JP2019013921A - 外部灌流型の中空糸膜モジュール及び前記モジュールを有するインクジェットプリンタ - Google Patents
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Abstract
【課題】効率良く脱気等を行うことができる外部灌流型の中空糸膜モジュールを提供する。【解決手段】複数の中空糸膜からなる中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収納するケースと、を備え、前記中空糸膜束が、その一端部でポッティング部により前記ケース内に開口状態で固定され、前記中空糸膜の外表面から前記ケース内の液体に含まれる気体を前記中空糸膜の内部に取り込んで脱気を行う外部灌流型の中空糸膜モジュールに関する。【選択図】図1
Description
本発明は、外部灌流型の中空糸膜モジュール及び前記モジュールを有するインクジェットプリンタに関する。
本願は、2013年7月24日に、日本に出願された特願2013−153865号、及びに2013年7月24日に、日本に出願された特願2013−153866号基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2013年7月24日に、日本に出願された特願2013−153865号、及びに2013年7月24日に、日本に出願された特願2013−153866号基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
中空糸膜を用いるモジュール(以下、中空糸膜モジュールと呼ぶ。)は従来から知られている。中空糸膜モジュールには、液体の通過経路の違いから、中空糸膜の内部を液体が通過する内部灌流型のものと、中空糸膜の周囲(外部)を液体が通過する外部灌流型のものとがある。特許文献1及び特許文献2には、外部灌流型の中空糸膜モジュールを用いた脱気モジュールが開示されている。
こうした中空糸膜モジュールは、例えば、インクジェット吐出装置や純水製造装置等に備え付けられる場合がある。インクジェット吐出装置の中でも、業務向けの大型インクジェットプリンタ、カラーフィルタ製造装置等では、使用する薬液の液量が多いため、薬液タンクが装置本体に据え置かれており、インクジェット吐出装置の動作時において、薬液タンクからインクやフォトレジスト液等の薬液が送り出される。この際、薬液に気泡が含まれると、吐出精度が低下し、印刷物の品質に欠陥が生じる場合があり、これを防止するため、脱気モジュールが設けられる場合がある。
特許文献1及び特許文献2に開示された中空糸膜モジュールは、中空糸膜(中空繊維部材、中空ファイバー)を直線状に延びる状態に配置して、その両端部をポッティング部に連結するものである。しかしながら、この構成であると、例えば、中空糸膜の密度を増加させた場合に、中空糸膜間に液体が入り込み難くなる場合が生じる可能性があり、脱気等を効率的に行うことが困難となる場合が生じる可能性がある。
本発明は上述の実情に鑑みてなされたものであり、効率良く脱気等を行うことができる外部灌流型の中空糸膜モジュールを提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を提供する。
(1)複数の中空糸膜からなる中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収納するケースと、を備える外部灌流型の中空糸膜モジュールであって、前記中空糸膜束の一端部が、ポッティング部により前記ケース内に開口状態で固定され、前記ケース内の液体に含まれる気体を、前記中空糸膜の外表面から内部に取り込んで脱気を行うように構成されている外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(2)前記中空糸膜が気体透過性の均質層と、前記均質層を支持する多孔質支持層とを有する複合膜であることを特徴とする(1)に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
(3)前記中空糸膜の外径が280μm以下であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
(4)前記中空糸膜の破断強度が0.5N/fil以上、破断伸度が50%以上であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか一項に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
(5)前記中空糸膜束のケース断面における充填率が20〜50%であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか一項に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
(6)前記ケース内における前記中空糸膜束の一端部側に、前記ケース内に連通して液体を通過させる第1ポートが設けられ、前記ケース内における前記中空糸膜束の他端部側に、前記ケース内に連通して液体を通過させる第2ポートが設けられている(1)〜(5)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(7)前記第1ポートは、前記ケース内の液体を流出させる流出口を有する流出ポートであり、前記ケースの中心から離間した位置に前記流出口を配置し、前記第2ポートは、前記ケース内に液体を流入させる流入口を有する流入ポートであり、前記流入ポートの前記流入口を介して前記ケース内に流入する液体が、前記流出口が形成される側よりも、前記流出口が形成される側と前記ケースの中心を挟んで反対側のほうから多く流れるように構成されている(6)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(8)前記流入口は、前記ケースの中心を通って、前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向に延びる直線上に配置され、前記ケース内には、前記流入口から流入した液体を通過させる開口を有する分散板が配置され、前記分散板は、前記流出口が形成される側と前記ケースの中心を挟んで反対側の領域に形成される前記開口の開口面積が、前記流出口が形成される側の領域に形成される前記開口の開口面積よりも大きくなるように形成されている(7)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(9)前記ケース内に液体を流入、又は前記ケース内の液体を流出させる開口を介して前記ケース内に連通する管部材をさらに備え、前記管部材は、前記ケースの中心を通って、前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向に沿って延びるように設置されている(1)〜(5)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(10)前記管部材における前記開口が、前記管部材の外周面に形成されている(9)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(11)前記管部材における前記開口は、前記ケース内に液体を流入させる流入口であり、前記ケース内における前記中空糸膜束の一端部側で開放し、前記ケース内の液体を流出させる流出口を有する流出ポートが、前記ケース内における前記中空糸膜束の他端部側に設けられている(9)又は(10)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(12)前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向に直交する方向において、前記流出ポートにおける前記流出口が、前記中空糸膜束の他端部の高さ位置と重ならない位置に形成されている(11)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(13)前記管部材における前記開口は、前記ケース内に液体を流入させる流入口であり、前記ケース内における前記中空糸膜束の他端部側には、前記管部材の外側で前記中空糸膜束に沿って液体を流入させる液体導入部が設けられ、前記ケース内の液体を流出させる流出口を有する流出ポートが、前記ケース内における前記中空糸膜束の一端部側に設けられている(9)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(14)前記管部材における前記開口が、前記管部材の外周面に形成されるとともに、前記管部材の軸方向に複数形成され、前記開口は、前記中空糸膜束の一端部側のものほど、他端部側のものよりも開口面積が小さく形成されている(13)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(15)前記管部材の軸方向視で、前記液体導入部は、前記管部材の周方向に並ぶ複数の液体通過口を有している(13)又は(14)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(16)前記管部材における前記開口が、前記管部材の外周面において軸方向及び周方向で所定の間隔を空けて複数並んで形成され、前記管部材の外周面に形成されている(13)〜(15)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(17)前記中空糸膜束における前記中空糸膜がU字状に折り返されて、その両端部を前記ポッティング部に埋設されることで、前記中空糸膜束の一端部が前記ポッティング部により前記ケース内に固定されている(1)〜(16)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(18)前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向において、前記中空糸膜束の他端部の高さ位置が、略同一に揃えられている(1)〜(17)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(19)前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向における前記中空糸膜束の少なくとも1箇所に、前記延在方向に直交する方向に延びて複数の前記中空糸膜を連結する経糸が設けられている(1)〜(18)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(20)前記ケースが円筒状である(1)〜(19)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(21)前記中空糸膜モジュールを有する、インクジェットプリンタ。
