CN103153444A - 中空纤维膜组件以及使用该中空纤维膜组件的过滤方法及超纯水制造*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种中空纤维膜组件，其具备包含多根中空纤维膜的纤维束、容纳所述纤维束且在侧面具有多个喷嘴的筒状壳体、以及在所述筒状壳体内的所述纤维束的两端部对所述中空纤维膜的外面彼此之间以及该外面与所述筒状壳体的内面之间的间隙进行密封的一对固定部，其中，喷嘴的流路截面积S₂相对于筒状壳体内的中空纤维膜外侧的流路截面积S₁之比(S₂/S₁)为0.15以上且0.60以下。

Description

中空纤维膜组件以及使用该中空纤维膜组件的过滤方法及超纯水制造***

技术领域

本发明涉及一种用于以河流水、地下水等比较澄清的原水或超纯水为对象进行除浊、除菌的过滤用组件、以及使用该组件的过滤方法及超纯水制造***。特别是，本发明涉及一种适宜用作超纯水制造线中的保安过滤器的中空纤维膜组件及使用该组件的过滤方法。

背景技术

在用来制造在半导体、显示元件等电子电气部件的制造中所使用的超纯水的生产线中，在即将向使用点(ユースポイント)供给用微滤膜、离子交换树脂、或反渗透过滤膜制造的超纯水之前，使用微滤膜或超滤膜进行过滤。该微滤膜或超滤膜担负作为保安过滤器的功能。作为该用途的过滤膜组件，主要使用将原水供给于中空纤维膜的外侧并从两端采集过滤水水样的外压式两端集水型过滤膜组件(参照非专利文献1)。

作为上述组件的使用方式，如图6所示，构成如下过滤装置200：从中空纤维组件50的一端侧的喷嘴52b导入原水，一边使其沿中空纤维膜的外表面向中空纤维组件50的另一端侧的喷嘴52a流通，一边使浓缩水从配管L7流出，同时分别从配管连接帽56a、56b导出浸透中空纤维膜并向中空纤维膜内透过的过滤水。另外，与该帽56a连接的配管L6a和与帽56b连接的配管L6b连结，从帽56a导出的过滤水流过上述配管L6b，从帽56b导出的过滤水流过上述配管L6b，在上述连结的点汇合并供给于使用点。

利用上述两端集水型组件收集过滤水时，由于组件内的供给水的流路狭窄，因此，供给侧(所述喷嘴52b侧)和浓缩侧(所述喷嘴52a侧)之间的压差变大。这样一来，供给侧(所述帽56b侧)的透水量比浓缩侧(所述帽56a侧)的透水量多。由此，存在活菌容易在透水量少的浓缩侧的流路繁殖这样的问题。另外，在为了对配管内或组件内进行除菌而进行杀菌清洗时，存在流量少侧的流路内的杀菌处理操作拖长的问题、以及杀菌处理操作后的调试需要长时间的问题。

作为解决上述问题的方法，已提出了一种在一端侧的过滤水配管(所述L6b)上设置流量控制机构，以使供给侧和浓缩侧的透水量大致相等的方法(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平06-319959号公报

非专利文献

非专利文献1：伊藤、小川“超纯水制造工艺中的膜分离技术”(「超純水製造プロセスにおける膜分離技術」)，《清洁技术(クリーンテクノロジー)》，日本工业出版，1998年10月，第8卷，第10号，p.22-25

发明内容

发明要解决的问题

然而，上述方法中，在设置节流孔或阀等流量控制机构的情况下，需要在设置组件时预先测定流量来调整节流度，因此，需要繁琐的操作。

另一方面，近年来，在制造规模扩大的同时，所使用的超纯水量也增多，超纯水制造设备也存在大型化的倾向，因而，使该制造设备变得紧凑的要求增强。在这样的背景下，要求具有高过滤能力的组件，即，要求每1组件的过滤流量大、且每单位容积的过滤流量大的组件。

因此，本发明的第一目的在于提供一种不设置特别的流量控制机构即可使流过2个过滤水流路的流量大致相等的中空纤维膜组件、以及使用该组件的过滤方法及超纯水制造***。另外，本发明的第二目的在于提供一种在实现装置规模的紧凑化的同时，可以长时间稳定地获得水质良好的过滤水的中空纤维膜组件、以及使用该组件的过滤方法及超纯水制造***。

解决问题的方法

本发明人为解决上述问题而重复进行了深入研究，结果发现，使用具有特定结构的中空纤维膜组件进行内压式过滤对于解决上述问题是极其有用的，进而完成了本发明。

本发明提供一种中空纤维膜组件，其具备包含多根中空纤维膜的纤维束、容纳纤维束且在侧面具有多个喷嘴的筒状壳体、以及在筒状壳体内的纤维束的两端部对中空纤维膜的外面彼此之间以及该外面与筒状壳体的内面之间的间隙进行密封的一对固定部，其中，喷嘴的流路截面积S₂相对于筒状壳体内的中空纤维膜外侧的流路截面积S₁之比(S₂/S₁)为0.15以上且0.60以下。

根据本发明的中空纤维膜组件，通过使用两端具有喷嘴的筒状壳体、且使喷嘴的流路截面积S₂相对于壳体内的中空纤维膜外侧的流路截面积S₁之比(S₂/S₁)为0.15以上且0.60以下，即使不使用阀或节流孔等流量调节机构，也可以使从两端喷嘴流出的过滤水的流量大致相等，可以充分抑制中空纤维膜组件内及过滤水配管中的微生物的增殖，同时显示出高过滤能力。

在本发明中，多个喷嘴各自的流路截面积优选实质上彼此相同。由此，容易使从各喷嘴流出的过滤水的流量大致相等。

在本发明中，优选纤维束是将多个捆绑多根纤维膜而形成的小束平行地填充在筒状壳体内而得到的，且至少在固定部的界面位置具有中空纤维膜的填充密度比其它部分低的部分。该低填充密度部分特别优选从一端的固定部至另一端的固定部连续地设置。通过在筒状壳体内设置中空纤维膜的填充密度低的部分，可以减小在筒状壳体内流通的水的阻力。即，即使中空纤维膜外侧的流路面积相等，与将全部中空纤维膜汇集为1束的情况相比，将中空纤维膜分割为小束，在使各小束内的中空纤维膜的填充密度较高的同时确保各小束间的流路的情况下可以减小在筒状壳体内流通的水的阻力(总阻力)。由此，可获得下述优点：以少的供给压力即可得到相同的过滤水流量。

优选本发明的中空纤维膜组件的一端被固定部密封，该组件还具备分别围绕纤维束的两端部而延伸的一对整流筒，该一对整流筒在与固定部隔离开的位置分别具有可使整流筒内侧的水流通至喷嘴的开口。由此，可以充分地减少中空纤维膜在固定部附近承受的来自水流的剪切力，因此，可以充分地抑制水流引起的中空纤维膜的损伤。此外，通过使一对整流筒中的至少之一在与固定部隔离开的位置设置多个从内侧贯通至外侧的贯通孔，可以缓和在整流筒的开口端处从整流筒内侧向外侧的流速，能够有效地防止由该整流筒开口端和中空纤维膜的磨擦引起的中空纤维膜的损伤。由此，可长期连续地制造水质优异的过滤水。

