JP2012110856A - 中空状多孔質膜の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノズル表面への結露・水滴付着を防止しつつ、膜形成性樹脂溶液の吐出温度、及び空走部の雰囲気露点を自由に設定でき、自由度の高い膜構造制御を可能とする中空状多孔質膜の製造装置を提供すること。
【解決手段】本発明の中空状多孔質膜の製造装置は、膜形成性樹脂溶液を賦型吐出する紡糸ノズル２と、紡糸ノズルから賦型吐出された膜形成性樹脂溶液が導入される第１の開口２２と、水分を含んだ気体が導入される供給口２６と、水分を含んだ気体と接触した膜形成性樹脂溶液が導出される第２の開口２４とを備えた容器６と、凝固液１４を収容し、気体と接触した膜形成性樹脂溶液が導入される凝固槽１６と、紡糸ノズルと第１の開口との間に設けられ、第１の開口から流出した気体を吸引する気体吸引装置８を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空状多孔質膜の製造装置に関し、詳細には、乾湿式法によって中空状多孔質膜を製造する中空状多孔質膜の製造装置に関するものである。

近年、細長いチューブ状の多孔質膜である中空状多孔質膜が水処理分野で広く利用されてきている。このような中空状多孔質膜には、高い分離特性と、優れた透水性能が要求される。

中空状多孔質膜の製造法としては、紡糸ノズルから中空状に賦形された膜形成性樹脂溶液を吐出させ、この膜形成性樹脂溶液を、水分を含んだ気体の中を通過させ、さらに凝固液に浸漬する乾湿式紡糸法が挙げられる。このような方法によって、表面が緻密な分画層であり、内部に向かって分画が粗くなる傾斜構造を有する中空状多孔質膜が製造できる。

高い機械的強度を有する中空状多孔質膜、または大直径の中空状多孔質膜を製造する場合には、紡糸ノズルで中空状に賦形された膜形成性樹脂溶液を吐出して、中空状の補強支持体の外周面に塗布し、水分を含んだ気体が供給されている容器内（空走部）を通過させ、さらに凝固液に浸漬する方法が知られている。（特許文献１）

特開２００４−２５０６７公報

特許文献１の発明では、紡糸ノズル表面への結露・水滴付着を防止して紡糸安定性を維持するために、膜形成性樹脂溶液の吐出温度と空走部の雰囲気の温度を、膜形成性樹脂溶液の吐出温度が空走部の雰囲気の露点以上の温度となるように設定している。

しかしながら、膜形成性樹脂溶液の吐出温度、及び空走部の雰囲気の露点は膜構造制御に関わる重要な因子であるため、これらの温度条件を自由に設定できないと、中空状多孔質膜の製造における膜構造制御の自由度が低下し、より優れた性能、特性を有する中空状多孔質膜を製造することができなくなるという問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたものであって、ノズル表面への結露・水滴付着を防止しつつ、膜形成性樹脂溶液の吐出温度、及び空走部の雰囲気露点を自由に設定でき、自由度の高い膜構造制御を可能とする中空状多孔質膜の製造装置を提供するものである。

本発明によれば、
中空状多孔質膜の製造装置であって、
膜形成性樹脂溶液を賦型吐出する紡糸ノズルと、
前記紡糸ノズルから賦型吐出された前記膜形成性樹脂溶液が導入される第１の開口と、水分を含んだ気体が導入される供給口と、水分を含んだ気体と接触した前記膜形成性樹脂溶液が導出される第２の開口とを備えた容器と、
凝固液を収容し、前記気体と接触した膜形成性樹脂溶液が導入される凝固槽と、
前記紡糸ノズルと前記第１の開口との間に設けられ、前記第１の開口から流出した気体を吸引する気体吸引装置を、備えている、
ことを特徴とする中空状多孔質膜の製造装置が提供される。

このような構成によれば、第１の開口から流出した水分を含んだ気体が、気体吸引装置よって吸引されるので、紡糸ノズルに達し、ノズル上に結露を生じさせること等が防止される。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記紡糸ノズルが前記容器の上方に設けられ、前記第１の開口が前記容器の上面に設けられ、前記気体吸引装置が、前記紡糸ノズルと前記容器との間の空間の気体を吸引するよう構成されている。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記気体吸引装置は、吸引ノズルと、吸引装置と、前記吸引ノズルと吸引装置を連通するダクトと、を備えている。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記吸引ダクトは、前記第１の開口から流出した気体が前記第１の開口から容器に導入される前記膜形成性樹脂溶液に対し軸対称方向に移動しながら吸引されるように、前記気体を吸引する。