(1)複数の中空糸膜からなる中空糸膜束と、前記中空糸膜束を収納するケースと、を備える外部灌流型の中空糸膜モジュールであって、前記中空糸膜束の一端部が、ポッティング部により前記ケース内に開口状態で固定され、前記ケース内の液体に含まれる気体を、前記中空糸膜の外表面から内部に取り込んで脱気を行うように構成されている外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(2)前記中空糸膜が気体透過性の均質層と、前記均質層を支持する多孔質支持層とを有する複合膜であることを特徴とする(1)に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
(3)前記中空糸膜の外径が280μm以下であることを特徴とする(1)又は(2)に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
(4)前記中空糸膜の破断強度が0.5N/fil以上、破断伸度が50%以上であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれか一項に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
(5)前記中空糸膜束のケース断面における充填率が20〜50%であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか一項に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
(6)前記ケース内における前記中空糸膜束の一端部側に、前記ケース内に連通して液体を通過させる第1ポートが設けられ、前記ケース内における前記中空糸膜束の他端部側に、前記ケース内に連通して液体を通過させる第2ポートが設けられている(1)〜(5)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(7)前記第1ポートは、前記ケース内の液体を流出させる流出口を有する流出ポートであり、前記ケースの中心から離間した位置に前記流出口を配置し、前記第2ポートは、前記ケース内に液体を流入させる流入口を有する流入ポートであり、前記流入ポートの前記流入口を介して前記ケース内に流入する液体が、前記流出口が形成される側よりも、前記流出口が形成される側と前記ケースの中心を挟んで反対側のほうから多く流れるように構成されている(6)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(8)前記流入口は、前記ケースの中心を通って、前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向に延びる直線上に配置され、前記ケース内には、前記流入口から流入した液体を通過させる開口を有する分散板が配置され、前記分散板は、前記流出口が形成される側と前記ケースの中心を挟んで反対側の領域に形成される前記開口の開口面積が、前記流出口が形成される側の領域に形成される前記開口の開口面積よりも大きくなるように形成されている(7)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(9)前記ケース内に液体を流入、又は前記ケース内の液体を流出させる開口を介して前記ケース内に連通する管部材をさらに備え、前記管部材は、前記ケースの中心を通って、前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向に沿って延びるように設置されている(1)〜(5)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(10)前記管部材における前記開口が、前記管部材の外周面に形成されている(9)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(11)前記管部材における前記開口は、前記ケース内に液体を流入させる流入口であり、前記ケース内における前記中空糸膜束の一端部側で開放し、前記ケース内の液体を流出させる流出口を有する流出ポートが、前記ケース内における前記中空糸膜束の他端部側に設けられている(9)又は(10)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(12)前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向に直交する方向において、前記流出ポートにおける前記流出口が、前記中空糸膜束の他端部の高さ位置と重ならない位置に形成されている(11)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(13)前記管部材における前記開口は、前記ケース内に液体を流入させる流入口であり、前記ケース内における前記中空糸膜束の他端部側には、前記管部材の外側で前記中空糸膜束に沿って液体を流入させる液体導入部が設けられ、前記ケース内の液体を流出させる流出口を有する流出ポートが、前記ケース内における前記中空糸膜束の一端部側に設けられている(9)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(14)前記管部材における前記開口が、前記管部材の外周面に形成されるとともに、前記管部材の軸方向に複数形成され、前記開口は、前記中空糸膜束の一端部側のものほど、他端部側のものよりも開口面積が小さく形成されている(13)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(15)前記管部材の軸方向視で、前記液体導入部は、前記管部材の周方向に並ぶ複数の液体通過口を有している(13)又は(14)に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(16)前記管部材における前記開口が、前記管部材の外周面において軸方向及び周方向で所定の間隔を空けて複数並んで形成され、前記管部材の外周面に形成されている(13)〜(15)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(17)前記中空糸膜束における前記中空糸膜がU字状に折り返されて、その両端部を前記ポッティング部に埋設されることで、前記中空糸膜束の一端部が前記ポッティング部により前記ケース内に固定されている(1)〜(16)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(18)前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向において、前記中空糸膜束の他端部の高さ位置が、略同一に揃えられている(1)〜(17)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(19)前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向における前記中空糸膜束の少なくとも1箇所に、前記延在方向に直交する方向に延びて複数の前記中空糸膜を連結する経糸が設けられている(1)〜(18)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(20)前記ケースが円筒状である(1)〜(19)のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
(21)前記中空糸膜モジュールを有する、インクジェットプリンタ。
本発明によれば、中空糸膜束が一端部でケース内に固定され、他端部が自由端となるため、中空糸膜間に液体が入り込み易くなり、効率良く脱気又は気液混合を行うことができる。また、ポッティング部がケース内に一つであるため、製造コストを抑制できるとともに、小型化を図ることができる。
上記(2)の構成とした場合には、気体透過性を有する均質層が多孔質支持層により保護された構成となることから、加工工程での傷を防ぐことができ、安定した性能を提供することができる。
上記(3)の構成とした場合には、中空糸膜の外側に液体を流すにあたり、中空糸膜の挿入状態としてより効率的な流路が形成することができる。
上記(4)の構成とした場合には、中空糸膜束の長さを引き揃えた加工をするために必要となる強度が得られることとなり、製造工程における破損を防ぎ、効率的且つ安価な膜束形成工程を可能とすることができる。
上記(5)の構成とした場合には、中空糸膜の外側に液体を効率的に流すために必要となる、中空糸膜間同士における適度な空隙を設けることができる。
上記(6)の構成とした場合には、中空糸膜束の他端部から一端部にわたる液体の流路を形成し、中空糸膜束の広範囲を有効に利用して脱気又は気液混合を行うことが可能となり、脱気又は気液混合の効率を向上できる。
上記(7)の構成とした場合には、中空糸膜束全体に液体が広がり易くなり、脱気又は気液混合の効率を向上できる。
上記(8)の構成とした場合には、中空糸膜束全体に液体が広がり易くなる流路を、分散板をケース内に配置することで形成できるため、製造効率を向上させつつ脱気又は気液混合の効率を向上できる。
上記(9)の構成とした場合には、管部材に形成された開口により中空糸膜束の延在方向に直交する方向に沿う液体の流路を形成し易くできるため、中空糸膜束の形態が潰れ難く、安定した脱気又は気液混合を行うことができる。また、開口から液体が中空糸膜束の広範囲に広がって流れるため、効率良く脱気又は気液混合を行うことができる。
