JP4498373B2 - 中空糸膜カートリッジ、並びにそれを用いた中空糸膜モジュール及びタンク型濾過装置 - Google Patents

Description

本発明は、加圧式又は吸引式のタンク型濾過装置、ラック型濾過装置又は浸漬型濾過装
置に装着される中空糸膜を用いた濾過カートリッジに関する。さらに詳しくは、河川水、
湖沼水、地下水、海水、生活排水、又は工場排水等の大量の原水について除濁、除菌を行
う濾過装置、活性汚泥処理の固液分離を行う濾過装置に用いられる中空糸膜カートリッジ
及びそれを用いたラック型濾過装置用モジュール又はタンク型濾過装置に関する。

従来の中空糸膜を用いたカートリッジの例としては、特許文献１に、複数の中空糸膜が外筒内に収容され、中空糸膜の両端が上部接着固定部及び下部接着固定部でそれぞれ外筒に固定され、外筒が中空糸膜の上下端部まで一体に形成された構造のものが記載されている。このカートリッジの上部接着固定部には多数本の中空糸膜の中空部が開口しているが、下部接着固定部では中空部が封止されており、かつ、接着剤層に複数の貫通穴が設けられている。また、下部接着固定部の下方に外筒で囲まれたガス室が形成されている。

この中空糸膜カートリッジは、外圧濾過用であり濾過塔に装着されて使用されるが、被
濾過物が膜の外表面に堆積すると膜の濾過性能が低下するため、一定時間濾過を行った後
には、膜面の堆積物を取り除く洗浄操作が行われる。
この洗浄操作として、濾過塔内に原水を満たした状態で中空糸膜カートリッジの下部か
らガスを流入し、気液混合流体で中空糸膜に振動を与えて膜面の堆積物を剥離するガスバ
ブリングという方法が用いられている。
しかしながら、この中空糸膜カートリッジでは、中空糸膜の両端が外筒に固定されてい
るため、中空糸膜の広がり及び振動が制限され、ガスバブリングによる洗浄効果が十分発
揮されないことがあった。特にカートリジの直径が大きくなるとこの現象が顕著であり、
長期間にわたって濾過運転を行う場合に支障をきたすという問題があった。

一方、特許文献２では、中空糸膜束の端部が接着固定されたカートリッジヘッドと下部リングとを有し、該カートリッジヘッドと下部リングとが連結固定されておらず、下部リングの接着固定層に複数のガス導入用の貫通穴が設けられた中空糸膜カートリッジが提案されている。この中空糸膜カートリッジは外筒を持たないため、ガスバブリングにおいて中空糸膜の広がりや振動が制限を受けることがなく、膜面に堆積した懸濁物の剥離とその剥離した懸濁物のカートリッジ外への排出が容易に行えるという利点を有している。

しかしながら、この中空糸膜カートリッジでは、ガスバブリング時に下部リングが浮上
して中空糸膜束が屈曲してしまうことを防ぐため、供給ガス量を制限しなければならない
。一方、十分な洗浄効果を得るべく多量のガスでガスバブリングを繰り返し長期間実施す
ると、中空糸膜束の屈曲が繰り返し起こるため中空糸膜の切断を引き起こすことがある。
したがって、いずれの場合においても長期間にわたって濾過運転を安定して行うことが困
難である。

また、特許文献３には、膜束中心部に１本の支柱を配置して上部接着固定層と下部接着固定層とを連結したカートリッジが開示されている。このカートリッジでは、中央に支柱を配置することによってガスバブリング時の中空糸膜束の座屈を回避することができるが、気泡と中空糸膜との接触効率が低いため十分な洗浄効果が得られないという問題点や、取り扱い時やガスバブリング時に発生する捩り力に対する耐久性に欠けるという問題点、及び、カートリッジを持ち運ぶ際に上部及び／又は下部の接着固定部を持たざるを得ないため取り扱い難いという問題点を有していた。
さらに、特許文献４には、膜束外周を穴の開いた籠状体で包囲したカートリッジが開示されている。このカートリッジでは、ガスバブリング時の中空糸膜の振動が規制されているため洗浄効果が低く、十分な洗浄効果を得るためには多量のガスを導入する必要があるという問題点があった。

特開昭６１−１５３１０４号公報 特開２０００−１５７８４６号公報 特開平１０−１３７５５２号公報 国際公開９８／２８０６６号パンフレット

本発明は、ガスバブリング洗浄時に各中空糸膜の広がり及び／又は振動を最大限に生ぜ
しめ、少量の導入ガス量でも中空糸膜の外表面に堆積した懸濁物を剥離しやすくするとと
もに、剥離した懸濁物を中空糸膜カートリッジの外に容易に排出でき、長期間にわたって
安定した濾過運転が可能な中空糸膜カートリッジを提供すること、及び、それを用いた濾
過装置用モジュール又は濾過装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、カートリッジヘッ
ドと下部リングとを複数の棒又はパイプで連結固定したカートリッジが、その目的に適合
し得ること、さらには、特定の引張弾性率を有する中空糸膜を使用することにより少ない
ガス量で充分な洗浄効果が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を為すにい
たった。

すなわち本発明は、下記の通りである。
（１）複数本の中空糸膜からなり両端部が接着固定層で接着固定された中空糸膜束と、一方の端部の外周に液密に固定されたカートリッジヘッドと他方の端部の外周に液密に固定された下部リングとを有する中空糸膜カートリッジにおいて、該中空糸膜が１０ＭＰａ以上９０ＭＰａ未満の引張弾性率を有するポリフッ化ビニリデン製中空糸膜であり、該カートリッジヘッドと該下部リングとが複数の棒又はその中空部に中空糸を包含していないパイプに連結固定され、且つ該複数の棒又はその中空部に中空糸を包含していないパイプは中空糸膜束の外周近傍に配置されており、カートリッジヘッド側の端部において中空糸膜の中空部が開口し、下部リング側の端部において中空糸膜の中空部が封止され、かつ、下部リング側の接着固定層に複数の貫通穴が設けられ、該貫通穴が中空糸膜束内に配置されていることを特徴とする上記中空糸膜カートリッジ。

（２）前記下部リングの端面が中空糸膜の端面より突き出している上記（１）記載の中空
糸膜カートリッジ。
（３）前記カートリッジヘッドが外周部にツバ部を有する上記（１）又は（２）記載の中
空糸膜カートリッジ。
（４）前記棒又はパイプが、前記カートリッジヘッドと前記下部リングとに接着固定層で
中空糸膜と共に接着されていることにより連結固定されている上記（１）〜（３）のいず
れか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。
（５）中空糸膜がウェーブを有している上記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の中空
糸膜カートリッジ。

（６）中空糸膜の引張弾性率が、１０ＭＰａ以上７０ＭＰａ以下である上記（１）〜（５）のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。
（７）中空糸膜が弛んだ状態であり、弛緩率が０．１％以上１０％以下である上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。
（８）下部リング側の接着固定層に設けられた前記複数の貫通穴が、各々の間に中空糸膜が存在するように配置されている上記（１）〜（７）のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。

（９）下部リング側の接着固定層に設けられた前記複数の貫通穴が、内径２〜３０ｍｍである上記（１）〜（８）のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。
（１０）前記接着固定層を構成する接着剤が、使用温度範囲で硬度７０Ｄ〜３０Ｄの特性を有するウレタン樹脂である上記（１）〜（９）のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。