本発明の他の好ましい態様によれば、前記容器は、前記第１の開口と前記供給口との間に配置された円筒状の抵抗体を備えている。

本発明によれば、ノズル表面への結露・水滴付着を防止しつつ、膜形成性樹脂溶液の吐出温度、及び空走部の雰囲気露点を自由に設定でき、より優れた透水特性を得るための膜構造制御を可能とする中空状多孔質膜の製造装置が提供される。

本発明の第１の実施形態の中空状多孔質の製造装置の構成を概略的に示す構成図である。 図１の製造装置の要部を概略的に示す正面図である。 図１の製造装置の要部の変形例を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部を示す正面図である。 本発明の第２の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部の側面図である。 本発明の第３の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部を示す正面図である。 本発明の第３の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部の側面図である。 本発明の第４の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部を示す正面図である。 本発明の第４の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部の側面図である。 本発明の第５の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部を示す正面図である。 本発明の第５の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部の側面図である。 本発明の第６の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部を示す正面図である。 本発明の第６の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部の側面図である。 本発明の第７の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部を示す正面図である。 本発明の第８の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の要部を示す正面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面に沿って詳細に説明する。
以下の実施形態では、内部に強度支持体となる中空紐を有する中空状多孔質膜を製造する中空状多孔質膜の製造装置を例に本発明を説明するが、本発明は、このような中空状多孔質膜の製造に限定されるものではなく、強度支持体を有しない中空状多孔質膜を製造する中空状多孔質膜の製造装置にも適用可能である。

内部に中空紐を有する中空状多孔質膜は、多孔質膜層が２層以上の複合多孔質膜層の場合、一般的に、紡糸ノズルから組成の異なった２種類の膜形成性樹脂溶液を吐出させ中空紐の外周面に塗布して中空状多孔質膜前駆体を形成する工程と、多孔質膜前駆体の膜形成性樹脂溶液を凝固させて２種類の多孔質膜層が積層された構造の中空状多孔質膜を得る工程と、中空状多孔質膜を洗浄する工程と、中空状多孔質膜を乾燥させる工程と、中空状多孔質膜を巻き取る工程とを経て製造される。

本実施形態の製造装置は、中空状多孔質膜前駆体を形成する工程と、多孔質膜前駆体の膜形成性樹脂溶液を凝固させる工程とを行う装置である。

図１は、本発明の第１の実施形態の中空状多孔質の製造装置１の構成を概略的に示す構成図であり、図２は、本発明の要部、すなわち製造装置１の紡糸ノズル２から引き出された中空状多孔質膜前駆体４を気体と接触させる容器６、および気体吸引装置８の構成を概略的に示す正面図である。

製造装置１は、膜形成性樹脂溶液１０を吐出する紡糸ノズル２と、紡糸ノズル２に膜形成性樹脂溶液１０を定量供給する装置１２と、紡糸ノズル２から吐出された膜形成性樹脂溶液１０が、内部で、水分を含んだ気体と接触する容器６と、気体と接触した膜形成性樹脂溶液１０が内部で凝固液１４と接触する凝固槽１６と、備えている。

中空状多孔質膜の製造装置１は、引出装置１８によって一定の張力で供給される中空紐２０の外周面に、紡糸ノズル２を通して、膜形成性樹脂溶液供給装置１２から供給される２種類の膜形成性樹脂溶液１０を塗布するように構成されている。

そして、外周面に膜形成性樹脂溶液１０が塗布された中空紐２０、すなわち中空状多孔質膜前駆体４は、容器６の上面に設けられた開口(第１の開口)２２を通して容器６内に導入され、容器６内で水分を含んだ気体（以下、供給気体と略す）２４と接触させられる。

供給気体は、供給口２６を通して、容器６内に導入される。また、供給気体と接触した中空状多孔質膜前駆体４は、容器６の下面に設けられた開口(第２の開口)２８を通して容器６外に送り出される。中空状多孔質膜前駆体４は容器６内を通過する間に供給気体から水分と熱を受け取ることになる。

容器６は、供給口２６と容器６の上下面に設けられた開口以外が閉鎖された円筒状の中空体であり、内部に供給される供給気体の温度が、外気等の影響を受けないようにするため、断熱構造を有することが好ましい。具体的には、外表面を断熱材で覆ったり、真空断熱構造としたり、ジャケット構造とし、ジャケット内に容器６に供給される供給気体と同じ温度の熱媒を循環させる構成が採られることが好ましい。

