(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口端部を有する内部中空のケース部材と、
該ケース部材に装填される複数の中空糸膜と、
該複数の中空糸膜を束ねると共に、束ねられた中空糸膜と共に前記ケース部材に装填される結束部材と、
前記ケース部材の側面に形成された開口部から注入される封止剤によって成形されると共に、前記中空糸膜の外壁面間と前記ケース部材の内壁面との隙間を封止固定する封止固定部と、を備えた中空糸膜モジュールであって、
前記結束部材の外壁面は前記開口部に対向する位置に配置されると共に、
該結束部材の外壁面とケース部材の内壁面との間の隙間によって、前記注入される封止剤を封止固定部の位置まで導く通路を形成することを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】
前記結束部材は、
径方向に変形自在に構成され、自己の弾性復元力によって前記複数の中空糸膜を束ねる略環状部と、
前記封止固定部を成形する際に、前記ケース部材の開口端部を塞ぐ成形用カップに固定される脚部と、を有す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】
前記脚部は複数設けられ、脚部と脚部との間は、前記通路によって導かれた封止剤を前記封止固定部の位置に浸透させる窓となることを特徴とする請求項２に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
前記ケース部材の側面に形成された開口部は、前記中空糸膜によって濾過された濾過液を流出する流出口として利用されることを特徴とする請求項１，２または３に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項５】
内部中空のケース部材の開口端部を塞ぐ成形用カップを、前記ケース部材に装着する成型用カップ装着工程と、
複数の中空糸膜を、結束部材の略環状部によって束ねる中空糸膜結束工程と、
該結束部材によって複数の中空糸膜を束ねた状態で、前記ケース部材の中空内部に装填し、前記結束部材に備えられた複数の脚部を前記成型用カップの所定位置に固定する中空糸膜装填工程と、
装着された成型用カップ側に遠心力が作用するように、前記ケース部材を回転しつつ、該ケース部材の側面に形成された開口部から封止剤を注入することによって、結束部材の外壁面とケース部材の内壁面との間の隙間によって形成された通路および前記複数の脚部間を介して封止固定部の位置まで封止剤を導く封止剤注入工程と、
前記封止剤が固化した後に、固化した封止剤を前記脚部の一部と共に切断して、封止固定部を成形する封止固定部成形工程と、を有することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水、その他液体を濾過するために用いられる中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の中空糸膜モジュールとしては、たとえば図５に示すようなものがある。図５は従来技術に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図である。
【０００３】
この中空糸膜モジュール１００は、クロスフローを行なうものであり、両端を開口するケース部材１０１内に多数本の中空糸膜１０２の束を装填し、各中空糸膜１０２の両端末をケース部材１０１の両方の開口端部にて、その開口端部のそれぞれの近傍のケース部材１０１の側面に設けた開口部１０１ａ，１０１ｂから封止剤であるポッティング剤をケース部材１０１内に注入して、各中空糸膜１０２間の隙間及び各中空糸膜１０２とケース部材１０１間の隙間に充填して封止固定部としてのポッティング部１０３を形成している。
【０００４】
そして、ケース部材１０１の内部には、中空糸膜１０２を束にして位置決め固定するための膜カバー１０６，１０７が固定されている。なお、図５においては、説明の便宜上、膜カバー１０６側は内部を開放するように断面図を示している。
【０００５】
これら膜カバー１０６，１０７には窓１０７ａ（膜カバー１０６側は不図示）が設けられている。
【０００６】
また、ケース部材１０１の両端にはそれぞれヘッド１０４，１０５が装着されており、これらのヘッド１０４，１０５には、それぞれ流入口１０４ａ，排出口１０５ａが設けられている。
【０００７】