上記(10)の構成とした場合には、中空糸膜束の延在方向に直交する方向に沿う液体の流路を確実に形成できるため、中空糸膜束の形態が確実に潰れ難くなり、安定した脱気又は気液混合を好適に行うことができる。
上記(11)の構成とした場合には、中空糸膜束の一端部から他端部にわたる液体の流路を形成し、中空糸膜束の広範囲を有効に利用して脱気又は気液混合を行うことが可能となり、脱気又は気液混合の効率を向上できる。また、液体が中空糸膜束の根元部側に流れ、過度に中空糸膜束が拡散するのを抑制できることで、中空糸膜束全体に液体が広がり易くなり、脱気又は気液混合の効率を向上できる。
上記(12)の構成とした場合には、中空糸膜束を可及的広範囲で有効に利用して脱気又は気液混合を行うことが可能となり、脱気又は気液混合の効率を向上できる。
上記(13)の構成とした場合には、中空糸膜束の他端部から一端部にわたる液体の流路を形成するとともに、管部材によって中空糸膜束の延在方向に直交する方向に沿う液体の流路を形成し易くなることで、中空糸膜束を可及的広範囲で有効に利用して脱気又は気液混合を行うことが可能となり、脱気又は気液混合の効率を向上できる。
上記(14)の構成とした場合には、中空糸膜束を可及的広範囲で有効に利用して脱気又は気液混合を行うことが可能となり、脱気又は気液混合の効率を向上できる。
上記(15)の構成とした場合には、中空糸膜束を可及的広範囲で有効に利用して脱気又は気液混合を行うことが可能となり、脱気又は気液混合の効率を向上できる。
上記(16)の構成とした場合には、中空糸膜束を可及的広範囲で有効に利用して脱気又は気液混合を行うことが可能となり、脱気又は気液混合の効率を向上できる。
上記(17)の構成とした場合には、少ない本数の中空糸膜で所望の中空糸膜の密度を確保できるため、製造効率を向上できる。また、中空糸膜がU字状を呈することで、自立状態を保持し易くなり、過度に中空糸膜束が拡散するのを抑制できることで、中空糸膜束全体に液体が広がり易くなり、脱気又は気液混合の効率を向上できる。
上記(18)の構成とした場合には、液体が局所に偏って流れ難くなり、中空糸膜束が拡散するのを抑制できることで、中空糸膜束全体に液体が広がり易くなり、脱気又は気液混合の効率を向上できる。特に、中空糸膜束の延在方向に沿って、中空糸膜束の他端部である先端部分に向けて液体を流入させる場合等に、中空糸膜束が拡散するのを好適に抑制できる。
上記(19)の構成とした場合には、中空糸膜束の自立状態を確実に保持し易くなり、過度に中空糸膜束が拡散するのを好適に抑制できる。液体の粘性が高い場合には、中空糸膜は大きく拡散し易くなるため、本構成は、特に液体の粘性が高い場合に有効に機能する。
上記(20)の構成とした場合には、液体の流動性を向上させて、脱気又は気液混合の効率を向上できる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
(第1の実施形態)
図1には、本発明の第1の実施形態に係る外部灌流型の脱気モジュール1が示されている。脱気モジュール1は、ケース2と、ケース2内に収納された中空糸膜束3と、を備えている。ケース2は、円筒状のケース本体2Aと、ケース本体2Aの一端開口を覆う第1蓋部材4と、ケース本体2Aの他端開口を覆う第2蓋部材5と、備えている。
ケース2は、ケース本体2A、第1蓋部材4及び第2蓋部材5とを結合させることで、略円柱状の外観を形成している。脱気モジュール1は、インクジェットプリンタ、カラーフィルタ製造装置等のインクジェット吐出装置に用いられるものとするが、その用途は特に限定されるものではない。
図1には、本発明の第1の実施形態に係る外部灌流型の脱気モジュール1が示されている。脱気モジュール1は、ケース2と、ケース2内に収納された中空糸膜束3と、を備えている。ケース2は、円筒状のケース本体2Aと、ケース本体2Aの一端開口を覆う第1蓋部材4と、ケース本体2Aの他端開口を覆う第2蓋部材5と、備えている。
ケース2は、ケース本体2A、第1蓋部材4及び第2蓋部材5とを結合させることで、略円柱状の外観を形成している。脱気モジュール1は、インクジェットプリンタ、カラーフィルタ製造装置等のインクジェット吐出装置に用いられるものとするが、その用途は特に限定されるものではない。
図中、符合L1は、ケース2(ケース本体2A)の軸方向に直交する方向に沿うケース2の横断面の中心を通って、ケース2の軸方向に延びるケース2の中心軸線(以下、単に中心と呼ぶこともある)を示している。ここで「ケース2の横断面の中心」とは、中空糸膜30が延在する方向(ケース2の長手方向)に直交する断面における重心を意味する。本実施形態において、第1蓋部材4は、上側に配置され、第2蓋部材5は、下側に配置されている。
本実施形態では、中心軸線L1に沿って第1蓋部材4側を上方、第2蓋部材5側を下方と呼ぶ。また、中心軸線L1に直交する方向は、径方向と呼ぶ場合があり、中心軸線L1回りを周回する方向を周方向と呼ぶ場合がある。
本実施形態では、中心軸線L1に沿って第1蓋部材4側を上方、第2蓋部材5側を下方と呼ぶ。また、中心軸線L1に直交する方向は、径方向と呼ぶ場合があり、中心軸線L1回りを周回する方向を周方向と呼ぶ場合がある。
ケース本体2A、第1蓋部材4及び第2蓋部材5は、機械的強度および耐久性を有する材質から形成されるのが好ましく、例えばポリカーボネイト、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)等から形成されるのがよい。
本実施形態の中空糸膜束3は、複数の中空糸膜30を束ねた小束3Aを複数有して構成されている。中空糸膜束3は、その上端部(一端部)3Uのみでポッティング部6によりケース2内に開口状態で固定され、ポッティング部6から中心軸線L1に沿って下方に延びている。ポッティング部6は、ケース本体2A、第1蓋部材4及び第2蓋部材5で形成される空間を、気室gと液室fとに区画している。中空糸膜束3は、ケース2内の周方向及び径方向にわたって広範囲に設けられている。
図1に示すように、各小束3Aにおいて中空糸膜30は、U字状に折り返されて、その両端部をポッティング部6に埋設され、その両端部が気室gに開口した状態とされている。「開口した状態」とは、開口した一端部を介して、各中空糸膜30の内部が、気室gに連通した状態となっていることを意味する。すなわち、本実施形態においては、中空糸膜30の両端部が上端部(一端部)を形成し、ポッティング部6によりケース2内に開口状態で固定されている。
一方で、各中空糸膜30のうちの、ポッティング部6から下方に延びる部位の外表面は、液室fに曝された状態とされ、また、そのU字状の底部分は下方を指向する状態となっている。したがって、各中空糸膜30(すなわち、中空糸膜束3)の下端部は、自由端とされる。すなわち、本実施形態においては、中空糸膜30のU字状の底部分が下端部(他端部)を形成している。
一方で、各中空糸膜30のうちの、ポッティング部6から下方に延びる部位の外表面は、液室fに曝された状態とされ、また、そのU字状の底部分は下方を指向する状態となっている。したがって、各中空糸膜30(すなわち、中空糸膜束3)の下端部は、自由端とされる。すなわち、本実施形態においては、中空糸膜30のU字状の底部分が下端部(他端部)を形成している。
なお、本実施形態では、中空糸膜30がU字状に折り返されて、その両端部をポッティング部6に埋設されるが、一端が開口されるとともに他端が閉塞した中空糸膜を、その一端がポッティング部6に埋設されるようにして、他端が自由端となるようにしてもよい。
各小束3Aは、中心軸線L1に直交する方向に延びる経糸31を、その下側の部位に設け、経糸31によって複数の中空糸膜30を束ねることで構成されている。本実施形態において経糸31は、複数の中空糸膜30にわたってチェーンステッチ型で織り込まれて複数の中空糸膜30を連結するが、その他の態様で複数の中空糸膜30を連結してもよい。なお、経糸31は、複数の小束3Aを連結してもよいし、小束3Aの複数の箇所に設けられてもよい。また、本実施形態では、中空糸膜束3が複数の小束3Aを有するが、複数の小束3Aに分割せず、複数の中空糸膜30をまとめて束にした状態のものでもよい。
さらに、本実施形態では、経糸31は小束3Aの下端部付近に設けられ、複数の中空糸膜30を連結しているが、例えば小束3Aの中央付近で複数の中空糸膜30を連結してもかまわない。また、本実施形態では、小束3Aの下端部付近を経糸31で連結した例を説明しているが、小束3Aの折れを防止する観点からすると、中央付近を連結するとともに、この中央付近から一定間隔を空けて複数個所で連結することが好ましい。
さらに、本実施形態では、経糸31は小束3Aの下端部付近に設けられ、複数の中空糸膜30を連結しているが、例えば小束3Aの中央付近で複数の中空糸膜30を連結してもかまわない。また、本実施形態では、小束3Aの下端部付近を経糸31で連結した例を説明しているが、小束3Aの折れを防止する観点からすると、中央付近を連結するとともに、この中央付近から一定間隔を空けて複数個所で連結することが好ましい。
また、図1から明らかなように、本実施形態では、中心軸線L1に沿う方向である中空糸膜束3の延在方向において、中空糸膜束3の下端部3Dの高さ位置H1が、略同一に揃えられている。ここで、「略同一」とは、ケース2内における中空糸膜束3の長さ平均に対して、中空糸膜束3の長さの誤差が、±5%未満であることを意味する。
なお、中空糸膜30の材料としては、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4−メチルペンテン−1)等)、フッ素系樹脂(ポリテトラフルオロエチレンポリフッ化ビニリデン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体等)、ポリスチレン系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、セルロース誘導体、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、これらのうち1種類以上を含む樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂の共重合体や一部に置換基を導入したものであってもよい。耐薬品性や環境負荷への配慮の点から、ポリオレフィンが好ましく、ポッティング加工時の取扱性、使用液への溶出の低さの点から、ポリエチレン、ポリプロピレンが特に好ましい。
