【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空糸膜モジュールの製造方法に関し、さらに詳しくは、大型の浄水器等に好適に用いることができる中空糸膜モジュールの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、精密ろ過、限外ろ過等において中空糸膜モジュールが多用されている。中空糸膜モジュールは、たとえば、中空糸膜をケースの両端または一端でポッティング材によって集束固定し、そのポッティング部で外側を覆うケースに固定すると共に、原水側とろ過水側を遮断している。
【０００３】
しかし、この中空糸膜モジュールを例えば水道水を浄化する浄水器に使用した場合、水栓の開閉によってポッティング部には瞬間的に高い圧力がかかり、これが繰り返されるためにポッティング部とケースとの剥離が発生することがある。特に水圧に対してポッティング部の厚みが十分でない場合や厚みが不均一になっている場合などは、高い圧力が何度もかかることでポッティング部に亀裂が発生し、原水が漏れるという問題が生じることがあった。
【０００４】
これに対し、ポッティング材を均一に充填する方法としては、例えば特許文献１に記載の方法がある。すなわち、中空糸膜の中空内部にポッティング材が入りすぎないよう中空糸膜の目をつぶして中空内部をふさぎ、中空糸膜束の端部側からポッティング材を流入する流路を形成した後に、この流路から中空糸膜束の内部にポッティング材を注入する方法である。これにより、ポッティング材を均一に充填することができるものの、この方法では、ポッティング材を注入する流路を形成するための複雑な工程が必要となるため、コストアップにつながると共に、生産性を向上することができない。さらに、中空糸膜束の端部に楔を打ち込んだり、突起物を差し込んだり、加熱された線状部材を押し当てることで割れ目や流路を形成するため、中空糸膜が切断されたり損傷したりといった不具合が生じやすい。
【０００５】
また、特許文献２には、注型キャップに装着した筒状ケース内の中空糸膜束を、端部を圧潰処理した後に逆円錐台状のポッティング容器に直立させ、注型キャップとポッティング容器との間に形成された溝からポッティング材を流入し、ポッティング容器の底部に到達したポッティング材の液面を次第に上昇させる方法が記載されている。しかし、この方法では、ポッティング材をポッティング容器の底部に流入してから、中空糸膜束の隙間に浸入させると共に液面を上昇させるため、一様なポッティング部を形成するためには中空糸膜束とポッティング容器の底部との間に大きな空間が必要となる。また、この空間に残るポッティング材は切断除去されるため無駄が多く、コストアップにもつながる。
【０００６】
さらに、充填時に遠心力を作用させる方法（遠心法）も一般的に知られている。しかしながら、遠心法は、ポッティングの厚みを均一にする良い方法ではあるが、遠心力を利用するために中空糸膜が浮き上がり、中空糸膜が正確に集束固定されずポッティング不良が発生し易いといった欠点がある。この遠心法の欠点を克服するため、特許文献３に見られるように、粘着テープ等の粘着手段によって中空糸膜束の端部を注型の適所に仮固定することによって中空糸膜束の収容容器に対する浮き上がりを防止する中空糸膜モジュールの製造方法も開示されているが、中空糸膜束の末端が粘着テープにしっかりと固定する工程が必要となり、作業の効率化が図りにくく、粘着テープの粘着性を保つために粘着手段を随時更新するなどの作業が必要となる。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３３１２２９号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開２００３−６２４３３号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平９−２７１６４１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、新たな作業やコストアップを要することなくポッティング材を均一に充填し、封止不良の発生を抑えることができる中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、中空糸膜束を筒状ケースに挿入し、ポッティング材を用いて中空糸膜束の端部を筒状ケースに固定する中空糸膜モジュールの製造方法であって、底面にポッティング材の流入溝を有するポッティング材受部材に筒状ケースを装入し、そのポッティング材受部材にポッティング材を流入する中空糸膜モジュールの製造方法を特徴とするものである。
【００１２】
ここで、筒状ケースを筒状ケース保持部材で保持してポッティング材受部材に装入し、ポッティング材を流入すること、そして、筒状ケース保持部材として外周面にポッティング材の流入溝を有するものを用い、その筒状ケース保持部材の外周面に設けられた流入溝とポッティング材受部材の底面に設けられた流入溝とを連通させることが好ましい。また、ポッティング材受部材として、ポッティング材の流入溝を有する側壁を備え、その側壁に設けられた流入溝と底面に設けられた流入溝とが連通しているものを用いることも好ましい。さらに、筒状ケースをポッティング材受部材に装入して中空糸膜束の一部をポッティング材受部材の底面に当接させ、その状態でポッティング材受部材にポッティング材を流入すること、中空糸膜束を位置規制部材にて上方より押さえることにより、ポッティング材の流入により中空糸膜束が浮上することを防ぐこと、そして、筒状ケースから脱着可能な位置規制部材を用いることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、家庭のシンク近傍で使用される据え置き型浄水器やシンクの下に置くアンダーシンク型浄水器に内蔵されている中空糸膜モジュールを例に取り、図を参照しながら説明する。
【００１４】