凝固槽１６は、収容した凝固液１４内で、容器６内で供給気体と接触した中空状多孔質膜前駆体４を案内する回転ガイド３０を備えている。さらに、凝固槽１６の下流には、凝固槽１６から膜形成性樹脂の凝固が終わった中空状多孔質膜前駆体４すなわち多孔質膜３２を一定速度で引き出す引取装置３４が設けられている。

本実施形態の製造装置１は、さらに、容器６の上部の開口部２２近傍、即ち紡糸ノズル２と開口部２２との間に設けられ、開口部２２からの流出した、供給気体を吸引するための気体吸引装置８を備えている（図２）。

図２に示されているように、気体吸引装置８は、吸引ノズル３６と、吸引ポンプ等の吸引装置３８と、吸引ノズル３６と吸引装置３８を連通するダクト４０とを備えている。吸引ノズル３６は、その先端が紡糸ノズル２とその下方に配置された容器６の上部の開口部２２との間の領域に開口するように配置されている。

吸引装置３８としては、気体を吸引することが可能な装置であれば特に限定はなく、例えば軸流ファン、シロッコファン、ターボファンといったファン類や、ターボブロア、ルーツブロアといったブロア類や、ターボポンプ、スクリューポンプ、ナッシュポンプ、噴射ポンプ（エジェクター）といったポンプ類を用いることができる。ダクト４０と吸引装置３８の間に設けたダンパーの制御、ファンやポンプを駆動するモーターの回転速度の制御等によって吸引量が調整される。

吸引装置３８を作動させることにより、容器６の上部の開口部２２から漏れ出した供給気体２４ａが、吸引ノズル３６を通して吸引され、この水分を含んだ気体が紡糸ノズル２に達することが防止される。

中空状多孔質膜前駆体４が通過する開口である容器６の開口部２２，２８の直径は、供給口３３からの供給気体の供給量、温度、多孔質膜前駆体４の直径に応じて適切な寸法を設定しなければならない。

例えば、中空状多孔質膜前駆体４の直径に対し開口部２２，２８の直径が大きすぎると、開口部２２，２８と中空状多孔質膜前駆体４の隙間の気体通過抵抗が下がり、気体吸引装置８の吸引力によって、容器６内の供給気体２４が引き出され易くなる。また、容器６の内部の供給気体２４の温度が外気より高い場合、熱浮力によって供給気体２４が上方の開口部２２から流出し易くなる。

上方の開口部２２から供給気体２４が多量に流出すると、開口部２２から容器６０に外気が浸入し、容器６内の供給気体２４の温度、湿度が変動してしまい好ましくない。

逆に、中空状多孔質膜前駆体４の直径に対し開口部２２、２８の直径が小さすぎると、搬送中の中空状多孔質膜前駆体４が開口部２２、２８の内周面に接触するという問題や、容器６に供給された供給気体２４の開口部２２からの流出流速が上がり、流出気体２４が紡糸ノズル２の表面に到達するのを阻止するために必要な気体吸引装置８の吸引量が多くなるという問題がある。

図３は、図１の製造装置の要部の変形例を示す正面図である。この構成は、容器６を、下面が凝固槽１６内の凝固液１４の水面より上方に位置するように配置し、容器６下面と凝固液１４との間に隙間を設けた構成である。このような配置とすると凝固液１４と容器６の底面での熱移動を抑制することができる。

ここで、下方の開口部２２から流出した流出気体２４ｂが、ノズル２に到達しないような配慮が行われている場合には、上方の開口部２２からの流出気体２４の流出を抑えるため、上方の開口部２２に対し下方の開口部２８を大きく設定し、下方の開口部２８からの流出気体２４の流出を増大させることで、上方の開口部２２からの流出気体２４の流出を低下させることができる。

下方の開口部２８から流出した供給気体２４が紡糸ノズル２に到達することを抑制する方法としては、例えば、容器６の下方の雰囲気を換気したり、容器６の下部の雰囲気を容器６の外周方向から吸引したり、上方の開口部２２と同様に、下方の開口部２８からの流出する供給気体２４を、開口部２８の近傍に設置した第２の気体吸引装置によって吸引する方法が上げられる。

