JP2013158687A - 中空糸膜モジュールの製造方法およびガイド部材 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺状の中空糸膜の編地を過度に巻き締めずに、中空糸膜の円柱体の形状を崩したり、中空糸膜を傷つけたりすることなく、中空糸膜の円柱体を円筒状のケーシングの開口から迅速に挿入することができる中空糸膜モジュールの製造方法等を提供すること。
【解決手段】本発明の浄水器に使用される中空糸膜モジュールの製造方法は、所定長の中空糸膜の長尺状編地をロールして中空糸膜の円柱体８とするステップと、一端が開口した有底円筒状のケーシング２２の開口端に、ケーシングの内径と略等しい外径を有する円筒状本体３４と円筒状本体の一端に設けられたフランジ部３６とを有するガイド部材３２の円筒状本体の他端部を差し込むステップと、中空糸膜の円柱体を、ガイド部材に沿ってケーシング内に挿入するステップと、を備えている。
【選択図】図８

Description

本発明は概略的には中空糸膜モジュールの製造方法およびガイド部材に関し、詳細に、浄水器に使用される中空糸膜モジュールの製造方法およびこのような製造方法で使用されるガイド部材に関する。

無菌水、飲料水、高度純水の製造等の数多くの用途において、中空糸膜モジュールが濾過膜として使用されている。このような中空糸膜モジュール１０では、両端にかがり糸２を織り込みながら中空糸膜４を折り返すことによって形成された中空糸膜の長尺状の編地６（図１）が使用されている。

このような長尺状の編地６がロール状に捲かれ円柱体８とされた中空糸膜の円柱体（図２）が円筒状のケーシング１２内に収容され、下部が接着剤（ポッティング樹脂）１４で固定され、中空糸膜モジュール１０（図３）が構成されている。

特開２００４−２１６２８５号公報 特開２００８−１３７００５号公報

このような構成を有する中空糸膜モジュール１０を製造する際には、所定長に切断した長尺状の中空糸膜の編地６がロール状に捲かれた円柱体８を、図４に矢印Ａで示すように、円筒状ケーシング１２に開口端１２ａから挿入し、さらに、固定用樹脂を注入して中空糸膜の円柱体をケーシング内の所定位置に固定し、さらに、ケーシング１２の底部を円柱体の下部と共に切断して円柱体を構成する中空糸膜の下端を開口させ、この開口部分を外部に露出させている。

中空糸膜モジュール１０では、中空糸膜の円柱体を構成する１本１本の中空糸膜４が濾過膜として機能するため、円柱体８内で１本１本の中空糸膜４が等間隔で配置されていることが望ましい。このため、長尺状の中空糸膜４の編地６をロール状に捲いて円柱体８を形成する際に、中空糸膜４の長尺状編地６を過度に巻き締めることは好ましくない。

一方、中空糸膜４の長尺状の編地６が緩く巻かれていると、円柱体８を円筒状のケーシング１２の開口から挿入する際、円柱体８の外周部の中空糸膜４がケーシング１２の開口端１２ａに引っかかって、円柱体８の形状が崩れ迅速な挿入を行うことができなくなる、中空糸膜を傷つけてしまう等の問題がある。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、長尺状の中空糸膜の編地を過度に巻き締めずに、中空糸膜の円柱体の形状を崩したり、中空糸膜を傷つけたりすることなく、中空糸膜の円柱体を円筒状のケーシングの開口から迅速に挿入することができる、中空糸膜モジュールの製造方法等を提供することを目的とする。

本発明によれば、
浄水器に使用される中空糸膜モジュールの製造方法であって、
所定長の中空糸膜の長尺状編地をロールして中空糸膜の円柱体とするステップと、
一端が開口した有底円筒状のケーシングの開口端に、該ケーシングの内径と略等しい外径を有する円筒状本体と円筒状本体の一端に設けられたフランジ部とを有するガイド部材の円筒状本体の他端部を差し込むステップと、
前記中空糸膜の円柱体を、前記ガイド部材に沿って前記ケーシング内に挿入するステップと、を備えている、
ことを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法が提供される。

このような構成によれば、中空糸膜モジュールの製造構成において、中空糸膜の円柱体を、その形状を崩すことなく円筒状のケーシングの開口から迅速に挿入することができ、作業効率が向上する。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記ケーシング内に挿入された中空糸膜の円柱体を、先端に板部が設けられた押し具によって、前記ケーシングの最奥部に押し込むステップを、備えている。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記長尺状編地をロールして中空糸膜の円柱体とするステップが、管状のセンタチューブを中心にして、前記長尺状編地をロールするステップである。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記センタチューブの上端に樹脂ポットを取付けるステップと、
樹脂ポットに液状樹脂を充填し、前記センタチューブを通して該液状樹脂を前記ケーシングの底部に送り、前記中空糸膜の円柱体とケーシングとを固定するステップと、を備えている。

