JP2000167361A

JP2000167361A - 中空糸膜モジュールおよび浄水器

Info

Publication number: JP2000167361A
Application number: JP10347179A
Authority: JP
Inventors: Taku Isobe; 卓磯部; Yasuo Yonezawa; 康男米澤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 2000-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】高い圧力や衝撃圧が加わっても、中空糸膜束が
脱落しにくい中空糸膜モジュールを提供する。【解決手段】中空糸膜モジュールが、開口端部を有する
筒状ケースと、筒状ケース内に収納した中空糸膜束と、
前記筒状ケースに固定され前記開口端部において封止材
と共同して中空糸膜束を固定している内筒とを備えると
ともに、前記封止材を中空糸膜間に充満させ、さらに筒
状ケースの内面まで延在させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種流体の濾過に
好適に使用できる中空糸膜モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、中空糸膜モジュールは、医療
分野や水処理分野などに多く用いられている。特に、水
道水栓に接続して水道水を濾過する家庭用浄水器におい
ては、必要不可欠となっており、水道配管から脱落した
鉄サビなどを除去するのに役立っている。

【０００３】一般に、中空糸膜モジュールは、数百本か
ら数万本の中空糸膜の束を筒状ケースに装填し、筒状ケ
ースと中空糸膜の間および中空糸膜同士の間に樹脂封止
材を流し込み、樹脂封止材が硬化したのち、その端部を
切断して中空糸膜を開口させる、という方法で製造され
る。この場合、封止部は可能な限り小さくして、中空糸
膜の有効膜面積を大きくする。中空糸膜の内側もしくは
外側に被濾過物質を供給して膜分離を行う際に、有効膜
面積が大きければ濾過流量は大きくなり、また中空糸膜
モジュールとしての寿命も長くなるからである。

【０００４】一方、中空糸膜モジュールの使用時には、
中空糸膜の供給側と濾過側には差圧が生じるため、モジ
ュールの供給側と濾過側にも差圧が生じる。封止部に
は、この差圧が生じても、供給側から濾過側への被濾過
物質の漏れを防ぐ機能が要求される。従来は、この液密
性（気密性）を封止材の接着力のみに依存していた。

【０００５】しかしながら、近年、中空糸膜モジュール
の用途が多様化し、高い圧力や衝撃圧が付与されたり、
高温の流体が供給されたりするという厳しい条件で使用
される場合が多くなり、封止材と筒状ケースとの界面が
剥離して、供給側から濾過側に被濾過物質が漏れる、さ
らには封止材が脱落するといった問題が生じていた。

【０００６】そこで、たとえば、特開平３−４２０１７
号公報では、封止材の濾過側に支持材を配置して、差圧
による封止材の変形を抑え、脱落を防止する方法が提案
されている。

【０００７】しかし、上記公報においては、近接させる
別部材と封止材との距離をＬ、筒状ケースの内径をＤと
すると、脱落抑制効果を発揮するには、０≦Ｌ≦０．０
３×Ｄの範囲内にすべきと記載されており、Ｄ＝１０〜
３０ｍｍの小型モジュールにおいては、高い組立精度が
要求されることになるため、コスト高になるという問題
点があった。

【０００８】また、筒状ケース内周面の径方向にアンダ
ーカット溝や多数の孔を設けることにより、剥離や脱落
を抑制する方法も提案されている。これらは、封止材が
アンダーカット溝や孔に流れ込んで硬化し、アンカーの
ような役目を果たすため、剥離や脱落が生じにくくなる
というものである。

【０００９】しかし、筒状ケースを射出成形で大量生産
する際に、径方向のアンダーカット溝や多数の孔を設け
るためには、金型構造が複雑になりコスト高になるとい
う問題点があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のような問題点に鑑み、中空糸膜モジュールに高い圧力
が加わったり、衝撃圧が付与されたりした場合でも、中
空糸膜束が脱落しにくい中空糸膜モジュールを提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、開口端部を有する筒状ケースと、この筒状
ケース内に収納した中空糸膜束と、前記筒状ケースに固
定され前記開口端部において封止材と共同して中空糸膜
束を固定している内筒とを有し、かつ、封止材が中空糸
膜束を構成する中空糸膜間を満たしているとともに、筒
状ケースの内面まで延在している中空糸膜モジュールを
特徴とするものである。

