JP2000189761A - 中空糸膜モジュ―ル - Google Patents

中空糸膜モジュ―ル

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JP2000189761A
JP2000189761A JP10374557A JP37455798A JP2000189761A JP 2000189761 A JP2000189761 A JP 2000189761A JP 10374557 A JP10374557 A JP 10374557A JP 37455798 A JP37455798 A JP 37455798A JP 2000189761 A JP2000189761 A JP 2000189761A
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JP
Japan
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hollow fiber
fiber membrane
bundle
membrane module
case
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JP10374557A
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Takashi Monzen
孝志 門前
Keita Toizumi
桂太 樋泉
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Kitz Corp
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Kitz Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 粘性の高い溶融樹脂でポッティングを行う場
合でも、所定の封止部分の層高を均一に得るようにする
と共に、密封性能を有する中空糸膜モジュールを提供す
ること。 【解決手段】 中空糸膜10で形成した中空糸膜束15
をケース16に収納し、この中空糸膜束15の少なくと
も一端部をポッティングして封止部19を設けた中空糸
膜モジュールにおいて、この中空糸膜束15の中央部分
に空間部20を設け、この空間部20径は、ケース16
内径の20%以上である中空糸膜モジュールである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体工業、食品
工業、医薬品工業、医療品工業等の分野で用いられ、優
れたポッティング性能を有する中空糸膜モジュールに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の中空糸膜モジュールには、図9に
示すように、中空糸膜を並列させて形成したシート状物
1aと偏流防止用のメッシュ状シートからなるスペーサ
1bとを重ねてすだれ巻状に巻回して形成した中空糸膜
束2を筒状のケース3に収納して、一端又は両端を樹脂
で固定して封止部4を形成したものが実施されている。
この封止部4のポッティング樹脂は、粘性の低いエポキ
シ、ウレタン等の二液熱硬化性樹脂が用いられ、この樹
脂は、中空糸膜間に均一に注入され易いため、中空糸膜
モジュールの封止に適している。
【0003】しかし、半導体工業分野等において、中空
糸膜やポッティング樹脂に耐薬品性が要求されるように
なると、オレフィン系樹脂等のような熱可塑性樹脂を用
いる必要性が生じており、特に、欠陥のないポッティン
グによる封止部を得るためには、封止樹脂と中空糸膜の
材質と同等程度か、或は同一材質を用いて両者の接着性
を高めることが望ましい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オレフ
ィン系樹脂等のように熱可塑性樹脂は、特に粘性が高い
ため、ポッティングの際、溶融樹脂が中空糸膜束2の中
に注入されにくく、そのため、所定の樹脂層高が得られ
なかった。
【0005】また、中空糸膜束2の外側面とケース3の
内壁との間に空隙スペース5があり、この空隙スペース
5への封止樹脂の注入量と中空糸膜束2の端部からの注
入量とのバランスが悪く、図10に示すように、封止部
4の樹脂層が不均一なものになり、そのため、樹脂層で
のクラックや剥離現象が起きていた。
【0006】また、ポッティング時の溶融樹脂の注入
後、中空糸膜束2の内部で溶融樹脂の冷却や固化凝縮が
進むと同時に、中空糸膜やスペーサ1が熱収縮を起こす
が、溶融樹脂の粘性が高い場合、これらの熱収縮に追随
できず膜との接着力が低下し、封止部4にクラックを生
じたり、封止部と中空糸膜との剥離が生じ、リークする
事態が起きていた。
【0007】本発明は、従来の課題点を解決するために
開発したもので、粘性の高い溶融樹脂でポッティングを
行う場合でも、所定の封止部分の樹脂層高を均一に得る
ようにすると共に、密封性能を有する中空糸膜モジュー
ルを提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、中空糸膜で形成した中空糸膜束をケース