本発明のカートリッジ及びそれを用いたラック型濾過装置用モジュール並びにタンク型
濾過装置は、ガスバブリング洗浄時に各中空糸膜の広がり及び／又は振動を最大限に生ぜ
しめ、少量の導入ガス量でも中空糸膜の外表面に堆積した懸濁物を剥離しやすくするとと
もに、剥離した懸濁物を中空糸膜カートリッジの外に容易に排出できるため、長期間にわ
たって安定した濾過運転が可能である。さらに、本発明のカートリッジは、実用上十分な
耐久性を有し、並びに、持ち運び等におけるハンドリングが容易であるので、実用上極め
て有用である。また、それを用いた濾過装置用モジュール及びタンク型濾過装置は、カー
トリッジを新品に更新する場合でもハウジング又はタンクを繰り返し使用できるため経済
的である。

本発明について、以下、図によって実施の形態を具体的に説明する。
図１はタンク型濾過装置に懸垂して支持された本発明にかかわる中空糸膜カートリッジ
の一実施態様を示す断面説明図、図２、図７及び図８は中空糸膜カートリッジの下部リン
グ接着固定部の構成を説明するための説明図、図６はラック型濾過装置で用いられるモジ
ュールにおける中空糸膜カートリッジの一実施態様を示す断面説明図、図９〜図１１はカ
ートリッジヘッダーを装置配管に接続する場合の実施態様を示す断面説明図である。

本発明の中空糸膜カートリッジ４は、多数本の中空糸膜３ａ、連結パイプ３ｂ、接着固
定層１１、カートリッジヘッド１２、接着固定層１４、及び下部リング１３とから構成さ
れている。
束ねられた中空糸膜３ａと連結パイプ３ｂの一方の端部は、接着剤により中空糸膜どう
しが一体的に結合されるとともにカートリッジヘッド１２内に一体的に結合されて接着固
定層１１が構成されている。そして、カートリッジヘッド１２側の中空糸膜３ａは端部が
開口している。

束ねられた中空糸膜３ａと連結パイプ３ｂの他方の端部は、接着剤により中空糸膜どう
しが一体的に結合されるとともに下部リング１３内に一体的に結合されて接着固定層１４
が構成されている。そして、下部リング側の中空糸膜３ａの端部は封止されている。また
、該接着固定層１４には、図２に例示するように、原水及び洗浄用の気体を中空糸膜束内
部に導入し、各中空糸膜外表面に効果的に接触させるため複数の貫通穴１４ａが形成され
ている。
中空糸膜カートリッジ４の直径は３０ｍｍ〜８００ｍｍで、好ましくは８０ｍｍ〜８０
０ｍｍである。中空糸膜カートリッジ４の長さは、３００ｍｍ〜３０００ｍｍの範囲が好
ましい。

本発明では、カートリッジヘッド１２と下部リング１３とが２本以上の棒又はパイプで
連結固定されているが、カートリッジヘッド１２と下部リング１３の間の中空糸膜３ａの
束の外周には、図３に例示するような従来のカートリッジにおける外筒がなく、この間の
中空糸膜はほぼ全長に亘って露出している。なお、カートリッジヘッドと下部リングとを
複数本の棒又はパイプで連結する方法は特に限定されないが、上記のように該棒又はパイ
プを接着固定層に包埋して固定するのが好ましい。

連結固定されていない場合は、ガスバブリングやフラッシングによる洗浄のさい、中空
糸膜強度、中空糸膜本数、中空糸膜長さにもよるが、ガス流量や水量を上げていくと、あ
る一定量を超えると下部リングが浮上し、中空糸膜束が屈曲する。
連結固定する棒又はパイプが１本の場合は、応力が一点に集中し、更に横方向への曲げ
やねじりに対して弱い。特にカートリッジの直径が大きくなるとこの現象が顕著であり、
長期間にわたって濾過運転を行う場合に支障を起こすことがある。
連結固定用の棒又はパイプの大きさとしては、相当直径２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲である
。ここで相当直径は４×（流路断面積）／（周囲辺長）と定義される。連結固定用の棒又
はパイプの形状は、三角形、四角形、六角形等の多角形、円形、楕円形、扇型、Ｃ字型、
又は星形等から選ばれる。特に、円形の形状のものが好ましい。また、その数は、カート
リッジの断面積や糸の本数にもよるが、２〜３０個である。

該棒又はパイプの大きさや本数は、使用時や取り扱い時にかかる機械的負荷に対して耐
え得る程度に設定する必要があるが、過大に設定すると占有面積が大きくなり結果的に単
位面積当たりの膜面積が小さくなってしまうので、必要最小限に留めるのが望ましい。そ
のためには、複数本の棒又はパイプの配置が重要な因子となる。すなわち、ガスバブリン
グやフラッシング時に下からの力を均一に受けられる様に配置されることが好ましく、例
えば、糸束の外周部に等間隔に配置したり、糸束中に分散して配置することが好ましい。
中でも糸束の外周近傍に配置した場合、該棒又はパイプを把持して取り扱うことができる
のでハンドリング性が格段に良くなるとともに、棒又はパイプの占有面積が小さくとも座
屈や捩り力に対する充分な機械的強度を確保することができるので、糸束の外周近傍に配
置することが特に好ましい。ここで外周近傍とは、糸束最外周から糸束直径の１／４内側
の範囲内をいう。

カートリッジヘッダー側接着層１１、下部リング側接着層１４と連結固定用棒又はパイ
プの固定は中空糸膜束と同時に接着剤で固定させる方法、カートリッジヘッダー及び下部
リングにあらかじめ連結固定用の棒又はパイプを挿入する穴を開け、その穴に連結固定用
棒又はパイプを挿入し、中空糸膜束と一緒に接着固定する方法、カートリッジヘッダー、
下部リング外周部より固定する方法等が取り得るが、中空糸膜と共に接着固定層に接着固
定する方法が好適である。

本発明に用いられる中空糸膜３ａとしては、孔径の点から、逆浸透膜、ナノ濾過膜、限
外濾過膜、及び精密濾過膜を用いることができる。
該中空糸膜３ａとしては、比較的少量のガス量で十分な洗浄効果が得られるので、柔軟
な中空糸膜を選定することが好ましい。具体的には、中空糸膜の引張弾性率が１０ＭＰａ
以上９０ＭＰａ未満であることが好ましく、より好ましくは１０ＭＰａ以上７０ＭＰａ以
下、さらに好ましくは１０ＭＰａ以上６０ＭＰａ以下であることが特に好ましい。該引張
弾性率は、下記の測定法で求められる値であり、膜の使用状態、即ち、湿潤状態での測定
値である。即ち、引張試験機を用いて、チャック間距離５０ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／
分の条件で引張り、伸度０．１％の時の荷重と伸度５％の時の荷重とから外挿して伸度１
００％の時の荷重を求め、該１００％時荷重を中空糸膜の断面積で除して求めた。

中空糸膜３ａの素材は特に限定されず、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリア
クリロニトリル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、
ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテ
ン）、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース、酢酸セルロース、ポリフッ化
ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン
等が挙げられ、また、これらの複合素材も使用できる。中でもポリエチレン、ポリプロピ
レン、エチレン−ビニルアルコール共重合体、セルロース、ポリフッ化ビニリデン等が、
上記の引張弾性率の膜が得られ易い点から好ましい。

