过滤方法、海水淡化方法、淡水制造方法、中空纤维膜组件以及海水淡化系统与流程

过滤方法、海水淡化方法、淡水制造方法、中空纤维膜组件以及海水淡化系统
相关申请的相互参照
1.本技术主张2019年3月12日在日本提出专利申请的日本特愿2019
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45203号的优先权，并将该在先申请的全部公开内容作为参照引入于此。
技术领域
2.本发明涉及一种过滤方法、海水淡化方法、淡水制造方法、中空纤维膜组件以及海水淡化系统，其使用中空纤维膜组件，该中空纤维膜组件具备由多个中空纤维膜捆扎而成的中空纤维膜束，特别地，提高了中空纤维膜组件的耐压性。


背景技术：

3.在气液吸收、脱气、过滤等用途中，作为利用微滤膜、超滤膜的膜过滤法所使用的膜，已知一种中空纤维膜。使用中空纤维膜的膜组件由于膜面积大，且能够使装置小型化，因此被广泛利用于各种膜分离的用途。作为这种膜组件，已知一种具备中空纤维膜束的膜组件，该中空纤维膜束由多个两端被树脂部固定的中空纤维膜构成。
4.使用中空纤维膜组件的过滤方法大致分为使原水从中空纤维膜的内表面侧向外表面侧透过而得到过滤水的内压过滤方式、以及从外表面侧向内表面侧透过的外压过滤方式。
5.在过滤运转时，会对插入有中空纤维膜束的组件外壳施加从组件外壳的内侧向外侧的正压，因此要求组件外壳具有与运转条件相应的耐压性。根据过滤的用途，有时要求组件外壳具有较高的耐压性。
6.例如，在将海水淡化这一用途中，有时要求较高的耐压性。为了将海水淡化，使用微滤膜、超滤膜作为预处理过滤器。通常，在预处理过滤器与进行脱盐处理的反渗透膜过滤器之间设置有缓冲罐。然而，近年来，为了节省系统的空间、降低缓冲罐所使用的药剂的量，优选有一种不经由缓冲罐而直接连接预处理过滤器和反渗透过滤器的脱盐系统。在这样的结构中，为了保持施加于反渗透膜的压力，在预处理过滤器的组件外壳中，也要求具有过滤原本所需的压力以上的较高的耐压性。
7.另外，在将盐类、有机物质、气体、微粒等除去至极限的超纯水的制造系统中，中空纤维膜组件被用作终滤器。在超纯水制造子系统中，不进行海水淡化步骤那样的频繁的清洗步骤，而是对中空纤维膜组件长时间施加最大1mpa左右的压力，因此要求较高的蠕变特性。在组件外壳一体型的中空纤维膜组件的情况下，已知一种使用弹性模量高的材料例如包含玻璃短纤维的树脂作为外壳材料以提高耐压性的方法(参照专利文献1)。另外，已知如下方法：在用于插入筒型膜组件的壳体中，将玻璃长纤维和基体树脂缠绕在模具的心轴上后，使基体树脂完全固化，从模具中拉出后，经过切削加工提供给壳体(参照专利文献2)。现有技术文献专利文献
8.专利文献1：日本特开2009
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160561号公报专利文献2：日本特开2013
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117250号公报


技术实现要素：

发明要解决的课题
9.然而，即使已经对包含玻璃纤维的树脂进行了成型，也需要根据过滤运转的条件增加管部的壁厚。在该情况下，考虑在管的内侧增加厚度的情况和在外侧增加的情况。在朝向内侧方向增加厚度的情况下，过滤面积减少，作为制品的性能降低。另一方面，在朝向管部的外侧方向增加厚度的情况下，虽然能够维持过滤面积，但每次都需要准备用于对管部进行精加工和成型的模具，设备投资会变得庞大。
10.另外，如专利文献2那样，具有如下特征：通过调节卷绕的玻璃纤维的角度，能够在一定程度上控制周向和径向的耐压性。然而，在专利文献2的情况下，玻璃纤维可能在与超纯水接触的壳体的内表面露出，从溶出的观点出发，不能说该壳体是优选的。另外，有时在中空纤维膜组件、螺旋组件壳体上均设置有用于取出滤液或浓缩液的侧端口。在外壳一体型的中空纤维膜组件中，需要在侧端口周边的内表面与中空纤维膜束的外周部之间确保用于滤液或清洗时的液体流动的充分的空间。另外，有时设置有用于抑制喷嘴部附近的液体流动的整流筒，因此，通常在壳体中，大多采用管部和头部单独成型后再进行连接的方法。然而，在专利文献2那样的制造方法中，在卷绕在心轴上后，必须将产品拉出，因此难以在长度方向上以不同的直径成型壳体的内径。
11.另外，在海水淡化预处理用途的系统中，作为主要使用的配管材料，从成本、耐久性的观点出发，大多使用聚乙烯、聚氯乙烯。另外，在超纯水制造子系统中，从溶出性、耐热性的观点出发，大多采用使用氟系材料的配管。可知，在这些塑料制配管的情况下，因伴随各种运转条件的压力变动而发生的中空纤维膜组件的长度方向的变动不仅对膜组件本身，也会对所连接的配管施加超出预想的负荷。
12.另外，为了尽可能长时间地进行过滤运转，在海水淡化预处理系统中，为了除去堵塞在膜中的物质，有时在过滤的中途引入被称为反冲洗的操作，即，短时间内液体从过滤侧的相反侧即二次侧朝向一次侧流动。反冲洗虽然也取决于待过滤液体的种类，但以每几分钟至几十分钟1次左右的频率进行。由于长时间反复使用过滤组件，因此会施加相当数量的反复的压力变动。另一方面，超纯水制造子系统中制造的超纯水最终在洁净室内的使用点使用。以往，使用点处的使用量与超纯水制造子系统中的造水量的比率小，因此伴随着超纯水供给到使用点的压力变动很小。但是，近年来，从经济性、降低环境负荷的观点出发，使用点处的超纯水的使用量的比例变高。存在超纯水制造子系统内的压力变动的幅度和频率伴随着使用量及其频率的增加而变高的课题。用于解决课题的手段
13.本发明人等对上述那样的课题进行了深入研究，结果发现，通过均衡地调节壳体相对于中空纤维膜组件的施加压力的扩径率和长度方向的伸长率，能够解决上述课题，从而完成了本发明。即，本发明如下所述。[1]一种过滤方法，其使用中空纤维膜组件，在所述中空纤维膜组件内的压力为0.3～
1.2mpa的条件下进行过滤；在所述中空纤维膜组件中，由多个中空纤维膜捆扎而成的中空纤维膜束插入组件外壳，且所述中空纤维膜的两个端部用灌封材料形成一体化，其特征在于，其特征在于，所述中空纤维膜组件在无约束下，在将该中空纤维膜组件内的压力设为1.0mpa时，对于该中空纤维膜组件的长度方向的中央部分的扩径率r％、长度方向的伸长率l％，满足0.5＜r/l＜5的关系，在运转时，0＜r＜0.25且0＜l＜0.06。[2]一种淡化海水的方法，其使用中空纤维膜组件，在所述中空纤维膜组件内的压力为0.3～1.2mpa的条件下淡化海水；在所述中空纤维膜组件中，由多个中空纤维膜捆扎而成的中空纤维膜束插入组件外壳，所述中空纤维膜的两个端部用灌封材料形成一体化，其特征在于具备：过滤步骤，该步骤通过所述中空纤维膜组件过滤所述海水；以及脱盐步骤，该步骤对所述过滤步骤得到的滤液通过与所述中空纤维膜组件直接连接的反渗透膜在施加了所述过滤步骤中的压力的压力下进行脱盐，所述中空纤维膜组件在无约束下，在将该中空纤维膜组件内的压力设为1.0mpa时，对于该中空纤维膜组件的长度方向的中央部分的扩径率r％、长度方向的伸长率l％，满足0.5＜r/l＜5的关系，在运转时，在所述运转条件下，0＜r＜0.25且0＜l＜0.06。[3]一种制造淡水的方法，其使用中空纤维膜组件，在所述中空纤维膜组件内的压力为0.3～1.2mpa的条件下制造淡水；在所述中空纤维膜组件中，由多个中空纤维膜捆扎而成的中空纤维膜束插入组件外壳，所述中空纤维膜的两个端部用灌封材料形成一体化，其特征在于具备：过滤步骤，该步骤通过所述中空纤维膜组件过滤原液；以及脱盐步骤，该步骤对所述过滤步骤得到的滤液通过与所述中空纤维膜组件直接连接的反渗透膜在施加了所述过滤步骤中的压力的加压下进行脱盐，所述中空纤维膜组件在无约束下，在将该中空纤维膜组件内的压力设为1.0mpa时，对于该中空纤维膜组件的长度方向的中央部分的扩径率r％、长度方向的伸长率l％，满足0.5＜r/l＜5的关系，在运转时，在所述运转条件下，0＜r＜0.25且0＜l＜0.06。[4]根据[1]所述的过滤方法，其特征在于具备这样的过滤步骤：在所述中空纤维膜组件的中空纤维膜中，以最大0.3mpa的膜内外压差、最大0.8mpa的压力向该中空纤维膜的外表面侧供给70℃以上80℃以下的原水，并且以最大0.8mpa的压力从该中空纤维膜的内表面侧取出滤液。[5]根据[1]所述的过滤方法，其特征在于具备这样的过滤步骤：在所述中空纤维膜组件的中空纤维膜中，以最大0.3mpa的膜内外压差、最大1.2mpa的压力向该中空纤维膜的外表面侧供给20℃以上30℃以下的原水，并且以最大1.2mpa的压力取出滤液。[6]一种中空纤维膜组件，其中，由多个中空纤维膜捆扎而成的中空纤维膜束插入组
