(57)【要約】【課題】ポッティング部の剥離と破損を防止とする。【解決手段】複数の中空糸膜２１の束２０と、これらの中空糸膜２１の束２０を収容するケース３０と、各中空糸膜２１をその開口端部側で保持すると共に、各中空糸膜相互間及び各中空糸膜２１とケース３０の内壁との間に充填されてケース３０の一次側を二次側と分離するポッティング部４０とを備え、ケース３０の内壁と非接触状態で各中空糸膜２１の束２０を少なくとも一周してポッティング部４０内に弾性部材５０を配置する。【選択図】図１
2005052736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中空糸膜の束と、
これらの中空糸膜の束を収容するケースと、
前記各中空糸膜をその開口端部側で保持すると共に、前記各中空糸膜相互間及び前記各中空糸膜と前記ケースの内壁との間に充填されて前記ケースの一次側を二次側と分離するポッティング部とを備え、
前記ケースの内壁と非接触状態で前記各中空糸膜の束を少なくとも一周して前記ポッティング部内に弾性部材を配置したことを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】
前記弾性体は、前記各中空糸膜の束の外周に当接した状態で設けられていることを特徴とする請求項１記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
前記弾性体は環状に形成され、前記各中空糸膜を束ねた状態で設けられていることを特徴とする請求項１記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
前記弾性体は、その断面形状が円形であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の中空糸膜モジュール。
【請求項５】
前記弾性体は、前記ポッティング部の厚さ方向に沿って複数配置されていることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の中空糸膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力に耐久性を有する中空糸膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜モジュールとは、中空糸膜を束ねて円筒状のケースに収容し、このケースの端部においてウレタン樹脂やポリエチレン樹脂等のポッティング材により中空糸膜相互間及び中空糸膜とケース内壁とを接着固定し、次いで接着固定端部を切断し、中空糸膜の中空部を開口することにより製造される。
中空糸膜とは、一般にポリプロピレンやポリエチレンからなる細径環状の中空繊維であり、その加工形成方法により、管壁には超微細孔が無数に形成されている。中空糸膜モジュールは、ポッティング材により一次側と二次側とに分離され、中空糸膜の両端部はいずれも二次側に開口する構造となっている。
かかる中空糸膜モジュールは、例えば、水処理に使用される。即ち、一次側に原水が供給され水圧が加えられると、中空糸膜の管壁の微細孔から内側中空部に侵入する際に混入物が濾し取られ、二次側開口部から濾過水が送り出される。
一方、中空糸膜の回復のために逆洗を行う際には、定期的に膜の一次側を無負荷とし、膜の二次側から濾過水や空圧等の逆洗圧を加える。
中空糸膜モジュールは、上記のように、水圧や空圧が繰り返し加えられる使用状況では、上記ポッティング部の割れや、ケース内壁からポッティング部の剥離が生じることがある。
【０００３】
このポッティング部の破損を防止する技術として、非可撓性エポキシ樹脂からなるポッティング部とケース内面との境界位置に、エポキシ樹脂からなるリング状可撓性接着剤層を配置した中空糸膜モジュールが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
また、ポッティング部に弾性体を配置する技術としては、エポキシ樹脂からなるポッティング部の内部に、エポキシ系樹脂製の環状体を挿入した中空糸膜モジュールが挙げられる（例えば、特許文献２参照）。
また、ポッティング部に中空糸膜以外のものを配置した技術として、複数の中空糸膜を一体に拘束する拘束手段をポッティング部内に設けた中空糸膜モジュールが挙げられる（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平４−１３５６３０号公報
【特許文献２】特公平４−４２０５８号公報