以上のような構成によって、まず、流入口１０４ａから原液が流入され、中空糸膜１０２によって濾過された濾過液は、膜カバー１０６，１０７に設けられた窓１０７ａ（膜カバー１０６側は不図示）から出て、ケース部材１０１の側面に設けた開口部１０１ａ，１０１ｂから流出する。
【０００８】
一方、濾過されなかった液は、排出口１０５ａから排出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【００１０】
ケース部材１０１の内部に複数の中空糸膜１０２を装填する場合に、ケース部材１０１の内部に固定された膜カバー１０６，１０７に対して、複数の中空糸膜１０２を挿入しなければならないため、例えば、予め、複数の中空糸膜１０２を束にして仮に紐で縛らなければならないなど、中空糸膜１０２の装填作業が困難であった。
【００１１】
また、ケース部材１０１自体の構造が、その内部に膜カバー１０６，１０７を設けなければならない構造であるため、その製作工数が多いなどの欠点もあった。
【００１２】
更に、膜カバー１０６，１０７をケース部材１０１の内部に固定して設ける場合には、その固定部は、構造上（封止固定剤（ポッティング剤）を注入する工程の必要のため等）、ケース部材１０１の側面に設けた開口部１０１ａ，１０１ｂよりも内部側に備えなければならない。
【００１３】
従って、中空糸膜モジュールを使用する場合において、中空糸膜１０２によって濾過された濾過液は、膜カバー１０６，１０７に設けられた窓１０７ａ（膜カバー１０６側は不図示）からのみ出て、ケース部材１０１の側面に設けた開口部１０１ａ，１０１ｂから流出するため、窓付近での流量が激しくなると共に、中空糸膜１０２に対して略垂直な流路が形成されるため、中空糸膜１０２が窓の縁に押し付けられるなどして、傷がつきやすいという欠点もあった。
【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、製作容易化を図りつつ、耐久性の向上させて品質性の向上を図った中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法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、
開口端部を有する内部中空のケース部材と、
該ケース部材に装填される複数の中空糸膜と、
該複数の中空糸膜を束ねると共に、束ねられた中空糸膜と共に前記ケース部材に装填される結束部材と、
前記ケース部材の側面に形成された開口部から注入される封止剤によって成形されると共に、前記中空糸膜の外壁面間と前記ケース部材の内壁面との隙間を封止固定する封止固定部と、を備えた中空糸膜モジュールであって、
前記結束部材の外壁面は前記開口部に対向する位置に配置されると共に、
該結束部材の外壁面とケース部材の内壁面との間の隙間によって、前記注入される封止剤を封止固定部の位置まで導く通路を形成することを特徴とする。
【００１６】
従って、結束部材によって複数の中空糸膜を束ねてケース部材内に装填すれば良いので、装填作業が容易になり、また、ケース部材内に中空糸膜を束ねるための構造も不要となる。また、結束部材の外壁面を利用して、封止剤を封止固定部の位置まで導く通路を形成したことで、不要に中空糸膜の外壁表面に封止剤を触れさせてしまうことを防止できる。更に、ケース部材内に、従来のように中空糸膜を束ねるための構造を必要としないことから、濾過液の流路を充分確保することができ、一部のみ流量が大きくなってしまうことを防止でき、中空糸膜の一部に負担がかかることを防止できる。
【００１７】
前記結束部材は、
径方向に変形自在に構成され、自己の弾性復元力によって前記複数の中空糸膜を束ねる略環状部と、
前記封止固定部を成形する際に、前記ケース部材の開口端部を塞ぐ成形用カップに固定される脚部と、を有するとよい。
【００１８】
これにより、結束部材の略環状部を径方向に変形させることで、複数の中空糸膜を簡単に束ねることができ、また、その状態で、結束部材の脚部を成形用カップに固定することで、複数の中空糸膜をケース部材に対して位置決めできる。
【００１９】
前記脚部は複数設けられ、脚部と脚部との間は、前記通路によって導かれた封止剤を前記封止固定部の位置に浸透させる窓となるとよい。
【００２０】
これにより、容易に封止固定部に封止剤を導くことができる。
【００２１】
前記ケース部材の側面に形成された開口部は、前記中空糸膜によって濾過された濾過液を流出する流出口として利用されるとよい。
【００２２】
これにより、開口部に対向する位置に結束部材の外壁面が設けられていることから、濾過された液体が流出口となる開口部から流出される際には、流出口付近で中空糸膜から略垂直に流出するようなことが防止される。