件外壳，且所述中空纤维膜的两个端部用灌封材料形成一体化，其特征在于，所述中空纤维膜组件在无约束下，在将该中空纤维膜组件内的压力设为1.0mpa时，对于所述中空纤维膜组件的长度方向的中央部分的扩径率r％、长度方向的伸长率l％，满足0.5＜r/l＜5的关系，在运转时，0＜r＜0.25且0＜l＜0.06。[7]根据[6]所述的中空纤维膜组件，其特征在于，所述组件外壳的集管部由含有玻璃短纤维的塑料构成，所述组件外壳的管状部包含内层和外层，内层为塑料部，外层具有包含玻璃长纤维的玻璃纤维强化树脂部，在所述玻璃纤维强化树脂部上，玻璃长纤维相对于所述组件外壳的管轴方向以60
°
～120
°
的角度卷绕。[8]根据[6]或[7]所述的中空纤维膜组件，其特征在于，所述组件外壳的至少一部分在外表面侧包括层状的玻璃纤维强化树脂部，在含有所述玻璃纤维强化树脂部的组件外壳的至少一部分中，所述层状的玻璃纤维强化树脂部的壁厚相对于所述组件外壳的壁厚的比例为5％以上50％以下。[9]根据[6]～[8]中任一项所述的中空纤维膜组件，其特征在于，所述组件外壳的至少一部分具有玻璃布、粗纱布和短切原丝毡中的至少一种，所述玻璃布、粗纱布和短切原丝毡中的至少一种的每平方米的重量为50g以上600g以下。[10]根据[8]所述的中空纤维膜组件，其特征在于，在所述玻璃纤维强化树脂部中，包括：第一玻璃纤维强化树脂部，其覆盖管状部；第二玻璃纤维强化树脂部，其覆盖集管部；以及第三玻璃纤维强化树脂部，其覆盖喷嘴部，具有所述第一玻璃纤维强化树脂部和所述第二玻璃纤维强化树脂部的玻璃纤维交替重叠的区域，具有所述第二玻璃纤维强化树脂部和所述第三玻璃纤维强化树脂部的玻璃纤维交替重叠的区域。[11]根据[10]所述的中空纤维膜组件，其特征在于，所述第三玻璃纤维强化树脂部所使用的具有玻璃纤维的所述玻璃布、粗纱布和短切原丝毡中的至少一种的每平方米的重量为50g以上300g以下。[12]根据[8]、[10]、[11]中任一项所述的中空纤维膜组件，其特征在于，在所述组件外壳中，在塑料部的外表面侧层叠有所述玻璃纤维强化树脂部，所述玻璃纤维强化树脂部与所述塑料部的拉伸剪切强度为3mpa以上。[13]根据[8]、[10]～[12]中任一项所述的中空纤维膜组件，其特征在于，所述玻璃纤维强化树脂部中的具有所述玻璃纤维的玻璃布、粗纱布和短切原丝毡中的至少一种在所述
组件外壳内卷绕成螺旋状，它们的宽度为30mm以上140mm以下。[14]一种海水淡化系统，其特征在于，具备：根据[6]～[13]中任一项所述的中空纤维膜组件，其用于过滤海水；以及反渗透膜组件，其对由所述中空纤维膜组件得到的滤液进行脱盐，所述中空纤维膜组件和所述反渗透膜组件直接连接或经由泵连接。发明效果
[0014]
根据本发明，能够提供一种采用中空纤维膜组件的过滤方法、海水淡化方法、淡水制造方法、中空纤维膜组件以及海水淡化系统，该中空纤维膜组件采用可长时间稳定地维持过滤系统的运转系统和运转方法，可长时间稳定地进行伴随着高压和压力变动的过滤运转，并且实用性优异。
附图说明
[0015]
图1是表示本发明的一个实施方式的中空纤维膜组件的纵向剖视图。图2是表示图1的中空纤维膜组件的变形例的纵向剖视图。图3是图1的组件外壳中含有玻璃纤维的部分的剖视图。图4是图1的组件外壳中含有覆盖塑料部的外周面的玻璃纤维的部分的剖视图。图5是表示图1的组件外壳内的玻璃纤维的倾斜的图。图6是表示图1的组件外壳内的玻璃纤维的布状态的卷绕方式的图。图7是表示用于覆盖喷嘴部的玻璃布的一种形态的图。图8是表示本发明的一个实施方式的海水淡化预处理系统的例子的结构图。图9是表示本发明的一个实施方式的超纯水制造子系统的例子的结构图。图10是本发明的一个实施方式的超纯水制造子系统中的中空纤维膜组件系统的结构图。
具体实施方式
[0016]
以下，对用于实施本发明的方式(以下简称为“本实施方式”)进行详细的说明。以下的本实施方式是用于说明本发明的例示，本发明并不限定于以下的内容。本发明能够在其主旨的范围内适当变形来实施。
[0017]
图1、2所示的本实施方式的中空纤维膜组件10例如用于自来水处理用途、食品精制用途、超纯水制造用途。本实施方式的中空纤维膜组件10具备中空纤维膜11、灌封材料12和组件外壳13。
[0018]
中空纤维膜11为多孔质，对通过的流体进行过滤。在本实施方式中，中空纤维膜11以由多根中空纤维膜11捆扎而成的中空纤维膜束的形式插入到组件外壳13中而被收容。
[0019]
此外，中空纤维膜11的材质没有特别限制，例如使用聚偏氟乙烯、聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃、乙烯
‑
乙烯醇共聚物、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、丙烯腈以及醋酸纤维素等。其中，从强度表现的方面看，优选可以使用具有结晶性的聚乙烯、聚丙烯、乙烯
‑
乙烯醇共聚物、聚乙烯醇和聚偏氟乙烯等结晶性热塑性树脂。进一步优选可以使用聚烯烃、聚偏氟乙烯等，它们是疏水性的，所以耐水性高，可期待
在通常的水性液体的过滤中具有耐久性。特别优选可以使用耐药品性等化学耐久性优异的聚偏氟乙烯。作为聚偏氟乙烯，可列举：偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯比率为50摩尔％以上的偏氟乙烯共聚物。作为偏氟乙烯共聚物，可列举：偏氟乙烯与选自四氟乙烯、六氟丙烯、三氟氯乙烯和乙烯中的一种以上的共聚物。作为聚偏氟乙烯，最优选偏氟乙烯均聚物。
[0020]
中空纤维膜11的尺寸没有特别限定，优选使用内径为0.4～3mm、外径为0.8～6mm、膜厚为0.2～1.5mm、截留孔径为0.02～1μm、膜间压差为0.1～1.0mpa的具备耐压性的中空纤维膜11。
[0021]
灌封材料12将中空纤维膜11的至少一部分固定在组件外壳13上。在本实施方式中，灌封材料12与中空纤维膜11的两端部一体化，固定在后述的组件外壳13的壳体主体14上。在本实施方式中，灌封材料12通过在中空纤维膜11的外周面与壳体主体14的内周面之间填充灌封材料12并使其固化而形成。
[0022]