本発明の他の態様によれば、
浄水器に使用される中空糸膜モジュールの製造方法であって、所定長の中空糸膜の長尺状編地をロールし中空糸膜の円柱体とし、該中空糸膜の円柱体を一端が開口した有底円筒状のケーシングの開口端から挿入する中空糸膜モジュールの製造方法において、前記中空糸膜の円柱体をケーシングに挿入する際に使用されるガイド部材であって、
前記ケーシングの内径と略等しい円筒状本体と円筒状本体の一端に設けられたフランジ部とを有している、
ことを特徴とするガイド部材が提供される。

本発明によれば、長尺状の中空糸膜の編地を過度に巻き締めずに、中空糸膜の円柱体の形状を崩したり、中空糸膜を傷つけたりすることなく、中空糸膜の円柱体を円筒状のケーシングの開口から迅速に挿入することができる、中空糸膜モジュールの製造方法等が提供される。

本発明の好ましい態様の中空糸膜モジュールの製造方法等で使用される長尺状編地（中空糸膜束）の平面図である。 本発明の好ましい態様の中空糸膜モジュールの製造方法等で使用される円柱状の中空糸膜（円柱体）の斜視図である。 本発明の好ましい態様の中空糸膜モジュールの製造方法等で製造される中空糸膜モジュールの縦断面図である。 従来例の中空糸膜モジュールの問題点を説明するための図面である。 本発明の好ましい態様の中空糸膜モジュール製造方法によって製造される中空糸膜モジュールの概略的な縦断面図である。 本発明の好ましい態様の中空糸膜モジュール製造方法で使用されるセンタチューブの斜視図である。 本発明の好ましい態様の中空糸膜モジュール製造方法を説明するための図面である。 本発明の好ましい態様の中空糸膜モジュール製造方法を説明するための図面である。 本発明の好ましい態様の中空糸膜モジュール製造方法で使用される押し具の斜視図である。 本発明の好ましい態様の中空糸膜モジュール製造方法を説明するための図面である。 本発明の好ましい態様の中空糸膜モジュール製造方法を説明するための図面である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施形態の中空糸膜モジュール製造方法について説明する。

先ず、本発明の好ましい実施形態の中空糸膜モジュール製造方法によって製造される中空糸膜モジュールの構成を説明する。図５が、本実施形態の中空糸膜モジュール製造方法によって製造される中空糸膜モジュール２０の概略的な縦断面図である。

図５に示されているように、中空糸膜モジュール２０は、両端が開口した円筒状のケーシング２２の内部の一端側に、中空糸膜の長尺状編地を巻回することによって形成された中空糸膜の円柱体（中空糸膜の円柱体）２４が、接着剤（固定用樹脂すなわちポッティング樹脂）２６で固定されている。中空糸膜の円柱体２４を構成する中空糸膜は、ケーシング２２の一端側に位置する円柱体２４の一端で開口している。

さらに、円柱体２４の径方向中心位置には、筒状部材であるセンタチューブ２８が挿通されている。

ケーシング２２の材質は、機械的強度および耐久性を有するものであればよく、例えばポリカーボネート、ポリスルフォン、ポリオレフィン、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変成ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等が用いられる。

中空糸膜の円柱体２４を構成する中空糸膜としては、種々のものが使用でき、例えばセルロース系、ポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル）系、ポリスルフォン系など、各種材科からなる中空糸膜が使用できる。とくに、ポリエチレン等の強伸度の高い材質からなる中空糸膜が好ましい。

なお、中空糸膜の孔径、空孔率、膜厚、外径等は、中空糸膜を濾過膜として使用可能な寸法であれば、特に限定されるものではないが、例えば、外径２０〜２０００μｍ、孔径は０．０１〜１μｍ、空径率２０〜９０％、膜厚５〜３００μｍ程度が好ましい。

次に、本実施形態の中空糸膜モジュール製造方法について説明する、
本実施形態の中空糸膜モジュール製造方法は、浄水器に使用される中空糸膜モジュールの製造方法であって、所定長の中空糸膜の長尺状編地をロールし中空糸膜の円柱体（中空体）とし、この中空糸膜の円柱体を一端が開口した有底円筒状のケーシングの開口端から挿入し、さらに、ケーシング内に固定用樹脂を注入して中空糸膜の円柱体をケーシング内の所定位置に固定している。以下、詳細に説明する。