本発明によって製造される中空糸膜モジュールは、図１に示すように、筒状ケース１と中空糸膜束２とポッティング材３などから構成されている。複数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束２はＵ字状に折り曲げた状態で筒状ケース１の内部に収納され、端部２ｂが、ポッティング材３により筒状ケース１に封止固定されている。また、同時に中空糸膜間の隙間もポッティング材３により封止固定されているが、中空糸膜そのものの端面は開口した状態になっている。Ｕ字の先端２ａは筒状ケース１の端より内側に位置していれば、筒状ケース１と中空糸膜束２との間の空間に活性炭やゼオライト、イオン交換体、キレート樹脂などの吸着材を入れることで、遊離残留塩素や、トリハロメタン、あるいは鉛に代表される金属イオンなど中空糸膜で除去できない溶解性の物質も除去可能なモジュールとすることができる。
【００１５】
筒状ケース１は、耐圧性能を高めるために、図１に示すように内周面に段差部１ａを有しており、その段差部１ａの上にまでポッティング材３を侵入させる。筒状ケースの材質としては、水圧に耐えることのできる強度を持ち、ポッティング部との接着性がよい樹脂や金属を用いることができるが、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）やＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン共重合体）、ＰＳ（ポリスチレン）のような樹脂成形品であれば、安価であり、軽量であるので組立作業時の取り扱いも容易である。さらに、透明であれば、外側から中空糸膜束２を確認することで糸切れや異物の混入などの不良品を発見することができるため、品質管理上好ましい。
【００１６】
中空糸膜束２は、複数本の中空糸膜を一方向に引き揃え、ねじりながらＵ字状に折り曲げられて、端部がポッティング材３によって筒状ケース１に封止固定されている。中空糸膜束２は、折り曲げずに、筒状ケースの両端でポッティング材により筒状ケース１に封止固定していても、折り曲げずに、片方の端部を目止めしたうえでもう一方の端部を筒状ケース１に封止固定していてもよいが、中空糸膜の両端を目止めする工程や、筒状ケースの両端をポッティングする工程が増加するので、図１に示したように、Ｕ字状に折り曲げて端部を封止固定するのがより好ましい。
【００１７】
中空糸膜は、一般に用いられている各種素材のものが使用でき、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、セルロース、アセテートなどがよく用いられる。
【００１８】
ポッティング材３としては、筒状ケース１と中空糸膜束２との間ならびに中空糸膜間を封止することができればよく、流動性を有する主剤と硬化剤とを混合して反応、硬化させる二液混合型のエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂などが中空糸膜モジュールを製造する上で取り扱いやすく、好ましい。
【００１９】
次に、図２に基づいて、上述の中空糸膜モジュールを製造する方法を説明する。
【００２０】
図２において、中空糸膜束２は筒状ケース１に収納されており、筒状ケース１の外周を覆うように筒状ケース保持部材４が装着されている。筒状ケース保持部材４は、ポッティングを行うときに筒状ケース１を保持すると共にポッティング材が筒状ケース１の外側に付着しないようにするためのものである。そして、筒状ケース保持部材４は、ポッティング材受部材６に装入したときに、中空糸膜束２の端部２ｃの一部がポッティング材受部材６の底面に当接するように、中空糸膜束２の端部２ｃと筒状ケース保持部材４の端部とが揃うように装入されている。
【００２１】
筒状ケース保持部材４の内周面の、挿入される筒状ケースの端部に接する部分には、Ｏリング５などのシール部材が装着されており、筒状ケース１の外側部分にポッティング材が付着しないようにシールしている。シール部材としてはＯリング以外の部材を使用することもできるが、ＮＢＲ（アクリロニトリル・ブタジエン共重合体）やＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンモノマー共重合体）ゴムのリング状のものを使用すると複数回利用でき、単価も安いので好ましい。もちろん、筒状ケース保持部材４の内周面ではなく、筒状ケース１の外周面に同様のシール部材を取り付けてもよく、その場合、組み立てやすいＯリング付きモジュールとしてそのまま様々なろ過フィルターに使用することができる。
【００２２】
そして、図２に示すように、筒状ケース保持部材４と筒状ケース１の組立体はポッティング材受部材６に装入される。
【００２３】
ポッティング材受部材６はポッティング材を流入させる際に受け皿となる容器であり、側壁６ａと底面６ｂとを有している。底面６ｂには、中空糸膜モジュールの径方向にポッティング材が広がり易いようにと、ポッティング材の流入溝７が中空糸膜モジュールの径方向に形成されている。一方、側壁６ａは、筒状ケース保持部材４に沿った形状の下段部と、それよりも径が大きい円錐台状の上段部との二段形状になっている。このように構成することで、径の大きい上段部にポッティング材を一旦溜めてから径の小さな下段部、すなわち筒状ケース保持部材４とのすき間が小さい下段部へと流動させることができ、ポッティング材の筒状ケース１内への浸透速度を高めるとともに、廃棄される樹脂を少なくすることができる。さらに破棄されるポッティング材の量を少なくするためには、ポッティング材受部材６の段差部を所望のポッティング材層の高さよりも上方に形成することが好ましい。これにより、上段部に残るポッティング材を減らすことができる。
【００２４】
図３〜５に、ポッティング材受部材６の概略図を示す。図４は図３のＡ−Ａ’断面図、図５は図３のＢ−Ｂ’断面図である。ポッティング材受部材６の底面６ｂには十字状に流入溝７が設けられている。
【００２５】
