中空糸型膜モジュール
【課題】 濾過運転による中空糸膜の損傷発生が抑制できる中空糸型膜モジュールの提供。
【解決手段】 筒状ケース内に集水管13と中空糸膜束が収容されており、集水管13が複数の集水孔15を有し、集水孔15の外表面13a側の直径ｄ2が内表面13b側の直径ｄ1よりも大きくなっている。ｄ1とｄ2は、好ましくは次式（I）：ｄ2／ｄ1≧１．２（I）で示される関係を満たしている。
【解決手段】 筒状ケース内に集水管13と中空糸膜束が収容されており、集水管13が複数の集水孔15を有し、集水孔15の外表面13a側の直径ｄ2が内表面13b側の直径ｄ1よりも大きくなっている。ｄ1とｄ2は、好ましくは次式（I）：ｄ2／ｄ1≧１．２（I）で示される関係を満たしている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転時における中空糸膜の損傷が少ない中空糸型膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
中空糸型膜モジュールは、一般に流体の出入口を有した筒状ケーシング、筒状ケーシングの両端側を閉塞するキャップ、中空糸膜束、中空糸膜束を保護するネット、中空糸膜束の端部を樹脂封止固定した樹脂封止部分から構成されているものが多い。
【０００３】
運転時には、処理原液が筒状ケーシングの上端部又は下端部で樹脂封止固定された中空糸膜束から中空糸膜外側に濾過処理され、処理液はケーシングの側面に設けられた流体の出入口から流出入させたり、中央部に配置された集水管により集めたりするものが知られている（特許文献１、２）。
【特許文献１】ＵＳ２００３／１５０８０７Ａ
【特許文献２】ＵＳ６，１８３，６３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中空糸膜束の中央部に設けた集水管により処理液を集水する膜モジュールでは、集水管の集水孔に流れ込む処理液の液圧により、中空糸膜が集水孔に押付けられて損傷するおそれがある。
【０００５】
本発明は、集水管を有する中空糸型膜モジュールの濾過運転時において、集水管の集水孔に流れ込む処理液の液圧による中空糸膜の損傷が抑制でき、安定した濾過性能を維持できる中空糸型膜モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、課題の解決手段として、
筒状ケース内に集水管と中空糸膜束が収容された中空糸型膜モジュールであって、
前記集水管が複数の集水孔を有しており、前記集水孔の外表面側の直径ｄ2が内表面側の直径ｄ1よりも大きくなっている、中空糸型膜モジュールを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の中空糸型膜モジュールによれば、濾過運転時における中空糸膜の損傷が抑制されるため、安定した濾過性能を長期間維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１〜図３により、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の中空糸型膜モジュール１０の縦方向への断面図（但し、両端側のキャップは略している）、図２は、図１の部分拡大断面図、図３は、他実施形態の図２に相当する部分断面図である。
【０００９】
中空糸型膜モジュール１０は、筒状ケーシング１１内に中空糸膜束１２と集水管１３が収容されており、両端側は樹脂１４で一体に固定されている。筒状ケーシング１１の両端側は、図示していない、液出入口を有するキャップで閉塞される。
【００１０】
集水管１３は公知の合成樹脂製のものであり、複数の集水孔１５を有している。複数の集水孔１５の形成位置は特に制限されるものはないが、集水管１３の強度や耐久性を付与する観点から、図１に示すように、一対の集水孔１５ａと一対の集水孔１５ｂ（図面では、１つのみが図示されている）が軸方向に異なる高さ位置で、交互に形成されるようにすることができる。
【００１１】
集水孔１５の外表面１３ａ側の直径ｄ2は、内表面１３ｂ側の直径ｄ1よりも大きくなっており、次の式（I）の関係を満たしていることが好ましく、式（I）’を満たしていることがより好ましい。
