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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】6341353
(24)【登録日】2018年5月25日
(45)【発行日】2018年6月13日
(54)【発明の名称】中空糸膜モジュール
(51)【国際特許分類】
B01D 63/02 20060101AFI20180604BHJP
B01D 63/00 20060101ALI20180604BHJP
【ＦＩ】
B01D63/02
B01D63/00
【請求項の数】7
【全頁数】33
(21)【出願番号】特願2018-515681(P2018-515681)
(86)(22)【出願日】2018年1月31日
(86)【国際出願番号】JP2018003150
【審査請求日】2018年3月29日
(31)【優先権主張番号】特願2017-15171(P2017-15171)
(32)【優先日】2017年1月31日
(33)【優先権主張国】JP
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000003159
【氏名又は名称】東レ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小林 敦
(72)【発明者】
【氏名】中島 直紀
(72)【発明者】
【氏名】林田 健児
(72)【発明者】
【氏名】花川 正行
【審査官】
河野 隆一朗
(56)【参考文献】
【文献】
国際公開第２０１３／１３６９０３（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１６／０３５７９８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開平０５−１６１８３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１５／０９８２６６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
実開平０３−０２６３２７（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ０１Ｄ ５３／２２
Ｂ０１Ｄ ６１／００ − ７１／８２
Ｃ０２Ｆ １／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
軸方向における第１端と第２端とを有する筒状の筐体と、
前記筐体内に収容される複数の中空糸膜と、
前記筐体の前記第１端側に位置する複数の中空糸膜の端部を開口した状態で接着する第１ポッティング部と、
前記筐体の前記第２端側に位置する複数の中空糸膜の端部を接着する第２ポッティング部とを備え、
さらに前記第２端側から前記第１端側へ向かって前記中空糸膜の外側を流れる流体について、前記第１ポッティング部の前記第２端側の径方向中心部に指向して流れを発生させ、さらに前記第１ポッティング部の前記第２端側の径方向中心部から径方向外周側に指向して放射状に流れを発生させる整流構造を有し、
前記整流構造が、前記第１ポッティング部の前記第２端側に設けられたインナーパイプと整流筒を備え、
前記インナーパイプは前記筐体の径方向中心部に設けられ、
前記インナーパイプは前記第１ポッティング部の前記第２端側の近傍においてその側面に１つ以上の側面開口部を有し、
前記インナーパイプの内側の中空糸膜の充填率は、前記インナーパイプの外側の中空糸膜の充填率より小さく、
前記整流筒は前記中空糸膜と前記筐体の間に設けられ、
前記整流筒はその側面に１つ以上の整流孔を有し、
前記筐体はその側面にサイドノズルを有する、中空糸膜モジュール。
前記筐体内に収容される複数の中空糸膜と、
前記筐体の前記第１端側に位置する複数の中空糸膜の端部を開口した状態で接着する第１ポッティング部と、
前記筐体の前記第２端側に位置する複数の中空糸膜の端部を接着する第２ポッティング部とを備え、
さらに前記第２端側から前記第１端側へ向かって前記中空糸膜の外側を流れる流体について、前記第１ポッティング部の前記第２端側の径方向中心部に指向して流れを発生させ、さらに前記第１ポッティング部の前記第２端側の径方向中心部から径方向外周側に指向して放射状に流れを発生させる整流構造を有し、
前記整流構造が、前記第１ポッティング部の前記第２端側に設けられたインナーパイプと整流筒を備え、
前記インナーパイプは前記筐体の径方向中心部に設けられ、
前記インナーパイプは前記第１ポッティング部の前記第２端側の近傍においてその側面に１つ以上の側面開口部を有し、
前記インナーパイプの内側の中空糸膜の充填率は、前記インナーパイプの外側の中空糸膜の充填率より小さく、
前記整流筒は前記中空糸膜と前記筐体の間に設けられ、
前記整流筒はその側面に１つ以上の整流孔を有し、
前記筐体はその側面にサイドノズルを有する、中空糸膜モジュール。
【請求項2】
前記サイドノズルの内径をＤとし、前記第１ポッティング部の前記第２端側から前記筐体の第２端までの長さをＬとしたとき、前記インナーパイプの長さがＤ以上Ｌ以下である、請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項3】
前記インナーパイプの内側の中空糸膜の充填率をＡ１、
前記インナーパイプの外側の中空糸膜の充填率をＡ２、
前記インナーパイプの軸方向に垂直な断面の断面積をＴ１、
前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積をＴ２としたとき、
下記式（１）の流動パラメータＦが１．０以上８．０以下である、請求項１又は２に記載の中空糸膜モジュール。
Ｆ＝（Ａ２−Ａ１）×Ｔ１／Ｔ２ ・・・（１）
前記インナーパイプの外側の中空糸膜の充填率をＡ２、
前記インナーパイプの軸方向に垂直な断面の断面積をＴ１、
前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積をＴ２としたとき、
下記式（１）の流動パラメータＦが１．０以上８．０以下である、請求項１又は２に記載の中空糸膜モジュール。
Ｆ＝（Ａ２−Ａ１）×Ｔ１／Ｔ２ ・・・（１）
【請求項4】
前記インナーパイプは、その側面に１つ以上の側面開口部を有し、
前記サイドノズルの内径をＤとしたとき、前記インナーパイプは、前記第１ポッティング部の前記第２端側から長さＤの範囲において、その側面に１つ以上の第１側面開口部を有し、
前記側面開口部の総開口面積のうち、前記第１側面開口部が占める総開口面積の割合Ｒ１が５０％以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。
前記サイドノズルの内径をＤとしたとき、前記インナーパイプは、前記第１ポッティング部の前記第２端側から長さＤの範囲において、その側面に１つ以上の第１側面開口部を有し、
前記側面開口部の総開口面積のうち、前記第１側面開口部が占める総開口面積の割合Ｒ１が５０％以上である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項5】
前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積に対する、前記インナーパイプの前記第１側面開口部の総開口面積の割合Ｒ２が、５％以上５０％以下である、請求項４に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項6】
前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積に対する、前記整流筒の前記整流孔の総開口面積の割合Ｒ３が、５％以上５０％以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項7】
前記サイドノズルの内径をＤとしたとき、前記整流筒は、前記第１ポッティング部の前記第２端側から長さＤの範囲において、その側面に１つ以上の第１整流孔を有し、
前記整流孔の総開口面積のうち、前記第１整流孔が占める総開口面積の割合Ｒ４が５０％以上である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。
前記整流孔の総開口面積のうち、前記第１整流孔が占める総開口面積の割合Ｒ４が５０％以上である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の中空糸膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、中空糸膜モジュールに関する。【背景技術】
【0002】
精密ろ過膜や限外ろ過膜などの分離膜は、省エネルギー、省スペースの特長を有し、省力化及び製品の品質向上等の特徴を有するため、近年、浄水処理、用水製造及び排水処理等の水処理、食品工業、医療等の分野をはじめとして様々なプロセスで利用されている。【0003】
一方で、原液に対して膜分離を行うと、原液に含まれる懸濁物質（以下、「濁質」と表記することもある。）や有機物等の膜不透過性の物質が徐々に膜表面や膜細孔内に付着、堆積し、分離膜の目詰まりが起こる。そのため、分離膜の通液抵抗が上昇するにつれて膜分離に必要な動力が増加し、やがては膜分離を行うことができなくなる。膜分離が継続できなくなった場合、膜分離性能を回復させるために、一般に分離膜に対して薬液による洗浄を実施するが、分離膜の目詰まりが早く進行すると薬液洗浄の頻度が増加し、処理コストが増加する。【0004】
そこで、分離膜の目詰まりを解消しながら長期にわたって膜分離性能を維持し続けるため、様々な膜分離運転技術が開発されてきた。例えば、透過液や水等を分離膜の透過側から原液側へ通水させて膜細孔内や膜表面に付着した物質を押し出す逆圧洗浄や、中空糸膜モジュールの下部から気体を供給して、中空糸膜（すなわち中空糸状の分離膜）を揺らして物理的に洗浄するエアスクラビング（例えば、特許文献１参照）が挙げられる。さらには中空糸膜の原液側で膜表面に対して平行に高い線速度で原液や薬液を流すフラッシング方法（例えば、特許文献２参照）が挙げられる。【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】日本国特開平１１−３４２３２０号公報
【特許文献2】日本国特開２０１０−００５６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、高濁度の原液のろ過を行う場合、中空糸膜モジュール内の流路が濁質の堆積により閉塞し、膜間差圧が急上昇して運転を継続できなくなる場合があった。中空糸膜モジュールの洗浄方法としてはフラッシングが有効であるが、フラッシング時の流れに偏りがあり、流速の低い部分が存在すると、分離膜が十分に洗浄されず濁質が堆積してしまう。【0007】
