筒式中空纤维膜组件的制作方法_2

文档序号:9421416阅读:来源:国知局
另外,筒状外壳3的侧部在上部盖4附近设有原水出口 12。
[0061] 上部盖4具有与筒状外壳3的内径大致相等的内径,其上端侧缩径形成滤液出口 11。在上部盖4的下端侧遍及上部盖4的整个圆周地形成有凹部4A,所述凹部4A用于形成 在与筒状外壳3连接时固定第1灌封部24的第1端部外壳7的槽。在筒状外壳3与上部 盖4连接时,上部盖4的下端部和筒状外壳 3的上端的凸缘部3A抵接,形成前述槽(固定 部),利用该槽(固定部)固定后述第1灌封部24的第1端部外壳7的凸缘部7A。
[0062] 下部盖5具有与筒状外壳3的内径大致相等的内径,其下端侧缩径形成原水流入 口 10。下部盖5的上端侧在复数个位置(第1实施方式中为4处)以等间距形成有凹部 5A,所述凹部5A用于形成在与筒状外壳3连接时供保持部插入的凹陷。筒状外壳3与下部 盖5连接时,下部盖5的上端部与筒状外壳 3的下端的凸缘部3B抵接,从而在下部盖5的 上表面和筒状外壳3的凸缘部3B的下表面之间形成第1保持槽17。在第1实施方式中,销 (保持部)18被插入该第1保持槽17中。
[0063] <中空纤维膜组件> 一
[0064] 本发明的筒式中空纤维膜组件101A在其壳体内安装了如图2所示的中空纤维膜 筒100。中空纤维膜筒100具有复数个中空纤维膜1,并具有配置于壳体的滤液出口 11侧 的第1灌封部24和配置于壳体的原水流入口 1〇侧的第2灌封部奶。
[0065] <第1灌封部>
[0066] 第1灌封部24作为中空纤维膜筒1〇〇的上端侧配置于壳体的滤液出口 11侧,是 通过将由多根中空纤维膜1形成的中空纤维膜束2的第1端部使用粘合剂等粘合从而形成 第1粘合部6,并将所述第1粘合部6收纳于第1端部外壳7而构成的。此处,在中空纤维 膜束2中,中空纤维膜1在上方的端面开口的状态下被捆扎。第1端部外壳 7为圆筒状,其 上端部遍及第1端部外壳7的整个圆周地具有凸缘部7A。将第1端部外壳7的凸缘部7A 插入到使筒状外壳3和上部盖4连接时所形成的槽(固定部)中,由此,第1灌封部24液 密且气密地固定于筒状外壳3的上端邰。
[0067] 被从中空纤维膜1的外侧供给的原水透过中空纤维膜1,透过的滤液从中空纤维 膜1的中空部通过,被从该中空纤维膜1的开口部排出。
[0068] 第1实施方式中使用了第1端部外壳7,但没有必要一定使用第1端部外壳7,也 可以仅用第1粘合部6形成第1灌封部24。
[0069] <整流筒>
[0070] 第1端部外壳7在其下侧(即,原水流入口10侧)设有筒状的整流筒14,所述整 流筒M具有在轴向上延伸的复数条狭缝。整流筒14可以从狭缝部分使液体通过。整流筒 14出于防止处理原水的偏流的目的,设于壳体的原水出口12周围。将筒式中空纤维膜组件 101A蒸汽灭菌时,为了防止蒸汽排水的滞留,优选也在整流筒的下端部与筒状外壳3之间 设置用于排出蒸汽排水的间隙 28。为提高蒸汽排水的排出性,间隙28优选在组件的径向上 设为0. 5mm以上,更优选设为1mm以上。如果间隙28小于〇? 5mm,则蒸汽排水不易被排出, 有发生升温不良的可能性。如果提高所供给的蒸汽的温度,则即使蒸汽排水滞留也可以充 分地升温,但还是优选尽可能地减少蒸汽排水的滞留。另外,间隙28优选为筒状外壳3的 内径的4%以下,更优选为2%以下。如果间隙28大于筒状外壳3内径的4%,则交叉流过 滤时通过间隙28的流量增多,而通过中空纤维膜组件的径向的中央部附近的流量减少,因 此,交叉流带来的膜的清洗效率降低。
[0071]〈第2灌封部〉
[0072] 壳体的原水流入口 1〇侧配置有作为中空纤维膜筒100下端侧的第2灌封部25。 中空纤维膜1的第2端部所在的第2灌封部25通过后述的<第2灌封部的制作方法>制 作,是将由多根中空纤维膜 1形成的中空纤维膜束2使用粘合剂等粘合从而形成第2粘合 部8,并将第2粘合部8收纳于第2端部外壳9而构成的。此处,中空纤维膜1的中空部被 粘合剂密封,为不开口的状态。第2端部外壳9是在下方具有底部的圆筒状,其构成为外径 小于壳体内径。
