JP2013158677A - ハウジング装着中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 同一のシール部材、例えば同じ径サイズのOリングを使用したうえで、ハウジングへの装着性を改善せしめたハウジング装着中空糸膜モジュールを提供する。
【解決手段】中空糸膜を収容した束着管からなる中空糸膜モジュールを、ハウジングの一端に設けられた中空糸膜モジュール挿入部より挿入させ、束着管外周面と束着管を収容するハウジング内周面との間隙に同一のシール部材を少なくとも２個配してハウジングに装着せしめたハウジング装着中空糸膜モジュールにおいて、
ハウジングの中空糸膜モジュール挿入部とは反対側に位置する端部の内周表面およびハウジングの中空糸膜モジュール挿入部側に位置する端部に対応する束着管外周表面にそれぞれ設けられたシール部材嵌装用の溝にシール部材をそれぞれ嵌装せしめることによって、中空糸膜モジュールをハウジングに装着せしめたハウジング装着中空糸膜モジュール。
【選択図】図１

Description

本発明は、中空糸膜モジュールに関する。さらに詳しくは、中空糸膜群を収容している束着管を、Oリングを介してハウジングへ装着せしめた中空糸膜モジュールに関する。

現在、多孔質セラミックス中空糸膜、多孔質炭素中空糸膜などの多孔質中空糸膜は、液体分離膜、気体分離膜として有効に用いられている。このような多孔質中空糸膜を使用する場合には、これらを固定し、密封する必要があり、そのために多孔質セラミックス中空糸膜群を束着管端部に嵌装させた貫通孔穿設平板の貫通孔に挿入し、貫通孔穿設平板の外面側をガラスシール材で被覆した多孔質セラミックス中空糸膜モジュールなどが、先に本出願人によって提案されている。ここで束着管は、基本的には円筒形なので、その外周面にシール部材を設け、ハウジング装着時のシールを行っている(特許文献１〜２)。

モジュールをハウジングに装着するに際しては、シール部材の締付力を受けながらモジュールをハウジング内に挿入する必要がある。このような円筒形外周面でのシールには、一般にOリング等が用いられるが、図３に示されるようにハウジングへの束着管挿入前(a)の状態から挿入後(b)の状態にかけて、シール部位を２箇所通過することとなるOリング１は、モジュールの挿入時の装着性が悪く、その結果Oリングが捩れたりして、シール性を低下させるという問題を生じ易い。このことは、図１とは反対に束着管表面にではなくハウジング内表面にOリング嵌装溝を２箇所設けた場合も同様である。

ここで、図４に示されるようにOリング１よりもOリング２の径を大きくし、(a)に示されるハウジングへの束着管の挿入途中まで、すなわちOリング２のシール部位をOリング１が通過する際の挿入抵抗をなくし、最終的にハウジングへの束着管挿入後(b)の状態とすることで装着性を向上することも考えられる。しかしながら、より大きな径のOリングに対しては、ハウジング内により大きなスペースが必要となり、またコストに関しても同じ径サイズのOリングを使用するときと比較して高くなってしまうので好ましくない。

特開２００４−２６７８５２号公報 特開２００３−２５１１６４号公報

本発明の目的は、同サイズのOリングを使用したうえで、ハウジングへの装着性を改善せしめたハウジング装着中空糸膜モジュールを提供することにある。

かかる本発明の目的は、中空糸膜を収容した束着管からなる中空糸膜モジュールを、束着管と束着管を収容するハウジングとの間隙に同じサイズのシール部材を少なくとも２個配してハウジングに装着せしめたハウジング装着中空糸膜モジュールにおいて、
ハウジングの中空糸膜モジュール挿入部とは反対側に位置するハウジング端部内表面およびハウジングの中空糸膜モジュール挿入部側に位置するハウジング端部に対応する束着管外表面にそれぞれ設けられたOリング嵌装用の溝に、Oリングをそれぞれ嵌装せしめることによって、中空糸膜モジュールをハウジングに装着せしめたハウジング装着中空糸膜モジュールによって達成される。

多孔質のセラミックス中空糸膜、炭素中空糸膜等の中空糸膜を収容した束着管からなる中空糸膜モジュールを、束着管とハウジングとの間隙にシール部材を少なくとも２個配してハウジングに装着せしめたハウジング装着中空糸膜モジュールにおいて、シール部材をいずれも同じサイズとすることによって、省スペース化の維持およびコスト増加の回避を達成するとともに、一方のOリング嵌装用の溝をハウジングの中空糸膜モジュール挿入部とは反対側に位置するハウジング端部内表面に設け、他方のOリング嵌装用の溝を中空糸膜モジュール挿入部側に位置するハウジング端部に対応する束着管外表面に設けることによって、ハウジングへ中空糸膜モジュールを装着する際の挿入抵抗を減らし、また挿入抵抗回数増加によるOリングの変形、破損等を防止して、中空糸膜モジュールを交換した後にあっても、そのシール性を維持せしめるといったすぐれた効果を奏する。

