(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のモジュールケースと、
該モジュールケース内に充填される多数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束と、
該中空糸膜束の両端末部を前記モジュールケースの一方の開口端部に揃えて各中空糸膜間及び中空糸膜と前記モジュールケース内周壁との隙間を充填接着剤によって封止固定したポッティング部と、を備えた中空糸膜モジュールにおいて、
前記モジュールケース内側に、前記中空糸膜束を取り囲む包囲部材を備え、
該包囲部材は、前記ポッティング部の設けられる前記モジュールケースの一方の開口端部に前記中空糸膜束を挿入する入口部を有し、
該入口部が前記モジュールケースに接続されていることを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】
前記包囲部材は、前記モジュールケースと一体成形されるフレームであることを特徴とする請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
前記包囲部材は、前記モジュールケースにインサート成形される袋状メッシュであることを特徴とする請求項１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、例えば浄水器、アルカリイオン整水器用のフィルタ等に利用される中空糸膜モジュールに関し、特に中空糸膜束が充填される中空糸膜モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の中空糸膜モジュールとしては、筒状のモジュールケースと、モジュールケース内に充填される多数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束と、中空糸膜束の両端末部をモジュールケースの一方の開口端部に揃えて各中空糸膜間及び中空糸膜とモジュールケース内周壁との隙間を充填接着剤によって封止固定したポッティング部と、を備えている。
【０００３】
この様な中空糸膜モジュールでは、モジュールケース内の内圧が高圧となると、ポッティング部が外へ抜け出すおそれがあるので、ポッティング部の耐圧性を高めるために、ポッティング部が固定されるモジュールケースの開口端部内周に内径方向に向かって迫り出す段差を設けたものが製造されている。
【０００４】
この構成では、モジュールケースが樹脂成形部品であることから型抜きができるような形状とする必要がある。
【０００５】
例えば、上記の開口端部内周に段差を設けたモジュールケースの場合には、もう一方の端部に底壁があると型抜きができないので、底壁を無くした開口端部としている。このため、製造時に挿入する中空糸膜束の位置決め用の蓋を底壁の無い開口端部に装着して位置決めを行い、その後蓋をはずす必要があった。
【０００６】
また、底壁を端部に有するモジュールケースの場合には、モジュールケース内周面に開口端部側に向けて拡径する抜きテーパが設けられて耐圧強度が下がっている。このため、耐圧性向上のためには長いポッティング部が必要となっており、より多くの充填接着剤が必要となり不経済であった。
【０００７】
そこで、上記問題を解決した方法として、特開平１１−１６９６７５号公報に記載の図７に示すような開口端部内周の段差部１０３等の規制部と中空糸膜束の位置決め部１０４とを一体形成するモジュールケース１０２が提案されている。
【０００８】
即ち、図７に示す中空糸膜モジュール１０１では、ポッティング部が固定されるモジュールケース１０２の開口端部内周には、内径方向へ迫り出してポッティング部の開口端部方向への移動を規制する規制部としての段差部１０３が設けられている。また、モジュールケース１０２のポッティング部１０６と反対側の端部には、中空糸膜束１０５の折り返し部１０５ａが当接する板状の位置決め部１０４がモジュールケース１０２に一体的に設けられ、この位置決め部１０４の断面において段差部１０３の軸方向投影領域に開口部が設けられている。位置決め部１０４は、円周方向１箇所において連結部を介してモジュールケース１０２の内周壁に一体的に連結されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の位置決め部と規制部とを一体形成した中空糸膜モジュールの場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１０】