【特許文献３】特開２０００−２３３１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１記載の中空糸膜モジュールは、リング状可撓性接着剤層の弾力性によりヒートサイクル（高温環境下での使用）に起因するポッティングの割れを防ぐことができるが、リング状可撓性接着剤層の介在によりポッティング部における非可撓性エポキシ樹脂とケースとの接触面積が減少し、ケースとポッティング部との剥離を生じやすいという不都合があった。
【０００５】
また、特許文献２記載の中空糸膜モジュールは、エポキシ系接着剤の代替物からなる環状体をケースと中空糸膜との間に介挿することにより、硬化時に発熱しひずみを蓄積すること及び硬化時の収縮率が大きいという欠点の抑制を図っているが、上記エポキシ系接着剤固有の欠点のみにしか効果を奏しないという不都合があった。
また、環状体の材質については、予め既に硬化済みのエポキシ系接着剤のみが例示されており、弾性力を利用した応力緩和効果を具備してはいないため、例えば、水圧が断続的に加えられるポッティング部の剥離や破損の抑制効果を充分発揮しないという不都合があった。
さらに、モジュールの製造工程においては、予めポッティング部に環状体を挿入しておく必要があると共に、環状体はケースと中空糸膜のいずれからも離れているため所定位置への保持が必要であり、生産が困難となるという不都合があった。
【０００６】
また、特許文献３記載の中空糸膜モジュールは、拘束手段により外側の中空糸膜が膨らむことを抑制することでポッティング部の外部で中空糸膜が接着されることを防止し、ケースからの剥離等による中空糸膜のリークを防止することができるが、弾性力を利用した応力緩和効果を具備してはいないため、例えば、水圧が断続的に加えられるポッティング部の剥離や破損の抑制効果を充分発揮しないという不都合があった。
【０００７】
このように、上記各特許文献に記載の中空糸膜モジュールは、ポッティング部に中空糸膜以外の部材も配置している点で共通するが、いずれも中空糸膜の一次側から断続的に水圧が加えられる使用状況下でのポッティング部の剥離、破損を防止することが不十分であるという問題があった。
本発明は、中空糸膜の一次側から断続的に水圧が加えられる使用状況下において生じるポッティング部の剥離、破損を効果的に抑制することを、その目的とする。
また、本発明は、生産性の向上を図ることを、その他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、複数の中空糸膜の束と、これらの中空糸膜の束を収容するケースと、各中空糸膜をその開口端部側で保持すると共に、各中空糸膜相互間及び各中空糸膜とケースの内壁との間に充填されてケースの一次側を二次側と分離するポッティング部とを備え、ケースの内壁と非接触状態で各中空糸膜の束を少なくとも一周してポッティング部内に弾性部材を配置する、という構成を採っている。
【０００９】
上記構成では、ケースの内部をポッティング部により一次側と二次側とに分離する構造でも良いし、ケースの開口部をポッティングにより閉塞すると共にケースの内側を一次側とし、ケースの外部を二次側としても良い。そして、管状を成す各中空糸膜は、その開口端部が二次側に直面し、その管状表面部が一次側に曝された状態で、ポッティング部に保持されている。
また、弾性部材は、各中空糸膜の束を少なくとも一周する構造であれば良く、例えば、環状であっても良いし、紐状或いは変形しやすい棒状、長尺状のものが周回するように変形させて配置しても良い。
【００１０】
そして、一次側から所定の水圧で供給される液体は、各中空糸膜の管状表面部から内部に浸透し、濾過された状態で各中空糸膜の開口部から二次側に移動する。
また、各中空糸膜の逆洗を行う場合は、二次側から所定圧力で洗浄用の水又は空気が供給され、各中空糸膜を介して一次側に移動する。
そして、上記濾過と逆洗によるポッティング部に対する断続的な水圧の付加において、各中空糸膜の周囲に位置する弾性体は、弾性変形を行い、ポッティング部に生じる撓み応力又はせん断応力を緩和する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、弾性体は、各中空糸膜の束の外周に当接した状態で設けられている、という構成を採っている。
「各中空糸膜の束の外周」とは、複数の中空糸膜を束ねた状態における外周をいう。
ポッティング部の破損は、中空糸膜の密集部分において、束の外周近傍に生じやすく、かかる部分において応力緩和を図るために各中空糸膜の束の外周に当接するように弾性体を配置している。
【００１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明と同様の構成を備えると共に、弾性体は環状に形成され、各中空糸膜を束ねた状態で設けられている、という構成を採っている。