に収納し、この中空糸膜束の少なくとも一端部をポッテ
ィングして封止部を設けた中空糸膜モジュールにおい
て、この中空糸膜束の中央部分に空間部を設け、この空
間部径は、ケース内径の20%以上にした中空糸膜モジ
ュールである。この場合、中空糸膜束の外径は、ケース
内径の90〜95%が好ましく、また、空間部の少なく
とも封止部側に弾性体を配設するのが良い。
【0009】また、中空糸膜束は、並列させた中空糸膜
のシートをスペーサを介在させて渦巻状に巻回して形成
したり、或は、中空糸膜束は、中空糸膜を複数層に綾巻
状に巻回して形成する中空糸膜モジュールである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明における中空糸膜
モジュールの好ましい実施形態を図1〜図8に従って説
明する。図1において、中空糸膜10を並列させて形成
した帯状のシート材11とメッシュ状シート、不織布等
のスペーサ12を介在させて積層した積層シート13
を、後述する太い巻装軸14によって渦巻き状に巻回し
て中空糸膜束15を形成する。図1及び図3は、U字形
にしたシート材11の間と下面にスペーサ12を積層し
た例である。
【0011】この場合のシート材11は、中空糸膜を緯
糸とし、この緯糸を経糸を介して編織物状に編んだもの
であったり、又は、並列した中空糸膜の端部を溶着して
シート材11を形成したもの等、各種の形態によって形
成される。
【0012】また、この中空糸膜束15を収納した筒形
状のケース16の端部を図6に示すように、ポッティン
グ用の溶融樹脂17を入れた容体18に装入し、このケ
ース16と共に中空糸膜束15の端部を、ポッティング
可能な温度まで溶融した溶融樹脂17に浸漬して冷却固
化させ、図5に示すように、中空糸膜束15の一端部又
は両端部に封止部19を設け、端面をカットすることに
よって中空糸膜10の端面を開口させて中空糸膜モジュ
ールを構成する。
【0013】また、ケース16の内周に突条部16aを
設け、この突条部16aは、中空糸膜束15をケース1
6内に保持する機能とポッティング時の溶融樹脂17が
注入される高さの位置を定める働きを有している。更
に、中空糸膜束15の中央部分には、空間部20が形成
され、この空間部20の内径d1は、図4において、ケ
ース16の内径Dの20%以上である。この場合、空間
部20の内径d1は、ケース16の内径Dの60%前後
を上限とするのが実用的であり、好ましい。この空間部
20は、実施に応じ適宜の内径比率を採用し、任意に空
間部20の内径を設定する。また、中空糸膜束15の外
径d2は、図4においてケース16の内径Dの90〜9
5%である。この場合、中空糸膜束15の外径とケース
16の内径との間には、所定の空間スペースを有する空
隙部21を設けている。
【0014】この中空糸膜10、スペーサ12及びポッ
ティング用の溶融樹脂17は、ふっ素樹脂、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂、ポリサルフォ
ン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の熱可塑性
樹脂から適宜選択して組み合わせることが可能である。
この場合、同材質の樹脂で組み合わせることで収縮率を
同等にすることができるため、ポッティング時の割れ等
を防止することができる。
【0015】更に、図7に示すように、空間部20の少
なくとも封止部19の側に、スポンジ状の発泡体又は緩
衝材となる弾性体22を配設し、冷却固化時の歪を吸収
するようにしている。この弾性体22は、空気が通過す
るような材料が望ましい。
【0016】また、図8は、中空糸膜束15を形成する
他例を示したもので、この場合は、上記の例と同様に、
中空糸膜を太い巻装軸で複数層に綾巻きして剛性を有す
る中空糸膜束15を形成し、この中空糸膜束15をケー
ス16に装入した中空糸膜モジュールを溶融樹脂17に
浸漬してポッティングすることにより封止部19を形成
し、この封止部19の端面をカットCして開口させる。
【0017】図8において、綾巻状の中空糸膜束15の
中央部分の空間部20の内径d1は、ケース16の内径
Dの20%以上であり、中空糸膜束15の外径d2は、
ケース16の内径Dの90〜95%であり、膜束15の
外径とケース16の内径との間には、空隙部21を設け
ている。
【0018】また、本発明における中空糸膜モジュール
は、上記の各例に示したタイプ以外に、例えば、中空糸
膜束をU字状形に形成し封止したもの(特開平10−9
9657号公報等)或は、中空糸膜束をストレートに形
成し両端を封止したもの(特開平8−318139号公
報等)等のモジュールにも適用することができる。な
お、上記の例は、中空糸膜束15の中央部分に空隙部2
0や外周に空隙部21を設けたが、この例以外に、膜束
15の軸方向に平行に複数の空間部分を設けるようにし
ても良い。
【0019】次に、上記の実施形態の作用を説明する。
図6及び図8に示すように、溶融樹脂17は、中空糸膜
束15の端面、空間部20並びに空隙部21から中空糸
膜10とスペーサ12の界面に注入される。従って、一
度に多くの溶融樹脂17が中空糸膜束15に注入される