【００１２】ここで、内筒が、切欠部と、筒状ケースと
内筒を連結する連結部とを有していることも好ましく、
内筒と筒状ケースとが一体成形されていることも好まし
い。

【００１３】また、上記の中空糸膜モジュールを有する
浄水用カートリッジも好ましい。

【００１４】さらに、上記の中空糸膜モジュールを有す
る浄水器も好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施態様に係る中空糸
膜モジュール１は、図１に示すように、筒状ケース２
と、中空糸膜束３と、樹脂などからなる封止材４とを備
えている。また、シールのためのＯリング５を有してい
る。筒状ケース２は、両端に開口端部２ａ、２ｂを持つ
円筒形をしており、一方の開口端部２ａの内側には、筒
状ケース２と一体成形された内筒７を有し、封止材４と
共同して中空糸膜束３を封止固定している。封止材４は
中空糸膜間を満たして、筒状ケース２の内面まで延在し
ている。

【００１６】内筒７は、図２〜４に示すように筒部７ａ
と、筒状ケース２と筒部７ａとを連結する連結部７ｂと
から構成され、筒部７ａには切欠部７ｃが設けられてい
る。

【００１７】水などの流体は、図１において矢印Ｃ方向
から供給され、中空糸膜を通過することにより濾過が行
われる。

【００１８】さて、本発明においては、筒状ケースに固
定され筒状ケースの開口端部において封止材と共同して
中空糸膜束を固定する内筒を有している。この内筒は、
筒状ケース開口端部における封止材との接着面積を、内
筒が無い場合に比べて増加させ、筒状ケース内面や内筒
と封止材との界面に生じるせん断応力を低減させる機能
を有する。したがって、たとえば、中空糸膜モジュール
の使用中に高い圧力が加わったり、中空糸膜モジュール
の製造過程で衝撃を受けても、筒状ケースや内筒と封止
材との界面剥離が生じにくくなり、中空糸膜束の脱落を
防止する効果を得ることができる。

【００１９】上記の内筒は、切欠部および連結部を有す
ることが好ましい。内筒が切欠部を備えていれば、より
少ない量の封止材で、その封止材を筒状ケースの内面ま
で延在させることができる。また、筒状ケースと内筒と
を連結する連結部を設けることにより、両者を一体的に
固定し、より効果的に中空糸膜束の脱落を防止すること
ができる。

【００２０】内筒は、筒状ケースと一体成形されている
ことが好ましい。これにより、内筒の固定をさらに確実
に行うことができる。また、内筒を別部材として製造す
る場合に比べて、簡便に筒状ケースを製作することがで
き、コスト的にも有利となる。特に、筒状ケースの両端
に開口端部を有する場合には、筒状ケース内側の成形に
用いる金型を、開口端部２ａと２ｂの両端へ容易に抜く
ことができるため、金型を複雑な構造にする必要が無
く、金型の製造コストを下げることができる。また、金
型の構造が単純であると、寿命も長くなるので、より低
コストで中空糸膜モジュールを製造することができる。

【００２１】筒状ケースは、中空糸膜束を支持するとと
もに、製造時や使用時において中空糸膜が傷付かないよ
うに保護する機能を有している。また、中空糸膜モジュ
ールを濾過装置などに組み込む際の位置決めや流路形成
といった機能も兼ね備えている。

【００２２】筒状ケースの断面形状を円形とすると、射
出成形において高精度加工を行うに際し有利となり好ま
しい。また、円形とすることにより濾過装置などへの組
み込みもより容易に行うことができる。

【００２３】また、筒状ケースの断面形状が各部で異な
る異形断面を有するケースとすることもできる。たとえ
ば、流体の流れ方向に沿って流路が狭くなるテーパ形状
とすれば、中空糸膜束の脱落をさらに防ぎやすくするこ
とができる。

【００２４】筒状ケースの材質としては、たとえば、ス
テンレスなどの金属や、ガラスや、ポリスチレン、アク
リロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、アクリ
ロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ樹
脂）、ポリカーボネートなどの射出成形が可能な樹脂を
用いることができる。

【００２５】中空糸膜束としては、中空糸膜を束ねて、
その軸を中心として捻りながらＵの字に折り曲げたり、
一端を目止め処理した中空糸膜を折り曲げずに束ねたり
したものを用いることができる。また、中空糸膜の材質
としては、ポリエチエレン、ポリプロピレン、ポリスル
ホン、ポリアクルロニトリル、セルロースアセテートな
どの素材を使用することができる。