流入溝７の断面形状は図４に示したコの字以外にＵ字状、Ｖ字状でもよく、モジュールの大きさ、すなわち径と、中空糸膜の充填率とから、最適な流路断面積となるように設定すればよい。例えば開口部の直径が５０ｍｍのモジュールで中空糸膜を断面積の約４５％充填している場合、流路断面積が４５ｍｍ２の流入溝を放射状に４つ有したポッティング材受部材を使用すればよい。また、流入溝７の深さは流路断面積に応じ決定すればよいが、上記モジュールの場合１ｍｍ以上のほうがよりポッティング材が流入しやすくなる。
【００２６】
また、流入溝７は、図３に示すように中空糸膜モジュールの軸芯から９０°間隔で４方向に設けることが最も好ましい。これ以外に、１２０°ずつ３方向や、６０°ずつ６方向など任意の間隔で設けてもよいが、溝の数を多くするとポッティング材受部材６の形状が複雑になり金型の製造コストが高くなるだけでなく、廃棄されるポッティング材の量が増加する。また、あまり溝の数が少なすぎると中空糸膜間にポッティング材が十分に浸透しなくなり、さらに、溝の方向が中空糸膜モジュールの軸芯を中心とした点対称でない場合も、ポッティング材を均一に浸透させることが難しい。したがって、中空糸膜モジュールの軸芯を中心に十字状に４方向に溝を設け、さらにポッティング材受部材６の底面のうち５０〜７０％を流入溝とすることが、ポッティング材の廃棄量を少なくしつつポッティング材を均一に分配する点から最も好ましい。
【００２７】
また、ポッティング材受部材６の側壁６ａの内周面には、図４に示すように、ポッティング材の流入溝７ａが形成されており、この側壁６ａに設けられた流入溝７ａが底面に６ｂに設けられた流入溝７と連通している。側壁６ａの内周面に底面６ｂの流入溝７と連通する流入溝７ａを設けることで、ポッティング材が速やかに底面にまで流入し、ポッティング材の硬化が進行しない間に中空糸膜間にポッティング材を浸透させることができるため、さらに確実にポッティング材を均一に充填することができる。さらに、図５に示したようにポッティング受部材６の側壁６ａは筒状ケース保持部材４に沿った形状となっているために、流入溝７および７ａにたまったポッティング材のみを廃棄すればよいので、コスト削減につながる。ポッティング材受部材６の側壁６ａに設けた流入溝７ａの形状および数については、特に限られたものではなく、底面６ｂに設けた流入溝７に連通していればよいが、底面６ｂの流入溝７と流路断面積が同じか、大きい方がポッティング材を速やかに底部まで流入させ、均一に浸透させることが出来る。
【００２８】
また、ポッティング材受部材６の側壁６ａではなく、図６に示したように筒状ケース保持部材４の外周面にポッティング材の流入溝７ｂを設け、この流入溝７ｂをポッティング材受部材６の底面６ｂの流入溝７と連通させてもよい。この場合も、ポッティング材受部材６の側壁６ａに流入溝７ａを設けた場合と同様に、ポッティング材を速やかに底面にまで流入し、ポッティング材の硬化が進行しない間に中空糸膜間にポッティング材を浸透させることができるため、さらに確実にポッティング材を均一に充填することができる。この構成においても、流入溝７ｂの形状および数は、底面６ｂに設けた流入溝７に連通していれば特に限られたものではないが、底面６ｂの流入溝７と流路断面積が同じか、大きい方がポッティング材を速やかに底部まで流入させ、均一に浸透させることが出来る。
【００２９】
このようなポッティング材受部材６と筒状ケース保持部材４とを用い、中空糸膜モジュールのポッティングを行う。すなわち、図２に示すように、筒状ケース１を筒状ケース保持部材４に組み込み、その組立体の筒状ケース１内にＵ字状に折り曲げた中空糸膜束２を収納する。
【００３０】
このとき、筒状ケース保持部材４は、中空糸膜束２を筒状ケース１に収納した後に取り付けてもよいが、揃えて筒状ケース１にセットした中空糸膜束２を乱さないために、あらかじめ筒状ケース１に取り付けておくことが望ましい。また、中空糸膜束２を筒状ケース１に収納する際には、中空糸膜束２の端部２ｃが筒状ケース保持部材４の端部に揃うように装着し、ポッティング材受部材６に装入されたときに中空糸膜束２の一部がポッティング材受部材６の当接部６ｃに当接するようにする。中空糸膜束２の一部がポッティング材受部材６の底部６ｃに接することで、中空糸膜束２とポッティング材受部材６との位置が精度よく定まり、品質管理面からも有効である。ここで、中空糸膜束２の端面がポッティング材受部材６の底部の流入溝７内でポッティング材受部材６に接していると、逆にポッティング材の流入を阻害してしまうため、好ましくない。中空糸膜束２の端面の一部がポッティング材受部材６の底部の流入溝以外の部分で接していれば、中空糸膜モジュールにおける中空糸膜束の長さ、膜面積を一定に保ちながら、ポッティング材の流入斑を防ぐことが出来る。
【００３１】
次に、筒状ケース１に筒状ケース保持部材４を取り付けた組立体をポッティング材受部材６に装入し、位置規制部材８を取り付けて、位置規制部材８によって中空糸膜束２を上方より押さえながら、ポッティング材を供給する。供給されたポッティング材はポッティング材受部材６の側壁６ａ内周面に設けられた流入溝７ａに流入し、続いて底面６ｂに設けられた流入溝７まで速やかに流入する。その結果、ポッティング材は、ポッティング材受部材６の底面全面、すなわち中空糸膜モジュールの径方向に速やかに行き渡り、連続的に供給されるポッティング材の液面は均一に上昇する。そして、ポッティング材受部材６の底部に行き渡ったポッティング材は、液面上昇によって筒状ケース１内に浸透し、中空糸膜束２をシール状態に集束固定する。
【００３２】
そして、ポッティング材が硬化して、中空糸膜束２が集束固定された後には、ポッティング材受部材６と筒状ケース保持部材４とを筒状ケース１から取り外し、さらに筒状ケース１から突出しているポッティング材３を、ポッティング材３によって封止された中空糸膜束２の端部と共に切断除去して、図１に示す中空糸膜モジュールを得る。
【００３３】