优选在将整流筒的存在贯通孔的整个区域二等分为与固定部接近侧的第一区域和与固定部远离侧的第二区域的情况下，第二区域中的贯通孔的开口率高于第一区域中的贯通孔的开口率。即，优选使从整流筒内侧流出至外侧的水量在与固定部接近侧为少量，而在与固定部远离侧为较大的量。由此，能够减少中空纤维膜在固定部附近受到的来自水流的力，同时可以有效地减少中空纤维膜在整流筒的开口端受到的来自水流的力。

本发明的中空纤维膜组件优选25℃下的过滤部容积基准的组件透水性能为1000～3000m³/hr/0.1MPa/m³。此时，可以以较大的过滤水量长时间保持稳定的过滤水质。另外，本发明的中空纤维膜组件优选25℃下的每1组件的透水量为20～40m³/hr/0.1MPa。此时，中空纤维膜组件可以由1人手持，操作性非常好，因此，也可以安装在安装间距狭窄的过滤装置上。因此，若满足上述透水性能及透水量这两者，可以使该过滤装置更紧凑。

此外，本发明提供一种使用上述中空纤维膜组件的过滤方法。即，本发明的过滤方法包括：在使用中空纤维膜组件进行过滤时，将被处理水从中空纤维膜组件的单侧端部向中空纤维膜的中空部供给，使流出至中空纤维膜外侧的过滤水从筒状壳体的两端的喷嘴通过该喷嘴连接的配管流出并采集，所述中空纤维膜组件具备包含多根中空纤维膜的纤维束、容纳纤维束且在侧面具有多个喷嘴的筒状壳体、以及在筒状壳体内的纤维束的两端部对中空纤维膜的外面彼此之间以及该外面与筒状壳体的内面之间的间隙进行密封的一对固定部，喷嘴的流路截面积S₂相对于筒状壳体内的中空纤维膜外侧的流路截面积S₁之比(S₂/S₁)为0.15以上且0.60以下。

根据本发明的过滤方法，由于通过使用上述中空纤维膜组件进行内压式过滤，可以从两端的喷嘴采集大致等量的过滤水，因此，可以充分抑制组件内及过滤水配管中的微生物的增殖。

在本发明的过滤方法中，优选使从两端的喷嘴流出的过滤水在接近下述喷嘴的位置汇合并采集，所述喷嘴相比于接近单侧端部的一侧的喷嘴位于远离单侧端部的一侧。另外，优选两端的喷嘴各自的流路截面积实质上彼此相同。另外，优选配管所具有的内径为所连接的喷嘴的内径的0.80～1.20倍。另外，在本发明的过滤方法中，优选纤维束是将多个捆绑多根中空纤维膜而形成的小束平行地填充在筒状壳体内而得到的，且至少在固定部的界面位置具有中空纤维膜的填充密度比其它部分低的部分。

在本发明的过滤方法中，优选组件的一端被固定部密封，该组件还具备分别围绕纤维束的两端部而延伸的一对整流筒，该一对整流筒在与固定部隔离开的位置分别具有可使整流筒内侧的水流通至喷嘴的开口。由此，即使以高过滤水流量运转也可以充分地减少水流引起的中空纤维膜的损伤，因此，可以利用紧凑的装置长期稳定地制造水质优异的过滤水。另外，在本发明的过滤方法中，优选一对整流筒中的至少之一在与固定部隔离开的位置分别具有从该整流筒的外面贯通至内面的多个贯通孔。另外，在本发明的过滤方法中，优选在将整流筒的存在贯通孔的整个区域二等分为与固定部接近侧的第一区域和与固定部远离侧的第二区域的情况下，第二区域中的贯通孔的开口率高于第一区域中的贯通孔的开口率。本发明的过滤方法中使用的中空纤维膜组件具备这些构成的情况下，可进一步发挥本发明的上述效果。

另外，就本发明的过滤方法而言，优选25℃下的过滤部容积基准的组件透水性能为1000～3000m³/hr/0.1MPa/m³，优选25℃下的每1组件的透水量为20～40m³/hr/0.1MPa。

另外，本发明提供使用了上述中空纤维膜组件的超纯水制造***。即，提供一种超纯水制造***，其至少含有紫外线照射机构、离子交换处理机构和超滤膜过滤处理机构，其中，超滤膜过滤处理机构为上述中空纤维膜组件。由此，可获得下述优点：与现有相比***整体变得紧凑，占用较少的设置面积即可。

发明的效果

根据本发明，可提供一种即使不使用阀、节流孔等流量调节机构，也能够使从两端喷嘴流出的过滤水的流量大致相等的中空纤维膜组件。另外，根据使用了这样的中空纤维膜组件的过滤方法及超纯水制造***，可以在实现紧凑化的同时保证高过滤水流量，并且长期稳定地制造水质优异的过滤水。

附图说明

图1是示意性地示出本发明的中空纤维膜组件的一实施方式的剖面图；

图2是图1所示的中空纤维膜组件的II-II剖面图；

图3(a)是图2所示的整流筒的III-III线剖面图，图3(b)是示意性地示出整流筒的其它实施方式的剖面图，图3(c)是示意性地示出整流筒的另一实施方式的剖面图；

图4是概略图，示出了具备本发明的中空纤维膜组件的过滤装置的构成的一例；

图5是示意性地示出本发明的中空纤维膜组件的一实施方式的部分剖面图；

图6是概略图，示意性地示出了具备现有的中空纤维膜组件的过滤装置的构成的一例；

图7是示意性地示出现有的中空纤维膜组件的一实施方式的剖面图；

图8是图7所示的中空纤维膜组件的VIII-VIII线剖面图；

图9是图8所示的保护用圆筒体的IX-IX线剖面图。

符号说明

1…纤维束、1a…中空纤维膜、1b…小束、2…筒状壳体、2a,2b…喷嘴、3a,3b…固定部、4,5…整流筒、4a,5a…整流筒的基端部、4b,5b…整流筒的前端部、4c…贯通孔、10,20…中空纤维膜组件、14…整流筒…、14a…整流筒的基端部、14b…整流筒的前端部、14c…贯通孔，100,200…过滤装置、Fa,Fb…固定部的界面。

具体实施方式

<中空纤维膜组件>

结合图1～3对本发明的中空纤维膜组件的实施方式进行说明。本实施方式的中空纤维膜组件10具备包含多根中空纤维膜1a的纤维束1、容纳纤维束1的筒状壳体2、设置于纤维束1两端部的包含铸模剂的一对固定部3a,3b、以及以分别围绕纤维束1的两端部的方式配置的一对整流筒4,5。就组件10而言，可以分别利用螺母7a,7b在筒状壳体2的两端安装配管连接帽6a,6b。通过紧固螺母7a,7b，该部位被设置于帽6a,6b的槽中的O型环8a,8b密封。

纤维束1由多根中空纤维膜1a形成。可以将多根中空纤维膜1a汇集为一束而形成纤维束，但优选如图2所示地，采用将纤维束1分割为多个小束1b的状态。特别是，更优选采取用网1c包裹由多根中空纤维膜1a形成的小束1b的状态。通过如上所述地在组件10内设置未填充中空纤维膜的部分(膜填充密度低的部分)，可以使在中空纤维膜1a外侧流通的水的阻力变小，进而可以实现更高的组件透水性能。需要说明的是，只要是能够覆盖小束1b的表面并且由具有透水性的原料构成的材料，也可以使用无纺布等代替网作为包裹小束的材料。