第１に、モジュールケースの肉厚の不均一によるヒケが生じることが挙げられる。即ち、図７に示すモジュールケース１０２では、段差部１０３を有する軸方向部位を成形する型を開口部方向から型抜きし、位置決め部１０４を連結した連結部を有する軸方向部位を成形する型を開口部方向とは反対側に型抜きするので、両部位での肉厚１０２ａ，１０２ｂが異なるため、モジュールケース成形時に凸凹した状態になり意図した滑らかな表面を得られず製造が困難となる。これを避けるためにモジュールケースの肉厚を一定にすると、結果として外形周りが円で無くなり、スペースの有効利用が困難となってしまう。
【００１１】
また、第２に中空糸膜束とモジュールケース内周壁との間に流れる流体の流路部が設けられていないため、流体が中空糸膜束の折り返し部のみにしか行き渡らず、中空糸膜束側面部に流体が周り込み難く、中空糸膜束全体で流体を透過するという本来の目的を果たすことが困難であった。
【００１２】
このため、例えば中空糸膜束の折り返し部にしか流体が行き渡らないと、中空糸膜束の単位時間当たりの流体透過量が減少するという問題が生じていた。
【００１３】
加えて、一定時間使用後に中空糸膜束の折り返し部が目詰まりしたのみで、中空糸膜束側面部がまだ有効利用できる状態であっても、中空糸膜モジュールは使用不可能となり交換しなければならなくなってしまう。
【００１４】
本発明は上記の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、成形時に滑らかな表面を得て製造が容易となる中空糸膜モジュールを提供することにある。
【００１５】
【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発明にあっては、筒状のモジュールケースと、該モジュールケース内に充填される多数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束と、該中空糸膜束の両端末部を前記モジュールケースの一方の開口端部に揃えて各中空糸膜間及び中空糸膜と前記モジュールケース内周壁との隙間を充填接着剤によって封止固定したポッティング部と、を備えた中空糸膜モジュールにおいて、前記モジュールケース内側に、前記中空糸膜束を取り囲む包囲部材を備え、該包囲部材は、前記ポッティング部の設けられる前記モジュールケースの一方の開口端部に前記中空糸膜束を挿入する入口部を有し、該入口部が前記モジュールケースに接続されていることを特徴とする。
【００１６】
したがって、従来設けられていた位置決め部や連結部がなく、モジュールケース全周の軸方向部位を成形する型を一方向の開口端部から型抜きすることができるので、筒状のモジュールケースは滑らかな表面を得る均一な肉厚であり、成形時に滑らかな表面を得て製造が容易となると共に、外形周りを円とすることができ、スペースの有効利用が可能となる。
【００２３】
また、包囲部材は、前記ポッティング部の設けられる前記モジュールケースの一方の開口端部に前記中空糸膜束を挿入する入口部を有し、該入口部が前記モジュールケースに接続されているので、中空糸膜束を入口部から包囲部材内へ容易に挿入でき、中空糸膜モジュールの製造が簡単で生産性向上を図ることができる。
【００２４】
前記包囲部材は、前記モジュールケースと一体成形されるフレームであることが好適である。
【００２５】
これにより、フレームをモジュールケースと接続するための工程や部材が必要なく、中空糸膜モジュールの製造が簡単で生産性向上を図ることができる。
【００２６】
前記包囲部材は、前記モジュールケースにインサート成形される袋状メッシュであることが好適である。
【００２７】
これにより、袋状メッシュをモジュールケースと接続するための工程や部材が必要なく、中空糸膜モジュールの製造が簡単で生産性向上を図ることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１〜図４を参照して、第１の実施の形態に係る中空糸膜モジュールについて説明する。図１は第１の実施の形態に係る中空糸膜モジュールを示す概略構成図である。図２は第１の実施の形態に係るモジュールケース及び中空糸膜モジュールを示す概略構成図である。図３、図４は第１の実施の形態に係る他の変形例を示す説明図である。