本発明におけるハウジングへの束着管装着の一態様を、ハウジングへの束着管挿入途中(a)および挿入後(b)の状態として示す図である 本発明におけるハウジングへの束着管装着の他の態様を、ハウジングへの束着管装着後の状態として示す図である 従来のハウジングへの束着管装着の一態様を、ハウジングへの束着管挿入前(a)および挿入後(b)の状態として示す図である 従来のハウジングへの束着管装着の他の態様を、ハウジングへの束着管挿入途中(a)および挿入後(b)の状態として示す図である

ハウジング装着中空糸膜モジュールとしては、図１〜２に示されるように中空糸膜３を収容した束着管４からなる中空糸膜モジュール５を、束着管４とハウジング６との間隙にシール部材を少なくとも２個配してハウジング６に装着せしめたものが対象となる。このようなハウジングへの束着管装着の一態様を図１に示す。(a)はハウジングへの束着管挿入途中の状態を示し、(b)は挿入後の状態を示している。ここでハウジング６としては、図１に示される中空糸膜モジュール５全体をその管内に収容することができる一体型のハウジングのほか、図２に示されるような中空糸膜モジュール５の両端部を別々に収容するといった分割型のハウジングのいずれも用いることができる。

Oリング１，２としては、同じサイズのものが用いられる。Oリングをいずれも同じサイズとすることによって、ハウジング内の省スペース化の維持および異なるOリングを用いることによるコストの増加を回避することが可能となる。

図１に示される一体型のハウジングにあっては、中空糸膜モジュール挿入部７とは反対側に位置するハウジング端部９内表面およびハウジング中空糸膜モジュール挿入部７側に位置するハウジング端部８に対応する束着管外表面にそれぞれOリング１，２嵌装用の溝が設けられる。Oリング１，２嵌装用の溝の深さは、Oリング１，２のゴム断面の直径よりも小さく設定され、これによってハウジング６に中空糸膜モジュール５を水密状態で装着させることが可能となる。

また、図２に示される分割型のハウジングにあっては、中空糸膜モジュール挿入部７とは反対側に位置するハウジング端部９内表面および中空糸膜モジュール挿入部７側のハウジング端部８に対応する束着管外表面にそれぞれOリング１，２嵌装用の溝が設けられる。この場合には、各端部に少なくとも２個のOリング１，２を装着することが容易となるので、全体では少なくとも４個のOリングの装着を容易に行うことができる。この場合にも、Oリング１，２嵌装用の溝の深さは、Oリング１，２のゴム断面の直径よりも小さく設定され、これによってハウジング６に中空糸膜モジュール５を水密状態で装着させることが可能となる。

ハウジングがこれらいずれの場合にあっても、Oリング嵌装用の溝が設けられるハウジング端部とは、束着管を装着したときに、束着管側部に設けられている空気あるいは流体の流出入孔が設けられている部分を除く束着管側端部と相対することとなる位置を指している。すなわちこの部位に生じているハウジングと束着管との間に生じる間隙をOリングを用いて確実にシールすることで、中空糸を通過する前後の流体を完全に隔離することができる。

１，２ Oリング
３ 中空糸
４ 束着管
５ 中空糸膜モジュール
６ ハウジング
７ 中空糸膜モジュール挿入部
８，９ ハウジング端部
１０ ハウジング装着中空糸膜モジュール

本発明は、中空糸膜モジュールに関する。さらに詳しくは、中空糸膜群を収容している束着管を、シール部材を介してハウジングへ装着せしめた中空糸膜モジュールに関する。

現在、多孔質セラミックス中空糸膜、多孔質炭素中空糸膜などの多孔質中空糸膜は、液体分離膜、気体分離膜として有効に用いられている。このような多孔質中空糸膜を使用する場合には、これらを固定し、密封する必要があり、そのために多孔質セラミックス中空糸膜群を束着管端部に嵌装させた貫通孔穿設平板の貫通孔に挿入し、貫通孔穿設平板の外面側をガラスシール材で被覆した多孔質セラミックス中空糸膜モジュールなどが、先に本出願人によって提案されている。ここで束着管は、基本的には円筒形なので、ハウジング内周表面に設けられたシール部材嵌装用の溝にシール部材であるOリングを配し、ハウジング装着時のシールを行っている(特許文献１〜２)。