上記構成では、中空糸膜モジュールの製造において、弾性体が各中空糸膜を束ね、当該弾性体及び各中空糸膜を一体化させた状態でケース内に配置し、ポッティング部が形成される。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明と同様の構成を備えると共に、弾性体は、その断面形状が円形である、という構成を採っている。
上記構成では、弾性体を断面円形とすることで、水圧によって生じるあらゆる方向の応力に対して、一定の緩和効果を生じる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、請求項１，２，３又は４記載の発明と同様の構成を備えると共に、弾性体は、ポッティング部の厚さ方向に沿って複数配置されている。
上記構成では、ポッティング部に対する断続的な水圧の付加において、各中空糸膜の周囲に位置する複数の弾性体が、重畳的に弾性変形を行い、ポッティング部に生じる撓み応力又はせん断応力を緩和する。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の発明は、ポッティング部内の各中空糸膜の周囲に弾性体を配置しているため、ポッティング部に対する断続的な水圧の付加により生じる撓み応力又はせん断応力を弾性体の弾性変形により緩和することができる。従って、ポッティング部の剥離、破損を効果的に抑制することが可能となる。
また、弾性体はケースの内壁と非接触状態で配置されるため、ポッティング部とケース内面との接触面積の低減を回避し、ポッティング部の剥離を効果的に回避することが可能となる。
【００１６】
請求項２記載の発明は、弾性体が各中空糸膜の束の外周に当接しているため、弾性体の配置がポッティング部の亀裂が生じやすい中空糸膜の密集部分において、束の外周近傍の位置と一致し、かかる部分で各応力を弾性体の弾性変形により緩和し、ポッティング部の破損をより効果的に防止することが可能となる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、弾性体が各中空糸膜を束ねた状態にあるため、その生産工程において、弾性体が各中空糸膜に支持された状態でこれらを一体的にケース内に配置し、ポッティング部の形成を行うことができるため、弾性体を支持する手段を不要とし、容易に中空糸膜モジュールの生産を行うことが可能となる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、弾性体の断面形状が円形であるため、水圧による応力がいずれの方向に生じたとしても、応力が加わる方向に対して均一の厚みとなり、弾性による一定の緩和効果を発揮することが可能となる。これに対して、例えば、弾性体の断面形状が長方形状である場合のように一定の方向について長く形成されている場合には、断面形状の長手方向と応力の方向（ポッティング部の中心線方向）とが一致するように配置されている場合には、ポッティング部の強度の低下を生じ、断面形状の長手方向と応力の方向とがほぼ直交するように配置されている場合には、弾性体の弾性による応力緩和の低下を生じる、という問題を生じる。しかしながら、断面円形の場合は、このような方向性の影響による不都合を生じないため、ポッティング部の破損及び剥離をさらに効果的に防止することが可能となる。
また、弾性体を断面円形とすることで、応力集中による亀裂の発生源たる角部の存在を解消することが可能となるため、ポッティング部の破損及び剥離をさらに効果的に防止することが可能となる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、ポッティング部に対する断続的な水圧の付加に対して複数の弾性体が重畳的に弾性変形を行うため、ポッティング部に生じる撓み応力又はせん断応力をより効果的に緩和することができ、ポッティング部の剥離、破損をより効果的に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態の全体構成）
本発明の実施形態について図１に基づいて説明する。図１は本実施形態たる中空糸膜モジュール１０の断面図である。
かかる中空糸膜モジュール１０は、複数の中空糸膜２１の束２０と、これらの中空糸膜２１の束を収容するケース３０と、各中空糸膜２１をその開口端部側で保持すると共に、各中空糸膜２１の相互間及び各中空糸膜２１とケース３０の内壁との間に充填されてケース３０の一次側を二次側と分離するポッティング部４０と、このポッティング部４０内に封止された状態で配置された弾性部材としてのＯリング５０とを備えている。