本発明ではフラッシング時の偏流を抑制することで洗浄性を向上させ、高濁度の原液に対しても長期間の安定ろ過が可能な中空糸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】
【0008】
上述した課題を解決するために、本発明は以下の［１］〜［１０］の技術を提供する。［１］軸方向における第１端と第２端とを有する筒状の筐体と、前記筐体内に収容される複数の中空糸膜と、前記筐体の前記第１端側に位置する複数の中空糸膜の端部を開口した状態で接着する第１ポッティング部と、前記筐体の前記第２端側に位置する複数の中空糸膜の端部を接着する第２ポッティング部とを備え、さらに前記第２端側から前記第１端側へ向かって前記中空糸膜の外側を流れる流体について、前記第１ポッティング部の前記第２端側の径方向中心部に指向して流れを発生させ、さらに前記第１ポッティング部の前記第２端側の径方向中心部から径方向外周側に指向して放射状に流れを発生させる整流構造を有する、中空糸膜モジュール。
［２］前記整流構造が、前記第１ポッティング部の前記第２端側に設けられたインナーパイプと整流筒を備え、前記インナーパイプは前記筐体の径方向中心部に設けられ、前記インナーパイプは前記第１ポッティング部の前記第２端側の近傍においてその側面に１つ以上の側面開口部を有し、前記インナーパイプの内側の中空糸膜の充填率は、前記インナーパイプの外側の中空糸膜の充填率より小さく、前記整流筒は前記中空糸膜と前記筐体の間に設けられ、前記整流筒はその側面に１つ以上の整流孔を有し、前記筐体はその側面にサイドノズルを有する、［１］に記載の中空糸膜モジュール。
［３］前記整流構造が、前記第１ポッティング部の前記第２端側に設けられた中心空間部と整流筒を備え、前記中心空間部は前記筐体の径方向中心部に設けられ、前記中心空間部の中空糸膜の充填率は、前記中心空間部の外側の中空糸膜の充填率より小さく、前記整流筒は前記中空糸膜と前記筐体の間に設けられ、前記整流筒はその側面に１つ以上の整流孔を有し、前記筐体はその側面にサイドノズルを有する、［１］に記載の中空糸膜モジュール。
［４］前記サイドノズルの内径をＤとし、前記第１ポッティング部の前記第２端側から前記筐体の第２端までの長さをＬとしたとき、前記インナーパイプの長さがＤ以上Ｌ以下である、［２］に記載の中空糸膜モジュール。
［５］前記サイドノズルの内径をＤとし、前記第１ポッティング部の前記第２端側から前記第２ポッティング部の前記第２端側までの長さをＭとしたとき、前記中心空間部の長さがＤ以上Ｍ以下である、［３］に記載の中空糸膜モジュール。
［６］前記インナーパイプの内側の中空糸膜の充填率をＡ１、前記インナーパイプの外側の中空糸膜の充填率をＡ２、前記インナーパイプの軸方向に垂直な断面の断面積をＴ１、前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積をＴ２としたとき、下記式（１）の流動パラメータＦが１．０以上８．０以下である、［２］又は［４］に記載の中空糸膜モジュール。
Ｆ＝（Ａ２−Ａ１）×Ｔ１／Ｔ２ ・・・（１）
［７］前記中心空間部の中空糸膜の充填率をＡ１、前記中心空間部の外側の中空糸膜の充填率をＡ２、前記中心空間部の軸方向に垂直な断面の断面積をＴ１、前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積をＴ２としたとき、下記式（１）の流動パラメータＦが１．０以上８．０以下である、［３］又は［５］に記載の中空糸膜モジュール。
Ｆ＝（Ａ２−Ａ１）×Ｔ１／Ｔ２ ・・・（１）
［８］前記インナーパイプは、その側面に１つ以上の側面開口部を有し、前記サイドノズルの内径をＤとしたとき、前記インナーパイプは、前記第１ポッティング部の前記第２端側から長さＤの範囲において、その側面に１つ以上の第１側面開口部を有し、前記側面開口部の総開口面積のうち、前記第１側面開口部が占める総開口面積の割合Ｒ１が５０％以上である、［２］、［４］、［６］のいずれか１つに記載の中空糸膜モジュール。
［９］前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積に対する、前記インナーパイプの前記第１側面開口部の総開口面積の割合Ｒ２が、５％以上５０％以下である、［８］に記載の中空糸膜モジュール。
［１０］前記筐体の軸方向に垂直な断面の断面積に対する、前記整流筒の前記整流孔の総開口面積の割合Ｒ３が、５％以上５０％以下である、［２］〜［９］のいずれか１つに記載の中空糸膜モジュール。
［１１］前記サイドノズルの内径をＤとしたとき、前記整流筒は、前記第１ポッティング部の前記第２端側から長さＤの範囲において、その側面に１つ以上の第１整流孔を有し、前記整流孔の総開口面積のうち、前記第１整流孔が占める総開口面積の割合Ｒ４が５０％以上である、［２］〜［１０］のいずれか１つに記載の中空糸膜モジュール。
【発明の効果】
【0009】
本発明の中空糸膜モジュールは、整流構造によりフラッシング時の偏流が抑制され、流速が向上、均一化し、濁質の洗浄性、排出性が向上する。従って中空糸膜モジュール内での濁質の堆積が抑制され、高濁度の原液に対しても長期間の安定ろ過が可能となる。【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明の中空糸膜モジュールを図面に基づいて詳細に説明する。【0012】
なお、本明細書において、「縦」とは中空糸膜モジュールの軸方向に沿った方向であり、「横」とは、中空糸膜モジュールの軸方向と直交する方向である。【0013】
本発明の中空糸膜モジュールの実施形態としては、例えば、以下に記す第１実施形態又は第２実施形態が挙げられる。なお、以下に記す実施形態により本発明が限定されるものではない。【0014】
（第１実施形態）＜中空糸膜モジュール＞
本発明の第１実施形態にかかる中空糸膜モジュールの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態にかかる中空糸膜モジュールを示す概略縦断面図である。
【0015】
図１に示す中空糸膜モジュール１００Ａは、両端が開口した筒状の筐体２と、筐体２内に収容された複数の中空糸膜１とを備える。筐体２は、その上部に筐体上部キャップ２ａを備え、その下部に筐体下部キャップ２ｂを備えている。筐体上部キャップ２ａはろ過液出口７を有し、筐体下部キャップ２ｂは原液流入口５を有する。なお、ここでの「上」、「下」は、中空糸膜モジュール１００Ａの使用時の姿勢における上下を指し、図１の上下と一致する。【0016】
さらに、中空糸膜モジュール１００Ａは、第１ポッティング部３及び第２ポッティング部４等を備える。【0017】
ここで筐体上部キャップ２ａの上端部、すなわちろ過液出口７は筐体２の第１端であり、筐体下部キャップ２ｂの下端部、すなわち原液流入口５は筐体２の第２端である。また、筐体２の側面には、筐体２の第１端の近傍に筐体サイドノズル２ｃが設けられ、筐体サイドノズル２ｃは原液出口６を有している。【0018】
なお、筐体サイドノズル２ｃの内径Ｄは、フラッシング時の圧力損失と洗浄性の観点から、筐体サイドノズル２ｃ内でのフラッシング時の流速が、０．５ｍ／ｓ以上１０ｍ／ｓ以内の範囲となるように設定することが好ましく、１ｍ／ｓ以上５ｍ／ｓ以内の範囲となるように設定することがより好ましい。【0019】
筐体サイドノズル２ｃの内径Ｄが小さ過ぎると、フラッシング時の圧力損失が増加し、動力コストが増加する場合がある。一方、筐体サイドノズル２ｃの内径Ｄが大き過ぎると、フラッシング時の流速が低くなり、洗浄性が低下する場合がある。【0020】
第１ポッティング部３は、上部ポッティング部とも呼ばれる。第１ポッティング部３は接着剤で形成されており、中空糸膜１の上側の端部（「中空糸膜第１端」に相当する。）を、その端面が開口した状態で、筐体２に液密かつ気密に接着する。つまり、中空糸膜１は、第１ポッティング部３により束ねられ、筐体２の内壁に固定されている。【0021】
第２ポッティング部４は、下部ポッティング部とも呼ばれる。第２ポッティング部４は、接着剤で形成されており、中空糸膜１の下側の端部（「中空糸膜第２端」に相当する。）において、その端面を封止し、かつ、筐体２に接着している。すなわち、第２ポッティング部４は、筐体２内で、第１ポッティング部３と対向するように配置されている。こうして、中空糸膜モジュール１００Ａの下部では、中空糸膜１の中空部が接着剤で封止されており、開口しない状態になっている。中空糸膜１は、第２ポッティング部４によって束ねられ、筐体２の内壁に固定されている。【0022】
第２ポッティング部４は、第１ポッティング部３との対向面から逆の面まで、連続する貫通孔８を有している。貫通孔８は原液の流路やエアスクラビング時の空気の流路の役割を担っている。【0023】
図５は、図１の中空糸膜モジュール１００ＡのＢ−Ｂ線断面図であり、第２ポッティング部４における貫通孔８の配置の一例を示している。フラッシング時の原液の偏流や、エアスクラビング時の空気の偏流を抑制するため、貫通孔８は第２ポッティング部４に均等に配置することが好ましい。【0024】
＜整流構造＞中空糸膜モジュール１００Ａは、図２に示すように、さらに筐体２の第２端側から筐体２の第１端側へ向かって中空糸膜１の外側を流れる流体について、第１ポッティング部３の上記第２端側の径方向中心部に指向して流れを発生させ、さらに第１ポッティング部３の上記第２端側の径方向中心部から径方向外周側に指向して放射状に流れを発生させる整流構造を有する。
【0025】
上記整流構造は、整流筒９とインナーパイプ１１を備える。整流筒９は、筐体２の内側に配置される筒状の部材である。整流筒９は第１ポッティング部３の第２端側（下側）に配置される。整流筒９の上下は開口しており、側面には整流孔１０が設けられている。整流筒９は、この整流孔１０から通液することができる。
【0026】
一方、インナーパイプ１１は整流筒９の内側のモジュール径方向中心部に配置される筒状の部材であり、第１ポッティング部３の第２端側（下側）に配置される。インナーパイプ１１の上側は第１ポッティング部３に固定されており、下側は開口している。また、インナーパイプ１１の側面には側面開口部１２が設けられている。【0027】
中空糸膜モジュール１００Ａのろ過運転では原液流入口５からモジュール内に原液が供給され、中空糸膜１の外側から内側に向かって原液がろ過される。ろ過液は中空糸膜１の中空部を通って上側のろ過液出口７から外部に排出される。ここで中空糸膜１の中空部をろ過液が通液する際に圧力損失が発生するが、モジュールの第１端側（上側）に近いほど中空部の通液距離が短く、圧力損失が小さいため、ろ過流束が高くなる。【0028】
つまり中空糸膜１は、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍の部位のろ過流束が高く、膜表面に濁質が堆積しやすい。従って高濁度の原液をろ過する場合、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍の洗浄性を向上させることが重要である。【0029】
