JP3984513B2

JP3984513B2 - Hollow fiber membrane module

Info

Publication number: JP3984513B2
Application number: JP2002208098A
Authority: JP
Inventors: 勝井出; 禎仁中原; 敏鈴木; 謙治亘; 広田阪
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2002-07-17
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2022-07-17
Also published as: JP2004049976A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体又は気体の濾過や分離処理等に用いられる中空糸膜モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
膜モジュールは、近年、工業分野、医療分野、食品分野等における液体や気体の濾過或いは分離等に多用されている。
このような分野に用いられる膜モジュールとしては、従来、平膜を用いた膜モジュールが一般的であったが、最近では、膜モジュール容積あたりの膜面積が平膜よりも大くなる中空糸膜を用いた膜モジュール、すなわち、モジュールケース内に中空糸膜を配置し、このモジュールケースと中空糸膜相互とを、ポッティング用樹脂によって液密或いは気密に接合固定するポッティング部を形成して構成される中空糸膜モジュールが利用されている。
【０００３】
中空糸膜モジュールを用いる濾過或いは分離は、一次側から二次側への圧力がかかる条件下で実施されるものであるために、モジュールケースと中空糸膜相互との間に高い封止性及び接着性が要求されており、前記ポッティング用樹脂として、従来、エポキシ樹脂やウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられている。
【０００４】
熱硬化性樹脂を用いた中空糸膜モジュールをパーベーパレーションや溶剤濾過、溶剤処理等に利用すると、溶剤や薬液によっては前記ポッティング用樹脂が膨潤、溶出してクラック等が発生し、これに伴って接着性の低下、リークの発生、処理物の純度低下等の問題が生じる場合がある。
【０００５】
前記エポキシ樹脂やウレタン樹脂等による欠点を改善する目的で、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂をポッティング用樹脂として使用し、該ポッティング用樹脂の溶融物をポッティング加工部の中空糸膜相互の間に侵入させ、これを冷却固化してポッティング部を形成することによって中空糸膜モジュールを得る方法が提案されている。
【０００６】
例えば、特開平６−１７０１８１号公報には、中空糸膜が固定されたモジュールケースの端部を、Ｏリングを介し、蓋状物でねじ勘合させて覆う中空糸膜モジュールが記載されている。
【０００７】
しかしながら、蓋状物とモジュールケースとの間で、ねじによる締結力にてＯリングの液密性能を発現させるために、モジュールケースは、ねじ加工に必要な厚さに加え、耐圧力性能を有する厚さが必要であり、従って、ポッティング加工部におけるモジュールケースの厚さを比較的厚くする必要があった。
【０００８】
厚みのあるモジュールケースを用いた場合、ポッティング樹脂を溶融させるためにケースの外側から加熱すると、ポッティング樹脂に熱が伝わり難く、溶解状態を均一とすることが困難であった。
また、前述の蓋状物をモジュールケースにねじ込む際、ポッティング加工部面に配置したＯリングが、ポッティング加工部か、若しくは該蓋状物かの何れかと擦れるためＯリングが損傷し易く、結果として中空糸膜モジュールを製造する時のリークが増加し、歩留まりが悪化する問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、モジュールケースと中空糸膜相互とが高度に液密或いは気密に接着固定された中空糸膜モジュールを提供すること目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち本発明の第一の要旨は、
外側ケース（１）と、
該外側ケース（１）の内部に配される内側ケース（２）と、
該内側ケース（２）の端部と、中空糸膜（５）の少なくとも一方の末端部がその開口状態を保ったまま、熱可塑性樹脂からなる固定樹脂（６）で固定された中空糸膜固定体（３）と、
該外側ケース（１）に勘合する蓋状部材（４）と、
中空糸膜（５）の開口部（７）にシール部材（８）を介して連通する導通管（９）とを有し、
該内側ケース（２）の壁の厚みが、該内側ケース（２）の外径の１／１０以下である中空糸膜モジュール、である。
【００１１】
前記導通管（９）が、前記蓋状部材（４）を貫通して外部に開口してなると、蓋状部材（４）と処理液とを接触させないようにできるため、蓋状部材（４）の材質の選択幅が広がり、好ましい。
【００１２】
前記蓋状部材（４）が袋ナット（１０）であると、容易且つ確実に固定できるため好ましい。
前記開口部（７）と前記導通管（９）とが、前記外側ケース（１）と前記袋ナット（１０）の勘合によって、前記シール部材（８）を介して液密にシールされてなると、勘合によりシール部材（８）が破損する懸念がないため好ましい。
前記中空糸膜（５）、前記固定樹脂（６）のいずれか又は両方がポリオレフィン系樹脂であると、接着性が高くかつ溶出が少ないため好ましい。
【００１３】
また、本発明の第二の要旨は、
外側ケース（１）と、
該外側ケース（１）の内部に配される内側ケース（２）と、
該内側ケース（２）の端部と、中空糸膜（５）の少なくとも一方の末端部がその開口状態を保ったまま、熱可塑性樹脂からなる固定樹脂（６）で固定された中空糸膜固定体（３）と、
該外側ケース（１）に勘合する蓋状部材（４）と、
中空糸膜（５）の開口部（７）にシール部材（８）を介して連通する導通管（９）とを有し、
該外側ケース（１）と該内側ケース（２）との間に、シール部材（１１）が配されてなる中空糸膜モジュール、にある。
【００１４】
前記シール部材（１１）は、前記中空糸膜（５）の外表面と、前記蓋状部材（４）の内表面とを液密に区画するものであると、蓋状部材（４）と処理液とを接触させないようにできるため、蓋状部材（４）の材質の選択幅が広がり、好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を元に本発明について詳しく説明する。
図１は、本発明の中空糸膜モジュールを模式的に示した断面図である。
また、図２は、本発明に使用する中空糸膜固定体を模式的に示した断面図である。
本発明の中空糸膜モジュールは、熱可塑性樹脂からなる中空糸膜（５）の少なくとも一方の末端部が、その開口状態を保ったまま、熱可塑性樹脂からなる固定部材（６）で、内側ケース（２）の端部と固定されてなる中空糸膜固定体（３）が、外側ケース（１）の内部に配されている。
【００１６】
外側ケース（１）の端部には、蓋状部材（４）が、外側ケース（１）の端部外周部を包むように勘合されている。
蓋状部材（４）を貫通して、中空糸膜（５）の開口部（７）に、シール部材（８）を介して連通する導通管（９）が配されている。
【００１７】
中空糸膜（５）の片端或いは両端を内側ケース（２）に接着固定するためには、固定用樹脂（６）として各種ホットメルト樹脂等の熱可塑性樹脂を用いる。ここで、内側ケース（２）の壁の厚みは、内側ケース（２）の外径の１／１０以下となるようにする。
【００１８】
これは、熱可塑性樹脂からなる固定用樹脂（６）を溶融させるために加熱を行う際、内側ケース（２）を介して加熱する必要があるため、固定用樹脂（６）に熱を効率的に伝え、溶解状態を均一とすることを目的とするものである。