まず、図１に示されるような、長尺状編地（中空糸膜束）６を製造する。この長尺状編地６は、いわゆるラッセル編みにより作製されるものであり、複数の中空糸膜４を、長尺状編地６の幅の長さに複数回、折り返し、この折り返し部分の一方側を、長尺状編地６の長手方向に延びるチェーンステッチのかがり糸２で結束することによって製造される。

かがり糸２は、図１に示されるように折り返し部分の両端を、所定の位置でチェーンステッチ（鎖編み）により、各中空糸膜４を結束するものである。かがり糸２を構成する繊維の種類としては、ポリエステル繊維など耐水性を有する合成繊維製のマルチフィラメント糸や紡績糸を用いることができ、使用条件などにより適宜選択することが望ましい。糸条の最適な本数は、特に限定はされないが、例えば、２〜５本の範囲内とされる。

次いで、長尺状編地６を所定長、例えば３０乃至５０ｃｍ程度に切断し、図６に示されているような筒状部材であるセンタチューブ２８を中心にして、切断した長尺状編地６をロール（すなわち巻回）して、図２に示されているような円柱状の中空糸膜（円柱体）８とする。

センタチューブ２８は、管（チューブ）状部材であり、一端に環状フランジ３０が形成されている。センタチューブ２８の長さは、長尺状編地６の幅すなわち円柱状の中空糸膜（円柱体）８の高さと略等しい。そして、環状フランジ３０は、切断した長尺状編地６をロール（すなわち巻回）する際、長尺状編地６の側縁より外方に位置し、形成された円柱体８の端面に外接した状態となる。

さらに、センタチューブ２８の他端は、その先端面がセンタチューブ２８の軸線と所定の鋭角角度θをなすように形成されている。θは、３０乃至７０度が好ましい。

次いで、中空糸膜の円柱体２４を一端が開口した有底円筒状のケーシング２２の開口端２２ａから挿入する。これに先立って、ケーシング２２の開口端２２ａに、ガイド部材３２を取付ける。

図７は、ケーシング２２の開口端２２ａに取付けられたガイド部材３２の構成を示す斜視図である。
図７に示されているように、ガイド部材３２は、円筒状の本体部３４と、本体部３４の一端に設けられた環状フランジ部３６とを備えている。本体部３４の一端側の外径は、ケーシング２２の内径より若干小さく設定されている。そして、本体部３４は長手方向の一端から他端に向けて緩やかに先細っている。なお、本体部が、長手方向の一端から他端に向けて先細りせず、同一径の円筒形状でもよい。

ガイド部材３２の材料は、中空糸膜に損傷を与えないような、表面平滑性及び柔軟性に優れた材料から選択され、好ましい材料として、例えば、テフロンシート、オレフィン系シートが挙げられる。

環状フランジ３６は、本体部３４の一端から水平に外方に向かって延びるように、本体部３４に取付けられている。環状フランジ３６の外径は、ケーシング２２の外径より大きく設定されている。尚、環状状フランジ３６は、本体部３４の一端から斜め上方に向かって延びる構成でもよい。

ガイド部材３２は、他端側の部分をケーシング２２の開口端２２ａに差し込むことによって、図７に示されるように、ケーシング２２の開口端２２ａに取付けられる。

次いで、円柱状の中空糸膜（円柱体）８を、図８に矢印Ｂで示すように、ガイド部材３２の本体部３４の上端開口３４ａを通してケーシング２２内に挿入する。このとき、ケーシング２２の開口端２２ａは、ガイド部材３２の環状フランジ３６によって上側から覆われているので、ケーシング２２の挿入される円柱状の中空糸膜（円柱体）８は、ケーシング２２への挿入時に、その外周面がケーシング２２の開口端２２ａに擦れることがない。

さらに、円柱状の中空糸膜（円柱体）８をケーシング２２の最奥部に押し込む。図９は、この際に使用される押し具３８の斜視図である。図９に示されているように、押し具３８は、棒状取手部４０と棒状取手部４０の先端に取付けられた円盤状の板部４２とを備えている。棒状取手部４０の長さは、ケーシング２２の軸線方向長さより長くに設定されている。また、円盤状の板部４２の外径は、ガイド部材３２の本体部３４の内径より若干、小さく設定されている。