【００１２】
ｄ2／ｄ1≧１．２ （I）
１．４≧ｄ2／ｄ1≧１．２ （I）’
集水管１３に設けた集水孔１５の大きさは特に制限されるものではないが、集水管１３の水平方向断面積（内径基準）よりも、集水孔１５の合計面積が大きいことが好ましい。
【００１３】
図２に示す実施形態では、集水管１３の集水孔１５の環状内周面１６は、孔中心側に凸状の曲面となっている。
【００１４】
図３に示す実施形態では、集水管１３の集水孔１５の環状内周面１７は、集水管１３の軸方向に垂直な断面に対する傾斜角度αが６０°以下の傾斜面であることが好ましく、より好ましくは３０〜５０°、更に好ましくは４０〜４５°の傾斜面である。なお、環状内周面１７の外側面１３ａと内側面１３ｂに接する部分は面取りしてもよい。
【００１５】
図１に示す中空糸型膜モジュール１０を濾過運転したとき、集水管１３の集水孔１５から濾過液（処理液）が吸引され、いずれか一端側から貯水タンク等に送られる。この過程にて、集水孔１５と接している中空糸膜束１２は、集水孔１５側に吸引され、外表面１３ａに押し付けられることになる。
【００１６】
この状態が継続されたとき、従来の集水管（即ち、集水孔がｄ1＝ｄ2であるもの）を備えた膜モジュールでは、集水孔を含む集水管の外表面に押し付けられた部分の中空糸膜が断線等の損傷を生じる結果、濾過運転性能が低下してしまうことがあった。
【００１７】
しかし、本発明の中空糸型膜モジュール１０では、前記したような断線等の損傷の発生が抑制できるため、長期間、安定した濾過運転を継続できるようになる。
【実施例】
【００１８】
実施例１
図１及び図３に示す、下記のとおりの中空糸型膜モジュール１０を作製した。
【００１９】
筒状ケースハウジング１１：長さ１１００ｍｍ、内径２５１ｍｍ
中空糸膜束１２：酢酸セルロース系樹脂からなる中空糸膜（１本の外径が１．３ｍｍ，ダイセン・メンブレン・システムズ゛社製）１７，８２０本からなる束
集水管１３：ポリ塩化ビニル製，管内側直径（ｄ1）２５mm、管外側直径（ｄ2）３５mmの集水孔１５を有するもの
中空糸型膜モジュール１０を用い、濾過運転２０秒間、逆圧洗浄１０秒間を１サイクルとして、計５０，０００サイクル繰り返す耐久試験をした。試験終了後、中空糸膜欠陥本数（断線乃至は断線しかかっているものを欠陥とした）を確認するため、水槽内に膜モジュールを沈め、膜モジュールの濾過側より加圧空気を供給し、膜モジュール端面より連続的に空気が漏れた中空糸膜の本数を目視で計測した。端面から空気が漏れた中空糸膜を欠陥があるとした。結果を表１に示す。
【００２０】
比較例１
表１に示すとおり、管内側直径（ｄ1）＝管外側直径（ｄ2）のものであるほかは実施例１と同じ中空糸型膜モジュールを作製し、同じ耐久試験を行った。結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の中空糸型膜モジュールの縦方向の断面図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】別実施形態の図２に相当する部分断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１０ 中空糸型膜モジュール
１１ 筒状ケーシング
１２ 中空糸膜束
１３ 集水管
１４ 樹脂
１５ 集水孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転時における中空糸膜の損傷が少ない中空糸型膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
中空糸型膜モジュールは、一般に流体の出入口を有した筒状ケーシング、筒状ケーシングの両端側を閉塞するキャップ、中空糸膜束、中空糸膜束を保護するネット、中空糸膜束の端部を樹脂封止固定した樹脂封止部分から構成されているものが多い。
【０００３】
運転時には、処理原液が筒状ケーシングの上端部又は下端部で樹脂封止固定された中空糸膜束から中空糸膜外側に濾過処理され、処理液はケーシングの側面に設けられた流体の出入口から流出入させたり、中央部に配置された集水管により集めたりするものが知られている（特許文献１、２）。