【００１９】
本発明の中空糸膜モジュールは、中空糸膜（５）の固定を行うための内側ケース（２）を、中空糸膜モジュールとしての耐圧力性能を有する外側ケース（１）の内部に別部材として配することにより、内側ケース（２）の壁厚を薄くすることを可能にしている。
【００２０】
内側ケース（２）の壁の厚さは、内側ケース（２）の外径の１／１５以下とすることがより好ましい。ただし、あまり薄いと、加熱により強度が低下し、場合によっては内側ケース（２）が熱変形を起こすことがあったり、あるいは、加熱後の冷却過程において、固定用樹脂（６）の冷却収縮により、内側ケース（２）の変形が発生する懸念があるため、１／４０以上とすることが好ましく、１／３０以上とすることがより好ましい。
【００２１】
内側ケース（２）は、金属製や樹脂製のケースを使用できるが、加工性や価格等の点から樹脂製であることが好ましく、例えばポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンオキサイド系樹脂、ポリアセタール系樹脂等が好適である。
【００２２】
なお、特に溶剤濾過や溶剤からのガス分離、パーベーパレーション等の用途に供するときには、耐溶剤性や低溶出性が要求されること、及び固定樹脂との接着性等を考慮すると、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂が好ましい。
【００２３】
本発明において用いられる中空糸膜（５）は種々のものが使用でき、例えばセルロース系、ポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）系、ポリスルフォン系，ＰＶＤＦやＰＴＦＥ等のフッ素系など、各種材科からなる中空糸膜が使用できる。
【００２４】
中空糸膜（５）は、多孔質膜であっても、非多孔の均質膜であってもよい。また、膜の構造は、均一な内部構造を有する膜であっても、或いは多孔質層と均質層との両方を具備する複合膜であってもよい。
【００２５】
なお、特に溶剤濾過や溶剤からのガス分離、パーベーパレーション等の用途に供するときには、前述の内側ケース（２）と同様に、耐溶剤性や低溶出性が要求されること、及び固定樹脂との接着性等を考慮すると、中空糸膜（５）の材質はポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂が好ましい。
【００２６】
中空糸膜固定体（３）は、例えば以下のような手順にて製作する。
まず複数本の中空糸膜（５）を綛取りして中空糸膜集束体となし、この中空糸膜集束体の少なくとも一方の端部を揃え、適宜接着剤や熱融着によって該集束体端部を仮固定する。中空糸膜開口部があるときには、その開口部の閉塞を兼ねて仮固定する。
【００２７】
また、１本或いは複数本の中空糸膜（５）を所定の長さで折り返し、折り返されたループ状をなす隣接する端部の相互を糸条で拘束したシート状の中空糸膜編織物を用い、シート状の中空糸膜編織物を中空糸膜（５）の配列方向と平行に簾巻き状に巻き束ねて、中空糸膜集束体とすることもできる。
【００２８】
シート状の中空糸膜編織物からなる中空糸膜（５）を利用すると、内側ケース（２）内にて均一に中空糸膜（５）を配置することができるだけでなく、端部を揃えるための工程や開口部閉塞を目的とした仮固定工程等が不要になるため好ましい。
【００２９】
次に、中空糸膜（５）近傍又は中空糸膜（５）と内側ケース（２）の相互間に、固定用樹脂（６）を予め充填する。充填方法としては、例えば、中空糸膜（５）に予めフィルム状や繊維状の固定用樹脂（６）を巻き付けておく方法や、ペレット状や粉体状、或いはこれらと液体を混ぜたペースト状の固定用樹脂（６）を中空糸膜間に配置する方法、溶融状態の固定用樹脂（６）を中空糸膜間に導入する方法等が挙げられる。
【００３０】
中でも、ペースト状の固定用樹脂（６）をポッティング加工部に充填する方法は、固定用樹脂（６）を中空糸膜相互の間隙に均一に侵入させ易いため好ましい。
【００３１】
ペースト状の固定用樹脂（６）は、熱可塑性樹脂微粒子が液体中に単に分散しているスラリー、熱可塑性樹脂微粒子が乳化剤や分散剤等によって均一に乳化しているエマルジョン、或いは熱可塑性樹脂微粒子に少量の液体を添加したペースト状等のいずれであっても差し支えない。
【００３２】
この際液体としては、水、或いはアルコール類やエステル系溶媒等の有機系溶媒を使用することができる。また、単一の液体であっても混合液体でもよい。
【００３３】
固定用樹脂（６）の微粒子が液体中に分散しているスラリーを使用するときには、分散させる固定用樹脂（６）の微粒子の密度に合わせた比重を有する液体を調整し、これを使用して混合物とすることが好ましい。例えば、ポリオレフィン系の固定用樹脂（６）の微粒子に対しては、水とメタノール或いはエタノールとの混合液体にすることによって、分散させる微粒子の密度に合わせた比重を有する液体を調整することが好ましい。
【００３４】
固定用樹脂（６）の微粒子と液体との混合物において、固定用樹脂（６）の微粒子の濃度が低すぎると、ポッティング加工時に蒸発して消失する液体によって生じる体積の減少が大きくなるために、それだけ余分に中空糸膜間に前記混合物を塗布、含浸させなければならない。これは熱可塑性ポッティング樹脂４で固定されていない中空糸膜（５）の外表面の物性を損なうことに繋がる恐れがある。従って液体との混合物中の固定用樹脂（６）の微粒子の濃度は、１０重量％以上が好ましく、２５重量％以上がより好ましく、４０重量％以上がさらに好ましい。
【００３５】
一方、混合物中の固定用樹脂（６）の微粒子の濃度が高すぎると、熱可塑性樹脂微粒子同士の凝集が大きくなるために、前記混合物の均一な塗布が困難になる傾向にある。
従って液体との混合物中の固定用樹脂（６）の微粒子の濃度は、９５重量％以下が好ましく、８０重量％以下がより好ましく、７０重量％以下がさらに好ましい。
【００３６】
固定用樹脂（６）の微粒子と液体との混合物は、中空糸膜（５）に塗ることのできる柔らかさを具備し、かつ中空糸膜（５）に塗布したときに、塗布された場所から流れ出し難くその場所に保持されているものであることが好ましい。このために、積極的な外力がないと流動することがないビンガム流動を示すものであることが好ましい。
【００３７】
液体との混合物を使用する場合、ポッティング部に液体が残存していると、この残存液体に起因するポッティング加工部の強度低下が生じたり、或いは残存液体が溶出したりして、中空糸膜モジュールの性能が低下することがある。従って、ポッティング加工部に固定用樹脂（６）と共に充填された液体は、ポッティング加工の際の加熱によって全て蒸発させることが好ましい。
このため、使用する液体としては、蒸発し易く、かつ有毒な蒸気が発生することがないエタノールがより好ましい。
【００３８】
固定用樹脂（６）の微粒子の形状は、球状、矩形状、針状、楕円状等のいかなるものであっても使用可能である。その大きさは、あまりに小さいと、利用する中空糸膜（５）によっては、微粒子が膜に形成されている細孔を通り抜けて中空糸膜（５）の中空内部に侵入する恐れが出る。
【００３９】
このため、微粒子の大きさの下限としては、膜の孔径以上とする必要がある。使用する膜の孔径にもよるが、具体的には形状が球形の場合、平均粒径として０．１μm以上が好ましく、１μm以上がより好ましく、５μm以上が更に好ましい。
なお、形状が球形以外の場合、最も長い部位の長さが前述の範囲となるものを使用することが好ましい。
【００４０】
一方粒子が大き過ぎると、中空糸膜間に保持された微粒子同士の間に隙間が生じ易く、ポッティング部にすが生じることがあり、リークの原因になる恐れがある。
【００４１】