膜表面に濁質が堆積しやすい従来の中空糸膜モジュールの一例として整流筒９のみを有し、中空糸膜１が筐体２内に均等に配置された中空糸膜モジュール１００Ｄの構造を図１０に示し、フラッシング時の中空糸膜モジュール１００Ｄ内の液流を図１１に示している。【0030】
従来の中空糸膜モジュール１００Ｄでは、フラッシング時には原液流入口５から原液を供給し、原液出口６から原液を排出してモジュール内を洗浄するが、モジュールの第２端側（下側）からの流れはモジュールの第１端側（上側）では整流孔１０に向かうため、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍は流速が低く、堆積した濁質が十分に洗浄されない。第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍のモジュール径方向中心部については特に流速が低く、濁質が堆積しやすい。【0031】
なお、濁質の排出に必要な流速は濁質の粒径、比重、中空糸膜との相互作用などによって変化するが、０．０５ｍ／ｓ以上とすることが好ましく、０．１ｍ／ｓ以上とすることがより好ましく、０．２ｍ／ｓ以上とすることがさらに好ましい。【0032】
そこで、本発明の第１実施形態では、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍でのフラッシング時の流速を高め、洗浄性を向上させるため、整流構造として整流筒９とインナーパイプ１１を設けた。【0033】
この整流構造は、フラッシング時にモジュールの第２端側（下側）からモジュールの第１端側（上側）へ向かって中空糸膜１の外側を流れる原液について、第１ポッティング部３の第２端側（下側）のモジュール径方向中心部に指向して流れを発生させ、さらに第１ポッティング部３の第２端側（下側）のモジュール径方向中心部から径方向外周側に指向して放射状に流れを発生させ、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍の洗浄性を向上させることが目的である。【0034】
モジュールの第２端側（下側）からモジュールの第１端側（上側）へ向かう原液は、インナーパイプ１１の内側を通って第１ポッティング部３の第２端側（下側）のモジュール径方向中心部に導かれ、その後インナーパイプ１１の側面開口部１２から出た原液は、整流筒９の整流孔１０に向かって流れる。【0035】
この整流構造により第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍で、モジュール径方向中心部から径方向外周側に指向して放射状に流れが発生し、堆積した濁質を洗い流すことができる。なお整流孔１０を出た原液は図４に示すように整流筒９と筐体２の間の流路を通って、原液出口６から排出される。【0036】
＜流動パラメータＦ＞ここで、フラッシング時にインナーパイプ１１の内側に原液を導くため、インナーパイプ１１内側の中空糸膜の充填率Ａ１は、インナーパイプ１１外側の中空糸膜の充填率Ａ２より小さくする必要がある。これはインナーパイプ１１内側の中空糸膜の充填率Ａ１をインナーパイプ１１の外側の中空糸膜の充填率Ａ２よりも小さくすることで通液抵抗を下げ、インナーパイプ１１の内側の流速を高めるためである。
【0037】
なお、ここで中空糸膜の充填率とは、第１ポッティング部３と第２ポッティング部４の間における中空糸膜モジュールの筐体２の軸方向に垂直な断面（図１の左右方向に平行かつ紙面に垂直な面、以下「横断面」ともいう。）で、中空糸膜が占める面積の割合のことである。筐体２内側の中空糸膜存在区画の横断面の断面積をＳ１、中空糸膜の横断面の合計断面積をＳ２としたとき、中空糸膜の充填率は下記式（２）で表すことができる。中空糸膜の充填率［％］＝Ｓ２／Ｓ１×１００ ・・・（２）
【0038】
ここで中空糸膜存在区画とは、中空糸膜が存在する一定の区画を表す。この区分けの方法としては、筐体２、整流筒９、インナーパイプ１１などの部材により区分けする方法や、図６の中空糸膜モジュール１００Ｂのようにポッティング部での中空糸膜の固定により区分けする方法などが挙げられる。【0039】
例えば図３に、図１の中空糸膜モジュール１００ＡのＡ−Ａ線断面図を示しているが、中空糸膜１は整流筒９とインナーパイプ１１の間の空間に存在している。従って、図３中では、整流筒９の内側断面積からインナーパイプ１１の断面積（外径基準）を差し引いた面積が、中空糸膜存在区画の断面積Ｓ１となる。なお、中空糸膜が存在しない区画の中空糸膜の充填率は０％である。【0040】
なお、本明細書において、筐体２、整流筒９又はインナーパイプ１１の内側断面積とは、筐体２、整流筒９又はインナーパイプ１１の中空糸膜モジュールの軸方向に垂直な断面の、筐体２、整流筒９又はインナーパイプ１１の中空部の断面積をいう。【0041】
ここで中空糸膜の横断面の合計断面積Ｓ２は下記式（３）で表すことができる。中空糸膜存在区画内の中空糸膜１０本について、それぞれ最も長い方向と短い方向の２方向ずつ外径を測定する。この合計２０箇所の測定値の平均値を中空糸膜の外径Ｒとする。この外径Ｒを使用し、中空糸膜の横断面が真円と仮定して式（３）により中空糸膜の横断面の合計断面積Ｓ２を算出する。なお、中空糸膜存在区画内に存在する中空糸膜が１０本未満の場合は、中空糸膜存在区画内に存在する全ての中空糸膜について外径を測定し、平均値を算出すればよい。Ｓ２＝［円周率］×［中空糸膜の外径Ｒ／２］２×［中空糸膜存在区画内の中空糸膜の本数］ ・・・（３）
【0042】
ここでインナーパイプ１１内側の中空糸膜の充填率Ａ１が低いほどインナーパイプ１１内側の通液抵抗が下がる。インナーパイプ１１内側の中空糸膜の充填率Ａ１は０％以上５０％以下とすることが好ましく、０％以上４０％以下とすることがより好ましく、０％以上３０％以下とすることがさらに好ましい。【0043】
一方、インナーパイプ１１外側の中空糸膜の充填率Ａ２は、インナーパイプ１１内側の中空糸膜の充填率Ａ１とのバランスを考慮して適宜設定すればよいが、２０％以上７０％以下とすることが好ましく、３０％以上６０％以下とすることがより好ましく、４０％以上６０％以下とすることがさらに好ましい。【0044】
なお、インナーパイプ１１がその部位によって直径が変化するテーパー形状の場合、インナーパイプ１１の第１端側と第２端側の各々において、インナーパイプ１１の内側と外側の中空糸膜の充填率を測定する。そして第１端側と第２端側のインナーパイプ１１内側における中空糸膜充填率の平均値をインナーパイプ１１内側の中空糸膜の充填率Ａ１とする。そして第１端側と第２端側におけるインナーパイプ１１外側の中空糸膜充填率の平均値をインナーパイプ１１外側の中空糸膜の充填率Ａ２とする。【0045】
ここで、インナーパイプ１１の断面積（内側断面積）をＴ１、筐体２の断面積（内側断面積）をＴ２としたとき、下記式（１）の流動パラメータＦを１．０以上８．０以下とすることが好ましい。Ｆ＝（Ａ２−Ａ１）×Ｔ１／Ｔ２ ・・・（１）
【0046】
式（１）において（Ａ２−Ａ１）はインナーパイプ１１の外側と内側の中空糸膜の充填率の差であり、インナーパイプ１１の外側と内側の通液抵抗の差を表している。（Ａ２−Ａ１）が大きいほど、インナーパイプ１１の内側に原液が流れやすい。一方Ｔ１／Ｔ２は筐体２の断面積に対するインナーパイプ１１の断面積の割合を表しており、Ｔ１／Ｔ２が大きいほどインナーパイプ１１の内側に原液が流れやすい。【0047】
インナーパイプ１１の内側に十分に原液を導き、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍の洗浄性を向上させるには式（１）の流動パラメータＦを１．０以上８．０以下とすることが好ましく、２．０以上８．０以下とすることがより好ましい。【0048】
流動パラメータＦが１．０未満だと、インナーパイプ１１の内側の流速が低下し、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍で十分な洗浄性が得られない場合がある。一方、流動パラメータＦが８．０を超えると、インナーパイプ１１の外側の流速が大幅に低下し、インナーパイプ１１の外側での中空糸膜の洗浄性が低下する場合がある。【0049】
なお、インナーパイプ１１がその部位によって直径が変化するテーパー形状の場合、インナーパイプ１１の第１端側と第２端側の各々において、インナーパイプ１１の内側断面積を測定する。そして第１端側と第２端側におけるインナーパイプ１１の内側断面積の平均値をインナーパイプ１１の断面積（内側断面積）Ｔ１とする。【0050】
＜インナーパイプ長さ＞第１実施形態の中空糸膜モジュール１００Ａにおいて、インナーパイプ１１の長さ（中空糸膜モジュール軸方向）は、筐体サイドノズル２ｃの内径Ｄ以上とすることが好ましく、１．５×Ｄ以上とすることがより好ましく、２×Ｄ以上とすることがさらに好ましい。ここでインナーパイプ１１の長さとは、第１ポッティング部３の第２端側（下側）から、インナーパイプ１１の第２端側（下側）までの長さである。
【0051】
インナーパイプ１１の長さが筐体サイドノズル２ｃの内径Ｄ未満だと、モジュール第２端側（下側）からの流れがインナーパイプ１１に到達する前にモジュール径方向に分散し、インナーパイプ１１内側の流速が十分に向上しない場合がある。一方、第１ポッティング部３の第２端側（下側）から筐体２の第２端（原液流入口５）までの長さをＬとしたとき、インナーパイプ１１の長さはＬ以下とすることが好ましく、６０×Ｄ以下とすることがより好ましく、４０×Ｄ以下とすることがさらに好ましく、５×Ｄ以下とすることがさらに好ましい。【0052】
インナーパイプ１１は第２ポッティング部４を貫通し、筐体２の第２端側まで延長することもできる。なお、インナーパイプ１１が長いとインナーパイプ１１内側と外側の通液抵抗差が大きくなるため、インナーパイプ１１内側の流速は向上し、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍での洗浄性は向上するが、一方でインナーパイプ１１外側の流速は低下するため、インナーパイプ１１外側での洗浄性は低下する場合がある。【0053】
＜インナーパイプ側面開口部＞インナーパイプ１１は、その側面に１つ以上の側面開口部１２を有しているが、第１ポッティング部３の第２端側（下側）から長さＤ（筐体サイドノズル２ｃの内径）の範囲に存在する側面開口部１２を第１側面開口部と呼ぶ。第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍での流速を向上させるには、インナーパイプ１１の第１側面開口部の総開口面積の割合を大きくすることが好ましい。インナーパイプ１１の側面開口部１２の総開口面積のうち、第１側面開口部が占める総開口面積の割合Ｒ１（式４）は、５０％以上とすることが好ましく、８０％以上とすることがより好ましい。