また、中空糸膜の形状としては、内径５０μｍ〜３０００μｍ、好ましくは５００〜２
０００μｍであり、内／外径比が０．３〜０．８のものが好適に使用される。
さらに、該中空糸膜はウェーブを有していることが好ましい。ガスバブリングを行って
中空糸膜外表面に付着した堆積物を洗浄除去する際に、中空糸膜同士やハウジング内壁面
との接触によって中空糸膜表面が擦過してしまい、透水性能が低下する現象が起こる場合
があるが、該中空糸膜がウェーブを有していると接触面積を減少できるため擦過による透
水性能の低下を著しく減少することができる。また、該中空糸膜がウェーブを有している
場合、膜の表面から洗浄除去した堆積物が膜束中から排出性し易くなるという効果が発揮
される。

このウェーブのつき方、即ち、ウェーブ度合いは中空糸束の捲縮度で表現され、該捲縮
度が１．５以上２．５未満であることが好ましい。該捲縮度が１．５未満では擦過現象の
抑制や堆積物の排出性が十分でなく、２．５以上では、束外径が大きくなりカートリッジ
の接着固定部が大きくなってしまう等の不利な点を招くことになる。ここでいう捲縮度と
は、１０００本の中空糸膜を束ねて整えた後に、端部にバネ秤を取り付けた厚さ２００μ
ｍ、幅４０ｍｍのＰＥＴフィルムを該中空糸膜束に巻きつけ、バネ秤を引っ張って１ｋｇ
重の荷重を印加した状態で該中空糸膜束の周長を測定し、下式で計算して求めた値である
。
捲縮度＝（周長〔ｍ〕／π）^２／（（中空糸膜外径〔ｍ〕）^２×中空糸膜本数）

また、本発明のカートリッジにおいては、中空糸膜がやや弛んだ状態で固定されている
ことが好ましい。この弛み状態は下記の弛緩率で表現され、弛緩率が０．１〜１０％であ
ることが好ましく、１〜５％が特に好ましい。該弛緩率が０．１％未満では、ガスバブリ
ング時の中空糸の振動が制約され、膜面洗浄効果が低下する傾向が強くなり、１０％を超
えると中空糸膜間の距離がいたずらに大きくなるため、気泡との接触効率が低下して膜面
洗浄効果が低下する傾向が出てくる。
この弛緩率とは、カートリッジを水平状態に保った状態で含水状態の中空糸膜束の自重
による撓み距離Ｌ２を測定し、該Ｌ２を棒又はパイプで固定されたカートリッジヘッダー
と下部リング各々の接着剤界面（カートリッジ中央側の表面）間の距離Ｌ１で除した百分
率であり、下式で表される。
弛緩率＝（Ｌ２／Ｌ１）×１００

本発明に用いられる接着剤としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、エポキシアクリレ
ート樹脂、シリコン樹脂等の高分子材料が好ましい。中でも、ウレタン樹脂は比較的短時
間で反応が完結するので特に好ましい。また、これらの接着剤で固定化されたカートリッ
ジヘッドでは、使用中に生じる差圧に耐え得る耐圧性を有することが必要であり、そのた
めには適度な硬さを有していることが望ましい。一方、ガスバブリング時の振動によって
中空糸膜の接着界面で膜破断が起こる場合があるが、適度な柔らかさを有した接着剤を使
用することによって、この膜破断を防止することができる。したがって、使用上必要充分
な耐圧性を付与し、かつ、膜破断を防止するためには、使用温度範囲で硬度３０Ｄ〜７０
Ｄの特性を有する接着剤を使用することが好ましい。なお、ここでいう硬度は、ショア硬
度計を実質的に平滑な面を有する試料面に押し当てた時に、１０秒後に示した値をいう。
この値が７０Ｄを超えると中空糸膜との接着界面で膜破断が起こる傾向が強くなる。また
、３０Ｄ未満では耐圧性が不足して接着固定部が破損してリークを起こす場合がある。
接着方法としては、遠心接着法や静置接着法等の公知の方法等が用いられる。接着剤の
硬化収縮や強度を改善したい場合には、上記接着剤にガラスファイバー、カーボンファイ
バー等の繊維状物、カーボンブラック、アルミナ、シリカ等の微粉体を含有させてもよい
。

本発明に用いられるカートリッジヘッド１２、下部リング１３、連結棒及びパイプ３ｂ
の素材は、特に限定されず、また、同一でも異なっていてもよいが、熱可塑性樹脂やステ
ンレス鋼、ＦＲＰ等の複合材料が好ましく用いられる。
熱可塑性樹脂としては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリイミド、ポリエー
テルイミド、ポリアミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン）、ポリフッ化ビニリデン、エチレン
−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、
アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、ポリフェニレンエー
テル、等が用いられる。ステンレス鋼としては、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３１６等が用いら
れる。

カートリッジヘッド１２は、中空糸膜カートリッジ４をタンク型濾過装置又はラック型
濾過装置のモジュールハウジングに懸垂する際の固定部となり、また、原水と濾水を分離
するシール部となるため、カートリッジヘッド１２は懸垂、固定、シールの構造に合わせ
た形状で作製される。例えば、外周部に段差を設けたり、溝を設けたり、径方向外側に突
き出したツバ部を設けたりしてもよい。その好適な例を図９〜図１１に示す。
また、カートリッジヘッド１２の径方向の断面形状は、円形のほか、四角形、六角形、
楕円形等であってもよいが、カートリッジヘッド１２と接着固定部とのシール性や濾過タ
ンクの製作の容易さから円形が好ましい。

本発明の下部リング側の接着固定層１４に設けられた貫通穴１４ａは、接着固定層自体
に開けられた穴で、貫通穴の大きさとしては、相当直径２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲が好まし
く、５ｍｍ〜２５ｍｍの範囲が特に好ましい。２ｍｍ未満では供給水中の懸濁物質が付着
し閉塞してしまう場合がある。特に、活性汚泥処理水のような高濃度の懸濁物質を含む水
を処理する場合には、この傾向が強くなるので５ｍｍ以上にすることが望ましい。また、
３０ｍｍを超える場合では、膜束全体に均一に気泡を導入し難くなり、ガスの利用効率が
低下する傾向がある。ここで相当直径は４×（流路断面積）／（周囲辺長）と定義される
。貫通穴の形状は、三角形、四角形、六角形等の多角形、円形、楕円形、扇型、Ｃ字型、
又は星形等任意である。
また、その穴の数は、カートリッジの断面積や糸の本数にもよるが、２〜３００個程度
であり、好ましくは５〜１００個、より好ましくは１０〜６０個の範囲である。

ある接着固定断面について見た場合の貫通穴の配置としては、貫通穴が中空糸膜束内に
あることが必要である。膜束外部に貫通穴を配置した場合には、貫通穴から上昇する気泡
と中空糸膜との接触が十分に行われず、供給したガスの利用効率が低下する。貫通穴の配
置としては、一つの貫通穴と他の少なくとも１つの貫通穴との間には必ず中空糸膜が存在
するように分散配置するのが特に好ましく、中空糸膜束の中心部に多く設けることが更に
好ましい。例えば多重円と放射状線との交点、格子の交点、又は、多数の正三角形の頂点
の位置などに、接着固定断面上に分散するように貫通穴を設けることが好適である。図７
には、膜束内に放射状に貫通穴を配置し、ある一つの貫通穴について見たとき、ある一対
の貫通穴の間に必ずしも中空糸膜が存在しないが、他の一対の貫通穴の間には中空糸膜が
存在する例を示す。このような配置にして貫通穴間に適度な空間を設けることによって、
例えばラック型濾過装置用のモジュールにおいて、ガスバブリング後に供給水入口から剥
離した懸濁物を効果的に排出することができる。また、図８には、いずれの対の貫通穴の
間にも中空糸膜が存在するように配置した例を示す。このような貫通穴の配置によって、
導入するガスの利用効率を高めることができ、少量のガスでも必要な洗浄効果を得ること
ができる。