ここで、モジュールをハウジングに装着するに際しては、シール部材の締付力を受けながらモジュールをハウジング内に挿入する必要がある。このような円筒形外周面でのシール部材としては、一般にOリング等が用いられるが、例えば図３に示されるようにハウジングへの束着管挿入前(a)の状態から挿入後(b)の状態にかけて、Oリング１はOリング２がシールすることとなるシール部位を通過することとなる。このためモジュールの挿入時の装着性が悪く、その結果Oリングが捩れるなどして、シール性を低下させるという問題を生じるおそれがある。このことは、束着管外周表面ではなくハウジング内周表面にシール部材嵌装用の溝を２箇所設けた場合も同様である。

ここで、図４に示されるようにOリング１よりもOリング２の径を大きくし、(a)に示されるハウジングへの束着管の挿入途中まで、すなわちOリング１がOリング２のシール部位を通過する際の挿入抵抗をなくし、最終的にハウジングへの束着管挿入後(b)の状態とすることで装着性を向上することも考えられる。しかしながら、より大きな径のOリングに対しては、ハウジング内により大きなスペースが必要となり、またコストに関しても同じ径サイズのOリングを使用するときと比較して高くなってしまう。

特開２００４−２６７８５２号公報 特開２００３−２５１１６４号公報

本発明の目的は、同一のシール部材、例えば同じ径サイズのOリングを使用したうえで、ハウジングへの装着性を改善せしめたハウジング装着中空糸膜モジュールを提供することにある。

かかる本発明の目的は、中空糸膜を収容した束着管からなる中空糸膜モジュールを、ハウジングの一端に設けられた中空糸膜モジュール挿入部より挿入させ、束着管外周面と束着管を収容するハウジング内周面との間隙に同一のシール部材を少なくとも２個配してハウジングに装着せしめたハウジング装着中空糸膜モジュールにおいて、
ハウジングの中空糸膜モジュール挿入部とは反対側に位置する端部の内周表面およびハウジングの中空糸膜モジュール挿入部側に位置する端部に対応する束着管外周表面にそれぞれ設けられたシール部材嵌装用の溝にシール部材をそれぞれ嵌装せしめることによって、中空糸膜モジュールをハウジングに装着せしめたハウジング装着中空糸膜モジュールによって達成される。

本発明に係るハウジング装着中空糸膜モジュールは、多孔質セラミックス中空糸膜、多孔質炭素中空糸膜等の中空糸膜を収容した束着管からなる中空糸膜モジュールを、束着管外周面とハウジング内周面との間隙にシール部材を少なくとも２個配してハウジングに装着せしめるに際し、シール部材をいずれも同一のもの、すなわち同じ形状およびサイズとすることによって、省スペース化の維持およびコスト増加の回避を達成している。

また、一方のシール部材嵌装用の溝をハウジングの中空糸膜モジュール挿入部とは反対側に位置する端部の内周表面に設け、他方のシール部材嵌装用の溝を中空糸膜モジュール挿入部側に位置する端部に対応する束着管外周表面に設けることによって、ハウジングへ中空糸膜モジュールを装着する際の挿入抵抗を減らし、また挿入回数増加による抵抗によって生ずるシール部材の変形、破損等を防止して、中空糸膜モジュールを何回か交換して使用する場合にあっても、そのシール性を維持せしめるといったすぐれた効果を奏する。

本発明に係る中空糸膜モジュールをハウジングに装着する一態様を、ハウジングへの中空糸膜モジュール挿入途中(a)および挿入後(b)の状態として示す半裁断面図である 本発明に係る中空糸膜モジュールの両端部を別々のハウジングに装着した態様を、ハウジングへの中空糸膜モジュール装着後の状態として示す半裁断面図である 従来の中空糸膜モジュールをハウジングに装着する一態様を、ハウジングへの中空糸膜モジュール挿入前(a)および挿入後(b)の状態として示す半裁断面図である 従来の中空糸膜モジュールをハウジングに装着する他の態様を、ハウジングへの中空糸膜モジュール挿入途中(a)および挿入後(b)の状態として示す半裁断面図である

ハウジング装着中空糸膜モジュールは、図１〜２に示されるように中空糸膜３を収容した束着管４からなる中空糸膜モジュール５を、束着管４の外周面とハウジング６の内周面との間隙にOリング等のシール部材を少なくとも２個配してハウジング６に装着せしめて構成される。中空糸膜モジュールをハウジングに装着する一態様を図１に示す。(a)は中空糸膜モジュールをハウジングに挿入している途中の状態を示し、(b)は挿入後の状態を示している。ここでハウジング６としては、図１に示される中空糸膜モジュール５全体をその管内に収容することができる一体型のハウジングのほか、図２に示されるような中空糸膜モジュール５の両端部を別々に収容するといった分割型のハウジングのいずれも用いることができる。