ここで、本実施形態においては、位置規制部材８を取り付けていることで、急激にポッティング材が流入しても、上方から押さえられているため中空糸膜束２が浮き上がることはない。本実施形態のように、静置した状態でケース内の中空糸膜間及び中空糸膜とケースとの間にポッティング材を充填し硬化させる浸漬法では、急激に多量のポッティング材が流入することで、中空糸膜間にポッティング材が浸透するより先に糸束がポッティング材に押し上げられて浮かび上がり、ポッティング厚みが十分でない、または不均一になり、量産時に中空糸膜束２が正確に同じ位置で筒状ケース１に固定されない原因となるが、位置規制部材８により中空糸膜束を上方より押さえることで、ポッティング材流入時の中空糸膜束の浮上を防止することができる。なお、上方とは、ポッティングを行う端面に対して反対側の方向という相対的な意味である。
【００３４】
位置規制部材８の形状は、図２に示したような中空糸膜束の先端部２ａ全体を覆う形状であってもいいが、図７に示すような、外周部のみを押さえるドーナツ状の形状であってもよい。また、材質についても、特に限定されず、中空糸膜束２と接触する部分が樹脂や金属製のなめらかな平面であれば糸表面を損傷するおそれもなく好ましい。あるいは、図７に示したような位置規制部材８であれば、中空糸膜束２のＵ字状に折り曲げられた先端２ａが傷つけられることが少なくさらに好ましい。
【００３５】
位置規制部材８は、筒状ケース１の上方を覆う脱着可能な蓋状の部材とし、ポッティング後には取り外す。脱着可能な部材にすることで、何度でも繰り返し使用することができ、省資源化およびコストダウン面からも有効である。また、筒状ケースと位置規制部材とが一体化されている場合は、中空糸膜モジュールとして使用するときの他の部材点数を減らすことができ、コストダウンにつながる。なお、その場合、切り欠きなどの通水孔を位置規制部材に設ける必要がある。
【００３６】
また、樹脂製の枠にネットや不織布を固定したフィルター部材を位置規制部材８として筒状ケース１にはめ込んで、ポッティングが終了した後に位置規制部材８を仕切りとしてそのまま使用し、その位置規制部材８と筒状ケース１とで仕切られた空間に活性炭やゼオライト、イオン交換体、キレート樹脂などの吸着材を入れれば、遊離残留塩素やトリハロメタン、あるいは鉛に代表される金属イオンなど中空糸膜で除去できない溶解性の物質も除去可能なモジュールとすることができる。
【００３７】
【発明の効果】
上述したように本発明の製造方法によれば、中空糸膜束を筒状ケースに挿入し、筒状ケースを保持する筒状ケース保持部材を、底部にポッティング材の流入溝を有するポッティング材受部材に装入し、そのポッティング材受部材にポッティング材を流入するので、ポッティング材が均一に充填され、新たな作業を増やさないためコストアップすることがなく、封止不良を起こさずに中空糸膜をケースに集束固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法により得られた中空糸膜モジュールの一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の製造方法の一実施態様を示す、ポッティングを行うための部材を中空糸膜モジュールの部材に取り付けた組立体の概略縦断面図である。
【図３】本発明の製造方法に使用するポッティング材受部材を例示する概略上面図である。
【図４】図３に示すポッティング材受部材のＡ−Ａ’縦断面図である。
【図５】図３に示すポッティング材受部材のＢ−Ｂ’縦断面図である。
【図６】本発明の製造方法に使用する筒状ケース保持部材を例示する概略縦断面図である。
【図７】本発明の製造方法の他の実施態様を示す、ポッティングを行うための部材を中空糸膜モジュールの部材に取り付けた組立体の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１ 筒状ケース
２ 中空糸膜束
２ａ Ｕ字の先端
２ｂ 中空糸膜束の端部
２ｃ 中空糸膜束の端部
３ ポッティング材
４ 筒状ケース保持部材
５ Ｏリング
６ ポッティング材受部材
６ａ ポッティング材受部材の側壁
６ｂ ポッティング材受部材の底面
６ｃ ポッティング材受部材の底面に形成された中空糸膜当接部
７ ポッティング材受部材の底面に形成された流入溝
７ａ ポッティング材受部材の側壁内周面に形成された流入溝
７ｂ 筒状ケース保持部材の外周面に形成された流入溝
８ 位置規制部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a hollow fiber membrane module, and more particularly, to a method for manufacturing a hollow fiber membrane module that can be suitably used for a large-sized water purifier or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hollow fiber membrane modules are frequently used in microfiltration, ultrafiltration, and the like. In the hollow fiber membrane module, for example, the hollow fiber membrane is focused and fixed at both ends or one end of the case with a potting material, and is fixed to the case covering the outside with the potting portion, and the raw water side and the filtered water side are shut off.