此外，灌封材料12的材质没有特别限制，例如，应用双液混合型固化性树脂，优选使用聚氨酯树脂、环氧树脂和硅树脂等。考虑到粘度、可使用时间、固化物的硬度或机械强度、以及相对于原液的物理和化学稳定性、与中空纤维膜11的粘接性、与组件外壳13的粘接性，优选适当地选择灌封材料12。例如，从缩短制造时间和提高生产率的观点出发，优选使用可使用时间短的聚氨酯树脂。另外，在要求机械强度的情况下，优选使用具有机械耐久性的环氧树脂。另外，在灌封材料12中也可以使用多种这些树脂。
[0023]
组件外壳13收容中空纤维膜11。组件外壳13的尺寸没有特别限定，优选为全长700～2500mm、外径50～250mm。组件外壳的壁厚优选为2～20mm，更优选为4～18mm。组件外壳13具备壳体主体14和两个盖部件15。
[0024]
在本实施方式中，壳体主体14整体为筒状的筒状体，在该筒状体的内部收容中空纤维膜11。在本实施方式中，壳体主体14具备管状部16和两个集管部17，它们是分开的部件。但是，管状部16和集管部17也可以是不分开的单一部件。
[0025]
管状部16在本实施方式中呈筒状。集管部17分别与管状部16的轴向的两端部卡合。在本实施方式中，通过将管状部16和两个集管部17粘接，形成一体化的壳体主体14。
[0026]
在本实施方式中，集管部17具有筒状部。集管部17以集管部17的筒状部的内部与管状部16的内部连通且轴线相互一致的方式与管状部16卡合。另外，与管状部16卡合的部分附近的集管部17的外表面部形成为锥状的形状，以便于覆盖纤维强化树脂，也可以为缓和与管状部16的外表面的高度差的构造。另外，为了提高与玻璃布、玻璃粗纱的密合性，也可以采用在集管部17的外表面部的一部分具有周向的凸部或凹部的构造。通过采用这样的构造，能够更有效地抑制内压所引起的中空纤维膜组件10的长度方向的伸长。
[0027]
在本实施方式中，集管部17具有喷嘴部18。在集管部17的筒状部的侧面设置有相对于该筒状部的轴向垂直地突出的喷嘴部18。喷嘴部18在集管部17的轴向上设置在比灌封材料12更靠管状部16侧的位置。
[0028]
开放的喷嘴部18(在图1的例子中为上侧的喷嘴部18，在图2中为上方和下方的喷嘴部18)作为使流体在集管部17的内部与外部之间通过的端口而发挥功能。因此，喷嘴部18能够使流体从外部流入由壳体主体14的内周面、各中空纤维膜11的外周面以及灌封材料12的露出面划定的内部空间，另外，能够使流体从该内部空间向外部流出。
[0029]
在本实施方式中，盖部件15呈一端开放的筒状或锥形状。盖部件15的开放端在壳
体主体14的轴向的两端与壳体主体14卡合。在本实施方式中，盖部件15通过螺母19固定在壳体主体14上。此外，在盖部件15与灌封材料12和壳体主体14的至少一方之间设置有o型环20，由盖部件15和壳体主体14划定的内部空间被液密地密封。
[0030]
在盖部件15的封闭端或锥形状部的细径部侧设置有管路21。管路21与壳体主体14的轴向平行地突出。管路21作为使流体在盖部件15的内部与外部之间通过的端口而发挥功能。因此，管路21能够使流体从外部流入由盖部件15和灌封材料12划定的内部空间，另外，能够使流体从该内部空间向外部流出。
[0031]
并且，在图1的例子中，中空纤维膜11的长度方向的一端在由灌封材料12和盖部件15划定的空间中露出开口(附图上侧)，另一端被埋设在灌封材料12中，开口被封闭(附图下侧)。在埋设有中空纤维膜11一侧的灌封材料12上形成有沿着轴向的贯通孔th。另外，埋设有中空纤维膜11一侧的喷嘴部18被封闭。
[0032]
在这样的结构的中空纤维膜组件10中，例如，通过埋设有中空纤维膜11一侧的管路21(附图下侧)流入中空纤维膜组件10的原液从贯通孔th流入由壳体主体14的内周面、中空纤维膜11的外周面以及两个灌封材料12的露出面划定的内部空间。流入该内部空间的原液在朝向被打开的喷嘴部18(附图上侧)通过壳体主体14的中空部的同时，一部分被中空纤维膜11过滤。过滤后的滤液通过中空纤维膜11的中空部，从开口露出一侧的管路21(附图上侧)排出。另外，通过了被打开的喷嘴部18的原液作为浓缩液被排出。
[0033]
此外，如图2所示，可以为如下结构：在中空纤维膜组件10中，中空纤维膜11的长度方向的两端在由灌封材料12和盖部件15划定的空间中露出开口，在任何灌封材料12中均未形成贯通孔，并且所有喷嘴部18都被打开。
[0034]
中空纤维膜组件10也可以在集管部17内具有圆筒状的整流筒26。整流筒26以与集管部17的轴线一致的方式配置。整流筒26的一端埋设在灌封材料12中，另一端在比喷嘴部18更靠管状部16的长度方向中心侧的位置终止。
[0035]
在这样的结构的中空纤维膜组件10中，例如，从一个管路21流入中空纤维膜组件10的原液朝向另一个管路21通过中空纤维膜11的中空部的同时，一部分被中空纤维膜11过滤。过滤后的滤液流入由壳体主体14的内周面、中空纤维膜的外周面以及两个灌封材料12的露出面划定的内部空间。流入该内部空间的滤液从喷嘴部18排出。另外，通过了中空纤维膜的中空部到达另一个管路21的原液作为浓缩液从该另一个管路21排出。或者，也可以是，使原液流入中空纤维膜组件10的一个喷嘴部18，由此滤液从管路21排出，浓缩液从另一个喷嘴部18排出。
[0036]
组件外壳13的至少一部分含有玻璃纤维。在本实施方式中，组件外壳13中的壳体主体14含有玻璃纤维。更具体而言，在本实施方式中，在壳体主体14中呈筒状的管状部16和集管部17中的至少任一个含有玻璃纤维。进一步具体而言，在本实施方式中，管状部16和集管部17含有玻璃纤维。作为玻璃纤维，根据其化学组成，已知有e玻璃、c玻璃、s玻璃、d玻璃等，可以适当选择。另外，集管部17也可以由预先包含玻璃短纤维的树脂材料成型。
[0037]
组件外壳13具有由热塑性塑料构成的塑料部和包含玻璃纤维的玻璃纤维强化树脂部。塑料部可以通过注射成型、挤出成型等制造，可以预先成型一部分零件，之后通过热熔接、溶剂接合、粘接剂进行接合，也可以预先成型为一体型。作为塑料部的材质，可列举：聚乙烯、聚丙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、abs树脂、氯乙烯树脂和改性聚苯醚等。作为组
件外壳的材料，也可以使用不锈钢，但在长期与海水接触的用途中，优选采用塑料制的组件外壳。另外，在超纯水制造用途中，金属离子的微量溶出是个问题，因此同样优选采用塑料制的组件外壳。玻璃纤维强化树脂部设置在组件外壳13中含有玻璃纤维的部分上。玻璃纤维强化树脂部在含有玻璃纤维的同时，还含有固化性树脂。固化性树脂例如是热固化性树脂和光固化性树脂。在本实施方式中，固化性树脂是热固化性树脂。
[0038]
如图3所示，在本实施方式中，在组件外壳13的壁厚方向上层叠有塑料部22和玻璃纤维强化树脂部23。并且，在本实施方式中，在组件外壳13的壁厚方向的内侧配置有层状的塑料部22，在外表面侧配置有层状的玻璃纤维强化树脂部23。
[0039]
在组件外壳13的含有玻璃纤维的部分的至少一部分中，优选玻璃纤维强化树脂部23的覆盖层的壁厚相对于组件外壳13的壁厚的比例为5％以上50％以下。即，优选(玻璃纤维强化树脂部23的覆盖层的壁厚(mm)/组件外壳13的壁厚(mm))
×
100的值为5％以上50％以下。当该比例低于5％时，有时无法充分得到耐压加强的效果。另外，当该比例高于50％时，虽然具有耐压效果，但有可能发生如下问题：在玻璃纤维强化树脂部23成型时产生的固化发热过大而使塑料部22膨胀、固化后的组件外壳13的全长发生变动等。
[0040]
在本实施方式中，构成玻璃纤维强化树脂部23的玻璃纤维是长度3cm以上的玻璃长纤维。另外，如图4所示，优选该玻璃纤维24在塑料部22的管轴的外周至少连续卷绕720
°