Ｒ１［％］＝［第１側面開口部の総開口面積］／［側面開口部の総開口面積］×１００ ・・・（４）
【0054】
また、インナーパイプ１１の第１側面開口部が第１ポッティング部３の第２端側（下側）に近いほど、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍での流速をさらに高められるため、第１側面開口部が第１ポッティング部３の第２端側と接していることが好ましい。【0055】
また、インナーパイプ１１の第１側面開口部の総開口面積の、筐体２の内側断面積Ｔ２に対する割合Ｒ２（式５）は５％以上５０％以下とすることが好ましく、１０％以上４０％以下とすることがより好ましい。Ｒ２が５％未満だと、第１側面開口部の開口面積が小さ過ぎて、周囲に流れを十分拡散できない場合がある。一方、Ｒ２が５０％を超えると、第１側面開口部の開口面積が大き過ぎて、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍での流速が低下する場合がある。Ｒ２［％］＝［第１側面開口部の総開口面積］／Ｔ２×１００ ・・・（５）
【0056】
側面開口部１２から放射状に流れを発生させるため、側面開口部１２はインナーパイプ１１の周方向に略均等に配置することが好ましい。側面開口部１２の配置が不均一だと、側面開口部１２からの流れに偏りが発生し、流速の低い部位が発生する場合がある。側面開口部１２はインナーパイプ１１の周方向に一定間隔で配置してもよいし、千鳥配置等にしてもよい。側面開口部１２の形状は特に限定されないが、円形、楕円形、長方形などの形状とすることができる。【0057】
また、インナーパイプ１１の全周に亘り、側面開口部１２を設けることもできる。また、インナーパイプ１１は第１ポッティング部３や第２ポッティング部４で固定する方法や、整流筒９や筐体２とシャフト等を介して接続して固定する方法によりモジュール内に設置することができる。【0058】
＜整流筒＞整流筒９はその側面に１つ以上の整流孔１０を有しているが、整流孔の総開口面積の筐体２の内側断面積Ｔ２に対する割合Ｒ３（式６）は５％以上５０％以下とすることが好ましく、１０％以上４０％以下とすることがより好ましく、１５％以上３０％以下とすることがさらに好ましい。Ｒ３が５％未満だと、整流孔の開口面積が小さ過ぎて、整流筒９の内側で偏流が発生し、流速の低い部位が発生する場合がある。一方、Ｒ３が５０％を超えると、第１側面開口部の開口面積が大き過ぎて、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍での流速が低下する場合がある。
Ｒ３［％］＝［整流孔の総開口面積］／［Ｔ２］×１００ ・・・（６）
【0059】
また、整流孔１０のうち、第１ポッティング部３の第２端側（下側）から長さＤ（筐体サイドノズル２ｃの内径）の範囲に存在する整流孔１０を第１整流孔と呼ぶ。第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍での流速を向上させるには、第１整流孔の総開口面積の割合を大きくすることが好ましい。整流孔１０の総開口面積のうち、第１整流孔が占める総開口面積の割合Ｒ４（式７）は、５０％以上とすることが好ましく、８０％以上とすることがより好ましい。また、第１整流孔が第１ポッティング部３の第２端側（下側）に近いほど、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍での流速をさらに高められるため、第１整流孔が第１ポッティング部３の第２端側と接していることが好ましい。Ｒ４［％］＝［第１整流孔の総開口面積］／［整流孔の総開口面積］×１００ ・・・（７）
【0060】
整流筒９の内側で放射状に流れを発生させるため、整流孔１０は整流筒９の周方向に略均等に配置することが好ましい。整流孔１０の配置が不均一だと、整流筒９の内側の流れに偏りが発生し、流速の低い部位が発生する場合がある。整流孔１０は整流筒９の周方向に一定間隔で配置してもよいし、千鳥配置等にしてもよい。整流孔１０の形状は特に限定されないが、円形、楕円形、長方形などの形状とすることができる。【0061】
また、整流筒９の全周に亘り、整流孔１０を設けることもできる。また、整流筒９は第１ポッティング部３で固定する方法や、筐体２と接着して固定する方法によりモジュール内に設置することができる。【0062】
第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍での流速を高めるため、整流筒９の第２端側（下側）での筐体２との間のクリアランスは小さくすることが好ましい。整流筒９の第２端側（下側）と筐体２の間に大きなクリアランスがあると、図１５に示すようにフラッシング時に原液がクリアランス部分から抜けてしまい、第１ポッティング部３の第２端側（下側）での流速が低下してしまう。整流筒９の第２端側（下側）と筐体２との間のクリアランスの、中空糸膜モジュール径方向における断面積は、整流孔１０の総開口面積の５０％以下とすることが好ましく、２０％以下とすることがより好ましい。【0063】
図４に示すように整流孔１０から出た流れは整流筒９と筐体２の間の流路を通って筐体サイドノズル２ｃに向かって流れ、原液出口６から排出されるが、この流路断面積は大きくすることが好ましい。整流筒９と筐体２の間の流路断面積が小さいと、通液時の圧力損失が大きくなり、筐体サイドノズル２ｃから距離の離れた整流孔１０からの流速が低くなる場合がある。その結果、整流筒９内側で偏流が発生し、流速の低い部位が発生する場合がある。つまり筐体サイドノズル２ｃの対向面側での流速が低くなる場合がある。【0064】
整流筒９と筐体２の間の流路の中空糸膜モジュール軸方向における断面積は、筐体２の内側断面積Ｔ２の３％以上とすることが好ましく、５％以上とすることがより好ましく、１０％以上とすることがさらに好ましい。また、整流筒９と筐体２の間の流路を確保するため、整流筒９の外周部分について図１６のように筐体２の直径を拡大してもよい。【0065】
なお、式（１）、式（５）、式（６）など、本明細書中で筐体２の内側断面積Ｔ２を記載しているが、図１６のように整流筒９の外周部の筐体２を拡径する場合、筐体２の内側断面積Ｔ２は、整流筒９よりも第２端側（下側）の部分の筐体２の内径Ｅを基準に算出した値を使用する。即ち拡径していない部分の筐体２の内径を基準に内側断面積Ｔ２を算出する。【0066】
なお、整流筒９の内径は適宜設定すればよいが、整流筒９よりも第２端側の部分の筐体２の内径Ｅに対し、８０％以上１２０％以下とすることが好ましく、９０％以上１１０％以下とすることがより好ましい。中空糸膜は整流筒９の内側に充填するため、整流筒９の内径がＥの８０％未満だと、充填可能な中空糸膜の本数が減り、中空糸膜モジュールの膜面積が減少する場合がある。整流筒９の内径がＥの１２０％を超えると、筐体２の第１端側を大幅に拡径する必要があり、製作コストが上がる場合がある。【0067】
＜中空糸膜モジュールの製造方法＞中空糸膜同士を接着剤で束ねることは、ポッティングと呼ばれる。ポッティングの方法としては、遠心力を利用して液状のポッティング剤（接着剤）を中空糸膜間に浸透させてから硬化させる遠心ポッティング法と、液状のポッティング剤を定量ポンプまたはヘッドにより送液し自然に流動させることにより中空糸膜間に浸透させてから硬化させる静置ポッティング法とが代表的な方法として挙げられる。遠心ポッティング法は遠心力によりポッティング剤が中空糸膜間に浸透しやすく、高粘度のポッティング剤も使用することができる。
【0068】
図１２、図１３、図１４を用い、中空糸膜モジュールの遠心ポッティングの一例を説明する。図１２に示すように筐体２に整流筒やインナーパイプ、中空糸膜等の部材を装填し、第１端側に第１ポッティングキャップ１５を設置し、第２端側には第２ポッティングキャップ１６を設置する。このとき中空糸膜の第１端側は、中空部にポッティング剤が侵入するのを防ぐため、予め目止め処理をしておく。また第２ポッティングキャップ１６には貫通孔８を形成するためのピン１４を差し込んでおく。【0069】
続いて図１３に示すようにポッティング剤投入器１７より、中空糸膜の第１端側と第２端側にポッティング剤を送液する。ポッティング剤は中空糸膜モジュールを回転させることで遠心力により送液され、ポッティング剤が硬化するまで回転を継続する。ここで中空糸膜の第２端側は中空部にもポッティング剤が侵入し、中空部が閉塞する。【0070】
ポッティング剤の硬化後にピン１４を引き抜くと貫通孔８が形成される。その後第１ポッティングキャップ１５と第２ポッティングキャップ１６を取り外し、図１４のＣ−Ｃ線でポッティング剤を切断することで中空糸膜の中空部を開口させることができる。最後に筐体上部キャップ２ａと筐体下部キャップ２ｂを液密かつ気密に装着し、中空糸膜モジュールが完成する。【0071】
使用するポッティング剤の種類は特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂、ポリウレタンやシリコーン樹脂などを用いることができる。【0072】
＜中空糸膜＞本実施形態の中空糸膜モジュールは、分離膜として中空糸膜を備える。中空糸膜は一般的に平膜よりも比表面積が大きく、単位時間当たりにろ過できる液量が多いため有利である。中空糸膜の構造としては全体的に孔径が一様な対称膜や、膜の厚み方向で孔径が変化する非対称膜、強度を保持するための支持層と対象物質の分離を行うための分離機能層を有する複合膜などが存在する。
【0073】
中空糸膜の平均孔径は分離対象によって適宜選択すればよいが、微生物の分離などを目的とする場合、１０ｎｍ以上、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。平均孔径が１０ｎｍ未満だと透水性が低くなり、１０００ｎｍを超えると微生物等が漏洩する可能性がある。一方、低分子量のタンパク質などの分離を行う場合、平均孔径が２ｎｍ〜２０ｎｍの中空糸膜を使用することが好ましい。本発明での平均孔径とは最も孔径の小さい緻密層の孔径とする。【0074】
中空糸膜の材質は特に限定されないが、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体、エチレン・四フッ化エチレン共重合体などのフッ素系樹脂、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレートなどのセルロースエステル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリプロピレンなどの樹脂を含有することができる。特にフッ素系樹脂やポリスルホン系樹脂からなる分離膜は耐熱性、物理的強度、化学的耐久性が高いことから、中空糸膜モジュールに好適に用いることができる。【0075】