中空纤维膜1a的种类可根据组件10的用途适当选择。作为中空纤维膜1a的具体例，可列举超滤膜及微滤膜。例如，将组件10用于超纯水用终端过滤器(final filter)的用途时，中空纤维膜1a优选为平均孔径0.05μm以下(更优选0.02μm以下)的超滤膜。中空纤维膜1a的材质根据用途适当选择即可，例如可以从聚乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、醋酸纤维素及聚丙烯腈中进行选择。

优选中空纤维膜1a的内面积换算的短纤维透水量为(25℃)2000L/m²/hr/0.1MPa(以下将短纤维透水量的单位记为“LMH”)以上，特别优选为4000LMH以上。中空纤维膜1a的内径优选为0.7～1.0mm，特别优选为0.70mm～0.85mm。如后所述，由于本实施方式的组件10可以充分地抑制由通水时的振动造成的影响，因此，通过使用具有上述短纤维透水量及内径的中空纤维膜，可以实现现有的约两倍的组件透水性能。

筒状壳体2由在两端具有开口的圆筒状构件形成，具有设置在固定部3a,3b的界面Fa,Fb附近的喷嘴2a,2b。在此所说的所谓固定部的界面，是指固定部一个面，是包埋有整流筒的基端部的一侧的面。筒状壳体2的材质可根据用途从金属及塑料类中适当选择。从加工的容易性及轻质化方面考虑，筒状壳体2优选为由塑料类形成的壳体，作为塑料类的具体例，可举出：聚乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、ABS树脂及氯乙烯树脂等。需要说明的是，分别设置于界面Fa,Fb附近的喷嘴未必各设置一个，也可以在该部位分别设置多个喷嘴。

需要说明的是，设置于筒状壳体2的侧面的喷嘴除了如上所述地仅在固定部3a,3b的界面Fa、Fb附近各设置1个的情况以外，也可以在固定部3a,3b的界面附近设置多个。另外，也可以在固定部3a,3b的界面附近各设置1个，且在筒状壳体2的中央部追加设置。优选仅在固定部3a,3b的界面附近各设置1个。通常，通过仅在固定部的界面附近各设置1个，可以实现采集过滤水的目的。而且，在该情况下，具有如下优点：构件的件数少，同时，构件的成形容易。

作为筒状壳体2的大小，优选外径为140～200mm且长度为700～1400mm，特别优选外径为160～180mm且长度为800～1100mm。使用大小在该范围的筒状壳体2时，可以实现高的组件透水量及最高的组件透水性能。此外，由于为该大小时还可以实现由1人手持组件10，因此，具有操作性非常好这样的优点。需要说明的是，在此所说的筒状壳体2的所谓“外径”是指，组件中央的过滤区域的圆筒的外径。筒状壳体2的所谓“长度”是指，中空纤维膜1a的两端面间的距离。

将筒状壳体2的中央部(过滤部)的中空纤维膜外侧的流路截面积设为S₁(m²)、将中空纤维膜组件的最大过滤流量设为Q(m³/s)时，优选流路截面积S₁满足下述不等式(1)所示的条件。

[数学式1]

$\frac{Q}{2\&times;S_1}\&le;1...\left(1\right)$

通过设定流路截面积S₁并使其满足该条件，可以减少水在该部分流通时的压力损失，可以实现高的组件透水量。需要说明的是，在此所说的所谓“组件透水量”是指，施加0.1MPa膜间压差时在25℃下的每1小时的过滤量(m³/hr/0.1MPa＠25℃)。另外，所谓“组件透水性能”是指，用上述组件透水量除以组件的表观容积、或用上述组件透水量除以过滤部容积所得到的值((m³/hr/0.1MPa)/m³＠25℃)。将前者记为“表观容积基准的组件透水性能”，将后者记为“过滤部容积基准的组件透水性能”。在此，所谓“表观容积”是用由筒状壳体2的外径计算的截面积乘以配管连接帽6a和6b的端面间的距离而得到的值，所谓“过滤部容积”是用由筒状壳体的内径计算的截面积乘以膜有效长度(固定部的界面Fa和Fb的距离)而得到的值。需要说明的是，流路截面积S₁为利用下述式(2)算出的值。

[数学式2]

$S_1=\frac{\mathrm{\&pi;}\&times;{D_1}^2}{4}-\frac{\mathrm{\&pi;}\&times;{d_O}^2\&times;N}{4}...\left(2\right)$

式中，D₁表示筒状壳体的中央部的内径(m)，d_O表示中空纤维膜的外径(m)，N表示形成纤维束的中空纤维膜的根数。

对喷嘴2a,2b而言，将其流路截面积设为S₂(m²)时，该S₂与上述流路截面积S₁(m²)之比(S₂/S₁)须为0.15以上且0.60以下。在该范围时，即使不使用阀、节流孔等流量调节机构，也可以使从两端喷嘴流出的过滤水的流量大致相等，同时可以显示出高过滤能力。该值优选为0.20以上且0.50以下，更优选为0.25以上且0.45以下。低于0.15时，从各喷嘴流出的过滤水量的平衡被破坏的倾向变强，或出现压力损失增大、组件透水性能降低的倾向。另外，在S₂/S₁超过0.60的情况下，从各喷嘴流出的过滤水量的平衡被破坏的倾向变强。一般认为，通过使S₂/S₁为0.60以下，相对于该喷嘴部及与该喷嘴部连接的配管中的流动阻力R_L，筒状壳体内中空纤维膜外侧的流动阻力R_M变得较小，因此，筒状壳体中央部的过滤水是流至喷嘴2a侧还是流至喷嘴2b侧的分水界的位置主要受喷嘴部及与该喷嘴部连接的配管中的流动阻力R_L支配，其结果，来自各喷嘴的流量变得相等。与此相对，一般认为，在S₂/S₁超过0.60的情况下，筒状壳体内中空纤维膜外侧的流动阻力R_M的影响变得不能忽略，在被处理水的供给侧的高压力所带来的影响下，过滤水会从接近供给侧的喷嘴中大量地流出。

使用本实施方式的中空纤维膜组件时，通常连接有JIS等中所规定的标准品的配管材料。因此，本实施方式的上述喷嘴优选具有基于上述配管内径的形状的流路。即，优选喷嘴的流路为圆形，且具有与所连接的配管大致相同的内径。由此，可获得喷嘴和配管的连接变得容易的优点和可以防止在连接部分产生滞留部而导致微生物增殖的优点。上述喷嘴的内径D_M和配管的内径D_L之比(D_M/D_L)优选为0.80以上且1.20以下，特别优选为0.90以上且1.15以下。另外，从使从各喷嘴流出的过流水的流量大致相等的观点考虑，喷嘴2a,2b的流路截面积优选为实质上彼此相同。

固定部3a,3b由在筒状壳体2内的纤维束1的两端部对中空纤维膜1a的外面彼此之间以及该外面与筒状壳体2的内面之间的间隙进行密封的铸模剂形成。作为形成固定部3a,3b的铸模剂，优选环氧树脂、聚氨酯树脂等热固性树脂。通过用固定部3a,3b固定及密封纤维束1的两端部，中空纤维膜1a的中空部在纤维束1的两端面开口。固定部3a,3b也担负密封整流筒4,5的基端部4a,5a的开口的作用。

