(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜束を筒状保護網内に収納し、前記筒状保護網内に収納された前記中空糸膜束を筒状ケース内に収納し、前記中空糸膜束の少なくとも一端部を前記筒状ケースの端部に接着剤により固定してなる中空糸膜モジュールにおいて、前記筒状保護網内に前記中空糸膜束の一端部から他端部にかけて長手方向に配設した仕切り網により前記中空糸膜束を複数の部分に分割したことを特徴とする中空糸膜モジュール。
【請求項２】
前記仕切り網は樹脂からな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】
前記中空糸膜束の分割数は２以上４以下であることを特徴とする請求項１または２記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
前記仕切り網の厚さは１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３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、液体中の成分の分離に用いる中空糸膜モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体中の成分を分離するために中空糸膜モジュール、環状型膜モジュール、スパイラル型膜モジュール、プリーツ型膜モジュール等の種々の分離膜モジュールが用いられている。特に、中空糸膜モジュールは、単位体積当たりの膜面積（体積効率）を大きく取れること、原液と透過液との間のシールが簡単であること、構成部材の種類が少ないこと等の利点を有することから、限外濾過、逆浸透、透析、結晶分離等の種々の分野で用いられている。
【０００３】
一般に、中空糸膜モジュールは、細い中空糸膜を多数本ほぼ等間隔に１つに束ねて中空糸膜束を形成し、中空糸膜束を円筒状ケースに収納し、中空糸膜束の少なくとも一端部を樹脂接着剤で円筒状ケースの一端部に固定し、その固定部で中空糸膜の端面が開口状態になるように構成されている。
【０００４】
従来の中空糸膜モジュールにおいては、多数の中空糸膜束が横断面において緻密に配置されているので、中空糸膜の相互間の隙間が狭く、原液が流入する際の抵抗となる。そのため、原液を処理する場合に、その原液が中空糸膜束の中心部まで浸透せず、本来期待される処理能力が得られないという問題がある。この問題は、中空糸膜束が大径化するほど顕著になり、中空糸膜束の全体による均一な膜分離を行うことが困難となる。
【０００５】
そこで、中空糸膜束に原液が流入する隙間を設けるために種々の方法が提案されている。例えば、特公平４−４６１７０号公報等には、中空糸膜束の端部の樹脂固定部内またはその近傍に分割部材（仕切り板）を配置することにより中空糸膜束を複数の部分に分割する方法が開示されている。また、実開平６−２１７３０号公報には、中空糸膜束を仕切り板により分割し、分割された中空糸膜束の端部に結束帯を巻いて円筒状ケースに接着固定する方法が開示されている。
【０００６】
特開平７−１４８４２１号公報には、ネット状の保護筒に収納された中空糸膜束からなる単位濾過エレメントを複数個ケース内に収納して端部を樹脂封止し、単位濾過エレメントを樹脂封止部に埋設した梁により互いに分割する方法が開示されている。特開平７−１２４４４５号公報には、横断面が扇形のネット状の保護筒内に中空糸膜束を収納してなる単位濾過エレメントを複数個集合させることにより円筒状に構成する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、中空糸膜束を分割する方法として樹脂固定部内またはその近傍に分割部材（仕切り部材）を埋設する場合には、その分割部材の占める領域には中空糸膜が充填されず、分割部材を用いない同一径の中空糸膜モジュールに比べて中空糸膜の取付け本数が少なくなる。
【０００８】
また、中空糸膜束をネット状の保護筒内に収納して単位濾過エレメントを形成する場合、中空糸膜の充填効率を考慮して横断面が扇形の単位濾過エレメントを複数個集合させることにより円筒状に構成しても、隣接する保護筒の接面では、ネットが２重となる。この方法では、保護筒による中空糸膜束の分割数を増加させるほど接面が増え、結果として中空糸膜の充填領域が減少し、中空糸膜の取付け本数が減少してしまう。
【０００９】
本発明の目的は、中空糸膜の充填効率が高く、かつ大径化しても高い処理能力が得られる中空糸膜モジュールを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