ケース2では、ポッティング部6に固定された中空糸膜束3の上端部(一端部)3U側の部位に、ケース2内の液室fに連通して液体を通過させる第1ポート8が設けられている。また、ケース2では、中空糸膜束3の下端部(他端部)3D側の部位に、ケース2内の液室fに連通して液体を通過させる第2ポート9が設けられている。ここで、「一端部側」とは、他端部よりも一端部に近い部位を意味し、「他端部側」とは、一端部よりも他端部に近い部位を意味する。
本実施形態において、第1ポート8は、ケース2内の液体を流出させる流出口8Aを有する円筒状に形成され、流出ポートとして機能し、ポッティング部6よりも下方に位置し、かつケース本体2Aの外周面から径方向外側に突出している。
第2ポート9は、ケース2内に液体を流入させる流入口9Aを有する円筒状に形成され流入ポートとして機能し、第2蓋部材5における中心軸線L1上に位置し、第2蓋部材5の中央部から、中心軸線L1に沿って下方に突出している。詳しくは、本実施形態では、中心軸線L1と第2ポート9の中心軸線が同軸となるように、第2ポート9が形成されている。ここで、「第2ポート9の中心軸線」とは、第2ポート9の軸方向に直交する方向に沿う第2ポート9の横断面の中心(重心)を通って、第2ポート9の長手方向に延びる線を意味する。
本実施形態では、流入口9Aを介してケース2内に流入する液体が、中心軸線L1の径方向で、第1ポート8の流出口8Aが形成される側よりも、流出口8Aが形成される側とケース2の中心(中心軸線L1)を挟んで反対側のほうから多く流れるようにするために、ケース2内に分散板10を設けている。
図3は、分散板10を下方から見た場合の平面図である。
図3に示すように、分散板10は円板状に形成され、液体を通過させる複数の開口11を有している。分散板10は、その外周部をケース2の内周面に液密に嵌め込んでおり、液室fを上下2室に区画している。
本実施形態では、図1に示すように、分散板10は、中空糸膜束3の下端部3Dの下方に配置されている。
図3に示すように、分散板10は円板状に形成され、液体を通過させる複数の開口11を有している。分散板10は、その外周部をケース2の内周面に液密に嵌め込んでおり、液室fを上下2室に区画している。
本実施形態では、図1に示すように、分散板10は、中空糸膜束3の下端部3Dの下方に配置されている。
図3に示すように、分散板10は、中心軸線L1の径方向で、第1ポート8が形成される側とケース2の中心(中心軸線L1)を挟んで反対側の領域に形成される開口11の開口面積が、第1ポート8の流出口8Aが形成される側の領域に形成される開口11の開口面積よりも大きくなるように形成されている。
詳しくは、中心軸線L1方向視(分散板10を下方から見た場合)で、分散板10を、ケース2の中心(中心軸線L1)と第1ポート8の形成位置(第1ポート8の中心軸線)とを結んだ直線に直交し、かつ分散板10の中心(重心)を通る直線L2で2分割した場合に、第1ポート8が位置する側の領域10Aの反対側の領域10Bに形成される開口11の開口面積の総和が、領域10Aに形成されるものより、図から明らかなように、大きくなっている。なお、図3には、説明の便宜のため、第1ポート8を二点鎖線で示している。ここで「第1ポート8の中心軸線」とは、第1ポート8の軸方向に直交する方向に沿う第1ポート8の横断面の中心(重心)を通って、第1ポート8の長手方向に延びる線を意味する。
詳しくは、中心軸線L1方向視(分散板10を下方から見た場合)で、分散板10を、ケース2の中心(中心軸線L1)と第1ポート8の形成位置(第1ポート8の中心軸線)とを結んだ直線に直交し、かつ分散板10の中心(重心)を通る直線L2で2分割した場合に、第1ポート8が位置する側の領域10Aの反対側の領域10Bに形成される開口11の開口面積の総和が、領域10Aに形成されるものより、図から明らかなように、大きくなっている。なお、図3には、説明の便宜のため、第1ポート8を二点鎖線で示している。ここで「第1ポート8の中心軸線」とは、第1ポート8の軸方向に直交する方向に沿う第1ポート8の横断面の中心(重心)を通って、第1ポート8の長手方向に延びる線を意味する。
より具体的には、本実施形態において分散板10には、3つの開口11が形成され、3つの開口11のうちの、2つの開口が領域10Aと領域10Bとに跨り、残り1つが、領域10Bに形成されている。領域10Bに形成される開口11は、中心軸線L1の径方向で、中心軸線L1を挟んで、第1ポート8(流出口8A)に対向する位置に位置している。
また、図1に示すように、本実施形態では、第1蓋部材4における中心軸線L1上に位置する第1蓋部材4の中央部に、中心軸線L1に沿って上方に突出する円筒状の真空ポート12が形成されている。真空ポート12は、気室gに連通し、図示省略する引き込みポンプ(真空ポンプ)に接続される。
図4には、本実施形態に係る脱気モジュール1における液体の流れが示されている。
図4に示すように、脱気モジュール1では、まず、液体は、矢印αに示すように、第2ポート9の流入口9Aを通って、ケース2内に流れる。
次に、ケース2内に流れた液体は、分散板10の開口11から、液室fのうちの分散板10の上方側の室に流れ、矢印βに示すように、第1ポート8に向けて斜めに流れる。開口11から流れる液体は、第1ポート8側が形成される側の反対側から多く流れる。
この際、第1ポート8と第2ポート9が中空糸膜束3の延在方向で大きく離間するため、液体が、中空糸膜束3の延在方向の広範囲に接触しながら、第1ポート8へ向かう。そして、液体は、矢印γに示すように、流出口8Aを通って外部に排出される。
図4に示すように、脱気モジュール1では、まず、液体は、矢印αに示すように、第2ポート9の流入口9Aを通って、ケース2内に流れる。
次に、ケース2内に流れた液体は、分散板10の開口11から、液室fのうちの分散板10の上方側の室に流れ、矢印βに示すように、第1ポート8に向けて斜めに流れる。開口11から流れる液体は、第1ポート8側が形成される側の反対側から多く流れる。
この際、第1ポート8と第2ポート9が中空糸膜束3の延在方向で大きく離間するため、液体が、中空糸膜束3の延在方向の広範囲に接触しながら、第1ポート8へ向かう。そして、液体は、矢印γに示すように、流出口8Aを通って外部に排出される。
なお、ケース2内に流入されて流出される液体は、図示しないポンプによって圧送されてケース2内に導入される。ポンプは、第1ポート8の下流側に配置されて液体を引き込む構成でもよいし、第2ポート9の上流側に配置されて液体を押し出す構成でもよい。
また、液室fに液体が流れる際には、液室f内に曝された中空糸膜30の外表面から液体に含まれる気体が中空糸膜30の内部に取り込まれ、脱気が行われる。気体の取り込みは、中空糸膜30の内部が、上記した真空ポンプによって真空引きされることで行われる。なお、図4において、矢印δは、真空ポンプの引き込み方向を示している。
以上に記載した本実施形態の脱気モジュール1は、複数の中空糸膜30からなる中空糸膜束3と、中空糸膜束3を収納するケース2と、を備え、中空糸膜束3が、その一端部である上端部3Uでポッティング部6によりケース2内に固定されている。そして、中空糸膜30の外表面からケース2内の液体に含まれる気体を中空糸膜30の内部に取り込んで脱気を行う。
このような脱気モジュール1では、中空糸膜束3が一端部(上端部3U)のみでケース2内に固定され、他端部(下端部3D)が自由端となるため、中空糸膜30間に液体が入り込み易くなり、効率良く脱気を行うことができる。また、ポッティング部6がケース2内に一つであるため、製造コストを抑制できるとともに、小型化を図ることができる。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1では、ポッティング部6によって中空糸膜束3を固定した側である、ケース2内における中空糸膜束3の一端部である上端部3U側に、ケース2内に連通して液体を通過させる第1ポート8が設けられ、ケース2内における中空糸膜束3の他端部である下端部3D側に、ケース2内に連通して液体を通過させる第2ポート9bが設けられている。この構成により、本実施形態では、中空糸膜束3の他端部(下端部3D)から一端部(上端部3U)にわたる液体の流路を形成し、中空糸膜束3の広範囲を有効に利用して脱気を行うことが可能となり、脱気の効率を向上できる。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1では、第1ポート8が流出ポートであり、ケース2の中心から離間した位置に流出口8Aを配置し、第2ポート9が流入ポートとして機能する。そして、本実施形態では、流入口9Aを介してケース2内に流入する液体が、流出ポートである第1ポート8の流出口8Aが形成される側よりも、ケース2の中心を挟んで反対側のほうから多く流れるように構成されている。この構成により、本実施形態では、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなり、脱気の効率を向上できる。
また、流入口9Aは、中心軸線L1上に配置され、ケース2内には、流入口9Aから流入した液体を通過させる開口11を有する分散板10が配置されている。そして、分散板10は、流出ポートである第1ポート8の流出口8Aが形成される側とケース2の中心を挟んで反対側の領域10Bに形成される開口11の開口面積が、その反対側の領域10Aに形成される開口11の開口面積よりも大きくなるように形成されている。
この構成により、本実施形態では、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなる流路を、分散板10をケース内に配置することで形成できるため、製造効率を向上させつつ脱気の効率を向上できる。