【００３０】
本実施の形態に係る中空糸膜モジュール１は、図１に示すように、概略、両端部が開口した筒形状のモジュールケース２と、モジュールケース２の内側で図示下側に開口した入口部を有する包囲部材としてのフレーム３と、フレーム３内に充填される多数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束４と、中空糸膜束４の両端末部をモジュールケース２の図示下方の開口端部に揃えて中空糸膜束４の各中空糸膜間及び中空糸膜束４とモジュールケース２内周壁との隙間を充填接着剤によって封止固定したポッティング部５と、を備えている。
【００３１】
モジュールケース２は、図１、図２に示すように、上側が下側よりも拡径され図示下方の開口端部内周に内径側に迫り出すように図示下方へ縮径される縮径テーパ形状の筒部２ａと、ポッティング部５の設けられる図示下方の開口端部内周に内径側に迫り出した段差部２ｂと、を有する構成である。
【００３２】
また、モジュールケース２の筒部２ａが全周均一の肉厚で外形周りが円となっているが、これは筒部２ａの内周壁全周を成形する（同時に後述するフレーム３外側を成形する）型を上方の一方向から型抜きすることができるためにこの形状となっている。これにより、変形や収縮による凸凹が生じず滑らかな表面を得る均一な肉厚の筒部２ａは、外形周りを円とすることができ、スペースの有効利用が可能となる。
【００３３】
このモジュールケース２に設けられた縮径テーパ形状の筒部２ａ及び段差部２ｂは、いずれもポッティング部５の図示下方の開口端部方向への移動を規制する規制部である。
【００３４】
なお、縮径テーパ形状の筒部２ａ及び段差部２ｂいずれか一方だけが形成されることで、規制部が設けられる構成としても良い。例えば、図３（ａ）では、モジュールケース２は規制部として縮径テーパ形状の筒部２ａを有するが段差部が無い構成である。また、図３（ｂ）では、筒部２ａ’は上下側も同径であり、規制部として図示下方の開口端部内周に段差部２ｂを有する構成である。また、モジュールケース２の段差部２ｂは、本実施の形態では全周にわたって形成したが、フレーム３の軸方向部が接続される位置だけに形成したり、周上に点在させたりする等の変更が可能である。
【００３５】
また、モジュールケース２の図示下側開口端部（段差部）の内周面が下方の開口端に向けて拡径する内周テーパ面２ｃとなっているが、これは後述するフレーム３を一体成形するので、フレーム３内側の型を下方から型抜きするためにこの形状となっている。
【００３６】
フレーム３は、図２（ａ）に示すように、４本の軸方向部３ａが筒部２ａの軸方向に沿って延び、軸方向部３ａが図示上端部で中心へ向けて丸く曲げてくっ付き合わされた円板部３ｂを有する形状であり、後述する中空糸膜束４を取り囲む。このように、フレーム３は、４本の軸方向部３ａが筒部２ａの軸方向に沿って延びているだけであるので、中空糸膜束４とモジュールケース２内周壁との間に隙間を形成しつつ該隙間から中空糸膜束４へ流体を疎通可能としている。
【００３７】
なお、包囲部材としてのフレーム３の軸方向部３ａは４本に限られず、中空糸膜束４を取り囲むことのできる複数本からなれば良い。例えば、図４（ａ）では、フレーム３の軸方向部３ａを３本とした構成である。また、図４（ｂ）では、フレーム３の軸方向部３ａを６本とした構成である。
【００３８】
また、フレーム３の軸方向部３ａの図示下側端がモジュールケース２の段差部２ｂの内周テーパ面２ｃから延びるように一体成形されて接続されている。よって、フレーム３の図示下側には入口部となる開口（モジュールケース２の開口と同一）が形成され、この開口から中空糸膜束４がフレーム３内に挿入されている。このため、中空糸膜束４を開口からフレーム３内へ容易に挿入でき、中空糸膜モジュール１の製造が簡単で生産性向上を図ることができる。
【００３９】