また、中空糸膜は、フッ素系樹脂やポリスルホン系樹脂に加えて、親水性樹脂をさらに含有してもよい。親水性樹脂によって、中空糸膜の親水性を高め、膜の透水性を向上させることができる。親水性樹脂は、分離膜に親水性を付与することができる樹脂であればよく、具体的な化合物に限定されるものではないが、例えば、セルロースエステル、脂肪酸ビニルエステル、ビニルピロリドン、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ポリメタクリル酸エステル系樹脂及びポリアクリル酸エステル系樹脂などが好適に用いられる。【0076】
中空糸膜モジュールを作製する場合はポッティングキャップに中空糸膜を充填し、ポッティング剤で固定する。その際、ハンドリングを良好にし、接着不良を防止する観点から、予め中空糸膜を乾燥させておく。しかし中空糸膜の多くは乾燥により収縮が起こり、透水性が低下するという問題があるため、グリセリン水溶液に浸漬した後で乾燥させたものを用いる。グリセリン水溶液に浸漬した後で乾燥すると、グリセリンが細孔内に残留することで乾燥による収縮を防止することができ、その後エタノールなどの溶媒で浸漬処理を行うことで透水性を回復させることができる。【0077】
＜中空糸膜モジュールの運転方法＞次に中空糸膜モジュール１００Ａによるろ過方法を述べる。原液は筐体下部キャップ２ｂの原液流入口５より中空糸膜モジュール１００Ａ内に流入し、中空糸膜１を透過したろ過液は、筐体上部キャップ２ａのろ過液出口７より中空糸膜モジュール１００Ａの外部に排出される。
【0078】
ここで、筐体サイドノズル２ｃの原液出口６を閉じた状態で、供給した原液を全量ろ過する方法をデッドエンドろ過と呼ぶ。一方、筐体サイドノズル２ｃの原液出口６を開放して原液を排出しながらろ過する方式、即ち膜面に対して原液を平行に流しながらろ過する方式をクロスフローろ過と呼ぶ。【0079】
クロスフローろ過は原液中の濁質等が膜面に堆積するのを抑制する効果や、原液に含まれる成分の膜表面での濃度分極を抑制する効果があるが、原液の送液量が多いため、デッドエンドろ過と比べ動力コストは高くなる。【0080】
また、図１の中空糸膜モジュール１００Ａのように中空糸膜の外側に原液を供給し、外側から内側に向かってろ過を行う方式は外圧式と呼ばれる。逆に中空糸膜の内側から外側に向かってろ過を行う方式は内圧式と呼ばれる。内圧式では中空糸膜の中空部に原液が供給されるため、高濁度の原液の場合、中空部が濁質で閉塞して送液できなくなる場合がある。そのため高濁液のろ過には外圧式の中空糸膜モジュールが好ましい。【0081】
ろ過流束は、原液の性状に応じて適宜設定すればよいが、０．１ｍ３／ｍ２／ｄ以上１０．０ｍ３／ｍ２／ｄ以下とすることが好ましく、０．３ｍ３／ｍ２／ｄ以上５．０ｍ３／ｍ２／ｄ以下とすることがより好ましく、０．５ｍ３／ｍ２／ｄ以上３．０ｍ３／ｍ２／ｄ以下とすることがさらに好ましい。【0082】
前述のフラッシングやクロスフローろ過では、原液流入口５から中空糸膜モジュール内に原液を供給し、原液出口６から原液を排出することで中空糸膜モジュール内を洗浄するが、原液の膜面線速度を高めることで膜面に働くせん断応力が向上し、洗浄性が向上する。【0083】
膜面線速度（ｍ／ｓ）は、原液流量（ｍ３／ｓ）を中空糸膜モジュールの径方向断面の流路面積（ｍ２）で除することで求めることができるが、中空糸膜モジュール内に整流筒やインナーパイプ等の部材が存在する場合、流路面積は部位により変化する。そこで本発明では筐体の内側断面積Ｔ２と中空糸膜の横断面の合計断面積Ｓ２を基準に式（８）で代表膜面線速度を定義した。代表膜面線速度［ｍ／ｓ］＝［原液流量］／（Ｔ２−Ｓ２） ・・・（８）
【0084】
フラッシング時の代表膜面線速度は０．１ｍ／ｓ以上とすることが好ましく、０．３ｍ／ｓ以上とすることがより好ましく、０．５ｍ／ｓ以上とすることがさらに好ましい。代表膜面線速度が０．１ｍ／ｓ未満だと、十分な洗浄効果が得られない場合がある。またフラッシング時の代表膜面線速度は５ｍ／ｓ以下とすることが好ましく、３ｍ／ｓ以下とすることがより好ましく、２ｍ／ｓ以下とすることがさらに好ましい。代表膜面線速度が５ｍ／ｓを超えると動力コストが高くなる場合がある。【0085】
デッドエンドろ過及びクロスフローろ過では、定期的にろ過を停止し、逆洗を実施することもできる。逆洗は中空糸膜モジュール１００Ａのろ過液出口７から逆洗液を供給して、中空糸膜の内側から外側に向かって逆洗液を流し、膜を洗浄する。逆洗により透水性が回復すると、ろ過時間を延長することができ、薬液洗浄の頻度が減るため運転コストを低減できる。逆洗はろ過液で実施してもよいし、水など他の液体を使用することもできる。【0086】
逆洗流束は、原液の性状や、中空糸膜の目詰まりの状態に応じて適宜設定すればよいが、０．５ｍ３／ｍ２／ｄ以上１０．０ｍ３／ｍ２／ｄ以下とすることが好ましく、１．０ｍ３／ｍ２／ｄ以上５．０ｍ３／ｍ２／ｄ以下とすることがより好ましい。逆洗流束が０．５ｍ３／ｍ２／ｄ未満だと、洗浄効果が低くなる場合がある。また逆洗流束が１０．０ｍ３／ｍ２／ｄを超えると動力コストが高くなる場合や、逆洗に使用する液が大量に必要となる場合がある。【0087】
（第２実施形態）本発明の第２実施形態にかかる中空糸膜モジュールの構成について、図面を参照しながら説明する。
図６は、本発明の第２実施形態にかかる中空糸膜モジュール１００Ｂを示す概略縦断面図であり、図７は、フラッシング時の中空糸膜モジュール１００Ｂ内の液流を示している。図８は、本発明の第２実施形態の変形例である、中空糸膜モジュール１００Ｃを示す概略縦断面図であり、図９は、フラッシング時の中空糸膜モジュール１００Ｃ内の液流を示している。
【0088】
＜整流構造＞図６に示す中空糸膜モジュール１００Ｂには、第１実施形態のインナーパイプ１１に替わり、中心空間部１３が設けられている。中心空間部１３は、第１ポッティング部３で中空糸膜１を接着固定する際に、中空糸膜モジュールの中心部をスペーサー等で区分けした状態で接着することにより形成させることができる。
【0089】
なお、本発明の第２実施形態にかかる中空糸膜モジュールの構成は、インナーパイプに替わり、中心空間部が設けられていること以外は、本発明の第１実施形態にかかる中空糸膜モジュールの構成と同様である。【0090】
中心空間部１３を形成することで、フラッシング時は図７のような原液の流れとなる。モジュールの第２端側（下側）からモジュールの第１端側（上側）へ向かう原液は、中心空間部１３を通って第１ポッティング部３の第２端側（下側）のモジュール径方向中心部に導かれ、その後整流筒９の整流孔１０に向かって流れる。この整流構造により第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍で、モジュール径方向中心部から径方向外周側に指向して放射状に流れが発生し、堆積した濁質を洗い流すことができる。【0091】
＜流動パラメータＦ＞ここで、フラッシング時に中心空間部１３に原液を導くため、中心空間部１３の中空糸膜の充填率Ａ１は、中心空間部１３外側の中空糸膜の充填率Ａ２より小さくする必要がある。これは中心空間部１３の中空糸膜の充填率Ａ１を中心空間部１３の外側の中空糸膜の充填率Ａ２よりも小さくすることで通液抵抗を下げ、中心空間部１３での流速を高めるためである。
【0092】
なお、ここで中空糸膜の充填率とは、第１ポッティング部３と第２ポッティング部４の間における中空糸膜モジュールの筐体２の横断面（図６の左右方向に平行かつ紙面に垂直な面）で中空糸膜が占める面積の割合のことである。筐体２内側の中空糸膜存在区画の断面積をＳ１、中空糸膜の横断面の合計断面積をＳ２としたとき、中空糸膜の充填率は下記式（２）で表すことができる。中空糸膜の充填率［％］＝Ｓ２／Ｓ１×１００ ・・・（２）
【0093】
ここで中空糸膜存在区画とは、中空糸膜が存在する一定の区画を表す。この区分けの方法としては、筐体２、整流筒９などの部材により区分けする方法や、図６の中空糸膜モジュール１００Ｂのようにポッティング部での中空糸膜の固定により区分けする方法などが挙げられる。また、筐体２内において結束部材等で中空糸膜を束ねることで区分けすることもできる。【0094】
例えば本発明の第２実施形態において、中心空間部１３に中空糸膜が存在しない場合、整流筒９の内側断面積から中心空間部１３の軸方向に垂直な断面の断面積を差し引いた面積が、中空糸膜存在区画の断面積Ｓ１となる。なお、中空糸膜が存在しない区画の中空糸膜の充填率は０％である。【0095】
ここで中空糸膜の横断面の合計断面積Ｓ２は下記式（３）で表すことができる。中空糸膜存在区画内の中空糸膜１０本について、それぞれ最も長い方向と短い方向の２方向ずつ外径を測定する。この合計２０箇所の測定値の平均値を中空糸膜の外径Ｒとする。この外径Ｒを使用し、中空糸膜の横断面が真円と仮定して式（３）により中空糸膜の横断面の合計断面積Ｓ２を算出する。なお、中空糸膜存在区画内に存在する中空糸膜が１０本未満の場合は、中空糸膜存在区画内に存在する全ての中空糸膜について外径を測定し、平均値を算出すればよい。Ｓ２＝［円周率］×［中空糸膜の外径Ｒ／２］２×［中空糸膜存在区画内の中空糸膜の本数］ ・・・（３）
【0096】
ここで中心空間部１３の中空糸膜の充填率Ａ１が低いほど中心空間部１３の通液抵抗が下がる。中心空間部１３の中空糸膜の充填率Ａ１は０％以上５０％以下とすることが好ましく、０％以上４０％以下とすることがより好ましく、０％以上３０％以下とすることがさらに好ましい。【0097】
一方、中心空間部１３外側の中空糸膜の充填率Ａ２は、中心空間部１３の中空糸膜の充填率Ａ１とのバランスを考慮して適宜設定すればよいが、２０％以上７０％以下とすることが好ましく、３０％以上６０％以下とすることがより好ましく、４０％以上６０％以下とすることがさらに好ましい。【0098】
なお、図６の中空糸膜モジュール１００Ｂのように中心空間部１３がその部位によって直径が変化するテーパー形状の場合、第１ポッティング部３の第２端側と、第２ポッティング部４の第１端側の各々において、中心空間部１３と中心空間部１３の外側の中空糸膜充填率を測定する。そして第１ポッティング部３の第２端側と、第２ポッティング部４の第１端側における中心空間部１３の中空糸膜充填率の平均値を、中心空間部１３の中空糸膜の充填率Ａ１とする。そして第１ポッティング部３の第２端側と、第２ポッティング部４の第１端側における中心空間部１３の外側の中空糸膜充填率の平均値を、中心空間部１３外側の中空糸膜の充填率Ａ２とする。【0099】
ここで、中心空間部１３の軸方向に垂直な断面の断面積をＴ１、筐体２の断面積（内側断面積）をＴ２としたとき、下記式（１）の流動パラメータＦを１．０以上８．０以下とすることが好ましい。Ｆ＝（Ａ２−Ａ１）×Ｔ１／Ｔ２ ・・・（１）
【0100】
式（１）において（Ａ２−Ａ１）は中心空間部１３の外側と内側の中空糸膜の充填率の差であり、中心空間部１３の外側と内側の通液抵抗の差を表している。（Ａ２−Ａ１）が大きいほど、中心空間部１３に原液が流れやすい。一方Ｔ１／Ｔ２は筐体２の断面積に対する中心空間部１３の断面積の割合を表しており、Ｔ１／Ｔ２が大きいほど中心空間部１３に原液が流れやすい。【0101】