この構成により、本実施形態では、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなる流路を、分散板10をケース内に配置することで形成できるため、製造効率を向上させつつ脱気の効率を向上できる。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1では、中空糸膜束3における中空糸膜30がU字状に折り返されて、その両端部をポッティング部6に埋設されることで、中空糸膜束3の一端部である上端部3Uがポッティング部6によりケース2内に固定されている。この構成により、本実施形態では、少ない本数の中空糸膜30で所望の中空糸膜30の密度を確保できるため、製造効率を向上できる。また、中空糸膜30がU字状を呈することで、自立状態を保持し易くなり、過度に中空糸膜束3が拡散するのを抑制できることで、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなり、脱気の効率を向上できる。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1では、中心軸線L1方向において、中空糸膜束3の他端部である下端部3Dの高さ位置H1が、略同一に揃えられている。この構成により、本実施形態では、液体が局所に偏って流れ難くなり、中空糸膜束3が拡散するのを抑制できることで、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなり、脱気の効率を向上できる。この構成は、特に、中空糸膜束3の延在方向に沿って、中空糸膜束3の先端部分に向けて液体を流入させる場合等に、中空糸膜束3が拡散するのを好適に抑制できるものである。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1では、中心軸線L1方向における中空糸膜束3の下端部3D側の部位に、中心軸線L1方向に直交する方向に延びて複数の中空糸膜30を連結する経糸31が設けられている。この構成により、中空糸膜束3の自立状態を確実に保持し易くなり、過度に中空糸膜束3が拡散するのを好適に抑制できる。液体の粘性が高い場合には、中空糸膜束3は大きく拡散し易くなるため、本構成は、特に液体の粘性が高い場合、例えば液体にインク等を用いる場合等に有効に機能する。
なお、図5A〜5Dには、第1の実施形態で説明した分散板10の変形例が示されている。なお、変形例における第1の実施形態の分散板10と同様の構成については、第1実施形態と同一符合を用いる。
図5Aでは、分散板10には、3つの開口11が形成され、3つの開口11のうちの、2つの開口が領域10Bに形成され、残り1つが、中心軸線L1上で領域10Aと領域10Bとに跨って形成されている。
図5Bでは、4つの開口11が周方向に並んで形成されている。そして、4つの開口11のうちの、2つの開口が領域10Aと領域10Bとに跨って形成され、残り2つが、領域10Bに形成されている。
図5Cでは、開口11が分散板10の周方向に沿って延びる弧状(三日月形状)に形成され、領域10Bのみに形成されている。開口11の両端部は先細りに形成されている。
図5Dでは、領域10Bのみに、楔型の開口11が分散板11の中心から外側に向かって複数個放射状に形成された形となっている。
開口11の形状は特に限定されないが、流路形成性及び加工の柔軟性の点から楔形が好ましい。
領域10Aにおける開口面積と、領域10Bにおける開口面積との比が、0:1/10〜1/20:1/2であることが好ましい。
図5Bでは、4つの開口11が周方向に並んで形成されている。そして、4つの開口11のうちの、2つの開口が領域10Aと領域10Bとに跨って形成され、残り2つが、領域10Bに形成されている。
図5Cでは、開口11が分散板10の周方向に沿って延びる弧状(三日月形状)に形成され、領域10Bのみに形成されている。開口11の両端部は先細りに形成されている。
図5Dでは、領域10Bのみに、楔型の開口11が分散板11の中心から外側に向かって複数個放射状に形成された形となっている。
開口11の形状は特に限定されないが、流路形成性及び加工の柔軟性の点から楔形が好ましい。
領域10Aにおける開口面積と、領域10Bにおける開口面積との比が、0:1/10〜1/20:1/2であることが好ましい。
中空糸膜30は、中空糸膜30の中空部−外側間を気体が透過する気体透過性を有する。
中空糸膜30の外径は、280μm以下であることが好ましく、250μm以下であることがより好ましい。より具体的には、250〜150μmであることが好ましく、220〜180μmであることがより好ましい。中空糸膜30の外径が上記数値範囲内であると、ケース内において中空糸膜間により効率的な流路を形成することができる。
中空糸膜30の内径は、100μm以上であることが好ましく、120μm以上であることがより好ましい。中空糸膜30の内径は、200μm以下であることが好ましい。より具体的には、100〜200μmであることが好ましく、110〜160μmであることがより好ましい。中空糸膜30の内径が上記数値範囲内であると、ケース2内に充分な本数の中空糸膜30を収納でき、良好な脱気性能と耐久性を維持できる。
中空糸膜30の外径は、280μm以下であることが好ましく、250μm以下であることがより好ましい。より具体的には、250〜150μmであることが好ましく、220〜180μmであることがより好ましい。中空糸膜30の外径が上記数値範囲内であると、ケース内において中空糸膜間により効率的な流路を形成することができる。
中空糸膜30の内径は、100μm以上であることが好ましく、120μm以上であることがより好ましい。中空糸膜30の内径は、200μm以下であることが好ましい。より具体的には、100〜200μmであることが好ましく、110〜160μmであることがより好ましい。中空糸膜30の内径が上記数値範囲内であると、ケース2内に充分な本数の中空糸膜30を収納でき、良好な脱気性能と耐久性を維持できる。
中空糸膜30の膜厚は、20〜70μmが好ましく、25〜55μmがより好ましい。
膜厚が上記範囲の上限値以下であると、ケース2内における中空糸膜30の内側を繰り返し減圧した際の耐久性に優れる。膜厚が上記範囲の下限値以上であると、脱気性能を良好に維持できる。
膜厚が上記範囲の上限値以下であると、ケース2内における中空糸膜30の内側を繰り返し減圧した際の耐久性に優れる。膜厚が上記範囲の下限値以上であると、脱気性能を良好に維持できる。
なお、中空糸膜の膜厚は、中空糸膜の内径と外径との差から、下記式(1)により算出される。
中空糸膜の膜厚=(中空糸膜の外径−中空糸膜の内径)/2・・・(1)
中空糸膜の内径および外径は、下記のように実測する。
まず、中空糸膜を数本束ねて、その外側全体をポリウレタン樹脂で覆って、硬化させる。ついで、硬化した束を中空糸膜の径方向に沿って、その長手方向の長さが数mmとなるようにスライスし、厚み数mmの薄片状のサンプルを得る。ついで、このサンプルの断面の光学像を投影機を用いて例えば100倍の倍率でスクリーンに投影する。投影された像において、各中空糸膜の外径および内径を測定する。このようにサンプルを切り出して測定する操作を5回以上繰り返し、全数値の平均値をもって、中空糸膜の外径および内径とする。
中空糸膜の膜厚=(中空糸膜の外径−中空糸膜の内径)/2・・・(1)
中空糸膜の内径および外径は、下記のように実測する。
まず、中空糸膜を数本束ねて、その外側全体をポリウレタン樹脂で覆って、硬化させる。ついで、硬化した束を中空糸膜の径方向に沿って、その長手方向の長さが数mmとなるようにスライスし、厚み数mmの薄片状のサンプルを得る。ついで、このサンプルの断面の光学像を投影機を用いて例えば100倍の倍率でスクリーンに投影する。投影された像において、各中空糸膜の外径および内径を測定する。このようにサンプルを切り出して測定する操作を5回以上繰り返し、全数値の平均値をもって、中空糸膜の外径および内径とする。
中空糸膜30は、気体透過性の均質層と、前記均質層を支持する多孔質支持層とを有する複合膜であることが、強度に優れるとともに、液体の漏れを抑制しつつ溶存ガスを効果的に除去でき、脱気性能に優れる点で好ましい。
複合膜の具体的な層構成としては、均質層の内側または外側に多孔質支持層が設けられた二層構造、均質層の内側と外側に多孔質支持層が設けられた三層構造が好ましく、強度および脱気性能の点で三層構造がより好ましい。
複合膜の具体的な層構成としては、均質層の内側または外側に多孔質支持層が設けられた二層構造、均質層の内側と外側に多孔質支持層が設けられた三層構造が好ましく、強度および脱気性能の点で三層構造がより好ましい。
均質層の材質としては、ポリジメチルシロキサン、シリコンとポリカーボネートの共重合体等のシリコンゴム系樹脂;エチレンとα−オレフィンとの共重合体、ポリ4−メチルペンテン−1、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸メチル共重合体、変性ポリオレフィン(例えば、オレフィンの単独重合体または共重合体と、マレイン酸、フマル酸等の不飽和カルボン酸、酸無水物、エステルまたは金属塩等との反応物。)等のポリオレフィン系樹脂;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素含有樹脂;エチルセルロース等のセルロース系樹脂;ポリフェニレンオキサイド;ポリ4−ビニルピリジン;ウレタン系樹脂;等が挙げられる。これらの樹脂は1種単独で使用しても、2種以上をブレンドして用いてもよい。また、これらの樹脂の共重合体も使用できる。
なかでも均質層の材質としては、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、密度が0.850〜0.910g/cm3のポリオレフィン系樹脂がより好ましい。密度が上記範囲内のポリオレフィン系樹脂により形成された均質層は、高流量で処理対象の液体を通液した際でも脱気性能に優れるとともに、実用上適した融点または軟化点となる。
なお、密度は、JIS K 7112(ASTM D1505と同じ規定。)に基づいて測定される。
密度が上記範囲のポリオレフィン系樹脂は、示差走査型熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)が、約40〜100℃となる。