[0003]
However, when this hollow fiber membrane module is used in, for example, a water purifier that purifies tap water, a high pressure is instantaneously applied to the potting portion by opening and closing the faucet, and this is repeated, so that the potting portion and the case are separated. May occur. Especially when the thickness of the potting portion is not sufficient or the thickness is uneven with respect to the water pressure, a crack occurs in the potting portion due to high pressure applied many times, and the problem of leaking raw water occurs. There was something.
[0004]
On the other hand, as a method for uniformly filling the potting material, there is a method described in Patent Document 1, for example. That is, after closing the hollow interior by closing the eyes of the hollow fiber membrane so that the potting material does not excessively enter the hollow interior of the hollow fiber membrane, and forming a flow path through which the potting material flows in from the end side of the hollow fiber membrane bundle, This is a method of injecting a potting material from the flow path into the inside of the hollow fiber membrane bundle. As a result, the potting material can be uniformly filled, but this method requires a complicated process for forming a flow path for injecting the potting material, leading to an increase in cost and an improvement in productivity. Can not do it. Furthermore, since a crack or a flow path is formed by driving a wedge into the end of the hollow fiber membrane bundle, inserting a projection, or pressing a heated linear member, the hollow fiber membrane is cut or damaged. Failures such as slipping are likely to occur.
[0005]
Further, in Patent Document 2, a hollow fiber membrane bundle in a cylindrical case attached to a casting cap is crushed at an end, and then erected in an inverted truncated cone-shaped potting container. A method is described in which a potting material flows in from a groove formed between them and gradually raises the liquid level of the potting material that has reached the bottom of the potting container. However, in this method, after the potting material flows into the bottom of the potting container, the liquid enters the gap of the hollow fiber membrane bundle and rises the liquid level. A large space is required between the bundle and the bottom of the potting vessel. Further, since the potting material remaining in this space is cut and removed, there is much waste and the cost is increased.
[0006]
Furthermore, a method of applying a centrifugal force at the time of filling (centrifugal method) is generally known. However, the centrifugal method is a good method to make the thickness of the potting uniform, but the drawback is that the hollow fiber membrane is lifted up due to the use of centrifugal force, the hollow fiber membrane is not precisely focused and fixed, and poor potting is likely to occur. There is. In order to overcome the drawbacks of the centrifugal method, as shown in Patent Document 3, accommodation of the hollow fiber membrane bundle is performed by temporarily fixing the end of the hollow fiber membrane bundle in an appropriate place by casting using an adhesive tape or the like. Although a method of manufacturing a hollow fiber membrane module that prevents lifting of the container from the container is also disclosed, a step of firmly fixing the ends of the hollow fiber membrane bundle to an adhesive tape is required, and it is difficult to increase the work efficiency, and the use of an adhesive tape is difficult. In order to maintain the adhesiveness, it is necessary to update the adhesive means as needed.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-331229
[Patent Document 2]
JP-A-2003-62433
[Patent Document 3]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-271641
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a hollow fiber membrane module that solves the above-mentioned problems of the prior art, uniformly fills a potting material without requiring new work and cost increase, and can suppress occurrence of sealing failure. Is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for manufacturing a hollow fiber membrane module in which a hollow fiber membrane bundle is inserted into a cylindrical case, and an end of the hollow fiber membrane bundle is fixed to the cylindrical case using a potting material. The method is characterized by a method of manufacturing a hollow fiber membrane module in which a cylindrical case is inserted into a potting material receiving member having a potting material inflow groove on a bottom surface, and the potting material flows into the potting material receiving member. .
[0012]
Here, the cylindrical case is held by the cylindrical case holding member and inserted into the potting material receiving member, and the potting material flows in. The cylindrical case holding member has an inflow groove for the potting material on the outer peripheral surface. Preferably, an inflow groove provided on the outer peripheral surface of the cylindrical case holding member communicates with an inflow groove provided on the bottom surface of the potting material receiving member. It is also preferable to use a potting material receiving member having a side wall having an inflow groove for the potting material, wherein the inflow groove provided on the side wall and the inflow groove provided on the bottom surface communicate with each other. Furthermore, the cylindrical case is inserted into the potting material receiving member, and a part of the hollow fiber membrane bundle is brought into contact with the bottom surface of the potting material receiving member. It is preferable to prevent the hollow fiber membrane bundle from floating due to the inflow of the potting material by pressing the fiber membrane bundle from above with the position regulating member, and to use a position regulating member detachable from the cylindrical case.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described by taking a hollow fiber membrane module incorporated in a stationary type water purifier used near a home sink or an undersink type water purifier placed under a sink as an example. This will be described with reference to FIG.
[0014]
As shown in FIG. 1, the hollow fiber membrane module manufactured by the present invention includes a tubular case 1, a hollow fiber membrane bundle 2, a potting material 3, and the like. The hollow fiber membrane bundle 2 in which a plurality of hollow fiber membranes are bundled is housed inside the cylindrical case 1 in a state of being bent in a U-shape, and the end 2 b is sealed and fixed to the cylindrical case 1 by the potting material 3. Have been. At the same time, the gap between the hollow fiber membranes is sealed and fixed by the potting material 3, but the end face of the hollow fiber membrane itself is open. If the U-shaped tip 2a is located inside the end of the cylindrical case 1, the space between the cylindrical case 1 and the hollow fiber membrane bundle 2 adsorbs activated carbon, zeolite, an ion exchanger, a chelate resin, and the like. By adding the material, a module capable of removing soluble substances which cannot be removed by the hollow fiber membrane, such as free residual chlorine, metal ions represented by trihalomethane or lead, can be removed.
