジング内における中空糸膜の充填率を高めることができ、即ち単位面積当たりの中空糸膜の収容本数を高めることができるため、濾過性能を低下させることなく、中空糸膜モジュール全体の大きさを抑制することができる。
【００２３】
中空糸膜モジュール１０では、筒状本体部１２の側面上方部に、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。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
Ｌ２／Ｌ１を上記範囲に設定することにより、中空糸膜束１１６における樹脂封止部分の長さＬ２を短くできるので、有効膜面積を大きくすることができる。
【００２７】
（２）実施の形態２
図２は、中空糸膜束用補強材５０を用いたほかは図１と同じ構成であるため、同一要素は同一番号を付して説明を略す。
【００２８】
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。
【００２９】
図３、図４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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
図２、図３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。
【００３４】
このような中空糸膜束用補強材５０を用いることにより、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。更にこのような中空糸膜束用補強材５０を用いることにより、中空糸膜が前記補強材５０で支持固定されるため、中空糸膜１本の外径を小さくし、充填率を高めた場合であっても、濾過運転時に中空糸膜が破損することが防止される。
【００３５】
特に中空糸膜束用補強材５０を用いた場合において、Ｌ２／Ｌ１を上記範囲に設定した場合、前記補強材５０による補強効果により、Ｌ２の長さをより短くできるので、有効膜面積をより大きくすることができるため好ましい。
【００３６】
【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。
【００３７】
実施例１
図２〜図４に示す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。
【００３８】
筒状本体部の内径：４５０ｍｍ
中空糸膜束用補強材：直径４５ｃｍ、環状外枠の幅Ｗ１１．２ｃｍ、厚みＴ１５．０ｃｍ、仕切り板の幅Ｗ２１．０ｃｍ、厚みＴ２５．０ｃｍ、扇形孔の１つの面積１５０ｃｍ２
中空糸膜束：酢酸セルロース中空糸膜（外径０．８０ｍｍ、長さＬ１＝１１１０）４３２０本で１束とし、各扇形孔に３束ずつを収容した。
【００３９】
中空糸膜束の断面積（＝端面の面積）／筒状本体部の幅方向断面積×１００＝約３２．８％
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９８ｍｍであった。
【００４０】
Ｌ２／Ｌ１：９８／１１１０＝約０．０９
以上の要素からなる中空糸膜モジュールは、有効膜面積が１６０ｍ２と大きなものであったが、筒状本体部とキャップで囲まれる部分の容積は０．１７６ｍ３程度であり、高い濾過性能を発揮できると共に、全体の容積を抑制することができた。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の中空糸膜モジュールは、濾過性能を低下させることなく、全体の大きさを抑制することができるので、エネルギー消費を抑制することができ、廃物量を減少できるほか、設置場所も小さくできるという点で優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】中空糸膜モジュールの概略部分断面図。
【図２】他実施形態の中空糸膜モジュールの概略部分断面図。
【図３】図２で用いた中空糸膜束用補強材の平面図。
【図４】図３の正面図。
【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　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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