【００２３】
また、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法にあっては、
内部中空のケース部材の開口端部を塞ぐ成形用カップを、前記ケース部材に装着する成型用カップ装着工程と、
複数の中空糸膜を、結束部材の略環状部によって束ねる中空糸膜結束工程と、該結束部材によって複数の中空糸膜を束ねた状態で、前記ケース部材の中空内部に装填し、前記結束部材に備えられた複数の脚部を前記成型用カップの所定位置に固定する中空糸膜装填工程と、
装着された成型用カップ側に遠心力が作用するように、前記ケース部材を回転しつつ、該ケース部材の側面に形成された開口部から封止剤を注入することによって、結束部材の外壁面とケース部材の内壁面との間の隙間によって形成された通路および前記複数の脚部間を介して封止固定部の位置まで封止剤を導く封止剤注入工程と、
前記封止剤が固化した後に、固化した封止剤を前記脚部の一部と共に切断して、封止固定部を成形する封止固定部成形工程と、を有することを特徴とする。
【００２４】
従って、結束部材によって、複数の中空糸膜を束ねてからケース部材の中空内部に装填すれば良いので、装填作業が容易になる。また、ケース部材自体の構造も簡略化され、その製作が容易になる。
【００２５】
【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。
【００２６】
図１〜図４を参照して、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図であり、図２は本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの主要構成部材である結束部材の模式図（（Ａ）がその斜視図で（Ｂ）は（Ａ）中Ｖ方向から見た図）であり、図３は本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの製造方法を示す模式的断面図であり、図４は本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの動作状態を示す模式的断面図である。
【００２７】
まず、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール１の全体構成等について、特に図１を参照して説明する。
【００２８】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール１は、概略、内部中空のケース部材２と、このケース部材２内に装填される複数の中空糸膜３と、各中空糸膜３の外壁面間とケース部材２の内壁面との隙間を封止固定するための封止固定部（ポッティング部）４と、ケース部材２の両端にそれぞれ装着されるヘッド５と、複数の中空糸膜３を束ねるための結束部材６と、から構成される。
【００２９】
ここで、ケース部材２は、両端に開口端部２１，２２を有する内部中空の円筒状の部材であり、その側面であって、両端付近にそれぞれ開口部２３，２４が形成されている。
【００３０】
そして、この各開口部２３，２４付近には、それぞれ封止固定部４ａ，４ｂが設けられており、これによって、ケース部材２の内部に装填された複数の中空糸膜３は、その中空部のみがケース部材２の開口端部２１，２２に開口するように構成される。
【００３１】
また、ケース部材２の両端には、それぞれヘッド５ａ，５ｂが装着されており、ヘッド５ａには原液を流入するための流入口５１ａが設けられており、ヘッド５ｂには濾過されなかった液を排出させるための排出口５１ｂが設けられている。
【００３２】
さらに、ケース部材２の内部の両端には、それぞれ結束部材６ａ，６ｂが設けられており、これら結束部材６ａ，６ｂは、予め複数の中空糸膜３を束ねるために用いられると共に、この束ねられた中空糸膜３と共に、ケース部材２の内部に装填されるものである。
【００３３】
また、この結束部材６ａ，６ｂの外壁面は、それぞれ上述したケース部材２の側面に形成された開口部２３，２４に対向する位置に配置されている。
【００３４】
この結束部材６（６ａ，６ｂ）について、図２を参照して更に詳しく説明する。
【００３５】
図２に示すように、結束部材６は、Ｏ型リング形状の略環状部６１と、複数（図では３個）の脚部６２と、を有している。
【００３６】