整流筒4,5分别从固定部3a,3b的界面Fa,Fb的位置向组件10的中央的方向延伸，围绕固定部3a,3b附近的纤维束1。整流筒4,5的材质可根据用途适当选择，例如可举出：聚乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、ABS树脂、氯乙烯树脂等。

就一对整流筒4,5而言，如上所述，基端部4a,5a的开口分别被固定部3a,3b密封。即，整流筒4的基端部4a被固定部3a包埋，整流筒5的基端部5a被固定部3b包埋。整流筒4,5的配置方法通常是使它们各自的基端部4a,5a包埋于固定部3a,3b来进行固定的方法。但也可以预先将整流筒4,5固定于筒状壳体2，然后经过使整流筒4,5的基端部4a,5a包埋于固定部3a,3b的工序来制作组件10。

整流筒4,5的前端部4b,5b的开口敞开而未被密封。这些开口位于分别与固定部3a,3b的界面Fa,Fb隔离开的位置，担负使整流筒4,5内侧的水向喷嘴2a,2b流通的作用。即，整流筒4内的水从前端部4b的开口流出至纤维束1和筒状壳体2之间的空间，通过筒状壳体2的内面和整流筒4的外面之间的间隙而从喷嘴2a排出。与此相同，整流筒5内的水从前端部5b的开口流至纤维束1和筒状壳体2之间的空间，通过筒状壳体2的内面和整流筒5的外面的间隙从喷嘴2b排出。

整流筒4,5的前端部4b,5b的开口优选分别从固定部的界面Fa,Fb离开至少30mm，更优选离开40mm以上。即，优选设置整流筒4,5，使其以上述长度从固定部3a,3b各自的界面Fa,Fb突出。此外，上述前端部4b,5b的开口优选比上述喷嘴的开口部更位于组件的中央侧。通过用这样的长度的整流筒4,5分别围绕纤维束1的两端部，可以有效地防止界面Fa,Fb附近的中空纤维膜1a的破损。一般认为，这归因于：由于在离开固定部3a,3b的界面Fa,Fb的位置产生横穿中空纤维膜1a的方向的水的流动，因此，在界面Fa,Fb附近施加于中空纤维膜1a的剪切力显著减小。

另外，整流筒4,5中的至少一者优选具有从其内面贯通至外面的多个贯通孔4c。该贯通孔4c作为使整流筒4,5内侧的水向喷嘴2a,2b流通的开口发挥作用。在整流筒4,5的前端部4b,5b产生横穿中空纤维膜束的水流，而在以较大的过滤水量运转时，会出现中空纤维膜被其水流推压于上述前端部而受损的倾向。而且，在过大的情况下，有时中空纤维膜破损而导致过滤水的水质下降。与此相对，通过设置多个贯通孔4c，可以使从上述前端部的开口部流出的水量减少，可以有效地防止其水流引起的中空纤维膜的损伤。

上述贯通孔优选分别从固定部的界面Fa,Fb至少离开30mm，更优选离开40mm以上。由此，可以有效地防止在界面Fa,Fb附近的中空纤维膜1a的破损。一般认为，这归因于：由于在离开固定部3a,3b的界面Fa,Fb的位置产生横穿中空纤维膜1a的方向的水的流动，因此，在界面Fa,Fb附近施加于中空纤维膜1a的剪切力显著减小。

对于本实施方式的组件10而言，通过由4个小束1b形成小束1，如上所述，可以在组件10内形成未填充中空纤维膜1a的区域。即，如图2所示，在纤维束1的中央部1d以及由相邻2个小束1b形成的纤维束1的最外面的凹部1e，未填充中空纤维膜1a。由于该未填充的部分(例如1d、1e)作为从小束内流出的过滤水的流路发挥作用，因此，可以减少压力损失，其结果，可以实现提高组件性能的效果。

另外，上述贯通孔4c的形状可以为圆、椭圆、多边形、星形等之类的任何形状，但从成形方面考虑，优选为如图3(a)及(b)所示那样的圆形或如(c)所示那样的长方形的狭缝型。另外，作为贯通孔4c的尺寸，优选其在中空纤维膜长度方向上的最大尺寸为1～10mm的范围，特别优选为2～8mm的范围。由此，可以防止中空纤维膜被带入该贯通孔4c而受损。需要说明的是，在贯通孔的尺寸在整流筒的内面和外面之间发生改变的情况下，优选内面侧的值在上述范围。

优选相对于整流筒的前端部4b,5b的整流筒内流路截面积S₄，各贯通孔4c的开口面积的合计值(以下记作总开口面积S₃)为0.4倍以上且1.0倍以下。更优选为0.5倍以上且0.8倍以下。需要说明的是，流路截面积S₄为由下述式(3)算出的值。

[数学式3]

$S_4=\frac{\mathrm{\&pi;}\&times;{D_3}^2}{4}-\frac{\mathrm{\&pi;}\&times;{d_O}^2\&times;N}{4}...\left(3\right)$

式中，D₃表示整流筒的前端部的内径(m)，d_O表示中空纤维膜的外径(m)，N表示形成纤维束的中空纤维膜的根数。

优选在将整流筒的存在贯通孔4c的整个区域二等分为接近固定部3a,3b侧的第一区域和远离固定部3a,3b侧的第二区域的情况下，第二区域中的贯通孔4c的开口率比第一区域中的贯通孔4c的开口率高。即，优选使从整流筒内侧流出至外侧的水量在与固定部接近侧为少量，而在与固定部远离侧为较大的量。由此，可以减少中空纤维膜在固定部附近受到的来自水流的力，同时也可以有效地减少中空纤维膜在整流筒的开口端受到的来自水流的力。

作为贯通孔4c的配置，具体而言，包括下述方式：如图3(a)所示，以围绕圆筒周围的方式排列的贯通孔组在沿中空纤维膜长度方向等间隔地配置的情况(参照该图中的两箭头)下，使贯通孔组中位于接近固定部3a,3b的位置的贯通孔组的开口径较小、并使位于远离该固定部的位置的贯通孔组的开口径较大。另外，也可以采取下述方式：如图3(b)所示，预先使各贯通孔的形状相同，并使贯通孔组的中空纤维膜长度方向的间距从接近固定部3a,3b的位置至远离固定部3a,3b的位置逐渐减小(参照该图中的两箭头)。另外，还可以采取下述方式：如图3(c)所示，在设置狭缝型贯通孔的情况下，使狭缝在中空纤维膜长度方向上的开口尺寸从接近固定部3a,3b的位置至远离固定部3a,3b的位置逐渐增大。

在上述实施方式中，例示了整流筒4,5的前端部4b,5b的开口作为使整流筒4,5内侧的水向喷嘴2a,2b流通的开口发挥作用的情况，但本发明并不限定于此。例如，还可以如图5所示地，采取在整流筒的前端部14b的外径和筒状壳体2的内径之间不设置间隙、在该整流筒的侧面设置开口的方式。需要说明的是，在该实施方式中，优选预先使整流筒的前端部14b的内径和筒状壳体2的内径实质上相等。这样，可以防止中空纤维膜与该前端部的内面角部接触而受损。