シール部材としては同一の形状およびサイズのものが用いられ、ここではOリング１，２として同じ径サイズ(断面径および内径)のものが用いられている。シール部材をいずれも同一とすることによって、ハウジング内の省スペース化の維持および異なる形状あるいはサイズのシール部材を用いることによるコストの増加を回避することが可能となる。

図１に示される一体型のハウジングにあっては、中空糸膜モジュール挿入部７とは反対側に位置するハウジング他端部９の内周表面およびハウジング中空糸膜モジュール挿入部７側に位置するハウジング一端部８に対応する束着管外周表面にそれぞれシール部材嵌装用の溝が設けられる。Oリング１、２を収容するいずれの溝も寸法、すなわち溝深さと溝幅は同じであり、ハウジング他端部９に設けられる溝はハウジング内周表面を凹ませることにより形成され、一方ハウジング一端部８に設けられる溝は束着管外周表面に凹部を有する出張り部を設けることにより形成される。これらの図において、Oリング１，２嵌装用の溝の深さは、Oリング１，２のゴム断面の直径よりも小さく設定されており、これによって中空糸膜モジュール５をハウジング６に水密状態で装着させることが可能となる。

また、図２に示される分割型のハウジングにあっては、中空糸膜モジュール挿入部７とは反対側に位置するハウジング端部９の内周表面および中空糸膜モジュール挿入部７側のハウジング端部８に対応する束着管外周表面にそれぞれシール部材嵌装用の溝が設けられる。この場合には、各端部に少なくとも２個のシール部材を装着することが容易となるので、全体では少なくとも４個のシール部材の装着を容易に行うことができる。この図の場合にも、Oリング１，２嵌装用の溝の深さは、Oリング１，２のゴム断面の直径よりも小さく設定され、これによって中空糸膜モジュール５をハウジング６に水密状態で装着させることが可能となる。

ハウジングがこれらいずれの場合にあっても、ハウジング内周表面あるいは束着管外周表面に位置するシール部材嵌装用の溝が設けられるハウジング端部とは、束着管を装着したときに、束着管側周部に設けられている空気あるいは流体の流出入孔が設けられている部分を除く束着管側端部と相対することとなる位置を指している。すなわち、この部位に生じているハウジング内周面と束着管外周面との間に生じる間隙をシール部材を用いて確実にシールすることで、中空糸を通過する前後の流体を完全に隔離することができる。

１，２ Oリング
３ 中空糸
４ 束着管
５ 中空糸膜モジュール
６ ハウジング
７ 中空糸膜モジュール挿入部
８ ハウジング一端部
９ ハウジング他端部
１０ ハウジング装着中空糸膜モジュール

Claims (4)

1. 中空糸膜を収容した束着管からなる中空糸膜モジュールを、束着管と束着管を収容するハウジングとの間隙に同じサイズのシール部材を少なくとも２個配してハウジングに装着せしめたハウジング装着中空糸膜モジュールにおいて、
   ハウジングの中空糸膜モジュール挿入部とは反対側に位置するハウジング端部内表面およびハウジングの中空糸膜モジュール挿入部側に位置するハウジング端部に対応する束着管外表面にそれぞれ設けられたOリング嵌装用の溝に、Oリングをそれぞれ嵌装せしめることによって、中空糸膜モジュールをハウジングに装着せしめたハウジング装着中空糸膜モジュール。
2. ハウジングが、中空糸膜モジュール全体をその内部に収容可能な一体型のハウジングである請求項１記載のハウジング装着中空糸膜モジュール。
3. ハウジングが、中空糸膜モジュールの両端部を別々に収容可能な分割型のハウジングである請求項１記載のハウジング装着中空糸膜モジュール。
4. 中空糸膜を収容した束着管からなる中空糸膜モジュールを、束着管と束着管を収容するハウジングとの間隙に同じサイズのシール部材を少なくとも２個配してハウジングに装着せしめたハウジング装着中空糸膜モジュールの製造方法において、
   ハウジングの中空糸膜モジュール挿入部側に位置するハウジング端部に対応する束着管外表面に設けられたOリングを嵌装するための溝にOリングを嵌挿させた中空糸膜モジュールを、ハウジングの中空糸膜モジュール挿入部とは反対側に位置するハウジング端部内表面に設けられたOリングを嵌装するための溝にOリングを嵌装せしめたハウジングへ装着することを特徴とするハウジング装着中空糸膜モジュールの製造方法。

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