密度が上記範囲のポリオレフィン系樹脂は、示差走査型熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)が、約40〜100℃となる。
中空糸膜30の耐薬品性の点からは、均質層を形成するポリオレフィン系樹脂は、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとが共重合した分子量分布が4.0以下のエチレン・α−オレフィン共重合体が好ましい。
炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、プロピレン(炭素数3)、イソブチレン(炭素数4)、1−ブテン(炭素数4)、1−ペンテン(炭素数5)、1−ヘキセン(炭素数6)、4−メチル−1−ペンテン(炭素数6)、1−オクテン(炭素数8)が挙げられる。炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、炭素数4〜20のα−オレフィンが好ましく、炭素数6〜8のα−オレフィンがより好ましく、1−ヘキセンまたは1−オクテンが特に好ましい。
炭素数3〜20のα−オレフィンは、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
炭素数3〜20のα−オレフィンは、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
エチレン・α−オレフィン共重合体の分子量分布は、上述のとおり4.0以下が好ましく、3.5以下がより好ましく、3.0以下が特に好ましい。このように分子量分布が小さなエチレン・α−オレフィン共重合体は、メタロセン触媒を使用して共重合する方法等で得られる。例えば、ダウ・ケミカル社が開発したインサイト(シングルサイト)触媒、いわゆるメタロセン触媒の一種である拘束幾何触媒を使用して共重合する方法で得られる。
なお、分子量分布とは、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比率(Mw/Mn)である。質量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、ポリスチレンを標準試料として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により求められる。
エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとが共重合したエチレン・α−オレフィン共重合体は、炭素数3〜20のα−オレフィンを全モノマーの10モル%以上用いて共重合したものが耐薬品性の点で好ましく、20〜40モル%用いて共重合したものがより好ましい。
均質層を形成するポリオレフィン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、190℃において、0.1〜5g/10minが好ましく、0.3〜2g/10minがより好ましい。MFRが上記範囲の下限値以上であると、均質層の成形性に優れる。MFRが上記範囲の上限値以下であると、中空糸膜の製造時において、前記ポリオレフィン系樹脂が多孔質支持層側に流出することが抑制され、そのため、厚さが均一で、優れた脱気性能を有する均質層を形成できる。
なお、MFRは、ASTM D1238のE条件に従い、試験温度190℃、試験荷重2.16kgf(21.18N)で測定した値である。
なお、MFRは、ASTM D1238のE条件に従い、試験温度190℃、試験荷重2.16kgf(21.18N)で測定した値である。
均質層の形成に好適なエチレン・α−オレフィン共重合体の市販品としては、α−オレフィンの炭素数が8であるダウ・ケミカル社製の「アフィニティー(AFFINITY)(登録商標)」、α−オレフィンの炭素数が6であるプライムポリマー社製の「エボリュー(登録商標)」等が挙げられる。
なお、均質層を形成するポリオレフィン系樹脂には、樹脂以外の成分として、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、アンチブロッキング剤、着色剤、難燃化剤等の添加物が本発明の目的を損なわない範囲で添加されていてもよい。
多孔質支持層の材質としては、ポリジメチルシロキサン、シリコンとポリカーボネートの共重合体等のシリコンゴム系樹脂;ポリ4−メチルペンテン−1、ポリ3−メチルブテン−1、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素含有樹脂;エチルセルロース等セルロース系樹脂;ポリフェニレンオキサイド;ポリ4−ビニルピリジン;ウレタン系樹脂;ポリスチレン;ポリエーテルエーテルケトン;ポリエーテルケトン等が挙げられる。これらの樹脂は1種単独で使用しても、2種以上をブレンドして用いてもよい。また、これらの樹脂の共重合体も使用できる。
多孔質支持層の孔径は、0.01〜1μmの範囲が好ましい。孔径が上記範囲の上限値以下であれば、均質層の微細孔(気体が透過する孔)内が濡れにくく、そのため、処理対象の液体に含まれる薬品による均質層の劣化が低減される。孔径が上記範囲の下限値以上であると、気体透過性が高くなり、脱気性能に優れる。また、多孔質支持層の空孔率は30〜80体積%が好ましい。空孔率が上記範囲の下限値以上であると、気体透過性が向上し、脱気性能に優れる。空孔率が上記範囲の上限値以下であると、中空糸膜30の耐圧性等の機械的強度が向上する。
均質層および多孔質支持層の厚さは、膜厚が上記範囲内となるように決定されることが好ましく、その範囲内において、均質層の厚さは0.3〜2μmが好ましい。多孔質支持層の厚さは、20〜70μmが好ましく、25〜55μmがより好ましい。なお、ここでの多孔質支持層の厚みとは、多孔質支持層が複数の層からなる場合(たとえば、均質層の内側と外側に1層ずつ、合計2層の多孔質支持層が積層した場合等。)、複数の層の合計の厚みである。均質層および多孔質支持層の厚さが上記範囲の下限値以上であれば、中空糸膜30の耐圧性、機械的強度等が向上し、上記範囲の上限値以下であれば、中空糸膜30の気体透過性が向上し、脱気性能に優れる。また、中空糸膜30の外径が大きくなり過ぎず、ケース2内に充分な本数の中空糸膜30を収納できる。
なお、多孔質支持層の厚さは、上述した中空糸膜の内径および外径の実測方法と同様にして、薄片状のサンプルの断面の投影像から実測でき、平均値として求める。すなわち、上述のようにして、厚み数mmの薄片状のサンプルを得て、このサンプルの断面の光学像を投影機を用いて例えば100倍の倍率でスクリーンに投影し、得られた投影像において、各中空糸膜における多孔質支持層の厚みを測定する。
このようにサンプルを切り出して測定する操作を5回繰り返し、全数値の平均値をもって、中空糸膜の多孔質支持層の厚さとする。
ただし、均質層の厚さは、通常、多孔質支持層の厚さに比べて非常に小さいため、実測が困難な場合がある。その場合には、上記式(1)で算出された「中空糸膜の膜厚」=「多孔質支持層の厚み」とみなす。
なお、多孔質支持層の厚さは、上述した中空糸膜の内径および外径の実測方法と同様にして、薄片状のサンプルの断面の投影像から実測でき、平均値として求める。すなわち、上述のようにして、厚み数mmの薄片状のサンプルを得て、このサンプルの断面の光学像を投影機を用いて例えば100倍の倍率でスクリーンに投影し、得られた投影像において、各中空糸膜における多孔質支持層の厚みを測定する。
このようにサンプルを切り出して測定する操作を5回繰り返し、全数値の平均値をもって、中空糸膜の多孔質支持層の厚さとする。
ただし、均質層の厚さは、通常、多孔質支持層の厚さに比べて非常に小さいため、実測が困難な場合がある。その場合には、上記式(1)で算出された「中空糸膜の膜厚」=「多孔質支持層の厚み」とみなす。
均質層と多孔質支持層との材質の組み合わせには、特に制限はなく、異種の樹脂を組み合わせて用いても、同種の樹脂を組み合わせて用いてもよい。
均質層と多孔質支持層とを有する複合中空糸膜は、多層複合紡糸工程と延伸多孔質化工程を有する公知の方法等で製造できる。
例えば、内層ノズル部と中間層ノズル部と外層ノズル部とが順次形成された、同心円状複合ノズルを用い、外層ノズル部と内層ノズル部には、多孔質支持層を形成するための溶融樹脂を供給し、中間層ノズル部には、均質層を形成するための溶融樹脂を供給する。そして、同心円状複合ノズルから、各溶融樹脂を押出して冷却固化させ、未延伸中空繊維を得る(多層複合紡糸工程)。次に、前記未延伸中空繊維を延伸し、内層と外層とを多孔質化する(延伸多孔質化工程)。これにより、均質層と、均質層の内側および外側に位置して均質層を支持する多孔質支持層とからなる、三層構造の中空糸膜が得られる。
例えば、内層ノズル部と中間層ノズル部と外層ノズル部とが順次形成された、同心円状複合ノズルを用い、外層ノズル部と内層ノズル部には、多孔質支持層を形成するための溶融樹脂を供給し、中間層ノズル部には、均質層を形成するための溶融樹脂を供給する。そして、同心円状複合ノズルから、各溶融樹脂を押出して冷却固化させ、未延伸中空繊維を得る(多層複合紡糸工程)。次に、前記未延伸中空繊維を延伸し、内層と外層とを多孔質化する(延伸多孔質化工程)。これにより、均質層と、均質層の内側および外側に位置して均質層を支持する多孔質支持層とからなる、三層構造の中空糸膜が得られる。
前記中空糸膜の破断強度が0.5N/fil以上、破断伸度が50%以上であることが、中空糸膜モジュール製造加工工程での取り扱い性のため好ましい。破断強度が0.8〜3N/fil、破断伸度が70〜400%以上であることが好ましく、破断強度が1〜2.5N/fil、破断伸度が140〜300%以上であることがより好ましい。
ここで、「破断強度」とは、中空糸膜の長手方向に荷重をかけて延伸した際に破断する値のことを意味する。
「破断伸度」とは、中空糸膜の長手方向に荷重を掛けながら延伸した際に破断に至るまでに示した伸びのことを意味する。
ここで、「破断強度」とは、中空糸膜の長手方向に荷重をかけて延伸した際に破断する値のことを意味する。
「破断伸度」とは、中空糸膜の長手方向に荷重を掛けながら延伸した際に破断に至るまでに示した伸びのことを意味する。