開口部の寸法、容器６への供給口２６からの供給気体２４の供給量、流出した供給気体２４の気体吸引装置８による吸引条件の例としては、例えば、まず、開口部２２、２８と中空状多孔質膜前駆体４の隙間を、中空状多孔質膜前駆体４の走行や、流出気体２４の流出する気流で多孔質膜前駆体４が大きな揺れを生じない範囲で小さく設定する、容器６の内部の供給気体２４の温度が斑なく安定した状態で維持できる量の供給気体を供給口３３から容器６に供給する、開口部２２から流出した供給気体２４が紡糸ノズル２へ到達しない吸引量で気体吸引装置８によって吸引する、気体吸引装置８に吸引される気流で中空状多孔質膜前駆体４が大きく揺れたり、開口部２２、２８の内周面に接触しないように、気体吸引装置８の吸引量を、中空状多孔質膜前駆体４の揺れや、開口部２２、２８との接触を回避可能な状態まで減少させ、その吸引量で上方の開口部２２から流出する供給気体２４が紡糸ノズル２に到達せず、流出したすべての供給気体が吸引装置８で吸引可能となるよう、開口部２２、２８の寸法を調整するといった方法が挙げられる。

次に、本発明の第２の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置５０について説明する。
図４は、本発明の第２の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置５０の要部を示す正面図であり、図５はその側面図である。

この第２の実施形態の製造装置５０は、気体吸引装置の吸引ノズルの形状が異なる点を除き、上記図３の実施形態と同一の構成を備えている。

図５に示されているように、製造装置５０の吸引ノズル５２は、先端に、水平方向の細長い矩形の吸引口５２ａを備えて形状を有し、幅方向中央が、容器６の上方の開口部２２と横方向に整列するように、配置されている。
このような構成によれば、容器６の上方の開口部２２からの流出した気体２４ａが外気とともに吸引口５２ａから吸引される。

次に、本発明の第３の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置６０について説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置６０の要部を示す正面図であり、図７はその側面図である。

この第３の実施形態の製造装置６０も、気体吸引装置の吸引ノズルの形状が異なる点を除き、上記第２の実施形態と同一の構成を備えている。したがって、第２の製造装置５０と同一の構成は、製造装置５０と同一の符号を付す。

図６及び図７に示されているように、第３の実施形態では、吸引ノズル６２の先端部を矩形の筒状部６４とし、この筒状部６４の上板６６および下板６８に上下に整列した貫通孔６６ａ、６８ａが形成されている。そして、上下に整列した貫通孔６６ａ、６８ａを紡糸ノズル２から吐出された、中空状多孔質膜前駆体４が通過するように構成されている。下板６８に形成された貫通孔６８ａの大きさは、容器６の上方の開口部２２より大きいことが好ましい。

このような構成では、吸引装置３８を作動させることにより、下板６８に形成された貫通孔６８ａを通して、開口部２２からの流出した気体２４ａが外気とともに吸引ノズル６２内に吸引される。

次に、本発明の第４の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置７０について説明する。
図８は、上記第４の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置の正面図であり、図９はその側面図である。

中空状多孔質膜の製造装置７０は、気体吸引装置の吸引ノズル６２と容器６との間に断熱材７２が配置されている点で、上記第３の実施形態と異なっている。
断熱材７２は、容器６の上方の開口部２２と同等以上の大きさの径の開口７２ａを備え、開口７２ａが容器６の上方の開口部２２と同心となり、かつ吸引ノズル６２と容器６の間の空間を充填するように配置されている。

このような配置によれば、容器６の上方の開口部２２からの流出した供給気体２４は、断熱材７２の開口７２および吸引ノズル６２の下板６８の開口６８ａを通して吸引ノズル６２に流入し、吸引ノズル６２の下板６６の開口６６ａおよび吸引ノズル６２の先端開口から吸い込まれる外気とともに吸引されるため、流出した供給気体２４の吸引効率が良くなる。

次に、本発明の第５の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置８０について説明する。
図１０は、上記第５の実施形態の第２変形例の中空状多孔質膜の製造装置８０の変形例の正面図であり、図１１はその側面図である。
製造装置８０は、図１０および１１に示されている製造装置の吸引ノズルの先端を閉鎖したものである。

このような構造とすると、吸引時に、外気は、吸入ノズル８２の上板の開口６６ａのみを通して吸引ノズル内に流入することになるので、吸引装置３８の吸引量が少ない状態でも、開口６６ａからの外気の吸引流速を高く保つことができ、吸入ノズルの下板の開口６８ａから吸引ノズル４０に流入した流出した供給気体２４ａが、上板の開口６６ａから紡糸ノズル２に向かって漏れ出すことを防止することができる。

次に、本発明の第６の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置９０について説明する。
図１２は、本発明の第６の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置９０の要部を示す正面図であり、図１３はその側面図である。