本発明では、下部リング１３は、好ましくは中空糸膜３ａの端部より突き出してスカー
ト部を形成し、中空糸膜束の外周に固定され、接着固定層と下部リングで囲まれたガス層
１４ｂを形成する。下部リング１３の中空糸膜端面から突き出した長さは、カートリッジ
の直径、供給される気体量や、貫通穴の直径と数によるが、気体の散逸を防ぐためには５
ｍｍ〜２００ｍｍであることが好ましい。長すぎるとカートリッジの全長が長くなり無駄
なスペースができるので好ましくない。短すぎると、カートリッジに供給された気体が有
効に貫通穴へ導かれず、横方向に散逸する傾向がでてくる。なお、スカート部の下部は開
放状態としてその下方からガスを導入することができるし、また、スカート部の下部を密
閉状態とするための着脱可能な蓋を接合し、該蓋及び／又は該スカートを形成する突き出
し部に直接ガス供給手段を接合してガス層１４ｂにガスを導入することもできる。

下部リング１３の径方向の断面形状は、円形のほか、四角形、六角形、楕円形等であっ
てもよいが、濾過タンクにカートリッジを装着する場合は、カートリッジヘッドの形状と
同じ形状にすることが好ましく、特に円形が好ましい。
本発明の中空糸膜カートリッジは、以下のようにして製造することができる。一方の端
部中空部を目止めした中空糸膜束と連結固定用パイプを、カートリッジヘッド１２に挿入
し、接着剤を流し込んで中空糸膜同士、連結固定用パイプ、及び、中空糸膜束とカートリ
ッジヘッド１２とを液密的に接着固定し、中空糸膜と接着固定層を一緒に切断して中空糸
膜端部を開口させる。

他方の中空糸膜端部は、中空部を目止めせずに、連結固定用パイプと一緒に下部リング
に挿入し、更に中空糸膜束内に貫通穴１４ａを形成するための所定の棒、パイプ又は板を
セットする。そして、下部リング１３内に接着剤を流し込んで中空糸膜同士、連結固定用
パイプ、及び中空糸膜束と下部リング１３とを接着固定する。この時中空糸膜端部の中空
部は同時に接着剤により封止される。その後、貫通穴１４ａ形成用の棒、パイプ又は板等
を接着固定層から取り出して貫通穴１４ａを形成する。
また、中空糸膜束内に貫通穴１４ａ形成用の棒、パイプ、又は板をセットして接着固定
し、貫通穴１４ａ形成用治具を取り出した後で、接着固定層の外周に下部リング１３を接
着、又は溶接により固定してもよい。

つぎに、本発明に係る中空糸膜カートリッジを懸垂、固定したタンク型濾過装置の例（
図１）を説明する。
図１において、１は原液を供給して濾過を行うタンク型濾過装置であり、例えば、河川
水、湖沼水、地下水、海水、又は、生活排水、工場排水等大量の原水を除濁、除菌する水
処理に適用することができる。
タンク式濾過装置１の濾過タンク２は、タンク本体２ａと蓋２ｂとから構成され、タン
ク本体２ａの内壁部の所定の高さの位置に仕切板６が溶接等により液密的に固定されてい
る。タンク本体２ａと仕切板６とにより形成された空間により供給水室７が形成される。
また、パッキン９を介して仕切板６と蓋２ｂとにより形成された空間により処理水室１０
が形成される。

濾過タンク２の内部は、上記のように濾過タンク２に固定された仕切板６によって２室
に分割され、この仕切板６に、本発明に係る中空糸膜カートリッジ４がその一端を支持さ
れた状態で供給水室７内に懸垂している。
中空糸膜カートリッジ４を懸垂して支持する仕切板６は、中空糸膜カートリッジと水圧
による荷重に対抗し得る強度を有する所定の厚さで構成され、中空糸膜カートリッジ４が
挿入される複数の貫通穴６ａが所定位置に形成されている。

仕切板６の貫通穴６ａの下部には該貫通穴６ａの径方向内側に突出する突出部６ｂが形
成され、該突出部６ｂに中空糸膜カートリッジ４の上端外周部に設けられたカートリッジ
ヘッド１２の下端部が当接して該中空糸膜カートリッジ４を懸垂して支持するようになっ
ている。他の実施態様として、カートリッジヘッドに径方向外側に突出したツバ部を設け
、ツバ部下面と仕切板６の上面がガスケットを介して当接して中空糸膜カートリッジを懸
垂して支持するようにしてもよい。
なお、仕切板６の貫通穴６ａの壁面に設けられた溝部６ｃにはＯリング１５が嵌入され
ており、このＯリング１５にカートリッジヘッド１２の外部壁面が圧接することによりカ
ートリッジヘッド１２が仕切板６に対して液密的に取り付けられる。なお、Ｏリング１５
を嵌入する溝部をカートリッジヘッド１２側に設けてもよい。

また、カートリッジヘッド１２の上端面は仕切板６の貫通穴６ａの壁面に対して着脱可
能に設けられた係使部材１６により係止され、これによってカートリッジヘッド１２が仕
切板６に固定され、中空糸膜カートリッジ４が安定して濾過タンク２内部に収容される。
上記構成において、タンク型濾過装置１による濾過運転時には、ポンプ（図示されてい
ない）により濾過タンク２のタンク本体２ａの下部に設けられた供給水入口２ｃから供給
水室７に供給された原水は、該供給水室７に充満し、各中空糸膜３ａの外周面に導かれる
。
各中空糸膜３ａの外周部近傍の原水は、中空糸膜３ａの外部から内部に加圧濾過され、
その濾水は中空糸膜３ａの開口された上端部から処理水室１０に導かれる。処理水室１０
に収容された濾水は、蓋２ｂの上部に設けられた処理水取出口２ｄから濾水タンク２の外
部に取出される。
他の運転方法として、供給水室７に原水を充満させながら、処理水取出口２ｄから吸引
ポンプ（図示されていない）により処理水室１０を吸引し陰圧にして濾過する方法も適用
できる。

中空糸膜３ａを濾水により逆洗する場合は、処理水取出口２ｄから濾水を供給して供給
水室７に逆流させ、中空糸膜３ａ外壁に蓄積した懸濁物質（非透過物）を排除して、供給
水入口２ｃから濾過タンク２の外部に排出する。
また、中空糸膜３ａをガスバブリングする場合は、供給水室７に原水を満たした状態で
、まずタンク本体２ａの下部に設けられたガス供給口２ｆから供給水室７にガスを供給す
る。ガスは、ノズル５ａから原水が満たされた供給水室７の内部に気泡状となって流入し
、各下部リング１３から接着固定層１４の貫通穴１４ａを通過して各中空糸膜３ａを振動
させて中空糸膜３ａの表面に付着している懸濁物を剥離する。なお、供給水室７の上部に
溜まるガスは、タンク本体２ａの上部に設けられたガス排出口２ｇから濾過タンク２の外
部に排出される。また、上記ガスバブリングにおいて中空糸膜カートリッジ４はカートリ
ッジヘッド側接着固定層１２と下部リング側接着固定層１４がＳＵＳパイプ３
ｂで連結固
定されているため、ガス流量にかかわらず下部リングが浮上することもなく、下部リング
１３がノズル５ａより外れることもなく、良好な洗浄が行われる。