ここで、略環状部６１は環の一部６１ａが切断され、径方向に変形自在に構成されており、径方向に変形した状態で、環の内側に複数の中空糸膜３を挿入すると、略環状部６１は自己の弾性復元力によって中空糸膜３を締め付けて複数の中空糸膜３を束ねることができる。
【００３７】
また、略環状部６１の外壁面は、封止固定部４ａ，４ｂを形成する工程の際に、封止剤（ポッティング剤）を導くための通路Ｔ１，Ｔ２を形成する役割をも担っている。
【００３８】
脚部６２は、封止固定部４ａ，４ｂを形成する工程の際に、ケース部材２の開口端部を塞ぐために装着される成型用カップ７ａ，７ｂに固定されて、複数の中空糸膜３を位置決め固定するための役割を有すると共に、脚部６２間は、封止固定部４ａ，４ｂを形成する工程の際に、通路Ｔ１，Ｔ２によって導かれた封止剤を、各封止固定部４ａ，４ｂの位置に浸透させるための窓として機能する。
【００３９】
ここで、結束部材６は、例えば、シート状の樹脂を用いて、樹脂板から型を抜いたものを筒状に成形することによって、簡易かつ安価に製造することができる。
【００４０】
なお、略環状部６１については、上記の説明では、Ｏ型リング形状の場合を例にして説明したが、このような形状に限らず、要は、径方向に変形自在であって、かつ、自己の弾性復元力によって元に戻すような力が働くようなものであれば良い。
【００４１】
次に、特に図３を参照して、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの製造方法について説明する。
【００４２】
まず、ケース部材２の開口端部の一方に成形用カップ（７ａあるいは７ｂ）を装着する（成型用カップ装着工程）。
【００４３】
次に、複数の中空糸膜３を、結束部材６（６ａ，６ｂ）の略環状部６１によって束ねる（中空糸膜結束工程）。
【００４４】
結束部材６ａ，６ｂによって複数の中空糸膜３を束ねた状態で、この束ねた中空糸膜３をケース部材２の中空内部に装填し、結束部材６（６ａあるいは６ｂのいずれか一方）に備えられた複数の脚部６２を成型用カップ（７ａあるいは７ｂ）の被固定部（７１ａあるいは７１ｂ）に固定する（中空糸膜装填工程）。
【００４５】
そして、既に装着された成型用カップ（７ａあるいは７ｂ）とは反対側にも、他方の成型用カップ（７ｂあるいは７ａ）を装着する（成型用カップ装着工程）。この際、既に装填された結束部材６（６ｂあるいは６ａ）に備えられた複数の脚部６２に、成型用カップ（７ｂあるいは７ａ）の被固定部（７１ｂあるいは７１ａ）が固定されるようにする。
【００４６】
次に、装着された成型用カップ７ａ，７ｂ側にそれぞれ遠心力が作用するように、ケース部材２を回転（図示の例ではＡＡ部が軸心となるように回転）しつつ、このケース部材２の側面に形成された開口部２３，２４から封止剤を注入することによって、結束部材６ａ，６ｂの外壁面とケース部材２の内壁面との間の隙間によって形成された通路Ｔ１，Ｔ２および複数の脚部６２間を介して封止固定部４ａ，４ｂの位置まで封止剤を導く（封止剤注入工程）。
【００４７】
なお、結束部材６に備えられた脚部６２が埋もれるまで、封止剤を流し込む。
【００４８】
次に、封止剤が固化した後に、固化した封止剤を脚部６２の一部と共に切断して（切断部Ｋ）、ケース部材２の一部，中空糸膜３の一部，固化した封止剤の一部および成型用カップ７を除去して、封止固定部４ａ，４ｂを成形する（封止固定部成形工程）。
【００４９】
以上のようにして、中空糸膜モジュール１が得られる。
【００５０】
次に、特に図４を参照して、中空糸膜モジュール１の動作（原液を濾過する場合の動作）について説明する。
【００５１】
まず、流入口５１ａから原液を流入する（図中矢印Ｐ）。これにより、各中空糸膜３の中空内部にのみ原液が流れ込む。
【００５２】
そして、例えば、排出口５１ｂ側をバルブ等で絞ることによって、中空糸膜３の中空内部に圧力を発生させると、中空糸膜３の膜によって、原液が濾過されて膜外に濾過された濾過液が出る。
【００５３】
その後、濾過された濾過液は、結束部材６ａ，６ｂの外壁面側（通路Ｔ１，Ｔ２の一部）を通って、それぞれ流出口となる開口部２３，２４から流出する（図中矢印Ｒ１，Ｒ２）。
【００５４】
この場合において、従来技術においては、ケース部材の内部に中空糸膜を束ねるための構造を備えたために、濾過された濾過液は窓を介して流出するもののみが、ケース部材の外部に流出していたが、本実施の形態では、そのような制限はなく、図４に示すように、中空糸膜３の全域から、濾過された濾過液が流出口となる開口部２３，２４より流出される。
【００５５】
また、流出口付近においては、結束部材６ａ，６ｂの外壁面が対向して配置されているので、中空糸膜３の表面に対して平行な流路が形成され、中空糸膜３の表面から略垂直に流出していくようなことはない。