第６の実施形態の製造装置９０は、気体吸引装置の吸引ノズルの構成が異なる点を除き、上記第５の実施形態８０と同一の構成を備えている。したがって、第５の実施形態の製造装置と同一の構成は、製造装置と同一の符号を付す。

図１２及び図１３に示されているように、第６の実施形態では、吸引ノズル９２内に、２枚の円板、すなわち上部円板９４と下部円板９６が配置されている。上部円板９４と下部円板９６は、略同一形状を備えている。各円板９４、９６は、一方の面の中央部に截頭円錐形状の凹部９４ａ、９６ａを備え、凹部の９４ａ、９６ａの底に上部円板９４、下部円板９６を貫通する貫通孔９４ｂ、９６ｂが、それぞれ設けられている。

下部円板９６は、凹部９６ａが下方に向く配向で貫通孔９６ｂが断熱材７２の開口７２と整列する位置に、吸引ノズル９２の下板９８に取付けられている。
また、上部円板９４は、凹部９４ａが下方に向く配向で貫通孔９４ｂが下部円板９６の貫通孔９６ｂと上下に整列する位置で、吸引ノズル９２の下板１００に取付けられている。

さらに、上部円板９４の上側面と下部円板９６の下側面との間には、間隙が設けられ、この間隙は、上部円板９４と下部円板９６との周縁部では、薄板状かつ環状間隙１０２とされている。環状間隙１０２の外周側の開口部は、リング状空間１０４に連通している。

このような構成によれば、吸引装置３８を作動させると、容器６の上方の開口部２２から流出した供給気体２４は、断熱材７２の開口７２、吸入ノズルの下板の開口１００ａおよび下部円板９６の貫通孔９６ｂを通して、上部円板９４と下部円板９６との間の空間に流入する。このとき、供給気体２４は、中空状多孔質膜前駆体４に対し軸対称方向に移動しながら、上部円板９４と下部円板９６との間の空間に向けて吸引される。

吸入ノズルに流入する供給気体２４が、中空状多孔質膜前駆体４に対し軸対称方向に移動しながら吸引されるためには、下部円板９６の貫通孔９６ａの周方向の吸引流速を均一にしなければならない。

このため、本実施形態ではリング状空間１０４に吸引された気体が吸引口に向け流動する際の流動抵抗に対し、環状隙間１０２の間を気体が流動するための抵抗が数〜数十倍大きくなるよう、環状間隙１０２の隙間や幅が調整されている。

もし、環状隙間１０２の間を気体が流動する抵抗が低いと、図１２の吸引ノズル９２の左についている吸引口（吸引装置３８に繋がっている）から離れた環状間隙１０２の隙間（吸引口の対向方向）からリング状空間１０４に一定量の気体を吸引し、リング状空間１０４を流動し吸引口に移動させる吸引抵抗より、吸引口に近い環状間隙１０２の隙間から同量の気体を吸い込み吸引口に移動させる吸引抵抗のほうが低く、吸引口の吸引力（負圧）が同じ場合、供給口に近い環状間隙１０２の隙間のほうが吸引量が多くなり、吸引流速が上がってしまう。

そこで、環状間隙１０２の隙間から気体を吸引するための流動抵抗を、吸引された気体がリング状空間１０４内を流動し吸引口に移動するための流動抵抗に対し数倍〜数重倍大きくし、吸引力によって環状間隙１０２の隙間からリング状空間１０４内に気体を吸引するための抵抗に対しリング状空間１０４を流動する流動抵抗比率を低下させることで、リング状空間１０４を流動する流動抵抗に起因する吸引口から離れた部位と近い部位の環状間隙１０２の隙間から吸引される気体の吸引流量斑（＝吸引流速斑）を減少させる。

リング状空間１０４内を気体が流動する抵抗に対し、吸引口４１からリング状空間１０４に気体を吸引するための抵抗が大きい場合、リング状空間１０４の形状は円筒形状以外でもかまわないが、リング状空間１０４内を気体が流動する際の圧損、気流安定性等の点からは、リング状空間１０４は環状間隙１０２と同芯の円筒形状が好ましい。

また、上述した環状間隙１０２のようなスリット構造以外で、リング状空間１０４に気体を吸引するための抵抗を付与する構成として、２本の外径の異なった管を用い、内径が容器の開口部以上の直管に、内径がその直管の外径より大きな直管を一定長挿入し、挿入した直管の内壁面と挿入された直管の端面外壁で形成された円筒空間をスリット部として、挿入した直管の端面外周の開口部を吸引口とし、直管の寸法、挿入長で圧損調整を行うといった構成を採用してもよい。