中心空間部１３に十分に原液を導き、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍の洗浄性を向上させるには式（１）の流動パラメータＦを１．０以上８．０以下とすることが好ましく、２．０以上８．０以下とすることがより好ましい。【0102】
流動パラメータＦが１．０未満だと、中心空間部１３の流速が低下し、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍で十分な洗浄性が得られない場合がある。一方、流動パラメータＦが８．０を超えると、中心空間部１３の外側の流速が大幅に低下し、中心空間部１３の外側での中空糸膜の洗浄性が低下する場合がある。【0103】
なお、中心空間部１３がその部位によって直径が変化するテーパー形状の場合、第１ポッティング部３の第２端側と、第２ポッティング部４の第１端側の各々において、中心空間部１３の断面積を測定する。そして第１ポッティング部３の第２端側と、第２ポッティング部４の第１端側における中心空間部１３の断面積の平均値を中心空間部１３の軸方向に垂直な断面の断面積Ｔ１とする。【0104】
また中空糸膜の充填率を中空糸膜モジュールの中心部から外周部に向かって連続的に変化させた中空糸膜モジュールとすることもできるが、その場合、筐体２の中心部から筐体２の内径の３０％の範囲を中心空間部１３と定義する。【0105】
＜中心空間部長さ＞第２実施形態の中空糸膜モジュール１００Ｂにおいて、中心空間部１３の長さ（中空糸膜モジュール軸方向）は筐体サイドノズル２ｃの内径Ｄ以上とすることが好ましく、１．５×Ｄ以上とすることがより好ましく、２×Ｄ以上とすることがさらに好ましい。ここで中心空間部１３の長さとは、第１ポッティング部３の第２端側（下側）から、中空糸膜１が結束または固定される箇所までの長さである。中空糸膜１は結束部材や第２ポッティング部４等で結束または固定することができる。
【0106】
中心空間部１３の長さが筐体サイドノズル２ｃの内径Ｄ未満だと、モジュール第２端側（下側）からの流れが中心空間部１３に到達する前にモジュール径方向に分散し、中心空間部１３の流速が十分に向上しない場合がある。一方、第１ポッティング部３の第２端側（下側）から第２ポッティング部４の第２端側（下側）までの長さをＭとし、第１ポッティング部３の第２端側（下側）から第２ポッティング部４の第１端側（上側）までの長さをＮとしたとき、中心空間部１３の長さはＮ以下となる。なお、第２ポッティング部４の中心部に貫通孔８を設けることで、貫通孔８から中心空間部１３に流路を繋げることもできる。【0107】
中心空間部１３が長いと中心空間部１３と中心空間部１３外側の通液抵抗差が大きくなるため、中心空間部１３の流速は向上し、第１ポッティング部３の第２端側（下側）近傍での洗浄性は向上するが、一方で中心空間部１３外側の流速は低下するため、中心空間部１３外側での洗浄性は低下する場合がある。【実施例】
【0108】
以下に具体的な実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。【0109】
（参考例１）重量平均分子量４１．７万のフッ化ビニリデンホモポリマー３８質量部とγ−ブチロラクトン６２質量部を混合し、１６０℃で溶解し高分子溶液を作製した。この高分子溶液を、８５質量％γ−ブチロラクトン水溶液を中空部形成液体として随伴させながら二重管の口金から吐出し、口金の３０ｍｍ下方に設置した温度２０℃のγ−ブチロラクトン８５質量％水溶液からなる冷却浴中で凝固させて、球状構造からなる中空糸膜を作製した。
【0110】
次いで、重量平均分子量２８．４万のフッ化ビニリデンホモポリマー１４質量部、セルロースアセテートプロピオネート（イーストマンケミカル社製、ＣＡＰ４８２−０．５）１質量部、Ｎ−メチル−２−ピロリドン７７質量部、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル（三洋化成工業（株）製、“イオネット”（登録商標）Ｔ−２０Ｃ）５質量部、水３質量部を混合し、９５℃で溶解して高分子溶液（製膜原液）を作製した。【0111】
この製膜原液を、球状構造からなる中空糸膜の表面に均一に塗布し、すぐに水浴中で凝固させて球状構造層の上に三次元編目構造を形成させた中空糸膜を作製した。得られた中空糸膜は、外径１３５０μｍ、内径８００μｍで、膜表面平均孔径は４０ｎｍであった。【0112】
（実施例１）（中空糸膜モジュール作製）
参考例１の中空糸膜を３０質量％グリセリン水溶液に１時間浸漬後、風乾した。この中空糸膜の片端の中空部をシリコーン接着剤（東レ・ダウコーニング社製、ＳＨ８５０Ａ／Ｂ、２剤を質量比が５０：５０となるように混合したもの）で目止めした。
【0113】
塩化ビニル樹脂製の筐体２（内径７７ｍｍ、整流筒外周部内径９０ｍｍ、長さ１９００ｍｍ、筐体サイドノズル内径２４ｍｍ）、整流筒９（外径７５ｍｍ、内径７１ｍｍ）、インナーパイプ１１（外径２４ｍｍ、内径２０ｍｍ）の表面のうち、ポッティング剤で接着する領域については、予めサンドペーパー（＃８０）でヤスリがけを行い、エタノールで脱脂した。【0114】
その後、前述の中空糸膜の束を、図１２に示すように筐体２及び整流筒９内に充填した。このときインナーパイプ１１内側の中空糸膜の充填率Ａ１は０％とし、インナーパイプ１１の外側の中空糸膜の充填率Ａ２は５０％とした。【0115】
筐体２のモジュール上部側となる第１端部（図１２の右側端部）に目止めした側の端部が向くように、中空糸膜束を配置し、さらに第１ポッティングキャップ１５を装着した。モジュール下部側となる第２端部（図１２の左側端部）には底に３６個の穴が空いた第２ポッティングキャップ１６を装着した。【0116】
その後、第２ポッティングキャップ１６の底の穴に３６本のピン１４を差し込んで固定した。ピン１４の位置は図５の貫通孔と同様に配置した。こうして両端にポッティングキャップが装着されたモジュールを遠心成型機内に設置した。【0117】
ポリメリックＭＤＩ（Ｈｕｎｔｓｍａｎ社製、Ｓｕｐｒａｓｅｃ５０２５）、ポリブタジエン系ポリオール（Ｃｒａｙ Ｖａｌｌｅｙ社製、Ｋｒａｓｏｌ ＬＢＨ ３０００）及び２−エチル−１，３−ヘキサンジオールを、質量比が５７：１００：２６となるように混合した。得られた混合物（つまりポリウレタン樹脂液）を、ポッティング剤投入器１７に入れた。【0118】
続いて遠心成型機を回転させ、ポッティング剤を両端のポッティングキャップに充填し、第１ポッティング部３及び第２ポッティング部４を形成した。ポッティング剤投入器１７は２方向に分割されたものであり、遠心力によりモジュール上部側（第１端部）及びモジュール下部側（第２端部）にポリウレタン樹脂液が投入される。遠心成型機内の温度は３５℃、遠心時間は４時間とした。【0119】
遠心後、第１ポッティングキャップ１５、第２ポッティングキャップ１６及びピン１４を取り外し、さらに室温で２４時間ポッティング剤を後硬化させた。その後、筐体２のモジュール上部側（第１端部側）の外側のポッティング剤部分（図１４に示すＣ−Ｃ面）をチップソー式回転刃でカットし、中空糸膜の端面を開口させた。続いて筐体２の両端に筐体上部キャップ２ａ、筐体下部キャップ２ｂを取り付け、図１６に示す中空糸膜モジュール１００Ｆを得た。【0120】
その後中空糸膜モジュール１００Ｆにエタノールを送液してろ過を行い、中空糸膜の細孔内をエタノールで満たした。続いてＲＯ（Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ）水を送液してろ過を行い、エタノールをＲＯ水に置換した。なお、第１ポッティング部３の第２端側から第２ポッティング部４の第１端側までの長さは１７７６ｍｍとした。【0121】
中空糸膜モジュール１００Ｆのインナーパイプ１１の長さは１２ｍｍとした。またインナーパイプ１１には第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ１２ｍｍ、幅１４．８ｍｍ（長方形）の第１側面開口部を４箇所、周方向に均等に配置した。また整流筒９には第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ１０ｍｍ、幅８ｍｍ（長方形）の第１整流孔を１２箇所、周方向に均等に配置した。整流筒９と筐体２の間の流路の幅は７．５ｍｍで、軸方向高さは５０ｍｍとした。【0122】
中空糸膜モジュール１００Ｆについて、流動パラメータＦを上記式（１）により、第１側面開口部が占める総開口面積の割合Ｒ１を上記式（４）により、インナーパイプ１１の第１側面開口部の総開口面積の、筐体２の内側断面積Ｔ２に対する割合Ｒ２を上記式（５）により、整流孔の総開口面積の筐体２の内側断面積Ｔ２に対する割合Ｒ３を上記式（６）により、整流孔１０の総開口面積のうち、第１整流孔が占める総開口面積の割合Ｒ４を上記式（７）により算出した。結果を表１に示す。【0123】
（排濁性評価）中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁性は以下の方法で評価した。
ベントナイト７０ｍｇ／Ｌ、ポリ塩化アルミニウム７０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７の懸濁液を調整し、１時間以上撹拌して凝集フロックを形成させた。この供給懸濁液をろ過流束１ｍ３／ｍ２／ｄで３０分間ろ過した。続いてろ過液による逆洗を行った。逆洗流束は２ｍ３／ｍ２／ｄで１分間実施した。続いて供給懸濁液を使用し、代表膜面線速度０．４ｍ／ｓでフラッシングを１分間実施した。逆洗とフラッシングで中空糸膜モジュール外部に排出された排出液を回収して懸濁物質質量を測定し、式（９）により洗浄による排濁率を算出した。
排濁率［％］＝［排出懸濁物質質量］／［供給懸濁物質質量］×１００ ・・・（９）
【0124】
供給懸濁物質質量及び排出懸濁物質質量は以下の方法で求めた。懸濁液１Ｌを孔径１μｍのガラスろ紙でろ過し、１１０℃で３時間乾燥させた後、質量を測定し、予め測定したガラスろ紙の質量を差し引くことで懸濁液１Ｌ当たりの懸濁物質質量を測定し、懸濁物質濃度（ｇ／Ｌ）を求めた。
【0125】
供給懸濁物質質量は式（１０）に示すように供給懸濁液の懸濁物質濃度に、供給液量（ろ過液量とフラッシング液量の合計）を乗じて求めた。排出懸濁物質質量は式（１１）に示すように、洗浄で外部に排出された排出液の懸濁物質濃度に、排出液量（逆洗液量とフラッシング液量の合計）を乗じて求めた。
供給懸濁物質質量［ｇ］＝［供給懸濁液の懸濁物質濃度］×［ろ過液量＋フラッシング液量］ ・・・（１０）
排出懸濁物質質量［ｇ］＝［排出液の懸濁物質濃度］×［逆洗液量＋フラッシング液量］ ・・・（１１）
【0126】