。通过玻璃纤维24连续地卷绕塑料部22，即使塑料部22在径向受到内压负荷，也不存在局部发生大的变异的部位，因此能够均匀地提高耐压性。
[0041]
另外，如图5所示，玻璃纤维24相对于组件外壳13的管轴方向以30
°
～150
°
的角度θ卷绕。更优选的是，玻璃纤维24相对于该管轴方向以45
°
～135
°
的角度θ卷绕。进一步优选的是，玻璃纤维24相对于该管轴方向以60
°
～120
°
的角度θ卷绕。通过调整玻璃纤维24相对于管轴方向的卷绕角度，能够均衡地抑制内压所引起的径向的扩径和长度方向的伸长。
[0042]
为了提高与热固化性树脂的粘接性，玻璃纤维24的表面也可以用硅烷偶联剂进行处理。
[0043]
例如，如玻璃布、粗纱布和短切原丝毡那样，在加工后的布状体的内部，玻璃纤维是连续的，在本实施方式中，玻璃纤维24以上述方式覆盖塑料部22。玻璃布是使用一束加捻过的玻璃纤维即股线编织而成的布状体。粗纱布是使用未加捻的股线编织而成的布状体。或者，玻璃纤维24也可以如玻璃粗纱那样以束状体的形态覆盖塑料部22。
[0044]
玻璃布和粗纱布的种类没有特别限定，可以使用平纹、斜纹、方平纹、缎纹等。另外，玻璃布、粗纱布和短切原丝毡的每平方米的重量优选为50g/m2～600g/m2，更优选为100g/m2～500g/m2，进一步优选为200g/m2～400g/m2。在比50g/m2轻的情况下，除非层叠多层，否则无法得到充分的强度，层叠步骤变得繁杂。另外，在比600g/m2重的情况下，存在玻璃布或粗纱布对塑料部的追随性变差，密合性变差的可能。特别是，在用玻璃布等覆盖喷嘴部18的情况下，由于形状复杂，因此每平方米的重量优选为300g/m2以下。
[0045]
玻璃粗纱的种类没有特别限定，每1km的重量优选为1000g/km～5000g/km，更优选为1500g/km～4500g/km，进一步优选为2000g/km～4000g/km。在比1000g/km轻的情况下，在到达所需的层叠量之前是需要时间的。另外，在比5000g/km重的情况下，填充在玻璃纤维间的固化性树脂有可能无法充分地渗透而无法发挥本来的强度。
[0046]
玻璃纤维强化树脂部23的玻璃纤维体积含有率(vf)＝100
×
(玻璃纤维的体积+热
固化性树脂的体积)优选为5～70％。当该玻璃纤维体积含有率低于5％时，有时无法充分地表现出加强效果。另外，当超过70％时，在玻璃纤维强化树脂23中容易产生空隙，玻璃纤维强化树脂部23的物性可能会降低。另外，有时玻璃纤维强化树脂23的表面未被热固化性树脂覆盖，产生玻璃纤维24裸露的状态。在这样的状态下，由于玻璃纤维24的摩擦，玻璃纤维容易断裂、起毛，物性降低。另外，玻璃纤维强化树脂部23的玻璃纤维体积含有率优选在20％～60％的范围内。
[0047]
玻璃纤维24的布状体25的宽度优选为30mm以上140mm以下。当宽度比30mm窄时，每1次的覆盖所需的作业时间变长。而当宽度比140mm宽时，在卷绕时，玻璃纤维24的布状体会扭曲，有可能容易产生褶皱。
[0048]
如图6所示，玻璃纤维24的布状体25以螺旋状卷绕在组件外壳13的管状的部分上。通过卷绕而在管轴方向上相邻的玻璃纤维24的布状体25的重叠比例优选平均为3％以上70％以下，更优选为10％～50％，进一步优选为20％～40％。此外，玻璃纤维24的布状体25的重叠比例是指，在管轴方向上的布状体25的重叠宽度与布状体25的宽度的比例。当重叠比例低于3％时，根据卷绕位置的不同，有可能产生布状体25不重叠的位置。另外，在高于70％的情况下，步骤上耗费时间，效率不高。
[0049]
在本实施方式中，也可以层叠多个种类不同的玻璃纤维24的布状体25。例如，可以将组件外壳13的塑料部22用玻璃布覆盖，将覆盖有该玻璃布的外周用粗纱布和短切原丝毡中的至少一种覆盖。或者，也可以将塑料部22用粗纱布覆盖，将覆盖有该粗纱布的外周用玻璃布和短切原丝毡中的至少一种覆盖。或者，还可以将塑料部22用短切原丝毡覆盖，将覆盖有该短切原丝毡的外周用玻璃布和粗纱布中的至少一种覆盖。
[0050]
在本实施方式这样的中空纤维膜组件10中，在覆盖玻璃纤维强化树脂部23的情况下，也可以分为三种玻璃布等而分别覆盖管状部16、集管部17、喷嘴部18。在该情况下，优选在管状部16与集管部17的边界部分，各自的玻璃布等交叠。交叠的宽度虽然也取决于壳体的构造，但优选为50mm以上。同样地，优选在集管部17与喷嘴部18的边界部分，各自的玻璃布等也交叠。如图7所示，作为喷嘴部18的玻璃布27的形状，在预先切割成长方形的形状的玻璃布28中，其长边的长度为能够将喷嘴部分18卷绕360
°
以上的长度即可，另外，其短边的长度能够覆盖到喷嘴部18的全长和集管部17主体即可。并且，优选在长边侧的下端部分以适当的间隔设置切口以使与集管部17主体和交叠的玻璃布的追随性良好的形状。喷嘴部17的根部分是应力容易集中的部位，但如上所述，通过覆盖玻璃纤维，能够发挥对应力进行加强的效果。
[0051]
用于玻璃纤维强化树脂部23的热固化性树脂可以使用环氧树脂、不饱和聚酯树脂等，更优选使用环氧树脂。作为环氧树脂的主剂，可以单独或适当混合使用双酚a型、双酚f型、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1，4丁二醇二缩水甘油醚、1，6己二醇二缩水甘油醚等。另外，作为固化剂，使用胺系固化剂、酸酐等，为了在常温下固化，优选使用胺系固化剂。混合上述主剂、固化剂，混合初期的粘度优选为500mpa
·
s以上5000mpa
·
s以下。当粘度高于5000mpa
·
s时，难以对玻璃纤维浸渍环氧树脂，在玻璃纤维强化树脂部23中容易残留气泡。另外，在为500mpa
·
s以下的情况下，浸渍过一次的环氧树脂从玻璃纤维24中滴下，恐怕无法以优选的形状进行固化。
[0052]
接着，对上述中空纤维膜组件10的制造方法进行说明。在中空纤维膜组件10的制
造步骤的说明中，对使用聚氨酯树脂作为灌封材料12的情况进行描述。但是，并不限定于聚氨酯树脂，即使在使用其他树脂的情况下，也能够通过同样的制造步骤来制造中空纤维膜组件10。此外，在本实施方式中，从提高机械强度的观点出发，使用环氧树脂作为灌封材料12。或者，在本实施方式中，从缩短制造时间和提高生产性的观点出发，使用聚氨酯树脂作为灌封材料12。
[0053]
将中空纤维膜束调整为圆筒状，以使中空纤维膜11能够插入组件外壳13，由此能够使每1个膜组件的膜面积、即过滤面积最大化。也可以在中空纤维膜束的外周进一步覆盖保护用的网。网的材料没有特别限定，优选为聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、乙烯乙酸乙烯酯共聚物等。当过度提高中空纤维膜的填充率时，原液或滤液的流动会变差，或者运转时的反冲洗步骤中的清洗效率会降低。虽然也取决于运转方法，但优选插入组件外壳13中的中空纤维膜11的截面积的总和相对于组件外壳13的内径为40～70％。优选中空纤维膜束的两端部被填塞以在后面的灌封步骤中不被灌封剂堵塞。作为用于填塞的材料，可使用环氧树脂、聚氨酯树脂和硅树脂等。
[0054]
在将填塞后的中空纤维膜束插入已成型为所希望的形状的塑料部22后，进行使用灌封剂将塑料部22的两端部粘接的灌封步骤。作为粘接方法，有离心粘接法和静置粘接法，离心粘接法是指，利用以塑料部22的中央部为中心旋转而产生的离心力导入灌封材料12，静置粘接法是指，将塑料部22纵向放置，利用水头差导入封装材料12。粘接方法可以根据中空纤维膜组件10的全长、组件外壳13的直径、所使用的灌封剂的混合初期粘度和使用期限来适当选择。也可以在灌封材料12固化后，进一步设置在高温下熟化的时间。在灌封材料12完全固化后，除去填塞的部分，使中空纤维膜11的端部开口。