なお、中空糸膜の破断強度、及び破断伸度は、以下の方法により測定することができる。
(中空糸膜の破断強度及び破断伸度)
テンシロン型引張試験機(例えば、オリエンテック社製、UCT−1T型)を用い、中空糸膜を試長2cmになるようにテンシロン型引張試験機のチャック部に把持させた状態で引張荷重を加え、荷重変化における破断伸度を中空糸膜が破断するまで測定する。この測定を3回行い、中空糸膜が破断した荷重の平均値を求める。
(中空糸膜の破断強度及び破断伸度)
テンシロン型引張試験機(例えば、オリエンテック社製、UCT−1T型)を用い、中空糸膜を試長2cmになるようにテンシロン型引張試験機のチャック部に把持させた状態で引張荷重を加え、荷重変化における破断伸度を中空糸膜が破断するまで測定する。この測定を3回行い、中空糸膜が破断した荷重の平均値を求める。
前記中空糸膜束3のケース2断面における充填率は、20〜50%であることが好ましく、30〜45%がより好ましい。前記中空糸膜の充填率が下限値以上であれば、脱気モジュール1の小型化が容易になるうえ、脱気モジュール1内において液体の偏流が生じることを抑制しやすい。前記中空糸膜の充填率が上限値以下であれば、中空糸膜の充填が容易になり、適正な流路を確保した上でより多くの膜を充填することで性能を上げることが可能となる。
なお、中空糸膜30のケース2断面における充填率は、脱気モジュール1を中空糸膜束3の軸方向に対して垂直に切断したときのケース2内部の断面積に対する、充填された中空糸膜の断面積の総和の割合(%)を表わす。
なお、中空糸膜30のケース2断面における充填率は、脱気モジュール1を中空糸膜束3の軸方向に対して垂直に切断したときのケース2内部の断面積に対する、充填された中空糸膜の断面積の総和の割合(%)を表わす。
ケース2の大きさは、円筒状である場合、直径が20〜60cmであることが好ましく、長さが60〜250cmであることが好ましい。
(第2の実施形態)
図6は、本発明の第2の実施形態に係る脱気モジュール1’を示している。なお、第2の実施形態における第1の実施形態と同様の構成要素については、同一符合で示し、説明を省略する。
図6は、本発明の第2の実施形態に係る脱気モジュール1’を示している。なお、第2の実施形態における第1の実施形態と同様の構成要素については、同一符合で示し、説明を省略する。
第2の実施形態に係る脱気モジュール1’は、ケース2は分散板10を有していない。また、真空ポート12が形成される第1蓋部材4が下側に配置され、液体を流入させる流入ポートとして機能する第2ポート9が形成される第2蓋部材5が上側に配置されている。そして、脱気モジュール1’は、第2ポート9から第1ポート8へ向けて下方に液体を流すように構成されている。符合L1’は、ケース2(ケース本体2A)の横断面の中心を通る中心軸線を示している。なお、ケース2は横断面で円形状の筒状体であってもよく、横断面で矩形状の中空体等としてもよい。
第2ポート9は、第2蓋部材5から中心軸線L1’方向に沿って突出する円筒状に形成され、また、中心軸線L1’に対して離間した第2蓋部材5の端部に形成されている。
第1ポート8は、ケース本体2Aの側面から中心軸線L1’に直交する方向に沿って突出する円筒状に形成されている。中空糸膜束3は下端部をポッティング部6に固定されて上方に向けて第2蓋部材5側に延びた起立状態となっている。
第1ポート8は、ケース本体2Aの側面から中心軸線L1’に直交する方向に沿って突出する円筒状に形成されている。中空糸膜束3は下端部をポッティング部6に固定されて上方に向けて第2蓋部材5側に延びた起立状態となっている。
図中ηは、ケース2内における液体の流れを示している。本実施形態の構成においても、矢印ηに参照されるように、液体は、中空糸膜束3の延在方向の広範囲に接触しながら、第1ポート8へ向かう。この実施形態においても第1の実施形態と同様の効果が得られる。
(第3の実施形態)
図7には、本発明の第3の実施形態に係る外部灌流型の脱気モジュール1aが示されている。なお、第3の実施形態における第1の実施形態と同様の構成要素については、同一符合で示し、説明を省略する。
図7には、本発明の第3の実施形態に係る外部灌流型の脱気モジュール1aが示されている。なお、第3の実施形態における第1の実施形態と同様の構成要素については、同一符合で示し、説明を省略する。
第3の実施形態に係る脱気モジュール1aは、ケース2が分散板10を有していない。液体を流出させる流出ポートとして機能する第1ポート8が、ポッティング部6よりも上方に位置し、かつケース本体2Aの外周面から径方向外側に突出している。また、液体を流入させる流入ポートとして機能する第2ポート9が、ポッティング部6よりも上方に位置し、かつケース本体2Aの外周面から径方向外側に突出している。第1ポート8と第2ポート9とは水平方向で離間して位置している。本実施形態では、第1ポート8及び第2ポート9は、第1ポート8の中心軸線と第2ポート9の中心軸線とを結ぶ直線が、中心軸線L1と直交するように配置されている。そして、脱気モジュール1aは、第2ポート9から第1ポート8へ向けて液体を流すように構成されている。
図中ηaは、ケース2内における液体の流れを示している。本実施形態の構成においても、矢印ηaに参照されるように、液体は、中空糸膜束3の延在方向の広範囲に接触しながら、第1ポート8へ向かう。この実施形態においても第1の実施形態と同様の効果が得られる。
(第4の実施形態)
図8には、本発明の第4の実施形態に係る外部灌流型の脱気モジュール1a’が示されている。なお、第4の実施形態における第1の実施形態と同様の構成要素については、同一符合で示し、説明を省略する。
図8には、本発明の第4の実施形態に係る外部灌流型の脱気モジュール1a’が示されている。なお、第4の実施形態における第1の実施形態と同様の構成要素については、同一符合で示し、説明を省略する。
第4の実施形態に係る脱気モジュール1aは、第3の実施形態に係る脱気モジュール1aを、90°回転させたものである。すなわち、中空糸膜束3が水平方向に延びる構成となっており、第1ポート8と第2ポート9とが垂直方向で離間して位置している。そして、脱気モジュール1aは、第2ポート9から第1ポート8へ向けて液体を流すように構成されている。
図中ηa’は、ケース2内における液体の流れを示している。本実施形態の構成においても、矢印ηa’に参照されるように、液体は、中空糸膜束3の延在方向の広範囲に接触しながら、第1ポート8へ向かう。この実施形態においても第1の実施形態と同様の効果が得られる。
(第5の実施形態)
図9には、本発明の第5の実施形態に係る外部灌流型の脱気モジュール1a’’が示されている。なお、第5の実施形態における第1の実施形態と同様の構成要素については、同一符合で示し、説明を省略する。
図9には、本発明の第5の実施形態に係る外部灌流型の脱気モジュール1a’’が示されている。なお、第5の実施形態における第1の実施形態と同様の構成要素については、同一符合で示し、説明を省略する。
第5の実施形態に係る脱気モジュール1a’’は、第4の実施形態に係る脱気モジュール1aのうち、第1ポート8を一端部側に設置し、第2ポートを他端部側に設置している。そして、脱気モジュール1a’’は、第2ポート9から第1ポート8へ向けて液体を流すように構成されている。
図中ηa’’は、ケース2内における液体の流れを示している。本実施形態の構成においても、矢印ηa’’に参照されるように、液体は、中空糸膜束3の延在方向の広範囲に接触しながら、第1ポート8へ向かう。この実施形態においても第1の実施形態と同様の効果が得られる。
以上、本発明の第1〜5の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記第1〜5の実施形態では、第1ポート8をケース2の側面から突出させたが、例えば、第1ポート8が、第1蓋部材4からポッティング部6を貫通して、液室fに開放するような構成であってもよい。また、第1の実施形態では、第2ポート9は、第2蓋部材5に形成したが、ケース2の側面に形成してもよい。
また、上記第1〜5の実施形態では、第2ポート9を流入ポートとし、第1ポート8を流出ポートとしたが、第1ポート8を流入ポートとし、第2ポート9を流出ポートとしてもよい。
また、上記第1〜5の実施形態では、ケース2において、ケース本体2A、第1蓋部材4及び第2蓋部材5がそれぞれ別体である例を説明したが、これらは一体化されていてもよい。例えば、第1の実施形態であれば、ケース本体2Aと第2蓋部材5とを一体にして、第1蓋部材4だけを別体にする等の構成であってもよい。
また、上記第1の実施形態では、流入ポートである第2ポート9(流入口9A)が下側に配置され、流出ポートである第1ポート8(流出口8A)が上側に配置され、第2の実施形態では、第1の実施形態の構成と逆の配置であるが、このような上下の向き等は特に限定されるものでない。例えば、第1ポート8と第2ポート9とが水平方向で離間して位置する構成であってもよいし、中空糸膜束3が水平方向に延びる構成等であってもよい。
上記第3の実施形態では、第1ポート8と第2ポート9とが水平方向で離間して位置する構成であるが、このような第1ポート8と第2ポート9との位置は特に限定されるものではない。例えば、上記第5の実施形態のように第1ポート8を一端部側に設置してもよいし、第2ポート9を他端部側に設置してもよい。
上記第4及び5の実施形態では、第1ポート8を上側、第2ポート9を下側に設置する構成であるが、このような第1ポート8と第2ポート9との位置は特に限定されるものではない。例えば、第1ポート8を下側、第2ポート9を上側に設置する構成であってもよい。
上記第5の実施形態では、第1ポート8を一端部側に設置し、第2ポート9を他端部側に設置する構成であるが、このような第1ポート8と第2ポート9との位置は特に限定されるものではない。例えば、第2ポート9を一端部側に設置し、第1ポート8を他端部側に設置してもよい。
上記第2の実施形態では、分散板10を有していない構成であるが、分散板10を設置してもよい。さらに、流出ポートである第1ポート8の流出口8Aが形成される側とケース2の中心を挟んで反対側の領域10Bに形成される開口11の開口面積が、その反対側の領域10Aに形成される開口11の開口面積よりも大きくなるように形成されていてもよい。