上記ガスバブリング運転では、例えば、まず、供給水室７内に原水を張った状態、即ち
、供給水室７内で原水が静止して滞留している状態で、空気又は窒素ガス又は酸素ガスを
供給する。そして、ガスバブリング後、前述した逆洗運転を行い、処理水取り出し口２ｄ
から供給された濾水によって、上述のように剥離した懸濁物質を押し流す。剥離した懸濁
物質を含む濾水は、供給水入り口２ｃから濾過タンク２の外部に排出され、廃液タンク（
図示せず）に収容される。
ガスバブリング運転と逆洗運転の順序は、どちらが先でもよく、また、同時運転を行っ
てもよいが、逆洗とガスバブリングとを同時に行う場合、中空糸膜の振動に付随して起こ
りがちな膜面の擦過を防止することができて好適である。なお、上記の逆洗運転とガスバ
ブリング運転の頻度は、濾過運転の安定性を見ながら決めることが望ましい。

次に、中空糸膜カートリッジを処理水ヘッダー配管に懸垂、固定したタンク型濾過装置
の例（図４）を説明する。
図４において、中空糸膜カートリッジ４はカートリッジヘッド１２の外周部に設けられ
たカートリッジヘッドツバ１２ａにより、処理水ヘッダー配管１７から分岐した枝管１８
に、ガスケット１９を介してクランプ２０により懸垂し、固定されている。
上記構成において、タンク型濾過装置１による濾過運転時には、ポンプ（図示せず）に
より濾過タンク２のタンク本体２ａの下部に設けられた供給水入口２ｃから供給水室７に
供給された原水は、該供給水室７を充満し、各中空糸膜３ａの外周面に導かれる。各中空
糸膜３ａの外周部近傍の原水は、中空糸膜３ａの外部から内部に加圧濾過され、その濾水
は中空糸膜３ａの開口された上端部から枝管１８を通って処理水ヘッダー配管１７に導か
れる。処理水ヘッダー配管内の濾水は、タンク本体２ａに設けられた処理水出口２ｄから
濾過タンク２の外部に排出される。

中空糸膜３ａで濾過されない濃縮水は、濾過タンク２の上部に設けられた蓋２ｂの濃縮
水出口２ｇより濾過タンク２の外部に排出される。
中空糸膜３ａを濾水により逆洗する場合は、処理水取出口２ｄから濾水を供給して供給
水室７に逆流させ、中空糸膜３ａ外壁に蓄積した懸濁物質（非透過物）を排除して濃縮水
出口２ｇから濾過タンク２の外部に排出する。
また、中空糸膜カートリッジ４をガスバブリングする時は、供給水室７に原水を満たし
た状態で、まず、タンク本体２ａの下部に設けられたガス供給口２ｆから供給水室７にガ
スを供給する。ガスはノズル５ａから供給水室７の内部に気泡状となって流入し、各下部
リング１３から接着固定層１４の貫通穴１４ａを通過して各中空糸膜３ａの外周側面に導
かれ、各中空糸膜３ａ束内の水を攪拌すると共に各中空糸膜３ａを振動させて中空糸膜３
ａの表面に付着している懸濁物を剥離する。中空糸膜３ａを振動させたガスは、蓋２ｂに
設けられた濃縮水出口２ｇから濾過タンク２の外部に排出される。

上記のガスバブリング運転と逆洗運転の順序は、どちらが先でもよく、また、同時運転
を行ってもよいが、逆洗とガスバブリングとを同時に行う場合、中空糸膜の振動に付随し
て起こりがちな膜面の擦過を防止することができて好適である。なお、上記の逆洗運転と
ガスバブリング運転の頻度は、濾過運転の安定性を見ながら決めることが望ましい。
上記ガスバブリングにおいて中空糸膜カートリッジ４はカートリッジヘッド側接着固定
層１２と下部リング側接着固定層１４がＳＵＳパイプ３ｂで連結固定されているため、ガ
ス流量にかかわらず下部リングが浮上することもなく、下部リング１３がノズル５ａより
外れることもなく、良好な洗浄が行われる。

つぎに、本発明に係る中空糸膜カートリッジを懸垂、固定したラック型濾過装置用モジ
ュールの例（図５及び６）を説明する。なお、本発明でいうモジュールとは、少なくとも
供給水入口及び上部に開口部を有するハウジングと中空糸膜カートリッジとから構成され
ており、該中空糸膜カートリッジが該ハウジング内に挿入され、ハウジングの上部の開口
部に液密的に脱着可能な状態で固定されている組立体をいう。
ハウジング２１ａは、下部に供給水入口２ｃを有し、上部に濃縮水ノズル２２を設けた
ハウジングヘッド２１ｂを有している。又はウジングヘッドは２重管構造になっており、
内壁にはヘッド開口部があって外壁内側との空間部を介して濃縮ノズル２２に連通してい
る。カートリッジは内壁の内側に収容される。

本発明の中空糸膜カートリッジは、該ハウジングに上部から挿入され、該カートリッジ
のツバ部１２ａによりハウジングヘッド上端にガスケット又はＯリングを介して液密的に
固定される。また、該カートリッジのツバ部１２ａと処理水出口２ｄを有するキャップ２
４とはＯリング２５を介して液密的に固定される。なお、ハウジングヘッド２１ｂと該ツ
バ部１２ａ及びキャップ２４は、ハウジングナット２３により一体的に固定される。
上記構成において、ラック型濾過装置による濾過運転時には、ポンプにより供給水配管
（図示されていない）を介して供給水入口２ｃからハウジング２１ａ内に供給された原水
は、下部リング１３内に充満し、貫通穴１４ａを通って各中空糸膜３ａの外周面に導かれ
る。

各中空糸膜３ａの外周部近傍の原水は、中空糸膜３ａの外部から内部に加圧濾過され、
その濾水は中空糸膜３ａの開口された上端部からキャップ２４内に導かれる。キャップ２
４内に導かれた濾水は、処理水取出口２ｄからラック型装置の濾水配管（図示していない
）を介しての外部に取出される。なお、各中空糸膜３ａの外周面に導かれた原水は、その
一部をヘッド開口部２７を介して濃縮ノズル２２へ導き濃縮水出口２ｇから装置の循環タ
ンク或は原水タンク（図示していない）に返送することもできる。
中空糸膜３ａを濾水により逆洗する場合は、処理水取出口２ｄから濾水を供給してハウ
ジング２１ａ内に逆流させ、中空糸膜３ａ外壁に蓄積した懸濁物質（非透過物）を排除し
てヘッド開口部２７を通って濃縮ノズル２２から外部へ排出する。また、逆流させた濾水
によって洗浄を行った懸濁物含有液は、下部リング１３にある貫通口１４ａを通して下部
の供給水口２ｃから排出することもできる。