在上述图5所示的中空纤维膜组件20中，整流筒14由直径从基端部14a向前端部14b变大的筒状构件形成，且前端部14b与筒状壳体2的内面接合。在该整流筒的侧面形成有贯通孔14c，可以使整流筒内的水从贯通孔14c流出到整流筒的外侧、通过整流筒的外面和筒状壳体2的内面之间的间隙而流出至喷嘴。从有效地抑制水流引起的中空纤维膜1a的损伤的观点考虑，贯通孔4c的位置优选从固定部的界面Fa离开至少30mm，更优选离开50mm以上。该贯通孔的形状、尺寸等如上所述。需要说明的是，在图5中，省略纤维束1等的图示。

对于上述的喷嘴和一对整流筒，可以分别使一端侧和另一端侧为相同的形状、尺寸，也可以使其为不同的形状、尺寸。优选对形状、尺寸加以设计，使得水从整流筒的内侧流至喷嘴时的流动阻力大致相同。在使它们为相同的形状、尺寸的情况下，具有可以使流动阻力大致相同、同时可以减少制作壳体时的构件种类的优点，故更优选。

通过形成如上所述的构成，可以得到过滤部容积基准的组件透水性能为1000～3000m³/hr/0.1MPa)/m³＠25℃的中空纤维膜组件。在用于超纯水制造用途的情况下，优选过滤部容积基准的组件透水性能为1100～2300m³/hr/0.1MPa)/m³＠25℃，特别优选为1200～2000m³/hr/0.1MPa)/m³＠25℃。该范围的中空纤维膜组件可以以较大的过滤水量长时间保持稳定的过滤水质。另外，优选过滤部基准的组件透水性能在上述的范围内，且每1组件的透水量为20～40m³/h/0.1MPa＠25℃。该范围的中空纤维膜组件由于可由1人手持且操作性非常好，因此，也可以安装于安装间距狭窄的过滤装置。因此，与每1组件的过滤水量大的方面相结合，可以使该过滤装置更紧凑。

需要说明的是，如图7～9所示，作为保护纤维束1的部件，已知有具有多个孔40a的保护用圆筒体40。保护用圆筒体40束缚纤维束1的外周，由此防止中空纤维膜1a的过度摇晃，从而抑制中空纤维膜的破损。但是，一般认为，使用安装了保护用圆筒体40的中空纤维膜组件长时间进行过滤时，中空纤维膜1a会连续地受到来自水流的一个方向的力，由此会引起中空纤维膜1a的蠕变性破坏。即，一般认为，用仅束缚纤维束外周的方法难以防止蠕变性的破损，无法充分地减少水流引起的损伤。

<过滤方法>

结合图4对使用中空纤维膜组件10过滤被处理水(原水)的方法进行说明。图4所示的过滤装置100为用于向中空纤维膜1a的中空部供给被处理水并进行过滤至外侧的内压式过滤的装置。过滤装置100由组件10、向该组件10供给被处理水的配管L1、从组件10将过滤水及浓缩水分别排出的配管(过滤水排出管)L2,L3、以及配设于这些配管的中途的压力计(Pi,Pf,Po)及阀(V1～V3)等构成。

首先，纵向配置组件10。将被处理水供给管L1与配管连接帽6b连接、同时将排出浓缩水的配管L3与配管连接帽6a连接。另外，在筒状壳体2的上侧喷嘴2a及下侧喷嘴2b上分别连接过滤水排出管L2a,L2b。需要说明的是，纵向配置组件时，导入被处理水并用水充满组件内时，可以在不产生空气滞留的情况下容易地将组件内的空气置换为水。

通过被处理水供给管L1将被处理水导入组件10，由此向中空纤维膜1a的中空部供给被处理水。从上侧喷嘴2a及下侧喷嘴2b这两者中采集从中空纤维膜1a的外表面侧流出的过滤水。通过利用组件10进行这样的内压式过滤，可以长时间稳定地得到水质良好的过滤水且不会引起中空纤维膜1a的破损。

优选一边使供给的水量的约2%～5%以浓缩水的形式从上侧的中空纤维膜1a的中空部流出一边进行过滤运转。这样操作时，可使被中空纤维膜1a排除的微粒等排出至组件10外，因此，不易引起膜面的堵塞，可以更长时间地得到稳定的过滤水量。

如图4所示，与下侧喷嘴2b连接的过滤水排出管L2b用弯头立起，与另一侧的过滤水排出管L2b汇合。优选使上下的过滤水排出配管L2a,L2b在接近下述喷嘴的部位汇合并向与供给被处理水侧相反的一侧导出，所述喷嘴相比于接近供给被处理水一侧的喷嘴位于远离供给被处理水一侧。由此，过滤水在组件10内的流动阻力和在过滤水排出管L2内的流动阻力得意平衡，其结果，来自上侧喷嘴的过滤水量和来自下侧喷嘴的过滤水量大致等量。由此，可以充分地抑制组件内及过滤水配管中的微生物的增殖。此外，不需要为了使从喷嘴2a,2b流出的过滤水量平衡而在过滤水排出管L2上设置流量调节用阀，因而具有使阀的数量减少的优点。

需要说明的是，过滤水排出管L2a,L2b所具有的内径优选为所连接的喷嘴的内径的0.80～1.20倍。在该范围内时，该连接部中的压力损失可以减小至可以忽略的程度，不会引起因产生水的滞留部而导致的问题(杀菌处理操作拖长的问题及杀菌处理操作后的调试需要长时间的问题)。

需要说明的是，在图4中，示出了安装有1根中空纤维膜组件的装置的例子，但在实际的超纯水制造装置中，惯例是安装多根中空纤维膜组件，将来自各组件的过滤水配管与内径大的集合配管连接，从而一并采集来自各组件的过滤水的情况。此时，如图4所示，可以将来自各组件的上下喷嘴的过滤水排水管L2a,L2b连接并将该连接配管与上述集合配管连接，也可以将来自各组件的上下喷嘴的过滤水排水管L2a,L2b分别分开与集合配管连接。

<超纯水制造***>

上述中空纤维膜组件可以应用于超纯水制造***。通常在制造超纯水时，用组合了凝聚沉淀装置、砂过滤装置、活性炭过滤装置、反渗透膜过滤装置、离子交换树脂塔、脱气塔、紫外线照射装置等的一次纯水制造装置对原水进行处理来得到纯水。然后，进一步用包含紫外线照射装置、离子交换树脂塔、超滤膜装置的超纯水制造装置对该纯水进行处理来得到超纯水。在该超纯水制造装置中，有时也进一步包含反渗透膜过滤装置。

在超纯水的制造中，用上述一次纯水制造装置得到纯水后，在至少包含上述紫外线照射装置等紫外线照射机构、离子交换树脂塔等离子交换处理机构、及超滤膜过滤装置等超滤膜过滤处理机构的超纯水制造***中，优选使用本实施方式的中空纤维膜组件作为该超滤膜过滤处理机构。由此，可获得下述优点：与现有相比***整体变得紧凑，占用较少的设置面积即可。特别优选在用紫外线照射机构和离子交换处理机构进行处理后，在最后供给于使用点(使用部位)之前，利用超滤膜过滤处理机构进行处理。这样，即使混入了例如离子交换处理机构中使用的离子交换树脂的劣化物质，也可以通过后段的超滤膜过滤处理除去，可以向使用点稳定地供给水质良好的超纯水。

在超纯水的制造中，优选在膜间压差(参照后述的“组件透水量的测定”栏)为0.5～3.0MPa的范围进行过滤运转。更优选0.7～2.0MPa，特别优选0.9～1.5MPa。在该范围内时，可以以较大的过滤水量长时间稳定地得到水质良好的过滤水。