本発明に係る中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜束を筒状保護網内に収納し、筒状保護網内に収納された中空糸膜束を筒状ケース内に収納し、中空糸膜束の少なくとも一端部を筒状ケースの端部に接着剤により固定してなる中空糸膜モジュールにおいて、筒状保護網内に中空糸膜束の一端部から他端部にかけて長手方向に配設した仕切り網により前記中空糸膜束を複数の部分に分割したものである。
【００１１】
本発明に係る中空糸膜モジュールにおいては、筒状保護網内の長手方向に配設された仕切り網により中空糸膜束が複数の部分に分割されているので、液体が仕切り網に沿って中空糸膜の間に導かれる。そのため、中空糸膜の本数が多くても、液体が中空糸膜束の内部まで浸透して各中空糸膜に十分に接触する。したがって、中空糸膜束が大径化しても、本来期待される中空糸膜の処理能力が得られる。
【００１２】
また、仕切り網の厚さは薄く、かつ分割された中空糸膜束の間に配置される仕切り網は一重となるので、中空糸膜束の横断面において仕切り網の占める面積は僅かである。したがって、中空糸膜の充填効率が高く、高い体積効率が確保される。
【００１３】
その結果、中空糸膜束の充填効率が高く、かつ大径化しても高い処理能力が得られる中空糸膜モジュールが提供される。
特に、仕切り網が中空糸膜束の一端部から他端部にかけて配置されるので、中空糸膜の長手方向の全体に渡って液体が均一に浸透することができる。したがって、液体中の微粒子等の成分が中空糸膜の全体に均一に補足されるので、中空糸膜モジュールの寿命が長くなり、長期間良好な分離機能が保証される。
【００１４】
仕切り網は樹脂からなることが好ましい。それにより、薄い厚さで十分な強度が確保される。中空糸膜束の分割数は２以上４以下であることが好ましい。また、仕切り網の厚さは１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、中空糸膜の間に十分に液体が浸透し、かつ高い体積効率が確保される。したがって、中空糸膜全体の有効利用が図られ、高効率で液体分離が行われる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る中空糸膜モジュールの一例を示す一部切欠き断面図、図２は図１の中空糸膜モジュールのＡ−Ａ線断面図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、複数の中空糸膜を束ねてなる中空糸膜束３が円筒状保護ネット（円筒状保護網）１内に収納されている。円筒状保護ネット１内には、内部の空間を２分割するように仕切りネット（仕切り網）２が長手方向の一端部から他端部に渡って固定されている。それにより、中空糸膜束３が仕切りネット２により長手方向に２分割されている。この状態で、中空糸膜束３が円筒状ケース４内に収納されている。この円筒状ケース４には、原液入口６および濃縮液出口７が設けられている。
【００１７】
中空糸膜束３の両端部は樹脂接着剤により円筒状ケース４の両端部にそれぞれ固定されている。それにより、円筒状ケース４の両端部に接着固定部５Ａ，５Ｂが形成されている。また、一方の接着固定部５Ｂにおける中空糸膜束３の端面は開口状態にされている。この接着固定部５Ｂから透過液が導出される。このようにして、外圧式中空糸膜モジュールが構成される。
【００１８】
円筒状保護ネット１としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ナイロン系樹脂、フッ素含有樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等からなるプラスチックネット、あるいはステンレス等の金属からなる金属ネットが用いられる。仕切りネット２としては、円筒状保護ネット１と同様に、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ナイロン系樹脂、フッ素含有樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等からなるプラスックネット、あるいはステンレス等の金属からなる金属ネットが用いられるが、特にプラスチックネットを用いることが好ましい。仕切りネット２の網目は、中空糸膜束の濾過に影響を与えない程度で適当な強度を有するような大きさであることが好ましく、例えば、網目の大きさが０．５×０．５ｍｍ以上１５×１５ｍｍの以下であることが好ましい。円筒状保護ネット１および仕切りネット２の材質および網目の大きさは同一仕様としてもよい。また、仕切りネット２の厚さは、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１９】