また、中空糸膜３ａをガスバブリングする場合は、ハウジング２１ａ内に原水又は濾水
を満たした状態で、まず供給水入口２ｃの下部に接続された配管に設けられたガス供給口
（図示していない）から下部リング１３にガスを供給する。供給されたガスは、下部リン
グ１３の下方に設けられたスカート部に滞留しつつ接着固定層１４の貫通穴１４ａを通過
し、各中空糸膜３ａを揺動させて中空糸膜３ａの表面に付着している懸濁物を剥離する。
なお、ガスバブリング中に上記の逆洗を同時に行い、洗浄水を濃縮水ノズル２２を介して
外部へ排出することもでき、この場合中空糸膜の振動に付随して起こりがちな膜面の擦過
を防止することができて好適である。

ついで、必要に応じてフラッシングを行うこともできる。ここでいうフラッシングとは
、上記のガスバブリングで剥離した懸濁物を外部へ排出する工程をいう。該フラッシング
は、原水を供給水入口２ｃから導入して濃縮水ノズル２２から排出する方法で通常行われ
る。
上記ガスバブリングにおいて中空糸膜カートリッジ４はカートリッジヘッド側接着固定
層１２と下部リング側接着固定層１４がＳＵＳパイプ３ｂで連結固定されているため、ガ
ス流量にかかわらず下部リング１３が浮上することもなく、良好な洗浄が行われる。

以下に本発明のカートリッジに関する具体的な実施例を示す。
中空糸膜Ａ
平均一次粒径０．０１６μｍ、比表面積１１０ｍ^２／ｇの疎水性シリカ（日本アエロジ
ル製：アエロジルＲ−９７０（商品名））２３ｗｔ％、フタル酸ジオクチル３０．８ｗｔ
％、フタル酸ジブチル６．２ｗｔ％をヘンシェルミキサーで混合し、これに重量平均分子
量２４２０００のＰＶｄＦ（呉羽化学工業製：クレハＫＦポリマー＃１０００（商品名）
）４０ｗｔ％を添加し再度変シェルミキサーで混合した。

該混合物を３０ｍｍφの二軸押し出し機に中空糸状紡口を取り付けた中空糸製造装置に
て空中を経て４０℃の水槽中に２０ｍ／分の速度で溶融押し出しして中空糸状に成形した
。該成形物を連続的に可変な隙間を有するスポンジベルト式引き取り機で２０ｍ／分の速
度で引き取り、空間温度４０℃に制御した加熱槽を経由して、４０ｍ／分の同様なスポン
ジベルト式引き取り機で引き取り２．０倍に延伸した。さらに、空間温度８０℃に制御し
た加熱槽を経由し、冷却水槽の水面に位置する一対の凹凸ロールで中空糸膜を連続的に挟
んで冷却した後にスポンジベルト式引き取り機で３０ｍ／分の速度で引き取って１．５倍
まで延伸糸を収縮させた後、カセで巻き取った。

次いで、巻き取った中空糸膜を３０℃の塩化メチレン中に１時間浸漬を３回繰り返して
フタル酸ジオクチル、フタル酸ジブチルを抽出した後、乾燥させた。ついで、５０％エタ
ノール水溶液に３０分間浸漬し、さらに、水中に移して３０分間浸漬して中空糸膜を水で
濡らした後、４０℃の５％苛性ソーダ水溶液に１時間浸漬することを２回繰り返して疎水
性シリカを抽出し、６０℃の温水で１２時間洗浄して乾燥した。
得られた中空糸膜は、外径１．２５ｍｍ、内径０．６５ｍｍで、純水透水量６０００リ
ットル／ｍ^２／時間／０．１ＭＰａ、引張弾性率１９．６ＭＰａであり、捲縮度１．６８
であった。

［中空糸膜Ｂ］
上記の中空糸膜Ａをオーブン中で１４０℃２時間の加熱処理を行った。得られた中空糸
膜は、外径１．２４ｍｍ、内径０．６５ｍｍで、純水透水量５３００リットル／ｍ^２／時
間／０．１ＭＰａ、引張弾性率４０．２ＭＰａであり、捲縮度１．７２であった。
［中空糸膜Ｃ］
ＷＯ００／６３１２２号公報記載の方法により、例１のＰＶｄＦ製中空糸膜を製造した
。該中空糸膜は、引張弾性率が７７．３ＭＰａであり、捲縮度が１．７４のウェーブを有
していた。

［中空糸膜Ｄ］
ＷＯ９７／０３６７７号公報記載の方法により、例１のポリスルホン製中空糸膜を製造
した。該中空糸膜は、引張弾性率が１００ＭＰａであり、ウェーブがないストレート状で
あって、捲縮度１．４５であった。
［中空糸膜Ｅ］
特開平０３−４２０２５号公報記載の方法により、例１のポリエチレン製中空糸膜を製
造した。該中空糸膜は、引張弾性率が５０ＭＰａであり、ウェーブがないストレート状で
あって、捲縮度１．４７であった。

〔実施例１〕
６４００本の上記中空糸膜Ｂを用い、図１０に示す平型ツバ部を有するカートリッジヘ
ッドと、図８に示す１１ｍｍφの貫通穴２６ヶを有し、長さ４０ｍｍの突き出し部を有す
る下部リング、及び、外径１０ｍｍ、肉厚１ｍｍのＳＵＳ製パイプ２本とからなるカート
リッジを作製した。該パイプは図８に示すように中空糸膜束内最外周部に配置し、該中空
糸膜と二液性熱硬化型ウレタン樹脂（サンユレック製：ＳＡ−６３３０Ａ２／ＳＡ−６３
３０Ｂ５（商品名））を用いて接着固定した。なお、カートリッジヘッド及び下部リング
はＡＢＳ製であり、該接着剤は５℃及び４０℃でのショア硬度が各々６５Ｄ、４０Ｄであ
る。

該カートリッジヘッドと下部リングの外径は、各々１６７ｍｍ、１５０ｍｍであり、カ
ートリッジヘッド部及び下部リングにおける接着厚みが、各々６５ｍｍ、３０ｍｍである
。また、中空糸膜の有効長は２０１０ｍｍであり、膜の弛緩率は４％であった。
該カートリッジは、２本のパイプを把持して容易に持ち運ぶことができた。
図５に示すハウジング内に該カートリッジを収納し、ハウジングナットを用いてキャッ
プを接合した。接合にあたっては、図１０に示すようにしてハウジング及びキャップとカ
ートリッジヘッドと間に２つのＯリングを介して液密的に固定した。

上記のモジュールをラック装置に取り付け、富士川の水を原水とした濾過試験を行った
。運転条件を以下に示す。
濾過水量：２．７ｍ／日
濃縮水量：濾過水量の１／２倍
逆洗水量：濾過水量の１．５倍
ガス（空気）流量：０．３ｍｌ／秒／本−膜
フラッシング水量：２ｍ^３／時間
運転サイクル：濾過２８．５分−逆洗／ガスバブリング（同時）１分−フラッシング０
．５分

なお、逆洗時には、逆洗水に次亜塩素酸ナトリウムを４ｍｇ／リットルの割合で添加し
て供給した。
運転中の逆洗後の膜間差圧（２０℃換算値、以下の実施例でも同様）は、４８時間後ま
でに暫増して４０ｋＰａに達し、それ以降安定に推移して１０００時間後でも４０〜４５
ｋＰａであった。
なお、運転期間中の水温は８℃〜１３℃であり、平均濁度は３ｐｐｍであった。
１０００時間の運転後、カートリッジを取出して中空糸膜やカートリッジの接着部を観
察したが、何ら異常はなかった。