实施例

在以下的实施例及参考例中，使用聚砜制超滤膜作为中空纤维膜。其特性如下所示。

内径/外径：0.75mm/1.35mm、

内表面积换算短纤维透水量：4500LMH(膜有效长度5cm下的测定值)、

拉伸强度：5.0MPa、

拉伸断裂伸长率：120%。

中空纤维膜的透水量为使25℃的超滤膜过滤水(用截留分子量4000的超滤膜过滤后的水)从长度50mm的中空纤维膜的内面向外面透过时的过滤水的量(LMH)。计算透水量时，有效膜面积用内面换算。中空纤维膜的断裂强度及断裂伸长率使用(株)岛津制作所制造的AUTOGRAPH AGS-5D，以样品的长度30mm、拉伸速度50mm/分钟进行测定。断裂强度(MPa)是用每1根中空纤维膜断裂时的负载除以拉伸前膜的截面积而算出的值。断裂伸长率(%)是达到断裂时伸长的长度相对于原长度的比。

[实施例1]

<中空纤维膜组件的制作>

作为筒状壳体，使用与图1所示的筒状壳体2同样构成的透明聚砜制壳体。该筒状壳体的尺寸如下所述。

过滤区域中的圆筒部内径/外径：154mm/170mm、

喷嘴部的圆筒部内径/外径：162mm/183mm、

喷嘴的内径：58mm、

筒状壳体的长度/喷嘴的中心间距离：1050mm/872mm。

准备2个作为整流筒使用的透明聚砜制圆筒(尺寸如下所述)。

基端部的内径/外径：142mm/147mm、

前端部的内径/外径：142mm/146mm、

长度：135mm、

在整流筒的侧面设置4处突起，通过将这些突起与筒状壳体的内面接合，将整流筒预先固定在筒状壳体的两端部。

准备4个用聚乙烯制网包裹1750根中空纤维膜而形成的小束。将中空部堵塞至距中空纤维膜的两端2mm左右的位置。然后，将4个小束***设置在筒状壳体内的整流筒内，通过离心浇铸法从两端注入热固性环氧树脂，使其固化。加热至50℃进行固化，切割中空纤维膜的两端部使中空纤维膜的中空部开口，从而制作了中空纤维膜组件。

对该中空纤维膜而言，切割后的端面间长度(中空纤维膜的两端面间的距离)为1045mm，膜有效长度为930mm。将聚砜制配管连接帽经由O型环与中空纤维膜组件的两端面接合。两侧的配管连接帽的端面间距离为1180mm。另外，该中空纤维膜组件的筒状壳体部的中空纤维膜外侧流路截面积S₁和上述喷嘴的流路截面积S₂的值分别为8.6×10^-3m²、2.6×10^-3m²，S₂/S₁为0.31。需要说明的是，该组件在将内部的水流尽的状态下，重量为34kg，可以由1人搬运。

<通水试验>

使用上述中空纤维膜组件，构成与图4所示的内压式过滤装置为同样构成的装置。需要说明的是，在排出浓缩水的配管L3的阀V3的下游侧及过滤水排出管L2的阀V2的下游侧分别设置了转子式流量计。另外，在过滤水排出管L2b的与上方配管L2a汇合之前的位置设置了超声波式流量计，从而可以测定从下侧喷嘴3b通过配管L2b所排出的水的流量。其中，配管L2a,L2b的内径为51mm。

调节阀V1和阀V3的开度，使得过滤水流量为10m³/hr、浓缩水量为0.3m³/hr，开始向组件通水25℃的纯水，用水置换组件内的空气。需要说明的是，进行通水时，将阀V2设为全开状态。

(组件透水量的测定)

接着，将浓缩水量固定为0.3m³/hr，并在此状态下，阶段性地提高通水量，使过滤水流量从12m³/hr达到最大36m³/hr。读取各阶段中的压力计Pi、Po、Pf的指示值，求出膜间压差。将被处理水的压力设为Pi、浓缩水的压力设为Po、过滤水的压力设为Pf、高度修正值设为H时，膜间压差△P(MPa)为利用下述式(4)算出的值。将Pi、Po、Pf的各个测量位置距底面的高度设为Hi、Ho、Hf[m]时，高度修正值H(MPa)为利用下述式(5)算出的值。

[数学式4]

$\mathrm{\&Delta;P}=\frac{\mathrm{Pi}+\mathrm{Po}}{2}-\mathrm{Pf}-H...\left(4\right)$

$H=\frac{\mathrm{Hi}+\mathrm{Ho}}{2}-\mathrm{Hf}\&times;\frac{1}{102}...\left(5\right)$

对各过滤水量和膜间压差作图，求出膜间压差为0.1MPa时的过滤水流量，结果为28m³/hr/0.1MPa＠25℃。该值为组件透水量。由该值和组件尺寸(外径170mm，配管连接帽间距离1180mm)算出表观容积基准的组件透水性能为1050m³/hr/0.1MPa/m³＠25℃。该值为非专利文献1中记载的组件的约1.8倍。另外，由上述组件透水量、筒状壳体内径(154mm)、膜有效长(930mm)计算出的过滤部容积基准的组件透水性能为1620m³/hr/0.1MPa/m³＠25℃。另外，以各过滤水流量进行通水时，对来自下侧喷嘴的流量进行测定，结果显示来自下侧喷嘴的流量为过滤水流量的大致1/2，可以确认从上下的喷嘴中流出大致等量的过滤水。结果如表1所示。另外，将从过滤水流量Q中减去来自下侧喷嘴的流量Q_b的差值设为来自上侧喷嘴的流量Q_a，记录来自上侧喷嘴的流量Q_a和来自下侧喷嘴的流量Q_b之比Q_a/Q_b的值。

[实施例2～5，比较例1]

除使用改变了喷嘴内径的筒状壳体以外，与实施例1同样地制作了实施例2～5及比较例1的中空纤维膜组件。设定喷嘴位置，使得这些中空纤维膜组件的表观容积和过滤部容积与实施例1相同。进而，除改变了配管L2,L2b的内径以外，与实施例1同样地构成过滤装置，并与实施例1同样地进行了试验及评价。结果如表1所示。在实施例2～5中，均确认到从上下的喷嘴中流出了大致等量的过滤水，显示出高组件透水性能。与此相对，在比较例1中，过滤阻力大，组件透水性能低。另外，由于膜间压差超过0.3MPa，因此，无法以过滤水量36m³/h通水。

[实施例6]

未将中空纤维膜束分割成4束，使其为1束，除此以外，与实施例1同样地制作了实施例6的中空纤维膜组件。即，准备一个用聚乙烯制网包裹7000根中空纤维膜而形成的束，制作了中空纤维膜组件。需要说明的是，该中空纤维膜组件的表观容积和过滤部容积与实施例1相同。接着，与实施例1同样地构成过滤装置，并与实施例1同样地进行了试验及评价。结果如表1所示。在实施例6中，确认到从上下的喷嘴中流出了大致等量的过滤水，显示出高组件透水性能。

[比较例2]

使用4个用聚乙烯制网包裹1550根中空纤维膜而形成的小束，并使用了喷嘴直径为42mm的筒状壳体，除此以外，与实施例1同样地制作了比较例2的中空纤维膜组件。其中，设定喷嘴位置，使得该中空纤维膜组件的表观容积和过滤部容积与实施例1相同。接着，除将过滤水排出管变更为内径42mm的阀以外，与实施例1同样地构成过滤装置，并与实施例1同样地进行了试验及评价。结果如表1所示。在本比较例2中，来自上下喷嘴的过滤水流量严重失衡，从上侧喷嘴中流出大量过滤水。