この押し具２８の棒状取手部４０の基端側部分を、作業者が手で保持し、先端の板部４２で、ケーシング２２内に挿入された円柱状の中空糸膜（円柱体）８をケーシング２２の内部空間の最奥部まで押し込み、円柱状の中空糸膜の端部を揃える（図１０）。

次いで、下部に排出管４４が一体形成された樹脂ポット（液状樹脂溜め容器）４６の排出管４４を、円柱状の中空糸膜（円柱体）８の中心に巻き込まれているセンタチューブ２８の空間部に差し込み（図１１）、さらに、樹脂ポット４６内に固定用の液状樹脂Ｒを充填する。

固定用樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン系充填材、各種ホットメルト樹脂等を用いることができ、適宜選定することが可能である。また、固化前の固定用樹脂の粘度も、特に限定はされないが、５００〜５０００ｍＰａ・ｓが好ましく、より好ましくは２０００〜３０００ｍＰａ・ｓの範囲である。

固定用樹脂の粘度が５００ｍＰａ・ｓ未満では、固定用樹脂が中空糸膜４の内部まで流動し、該開口端部を閉塞する原因となるおそれがある。固定用樹脂の粘度が５０００ｍＰａ・ｓを超えると、中空糸膜４間に含浸することが困難となるので好ましくない。

さらに、ケーシング２２の底面側を外側、開口端２２ａ側が内側になるような配置で、ケーシング２２を遠心機などにより回転させて遠心力をかける。
この遠心力により、液状樹脂溜め容器４６内の液状樹脂が、矢印Ｃで示すように、センタチューブ２８を通して、ケーシング２２の底部に達する。

その後、遠心機を停止させ、ケーシング２２を遠心機から取り出し、ケーシング２２の底部に達した液状樹脂を硬化させて、ケーシング２２に底部に、ケーシング２２の内部空間を軸線方向に密閉する硬化樹脂層４８を形成する。
この硬化樹脂層４８によって、円柱状の中空糸膜（円柱体）８がケーシング２２の内周面に固定される。

最後に、ケーシング２２の底面２２ｂ近傍で、ケーシング２２と硬化樹脂層４８によって一体化された内部の円柱状の中空糸膜（円柱体）８を、ケーシング２２の径方向に切断し、円柱状の中空糸膜（円柱体）８を構成する中空糸膜２の開口端を外部に露出させ、中空糸膜モジュール１０（図５）の製造を終了する。

本発明の前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。

２：かがり糸
４：中空糸膜
６：長尺状編地
８：中空糸膜の円柱体
２２：ケーシング
２４：円柱体（中空糸膜の円柱体）
２６：接着剤（ポッティング樹脂）
３２：ガイド部材
３８：押し具
４６：樹脂ポット（液状樹脂溜め容器）

Claims (5)

1. 浄水器に使用される中空糸膜モジュールの製造方法であって、
   所定長の中空糸膜の長尺状編地をロールして中空糸膜の円柱体とするステップと、
   一端が開口した有底円筒状のケーシングの開口端に、該ケーシングの内径と略等しい外径を有する円筒状本体と円筒状本体の一端に設けられたフランジ部とを有するガイド部材の円筒状本体の他端部を差し込むステップと、
   前記中空糸膜の円柱体を、前記ガイド部材に沿って前記ケーシング内に挿入するステップと、を備えている、
   ことを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
2. 前記ケーシング内に挿入された中空糸膜の円柱体を、先端に板部が設けられた押し具によって、前記ケーシングの最奥部に押し込むステップを、備えている、
   請求項１に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
3. 前記長尺状編地をロールして中空糸膜の円柱体とするステップが、管状のセンタチューブを中心にして、前記長尺状編地をロールするステップである、
   請求項１または２に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
4. 前記センタチューブの上端に樹脂ポットを取付けるステップと、
   樹脂ポットに液状樹脂を充填し、前記センタチューブを通して該液状樹脂を前記ケーシングの底部に送り、前記中空糸膜の円柱体とケーシングとを固定するステップと、を備えている、
   請求項３に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
5. 浄水器に使用される中空糸膜モジュールの製造方法であって、所定長の中空糸膜の長尺状編地をロールし中空糸膜の円柱体とし、該中空糸膜の円柱体を一端が開口した有底円筒状のケーシングの開口端から挿入する中空糸膜モジュールの製造方法において、前記中空糸膜の円柱体をケーシングに挿入する際に使用されるガイド部材であって、
   前記ケーシングの内径と略等しい円筒状本体と円筒状本体の一端に設けられたフランジ部とを有している、
   ことを特徴とするガイド部材。

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