【００２１】
（ケース）
ケース３０は、ＰＶＣからなる円筒形状を有しており、その内部には複数の中空糸膜２０の束が収容される。そして、このケース３０の内部は、濾過を行う場合において一次側領域となり、図１における下端部側から濾過を行う原水が所定の水圧をもって供給される。
また、その上端部はポッティング部４０により閉塞され、このポッティング部４０よりも外側（図１における上側）が濾過における二次側領域となる。つまり、このケース３０は、濾過作業において一次側領域しか形成しないが、特にかかる構造に限定されるものではない。
なお、ケースの素材としては、ＰＶＣに限らず、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネイト、変性ポリフェニレンオキサイド等を使用しても良い。
【００２２】
（中空糸膜）
上記中空糸膜２１は、内部中空の細管であり、その管壁は、公称孔径約0.1[μm]の孔が無数に形成され、多孔質精密濾過膜となっている。従って、中空糸膜２１の外部から所定の水圧を付加して液体を供給すると、管壁の無数の孔部を通過することで濾過が行われる。
かかる中空糸膜２１としては、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン系中空糸膜を用いることが望ましい。これらの材質からなる中空糸膜２１は、所定の濾過能力を備えると共に逆洗にも耐えられる耐久性を有し、また、使用済みとなったものを焼却処理しても有害な物質を生成しない。
なお、中空糸膜２１の材質は上記のものに限られず、ポリスルフォン、ポリアミド、セルロース、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル等であっても良い。
【００２３】
各中空糸膜２１は、開口したその両端部の近傍がポッティング部４０に埋め込まれた状態で支持されている。つまり、各中空糸膜２１は、Ｕ字状に折り返された状態でその開口した両端部がいずれも二次側領域に直面するようにポッティング部４０に支持されており、ポッティング部４０に埋め込まれていない部分は全てケース３０の内部において一次側領域内に配置されている。つまりこれにより、各中空糸膜２１の管壁のほとんどが一次側領域に曝され、効率的に濾過が行われるようになっている。
なお、中空糸膜２１は、図１では少数しか図示されていないが、実際にはより多くの本数が使用される。
【００２４】
（ポッティング部）
ポッティング部４０は、各中空糸膜２１を保持しつつケース３０の一端部（図１における上端部）を閉塞するように設けられている。これにより、ポッティング部４０は、ケース３０の内側である一次側領域と二次側領域とを分離することを可能としている。
ポッティング部４０の材質としては、有害な溶液物性がない点や、ポッティング時の反応熱が低い点（中空糸膜２１への熱の影響を抑えることが可能となる）、製造上の取り扱いが容易な点（特別な廃棄設備が不要）から、ウレタン樹脂を使用することが望ましい。
但し、上記素材に限らず、低硬度のエポキシ系、シリコン系又は不飽和ポリエステル系の樹脂等を使用しても良い。
【００２５】
（Ｏリング）
Ｏリング５０は、環状であり各中空糸膜２１を束ねるように束２０の外周に当接した状態で配置されると共に、ポッティング部４０内に封入されている。このＯリング５０は、その外径がケース３０の内径よりも小さく設定されており、ケース３０の内壁と非接触状態でポッティング部４０に保持されている。
かかる、Ｏリング５０は、その弾性により、水圧又は空圧によりポッティング部４０に生じる応力を緩和し、ポッティング部４０の破損や剥離を低減することができる。また、Ｏリング５０がケース３０の内面に接しないためポッティング部４０とケース３０との接触面積を十分に確保し、これらの剥離を有効に抑制することが可能となる。
【００２６】
また、Ｏリング５０は、ポッティング部４０の厚さ方向（図１における上下方向）に沿って三本並んで設けられており、そのいずれもがポッティング部４０の一次側領域端面と二次側領域端面のいずれからも露出しないように、ポッティング部４０の厚さ方向における中間位置側に集められて配置されている。これにより、複数のＯリング５０が重畳的に応力緩和効果を生じると共にＯリング５０がポッティング部４０を貫通していないため、、よりポッティング部４０の破損、剥離を効果的に防止することができる。
各Ｏリング５０の材質は、フッ素ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、クロロブレンゴム、エチレンプロピレンゴム等の適度の弾性を備えるものを使用することが望ましい。なお、上記材質に限らず、弾性及び耐久性を有する他の材質を使用しても良い。