[0055]
在本实施方式中，在中空纤维膜束的塑料部22的灌封步骤之后说明了玻璃纤维强化树脂部23的覆盖步骤，但也可以在粘接步骤之前实施覆盖步骤。
[0056]
也可以在塑料部22的外表面实施用于提高塑料部22与玻璃纤维强化树脂部23的粘接性的处理。处理方法没有特别限定，可以列举化学处理、等离子处理、粗糙化处理等。另外，作为粗糙化的手段，可以使用砂纸、喷砂，但重要的是除去粗糙化后产生的灰尘以维持粘接性。作为粗糙化的标准，以算术平均粗糙度计，表面粗糙度(以下称为ra)优选为1μm以上，更优选为5μm以上。测定方法基于jis b 0601：1994。
[0057]
从一体化的观点出发，塑料部22的外表面与玻璃纤维强化树脂部23的粘接强度只要保持得较高就行。例如，拉伸剪切强度优选为3mpa以上。拉伸剪切强度进一步优选为4.5mpa以上。
[0058]
在上述的灌封步骤之后进行玻璃纤维强化树脂部23的覆盖步骤。在覆盖步骤中，在连续地覆盖玻璃布和粗纱布等玻璃纤维24的布状体25的情况下，通过一边将玻璃纤维24的布状体25部分地重叠在塑料部22上一边进行卷绕即环向卷绕，能够保持良好的耐压强度，特别是防止径向的鼓出。此外，环向卷绕是在轴向上大致垂直地卷绕的卷绕方式，还包括在轴向上略微倾斜而卷绕成螺旋状的卷绕方式。另外，为了抑制中空纤维膜组件10的长度方向的伸长，也可以选择相对于轴向呈角度倾斜地卷绕的卷绕方式即螺旋卷绕。在卷绕时，优选以在玻璃纤维24的布状体25与塑料部22之间不产生间隙的方式使其卷绕。如上所述，玻璃纤维24的布状体25彼此重叠的比例优选平均为3％～70％，更优选为10％～50％，进一步优选为20％～40％。
[0059]
如上所述，玻璃布的宽度虽然也取决于组件外壳13的直径，但优选为30mm～140mm。在卷绕时，可以使用专用的装置，也可以手工实施。此时，也可以一边使塑料部22向管轴方向中心旋转一边进行卷绕。
[0060]
作为专用的装置，也可以使用单纤维卷绕装置。作为单纤维卷绕装置的结构，可以列举以下的例子。首先，将捆扎有玻璃粗纱的纱管安装在被称为筒子架的喂纱装置上，一边供给玻璃粗纱一边控制张力。然后，使玻璃粗纱通过被称为树脂路径的浸渍装置并浸渍热固化性树脂。树脂的附着量可以适当调整，根据目标玻璃纤维强化树脂中的玻璃纤维的比率即纤维体积含有率(vf)来决定。另外，树脂路径的温度也可以适当调整。另一方面，中空纤维膜组件10或壳体主体14固定于单纤维卷绕装置主体。对于固定的方法，只要是处于中空纤维膜组件10的状态，则也可以把持中空纤维膜组件10的两端部的外表面部分。另外，只要是处于插入中空纤维膜11之前的壳体主体14的状态，则同样可以把持两端部的外表面部分，也可以把持壳体主体14的内表面侧，考虑到包括之后的固化步骤在内的操作性，可以适当选择。在将玻璃粗纱的前端固定于壳体主体14的一部分后，使壳体主体14旋转，卷绕粗纱。卷绕时的玻璃纤维的张力，对于从一个纱管送出的玻璃粗纱在0.1n～30n间适当调整。在张力比0.1n低的情况下，有时在对壳体主体14表面的密合性或施加张力以将多余地浸渍的树脂除去这样的效果上存在问题。另外，在张力比30n高的情况下，有时在工件即壳体上产生多余的负荷，产生残余应力。另外，关于壳体主体14的旋转速度，可以在10m/min～200m/min的范围内适当调整，更优选20m/min～160m/min，进一步优选40m/min～120m/min的范围。另外，在卷绕时，也可以在壳体主体14的上部设置加热器，促进固化。在浸渍的树脂为光固化性树脂的情况下，也可以具备产生用于使其固化的紫外光的装置。
[0061]
也可以根据所要求的设计耐压，反复进行前述的环向卷绕、螺旋卷绕。
[0062]
进一步，根据需要，也可以在实施了环向卷绕的外周部覆盖具有能够覆盖玻璃布的面积的粗纱布。此时，粗纱布的一端部也可以与另一端部至少交叠1cm以上，优选3cm以上，更优选5cm以上。另外，重要的是，组件外壳13的喷嘴部18等适当地将粗纱布预先定长切断，以极力减少褶皱的方式进行覆盖。并且，在喷嘴部18那样的形状部分中，存在浸渍后述的热固化性树脂后气泡也容易残留的倾向。因此，通过利用辊等除去气泡，能够充分发挥耐压性。
[0063]
进一步，根据需要，也可以将短切原丝毡覆盖在粗纱布的外周部。
[0064]
对上述的粗纱布、玻璃布和短切原丝毡等玻璃纤维24的布状体25浸渍热固化性树脂。热固化性树脂对玻璃纤维24的布状体25的浸渍可以在向塑料部22的卷绕前进行，也可以在卷绕后进行。另外，也可以预先在塑料部22的外表面部涂敷热固化性树脂。使浸渍于玻璃纤维24的布状体25的热固化性树脂在室温下固化后，优选在50℃～80℃的温度下进行熟化，尽管熟化温度也取决于所使用的中空纤维膜11和组件外壳13的材料。通过使热固化性树脂完全固化，可以确保耐候性、耐药品性和耐久性。在超过80℃的温度下进行熟化的情况下，对于玻璃纤维强化树脂部23本身、塑料部22的外表面部与玻璃纤维强化树脂部23的剪切强度，可得到更良好的强度。另一方面，根据塑料部22或中空纤维膜组件10所采用的其他材料的种类，熟化温度有时超过该材料的耐热温度。另外，当在这样的高温状态下长时间干燥中空纤维膜11时，水分从中空纤维膜11的细孔蒸发，有可能无法保持透水性能。
[0065]
熟化后，根据需要，也可以对玻璃纤维强化树脂部23的表层进行打磨。另外，根据
用途，也可以对玻璃纤维强化树脂部23的表层实施涂装。作为涂装的厚度，最大可以为30μm左右。在该厚度以上的厚度的情况下，有时涂料中的有机溶剂不适当地挥发而作为气泡残留在涂装层内。另外，也可以覆盖热收缩性膜。热收缩性膜可以在熟化后覆盖，也可以在卷绕后熟化前覆盖。
[0066]
根据如上所述构成的中空纤维膜组件10，例如，通过经由喷嘴部18将原水导入中空纤维膜组件10，由中空纤维膜11过滤的过滤水经由管路21的至少一个从中空纤维膜组件10排出，并且浓缩水经由喷嘴部18的剩余的一个从中空纤维膜组件10排出。
[0067]
另外，通过经由管路21的任一个将原液导入中空纤维膜组件10，浓缩水经由管路21的剩余的一个从中空纤维膜组件10排出，并且由中空纤维膜11过滤的过滤水经由两个喷嘴部18从中空纤维膜组件10排出。
[0068]
另外，通过在塑料部22的外周覆盖玻璃纤维强化树脂部23，能够防止原水等原液与玻璃纤维强化树脂部23的接触。因此，中空纤维膜组件10也能够适用于不希望原液与玻璃纤维24所包含的树脂接触这一用途。
[0069]
以下，对使用本实施方式的中空纤维膜组件10的过滤系统进行具体说明。
[0070]
此外，在以下说明的过滤系统中，在中空纤维膜组件10内的压力为0.3mpa～1.2mpa时进行过滤。此外，在0.3mpa～1.2mpa时进行过滤是指，只要不进行特定，则在过滤步骤和反冲洗步骤的至少一个中，向中空纤维膜组件10内施加0.3mpa～1.2mpa的压力。向中空纤维膜组件10内施加压力是指，至少对壳体主体14的内部施加压力。
[0071]
另外，在过滤系统中，在将组件外壳13内加压至1.0mpa、将管状部16的中央部分的扩径率设为r％、将长度方向的伸长率设为l％时，只要满足0.5＜r/l＜5的关系即可。在r/l小于0.5的情况下，伸长率l比扩径率大，因此，在长度方向被约束时，有时在扩径方向上产生通常以上的负荷。另外，在r/l为5以上的情况下，扩径率较大，因此，在径向上施加长度方向被约束的应力的情况下，有可能无法承受长时间的应力变动。