〔実施例２〕
中空糸膜Ｃを用い、カートリッジヘッドを図９に示すフェルール型にした他は実施例１
と同様にしてカートリッジを作製した。該カートリッジにおける中空糸膜の弛緩率は２％
であった。
該中空糸膜カートリッジを図４に示すようなタンク型装置に取り付け、濾過実験を行っ
た。運転条件を以下に示す。
濾過水量：２．４ｍ／日
濃縮水量：濾過水量の１／２倍
逆洗水量：濾過水量の１．５倍
ガス（空気）流量：０．３ｍｌ／秒／本−膜
フラッシング水量：３ｍ^３／時間
運転サイクル：濾過２８分−逆洗／ガスバブリング（同時）１分−フラッシング１分

なお、逆洗時には、逆洗水に次亜塩素酸ナトリウムを４ｍｇ／リットルの割合で添加し
て供給した。
運転中の逆洗後の膜間差圧は、４８時間後までに暫増して６０ｋＰａに達し、それ以降
安定に推移して１０００時間後でも６５〜７０ｋＰａであった。
なお、運転期間中の水温は１２℃〜１６℃であり、平均濁度は３ｐｐｍであった。
１０００時間の運転後、カートリッジを取出して中空糸膜やカートリッジの接着部を観
察したが、何ら異常はなかった。

〔実施例３〕
中空糸膜Ａを用い、カートリッジヘッドを図９に示すフェルール型にし、１０ｍｍφの
ＦＲＰ製丸棒４本を用いた他は実施例１と同様にしてカートリッジを作製した。該丸棒は
中空糸膜束を４等分した位置であり、かつ、最外周の位置に配置した。該カートリッジに
おける中空糸膜の弛緩率は５％であった。
該カートリッジは、対向する２本の丸棒を把持して容易に持ち運ぶことができた。
実施例２と同様にしてタンク型濾過装置での濾過実験を行った。
運転中の逆洗後の膜間差圧は、４８時間後までに暫増して４０ｋＰａに達し、それ以降
安定に推移して１０００時間後でも４０〜４５ｋＰａであった。
なお、運転期間中の水温は１４℃〜１８℃であり、平均濁度は３ｐｐｍであった。
１０００時間の運転後、カートリッジを取出して中空糸膜やカートリッジの接着部を観
察したが、何ら異常はなかった。

〔実施例４〕
カートリッジヘッドを図１１に示すねじ山付き型にし、下部リングの突き出し部の長さ
を１００ｍｍ、接着剤として二液性熱硬化型ウレタン樹脂（サンユレック製：ＳＡ−６３
３０Ａ２／ＳＡ−６３３０Ｂ４（商品名））を使用した他は実施例１と同様にしてカート
リッジを作製した。該接着剤は５℃及び４０℃でのショア硬度が各々５２Ｄ、３５Ｄであ
る。また、該カートリッジにおける中空糸膜の弛緩率は４％であった。

該中空糸膜カートリッジを図１１に示すようにして配管に接続し、原水水槽に浸漬して
吸引濾過を行った。なお、該カートリッジの下部リングの突き出し部には、該突き出し最
下端部から１０ｍｍのところに貫通穴を設け、該貫通穴にエアー供給用のノズルを差込ん
で固定して、スカート内に直接エアーを供給できるようにした。運転条件を以下に示す。
濾過水量：２．７ｍ／日
逆洗水量：濾過水量の１．５倍
ガス（空気）流量：０．３ｍｌ／秒／本−膜
運転サイクル：濾過１８分−逆洗／ガスバブリング（同時）１分−ドレイン０．５分−
原水供給０．５分
（即ち、所定時間の濾過の後に逆洗とガスバブリングを同時に行い、次いで、原水水槽
中の液を外部に排出した後に原水を供給して原水水槽を満水状態にし、その後濾過を開始
するサイクルである。）

なお、濾過中は濾過水量と同量の原水を連続的に原水水槽に供給した。また、逆洗時に
は、逆洗水に次亜塩素酸ナトリウムを４ｍｇ／リットルの割合で添加して供給した。
運転中の逆洗後の吸引圧は、４８時間後までに暫増して５０ｋＰａに達し、それ以降安
定に推移して１０００時間後でも５０〜５５ｋＰａであった。
なお、運転期間中の水温は１２℃〜１６℃であり、平均濁度は５ｐｐｍであった。
１０００時間の運転後、カートリッジを取出して中空糸膜やカートリッジの接着部を観
察したが、何ら異常はなかった。

〔実施例５〕
３ｍｍφの貫通穴２００ヶを下部リングの中空糸膜束内に均等に配置にした他は実施例
４と同様にしてカートリッジを作製した。該カートリッジにおける中空糸膜の弛緩率は４
％であった。
実施例４と同様にして濾過実験を行った。この運転期間中の水温は１２℃〜１６℃であ
り、平均濁度は５ｐｐｍであった。
運転中の逆洗後の吸引圧は、４８時間後までに暫増して５０ｋＰａに達し、それ以降安
定に推移し、５００時間後では５５ｋＰａであった。その後も暫増する傾向がみられたが
１０００時間後でも６５ｋＰａであった。
１０００時間の運転後、カートリッジを取り出して中空系膜やカートリッジの接着部を
観察したところ、特に異常はなかった。

〔実施例６〕
カートリッジヘッドと下部リングの外径が、各々９０ｍｍ、７８ｍｍであり、カートリ
ッジヘッド部及び下部リングにおける接着厚みが、各々３０ｍｍ、２０ｍｍ、中空糸膜Ｂ
が１６００本、接着剤として二液性熱硬化型ウレタン樹脂（日本ポリウレタン製：ＫＣ−
３７４／ＫＮ−５７５（商品名））を使用した他は実施例２と同様にしてカートリッジを
作製した。なお、貫通穴は下部リングの中心から１９ｍｍの円周を６等分した位置に６ヶ
配置した。また、該接着剤は５℃及び４０℃でのショア硬度が各々５０Ｄ、３８Ｄである
。該カートリッジにおける中空糸膜の有効長は９４０ｍｍであり、中空糸膜の弛緩率は３
％であった。

該中空糸膜カートリッジを図４に示すようなタンク型装置に取り付け、濾過実験を行っ
た。運転条件を以下に示す。
濾過水量：２．４ｍ／日
濃縮水量：濾過水量の１／２倍
逆洗水量：濾過水量の１．５倍
ガス（空気）流量：０．２ｍｌ／秒／本−膜
フラッシング水量：０．７ｍ^３／時間
運転サイクル：濾過２８分−逆洗／ガスバブリング（同時）１分−フラッシング１分

なお、逆洗時には、逆洗水に次亜塩素酸ナトリウムを４ｍｇ／リットルの割合で添加し
て供給した。
運転中の逆洗後の膜間差圧は、４８時間後までに暫増して５０ｋＰａに達し、それ以降
安定に推移して１０００時間後でも５５〜６０ｋＰａであった。
なお、運転期間中の水温は１２℃〜１６℃であり、平均濁度は３ｐｐｍであった。
１０００時間の運転後、カートリッジを取出して中空糸膜やカートリッジの接着部を観
察したが、何ら異常はなかった。