【００２６】封止材は、中空糸膜間を満たして筒状ケー
スの内面まで延在することにより、中空糸膜束を筒状ケ
ース内に支持固定する機能と、流体が供給側から濾過側
に漏れないようにシールする機能とを果たしている。封
止材として、たとえば、流動性を有する主剤と硬化剤と
を混合して反応硬化させる二液混合型樹脂接着剤を用い
ると、中空糸膜間を十分に満たすことができ好ましい。
特に、樹脂としてポリウレタン樹脂やエポキシ樹脂など
を用いた二液混合型接着剤が、取り扱いも容易であり好
適に使用することができる。

【００２７】封止方法としては、たとえば、遠心力を作
用させながら樹脂を浸透させる遠心法や、樹脂に浸漬す
る静置法を用いることができる。

【００２８】本発明の中空糸膜モジュールは、通常ハウ
ジングに納めて浄水用カートリッジとして用いたり、図
５に示すような浄水器に好適に使用したりすることがで
きる。浄水器１７は図５において、中空糸膜モジュール
１が浄水用カートリッジ１３に収納され、切換器８と接
続されている。切換器８は、原水導入口９と、流路を切
り替えるための切換弁１０と、原水流出口１１とを備え
ている。原水は、原水導入口９から導入され、原水流路
１４を通って浄水用カートリッジ１３内に配された活性
炭層１５を通過したのち、中空糸膜モジュール１の上部
に至る。そして、中空糸膜にて濾過されたのち、浄水と
して浄水流出口１６より流出する。

【００２９】本発明の中空糸膜モジュールは、上記のよ
うな浄水器、特に家庭用の浄水器として好適に使用する
ことができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、開口端部を有する筒状
ケースと、筒状ケース内に収納した中空糸膜束と、前記
筒状ケースに固定され前記開口端部において封止材と共
同して中空糸膜束を固定している内筒とを有し、かつ、
封止材が中空糸膜束を構成する中空糸膜間を満たしてい
るとともに、筒状ケースの内面まで延在しているので、
筒状ケースや内筒と封止材との接着面積が大きくなり、
中空糸膜束が脱落しにくい中空糸膜モジュールを提供す
ることができる。

【００３１】また、内筒が、切欠部と、筒状ケースと内
筒とを連結する連結部とを有している場合には、より少
ない量の封止材で、その封止材を筒状ケースの内面まで
延在させることができるので、中空糸膜束の脱落をより
効果的に抑えることができる。

【００３２】さらに、内筒が筒状ケースと一体成形され
ている場合には、内筒が脱落することもなく、さらに確
実に中空糸膜束の脱落を防止することができる。また、
より簡便に筒状ケースを製作することができるので、中
空糸膜モジュールの製造コストを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係る中空糸膜モジュール
の概略縦断面図である。

【図２】図１における中空糸膜モジュールの筒状ケース
の概略縦断面図である。

【図３】図２に示した筒状ケースのＡ−Ａ断面図であ
る。

【図４】図２に示した筒状ケースのＢ−Ｂ断面図であ
る。

【図５】図１の中空糸膜モジュールを組み込んだ浄水器
の概略縦断面図である。

【符号の説明】

１：中空糸膜モジュール２：筒状ケース２ａ：開口端部２ｂ：開口端部３：中空糸膜束４：封止材５：Ｏリング７：内筒７ａ：筒部７ｂ：連結部７ｃ：切欠部８：切換器９：原水導入口１０：切換弁１１：原水流出口１３：浄水用カートリッジ１４：原水流路１５：活性炭層１６：浄水流出口１７：浄水器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開口端部を有する筒状ケースと、この筒状
ケース内に収納した中空糸膜束と、前記筒状ケースに固
定され前記開口端部において封止材と共同して中空糸膜
束を固定している内筒とを有し、かつ、封止材が中空糸
膜束を構成する中空糸膜間を満たしているとともに、筒
状ケースの内面まで延在していることを特徴とする中空
糸膜モジュール。
【請求項２】内筒が、切欠部と、筒状ケースと内筒を連
結する連結部とを有している、請求項１に記載の中空糸
膜モジュール。
【請求項３】内筒と筒状ケースとが一体成形されてい
る、請求項１または２に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の中空糸膜
モジュールを有することを特徴とする浄水用カートリッ
ジ。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の中空糸膜
モジュールを有することを特徴とする浄水器。