【００２７】
また、Ｏリング５０の断面形状は、三角形、四角形その他の多角形や楕円、長円等のものであっても良いが、円形であることがより望ましい。断面形状が円形であれば、弾性による応力の緩和効果を決定づける水圧による加圧方向における幅と、緩和効果が及ぶ範囲を決定づける加圧方向に直交方向における幅とが均一となり、バランス良くポッティング部４０の破損を抑制することができるからである。
また、断面円形とすることで各中空糸膜２１の束２０との当接面積を低減し、ポッティング材と各中空糸膜２１との剥離を抑制することができるからである。
さらに、ポッティング部４０内に応力集中による亀裂の発生源たる角部の存在を解消することが可能となるため、ポッティング部４０の破損及び剥離をさらに効果的に防止することが可能となるからである。
【００２８】
なお、Ｏリング５０である弾性部材の断面積については、ポッティング部４０の円形端面における直径を含む中空糸膜モジュール１０の中心線に沿った断面積に対して、所定の比率の範囲となることが望ましい。
即ち、一例として、ポッティング部４０の直径を100[mm]、厚さを50[mm]とすると、総断面積は5000[mm2]となる。この場合、中空糸膜の束の配設する領域を直径70[mm]と想定すると、弾性体の最大総断面積は、その断面形状が四角形となるシート状と想定した場合、直径方向の幅が10[mm]、中心線方向の幅40[mm]となり、その場合の総断面積は、400×2＝800[mm2]となり、ポッティング部４０の総断面積からの比率は、16パーセントとなる。16パーセントを超えると、弾性部材がケース３０に接近しすぎてしまい、また、これを回避しようと、中空糸膜の束２０の径を小さくすると中空糸膜の膜面積が減ってしまう。
また、弾性体の効果を得る最小断面積は、その断面形状が四角形となるシート状と想定した場合、直径方向の幅が1[mm]、中心線方向の幅30[mm]となり、その場合の総断面積は、30×2＝60[mm2]となり、ポッティング部４０の総断面積からの比率は、1パーセントとなる。1パーセントを下回ると、ポッティング部４０に生じる応力の緩和は不十分となってしまい、また、中空糸膜２１を束ねる作用も不十分となってしまう。
参考として、後述するＯリングを三本使用する実施例における実寸法は、断面円形で直径は5.7[mm]であり、総断面積は、（5.7×0.5）2×π×6＝153[mm2]である。従って、ポッティング部４０の総断面積からの比率は、3パーセントとなる。
以上のように、ポッティング部の総断面積に対する弾性体の総断面積の比率は、1〜16パーセントの範囲であることが望ましい。
【００２９】
（中空糸膜モジュールの製造方法）
所定本数の中空糸膜２１をそれぞれＵ字状に折り返した状態で、各開口端部を揃えた状態で束ねて、その束２０の開口端部側における外周に所定本数のＯリング５０を並べて装着する。このとき、Ｏリング５０は、並び方向に隙間を設けることが望ましい。全てのＯリング５０が接触していると、形成後のポッティング部４０に強度低下を生じるからである。そして、各Ｏリング５０の弾性により、各中空糸膜２１が幾分締結され、束ねられた状態が維持される。また、各Ｏリング５０も中空糸膜２１の束２０に対して当接摩擦により原位置を維持することができる。
【００３０】
次に、各Ｏリング５０に保持された中空糸膜２１の束２０をケース３０内に挿入し、ケース３０内に収容する。このとき、各中空糸膜２１はＯリング５０により束ねられた状態にあるので、広がってケース３０の内面に接触したりすることが防止される。従って、ポッティング部４０の形成後において、中空糸膜２１のケース３０内面への接触によるポッティング部４０の剥離や破損の発生が防止される。
【００３１】
そして、ケース３０内における中空糸膜２１の開口端部側となる端部にポッティング材を注入し、所定厚さのポッティング部４０を形成する。そして、ポッティング部４０が固化した後、各中空糸膜２１の開口端部側となるポッティング部４０の端面を切削し、平坦面を形成し、各中空糸膜端部を開口させる。これにより、ポッティング材に中空糸膜２１の開口端部が塞がれた場合であっても、それが除去され、当該開口端部をケース３０の外部に露出させることができる。これにより、中空糸膜モジュール１０が完成する。
【００３２】
（中空糸膜モジュールの作用）
かかる中空糸膜モジュール１０の使用時にあっては、ケース３０の一次側から所定の水圧で原水が供給され、各中空糸膜２１の管状表面部から微小孔部を介して内部に浸透し、原水に混入されている不純物等の物質が濾過された状態で各中空糸膜の開口部から二次側に移動する。