【特許文献１】ＵＳ２００３／１５０８０７Ａ
【特許文献２】ＵＳ６，１８３，６３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
中空糸膜束の中央部に設けた集水管により処理液を集水する膜モジュールでは、集水管の集水孔に流れ込む処理液の液圧により、中空糸膜が集水孔に押付けられて損傷するおそれがある。
【０００５】
本発明は、集水管を有する中空糸型膜モジュールの濾過運転時において、集水管の集水孔に流れ込む処理液の液圧による中空糸膜の損傷が抑制でき、安定した濾過性能を維持できる中空糸型膜モジュールを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、課題の解決手段として、
筒状ケース内に集水管と中空糸膜束が収容された中空糸型膜モジュールであって、
前記集水管が複数の集水孔を有しており、前記集水孔の外表面側の直径ｄ2が内表面側の直径ｄ1よりも大きくなっている、中空糸型膜モジュールを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の中空糸型膜モジュールによれば、濾過運転時における中空糸膜の損傷が抑制されるため、安定した濾過性能を長期間維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１〜図３により、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の中空糸型膜モジュール１０の縦方向への断面図（但し、両端側のキャップは略している）、図２は、図１の部分拡大断面図、図３は、他実施形態の図２に相当する部分断面図である。
【０００９】
中空糸型膜モジュール１０は、筒状ケーシング１１内に中空糸膜束１２と集水管１３が収容されており、両端側は樹脂１４で一体に固定されている。筒状ケーシング１１の両端側は、図示していない、液出入口を有するキャップで閉塞される。
【００１０】
集水管１３は公知の合成樹脂製のものであり、複数の集水孔１５を有している。複数の集水孔１５の形成位置は特に制限されるものはないが、集水管１３の強度や耐久性を付与する観点から、図１に示すように、一対の集水孔１５ａと一対の集水孔１５ｂ（図面では、１つのみが図示されている）が軸方向に異なる高さ位置で、交互に形成されるようにすることができる。
【００１１】
集水孔１５の外表面１３ａ側の直径ｄ2は、内表面１３ｂ側の直径ｄ1よりも大きくなっており、次の式（I）の関係を満たしていることが好ましく、式（I）’を満たしていることがより好ましい。
【００１２】
ｄ2／ｄ1≧１．２ （I）
１．４≧ｄ2／ｄ1≧１．２ （I）’
集水管１３に設けた集水孔１５の大きさは特に制限されるものではないが、集水管１３の水平方向断面積（内径基準）よりも、集水孔１５の合計面積が大きいことが好ましい。
【００１３】
図２に示す実施形態では、集水管１３の集水孔１５の環状内周面１６は、孔中心側に凸状の曲面となっている。
【００１４】
図３に示す実施形態では、集水管１３の集水孔１５の環状内周面１７は、集水管１３の軸方向に垂直な断面に対する傾斜角度αが６０°以下の傾斜面であることが好ましく、より好ましくは３０〜５０°、更に好ましくは４０〜４５°の傾斜面である。なお、環状内周面１７の外側面１３ａと内側面１３ｂに接する部分は面取りしてもよい。
【００１５】
図１に示す中空糸型膜モジュール１０を濾過運転したとき、集水管１３の集水孔１５から濾過液（処理液）が吸引され、いずれか一端側から貯水タンク等に送られる。この過程にて、集水孔１５と接している中空糸膜束１２は、集水孔１５側に吸引され、外表面１３ａに押し付けられることになる。
【００１６】
この状態が継続されたとき、従来の集水管（即ち、集水孔がｄ1＝ｄ2であるもの）を備えた膜モジュールでは、集水孔を含む集水管の外表面に押し付けられた部分の中空糸膜が断線等の損傷を生じる結果、濾過運転性能が低下してしまうことがあった。
【００１７】
しかし、本発明の中空糸型膜モジュール１０では、前記したような断線等の損傷の発生が抑制できるため、長期間、安定した濾過運転を継続できるようになる。
【実施例】
【００１８】
実施例１