次に、本発明の第７の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置１１０について説明する。図１４は、本発明の第７の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置１１０の要部を示す正面図である。

図１４に示すように、第７の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置１１０では、吸引ノズル１１２の内部に円筒状の抵抗体１１２が挿入されている。円筒状の抵抗体１１２の上下端面は、吸引ノズル１０６の上下板の内側面に固定され、抵抗体１１２を構成する材料の種類や、抵抗体１１２の壁厚を適宜選定することによって、気体を吸引するための抵抗が調整されている。

このような構造によれば、リング状空間１１４に気体を吸引するための抵抗付与機構を簡素にすることができる。円筒状の抵抗体１１２としては、多孔板やフィルターメッシュを筒状に加工した部材、円筒状に成型された多孔質体などが使用される。円筒状の多孔質体は、気体の通過抵抗の均一性の面から、継ぎ目がないように成形されていることが好ましい。

また、円筒状の抵抗体１１２の内面の一部を、気体を通さない材料でマスキングすることで、気体が通過可能な抵抗体１１２上の領域の位置、形、面積を制御し、気体の通過抵抗を任意に調整することもできる。

次に、本発明の第７の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置１２０について説明する。図１５は、本発明の第７の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置１２０の要部を示す正面図である。

図１５に示されているように、第７の実施形態の中空状多孔質膜の製造装置１２０は、容器６内に円筒状の抵抗体１２２が挿入されている点が、図１４に示された製造装置と異なっている。

抵抗体１２２は、容器６の内部空間の高さと同じ高さを有し、上端が容器６の頂壁に下端が容器６の底壁に接続されている。また、抵抗体１２２の直径は、容器６の直径の１／２程度であり、容器６内で上下の開口部２２、２８と外周壁との間に位置するように配置されている。したがって、抵抗体１２２と供給気体の供給口２６の間には、抵抗体１２２の周囲を覆うリング状空間１２４が形成されている。

容器６に供給された供給気体が抵抗体１２２を通過する際に生じる圧損が、供給気体がリング状空間１２４を抵抗体１２２に向かって流動する際に生じる圧損に対し、数倍から数十倍大きくなるように設定することが好ましい。
このような構成とすると、容器６に供給口２４から供給された供給気体は、供給口２４に近い円筒状の抵抗体１２２から多く抵抗体１２２に流れ込むより、抵抗体１２２に沿ってリング状空間１２４内を周方向に流れるほうが全圧損が低くなるため、容器６内を通過する中空状多孔質膜前駆体４に対し、供給気体を周方向から均一に接触させることができる。

リング状空間１２４内を気体が流動する抵抗に対し、円筒状の抵抗体１２２を気体が通過する抵抗が大きい場合、リング状空間１２４は円筒形状でなくても良いが、リング状空間１２４内を気体が流動する際の圧損、気流安定性等の点からは、円筒状の抵抗体１２２と同芯の円筒形状が好ましい。

円筒状の抵抗体１２２を通過した供給気体が容器６内部を通過する中空状多孔質膜前駆体４に容器６の円周方向から高速で接触すると、中空状多孔質膜前駆体４の膜形成性樹脂溶液の形態や凝固状態に悪影響を及ぼす場合があるため、容器６に供給する供給気体の流量に応じて、円筒状の抵抗体１２２の供給気体が通過する面の面積、開孔率、内周面と容器６を通過する中空状多孔質膜前駆体４との距離を適切に設定することが好ましい。

円筒状の抵抗体１２２としては、多孔板、平網、不織布、多孔質板などの材料を筒状に加工した物、ハニカム体、多孔質体などが挙げられる。円筒状の抵抗体１２２の素材を金属製とすると、非金属製の抵抗体に比べ熱伝導率が高く、気体が円筒状の抵抗体１２２を通過する際に気体間で熱交換が素早く行われ、円筒状の抵抗体１２２を通して中空状多孔質膜前駆体４側に流入する気体の温度の均一性を上げることができる。

また、円筒状の抵抗体１２２は、継ぎ目、積層部を有しないものが好ましい。継ぎ目、積層部があると、継ぎ目や積層部のない部分とで気体の通過特性が異なり、円筒状の抵抗体１２２の内側で気体の流速に斑が生じるため、このような斑を防止するために、継ぎ目、積層部を有しない抵抗体１２２が好ましい。