また、濾過により各中空糸膜２１の表面又は微小孔部に不純物がたまった場合には、各中空糸膜２１の逆洗が行われる。その場合は、二次側から所定圧力で洗浄用の水又は空気が供給され、当該水又は空気は、各中空糸膜２１の微小孔部や表面から不純物を除去しつつ一次側に移動し、排出される。
そして、上記濾過と逆洗によるポッティング部４０に対する断続的な圧力の付加において、各中空糸膜の束２０の外周に位置する各Ｏリング５０は、弾性変形を行い、ポッティグ部４０に生じる撓み応力又はせん断応力を緩和する。従って、ポッティング部４０の剥離や破損が各Ｏリング５０の存在により効果的に抑制される。
【００３３】
なお、Ｏリング５０の使用数は三本に限定されず、一本でも複数本でも良いが、ポッティング部４０の厚さとＯリングの厚さ又はポッティング部４０の強度の影響とＯリング５０の弾性による応力緩和効果とのバランスを考慮して適宜選択することが望ましい。
【実施例１】
【００３４】
（試験１）
上述した構成の中空糸膜モジュール１０（実施例とする）と本発明の特徴を有しない二つの従来からある構成の中空糸膜モジュール（比較例１，２とする）との耐圧性比較試験について説明する。
本試験は、上記各中空糸膜モジュールについて、そのポッティング部の端面をポッティング材で閉塞し、一次側から二次側への流通を不能とした状態で、水を供給すると共に断続的に水圧を加えた際のポッティング部の割れ、ポッティング部とケースとの界面の剥離の発生の有無及び割れ若しくは剥離を生じた時の水圧付加回数を測定した。
【００３５】
（試験対象となる中空糸膜モジュール）
上記各中空糸膜モジュールはいずれも、パイプ呼び径100Aのケース（内径φ100[mm]×外径φ114[mm]×長さ500[mm]）に、ポリプロピレン製の中空糸膜（膜外径φ0.36[mm]、有効膜面積4[m2]、膜の束の外径φ70[mm]）を挿入し、ウレタン樹脂（日本ポリウレタン株式会社製  C-4403/N-4221）を用いて厚さ50[mm]でポッティング部を形成したものである。
そして、(1)比較例１はポッティング部に埋設物を設けず、(2)比較例２はポッティング部にシリコン樹脂製環状シート（内径φ90[mm]×外径φ100[mm]×高さ20[mm]）をケース内面に接触させると共にポッティング部の一次側、二次側端面のいずれからも露出しないように埋設し、(3)実施例はポッティング部に三本のシリコンゴム製（4種C）Ｏリング（JIS B2401  呼び番号P70：太さ5.7[mm]、内径φ69.6[mm]）を各中空糸膜の束を外周から拘束した状態で且つポッティング部の両端面から露出しないように埋設した。
【００３６】
（試験条件）
各中空糸膜モジュールを40℃の恒温槽内に配置し、この恒温槽内の温水をポンプアップし、0.45[MPa]で温水を中空糸膜モジュールの一次側に注水・加圧し、その後0[MPa]まで除圧する。この加圧と除圧を1サイクルとして1サイクル／秒の周期で繰り返す。
上記加圧と除圧とは弁体の切替操作により行われ、各中空糸膜モジュールは40℃に維持されたまま、上記加圧と除圧とが繰り返し行われる。
【００３７】
（試験結果）
試験の結果を図２に示す。まず、埋設物のない比較例１では、上記サイクル39,827回目の加圧時において、ポッティング部の中空糸膜の束とポッティング材との境界部よりもやや内側においてクラック（割れ）が発生した。この段階で、中空糸膜とポッティング材との剥離は生じなかった。
シリコン樹脂製環状シートを埋設した比較例２では、上記サイクル88,000回目の加圧時において、ケースとポッティング部との界面が剥離した。この段階で、剥離以外にポッティング部に割れは生じなかった。これは、シリコン樹脂製環状シートがケース内面に接触し、ポッティング部とケース内面との接触面積が減少したことが影響していると考えられる。
Ｏリングを埋設した実施例では、上記サイクル120,000回において、ポッティング部のクラック及び中空糸膜とポッティング材との剥離は生じなかった。
【実施例２】
【００３８】
（試験２）
上述した実施例と比較例１とを比較対象として行った、中空糸膜モジュールにおける弾性部材（Ｏリング）の作用確認試験について図３，４に基づいて説明する。図３は測定結果を示す図表であり、図４は加圧時におけるポッティング部の二次側端面の変形状態を示す説明図である。
この比較試験では、前述した埋設物のない比較例１とＯリングを埋設した実施例とについて、中空糸膜モジュールの一次側に水圧を加えた際のポッティング部の変形量を測定し、ポッティング部におけるクラック発生のメカニズムを考察した。
【００３９】
（試験条件）