[0073]另外,第2灌封部25具有将其在壳体的轴向上贯穿的贯穿孔I3,所述贯穿孔13承 担原水流路的作用。第2灌封部25的径向原水流路为贯穿孔I3和间隙26,贯穿孔13的流 路面积和第2灌封部25与壳体之间的间隙26的流路面积之和优选为壳体(具体而言,筒 状外壳3)的截面积的5%以上且30%以下。需要说明的是,间隙26存在保持部时,流路面 积为从贯穿孔13的截面积和间隙26的截面积之和中减去间隙26中存在保持部的面积而 得的面积。
[0074]如果该流路面积(截面积)的总和小于筒状外壳3的截面积的5%,则由于流路面 积小,所以交叉流过滤在原水液体通过时的压力损失变大。如果压力损失变大,则将第2灌 封部25推向上方向的力变大,因此,施加于保持部的负荷变大,有保持部破损的可能性,故 而不优选。另外,如果流路面积小,则原水的流动容易发生偏流,原水的流动带来的中空纤 维膜束的清洗效果降低。另一方面,如果截面积的总和大于30%,则在第2灌封部25内可 以填充中空纤维膜的面积减小。如果可以填充中空纤维膜的面积减小,则中空纤维膜的填 充率(填充密度)变大,蒸汽变得不易侵入中空纤维膜之间,有发生灭菌不良的可能性,故 而不优选。
[0075]本发明的筒式中空纤维膜组件的特征在于,利用保持部来保持第2灌封部25,并 可以在交叉流过滤时、空气洗涤时抑制中空纤维膜的浮起。
[0076]第2端部外壳9在其外周面上与形成于壳体的第1保持槽17相对的位置形成有 凹状的第2保持槽19(参见图4)。壳体设有第1保持槽17,因此可以将作为保持部的销1S 插入在使第2保持槽19和第1保持槽17相对时形成的空间中(参见图5)。即,销18被插 入第1保持槽17及第2保持槽19双方中。利用这样的构成,销18将第2端部外壳9的位 置保持在一定的范围内,因此,可以抑制交叉流过滤时、空气洗涤时中空纤维膜的浮起。
[0077] 另外,用销18保持第2灌封部25时,如图3所示,第2灌封部25和壳体之间的间 隙26能够确保可以使液体通过的流路,并能够在蒸汽灭菌时排出蒸汽排水。
[0078] 第1实施方式中使用了第2端部外壳9,但没有必要一定使用第2端部外壳9,也 可以仅用第2粘合部8形成第2灌封部25。此时,使第2保持槽19形成于第2粘合部8的 外周面。
[0079]<销的构成>
[0080]用于第1实施方式的销1S如图5所示,具有配置于中空纤维膜筒100侧的销内侧 上表面18A和销内侧下表面18B、以及配置于壳体侧的销外侧上表面18C和销外侧下表面 18D〇
[0081] 销内侧上表面18A具有朝向前端部降低的倾斜表面。销内侧下表面18B和销外 侧上表面18C具有分别与第2保持槽I9的底面(底部)19B和第1保持槽17的顶面(顶 部)17A平行的平坦表面。另外,销外侧下表面18D的前端形成为缩径的锐角状。
[0082]<中空纤维膜筒100向壳体的组装>
[0083]将中空纤维膜筒1〇〇安装至壳体时,首先将中空纤维膜筒1〇〇插入筒状外壳3,并 使筒状外壳3的凸缘部3A的上表面保持第1灌封部24的第1端部外壳7的凸缘部7A。接 着,使上部盖4的下端部经由垫片16与筒状外壳3的凸缘部3A抵接,用夹具等固定。
[0084]继而,将销18插入中空纤维膜筒100的第2灌封部25的第2端部外壳9的第2 保持槽19,与下部盖5连接。连接方法与上部盖4相同,使下部盖5的上端部经由垫片16 与筒状外壳3的凸缘部3B抵接,用夹具等固定。
[0085] 对于这样组装而得的筒式中空纤维膜组件101A而言,由于销18插入由壳体的第 1保持槽17和第2灌封部25的第2端部外壳9的第2保持槽19形成的空间,因此可以保 持第2灌封部25 (参见图5)。保持位置如果只有1处,则交叉流过滤时、空气洗涤时的水压 导致销18容易脱落,因此,优选于2个以上的位置设置销18 (第1实施方式中为4处)。
[0086] <密封部>