[比较例3]

除了使7700根中空纤维膜束为1束，并使用了喷嘴直径为77mm的筒状壳体以外，与实施例1同样地制作了比较例3的中空纤维膜组件。即，准备1个用聚乙烯网包裹7700根中空纤维膜而形成的束，从而制作了中空纤维膜组件。该组件的流路截面积比S₂/S₁为0.61。另外，设定喷嘴位置，使得该中空纤维膜组件的表观容积和过滤部容积与实施例1相同。接着，与实施例1同样地构成过滤装置，并与实施例1同样地进行了试验及评价。结果如表1所示。在本比较例3中，来自上下喷嘴的过滤水流量严重失衡，从下侧喷嘴中流出大量过滤水。

[实施例7]

除了使用了在整流筒的侧面形成有下述贯通孔的整流筒(参照图3(a))这一点以外，与实施例1同样地制作了实施例7的中空纤维膜组件。

本实施例中使用的整流筒为如下所述的形状。

基端部的内径/外径：142mm/147mm、

前端部的内径/外径：142mm/146mm、

长度：135mm、

贯通孔：

第1行：以直径4mm、孔中心位置距基端部53.5mm、15度间隔设置18个

第2行：以直径4mm、孔中心位置距基端部63.0mm、15度间隔设置17个

第3行：以直径5mm、孔中心位置距基端部72.5mm、15度间隔设置18个

第4行：以直径5mm、孔中心位置距基端部82.0mm、15度间隔设置14个

第5行：以直径6mm、孔中心位置距基端部91.5mm、15度间隔设置18个

第6行：以直径6mm、孔中心位置距基端部101.0mm、15度间隔设置17个

第7行：以直径7mm、孔中心位置距基端部110.5mm、15度间隔设置24个

第8行：以直径7mm、孔中心位置距基端部120.0mm、15度间隔设置24个

从第1行至第8行，贯通孔分别呈交错配置(千鳥配置)。

另外，从第1行至第6行，以相对于整流筒中心轴在左右45°的范围不设孔、相对于喷嘴中心轴在左右45°的范围内不存在贯通孔的方式将整流筒配置在筒状壳体内。另外，就第4行而言，由于用于固定在筒状壳体上的突起和孔位置有3处重叠，因此，为14个贯通孔。

作为上述贯通孔的开口面积的总和，从与整流筒的基端部最接近的一侧(第1行)至与整流筒的基端部远离的一侧(第8行)分别为226、214、353、275、509、481、924、924mm²。相比于与基端部最接近的一侧的贯通孔，与基端部最远离的一侧的贯通孔大。

需要说明的是，就本实施例的中空纤维膜组件而言，其流路截面积比S₂/S₁为0.31，在将内部的水流尽的状态下，其重量为34kg，可由1人搬运。

(组件透水量的测定)

使用本实施例的中空纤维膜组件构成过滤装置，与实施例1同样地测定了组件透水量。对本实施例的中空纤维膜组件而言，组件透水量为29m³/hr/0.1MPa＠25℃。由该值和组件尺寸算出表观容积基准的组件透水性能为1090m³/hr/0.1MPa/m³＠25℃，过滤部容积基准的组件透水性能为1690m³/hr/0.1MPa/m³＠25℃。另外，在本实施例中，也与实施例1同样，来自上侧喷嘴的流量Q_a和来自下侧喷嘴的流量Q_b之比Q_a/Q_b的值约为1.0，从上下的喷嘴中流出大致等量的过滤水。

(泄漏试验)

接着，以浓缩水量0.3m³/hr、过滤水流量36m³/hr的条件进行3个月通水。每个月从装置上拆下组件，按照下述方法进行泄漏检查，确认有无泄漏。即，拆下两端的配管连接用帽后，将组件浸渍在水槽中，以使内部充满纯水。接着，在单侧喷嘴上加栓以形成密闭状态，在其它喷嘴上连接空气配管。慢慢地施加空气压力至0.2MPa，观察组件两端，确认是否有气泡从中空部连续逸出。本实施例的中空纤维膜组件在3个月后也完全没有泄漏。

[实施例8]

除了使用直径朝向下方增大的筒状部件、即在侧面形成有下述贯通孔的整流筒(参照图5)代替具有一定直径的圆筒以外，与实施例1同样地制作了实施例8的中空纤维膜组件。本实施例中使用的整流筒为如下所述的形状。

基端部的内径/外径：142mm/147mm，

前端部的内径/外径：154mm/158mm，

长度：85mm

贯通孔：

第1行：以宽度50mm、高度4mm、中心位置距基端部53mm设置5个

第2行：以宽度50mm、高度6mm、中心位置距基端部65mm设置4个，以及以宽度25mm、高度6mm、中心位置距基端部65mm设置2个

第3行：以宽度50mm、高度8mm、中心位置距基端部77mm设置5个

从第1行至第3行，贯通孔分别呈交错配置。

另外，从第1行至第3行，以相对于整流筒中心轴在左右45°的范围不设孔、相对于喷嘴中心轴在左右45°的范围内不存在贯通孔的方式将整流筒配置在筒状壳体内。

作为上述贯通孔的开口面积的总和，从与整流筒的基端部最接近的一侧(第1行)至与整流筒的基端部远离的一侧(第3行)分别为1000、1500、2000mm²。相比于与基端部最接近的一侧的贯通孔，与基端部最远离的一侧的贯通孔大。

需要说明的是，就本实施例的中空纤维膜组件而言，其流路截面积比S₂/S₁为0.31，在将内部的水流尽的状态下，其重量为34kg，可由1人搬运。

(组件透水量的测定)

使用本实施例的中空纤维膜组件构成过滤装置，与实施例1同样地测定了组件透水量。

对本实施例的中空纤维膜组件而言，组件透水量为28m³/hr/0.1MPa＠25℃。由该值和组件尺寸算出表观容积基准的组件透水性能为1050m³/hr/0.1MPa/m³＠25℃，过滤部容积基准的组件透水性能为1620m³/hr/0.1MPa/m³＠25℃。另外，在本实施例中，也与实施例1同样，Q_a/Q_b的值约为1.0，从上下的喷嘴中流出大致等量的过滤水。

(泄漏试验)

另外，与实施例7同样地连续进行3个月通水，进行泄漏检查的结果显示，在3个月后也完全没有泄漏。

[实施例9]

与实施例1同样地制作2根实施例9的中空纤维膜组件。除了使用了本中空纤维膜组件并改变了过滤水流量以外，与实施例7同样地进行了泄漏试验。

使用制作的1根组件以36m³/h的过滤水流量通水，结果显示，1个月后3根中空纤维膜发生了泄漏。另外，使用另1根以24m³/h的过滤水流量通水，结果显示，在3个月后也完全没有泄漏。

将上述泄漏的中空纤维膜组件拆开进行观察时发现，在膜束最外周的中空纤维膜与整流筒前端部接触的部位发生了破损。另外，在位于最外周的其它中空纤维膜中也产生了未达到破损的轻微损伤。此外，将以24m³/h进行了通水试验的中空纤维膜组件在通水试验后拆开进行观察时，未发现如在泄漏的组件中所观察到的那样的中空纤维膜的损伤。