このため、例えば球状の微粒子を用いた場合、平均粒径は５０００μｍ以下が好ましく、２５００μm以下がより好ましく、１０００μm以下が更に好ましい。なお、形状が球形以外の場合、最も長い部位の長さが前述の範囲となるものを使用することが好ましい。
【００４２】
固定用樹脂（６）の材質は、各種溶剤や薬品への耐久性や機械的な強度等の点から、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。ポリオレフィン系樹脂の中でも、ポッティング加工時の取り扱い性、薬液への溶出の低さ等の点から、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂が好ましい。
【００４３】
固定用樹脂（６）は、重量平均分子量が１００００より小さいと、得られる中空糸膜モジュールのポッティング部の機械的強度や靭性が不十分になり、長期間の使用に耐え得る耐久性や耐衝撃性等が得られなくなる。このために、重量平均分子量が１００００以上の熱可塑性樹脂を使用することが好ましい。
【００４４】
固定用樹脂（６）をポッティング部近傍に充填させた中空糸膜（５）は、加熱前に内側ケース（２）に挿入される。このとき、内側ケース（２）内のポッティング加工部における中空糸膜（５）の充填率、すなわち内側ケース（２）の内径基準の断面積中に占める中空糸膜の合計断面積の割合は、モジュール１本あたりの処理性能、モジュール内での中空糸膜の分散の均一性、固定用樹脂（６）の加熱、冷却による体積収縮による内部応力の緩和等を考慮すると、充填率２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、３５％以上が更に好ましい。
【００４５】
一方、固定用樹脂（６）の中空糸膜間相互への均一な侵入を考慮すると、充填率６０％以下が好ましく、５０％以下がより好ましく、４５％以下が更に好ましい。
【００４６】
固定用樹脂（６）の加熱による溶融接着は、加熱体を内側ケース（２）にほぼ接触させた状態で加熱する直接加熱方法や、加熱体を内側ケース（２）に接触させない間接加熱方法があるが、直接加熱方法が熱伝達効率はより良好である。
【００４７】
加熱体の配置については、中空糸膜（５）の端面方向や、内側ケース（２）の周囲方向や、又はこれらを組み合わせた加熱方法が挙げられ、これらのいずれの方法を用いても差し支えないが、溶融含浸されるときの固定用樹脂（６）の温度を極力均一にし、固定用樹脂（６）の粘度を均一にすることが、中空糸膜間への均一な含浸を可能にし、得られた中空糸膜モジュールのポッティングリークの防止を可能にする。
【００４８】
従って、固定用樹脂（６）の温度は、中空糸膜束の繊維軸方向、あるいはこれに垂直な断面方向、に関わらず一定であることが好ましく、固定用樹脂（６）を加熱溶融させるために必要な加熱熱量は、固定用樹脂（６）以外の物質に極力伝熱浪費されないことが重要である。本発明では、このため内側ケース（２）の壁の厚みを、内側ケース（２）の外径の１／１０としている。
【００４９】
これに対し、内側ケース（２）の昇温に必要な熱量を、内側ケース（２）の周囲から過剰に供給する方法も考えられるが、その場合内側ケース（２）が所定の温度になった後、過剰に昇温されることがないように、加温条件を制御する必要がある。そのためには内側ケース（２）の温度を逐一検出し、その検出温度に対しヒータ等の加熱手段を制御する方法を用いることが挙げられるが、ヒータ等の加熱手段に包含されたポッティング加工部における内側ケース（２）の温度を精度良く検出することは大変困難であるため、実用的でない。
【００５０】
なお、加熱にあたっては、内側ケースを回転させ、端部に遠心力を与えることによって、固定用樹脂（６）の含浸を向上させることが好ましい。
加熱溶融後は、冷却して固定用樹脂（６）を固化させる。冷却は強制的に冷却することもできるが、加熱を停止した後、室温状態で放置すればよい。
【００５１】
このように中空糸膜（５）の端部を固定用樹脂（６）によって内側ケース（２）に固定したあと、端部を適当な手段により切断して開口部（７）を形成することによって、中空糸膜固定体（３）を得る事ができる。
【００５２】
中空糸膜固定体（３）は、外側ケース（１）の内部に配されるにあたって、外側ケース（１）の内壁との間に隙間が空かないように、両者の大きさを揃えることもできるが、適当な隙間を設け、隙間にＯ−リング等のシール部材（１１）を配することによってがたつきを押えるようにすると、外側ケース（１）と内側ケース（２）とが別の材質であり、熱膨張率に違いがある場合であっても、隙間が開きすぎたり狭くなりすぎて破損したりする懸念をなくすことができるため、好ましい。
シール部材（１１）は、中空糸膜（５）の外表面と、蓋状部材（４）の内表面とを液密に区画するものであると、処理液又は被処理液が蓋状部材（４）と接触することがなくなるため、蓋状部材（４）の材質には特別な考慮は必要なく、材質の選択幅が広がるため好ましい。
【００５３】
内側ケース（２）には、中空糸膜（５）の外表面に被処理液を導くための入口（又は中空糸膜（５）の内部に導入された被処理液が濾過された後の処理液を排出するための出口）を適宜設ける。入口は１箇所でも構わないし、複数設けても構わない。また、内側ケース（２）の一部をメッシュ部材等の透水部材としてもよい。
【００５４】
外側ケース（１）にも同様に、中空糸膜（５）の外表面に被処理液を導くための入口（又は中空糸膜（５）の内部に導入された被処理液が濾過された後の処理液を排出するための出口）を適宜設ける。入口は１箇所でも構わないし、複数設けても構わない。
【００５５】
外側ケース（１）の端部には、蓋状部材（４）が勘合される。勘合手段は特に限定されるものではないが、外側ケース（１）の端部外周と蓋状部材（４）の内周部にねじ切り加工を施し、ねじ固定することが最も簡便であり好ましい。このとき、蓋状部材（４）として袋ナット（１０）を用いると、簡便かつ確実に固定することができるため、好ましい。
【００５６】
導通管（９）は蓋状部材（４）と一体とすることもできるが、例えば袋ナット（１０）のような蓋状部材（４）を用い、導通管（９）がこれを貫通して外部に開口するようにすると、蓋状部材（４）と処理液又は被処理液と接触しないようにすることが可能となるため、蓋状部材（４）の部材を、耐溶剤性や低溶出性を考慮して選択する必要がなく、選択幅が広がるため好ましい。
なお、蓋状部材（４）と処理液又は被処理液と接触させないようにするためには、外側ケース（１）と内側ケース（２）の間の隙間と、蓋状部材（４）と導通管（９）の間の空間を液密にする必要がある。図１の例では、シール部材（１１）によって液密にシールしている。
【００５７】
導通管（９）は、中空糸膜（５）の開口部（７）から処理液を中空糸膜モジュールの外部へ取り出すか、又は逆に外部から被処理液を中空糸膜（５）の開口部（７）に導入するためのものである。従って導通管（９）と開口部（７）とは、液密に固定する必要がある。
【００５８】
導通管（９）と開口部（７）とを液密に固定するにあたっては、導通管（９）と開口部（７）とが、間にシール部材（８）を介して押圧してやることが好ましい。押圧するための具体的手段は、袋ナット（１０）と外側ケース（１）とをねじ固定することで、導通管（９）と開口部（７）とを挟み込んで押圧することが好ましい。このようにすると、シール部材（８）を破損することなく確実にシールすることが可能となる。また、開口部（７）の平面でシールするため、外周部にシール部材を配したときと比較して、部材の変形によりシール不良となる懸念もない。
【００５９】
導通管（９）と袋ナット（１０）とは、袋ナット（１０）を締め付けることによって液密に固定されるが、両者の間にシール部材を設けてもかまわない。
【００６０】
【実施例】
以下、実施例を基に本発明について更に詳細に説明する。
＜実施例１＞