試験1と同じ試験設備を用いて、各中空糸膜モジュールの一次側に、0.45[MPa]及び0.6[MPa]の水圧を加えた際の、ポッティング部端面(二次側端面)の変形量を測定した。図４に示すように、各中空糸膜モジュールの測定ポイントは、いずれも二次側端面における同一直径上であって、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの６点である(ａ及びｆはケース外周から15[mm]の位置、ｂ及びｅはケース外周から20[mm]の位置、ｃ及びｄはケース外周から40[mm]の位置である)。
【００４０】
（試験結果）
図４は前述したように各中空糸膜モジュールの加圧時における二次側端面おける変形状態を示し、図４（Ａ）は0.45[MPa]の加圧状態を示し、図４（Ｂ）は0.6[MPa]の加圧状態を示す。また、図４において実施例と比較例１とは重ねて図示され、符号Ｊは実施例の変形状態を示し、符号Ｈは比較例の変形状態を示す。
図３及び４に示すように、ポッティング部に理設物のない比較例１に比べ、Ｏリングを埋設した実施例のほうが、ポッティング部の変形量が大きい結果となった。
また、比較例１に比して実施例の変形量が大きくなるのはＯリングの埋設位置に近く、変形量の差がＯリングに起因することが予測的に観測される。
なお、図３及び図４における符号Ｋは、中空糸膜部と樹脂部との境界面を示す。
【００４１】
（考察）
ポッティング部には、樹脂単体で構成された強度の高い部分(樹脂部)よりも強度が低くなる部分(中空糸膜部)が存在する。この板状のポッティング部は、その一次側に水圧等の外力が加わると、中空糸膜部がケースとの接着面を支点として二次側に張り出す、「梁」と考えることができる。外力が作用したポッティング部の内部では、上記張り出しに抗するように、ケース方向(半径方向)への引張り応力が生じ、この引張り応力がポッティング部の樹脂と中空糸膜との接合強度を上回ると、樹脂と中空糸膜とが剥がれ、ポッティング部の割れとなると考えられる。
即ち、Ｏリングを埋設していない比較例1では、水圧等の外力によってポッティング部の内部に生ずる引張応力を緩和することができないため、これが繰り返しポッティング部に加わることにより、やがて中空糸膜部における樹脂部との境界付近にてクラックが発生したものと考えられる。
一方、Ｏリングを埋設した本発明の中空糸膜モジュールでは、図３，４に示すように、上記引張り応力をポッティング部の樹脂と中空糸膜との接合強度を下回るものに緩和する弾性部材の存在を示す一面として、本発明の中空糸膜モジュールの二次側端面における変形量が、比較例1の変形量に比して大きくなる現象が現れていると考えられる。
しかも、本発明の中空糸膜モジュールにおけるＯリングは、中空糸膜束の外周に当接した状態に巻きつけているので、中空糸膜の隣接位置にてポッティング部内の引張応力をポッティング部の樹脂と中空糸膜との接合強度を下回るものに緩和することができると共に、Ｏリングの弾性によりポッティング部の二次側端面における変形量が大きくなる範囲を最小とすることができ、水圧が繰り返し加わるような使用状況であっても、ポッティング部の割れを生ずることのない中空糸膜モジュールを得ることができる。
なお、上記の実施例では、本発明の中空糸膜モジュールにおける弾性体(Ｏリング)の作用を、ポッティング部に一次側から圧力を負荷することで確認しているが、二次側からの圧力に対する応力も緩和し、ポッティング部の割れを防止する効果も有していることから、本発明の中空糸膜モジュールによれば、逆流圧が負荷されるような水処理用途に好適な中空糸膜モジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】発明の実施形態たる中空糸膜モジュールの断面図である。
【図２】実施例と比較例との耐圧性比較試験の結果を示す図表である。
【図３】実施例と比較例との作用確認試験の結果を示す図表である。
【図４】実施例と比較例とにかかる各中空糸膜モジュールの加圧時における二次側端面おける変形状態を示し、図４（Ａ）は0.45[MPa]の加圧状態を示し、図４（Ｂ）は0.6[MPa]の加圧状態を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１０  中空糸膜モジュール
２０  中空糸膜の束
２１  中空糸膜
３０  ケース
４０  ポッティング部
５０  Ｏリング（弾性体）
【図１】
2005052736.tif 000003
【図２】
2005052736.tif 000004
【図３】
2005052736.tif 000005
【図４】
2005052736.tif 000006