ので、溶融樹脂17が冷却固化を始める前に所定の樹脂
層高Hが得られ、溶融樹脂17の注入をバランス良く行
うことができるので、均一な封止部19を得ることがで
きる。
【0020】一方、空間部20は、溶融樹脂17の保有
充填機能も有するので、溶融樹脂17が冷却・固化凝縮
される際に中空糸膜10やスペーサ12が熱収縮を起こ
しても、溶融樹脂17が中空糸膜束15の端面から更に
供給されるため、封止部19の割れや剥離などを起こさ
ず、欠陥のない中空糸膜モジュールを得ることができ
る。
【0021】更に、中空糸膜10やスペーサ12の熱収
縮に追随するための溶融樹脂17が空間部20から供給
されるため、樹脂層内における欠陥の発生を空間部20
に集中させることができ、封止部19での欠陥の発生を
防ぐことができる。
【0022】また、空間部20に弾性体22を配設する
ことにより、中空糸膜10やスペーサ12の熱収縮又は
溶融樹脂17の引けによる歪を吸収することができ、封
止部19内における欠陥の発生を防止し、また、空間部
20内に必要以上の溶融樹脂17が注入されるのを防ぐ
こともできる。
【0023】また、空間部20のケース16内径に対す
る比率と、空隙部21のケース16の内径に対する比率
を各種の形態で実験したところ、表1及び表2に示す結
果を得た。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】このリークテスト法による結果からする
と、空間部20の内径は、ケース内径Dの20%以上が
好ましく、空隙部21は、ケース内径Dの90〜95%
がリークがなく、好ましい結果を得た。
【0027】
【発明の効果】従って、本発明によると、溶融樹脂が中
空糸膜モジュールの空間部及び空隙部より回り込んで浸
透し易いため、一定の樹脂層高の封止部が確保でき、製
品の歩留りを著しく向上させることができた。
【0028】また、空間部へ弾性体を設けることによっ
て溶融樹脂の冷却固化時の歪が緩和され、クラッチ等の
発生を防ぐことができる。
【0029】更に、中空糸膜束への溶融樹脂の回り込み
が適切に行われるので、中空糸膜への抵抗が少なく、中
空糸膜の折損等が起きるおそれがないため、精度の高い
中空糸膜モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における中空糸膜モジュールの膜束を巻
回している状態を示す斜視図である。
【図2】図1の中空糸膜モジュールの断面図である。
【図3】本発明における中空糸膜モジュールの膜束の模
式図である。
【図4】図2における径の関係を示した断面説明図であ
る。
【図5】中空糸膜モジュールの一例を示した縦断面図で
ある。
【図6】中空糸膜モジュールのポッティング状態を示す
断面説明図である。
【図7】中空糸膜モジュールの他例を示した縦断面図で
ある。
【図8】綾巻き中空糸膜モジュールのポッティング状態
を示す断面説明図である。
【図9】従来例を示した中空糸膜モジュールで、すだれ
巻状に巻回して形成したモジュールを模式的に示した横
断面図である。
【図10】図9の中空糸膜モジュールを示した縦断面図
である。
【符号の説明】
10 中空糸膜 12 スペーサ 15 中空糸膜束 16 ケース 19 封止部 20 空間部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA02 HA02 HA03 HA08 JA02A JA02B JA13B JA13C JB06 MA01 MB11 MC22 MC23 MC28 MC54 MC58 MC62 PC01 PC11 PC41

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中空糸膜で形成した中空糸膜束をケース
    に収納し、この中空糸膜束の少なくとも一端部をポッテ
    ィングして封止部を設けた中空糸膜モジュールにおい
    て、この中空糸膜束の中央部分に空間部を設け、この空
    間部径は、ケース内径の20%以上であることを特徴と
    する中空糸膜モジュール。
  2. 【請求項2】 中空糸膜束の外径は、ケース内径の90
    〜95%である請求項1に記載の中空糸膜モジュール。
  3. 【請求項3】 空間部の少なくとも封止部側に弾性体を
    配設した請求項1又は2に記載の中空糸膜モジュール。
  4. 【請求項4】 上記の中空糸膜束は、並列させた中空糸
    膜のシートをスペーサを介在させて渦巻状に巻回して形
    成した請求項1乃至3の何れか1項に記載の中空糸膜モ
    ジュール。
  5. 【請求項5】 上記の中空糸膜束は、中空糸膜を複数層
    に綾巻状に巻回して形成した請求項1乃至3の何れか1
    項に記載の中空糸膜モジュール。
JP10374557A 1998-12-28 1998-12-28 中空糸膜モジュ―ル Pending JP2000189761A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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