中空糸膜（５）として、外径３２０μｍ、内径２００μｍ、孔径０．０３μｍのポリエチレン製多孔質中空糸膜（融点：１３２℃）を、中空糸膜１６本を一束として連続的に所定の長さで規則正しく折り返し、隣り合う端部同士を糸で拘束してシート状の中空糸膜編織物（中空糸本数の合計６４００本）を作成した。この中空糸膜編織物の片端部のポッティング加工部に、ポリエチレン微粉末からなる固定用樹脂（６）を分散させたエマルジョンを、巾３０ｍｍにわたり均一に塗布した。
【００６１】
固定用樹脂（６）として使用したポリエチレン微粉末は、重量平均分子量８４０００のポリエチレン樹脂の球状微粉末（平均粒子径：６μｍ）であり、エマルジョンはポリエチレン微粉末の濃度３０質量％の水分散液を用いた。
【００６２】
次いで、前記中空糸膜編織物を中空糸膜（５）の配列方向に簾巻き状に巻き、これを直径４０ｍｍ、厚さ３．７ｍｍのポリプロピレン製の内側ケース内（２）に挿入した。このとき、モジュールケース内の中空糸膜の充填率は３８％であった。
【００６３】
そして、中空糸膜（５）が収納された内側ケース（２）を、ポッティング加工遠心式製造装置の内側ケース固定用治具に固定し、内側ケース（２）の端部から３０ｍｍの範囲、並びに端部断面方向を加熱部材で覆い、加熱しながら回転させて、ポッティング加工部に遠心力を付加して、ポッティング加工を行なった。なお、固定用治具の加熱温度は、１２７±３℃となるようＰＩＤ制御を行い、ポッティング加工部に加わる遠心力を重力の３０倍にして、４時間の加熱及び遠心力の付加を行なった。
【００６４】
続いて、室温まで徐冷した後、ポッティング加工した部分の中空糸膜（５）の端部を切断して開口部（７）を形成することにより、中空糸膜固定体（３）を得た。同様の方法で、中空糸膜固定体（３）を１０体製作した。
【００６５】
この中空糸膜固定体（３）の外周部分にシール部材（１１）を配し、外周にねじ加工が施された外側ケース（１）に中空糸膜固定体（３）を挿入すると共に、中空糸膜固定体（３）の端部にＯ−リングからなるシール部材（８）を配し、導通管（９）を配置し、更に袋ナット（１０）を外側ケース（１）のねじ部にねじ込みながら導水管（９）と開口部（７）とを押圧して締結し、中空糸膜モジュールを１０体得た。
【００６６】
得られた中空糸膜モジュールは、０．５ＭＰａの水圧を中空糸膜の外側から加えて、端面での水漏れの有無を見ることによるリーク検査を行ったところ、１０体すべてにおいてリークはなかった。
また、中空糸膜の開口部の目止めを行なった後、中空糸膜の外側から０．５ＭＰａの水圧を１０秒間加えた後１０秒間開放するというサイクルを繰り返し加圧試験を行なったところ、１００，０００回の繰り返しによっても、ポッティング部でのポッティング用樹脂の割れやケースとの間の剥離等によるリークの発生は、１０体すべてにおいて無かった。
【００６７】
＜比較例１＞
内側ケース（２）として、直径４０ｍｍ、厚さ４．５ｍｍのポリプロピレン製ケースを用いた以外は、前記実施例１と同様にして中空糸膜固定体（３）及び中空糸膜モジュールを１０体製作した。
得られた中空糸膜モジュールについて、実施例１と同様のリーク検査を行なったところ、１０体のうち３体に、中空糸膜モジュールの端面部からの水漏れがあり、中空糸膜モジュールを観察した結果、ポッティング部に一次側と二次側とが連通する「す」の存在が確認された。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成による中空糸膜モジュールは、熱可塑性樹脂を均一に加熱溶解させることが可能であり、中空糸膜の一次側と二次側とを高度に液密或いは気密に接着固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す断面図である。
【図２】本発明の中空糸膜固定体（３）の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１外側ケース
２内側ケース
３中空糸膜固定体
４蓋状部材
５中空糸膜
６固定用樹脂
７閉口部
８シール部材
９導通管
１０袋ナット
１１シール部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hollow fiber membrane module used for liquid or gas filtration or separation treatment.
[0002]
[Prior art]
Membrane modules are frequently used in recent years for filtration or separation of liquids and gases in the industrial field, medical field, food field and the like.
Conventionally, membrane modules using flat membranes have been common as membrane modules used in such fields, but recently, hollow fiber membranes in which the membrane area per membrane module volume is larger than that of flat membranes. A membrane module using a membrane, i.e., a hollow fiber membrane is arranged in a module case, and a potting part is formed that bonds and fixes the module case and the hollow fiber membrane together in a liquid-tight or air-tight manner with a potting resin. A hollow fiber membrane module is used.
[0003]
Since filtration or separation using a hollow fiber membrane module is performed under conditions where pressure from the primary side to the secondary side is applied, high sealing performance between the module case and the hollow fiber membrane and Adhesiveness is required, and a thermosetting resin such as an epoxy resin or a urethane resin has been conventionally used as the potting resin.
[0004]
When a hollow fiber membrane module using a thermosetting resin is used for pervaporation, solvent filtration, solvent treatment, etc., the potting resin swells and elutes depending on the solvent and chemical solution, causing cracks, etc. As a result, problems such as a decrease in adhesiveness, leakage, and a decrease in the purity of the processed product may occur.