継ぎ目、積層部を有しない抵抗体の例としては、リング状ハニカム体、エッチングやレーザーなどで円筒体に微細孔を規則正しく開けた部材、繊維の筒状織編組体、樹脂や金属の粒子をバインダー等、あるいは素材自体を部分融着させた筒状成型体などが挙げられる。

特に、金属粒子の筒状成型体は、熱伝導率が高く、粒子間の隙間が均一な三次元構造となり、円筒状の抵抗体１２２を気体が通過する際に生じる圧損の均一性、気体との接触面積が大きく熱交換面でも好ましい。金属粒子の筒状成型体は、成型する金属粒子の大きさや、成型条件、筒の肉厚によって、気体が通過する際の圧損値を広い範囲で調整することができる。金属粒子の筒状成型体の材質としては銅、真鋳、鉄系材料などが挙げられ、耐食性の面からステンレス材が好ましい。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。
上記第２ないし第７の実施形態では、吸引ノズルを断熱材を介して容器と密着配置した形態を例示しているが、吸引ノズルと容器の間に隙間を空けて配置することも可能である。

本発明を以下の実施例により具体的に説明する。

〔実施例１〕
（製造装置）
中空状多孔質膜の製造装置として図１に示す構成の装置を用いた。
（容器仕様）
中空状多孔質膜前駆体と供給気体を接触させる容器としては、表−１に示す図２に例示した構造の容器Ａと、図１５に例示した容器の供給口と上下開口部間に円筒状の抵抗体を挿入した構造の容器Ｂを用いた。円筒状抵抗体としては表−２に示す仕様のSMC（株）製焼結金属エレメントESP−３０−４５−３−４０（継目なし）を使用した。

表−１

表−２

（吸引ノズル）
容器の上面の開口部から流出する気体を吸引するための吸引ノズルとしては、表−３に示す図１２に例示したリング状スリットを有する吸引ノズルＡと、図１４に例示した吸引口と上下開口部間に円筒状の抵抗体を挿入した構造の吸引ノズルＢを用いた。円筒状抵抗体としては表−４に示す仕様のSMC（株）製焼結金属エレメントESP−３０−４５−３−７０（継目なし）を使用した。

表−３

表−４

（気体供給装置A）
調圧気体を、マスフローコントローラーで流量制御し、温度制御された水がポンプ循環によってシャワーリングされている容器内に供給、循環水と同温度で飽和状態となった気体を、気体加熱器に供給、気体温度を上昇させ相対湿度制御を行う装置を用いた。

（気体供給装置B）
ボイラーで発生させた水蒸気を、減圧弁で圧力調整し、蒸気中のミストを除去するミストセパレーターを通過させ、ニードルバルブで供給量を調整し容器に供給する機構を用いた。ニードルバルブでの蒸気供給量調整は、予めニードルバルブ開度を変更、ニードルバルブに接続された冷却容器に水蒸気を導き、冷却容器で冷却液化され流出する水の単位時間当たりの質量を測定、ニードルバルブ開度に対し単位時間当たりの流出水質量を飽和水蒸気化時の体積に換算し得た流量特性式を元に設定した。

（吸引装置）
日本ピスコ（株）製の真空発生装置ＶＲＬ−５０−１２０８１２（吸い込みポートサイズ：φ１２ｍｍ、エアー供給ポートサイズ：φ８ｍｍ、排気サイズ：φ１２ｍｍ）を用いた。

（吸引ダクト）
ＰＦＡチューブ：外径：１２ｍｍ、内径：１０ｍｍ、チューブ長：約３ｍ
ディフューザー：内径：１６ｍｍ−１０ｍｍ、テーパ部長５０ｍｍ（容器Aとの接続に使用）
を用いた。

（中空紐）
強度支持体となる中空紐としては、ポリエステル繊維（繊度：４２０ｄｔｅｘ、フィラメント数：１８０）を丸編機で編んだ後、２００℃に加熱した金属ダイスで引き抜き、熱的特性、寸法安定性、機械特性を向上させた中空状編紐支持体（外径：約２．５ｍｍ、中空部径：約１．５ｍｍ、１周あたりの編目数：１２個）を用いた。

（膜形成樹脂溶液）
膜形成樹脂溶液としては、ポリフッ化ビニリデンＡ（アトフィナジャパン社製、商品名：カイナー３０１Ｆ）、ポリフッ化ビニリデンＢ（アトフィナジャパン社製、商品名：カイナー９０００ＬＤ）、ポリビニルピロリドン（日本触媒社製、商品名Ｋ−７９）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（以下DMAｃと略す）を、表１に示す質量比となるように混合し、膜形成樹脂溶液Ａおよび膜形成樹脂溶液Ｂを調製した。