[参考例1]

与实施例1同样地制作了参考例1的中空纤维膜组件。使用该中空纤维膜组件构成与图6所示的外压式过滤装置同样构成的装置。需要说明的是，在排出浓缩水的配管L7的阀V7的下游侧及过滤水排出管L6的阀V6的下游侧分别设置了转子式流量计。另外，在过滤水排出管L6b的与上方配管L6a汇合之前的位置设置了超声波式流量计，从而可以测定从下侧通过配管L6b所排出的水的流量。其中，配管L6a,L6b的内径为51mm。

调节阀V5和阀V7的开度，过滤水流量为10m³/hr、浓缩水流量为0.3m³/hr，开始向中空纤维膜组件通水25℃的纯水，用纯水对组件内进行置换。接着，以过滤水流量24m³/hr、浓缩水流量0.3m³/hr的条件连续通水3个月。需要说明的是，进行通水时，将阀V6设为全开状态。每个月从装置上拆下该组件，与实施例7同样地进行泄漏检查，结果显示，至2个月后没有泄漏，但在3个月后有3根中空纤维膜发生泄漏。需要说明的是，在上述内压式过滤的情况下，即使在过滤水流量36m³/h的条件下通水也未观察到中空纤维膜的振动，而与此相对，此时观察到了中空纤维膜剧烈地振动。

将该中空纤维膜组件拆开观察泄漏时发现，在下侧的固定部界面附近，纤维束最外周部的中空纤维膜发生破损。

实施例7～9、参考例1的结果如表2所示。

工业实用性

根据本发明的中空纤维膜组件及使用该组件的过滤方法，即使不使用阀或节流孔等流量调节机构也可以使从两端喷嘴流出的过滤水流量大致相等，可以充分地抑制组件内及过滤水配管中的微生物的增殖，同时可稳定地获得大量水质良好的水。本发明的中空纤维膜由于可以制成紧凑的尺寸，因此，特别适于作为用于超纯水制造设备的保安过滤器。另外，该中空纤维膜组件也适于作为用于注射用水制造设备的热原除去用过滤器。

Claims (19)

1.一种中空纤维膜组件，其具备

包含多根中空纤维膜的纤维束、

容纳所述纤维束且在侧面具有多个喷嘴的筒状壳体、以及

在所述筒状壳体内的所述纤维束的两端部对所述中空纤维膜的外面彼此之间以及该外面与所述筒状壳体的内面之间的间隙进行密封的一对固定部，

所述喷嘴的流路截面积S₂相对于所述筒状壳体内的中空纤维膜外侧的流路截面积S₁之比(S₂/S₁)为0.15以上且0.60以下。

2.如权利要求1所述的中空纤维膜组件，其中，多个喷嘴各自的流路截面积实质上彼此相同。

3.如权利要求1或2所述的中空纤维膜组件，其中，

所述纤维束是将多个捆绑多根中空纤维膜而形成的小束平行地填充在所述筒状壳体内而得到的，

至少在所述固定部的界面位置具有所述中空纤维膜的填充密度比其它部分低的部分。

4.如权利要求1～3中任一项所述的中空纤维膜组件，该组件的一端被所述固定部密封，该组件还具备以分别围绕所述纤维束的两端部的方式延伸的一对整流筒，所述一对整流筒在与所述固定部隔离开的位置分别具有可使所述整流筒内侧的水流通至所述喷嘴的开口。

5.如权利要求4所述的中空纤维膜组件，其中，所述一对整流筒中的至少之一在与所述固定部隔离开的位置分别具有从该整流筒的外面贯通至内面的多个贯通孔。

6.如权利要求5所述的中空纤维膜组件，其中，在将所述整流筒的存在所述贯通孔的整个区域二等分为与所述固定部接近侧的第一区域和与所述固定部远离侧的第二区域的情况下，所述第二区域中的所述贯通孔的开口率高于所述第一区域中的所述贯通孔的开口率。

7.如权利要求1～6中任一项所述的中空纤维膜组件，其中，25℃下的过滤部容积基准的组件透水性能为1000～3000m³/hr/0.1MPa/m³。

8.如权利要求7所述的中空纤维膜组件，其中，25℃下的每1组件的透水量为20～40m³/hr/0.1MPa。

9.一种过滤方法，其包括：

使用中空纤维膜组件进行过滤时，将被处理水从所述中空纤维膜组件的单侧端部向所述中空纤维膜的中空部供给，

使流出至所述中空纤维膜外侧的过滤水从所述筒状壳体的两端的所述喷嘴通过与该喷嘴连接的配管流出并采集，

所述中空纤维膜组件具备包含多根中空纤维膜的纤维束、容纳所述纤维束且在侧面具有多个喷嘴的筒状壳体、以及在所述筒状壳体内的所述纤维束的两端部对所述中空纤维膜的外面彼此之间以及该外面与所述筒状壳体的内面之间的间隙进行密封的一对固定部，

所述喷嘴的流路截面积S₂相对于所述筒状壳体内的中空纤维膜外侧的流路截面积S₁之比(S₂/S₁)为0.15以上且0.60以下。

10.如权利要求9所述的过滤方法，其使从所述两端的喷嘴流出的过滤水在接近下述喷嘴的位置汇合并采集，所述喷嘴相比于接近所述单侧端部的一侧的喷嘴位于远离所述单侧端部的一侧。

11.如权利要求9或10所述的过滤方法，其中，所述两端的喷嘴各自的流路截面积实质上彼此相同。

12.如权利要求9～11中任一项所述的过滤方法，其中，所述配管具有相对于所述喷嘴内径为0.80～1.20倍的内径。

13.如权利要求9～12中任一项所述的过滤方法，其中，

所述纤维束是将多个捆绑多根中空纤维膜而形成的小束平行地填充在所述筒状壳体内而得到的，

至少在所述固定部的界面位置具有所述中空纤维膜的填充密度比其它部分低的部分。

14.如权利要求9～13中任一项所述的过滤方法，其中，所述组件的一端被所述固定部密封，该组件还具备以分别围绕所述纤维束的两端部的方式延伸的一对整流筒，所述一对整流筒在与所述固定部隔离开的位置分别具有可使所述整流筒内侧的水流通至所述喷嘴的开口。

15.如权利要求14所述的过滤方法，其中，所述一对整流筒中的至少之一在与所述固定部隔离开的位置分别具有从该整流筒的外面贯通至内面的多个贯通孔。

16.如权利要求15所述的过滤方法，其中，在将所述整流筒的存在所述贯通孔的整个区域二等分为与所述固定部接近侧的第一区域和与所述固定部远离侧的第二区域的情况下，所述第二区域中的所述贯通孔的开口率高于所述第一区域中的所述贯通孔的开口率。

17.如权利要求9～16中任一项所述的过滤方法，其中，25℃下的过滤部容积基准的组件透水性能为1000～3000m³/hr/0.1MPa/m³。

18.如权利要求17所述的过滤方法，其中，25℃下的每1组件的透水量为20～40m³/hr/0.1MPa。

19.一种超纯水制造***，其至少含有紫外线照射机构、离子交换处理机构及超滤膜过滤处理机构，

其中，所述超滤膜过滤处理机构为权利要求1～8中任一项所述的中空纤维膜组件。

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