〔参考実施例７〕
中空糸膜Ｄを使用した他は実施例６と同様にしてカートリッジを作製した。該カートリッジにおける中空糸膜の弛緩率は０．５％であった。
実施例６と同様にして濾過実験を行った。
運転中の逆洗後の膜間差圧は、４８時間後までに暫増して４０ｋＰａに達し、それ以降も暫増して５００時間後には９０ｋＰａに、１０００時間後には１４０ｋＰａに達した。
なお、運転期間中の水温は１２℃〜１６℃であり、平均濁度は３ｐｐｍであった。
１０００時間の運転後、カートリッジを取出して中空糸膜やカートリッジの接着部を観察したが、何ら異常はなかった。

〔参考実施例８〕
中空糸膜Ｅを使用した他は実施例１と同様にしてカートリッジを作製した。該カートリッジにおける中空糸膜の弛緩率は３％であった。
実施例１と同様にして濾過実験を行った。
運転中の逆洗後の膜間差圧は、４８時間後までに増加して８０ｋＰａに達したが、それ以降は暫増して５００時間後では１００ｋＰａに、１０００時間後では１３０ｋＰａに達するにとどまった。
なお、運転期間中の水温は１２℃〜１０℃であり、平均濁度は３ｐｐｍであった。
１０００時間の運転後、カートリッジを取出して中空糸膜やカートリッジの接着部を観察したが、何ら異常はなかった。

〔実施例９〕
実施例１と同様にしてカートリッジを作製し、該カートリッジのガスバブリングにおけ
る耐久性を評価するための加速試験を行った。実施例１の濾過運転における濾過時間を２
分にした他は実施例１と同様な運転サイクルとした。また、濾水と濃縮水及び逆洗時の洗
浄水を原水タンクに戻して閉鎖系での運転とし、系内の水温を低水温期を想定して５℃に
冷却して保持した。
実施例１記載の運転サイクルで５年相当分の濾過−逆洗／ガスバブリング−フラッシン
グのサイクルを繰り返した後、カートリッジを取出して観察したところ、中空糸膜やカー
トリッジヘッドの接着部等に全く異常は見られなかった。

〔比較例１〕
特開平１０−１３７５５２号公報記載の図４及び図６の下部リング構造とし、中心部に
２５ｍｍφのＰＶＣ製パイプ１本を配置し、中空糸膜Ｄを用いた他は実施例２と同様にし
てカートリッジを作製した。下部リングの貫通穴は、中心に配置されたＰＶＣパイプから
５ｍｍ離れて開口しており、幅を１０ｍｍとした。また、中空糸膜束の占有面積は実施例
２と同様にした。なお、該カートリッジにおける中空糸膜の弛緩率は０．５％であった。
該カートリッジは、カートリッジの中央部を把持することができないため、カートリッジ
ヘッドと下部リングとを２人で分担して把持して運搬せざるを得なかった。
該カートリッジを用いて実施例２と同様の濾過試験を行ったところ、逆洗後の膜間差圧
が運転開始初期から急激に上昇し４００時間で３００ｋＰａに達してしまい、運転を中断
せざるを得なかった。

〔比較例２〕
接着剤として二液性熱硬化型ウレタン樹脂（日本ポリウレタン製：コロネート−４４０
３／ニッポラン−４２２１（商品名））を使用した他は実施例１と同様にしてカートリッ
ジを作製した。該接着剤は５℃及び４０℃でのショア硬度が各各７２Ｄ、２８Ｄである。
該カートリッジのガスバブリングにおける耐久性を評価するための加速試験を実施例９
と同様にして行ったところ、１年相当時点で中空糸膜の接着界面で中空糸膜が破断し、リ
ークを起こした。

図１はタンク型濾過装置に中空糸膜カートリッジが懸垂して支持された本発明に係る中空糸膜カートリッジの実施形態の一例を示す断面説明図である。 図２は図１の中空糸膜カートリッジの下部リング接着固定部の構成を示す要部拡大図である。 図３は公知の中空糸膜カートリッジの概略図である。 図４はタンク型濾過装置の処理水ヘッダー配管に、懸垂して固定された本発明に係る中空糸膜カートリッジの実施形態の一例を示す断面説明図である。 図５はラック型濾過装置に用いるモジュールを構成するハウジングの実施形態の一例を示す断面説明図である。 図６はラック型濾過装置に用いるモジュール、即ち、図５に示したハウジングに本発明の中空糸膜カートリッジを収納した実施形態の一例を示す断面説明図である。 図７は中空糸膜カートリッジの下部リング接着固定部における貫通穴の配置に関する一例を示す断面説明図である。 図８は中空糸膜カートリッジの下部リング接着固定部における貫通穴の配置に関する他の一例を示す断面説明図である。 図９は図４におけるカートリッジヘッダーを装置配管に接続する場合の一実施態様を示す要部拡大説明図である。 図１０は図８におけるカートリッジヘッダーを装置配管に接続する場合の一実施態様を示す要部拡大説明図である。 図１１は直接原水に浸漬して吸引濾過する浸漬型濾過におけるカートリッジヘッダーを装置配管に接続する場合の一実施態様を示す要部拡大説明図である。

Claims (10)

1. 複数本の中空糸膜からなり両端部が接着固定層で接着固定された中空糸膜束と、一方の端部の外周に液密に固定されたカートリッジヘッドと他方の端部の外周に液密に固定された下部リングとを有する中空糸膜カートリッジにおいて、該中空糸膜が１０ＭＰａ以上９０ＭＰａ未満の引張弾性率を有するポリフッ化ビニリデン製中空糸膜であり、該カートリッジヘッドと該下部リングとが複数の棒又はその中空部に中空糸を包含していないパイプに連結固定され、且つ該複数の棒又はその中空部に中空糸を包含していないパイプは中空糸膜束の外周近傍に配置されており、カートリッジヘッド側の端部において中空糸膜の中空部が開口し、下部リング側の端部において中空糸膜の中空部が封止され、かつ、下部リング側の接着固定層に複数の貫通穴が設けられ、該貫通穴が中空糸膜束内に配置されていることを特徴とする上記中空糸膜カートリッジ。
2. 前記下部リングの端面が中空糸膜の端面より突き出している請求項１記載の中空糸膜カートリッジ。
3. 前記カートリッジヘッドが外周部にツバ部を有する請求項１又は請求項２記載の中空糸膜カートリッジ。
4. 前記棒又はパイプが、前記カートリッジヘッドと前記下部リングとに接着固定層で中空糸膜と共に接着されていることにより連結固定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。
5. 中空糸膜がウェーブを有している請求項１〜４のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。
6. 中空糸膜の引張弾性率が、１０ＭＰａ以上７０ＭＰａ以下である請求項１〜５のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。
7. 中空糸膜が弛んだ状態であり、弛緩率が０．１％以上１０％以下である請求項１〜６のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。
8. 下部リング側の接着固定層に設けられた前記複数の貫通穴が、各々の間に中空糸膜が存在するように配置されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。
9. 下部リング側の接着固定層に設けられた前記複数の貫通穴が、内径２〜３０ｍｍである請求項１〜８のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。
10. 前記接着固定層を構成する接着剤が、使用温度範囲で硬度７０Ｄ〜３０Ｄの特性を有するウレタン樹脂である請求項１〜９のいずれか一項に記載の中空糸膜カートリッジ。

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