[0005]
A thermoplastic resin such as polyethylene resin is used as a potting resin for the purpose of improving the drawbacks caused by the epoxy resin and urethane resin, and the potting resin melt enters between the hollow fiber membranes of the potting process part. And a method of obtaining a hollow fiber membrane module by forming a potting portion by cooling and solidifying it.
[0006]
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-170181 describes a hollow fiber membrane module that covers an end of a module case to which a hollow fiber membrane is fixed by screw fitting with a lid-like object via an O-ring.
[0007]
However, the module case has a pressure resistance performance in addition to the thickness required for screw processing in order to develop the O-ring liquid-tight performance by the fastening force with screws between the lid and the module case. Therefore, the thickness of the module case in the potting process portion needs to be relatively thick.
[0008]
When a thick module case is used, heating from the outside of the case to melt the potting resin makes it difficult for heat to be transferred to the potting resin, and it is difficult to make the dissolved state uniform.
Further, when screwing the lid-like object into the module case, the O-ring arranged on the potting process part surface is rubbed against either the potting process part or the lid-like object, so that the O-ring is easily damaged. There was a problem that leakage during manufacturing of the hollow fiber membrane module increased and yield deteriorated.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module in which a module case and a hollow fiber membrane are bonded and fixed in a highly liquid-tight or air-tight manner.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, the first gist of the present invention is
An outer case (1);
An inner case (2) disposed inside the outer case (1);
Fixing the hollow fiber membrane fixed with a fixing resin (6) made of a thermoplastic resin, with the end of the inner case (2) and at least one end of the hollow fiber membrane (5) kept open. Body (3),
A lid-like member (4) fitted into the outer case (1);
A conducting tube (9) communicating with the opening (7) of the hollow fiber membrane (5) via the seal member (8);
A hollow fiber membrane module in which the wall thickness of the inner case (2) is 1/10 or less of the outer diameter of the inner case (2).
[0011]
When the conducting tube (9) penetrates the lid-like member (4) and opens to the outside, the lid-like member (4) and the processing liquid can be prevented from coming into contact with each other. This is preferable because the selection range of the material is widened.
[0012]
The lid-like member (4) is preferably a cap nut (10) because it can be easily and reliably fixed.
When the opening (7) and the conducting tube (9) are liquid-tightly sealed via the seal member (8) by fitting the outer case (1) and the cap nut (10), This is preferable because there is no concern that the sealing member (8) is damaged by fitting.
It is preferable that one or both of the hollow fiber membrane (5) and the fixing resin (6) is a polyolefin resin because of high adhesiveness and less elution.
[0013]
The second gist of the present invention is as follows.
An outer case (1);
An inner case (2) disposed inside the outer case (1);
Fixing the hollow fiber membrane fixed with a fixing resin (6) made of a thermoplastic resin, with the end of the inner case (2) and at least one end of the hollow fiber membrane (5) kept open. Body (3),
A lid-like member (4) fitted into the outer case (1);
A conducting tube (9) communicating with the opening (7) of the hollow fiber membrane (5) via the seal member (8);
A hollow fiber membrane module in which a seal member (11) is disposed between the outer case (1) and the inner case (2).
[0014]
The sealing member (11) and the lid-like member (4) are treated so that the outer surface of the hollow fiber membrane (5) and the inner surface of the lid-like member (4) are liquid-tightly partitioned. Since the liquid can be prevented from contacting, the selection range of the material of the lid-like member (4) is widened, which is preferable.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a hollow fiber membrane module of the present invention.
Moreover, FIG. 2 is sectional drawing which showed typically the hollow fiber membrane fixed body used for this invention.
The hollow fiber membrane module of the present invention comprises a fixing member (6) made of a thermoplastic resin, with at least one end portion of the hollow fiber membrane (5) made of a thermoplastic resin kept in its open state. A hollow fiber membrane fixed body (3) fixed to the end of (2) is disposed inside the outer case (1).
[0016]
A lid-like member (4) is fitted to the end of the outer case (1) so as to wrap the outer periphery of the end of the outer case (1).
A conducting tube (9) that passes through the lid-like member (4) and communicates with the opening (7) of the hollow fiber membrane (5) via the seal member (8) is disposed.
[0017]
In order to bond and fix one end or both ends of the hollow fiber membrane (5) to the inner case (2), thermoplastic resins such as various hot melt resins are used as the fixing resin (6). Here, the wall thickness of the inner case (2) is set to be 1/10 or less of the outer diameter of the inner case (2).
[0018]
This is because when fixing is performed to melt the fixing resin (6) made of a thermoplastic resin, it is necessary to heat the fixing resin (6) through the inner case (2). The purpose is to make the dissolved state uniform.
[0019]
The hollow fiber membrane module of the present invention has an inner case (2) for fixing the hollow fiber membrane (5) as a separate member inside the outer case (1) having pressure resistance performance as the hollow fiber membrane module. By arranging, the wall thickness of the inner case (2) can be reduced.
[0020]
The wall thickness of the inner case (2) is more preferably 1/15 or less of the outer diameter of the inner case (2). However, if it is too thin, the strength decreases due to heating, and in some cases, the inner case (2) may be thermally deformed, or in the cooling process after heating, due to cooling shrinkage of the fixing resin (6). Since there is a concern that the inner case (2) may be deformed, it is preferably 1/40 or more, and more preferably 1/30 or more.
[0021]
The inner case (2) can be made of a metal or resin case, but is preferably made of resin from the viewpoint of processability and price, for example, polyvinyl chloride resin, polycarbonate resin, ABS resin, acrylic resin Polyolefin resins, polysulfone resins, polyphenylene oxide resins, polyacetal resins and the like are suitable.
[0022]
In particular, when used for applications such as solvent filtration, gas separation from solvents, and pervaporation, polyethylene and polypropylene are required in consideration of solvent resistance and low elution, and adhesiveness with a fixing resin. Polyolefin resins such as are preferred.
[0023]
Various hollow fiber membranes (5) used in the present invention can be used, for example, cellulose, polyolefin, polyvinyl alcohol, PMMA (polymethyl methacrylate), polysulfone, fluorine such as PVDF and PTFE. For example, hollow fiber membranes made of various materials can be used.
[0024]
The hollow fiber membrane (5) may be a porous membrane or a non-porous homogeneous membrane. Further, the film structure may be a film having a uniform internal structure or a composite film having both a porous layer and a homogeneous layer.
[0025]
In particular, when used for applications such as solvent filtration, gas separation from solvents, and pervaporation, solvent resistance and low elution are required as in the above-mentioned inner case (2), and fixing resin and In view of the adhesion of the resin, the material of the hollow fiber membrane (5) is preferably a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene.
[0026]
The hollow fiber membrane fixed body (3) is manufactured by the following procedure, for example.
First, a plurality of hollow fiber membranes (5) are scraped to form a hollow fiber membrane converging body, and at least one end of the hollow fiber membrane converging body is aligned, and the end of the converging body is appropriately bonded with an adhesive or heat fusion. Temporarily fix the part. When there is a hollow fiber membrane opening, it is temporarily fixed while also serving as a blockage for the opening.