【００５６】
なお、濾過されなかった液は、排出口５１ｂから排出される（図中矢印Ｑ）。
【００５７】
以上のように、本実施の形態に係る中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法によれば、結束部材６によって、複数の中空糸膜３を束ねてケース部材２内に装填すれば良いので、装填作業が容易になる。
【００５８】
また、従来技術のように、ケース部材の中に、中空糸膜を束ねたり、位置決めするための構造を必要としないので、その製造工数が減り、製造が容易になる。
【００５９】
また、結束部材６の外壁面を利用して、封止剤を封止固定部４の位置まで導く通路Ｔ１，Ｔ２を形成したことで、不要に中空糸膜３の外壁表面に封止剤を触れさせてしまうことを防止できるので、中空糸膜３の耐久性を向上できる。
【００６０】
さらに、濾過された濾過液が流出される際に、中空糸膜３の一部からの流出量が増えてしまい中空糸膜の一部にかかる負担が大きくなってしまうというようなことはなく、流出面積を大きくすることができ、また、濾過液の流出口となる開口部２３，２４に対向する位置に結束部材６の外壁面を配置させることによって、濾過液が流出する際には、中空糸膜３の束に平行な流れとなり、流出口付近で中空糸膜３から略垂直に流出するようなことが防止され、中空糸膜３の破損等を減少することができ、中空糸膜３の耐久性が向上する。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、結束部材によって複数の中空糸膜を束ねてケース部材内に装填すれば良いので、装填作業が容易になり、製作容易化を図ることができる。また、ケース部材内に中空糸膜を束ねるための構造も不要となるので、製作容易化を図ることができる。また、結束部材の外壁面を利用して、封止剤を封止固定部の位置まで導く通路を形成したことで、不要に中空糸膜の外壁表面に封止剤を触れさせてしまうことを防止でき、更に、濾過液の流路を充分確保できるので、中空糸膜の一部にのみ負担を大きくすることを防止できるので、中空糸膜の耐久性を向上させることができ、品質性が向上する。
【００６２】
結束部材が、径方向に変形自在に構成され、自己の弾性復元力によって複数の中空糸膜を束ねる略環状部と、封止固定部を成形する際に、ケース部材の開口端部を塞ぐ成形用カップに固定される脚部と、を有するようにすれば、複数の中空糸膜を簡単に束ねることができ、その束になった中空糸膜をケース部材に対して簡単に位置決めできるので、装填作業が容易になる。
【００６３】
結束部材の脚部を複数設けて、脚部と脚部との間は、通路によって導かれた封止剤を封止固定部の位置に浸透させる窓とすれば、容易に封止固定部に封止剤を導くことができる。
【００６４】
ケース部材の側面に形成された開口部を、中空糸膜によって濾過された濾過液を流出する流出口として利用すれば、開口部に対向する位置に結束部材の外壁面が設けられていることから、濾過された液体が流出口となる開口部から流出される際には、流出口付近で中空糸膜から略垂直に流出するようなことを防止でき、中空糸膜の損傷等を低減することができ、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの主要構成部材である結束部材の模式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの製造方法を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの動作状態を示す模式的断面図である。
【図５】従来技術に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図である。
【符号の説明】
１  中空糸膜モジュール
２  ケース部材
２１，２２  開口端部
２３，２４  開口部
３  中空糸膜
４，４ａ，４ｂ  封止固定部
５，５ａ，５ｂ  ヘッド
５１ａ  流入口
５１ｂ  排出口
６，６ａ，６ｂ  結束部材
６１  略環状部
６２  脚部
７，７ａ，７ｂ  成型用カップ
７１ａ，７１ｂ  被固定部
Ｔ１，Ｔ２  通路
【図１】
0004099924.tif 000002
【図２】
0004099924.tif 000003
【図３】
0004099924.tif 000004
【図４】
0004099924.tif 000005
【図５】
0004099924.tif 000006