[0015]
As shown in FIG. 1, the cylindrical case 1 has a stepped portion 1a on its inner peripheral surface to enhance the pressure resistance, and the potting material 3 penetrates over the stepped portion 1a. As a material of the cylindrical case, a resin or metal having strength enough to withstand water pressure and having good adhesiveness to a potting portion can be used, and ABS (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer) and PC ( A resin molded product such as polycarbonate), AS (acrylonitrile / styrene copolymer), and PS (polystyrene) is inexpensive, lightweight, and easy to handle during assembly. Further, if it is transparent, defective products such as yarn breakage or foreign matter can be found by checking the hollow fiber membrane bundle 2 from the outside, which is preferable in quality control.
[0016]
The hollow fiber membrane bundle 2 is formed by aligning a plurality of hollow fiber membranes in one direction, bending the hollow fiber membranes into a U-shape while twisting them, and sealing and fixing the ends to the cylindrical case 1 with a potting material 3. Even if the hollow fiber membrane bundle 2 is sealed and fixed to the cylindrical case 1 by a potting material at both ends of the cylindrical case without bending, one end of the hollow fiber membrane bundle 2 Although the ends may be sealed and fixed to the cylindrical case 1, the number of steps of filling both ends of the hollow fiber membrane and the step of potting both ends of the cylindrical case are increased, as shown in FIG. Further, it is more preferable to bend in a U-shape to seal and fix the end.
[0017]
As the hollow fiber membrane, various materials generally used can be used, and polyethylene, polypropylene, polysulfone, polyacrylonitrile, cellulose, acetate and the like are often used.
[0018]
The potting material 3 only needs to be able to seal the space between the cylindrical case 1 and the hollow fiber membrane bundle 2 and between the hollow fiber membranes. The main agent having fluidity and the curing agent are mixed and reacted and cured. A two-component mixed type epoxy resin, polyurethane resin, phenol resin and the like are preferable because they are easy to handle in manufacturing the hollow fiber membrane module.
[0019]
Next, a method for manufacturing the above-described hollow fiber membrane module will be described with reference to FIG.
[0020]
In FIG. 2, the hollow fiber membrane bundle 2 is housed in a cylindrical case 1, and a cylindrical case holding member 4 is attached so as to cover the outer periphery of the cylindrical case 1. The cylindrical case holding member 4 is for holding the cylindrical case 1 when performing potting and for preventing the potting material from attaching to the outside of the cylindrical case 1. The tubular case holding member 4 is configured such that the hollow fiber is held so that a part of the end 2 c of the hollow fiber membrane bundle 2 abuts against the bottom surface of the potting material receiving member 6 when the cylindrical case holding member 4 is inserted into the potting material receiving member 6. The film bundle 2 is inserted so that the end 2c of the film bundle 2 and the end of the cylindrical case holding member 4 are aligned.
[0021]
A sealing member such as an O-ring 5 is attached to a portion of the inner peripheral surface of the cylindrical case holding member 4 which is in contact with an end of the cylindrical case to be inserted, and a potting material is attached to an outer portion of the cylindrical case 1. Is sealed so that it does not adhere. As the sealing member, a member other than the O-ring can be used. However, if a ring-shaped member of NBR (acrylonitrile / butadiene copolymer) or EPDM (ethylene / propylene / diene monomer copolymer) rubber is used, a plurality of times may be used. It is preferable because it can be used and the unit price is low. Of course, a similar sealing member may be attached to the outer peripheral surface of the cylindrical case 1 instead of the inner peripheral surface of the cylindrical case holding member 4, in which case it is used as an O-ring-equipped module for various filtration filters as it is, which is easy to assemble. can do.
[0022]
Then, as shown in FIG. 2, the assembly of the cylindrical case holding member 4 and the cylindrical case 1 is inserted into the potting material receiving member 6.
[0023]
The potting material receiving member 6 is a container serving as a receiving tray when the potting material flows therein, and has a side wall 6a and a bottom surface 6b. An inflow groove 7 for the potting material is formed on the bottom surface 6b in the radial direction of the hollow fiber membrane module so that the potting material can easily spread in the radial direction of the hollow fiber membrane module. On the other hand, the side wall 6a has a two-stage shape of a lower portion along the cylindrical case holding member 4 and a truncated cone-shaped upper portion having a larger diameter. With this configuration, the potting material can be temporarily stored in the large-diameter upper portion and then flow to the small-diameter lower portion, that is, the lower portion having a small gap with the cylindrical case holding member 4. It is possible to increase the penetration rate of the material into the cylindrical case 1 and reduce the amount of resin to be discarded. In order to further reduce the amount of potting material to be discarded, it is preferable to form the step portion of the potting material receiving member 6 above a desired height of the potting material layer. Thereby, the potting material remaining in the upper portion can be reduced.
[0024]
3 to 5 show schematic diagrams of the potting material receiving member 6. 4 is a sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line BB ′ of FIG. On the bottom surface 6b of the potting material receiving member 6, an inflow groove 7 is provided in a cross shape.