[0072]
另外，在过滤系统中，在进行上述过滤的运转时，只要满足0＜r＜0.25且0＜l＜0.06的关系即可。在r为0.25以上的情况下，由于长时间在高压下进行过滤的运转、以及伴随着运转步骤的切换的压力变动，有可能在组件外壳13上产生裂纹。另外，在l为0.06以上的情况下，同样地，由于长时间在高压下进行过滤的运转、以及伴随着运转步骤的切换的压力变动，对于后面详细说明的图10所示的与中空纤维膜组件10连接固定的供给配管42、排出配管43、滤液配管44，由于伴随过滤运转的步骤切换的压力变动而产生过大的负荷，有可能产生裂纹。在进行过滤的运转时，例如，优选在室温下组件外壳13内最大为1.2mpa，在40℃的液温条件下组件外壳13内最大为0.9mpa，在80℃的液温条件下组件外壳13内最大为0.8mpa。
[0073]
如图8所示，将本实施方式的过滤系统具体化为用于淡化海水的系统或用于制造淡水的系统的海水淡化系统29包括过滤系统30和脱盐系统31。
[0074]
过滤系统30包括过滤供给泵32、粗滤器33以及具有耐压性的中空纤维膜组件10。过滤供给泵32将取出的海水向中空纤维膜组件10供给。粗滤器33将海水中的直径比较大的异物除去。中空纤维膜组件10对原水即海水进行过滤。此外，取出的海水也可以在被加压输送到中空纤维膜组件10之前，通过加压浮上分离法进行预处理。
[0075]
脱盐系统31包括脱盐供给泵34和反渗透膜组件35。脱盐供给泵34对中空纤维膜组
件10的滤液进行加压，并供给至反渗透膜组件35。反渗透膜组件35对中空纤维膜组件10的滤液进行脱盐。此外，在脱盐系统31中，也可以不设置脱盐供给泵33。即，中空纤维膜组件10也可以直接与反渗透膜组件35连接。
[0076]
本发明的中空纤维膜组件10具有耐压性，因此即使不在中空纤维膜组件10与反渗透膜组件35的中间设置缓冲罐，也能够在不发生中空纤维膜组件10破损或滤液泄露的情况下稳定且连续地进行脱盐步骤。由于不设置缓冲罐，能够减少海水淡化系统29的设置面积，降低缓冲罐使用的药品的成本。进一步，在与中空纤维膜组件10的上下以及喷嘴部18连接的配管为聚乙烯、聚氯乙烯树脂的结构中，成为即使在通过原液的供给而施加了压力的情况下也能够均衡地抑制中空纤维膜组件10的长度方向的伸长率和扩径率的构造，因此不仅中空纤维膜组件10，而且连接的配管也能够长时间保持良好的状态。
[0077]
图9表示将本实施方式的过滤系统具体化为制造超纯水的系统而得到的超纯水制造系统的一个实施方式。在超纯水制造系统中，在除去原水中的悬浮物质后，经过除去溶解氧的步骤(预处理系统)，利用反渗透膜(一次纯化、)将水与离子类、有机物分离。然后，以脱盐为目的，利用离子交换装置(ie)进行处理。进而，大部分有机物被ro膜除去，为了进一步减少残留的有机物，有时设置紫外线照射装置(toc
‑
uv)。然后，利用超滤膜组件(uf)作为终滤器进行过滤，将除去了微粒的水的一部分供给到使用点(p.o.u.)。在使用点(p.o.u.)使用了的水的一部分通过排水处理系统处理后，再次经过超纯水制造系统的流程而供给到使用点(p.o.u.)。虽然供给到使用点(p.o.u.)的水量的比例也取决于在使用点(p.o.u.)处的状态，但是有时占据子系统中的循环量的20％～50％左右，在提高效率的线路中占据70％左右。
[0078]
如图10所示，将本实施方式的过滤系统具体化为通过除去微粒来制造超纯水的系统而得到的系统41包括具有耐压性的中空纤维膜组件10、供给配管42、排出配管43以及滤液配管44。供给配管42与中空纤维膜组件10的喷嘴部18连接。排出配管43从另一个喷嘴部18排出浓缩水。滤液配管44从中空纤维膜组件10取出过滤水。通过中空纤维膜组件10过滤后的水将例如50nm以上的微粒抑制在1个/ml以下，可以作为在半导体的生产中使用的超纯水来使用。
[0079]
例如，在制造上述超纯水的系统41中，中空纤维膜组件10有时以外压过滤方式在最高80℃的液温条件下，在供给水侧的压力的最大值为0.5mpa以上0.8mpa以下、过滤水侧的压力的最大值为0.3mpa以下且膜内外表面压差的最大值为0.3mpa以下的运转条件下运转。
[0080]
另外，例如，在制造上述超纯水的系统41中，中空纤维膜组件10有时在被供给70℃以上80℃以下的原水的运转条件下，以外压过滤方式在供给水侧的压力的最大值为0.5mpa以上0.8mpa以下、过滤水侧的压力的最大值为0.5mpa以上0.8mpa以下且膜内外表面压差的最大值为0.3mpa以下的运转条件下运转。
[0081]
另外，例如，在制造上述超纯水的系统41中，中空纤维膜组件10有时在被供给20℃以上30℃以下的原水的运转条件下，以外压过滤方式在供给水侧的压力的最大值为0.8mpa以上1.2mpa以下、过滤水侧的压力的最大值为0.8mpa以上1.2mpa以下且膜内外表面压差的最大值为0.3mpa以下的运转条件下运转。
[0082]
本实施方式的外压过滤式的中空纤维膜组件10具有耐压性，因此，例如，为了得到
超过15m3/h那样的高透水量，即使原水供给侧的压力在常温下最大为1.2mpa，也能够在外壳无破损的情况下进行过滤运转。进而，即使在70℃～80℃的热水中，也能够以最大0.8mpa的原水供给侧的压力进行过滤运转。另外，通过将水从超纯水制造子系统取出到使用点，超纯水制造子系统的循环配管内的压力瞬间下降，之后恢复到恒定的压力。该反复的压力变动有时相对于中空纤维膜组件10的壳体主体14和连接的配管会成为负荷，但在本实施方式的中空纤维膜组件10中，由于均衡地抑制了扩径率和中空纤维膜组件10全长的伸长率，因此能够将由耐压加强引起的重量增加抑制在最小限度，并且能够长时间持续进行过滤运转。另外，由于成为在壳体主体14的内表面部不露出玻璃纤维强化树脂部23所包含的玻璃纤维24的构造，因此能够在保持耐压性的同时将离子状二氧化硅、全部硅的溶出抑制至极限。并且，在玻璃纤维强化树脂部23所使用的环氧树脂中，以数百ppm至数千ppm的浓度含有氯离子，但在本实施方式中，由于玻璃纤维强化树脂部23中的环氧树脂与滤液不接触，因此不会发生氯离子向滤液的转移，能够向使用点供给良好的滤液。实施例
[0083]
以下，通过实施例更详细地说明本发明，但本发明并不限定于这些例子。
[0084]
以下，对实施例中使用的测定方法和试验方法进行说明。
[0085]
(玻璃纤维强化树脂部的厚度)如下测定玻璃纤维强化树脂部的厚度。将覆盖后的组件外壳切断以使玻璃纤维强化树脂部的截面露出，对测定三处后得到的值进行平均而算出。
[0086]
(中空纤维膜的内径和外径)如下求出中空纤维膜的内径和外径。将中空纤维膜在与膜长度方向垂直的方向上用剃刀等薄切，使用扫描型电子显微镜测定截面的内径的长径和短径、外径的长径和短径，通过以下的式(1)、式(2)分别确定内径和外径。此外，在本实施方式中，对于任意选择的20根中空纤维膜，分别测定内径和外径，算出算术平均值，由此求出。
[0087]
[数1][数1]
[0088]
(中空纤维膜的膜厚方向的厚度)如下测定中空纤维膜的膜厚方向的厚度。如上所述，测定中空纤维膜的内径(a)和外径(b)，基于以下的式(3)求出中空纤维膜的膜厚方向的厚度。中空纤维膜的厚度＝(b
‑
a)/2
…
(3)此外，在本实施方式中，对于任意选择的20根中空纤维膜，分别测定膜厚，算出算术平均值，由此求出中空纤维膜的膜厚。
[0089]