図１及び図３に示す、下記のとおりの中空糸型膜モジュール１０を作製した。
【００１９】
筒状ケースハウジング１１：長さ１１００ｍｍ、内径２５１ｍｍ
中空糸膜束１２：酢酸セルロース系樹脂からなる中空糸膜（１本の外径が１．３ｍｍ，ダイセン・メンブレン・システムズ゛社製）１７，８２０本からなる束
集水管１３：ポリ塩化ビニル製，管内側直径（ｄ1）２５mm、管外側直径（ｄ2）３５mmの集水孔１５を有するもの
中空糸型膜モジュール１０を用い、濾過運転２０秒間、逆圧洗浄１０秒間を１サイクルとして、計５０，０００サイクル繰り返す耐久試験をした。試験終了後、中空糸膜欠陥本数（断線乃至は断線しかかっているものを欠陥とした）を確認するため、水槽内に膜モジュールを沈め、膜モジュールの濾過側より加圧空気を供給し、膜モジュール端面より連続的に空気が漏れた中空糸膜の本数を目視で計測した。端面から空気が漏れた中空糸膜を欠陥があるとした。結果を表１に示す。
【００２０】
比較例１
表１に示すとおり、管内側直径（ｄ1）＝管外側直径（ｄ2）のものであるほかは実施例１と同じ中空糸型膜モジュールを作製し、同じ耐久試験を行った。結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の中空糸型膜モジュールの縦方向の断面図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】別実施形態の図２に相当する部分断面図。
【符号の説明】
【００２３】
１０ 中空糸型膜モジュール
１１ 筒状ケーシング
１２ 中空糸膜束
１３ 集水管
１４ 樹脂
１５ 集水孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状ケース内に集水管と中空糸膜束が収容された中空糸型膜モジュールであって、
前記集水管が複数の集水孔を有しており、前記集水孔の外表面側の直径ｄ2が内表面側の直径ｄ1よりも大きくなっている、中空糸型膜モジュール。
【請求項２】
ｄ1とｄ2が、次式（I）：ｄ2／ｄ1≧１．２ （I）
で示される関係を満たしている、請求項１記載の中空糸型膜モジュール。
【請求項３】
前記集水孔の環状内周面が、孔中心側に凸状の曲面を有している、請求項１又は２記載の中空糸型膜モジュール。
【請求項４】
前記集水孔の環状内周面が、前記集水管の軸方向に垂直な断面に対する傾斜角度が６０°以下の傾斜面である、請求項１又は２記載の中空糸型膜モジュール。
【請求項１】
筒状ケース内に集水管と中空糸膜束が収容された中空糸型膜モジュールであって、
前記集水管が複数の集水孔を有しており、前記集水孔の外表面側の直径ｄ2が内表面側の直径ｄ1よりも大きくなっている、中空糸型膜モジュール。
【請求項２】
ｄ1とｄ2が、次式（I）：ｄ2／ｄ1≧１．２ （I）
で示される関係を満たしている、請求項１記載の中空糸型膜モジュール。
【請求項３】
前記集水孔の環状内周面が、孔中心側に凸状の曲面を有している、請求項１又は２記載の中空糸型膜モジュール。
【請求項４】
前記集水孔の環状内周面が、前記集水管の軸方向に垂直な断面に対する傾斜角度が６０°以下の傾斜面である、請求項１又は２記載の中空糸型膜モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−３６１２５（Ｐ２０１０−３６１２５Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０２７９８（Ｐ２００８−２０２７９８）
【出願日】平成２０年８月６日（２００８．８．６）
【出願人】（５９４１５２６２０）ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社 (104)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月６日（２００８．８．６）
【出願人】（５９４１５２６２０）ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社 (104)
【Ｆターム（参考）】
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