表−５

（実施例１〜４）
中空紐を紡糸ノズルの中心穴へ供給し、温度制御された表−５に示す膜形成性樹脂溶液Ａ、Ｂを、同温に温度制御された紡糸ノズルに供給し、紡糸ノズル内で膜形成性樹脂溶液Ａが内層に膜形成性樹脂溶液Ｂが外層になるように同芯円２重構造に賦形し、紡糸ノズルから吐出された複合膜形成樹脂溶液を、紡糸ノズル直下で中空紐の表面に塗布し中空状膜中間体を形成し、容器に密着配置した吸引ノズルを経て、水分を含んだ供給気体が供給されている容器内を通過させ、複合膜形成樹脂溶液に気体から水分と熱を供給した後、凝固液が満たされた凝固浴に浸漬し、回転ガイドによって走行方向を変えて引取装置によって引き取り、洗浄、乾燥して中空状複合多孔質膜を得た。その製膜条件、及び容器、吸引ノズル構成を表−６に示す。

表−６

実施例１〜４のいずれにおいても、容器への供給気体を供給から２時間経過後も吸引ノズル上部の紡糸ノズル面の結露は認められず、安定した製膜状態を維持していた。

（比較例１〜２）
表−７に示す条件で、実施例と同様な方法で形成した中空状膜中間体を、吸引装置を停止した状態の吸引ノズルを経て水分を含んだ供給気体が供給されている容器内を通過させ、複合膜形成樹脂溶液に気体から水分と熱を供給した後、凝固液が満たされた凝固浴に浸漬し、回転ガイドによって走行方向を変えて引取装置によって引き取り、洗浄、乾燥して中空状複合多孔質膜を得た。

表−７

比較例１、２のいずれにおいても、容器に供給気体を供給し始めて直ぐに吸引ノズル上での結露が目視で確認され、約５分後には吸引ノズル上部の紡糸ノズル面に液滴が形成された。そのまま運転を続けたところ、液滴が紡糸ノズルから吐出されている膜形成性樹脂溶液に接触した瞬間、膜形成性樹脂溶液の吐出挙動が変化、しばらくすると定常状態に戻ったが、不定期に液滴の膜形成性樹脂溶液への接触が生じた。
得られた複合多孔質膜において、膜形成性樹脂溶液に液滴が接触したと思われる部分では、他の部分に比べ膜表面形状、膜表面微細孔構造に異常が認められた。

１：中空状多孔質の製造装置（第１実施形態）
２：紡糸ノズル
４：中空状多孔質膜前駆体
６：容器
８：気体吸引装置
１４：凝固液
１６：凝固槽
３６：吸引ノズル
３８：吸引装置
４０：ダクト

Claims (5)

1. 中空状多孔質膜の製造装置であって、
   膜形成性樹脂溶液を賦型吐出する紡糸ノズルと、
   前記紡糸ノズルから賦型吐出された前記膜形成性樹脂溶液が導入される第１の開口と、水分を含んだ気体が導入される供給口と、水分を含んだ気体と接触した前記膜形成性樹脂溶液が導出される第２の開口とを備えた容器と、
   凝固液を収容し、前記気体と接触した膜形成性樹脂溶液が導入される凝固槽と、
   前記紡糸ノズルと前記第１の開口との間に設けられ、前記第１の開口から流出した気体を吸引する気体吸引装置を、備えている、
   ことを特徴とする中空状多孔質膜の製造装置。
2. 前記紡糸ノズルが前記容器の上方に設けられ、
   前記第１の開口が前記容器の上面に設けられ、
   前記気体吸引装置が、前記紡糸ノズルと前記容器との間の空間の気体を吸引するよう構成されている、
   請求項１に記載の中空状多孔質膜の製造装置。
3. 前記気体吸引装置は、吸引ノズルと、吸引装置と、前記吸引ノズルと吸引装置を連通するダクトと、を備えている、
   請求項１の中空状多孔質膜の製造装置。
4. 前記吸引ダクトは、前記第１の開口から流出した気体が前記第１の開口から容器に導入される前記膜形成性樹脂溶液に対し軸対称方向に移動しながら吸引されるように、前記気体を吸引する、
   請求項３の中空状多孔質膜の製造装置。
5. 前記容器は、前記第１の開口と前記供給口との間に配置された円筒状の抵抗体を備えている、
   請求項１ないし４のいずれかの中空状多孔質膜の製造装置。

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