このフレーム３は、図２（ｂ）に示すようにモジュールケース２と一体成形される。このため、フレーム３をモジュールケース２と接続するための工程や部材が必要なく、中空糸膜モジュール１の製造が簡単で生産性向上を図ることができる。モジュールケース２及びフレーム３は、全周でモジュールケース２の筒部２ａ内周壁とフレーム３外側とを成形する型を上方から型抜きし、フレーム３内側の型を下方から型抜きすることで形成することができる。一体成形されるモジュールケース２及びフレーム３の材質としては、ＡＢＳ、ＰＣ、ＰＰＯ、ＡＳ等が挙げられる。
【００４０】
中空糸膜束４は、多数本の中空糸膜を束ねたもので、図示上方で折り返された折り返し部４ａを有し、中空糸膜束４の両端末部をモジュールケース２の図示下方の開口端部に揃えている。
【００４１】
この中空糸膜束４は、フレーム３の開口に図示下方から挿入され、図２（ｃ）に示すようにフレーム３内に充填される。ここで、フレーム３内への挿入時、中空糸膜束４の折り返し部４ａは、フレーム３の円板部３ｂに当接して位置決めが行われている。このため、別部材による位置決めが必要なく、コスト低減及び生産性向上を図ることができる。
【００４２】
ポッティング部５は、モジュールケース２内の図示下端部で、中空糸膜束４の各中空糸膜間及び中空糸膜束４とモジュールケース２内周壁との隙間を充填接着剤によって封止固定した部分である。
【００４３】
このような構成の中空糸膜モジュール１では、流体はモジュールケース２内の図示上方から中空糸膜束４の各中空糸膜の膜壁を通じて中空糸膜内部を通り、ポッティング部５の図示下側端末開口部から流出する。
【００４４】
ここで、中空糸膜モジュール１は、フレーム３によって中空糸膜束４とモジュールケース２内周壁との間に隙間を形成しているので、ポッティング部５近傍の中空糸膜束４側面部に流体を周り込ませて中空糸膜束４へ流体を疎通することができ、中空糸膜束４全体が流体を透過することができ、使用できる中空糸膜面積が増大する。このため、ろ過膜面積が増大し、中空糸膜束４の一部にしか流体が行き渡らずに中空糸膜束４の単位時間当たりの流体透過量が減少してしまうことはなく、流体透過性能が向上する。また中空糸膜束４全体が目詰まりするまで使用することができ、使用耐久性が向上する。
【００４５】
また、ポッティング部５は、モジュールケース２の縮径テーパ形状の筒部２ａ及び段差部２ｂによって図示下方向の開口端部への移動が規制されるので、ポッティング部５の耐圧強度を高めることができ、これら筒部２ａ及び段差部２ｂの規制部を設けない場合に比してポッティング部５に使用する充填接着剤使用量を少なくすることができ、接着剤によって埋まる膜面積も減少させることができる。
【００４６】
なお、中空糸膜モジュール１の製造は、従来と同様に、モジュールケース２の図示下端側端をあらかじめ長く成形し、中空糸膜束４の折り返し部４ａがフレーム３の円板部３ｂに当接するまでフレーム３内に挿入した後、モジュールケース２の図示下側端に位置する中空糸膜束４の端末部を充填接着剤によって封止固定してポッティング部５を形成し、ポッティング部５の余剰部を切断して中空糸膜束４の各中空糸膜の両端末を開口することで行われる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図５、図６を参照して、第２の実施の形態に係る中空糸膜モジュールについて説明する。図５は第２の実施の形態に係る中空糸膜モジュールを示す概略構成図である。図６は第２の実施の形態に係るモジュールケース及び中空糸膜モジュールを示す概略構成図である。
【００４８】
第２の実施の形態では、包囲部材として袋状メッシュ６を用いた構成である。その他の構成は第１の実施の形態と同様であるので同符号を付して説明を省略する。
【００４９】
本実施の形態に係る中空糸膜モジュール１’は、図５に示すように、モジュールケース２の内側で図示下側に開口した入口部を有する包囲部材としての袋状メッシュ６を備えている。
【００５０】
袋状メッシュ６は、図示下端側が開口し図示上端部で中心へ向けて丸くなったドーム形状であり、中空糸膜束４を取り囲む。このように、袋状メッシュ６は、流体が透過可能な網目を有するので、中空糸膜束４とモジュールケース２内周壁との間に隙間を形成しつつ該隙間から中空糸膜束４へ流体を疎通可能としている。
【００５１】