[0025]
The cross-sectional shape of the inflow groove 7 may be a U-shape or a V-shape other than the U-shape shown in FIG. 4. What is necessary is just to set so that it may become an area. For example, when a hollow fiber membrane is filled with about 45% of the cross-sectional area in a module having an opening having a diameter of 50 mm, a potting material receiving member having four radially inflow grooves having a flow path cross-sectional area of 45 mm 2 may be used. Just fine. In addition, the depth of the inflow groove 7 may be determined according to the cross-sectional area of the flow channel. In the case of the above-described module, the potting material flows more easily at 1 mm or more.
[0026]
Most preferably, the inflow grooves 7 are provided in four directions at 90 ° intervals from the axis of the hollow fiber membrane module as shown in FIG. In addition, it may be provided at an arbitrary interval such as three directions of 120 ° or six directions of 60 °, but if the number of grooves is increased, the shape of the potting material receiving member 6 becomes complicated, and the manufacturing cost of the mold is reduced. Not only will it be higher, but the amount of potting material discarded will increase. In addition, if the number of grooves is too small, the potting material does not sufficiently penetrate between the hollow fiber membranes.Furthermore, even when the direction of the grooves is not point-symmetric about the axis of the hollow fiber membrane module, the potting material may be used. Difficult to penetrate uniformly. Therefore, by providing grooves in four directions in a cross shape around the axis of the hollow fiber membrane module and making 50-70% of the bottom surface of the potting material receiving member 6 an inflow groove, the amount of potting material discarded is reduced. It is most preferable from the viewpoint of distributing the potting material uniformly while reducing the amount.
[0027]
As shown in FIG. 4, an inflow groove 7a for the potting material is formed on the inner peripheral surface of the side wall 6a of the potting material receiving member 6, and the inflow groove 7a provided in the side wall 6a has a bottom surface 6b. Is connected with the inflow groove 7 provided in the first groove. By providing an inflow groove 7a communicating with the inflow groove 7 of the bottom surface 6b on the inner peripheral surface of the side wall 6a, the potting material quickly flows to the bottom surface and potting between the hollow fiber membranes while the curing of the potting material does not progress. Since the material can be penetrated, the potting material can be more uniformly filled. Further, as shown in FIG. 5, since the side wall 6a of the potting receiving member 6 has a shape along the cylindrical case holding member 4, only the potting material accumulated in the inflow grooves 7 and 7a may be discarded. This leads to cost reduction. The shape and number of the inflow grooves 7a provided in the side wall 6a of the potting material receiving member 6 are not particularly limited, and may be any shapes as long as they communicate with the inflow grooves 7 provided in the bottom surface 6b. If the groove 7 has the same or larger cross-sectional area as the channel, the potting material can flow into the bottom quickly and can be uniformly permeated.
[0028]
In addition, as shown in FIG. 6, an inflow groove 7b for the potting material is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical case holding member 4 instead of the side wall 6a of the potting material receiving member 6, and the inflow groove 7b is attached to the potting material receiving member 6. You may make it communicate with the inflow groove 7 of the bottom face 6b. Also in this case, similarly to the case where the inflow groove 7a is provided in the side wall 6a of the potting material receiving member 6, the potting material quickly flows into the bottom surface, and the potting material is potted between the hollow fiber membranes while the curing of the potting material does not progress. Since the material can be penetrated, the potting material can be more uniformly filled. Also in this configuration, the shape and the number of the inflow grooves 7b are not particularly limited as long as they are in communication with the inflow grooves 7 provided in the bottom surface 6b. Or, a larger one allows the potting material to flow quickly to the bottom and to be uniformly infiltrated.
[0029]
Using such a potting material receiving member 6 and the cylindrical case holding member 4, potting of the hollow fiber membrane module is performed. That is, as shown in FIG. 2, the cylindrical case 1 is incorporated into the cylindrical case holding member 4, and the hollow fiber membrane bundle 2 bent into a U-shape is housed in the cylindrical case 1 of the assembly.
[0030]
At this time, the cylindrical case holding member 4 may be attached after the hollow fiber membrane bundle 2 is housed in the cylindrical case 1, but in order to not disturb the hollow fiber membrane bundle 2 set in the cylindrical case 1 in a uniform manner. It is desirable to attach it to the cylindrical case 1 in advance. When storing the hollow fiber membrane bundle 2 in the cylindrical case 1, the hollow fiber membrane bundle 2 is mounted so that the end 2 c of the hollow fiber membrane bundle 2 is aligned with the end of the cylindrical case holding member 4, and the potting material receiving member 6 A part of the hollow fiber membrane bundle 2 is brought into contact with the contact portion 6c of the potting material receiving member 6 when it is inserted into the container. Since a part of the hollow fiber membrane bundle 2 is in contact with the bottom 6c of the potting material receiving member 6, the positions of the hollow fiber membrane bundle 2 and the potting material receiving member 6 are accurately determined, which is effective from the aspect of quality control. Here, if the end face of the hollow fiber membrane bundle 2 is in contact with the potting material receiving member 6 in the inflow groove 7 at the bottom of the potting material receiving member 6, the inflow of the potting material is adversely affected, which is not preferable. . If a part of the end face of the hollow fiber membrane bundle 2 is in contact with a portion other than the inflow groove at the bottom of the potting material receiving member 6, the length and the membrane area of the hollow fiber membrane bundle in the hollow fiber membrane module are kept constant. In addition, it is possible to prevent spotting of the potting material.