前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９０％だった。【0127】
（実施例２〜８）インナーパイプ１１の長さを表１に示すものに変更した以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。
各中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率の評価結果を表１に示す。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0128】
インナーパイプ１１の長さと排濁率の関係は、表１に示すとおり、実施例２ではＤ：９８％、実施例３では１．５×Ｄ：９９．５％、実施例４では２×Ｄ：９９．５％、実施例５では３×Ｄ：９９．５％、実施例６では５×Ｄ：９９％、実施例７では４０×Ｄ：９６％、実施例８では６０×Ｄ：９４％だった。なお、表１中のＤは、筐体サイドノズル内径を示す。
【0129】
（実施例９）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）とし、インナーパイプ１１内側の中空糸膜の充填率Ａ１を１０％とした以外は、実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９８％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0130】
（実施例１０）インナーパイプ１１内側の中空糸膜の充填率Ａ１を２０％とした以外は、実施例９と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９８％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0131】
（実施例１１）インナーパイプ１１内側の中空糸膜の充填率Ａ１を３０％とした以外は、実施例９と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９６％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0132】
（実施例１２）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）、内径を１２ｍｍ、外径を１６ｍｍ、第１側面開口部の幅を８．６ｍｍとした以外は、実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９６％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0133】
（実施例１３）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）、内径を２８ｍｍ、外径を３２ｍｍ、第１側面開口部の幅を２１．１ｍｍとし、インナーパイプ１１外側の中空糸膜の充填率Ａ２を６０％とした以外は、実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９９％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0134】
（実施例１４）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）とし、インナーパイプ１１には第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ１２ｍｍ、幅１４．８ｍｍ（長方形）の第１側面開口部を４箇所、周方向に均等に配置した。さらにインナーパイプ１１の第２端側から第１端側に向かって５ｍｍから８ｍｍの範囲に、高さ３ｍｍ、幅１４．８ｍｍ（長方形）の側面開口部１２を４箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９８％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0135】
（実施例１５）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）とし、インナーパイプ１１には第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ１２ｍｍ、幅１４．８ｍｍ（長方形）の第１側面開口部を４箇所、周方向に均等に配置した。さらにインナーパイプ１１の第２端側から第１端側に向かって５ｍｍから１７ｍｍの範囲に、高さ１２ｍｍ、幅１４．８ｍｍ（長方形）の側面開口部１２を４箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９７％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0136】
（実施例１６）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）とし、インナーパイプ１１には第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ１２ｍｍ、幅１４．８ｍｍ（長方形）の第１側面開口部を４箇所、周方向に均等に配置した。さらにインナーパイプ１１の第２端側から第１端側に向かって５ｍｍから１７ｍｍの範囲に、高さ１２ｍｍ、幅１４．８ｍｍ（長方形）の側面開口部１２を４箇所、周方向に均等に配置し、インナーパイプ１１の第２端側から第１端側に向かって２５ｍｍから３７ｍｍの範囲に、高さ１２ｍｍ、幅１４．８ｍｍ（長方形）の側面開口部１２を４箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９４％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0137】
（実施例１７）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）とし、第１側面開口部の高さを２４ｍｍとした以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９９％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0138】
（実施例１８）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）とし、第１側面開口部の高さを４ｍｍとした以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９９％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0139】
（実施例１９）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）とした。また整流筒９には第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ１０ｍｍ、幅８ｍｍ（長方形）の第１整流孔を１２箇所、周方向に均等に配置した。さらに第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって２８ｍｍから３６ｍｍの範囲に、高さ８ｍｍ、幅１２ｍｍ（長方形）の整流孔１０を１２箇所、周方向に均等に配置し、第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって４０ｍｍから４８ｍｍの範囲に、高さ８ｍｍ、幅１２ｍｍ（長方形）の整流孔１０を１２箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９４％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0140】
（実施例２０）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）とした。また整流筒９には第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ８ｍｍ、幅１０ｍｍ（長方形）の第１整流孔を１２箇所、周方向に均等に配置し、さらに第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって１２ｍｍから２０ｍｍの範囲に、高さ８ｍｍ、幅１０ｍｍ（長方形）の第１整流孔を１２箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９７％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0141】
（実施例２１）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）とした。また整流筒９には第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ６ｍｍ、幅６ｍｍ（長方形）の第１整流孔を１２箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９８％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0142】
（実施例２２）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）とした。また整流筒９には第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ５ｍｍ、幅８ｍｍ（長方形）の第１整流孔を１２箇所、周方向に均等に配置した。さらに第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって３０ｍｍから３５ｍｍの範囲に、高さ５ｍｍ、幅８ｍｍ（長方形）の整流孔１０を１２箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９８％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0143】
（実施例２３）インナーパイプ１１の長さを７２ｍｍ（３×Ｄ）とした。また整流筒９には第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ５ｍｍ、幅５ｍｍ（長方形）の第１整流孔を１２箇所、周方向に均等に配置した。さらに第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって３０ｍｍから３５ｍｍの範囲に、高さ５ｍｍ、幅５ｍｍ（長方形）の整流孔１０を１２箇所、周方向に均等に配置し、さらに第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって４０ｍｍから４５ｍｍの範囲に、高さ５ｍｍ、幅５ｍｍ（長方形）の整流孔１０を１２箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｆの排濁率を評価した結果、排濁率は９４％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１、割合Ｒ２、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表１に示す。