[0027]
Further, a sheet-like hollow fiber membrane knitted fabric in which one or a plurality of hollow fiber membranes (5) are folded back at a predetermined length and adjacent ends of the folded loop shape are constrained by yarns. The sheet-like hollow fiber membrane knitted fabric may be wound into a spiral shape in parallel with the arrangement direction of the hollow fiber membranes (5) to form a hollow fiber membrane bundle.
[0028]
When the hollow fiber membrane (5) made of a sheet-like hollow fiber membrane knitted fabric is used, not only can the hollow fiber membrane (5) be arranged uniformly in the inner case (2), but also the ends are aligned. This is preferable because the process and the temporary fixing process for the purpose of closing the opening are not necessary.
[0029]
Next, a fixing resin (6) is pre-filled in the vicinity of the hollow fiber membrane (5) or between the hollow fiber membrane (5) and the inner case (2). As a filling method, for example, a film-like or fibrous fixing resin (6) is wound around the hollow fiber membrane (5) in advance, a pellet-like shape, a powder-like shape, or a paste-like shape in which these are mixed with a liquid And a method of introducing the fixing resin (6) in a molten state between the hollow fiber membranes.
[0030]
Among them, the method of filling the potting portion with the paste-like fixing resin (6) is preferable because the fixing resin (6) can easily enter the gaps between the hollow fiber membranes.
[0031]
The paste-like fixing resin (6) is a slurry in which thermoplastic resin fine particles are simply dispersed in a liquid, an emulsion in which thermoplastic resin fine particles are uniformly emulsified with an emulsifier, a dispersant, or the like, or thermoplastic resin fine particles Any of pastes and the like in which a small amount of liquid is added may be used.
[0032]
At this time, water or an organic solvent such as alcohols or ester solvents can be used as the liquid. Further, it may be a single liquid or a mixed liquid.
[0033]
When using a slurry in which fine particles of the fixing resin (6) are dispersed in the liquid, a liquid having a specific gravity matching the density of the fine particles of the fixing resin (6) to be dispersed is prepared and used. A mixture is preferred. For example, for the fine particles of the polyolefin-based fixing resin (6), it is preferable to prepare a liquid having a specific gravity in accordance with the density of fine particles to be dispersed by using a mixed liquid of water and methanol or ethanol. .
[0034]
In the mixture of the fixing resin (6) microparticles and the liquid, if the concentration of the fixing resin (6) microparticles is too low, the volume reduction caused by the liquid that evaporates and disappears during the potting process increases. Therefore, it is necessary to apply and impregnate the mixture between the hollow fiber membranes. This may lead to damage to the physical properties of the outer surface of the hollow fiber membrane (5) that is not fixed with the thermoplastic potting resin 4. Therefore, the concentration of the fine particles of the fixing resin (6) in the mixture with the liquid is preferably 10% by weight or more, more preferably 25% by weight or more, and further preferably 40% by weight or more.
[0035]
On the other hand, if the concentration of the fine particles of the fixing resin (6) in the mixture is too high, the aggregation of the thermoplastic resin fine particles tends to increase, so that uniform application of the mixture tends to be difficult.
Therefore, the concentration of the fine particles of the fixing resin (6) in the mixture with the liquid is preferably 95% by weight or less, more preferably 80% by weight or less, and further preferably 70% by weight or less.
[0036]
The mixture of fine particles of the fixing resin (6) and the liquid has a softness that can be applied to the hollow fiber membrane (5), and when applied to the hollow fiber membrane (5), It is preferable that it is difficult to flow out and is held in that place. For this reason, it is preferable to show a Bingham flow which does not flow if there is no positive external force.
[0037]
When using a mixture with a liquid, if the liquid remains in the potting part, the strength of the potting processed part due to the residual liquid is reduced or the residual liquid is eluted, so that the hollow fiber membrane module May degrade the performance. Therefore, it is preferable that the liquid filled with the fixing resin (6) in the potting process part is completely evaporated by heating during the potting process.
For this reason, as a liquid to be used, ethanol which is easy to evaporate and does not generate toxic vapor is more preferable.
[0038]
The shape of the fine particles of the fixing resin (6) can be any shape such as a spherical shape, a rectangular shape, a needle shape, or an elliptical shape. If the size is too small, depending on the hollow fiber membrane (5) used, fine particles may pass through the pores formed in the membrane and enter the hollow interior of the hollow fiber membrane (5).
[0039]
For this reason, the lower limit of the size of the fine particles needs to be larger than the pore diameter of the membrane. Although depending on the pore diameter of the membrane used, specifically, when the shape is spherical, the average particle size is preferably 0.1 μm or more, more preferably 1 μm or more, and even more preferably 5 μm or more.
In addition, when the shape is other than a spherical shape, it is preferable to use one having the length of the longest portion within the above range.
[0040]
On the other hand, if the particle is too large, a gap is likely to be formed between the fine particles held between the hollow fiber membranes, so that the potting portion may be stained, which may cause a leak.
[0041]
For this reason, for example, when spherical fine particles are used, the average particle diameter is preferably 5000 μm or less, more preferably 2500 μm or less, and even more preferably 1000 μm or less. In addition, when the shape is other than a spherical shape, it is preferable to use one having the length of the longest portion within the above range.
[0042]
The material of the fixing resin (6) is preferably a polyolefin resin from the viewpoints of durability to various solvents and chemicals and mechanical strength. Among the polyolefin-based resins, polyethylene resins and polypropylene resins are preferable from the viewpoints of handleability during potting and low elution into a chemical solution.
[0043]
If the weight average molecular weight of the fixing resin (6) is less than 10,000, the mechanical strength and toughness of the potting portion of the resulting hollow fiber membrane module will be insufficient, and durability and impact resistance that can withstand long-term use. Sex etc. cannot be obtained. For this reason, it is preferable to use a thermoplastic resin having a weight average molecular weight of 10,000 or more.
[0044]
The hollow fiber membrane (5) filled with the fixing resin (6) in the vicinity of the potting portion is inserted into the inner case (2) before heating. At this time, the filling rate of the hollow fiber membrane (5) in the potting process portion in the inner case (2), that is, the ratio of the total cross-sectional area of the hollow fiber membrane in the cross-sectional area based on the inner diameter of the inner case (2), Considering the processing performance per module, the uniformity of the dispersion of the hollow fiber membrane in the module, the relaxation of the internal stress due to the volume shrinkage due to heating and cooling of the fixing resin (6), the filling rate is 20% or more. Preferably, 30% or more is more preferable, and 35% or more is still more preferable.
[0045]
On the other hand, considering the uniform penetration of the fixing resin (6) between the hollow fiber membranes, the filling rate is preferably 60% or less, more preferably 50% or less, and even more preferably 45% or less.
[0046]
For the fusion bonding by heating the fixing resin (6), there are a direct heating method in which the heating body is substantially in contact with the inner case (2) and an indirect heating method in which the heating body is not in contact with the inner case (2). However, the direct heating method has better heat transfer efficiency.