図３は本発明に係る中空糸膜モジュールの他の例を示す横断面図である。図３の例では、円筒状保護ネット１内に、内部空間を４分割するように４枚の仕切りネット２が長手方向に固定されている。それにより、中空糸膜束３が仕切りネット２により長手方向に４分割され、中空糸膜束３の各部分が扇状に構成されている。
【００２０】
図４は本発明に係る中空糸膜モジュールのさらに他の例を示す横断面図である。図４の例では、円筒状保護ネット１内に、内部空間を長手方向に沿って階層状に４分割するように３枚の仕切りネット２が長手方向に固定されている。それにより、中空糸膜束３が仕切りネット２により長手方向に沿って階層状に４分割され、中空糸膜束３の各部分が層状に構成されている。
【００２１】
なお、中空糸膜束３の分割数は上記の例に限定されず、分割された中空糸膜束３の各部分の形状も扇状や層状に限らず、他の形状でもよい。
【００２２】
【実施例】
実施例および比較例の外圧式中空糸膜モジュールを作製し、純水処理能力を比較した。
【００２３】
実施例の中空糸膜モジュールは、図１および図２に示すように、内径１４０ｍｍの円筒状保護ネット１内に、内部空間を２分割するように仕切りネット２を固定し、円筒状保護ネット１内の分割された各空間に外径１．６ｍｍのポリスルフォン製の中空糸膜３５００本を２等分して収納した。そして、円筒状保護ネット１内に収納された中空糸膜束３を円筒状ケース４内に収納し、中空糸膜束３の両端部を樹脂接着剤により円筒状ケース４の両端部にそれぞれ固定して接着固定部５Ａ，５Ｂを形成し、一方の接着固定部５Ｂにおける中空糸膜束３の端面を開口状態とした。円筒状保護ネット１および仕切りネット２の材質はポリプロピレン樹脂であり、厚さは１．３ｍｍ、網目の大きさは７×７ｍｍである。
【００２４】
比較例の中空糸膜モジュールは、円筒状保護ネット１内に仕切りネット２を設けない点を除いて実施例の中空糸膜モジュールと同一方法で作製した。
図５（ａ）に実施例の中空糸膜モジュールの横断面を示し、図５（ｂ）に比較例の中空糸膜モジュールの横断面を示す。図５からわかるように、仕切りネット２の厚さは１．３ｍｍと薄いので、実施例の中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の充填効率は、比較例の中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の充填効率とほぼ等しい。
【００２５】
図６に実施例および比較例の中空糸膜モジュールにおける純水処理能力の測定結果を示す。図６において、横軸は操作圧力であり、縦軸は透過水量である。
図６の結果から、実施例の中空糸膜モジュールにおいては、比較例の中空糸膜モジュールに比べて純水処理効率が向上していることがわかる。
【００２６】
このように、実施例の中空糸膜モジュールでは、仕切りネット２により中空糸膜束３を長手方向に分割することにより原水の流入する隙間が確保され、処理能力が高められる。また、中空糸膜束３の隙間を薄い仕切りネット２により最小限とすることにより中空糸膜の充填効率を高く確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る中空糸膜モジュールの一例を示す一部切欠き断面図である。
【図２】図１の中空糸膜モジュールのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本発明に係る中空糸膜モジュールの他の例を示す横断面図である。
【図４】本発明に係る中空糸膜モジュールのさらに他の例を示す横断面図である。
【図５】本発明の実施例および比較例の中空糸膜モジュールの横断面図である。
【図６】図５の実施例および比較例の中空糸膜モジュールにおける操作圧力と透過水量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  円筒状保護ネット
２  仕切りネット
３  中空糸膜束
４  円筒状ケース
５Ａ，５Ｂ  接着固定部
【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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