[0087]本发明的筒式中空纤维膜组件101A中,通过在第1灌封部24和壳体之间设有密 封部,原水侧和滤液侧被液密且气密地分离。如图1所示,通过在第1灌封部24和筒状外 壳3之间设置0型圈15或垫片等密封部件,可以将原水侧和滤液侧液密且气密地分离。0 型圈、垫片的材料没有特别限定,但如果是耐热性优异、对酸、碱、氯等的耐性也强的材料, 则更优选使用。作为材料的例子,可以举出氟橡胶、硅橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)等。
[0088]另外,将筒式中空纤维膜组件101A进行蒸汽灭菌时,蒸汽被从原水出口12供给, 产生的蒸汽排水被从原水流入口10排出,但如果在组件上部有能向上方去的空间,则空气 发生滞留从而不能充分地升温,有时会造成灭菌不良。因此,如图所示,优选在第1灌封部 24和筒状外壳3之间设置0型圈15,减少超过蒸汽的供给部向上方去的空间。
[0089] <第2灌封部和壳体的间隙>
[0090] 图3是图1的A-A线剖面图。
[0091]将筒式中空纤维膜组件101A进行蒸汽灭菌时,如图1、图3所示,优选在第2灌封 部25和壳体(即,筒状外壳3和下部盖5)之间设置间隙26。通过设置间隙26,可以使液 体在第2灌封部25和壳体之间通过,蒸汽灭菌时产生的蒸汽排水可以从该间隙26排出。间 隙26可以通过调整第2端部外壳9的外径和壳体的内径而设为所希望的间隔。为提高蒸 汽排水的排出性,间隙26优选设为在组件的径向上为0? 5mm以上,更优选为1mm以上。间 隙26如果小于0. 5_,则蒸汽排水不易被排出,有发生升温不良的可能性。虽然如果提高所 供给的蒸汽的温度,则即使蒸汽排水滞留也可以充分地升温,但优选尽可能地减少蒸汽排 水的滞留。另外,间隙26优选为筒状外壳3的内径的4%以下,更优选为2%以下。如果间 隙26大于筒状外壳3内径的4%,则交叉流过滤时通过间隙26的流量增多,而通过中空纤 维膜组件的径向的中央部附近的流量减少,因此,交叉流带来的膜的清洗效率降低。
[0092] 另外,通过在第2灌封部25和下部盖5之间也设置轴向的间隙,可以排出蒸汽排 水。对于该间隙而言,为确保蒸汽排水的排出性,优选为0. 5mm以上,更优选为1mm以上。
[0093] 例如,如果在第2灌封部25和下部盖5之间设置0型圈等密封部件,并将第2灌 封部25和下部盖5之间液密地密封,则有时蒸汽排水会滞留在密封部件的上部从而无法充 分升温,造成灭菌不良,故而不优选。
[0094] <筒式中空纤维膜组件的交叉流过滤方法>
[0095]原水从下部盖5的原水流入口 10流入筒式中空纤维膜组件101A内,未透过中空 纤维膜1的原水从原水出口 12被排出至筒式中空纤维膜组件101A的外部。从中空纤维膜 1的外侧透过至内侧的滤液从中空纤维膜1的中空部通过,从上部盖4的滤液出口 11被排 出至筒式中空纤维膜组件101A的外部。
[0096] 像这样一边使原水相对于膜面平行地流动一边过滤的方式称为交叉流过滤,具有 抑制原水中的悬浮物质等在膜面堆积的效果。另外,如果关闭原水出口 12,也可以实施将原 水全部过滤的死端过滤(dead-endfiltration)。另外,也可以通过从原水流入口 10供给 空气进行空气洗涤,实施中空纤维膜的清洗。流入的空气被从原水出口 12排出。
[0097] 如上所述,在交叉流过滤、空气洗涤中,流体从组件下部的原水流入口 10流入组 件内,被从组件上部侧侧面的原水出口 12排出,因此,利用上升流将第2灌封部25及中空 纤维膜1推向上方向的力发挥作用。如果第2灌封部25未被保持,则有第2灌封部及中空 纤维膜1被上推、中空纤维膜弯曲损伤的可能性。
[0098] <筒式中空纤维膜组件的蒸汽灭菌方法>
[0099] 本发明的筒式中空纤维膜组件在用于发酵等用途时,为了防止杂菌导致的污染, 需要蒸汽灭菌。蒸汽灭菌的标准条件为121°C、20分钟,如果温度降低,则为确保灭菌性所 需要的时间变得非常长,因此,确保温度为121°C以上是重要的。蒸汽灭菌时如果在组件内 发生空气的滞留、蒸汽排水的滞留,则有时会导致升温不良,无法确保灭菌性。空气容易滞 留于上行的死区,而蒸汽排水容易滞留于下行的死区,因此,优选尽量减少这样的滞留部。 [0100] 蒸汽灭菌
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