【0144】
（実施例２４）インナーパイプ１１に替わり、長さが、第１ポッティング部３の第２端側（下側）から第２ポッティング部４の第１端側（上側）までの長さＮ（７４×Ｄ）である中心空間部１３を設けた中空糸膜モジュール１００Ｇ（図１７）を作製した。中心空間部１３は中空糸膜モジュールの第２端側に向かって縮径する円錐形状とし、第１ポッティング部３の第２端側での中心空間部１３の直径は２０ｍｍとし、第２ポッティング部４の第１端側では中心空間部１３を設けず、中空糸膜１を略均等に配置した。また中心空間部１３での中空糸膜の充填率Ａ１は０％とし、中心空間部１３の外側の中空糸膜の充填率Ａ２は３５％とした。上記以外は実施例１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｇを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｇの排濁率を評価した結果、排濁率は９４％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表２に示す。
【0145】
（実施例２５）中心空間部１３の外側の中空糸膜の充填率Ａ２を５０％とした以外は実施例２４と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｇを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｇの排濁率を評価した結果、排濁率は９１％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表２に示す。
【0146】
（実施例２６）整流筒９の第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ８ｍｍ、幅８ｍｍ（長方形）の第１整流孔を１２箇所、周方向に均等に配置した。さらに第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって３０ｍｍから３４ｍｍの範囲に、高さ４ｍｍ、幅４ｍｍ（長方形）の整流孔１０を１２箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例２５と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｇを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｇの排濁率を評価した結果、排濁率は９０％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表２に示す。
【0147】
（実施例２７）整流筒９の第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ５ｍｍ、幅５ｍｍ（長方形）の第１整流孔を１２箇所、周方向に均等に配置した。さらに第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって３０ｍｍから３５ｍｍの範囲に、高さ５ｍｍ、幅５ｍｍ（長方形）の整流孔１０を１２箇所、周方向に均等に配置し、第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって４０ｍｍから４５ｍｍの範囲に、高さ５ｍｍ、幅５ｍｍ（長方形）の整流孔１０を１２箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例２５と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｇを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｇの排濁率を評価した結果、排濁率は８６％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表２に示す。
【0148】
（実施例２８）円柱状の中心空間部１３を設けた中空糸膜モジュール１００Ｈ（図１８）を作製した。第１ポッティング部３の第２端側での中心空間部１３の直径は２０ｍｍとし、第２ポッティング部４の第１端側での中心空間部１３の直径も２０ｍｍとした。上記以外は実施例２４と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｈを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｈの排濁率を評価した結果、排濁率は９４％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表２に示す。
【0149】
（実施例２９）中心空間部１３の外側の中空糸膜の充填率Ａ２を５０％とした以外は実施例２８と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｈを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｈの排濁率を評価した結果、排濁率は９２％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表２に示す。
【0150】
（実施例３０）整流筒９の第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ８ｍｍ、幅８ｍｍ（長方形）の第１整流孔を１２箇所、周方向に均等に配置した。さらに第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって３０ｍｍから３４ｍｍの範囲に、高さ４ｍｍ、幅４ｍｍ（長方形）の整流孔１０を１２箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例２９と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｈを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｈの排濁率を評価した結果、排濁率は９０％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表２に示す。
【0151】
（実施例３１）整流筒９の第１ポッティング部３の第２端側に接する位置に、高さ５ｍｍ、幅５ｍｍ（長方形）の第１整流孔を１２箇所、周方向に均等に配置した。さらに第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって３０ｍｍから３５ｍｍの範囲に、高さ５ｍｍ、幅５ｍｍ（長方形）の整流孔１０を１２箇所、周方向に均等に配置し、第１ポッティング部３の第２端側から中空糸膜モジュールの第２端側に向かって４０ｍｍから４５ｍｍの範囲に、高さ５ｍｍ、幅５ｍｍ（長方形）の整流孔１０を１２箇所、周方向に均等に配置した。上記以外は実施例２９と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｈを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｈの排濁率を評価した結果、排濁率は８７％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表２に示す。
【0152】
（比較例１）図１９に示す中空糸膜モジュール１００Ｉを製作した。インナーパイプ及び中心空間部は設けず、整流筒９の内側の中空糸膜の充填率は５０％とした。上記以外は実施例３１と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｉを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｉの排濁率を評価した結果、排濁率は７８％だった。
割合Ｒ３及び割合Ｒ４を算出した。結果を表２に示す。
【0153】
（比較例２）図２０に示す中空糸膜モジュール１００Ｊを製作した。整流筒は設けず、インナーパイプ１１内側の中空糸膜の充填率Ａ１は０％とし、インナーパイプ外側の中空糸膜の充填率Ａ２は５０％とした。上記以外は実施例５と同様の方法で中空糸膜モジュール１００Ｊを作製した。前述の方法で中空糸膜モジュール１００Ｊの排濁率を評価した結果、排濁率は７８％だった。
流動パラメータＦ、割合Ｒ１及び割合Ｒ２を算出した。結果を表２に示す。
【0154】
【表1】
【0155】
【表2】
【0156】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０１７年１月３１日出願の日本特許出願（特願２０１７−１５１７１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。【産業上の利用可能性】
【0157】
本発明の中空糸膜モジュールは浄水処理、工業用水処理、排水処理、海水淡水化、発酵液、食品、飲料などの各種液体の処理に使用することができる。【符号の説明】
【0158】
１００Ａ 中空糸膜モジュール１００Ｂ 中空糸膜モジュール
１００Ｃ 中空糸膜モジュール
１００Ｄ 中空糸膜モジュール
１００Ｅ 中空糸膜モジュール
１００Ｆ 中空糸膜モジュール
１００Ｇ 中空糸膜モジュール
１００Ｈ 中空糸膜モジュール
１００Ｉ 中空糸膜モジュール
１００Ｊ 中空糸膜モジュール
１ 中空糸膜
２ 筐体
２ａ 筐体上部キャップ
２ｂ 筐体下部キャップ
２ｃ 筐体サイドノズル
３ 第１ポッティング部
４ 第２ポッティング部
５ 原液流入口
６ 原液出口
７ ろ過液出口
８ 貫通孔
９ 整流筒
１０ 整流孔
１１ インナーパイプ
１２ 側面開口部
１３ 中心空間部
１４ ピン
１５ 第１ポッティングキャップ
１６ 第２ポッティングキャップ
１７ ポッティング剤投入器
【要約】
本発明は、軸方向における第１端と第２端とを有する筒状の筐体と、複数の中空糸膜と、第１ポッティング部と、第２ポッティング部とを備え、さらに上記第２端側から上記第１端側へ向かって上記中空糸膜の外側を流れる流体について、上記第１ポッティング部の上記第２端側の径方向中心部に指向して流れを発生させ、さらに上記第１ポッティング部の上記第２端側の径方向中心部から径方向外周側に指向して放射状に流れを発生させる整流構造を有する、中空糸膜モジュールに関する。