[0047]
As for the arrangement of the heating body, the end surface direction of the hollow fiber membrane (5), the peripheral direction of the inner case (2), or a heating method combining these may be used, and any of these methods may be used. However, the temperature of the fixing resin (6) when melt impregnated is made as uniform as possible, and the viscosity of the fixing resin (6) is made uniform, so that the hollow fiber membrane can be uniformly impregnated. It is possible to prevent potting leak of the hollow fiber membrane module.
[0048]
Therefore, the temperature of the fixing resin (6) is preferably constant regardless of the fiber axis direction of the hollow fiber membrane bundle or the cross-sectional direction perpendicular to the hollow fiber membrane bundle, in order to heat and melt the fixing resin (6). It is important that the amount of heat necessary for heating is not wasted as much as possible on substances other than the fixing resin (6). In the present invention, therefore, the thickness of the wall of the inner case (2) is 1/10 of the outer diameter of the inner case (2).
[0049]
On the other hand, a method of excessively supplying the amount of heat necessary for raising the temperature of the inner case (2) from the periphery of the inner case (2) is also conceivable. In this case, the inner case (2) has reached a predetermined temperature. Thereafter, it is necessary to control the heating conditions so that the temperature is not excessively increased. For this purpose, it is possible to detect the temperature of the inner case (2) one by one and use a method of controlling the heating means such as a heater with respect to the detected temperature, but in the potting processing section included in the heating means such as the heater. Since it is very difficult to accurately detect the temperature of the inner case (2), it is not practical.
[0050]
In heating, it is preferable to improve the impregnation of the fixing resin (6) by rotating the inner case and applying a centrifugal force to the end portion.
After heating and melting, the fixing resin (6) is solidified by cooling. Although cooling can be forcedly performed, after heating is stopped, it may be left at room temperature.
[0051]
After fixing the end of the hollow fiber membrane (5) to the inner case (2) with the fixing resin (6), the end is cut by an appropriate means to form the opening (7). A hollow fiber membrane fixed body (3) can be obtained.
[0052]
When the hollow fiber membrane fixed body (3) is arranged inside the outer case (1), the sizes of both can be aligned so that there is no gap between the inner wall of the outer case (1). However, if an appropriate gap is provided and the backlash is suppressed by arranging a seal member (11) such as an O-ring in the gap, the outer case (1) and the inner case (2) are made of different materials. Even if there is a difference in the coefficient of thermal expansion, it is preferable because it is possible to eliminate the concern that the gap is too wide or too narrow and breaks.
The seal member (11) partitions the outer surface of the hollow fiber membrane (5) and the inner surface of the lid-like member (4) in a liquid-tight manner. Since the contact with 4) is eliminated, there is no need for special consideration for the material of the lid-like member (4), which is preferable because the selection range of the material is widened.
[0053]
In the inner case (2), the treatment for introducing the liquid to be treated to the outer surface of the hollow fiber membrane (5) (or the treatment liquid after being introduced into the hollow fiber membrane (5) is filtered. An outlet for discharging the liquid is appropriately provided. There may be one entrance or a plurality of entrances. A part of the inner case (2) may be a water permeable member such as a mesh member.
[0054]
Similarly, after the liquid to be treated introduced into the inlet for introducing the liquid to be treated to the outer surface of the hollow fiber membrane (5) (or the liquid to be treated introduced into the hollow fiber membrane (5) is filtered in the outer case (1) as well. An outlet for discharging the treatment liquid is appropriately provided. There may be one entrance or a plurality of entrances.
[0055]
A lid-like member (4) is fitted to the end of the outer case (1). The fitting means is not particularly limited, but it is simplest and preferable that the outer periphery of the outer case (1) and the inner periphery of the lid-like member (4) are threaded and fixed with screws. At this time, it is preferable to use a cap nut (10) as the lid-like member (4) because it can be simply and reliably fixed.
[0056]
The conducting tube (9) can be integrated with the lid-like member (4). For example, a lid-like member (4) such as a cap nut (10) is used, and the conducting tube (9) passes through the lid-like member (4). Opening to the outside makes it possible to prevent the lid-like member (4) from coming into contact with the treatment liquid or the liquid to be treated. This is preferable because it is not necessary to select in consideration of the characteristics and the selection range is widened.
In order not to contact the lid-like member (4) with the treatment liquid or the liquid to be treated, the gap between the outer case (1) and the inner case (2) and the lid-like member (4) are electrically connected. It is necessary to make the space between the tubes (9) liquid-tight. In the example of FIG. 1, the sealing member (11) is sealed in a liquid-tight manner.
[0057]
The conducting tube (9) allows the processing liquid to be taken out of the hollow fiber membrane module from the opening (7) of the hollow fiber membrane (5), or conversely, the liquid to be processed is opened from the outside to the opening of the hollow fiber membrane (5). It is for introducing into part (7). Therefore, it is necessary to fix the conducting tube (9) and the opening (7) in a liquid-tight manner.
[0058]
In fixing the conducting tube (9) and the opening (7) in a liquid-tight manner, it is preferable that the conducting tube (9) and the opening (7) are pressed via a seal member (8). . As a specific means for pressing, it is preferable to sandwich and press the conducting pipe (9) and the opening (7) by screwing the cap nut (10) and the outer case (1). If it does in this way, it will become possible to seal reliably, without damaging a sealing member (8). Further, since the sealing is performed at the plane of the opening (7), there is no concern that a sealing failure occurs due to deformation of the member as compared with the case where the sealing member is disposed on the outer peripheral portion.
[0059]
The conducting tube (9) and the cap nut (10) are fixed in a liquid-tight manner by tightening the cap nut (10), but a sealing member may be provided between the two.
[0060]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples.
<Example 1>
As the hollow fiber membrane (5), a polyethylene porous hollow fiber membrane (melting point: 132 ° C.) having an outer diameter of 320 μm, an inner diameter of 200 μm, and a pore diameter of 0.03 μm, and 16 hollow fiber membranes as one bundle are continuously formed to a predetermined length The sheet was then regularly folded back and the adjacent ends were constrained with yarns to produce a sheet-like hollow fiber membrane knitted fabric (total number of hollow fibers: 6400). An emulsion in which a fixing resin (6) made of polyethylene fine powder was dispersed was uniformly applied over a width of 30 mm to a potting processed portion at one end of the hollow fiber membrane knitted fabric.
[0061]
The polyethylene fine powder used as the fixing resin (6) is a spherical fine powder (average particle size: 6 μm) of a polyethylene resin having a weight average molecular weight of 84000, and the emulsion is an aqueous dispersion having a polyethylene fine powder concentration of 30% by mass. Using.
[0062]
Next, the hollow fiber membrane knitted fabric was wound in a winding manner in the direction of arrangement of the hollow fiber membranes (5), and this was inserted into an inner case (2) made of polypropylene having a diameter of 40 mm and a thickness of 3.7 mm. At this time, the filling rate of the hollow fiber membrane in the module case was 38%.