(玻璃化转变温度)玻璃化转变温度使用perkin elmer公司制造的差示扫描热量计(dsc)装置(型号：dsc8000)进行测定。测定方法依据jis k7121的玻璃化转变温度的测定方法。此外，使用铟作为基准物质。具体而言，在完成的中空纤维膜组件中，采集约5mg的玻璃纤维强化树脂，封入专用的样品容器中，将样品容器设置在装置内后，将装置内调温至20℃并开始测定。在0
℃～200℃的范围内对样品进行升温。升温速度设为10℃/min。由得到的结果算出中间点玻璃化转变温度(tg)，并将其作为玻璃化转变温度。
[0090]
(拉伸剪切强度)如下测定拉伸剪切强度。从实际制作的膜组件的管状部切割出样品。将全长180mm、宽10mm的棒状样品从管部的长度方向切割出后，在样品长度方向的中央部12.5mm
×
10mm以外的部分，实施在一侧仅残留塑料部(后述的聚砜或abs)、在相反侧仅残留玻璃纤维强化树脂部的加工。关于其他剪切试验条件，按照jisk
‑
7161塑料
‑
拉伸特性的试验方法实施。
[0091]
(瞬时破坏试验)在瞬时破坏试验中，对中空纤维膜组件施加内压，将壳体破坏时的压力作为破坏时压力。预先用水充满中空纤维膜组件的内部，将两处喷嘴部和一处盖部密封。从剩余的一处盖部以0.2mpa/sec逐渐施加空气压。在试验时，全部在40℃的水温下实施。在长度方向上不约束中空纤维膜组件的状态下实施试验。
[0092]
(疲劳破坏试验)在疲劳破坏试验中，对中空纤维膜组件反复施加0.6mpa或1mpa的内压，记录壳体破坏时的次数。预先用水充满中空纤维膜组件的内部，将两处喷嘴部和一处盖部密封。从剩余的一处盖部施加空气压。施加压力的频率为每分钟6次。在试验时，全部在40℃的水温下实施。在长度方向上不约束中空纤维膜组件的状态下实施试验。
[0093]
(壳体的扩径率和全长伸长率的测定)如下测定壳体的扩径率和全长伸长率。预先用水充满中空纤维膜组件的内部，将两处喷嘴部和一处盖部密封。从剩余的一处盖部施加空气压。施加压力的频率为每分钟6次。在试验时，全部在40℃的水温下实施。在施加压力的前后，通过游标卡尺(mitutoyo制)直接测定管部的直径或全长的变动。
[0094]
(玻璃纤维的长度的测定)玻璃纤维的长度使用x射线ct装置通过透射观察来测定。作为该装置，使用理学株式会社制造的高分辨率3dx射线显微镜nano3dx。另外，在基于上述方法的测定困难的情况下，通过加热炉等使玻璃纤维强化树脂部的玻璃纤维以外的成分在400℃下燃烧并烧失后，使用刻度尺、光学显微镜或电子显微镜观察玻璃纤维的长度。
[0095]
(纤维体积含有率的测定)如下测定纤维体积含有率(vf)。从玻璃纤维强化树脂部除去热固化性树脂，求出玻璃纤维和热固化性树脂的各质量，进一步，使用各成分的密度将这些质量的值换算成体积，将这些体积的值代入上述式而求出。作为从玻璃纤维强化树脂部除去热固化性树脂的方法，可以使用燃烧(热分解)除去的方法作为简便且优选的方法。此时，称量充分干燥的玻璃纤维强化树脂部的质量后，使用电炉等在400～700℃下处理60～240分钟，使热固化性树脂成分燃烧。将燃烧后残留的强化纤维在干燥气氛下放冷后，通过称量算出各成分的质量。
[0096]
(实施例1)在实施例1中，作为组件外壳的材料，在塑料部中使用abs树脂(旭化成制)。为了提高粘接性，在塑料部的外表面预先用砂纸实施粗面化。用#100的砂纸实施粗面化，结果粗糙化后的表面粗糙度(ra)为6.6μm。玻璃纤维强化树脂部的覆盖全部通过手糊法实施。宽度
100mm的绷带状的玻璃布(前田硝子株式会社制、ecm13100
‑
a)彼此在管状部中的塑料部的外周部以平均30％重叠的方式连续地卷绕。此时，在将与组件外壳的管轴大致平行的玻璃纤维作为经纱、将大致垂直地配置的玻璃纤维作为纬纱的情况下，经纱的长度约为100mm，纬纱的长度约为18m。玻璃布使用将经纱和纬纱交替正交编织的平纹。然后，将片状的短切原丝毡(日东纺织株式会社制、mc300
‑
a)卷绕并层叠，使短切原丝毡成为一层。构成短切原丝毡的玻璃纤维的平均长度为5cm，它们随机地配置为片状，使用通过粘合剂将玻璃纤维彼此固定的短切原丝毡。卷绕后使其浸渍环氧树脂，使用辊挤出空气，使其紧密接触。同样地，在集管部和喷嘴部也卷绕玻璃布和短切原丝毡。环氧树脂使用jer811(三菱化学制)作为主剂，使用三亚乙基四胺(teta)(东曹制)作为固化剂，使用sr
‑
tmp(阪本药品制)作为反应性稀释剂。在使玻璃布和短切原丝毡浸渍环氧树脂后，在50℃的环境下，一边旋转工件一边熟化8小时，使环氧树脂固化，由此制造实施例1的中空纤维膜组件。
[0097]
对于实施例1的中空纤维膜组件，利用游标卡尺测定在不约束中空纤维膜组件的自由状态下施加1.0mpa的内压前后的管状部的中央部分的管径。另外，中空纤维膜组件全长的变动也同样地进行测定。结果，中央部分的扩径率r为0.21％，全长伸长率l为0.048％，r/l为4.38。然后，在长度方向上不约束中空纤维膜组件的状态下进行瞬时破坏试验。将试验结果与塑料部、玻璃纤维强化树脂部、中空纤维膜以及灌封材料的材质和尺寸等各条件一并记载在表1中。如表1所示，在实施例1的中空纤维膜组件中，组件外壳至少在5mpa下都没有被破坏。同样在长度方向上不约束的状态下实施0～0.6mpa的反复耐久性试验，但在到达50万次循环时，都未确认到中空纤维膜组件的破坏。将试验结束后的中空纤维膜组件拆解，未观察到异常。测定覆盖管状部的玻璃纤维强化树脂的纤维体积含有率(vf)，结果为40％。
[0098]
[表1]
[0099]
(实施例2)在实施例2中，将绷带状玻璃布的布重叠宽度设为70mm，重叠70％，除此以外，全部用与实施例1相同的方法制作。对于实施例2的中空纤维膜组件，利用游标卡尺测定在不约束中空纤维膜组件的自由状态下施加1.0mpa的内压前后的管状部的中央部分的管径。另外，组件全长的变动也同样地进行测定。结果，中央部分的扩径率r为0.19％，全长伸长率l为0.043％，r/l为4.42。然后，在长度方向上不约束中空纤维膜组件的状态下进行瞬时破坏
试验。将试验结果与塑料部、玻璃纤维强化树脂部、中空纤维膜以及灌封材料的材质和尺寸等各条件一并记载在表1中。如表1所示，在实施例2的中空纤维膜组件中，组件外壳至少在5mpa下都没有被破坏。同样在长度方向上不约束的状态下实施0～0.6mpa的反复耐久性试验，但在到达50万次循环时，都未确认到组件的破坏。将试验结束后的中空纤维膜组件拆解，未观察到异常。测定覆盖管状部的玻璃纤维强化树脂的纤维体积含有率(vf)，结果为38％。
[0100]
(实施例3)在实施例3中，作为玻璃纤维强化树脂部覆盖管状部方法，使用单纤维卷绕法。玻璃粗纱使用rs 220rl
‑
510(日东纺制)。在浸渍的环氧树脂中，使用xnr6805作为主剂，使用xnh6805作为固化剂，使用xna6805作为反应促进剂(全部为nagase chemtex制)。在旭化成工程制的单纤维卷绕装置上固定壳体。将四个以18kg为1组的玻璃粗纱同时从筒子架卷出，使其浸渍环氧树脂后，开始向壳体卷绕。玻璃纤维的张力调整为每根玻璃粗纱约5n。玻璃粗纱的卷绕角度在壳体中央部分调整为30
°
。卷绕后，在80℃的环境下实施8小时的熟化，促进环氧树脂的固化。集管部和喷嘴部的玻璃纤维强化树脂部与实施例1同样地通过手糊法实施。
[0101]