また、図６（ａ）に示すように袋状メッシュ６の図示下側端がモジュールケース２の段差部２ｂの内周テーパ面２ｃから延びるようにインサート成形されて接続されている。よって、袋状メッシュ６の図示下側には入口部となる開口（モジュールケース２の開口と同一）が形成され、この開口から図６（ｂ）に示すように中空糸膜束４がフレーム３内に挿入されている。
【００５２】
この袋状メッシュ６は、モジュールケース２にインサート成形される。このため、袋状メッシュ６をモジュールケース２と接続するための工程や部材が必要なく、中空糸膜モジュール１’の製造が簡単で生産性向上を図ることができる。モジュールケース２は、全周でモジュールケース２の筒部２ａ内周壁を成形する型を上方から型抜きし、袋状メッシュ６内側の型を下方から型抜きすることで形成することができる。モジュールケース２の材質としては、ＡＢＳ、ＰＣ、ＰＰＯ、ＡＳ等が挙げられる。
【００５３】
中空糸膜束４は、袋状メッシュ６の開口に図示下方から挿入されて袋状メッシュ６内に充填される。ここで、袋状メッシュ６内への挿入時、中空糸膜束４の折り返し部４ａは、袋状メッシュ６のドーム状の図示上側部に当接して位置決めが行われている。
【００５４】
以上の構成の中空糸膜モジュール１’でも、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、規制部の変形なども第１の実施の形態と同様に行うことができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、モジュールケース内側に、中空糸膜束を取り囲む包囲部材を備えたことで、従来設けられていた位置決め部や連結部がなく、モジュールケース全周の軸方向部位を成形する型を一方向の開口端部から型抜きすることができるので、筒状のモジュールケースは滑らかな表面を得る均一な肉厚であり、成形時に滑らかな表面を得て製造が容易となると共に、外形周りを円とすることができ、スペースの有効利用が可能となる。
【００５９】
包囲部材は、ポッティング部の設けられるモジュールケースの一方の開口端部に中空糸膜束を挿入する入口部を有し、入口部がモジュールケースに接続されていることで、中空糸膜束を入口部から包囲部材内へ容易に挿入でき、中空糸膜モジュールの製造が簡単で生産性向上を図ることができる。
【００６０】
包囲部材は、モジュールケースと一体成形されるフレームであることで、フレームをモジュールケースと接続するための工程や部材が必要なく、中空糸膜モジュールの製造が簡単で生産性向上を図ることができる。
【００６１】
包囲部材は、モジュールケースにインサート成形される袋状メッシュであることで、袋状メッシュをモジュールケースと接続するための工程や部材が必要なく、中空糸膜モジュールの製造が簡単で生産性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る中空糸膜モジュールを示す概略構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係るモジュールケース及び中空糸膜モジュールを示す概略構成図である。
【図３】第１の実施の形態に係る他の変形例を示す説明図である。
【図４】第１の実施の形態に係る他の変形例を示す説明図である。
【図５】第２の実施の形態に係る中空糸膜モジュールを示す概略構成図である。
【図６】第２の実施の形態に係るモジュールケース及び中空糸膜モジュールを示す概略構成図である。
【図７】従来技術の中空糸膜モジュールを示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  中空糸膜モジュール
２  モジュールケース
２ａ  筒部
２ｂ  段差部
２ｃ  内周テーパ面
３  フレーム
３ａ  軸方向部
３ｂ  円板部
４  中空糸膜束
４ａ  折り返し部
５  ポッティング部
６  袋状メッシュ
【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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【図６】
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【図７】
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