[0031]
Next, the assembly in which the cylindrical case holding member 4 is attached to the cylindrical case 1 is inserted into the potting material receiving member 6, the position regulating member 8 is attached, and the hollow fiber membrane bundle 2 is moved upward by the position regulating member 8. Supply the potting material while holding it down. The supplied potting material flows into the inflow groove 7a provided on the inner peripheral surface of the side wall 6a of the potting material receiving member 6, and then quickly flows into the inflow groove 7 provided on the bottom surface 6b. As a result, the potting material quickly spreads over the entire bottom surface of the potting material receiving member 6, that is, the radial direction of the hollow fiber membrane module, and the liquid level of the continuously supplied potting material rises uniformly. Then, the potting material that has spread to the bottom of the potting material receiving member 6 permeates into the cylindrical case 1 due to the rise in the liquid level, and fixes and fixes the hollow fiber membrane bundle 2 in a sealed state.
[0032]
After the potting material is cured and the hollow fiber membrane bundle 2 is fixed and bundled, the potting material receiving member 6 and the cylindrical case holding member 4 are removed from the cylindrical case 1 and further protruded from the cylindrical case 1. The potting material 3 is cut and removed together with the end of the hollow fiber membrane bundle 2 sealed by the potting material 3 to obtain the hollow fiber membrane module shown in FIG.
[0033]
Here, in this embodiment, even if the potting material flows in abruptly by attaching the position regulating member 8, the hollow fiber membrane bundle 2 does not rise because it is pressed from above. In the dipping method in which the potting material is filled and hardened between the hollow fiber membranes in the case and between the hollow fiber membrane and the case in a stationary state as in the present embodiment, a large amount of the potting material flows rapidly. Therefore, before the potting material permeates between the hollow fiber membranes, the yarn bundle is pushed up by the potting material and emerges, and the potting thickness is not sufficient or uneven, and the hollow fiber membrane bundle 2 is exactly the same during mass production. Although the position is not fixed to the cylindrical case 1 at the position, the hollow fiber membrane bundle can be prevented from floating when the potting material flows by pressing the hollow fiber membrane bundle from above by the position regulating member 8. It should be noted that “upward” has a relative meaning of a direction on the opposite side to an end surface on which potting is performed.
[0034]
The shape of the position regulating member 8 may be a shape that covers the entire distal end portion 2a of the hollow fiber membrane bundle as shown in FIG. 2, but a donut shape that presses only the outer peripheral portion as shown in FIG. It may be. Also, the material is not particularly limited, and it is preferable that the portion in contact with the hollow fiber membrane bundle 2 is a smooth flat surface made of resin or metal without damaging the yarn surface. Alternatively, in the case of the position regulating member 8 as shown in FIG. 7, the tip 2a of the hollow fiber membrane bundle 2 bent in a U-shape is less likely to be damaged, which is more preferable.
[0035]
The position regulating member 8 is a detachable lid-like member that covers the upper part of the cylindrical case 1 and is detached after potting. By making it a detachable member, it can be used repeatedly as many times as possible, which is effective from the viewpoint of resource saving and cost reduction. Further, when the cylindrical case and the position regulating member are integrated, the number of other members when used as a hollow fiber membrane module can be reduced, leading to cost reduction. In this case, it is necessary to provide a water hole such as a notch in the position regulating member.
[0036]
Further, a filter member in which a net or a nonwoven fabric is fixed to a resin frame is fitted into the cylindrical case 1 as a position regulating member 8, and after the potting is completed, the position regulating member 8 is used as a partition, and the position regulating member 8 is used. If an adsorbent such as activated carbon, zeolite, ion exchanger, chelate resin, etc. is put in the space separated by and the cylindrical case 1, it can be removed with a hollow fiber membrane such as free residual chlorine, trihalomethane, or metal ions represented by lead. A module that can remove insoluble substances that cannot be obtained can be obtained.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the hollow fiber membrane bundle is inserted into the cylindrical case, and the cylindrical case holding member for holding the cylindrical case is provided with the potting material receiving groove having the potting material inflow groove at the bottom. Since the potting material is charged into the member and the potting material flows into the receiving member, the potting material is filled evenly, the cost is not increased because new work is not added, and the hollow fiber does not cause poor sealing. The membrane can be focused and fixed to the case.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing one embodiment of a hollow fiber membrane module obtained by a production method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of an assembly in which a member for performing potting is attached to a member of a hollow fiber membrane module, showing an embodiment of the production method of the present invention.
FIG. 3 is a schematic top view illustrating a potting material receiving member used in the manufacturing method of the present invention.
FIG. 4 is a vertical sectional view taken along the line AA ′ of the potting material receiving member shown in FIG. 3;
5 is a vertical sectional view of the potting material receiving member shown in FIG. 3, taken along line BB '.
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view illustrating a cylindrical case holding member used in the manufacturing method of the present invention.
FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view of an assembly in which a member for potting is attached to a member of a hollow fiber membrane module, showing another embodiment of the production method of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cylindrical case 2 Hollow fiber membrane bundle 2a U-shaped tip 2b End of hollow fiber membrane bundle 2c End of hollow fiber membrane bundle 3 Potting material 4 Cylindrical case holding member 5 O-ring 6 Potting material receiving member 6a Potting material Side wall 6b of receiving member Bottom surface 6c of potting material receiving member Hollow fiber membrane contact portion 7 formed on bottom surface of potting material receiving member Inflow groove 7a formed on bottom surface of potting material receiving member Inner side wall of potting material receiving member Inflow groove 7b formed in the surface Inflow groove 8 formed in the outer peripheral surface of the cylindrical case holding member Position regulating member