对于实施例3的中空纤维膜组件，利用游标卡尺测定在不约束中空纤维膜组件的自由状态下施加1.0mpa的内压前后的管状部的中央部分的管径。另外，组件全长的变动也同样地进行测定。结果，中央部分的扩径率r为0.08％，全长伸长率l为0.036％，r/l为2.28。然后，在长度方向上不约束中空纤维膜组件的状态下进行瞬时破坏试验。将试验结果与塑料部、玻璃纤维强化树脂部、中空纤维膜以及灌封材料的材质和尺寸等各条件一并记载在表1中。如表1所示，在实施例3的中空纤维膜组件中，组件外壳至少在5mpa下都没有被破坏。同样在长度方向上不约束的状态下实施0～0.6mpa的反复耐久性试验，但在到达50万次循环时，都未确认到组件的破坏。将试验结束后的中空纤维膜组件拆解，未观察到异常。测定覆盖管状部的玻璃纤维强化树脂部的纤维体积含有率(vf)，结果为54％。
[0102]
(实施例4)在实施例4中，将集管部和喷嘴部的塑料部材料变更为包含玻璃纤维的材料，在该部分不实施玻璃纤维强化树脂部的覆盖，除此以外，利用与实施例3相同的方法进行加工。对于实施例4的中空纤维膜组件，利用游标卡尺测定在不约束中空纤维膜组件的自由状态下施加1.0mpa的内压前后的管状部的中央部分的管径。另外，组件全长的变动也同样地进行测定。结果，中央部分的扩径率r为0.08％，全长伸长率l为0.037％，r/l为2.22。然后，在长度方向上不约束中空纤维膜组件的状态下进行瞬时破坏试验。将试验结果与塑料部、玻璃纤维强化树脂部、中空纤维膜以及灌封材料的材质和尺寸等各条件一并记载在表1中。如表1所示，在实施例4的中空纤维膜组件中，组件外壳至少在5mpa下都没有被破坏。同样在长度方向上不约束的状态下实施0～0.6mpa的反复耐久性试验，但在到达50万次循环时，都未确认到组件的破坏。进一步，使用在相同条件下覆盖得到的另一个组件，在长度方向上不约束的状态下实施0～1.0mpa的反复耐久性试验，但在到达50万次循环时，都未确认到组件的破坏。将试验结束后的中空纤维膜组件拆解，未观察到异常。测定覆盖管状部的玻璃纤维强化树脂部的纤维体积含有率(vf)，结果为55％。
[0103]
(实施例5)
在实施例5中，作为组件外壳的材料，在塑料部中使用聚砜树脂(solvay制)。为了提高粘接性，在塑料部的外表面预先用砂纸实施粗面化。用#100的砂纸实施粗面化，结果粗糙化后的表面粗糙度(ra)为6.6μm。玻璃纤维强化树脂部的覆盖全部通过手糊法实施。宽度50mm的绷带状的玻璃布(前田硝子株式会社制、ecm13100
‑
a)彼此在管状部中的塑料部的外周部以平均30％重叠的方式连续地卷绕。此时，在将与组件外壳的管轴大致平行的玻璃纤维作为经纱、将大致垂直地配置的玻璃纤维作为纬纱的情况下，经纱的长度约为100mm，纬纱的长度约为18m。玻璃布使用将经纱和纬纱交替正交编织的平纹。然后，在卷绕的玻璃布的外周卷绕片状的粗纱布(日东纺织株式会社制、wf350
‑
100bs6)。然后，进一步卷绕片状的短切原丝毡(日东纺织株式会社制、mc300
‑
a)。构成短切原丝毡的玻璃纤维的平均长度为5cm，它们随机地配置为片状，使用通过粘合剂将玻璃纤维彼此固定的短切原丝毡。卷绕后使其浸渍环氧树脂，使用辊挤出空气，使其者紧密接触。同样地，在集管部和喷嘴部也卷绕玻璃布和短切原丝毡。环氧树脂使用jer811(三菱化学制)作为主剂，使用三亚乙基四胺(teta)(东曹制)作为固化剂，使用sr
‑
tmp(阪本药品制)作为反应性稀释剂。在使玻璃布和短切原丝毡浸渍环氧树脂后，在50℃的环境下，一边旋转工件一边熟化8小时，使环氧树脂固化，由此制造实施例5的中空纤维膜组件。
[0104]
对于实施例5的中空纤维膜组件，利用游标卡尺测定在不约束中空纤维膜组件的自由状态下施加1.0mpa的内压前后的管状部的中央部分的管径。另外，组件全长的变动也同样地进行测定。结果，中央部分的扩径率r为0.12％，全长伸长率l为0.043％，r/l为2.79。然后，在长度方向上不约束中空纤维膜组件的状态下进行瞬时破坏试验。将试验结果与塑料部、玻璃纤维强化树脂部、中空纤维膜以及灌封材料的材质和尺寸等各条件一并记载在表1中。如表1所示，在实施例5的中空纤维膜组件中，组件外壳至少在5mpa下都没有被破坏。同样在长度方向上不约束的状态下实施0～1.0mpa的反复耐久性试验，但在到达50万次循环时，都未确认到组件的破坏。将试验结束后的中空纤维膜组件拆解，未观察到异常。测定覆盖管状部的玻璃纤维强化树脂部的纤维体积含有率(vf)，结果为40％。
[0105]
(实施例6)在实施例6中，将集管部和喷嘴部的塑料部材料变更为不包含玻璃纤维的材料，在该部分不实施玻璃纤维强化树脂部的覆盖，除此以外，利用与实施例4相同的方法进行加工。对于实施例6的中空纤维膜组件，利用游标卡尺测定在不约束中空纤维膜组件的自由状态下施加0.6mpa的内压前后的管状部的中央部分的管径。另外，组件全长的变动也同样地进行测定。结果，中央部分的扩径率r为0.08％，全长伸长率l为0.039％，r/l为2.10。然后，在长度方向上不约束中空纤维膜组件的状态下进行瞬时破坏试验。将试验结果与塑料部、玻璃纤维强化树脂部、中空纤维膜以及灌封材料的材质和尺寸等各条件一并记载在表1中。如表1所示，在实施例6的中空纤维膜组件中，在4.5mpa下从组件外壳的头部分发生泄漏。同样在长度方向上不约束的状态下实施0～0.6mpa的反复耐久性试验，但在到达40万次循环时，都未确认到来自组件的喷嘴部分的泄漏。测定覆盖管状部的玻璃纤维强化树脂部的纤维体积含有率(vf)，结果为55％。
[0106]
(比较例1)在比较例1中，作为管状部、集管部以及喷嘴部的塑料材料，使用abs树脂(旭化成制)。在组件外壳的塑料部外表面不实施玻璃纤维强化树脂部的覆盖。对于比较例1的中空
纤维膜组件，利用游标卡尺测定在不约束中空纤维膜组件的自由状态下施加1.0mpa的内压前后的管状部的中央部分的管径。另外，组件全长的变动也同样地进行测定。结果，中央部分的扩径率r为0.37％，全长伸长率l为0.065％，r/l为5.69。然后，在长度方向上不约束中空纤维膜组件的状态下进行瞬时破坏试验。将试验结果与塑料部、玻璃纤维强化树脂部、中空纤维膜以及灌封材料的材质和尺寸等各条件一并记载在表1中。如表1所示，在比较例1的中空纤维膜组件中，在3.6mpa下从管上部发生泄漏。同样在长度方向上不约束的状态下实施0～0.6mpa的反复耐久性试验，但在20万次循环时，从管状部发生泄漏。
[0107]
(比较例2)在比较例2中，作为管状部、集管部以及喷嘴部的塑料材料，使用聚砜树脂(solvay制)。在组件外壳的塑料部外表面不实施玻璃纤维强化树脂部的覆盖。对于比较例2的中空纤维膜组件，利用游标卡尺测定在不约束中空纤维膜组件的自由状态下施加1.0mpa的内压前后的管状部的中央部分的管径。另外，组件全长的变动也同样地进行测定。结果，中央部分的扩径率r为0.27％，全长伸长率l为0.052％，r/l为5.19。然后，在长度方向上不约束中空纤维膜组件的状态下进行瞬时破坏试验。将试验结果与塑料部、玻璃纤维强化树脂部、中空纤维膜以及灌封材料的材质和尺寸等各条件一并记载在表1中。如表1所示，在比较例2的中空纤维膜组件中，组件外壳至少在5mpa下都没有被破坏。同样在长度方向上不约束的状态下实施0～1.0mpa的反复耐久性试验，但在40万次循环时，从管状部发生泄漏。标号说明
[0108]
10 中空纤维膜组件11 中空纤维膜12 灌封材料13 组件外壳14 壳体主体15 盖部件16 管状部17 集管部18 喷嘴部19 螺母20 o形环21 管路22 塑料部23 玻璃纤维强化树脂部24 玻璃纤维25 玻璃纤维的布状体26 整流筒27 喷嘴部的玻璃布28 预先切割出的玻璃布41 超纯水制造系统42 供给配管
43 排出配管44 滤液配管