[0063]
And the inner case (2) in which the hollow fiber membrane (5) is housed is fixed to the inner case fixing jig of the potting process centrifugal manufacturing device, and the range of 30 mm from the end of the inner case (2), and The end cross-sectional direction was covered with a heating member, rotated while being heated, and a potting process was performed by applying a centrifugal force to the potting process part. In addition, PID control was performed so that the heating temperature of the fixing jig was 127 ± 3 ° C., and the centrifugal force applied to the potting process part was 30 times the gravity, and heating for 4 hours and application of the centrifugal force were performed. .
[0064]
Subsequently, after slowly cooling to room temperature, the hollow fiber membrane fixed body (3) was obtained by cutting the end of the hollow fiber membrane (5) of the potted portion to form the opening (7). . Ten hollow fiber membrane fixed bodies (3) were produced in the same manner.
[0065]
A seal member (11) is arranged on the outer peripheral portion of the hollow fiber membrane fixed body (3), and the hollow fiber membrane fixed body (3) is inserted into an outer case (1) whose outer periphery is threaded. A sealing member (8) made of an O-ring is arranged at the end of the thread membrane fixing body (3), a conducting tube (9) is arranged, and a cap nut (10) is further attached to the threaded portion of the outer case (1). The water guide tube (9) and the opening (7) were pressed and fastened while being screwed to obtain 10 hollow fiber membrane modules.
[0066]
The obtained hollow fiber membrane module was subjected to a leak test by applying a water pressure of 0.5 MPa from the outside of the hollow fiber membrane and checking for the presence or absence of water leakage at the end face. .
Further, after the opening of the hollow fiber membrane was sealed, a pressure test was repeated by repeating a cycle of applying a water pressure of 0.5 MPa from the outside of the hollow fiber membrane for 10 seconds and then releasing for 10 seconds. Even after repeating 1,000 times, no leakage occurred due to cracking of the potting resin in the potting portion or peeling from the case in all 10 bodies.
[0067]
<Comparative Example 1>
10 hollow fiber membrane fixed bodies (3) and 10 hollow fiber membrane modules were manufactured in the same manner as in Example 1 except that a polypropylene case having a diameter of 40 mm and a thickness of 4.5 mm was used as the inner case (2). did.
When the obtained hollow fiber membrane module was subjected to the same leak test as in Example 1, 3 out of 10 bodies had water leakage from the end surface portion of the hollow fiber membrane module, and the hollow fiber membrane module was observed. As a result, it was confirmed that the potting portion had “su” communicating with the primary side and the secondary side.
[0068]
【The invention's effect】
As described above, the hollow fiber membrane module according to the configuration of the present invention is capable of uniformly heating and dissolving the thermoplastic resin, and the primary side and the secondary side of the hollow fiber membrane are highly liquid-tight or air-tight. It can be adhered and fixed to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a hollow fiber membrane module of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a hollow fiber membrane fixed body (3) of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer case 2 Inner case 3 Hollow fiber membrane fixed body 4 Lid-like member 5 Hollow fiber membrane 6 Fixing resin 7 Closure part 8 Seal member 9 Conducting tube 10 Cap nut 11 Seal member

Claims

外側ケース（１）と、
該外側ケース（１）の内部に配される内側ケース（２）と、
該内側ケース（２）の端部と、中空糸膜（５）の少なくとも一方の末端部がその開口状態を保ったまま、熱可塑性樹脂からなる固定樹脂（６）で固定された中空糸膜固定体（３）と、
該外側ケース（１）に勘合する蓋状部材（４）と、
中空糸膜（５）の開口部（７）にシール部材（８）を介して連通する導通管（９）とを有し、
該内側ケース（２）の壁の厚みが、該内側ケース（２）の外径の１／１０以下である中空糸膜モジュール。An outer case (1);
An inner case (2) disposed inside the outer case (1);
Fixing the hollow fiber membrane fixed with a fixing resin (6) made of a thermoplastic resin, with the end of the inner case (2) and at least one end of the hollow fiber membrane (5) kept open. Body (3),
A lid-like member (4) fitted into the outer case (1);
A conducting tube (9) communicating with the opening (7) of the hollow fiber membrane (5) via the seal member (8);
A hollow fiber membrane module in which the wall thickness of the inner case (2) is 1/10 or less of the outer diameter of the inner case (2).

前記導通管（９）が、前記蓋状部材（４）を貫通して外部に開口してなる請求項１に記載の中空糸膜モジュール。The hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the conducting tube (9) passes through the lid-like member (4) and opens to the outside.

前記蓋状部材（４）が袋ナット（１０）である請求項１又は２に記載の中空糸膜モジュール。The hollow fiber membrane module according to claim 1 or 2, wherein the lid-like member (4) is a cap nut (10).

前記開口部（７）と前記導通管（９）とが、前記外側ケース（１）と前記袋ナット（１０）の勘合により、前記シール部材（８）を介して液密にシールされてなる請求項３に記載の中空糸膜モジュール。The opening (7) and the conducting tube (9) are liquid-tightly sealed through the seal member (8) by fitting the outer case (1) and the cap nut (10). Item 4. The hollow fiber membrane module according to Item 3.

前記中空糸膜（５）がポリオレフィン系樹脂からなる請求項１〜４いずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 4, wherein the hollow fiber membrane (5) is made of a polyolefin resin.

前記固定樹脂（６）がポリオレフィン系樹脂である請求項１〜５いずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。The hollow fiber membrane module according to any one of claims 1 to 5, wherein the fixing resin (6) is a polyolefin resin.

外側ケース（１）と、
該外側ケース（１）の内部に配される内側ケース（２）と、
該内側ケース（２）の端部と、中空糸膜（５）の少なくとも一方の末端部がその開口状態を保ったまま、熱可塑性樹脂からなる固定樹脂（６）で固定された中空糸膜固定体（３）と、
該外側ケース（１）に勘合する蓋状部材（４）と、
中空糸膜（５）の開口部（７）にシール部材（８）を介して連通する導通管（９）とを有し、
該外側ケース（１）と該内側ケース（２）との間に、シール部材（１１）が配されてなる中空糸膜モジュール。An outer case (1);
An inner case (2) disposed inside the outer case (1);
Fixing the hollow fiber membrane fixed with a fixing resin (6) made of a thermoplastic resin, with the end of the inner case (2) and at least one end of the hollow fiber membrane (5) kept open. Body (3),
A lid-like member (4) fitted into the outer case (1);
A conducting tube (9) communicating with the opening (7) of the hollow fiber membrane (5) via the seal member (8);
A hollow fiber membrane module in which a seal member (11) is disposed between the outer case (1) and the inner case (2).

前記シール部材（１１）は、前記中空糸膜（５）の外表面と、前記蓋状部材（４）の内表面とを液密に区画するものである請求項７に記載の中空糸膜モジュール。The hollow fiber membrane module according to claim 7, wherein the seal member (11) partitions the outer surface of the hollow fiber membrane (5) and the inner surface of the lid-like member (4) in a liquid-tight manner. .