また、上記各実施形態1〜5では、ケース2は横断面で円形状の筒状体であってもよく、横断面で矩形状の中空体等としてもよい。
さらに、上記第1〜5の実施形態では、中空糸膜モジュールの一例として真空ポンプを用いた脱気モジュールを説明したが、真空ポンプに代えて給気ポンプ等を用いてモジュール内に加圧気体を供給することにより、本発明は、気液混合モジュールとしても用いることができる。この場合であっても水の流れは上記各実施形態と同様となり、中空糸膜間に液体が入り込みやすいという発明の効果としては同じであり、気液混合の効率を向上できる。
(第6の実施形態)
図10には、本発明の第6の実施形態に係る外部灌流型の脱気モジュール1bが示されている。脱気モジュール1bは、ケース2と、ケース2内に収納された中空糸膜束3と、を備えている。ケース2は、円筒状のケース本体2Aと、ケース本体2Aの両端開口を覆う第1蓋部材4及び第2蓋部材5と、備えている。
ケース2は、ケース本体2A、第1蓋部材4及び第2蓋部材5とを結合させることで、略円柱状の外観を形成している。脱気モジュール1bは、インクジェットプリンタ、カラーフィルタ製造装置等のインクジェット吐出装置に用いられるものとするが、その用途は特に限定されるものではない。
図10には、本発明の第6の実施形態に係る外部灌流型の脱気モジュール1bが示されている。脱気モジュール1bは、ケース2と、ケース2内に収納された中空糸膜束3と、を備えている。ケース2は、円筒状のケース本体2Aと、ケース本体2Aの両端開口を覆う第1蓋部材4及び第2蓋部材5と、備えている。
ケース2は、ケース本体2A、第1蓋部材4及び第2蓋部材5とを結合させることで、略円柱状の外観を形成している。脱気モジュール1bは、インクジェットプリンタ、カラーフィルタ製造装置等のインクジェット吐出装置に用いられるものとするが、その用途は特に限定されるものではない。
図中、符合L1は、ケース2(ケース本体2A)の軸方向に直交する方向に沿う断面の中心を通って、ケース2の軸方向に延びるケース2の中心軸線(以下、単に中心と呼ぶこともある)を示している。本実施形態において、第1蓋部材4は、上側に配置され、第2蓋部材5は、下側に配置されている。
本実施形態では、中心軸線L1に沿って第1蓋部材4側を上方、第2蓋部材5側を下方と呼ぶ。また、中心軸線L1に直交する方向は、径方向と呼ぶ場合があり、中心軸線L1回りを周回する方向を周方向と呼ぶ場合がある。
本実施形態では、中心軸線L1に沿って第1蓋部材4側を上方、第2蓋部材5側を下方と呼ぶ。また、中心軸線L1に直交する方向は、径方向と呼ぶ場合があり、中心軸線L1回りを周回する方向を周方向と呼ぶ場合がある。
ケース本体2A、第1蓋部材4及び第2蓋部材5は、機械的強度および耐久性を有する材質から形成されるのが好ましく、例えばポリカーボネイト、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)等から形成されるのがよい。
本実施形態の中空糸膜束3は、複数の中空糸膜30を束ねた小束3Aを複数有して構成されている。本実施形態において中空糸膜束3は、その下端部(一端部)3Dのみでポッティング部6によりケース2内に開口状態で固定され、ポッティング部6から中心軸線L1に沿って上方に延びている。ポッティング部6は、ケース本体2A、第1蓋部材4及び第2蓋部材5で形成される空間を、気室gと液室fとに区画している。
図11に示すように、各小束3Aにおいて中空糸膜30は、U字状に折り返されて、その両端部をポッティング部6に埋設され、その両端部が気室gに開口した状態とされている。これにより、各中空糸膜30の内部は、気室gに連通した状態となっている。すなわち、本実施形態においては、中空糸膜30の両端部が下端部(一端部)を形成し、ポッティング部6によりケース2内に開口状態で固定されている。
一方で、各中空糸膜30のうちの、ポッティング部6から上方に延びる部位の外表面は、液室fに曝された状態とされ、また、そのU字状の底部分は上方を指向する状態となっている。したがって、各中空糸膜30(すなわち、中空糸膜束3)の上端部は、自由端とされる。すなわち、本実施形態においては、中空糸膜30のU字状の底部分が上端部(他端部)を形成している。
一方で、各中空糸膜30のうちの、ポッティング部6から上方に延びる部位の外表面は、液室fに曝された状態とされ、また、そのU字状の底部分は上方を指向する状態となっている。したがって、各中空糸膜30(すなわち、中空糸膜束3)の上端部は、自由端とされる。すなわち、本実施形態においては、中空糸膜30のU字状の底部分が上端部(他端部)を形成している。
なお、本実施形態では、中空糸膜30がU字状に折り返されて、その両端部をポッティング部6に埋設されるが、一端が開口されるとともに他端が閉塞した中空糸膜を、その一端がポッティング部6に埋設されるようにして、他端が自由端となるようにしてもよい。 なお、本実施形態のように中空糸膜30を起立状態とする場合には、U字状とされて自立性を高めることが好ましい。
各小束3Aは、中心軸線L1に直交する方向に延びる経糸31を、その上側の部位、これよりもやや下側の部位、さらに、上下方向の中間部分よりも下側の部位に計3つ設け、経糸31によって複数の中空糸膜30を束ねることで構成されている。本実施形態において経糸31は、複数の中空糸膜30にわたってチェーンステッチ型で織り込まれて複数の中空糸膜30を連結するが、その他の態様で複数の中空糸膜30を連結してもよい。
なお、経糸31は、複数の小束3Aを連結してもよいし、小束3Aの適所に1つだけ設けられてもよい。
また、本実施形態では、中空糸膜束3が複数の小束3Aを有するが、複数の小束3Aに分割せず、複数の中空糸膜30をまとめて束にした状態のものでもよい。
なお、経糸31は、複数の小束3Aを連結してもよいし、小束3Aの適所に1つだけ設けられてもよい。
また、本実施形態では、中空糸膜束3が複数の小束3Aを有するが、複数の小束3Aに分割せず、複数の中空糸膜30をまとめて束にした状態のものでもよい。
また、図10から明らかなように、本実施形態では、中心軸線L1に沿う方向である中空糸膜束3の延在方向において、中空糸膜束3の上端部3Uの高さ位置H1が、略同一に揃えられている。
また、本実施形態の脱気モジュール1bでは、ケース2の中心を通って、中心軸線L1方向に延びる管部材15が設けられている。中空糸膜束3は、管部材15を避けて設けられ、中心軸線L1上には設けられていない。管部材15が配置される領域を除き、中空糸膜束3は、ケース2内の周方向及び径方向にわたって広範囲に設けられている。なお、図10及び後段で用いる図12には、説明の便宜のため、管部材15を断面で示していない。
また、本実施形態の脱気モジュール1bでは、ケース2の中心を通って、中心軸線L1方向に延びる管部材15が設けられている。中空糸膜束3は、管部材15を避けて設けられ、中心軸線L1上には設けられていない。管部材15が配置される領域を除き、中空糸膜束3は、ケース2内の周方向及び径方向にわたって広範囲に設けられている。なお、図10及び後段で用いる図12には、説明の便宜のため、管部材15を断面で示していない。
ちなみに、中空糸膜30の材料としては、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4−メチルペンテン−1)等)、フッ素系樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体等)、ポリスチレン系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネート、セルロース誘導体、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、これらのうち1種類以上を含む樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂の共重合体や一部に置換基を導入したものであってもよい。耐薬品性や環境負荷への配慮の点から、ポリオレフィンが好ましく、ポッティング加工時の取扱性、使用液への溶出の低さの点から、ポリエチレン、ポリプロピレンが特に好ましい。
本実施形態では、管部材15が、その下端部をポッティング部6に埋入されて上方に延び、その上端部を第1蓋部材4に形成される筒部4Aに嵌め込まれて、中心軸線L1上に真直ぐ延びる姿勢を保持されている。管部材15の上端部は開放し、下端部は栓体15Aによって液密及び気密に封止されている。
そして、管部材15は、ケース2内に液体を流入させる流入口16が形成されており、流入口16は、ケース2内における中空糸膜束3のポッティング部6に固定される下端部3D側で開放している。これにより、管部材15は、流入口16を介してケース2内に連通している。
そして、管部材15は、ケース2内に液体を流入させる流入口16が形成されており、流入口16は、ケース2内における中空糸膜束3のポッティング部6に固定される下端部3D側で開放している。これにより、管部材15は、流入口16を介してケース2内に連通している。
流入口16は、管部材15のポッティング部6の上方直近の位置の外周面のみで開放して、中心軸線L1に直交する方向に向いており、管部材15の外周面の周方向に複数並んで形成されている。流入口16の形状は特に限定されないが、加工性及び流路形成性の点から円形が好ましい。詳細は図示しないが、本実施形態では、管部材15の外周面の周方向に90度間隔で、流入口16が4つ形成される。すなわち、4つの流入口16は、各流入口の中心を対角に結ぶ線が直交するように形成されている。しかしながら、流入口16の形成個数は、他の態様であってもよい。そして、管部材15は上端部から液体を受け入れて、その内部を流通させて流入口16からケース2内に液体を流入することが可能となる。
管部材は円筒状であることが好ましい。
管部材15の長さはケース長に合せ適宜設定することが好ましく、直径は0.7〜2cmであることが好ましく、厚さは1〜3mmであることが好ましい。管部材15の直径とケース2の直径との関係は、[管部材15の直径(cm)]:[ケース2の直径(cm)]で表して、0.7:2〜2:60であることが好ましい。
管部材15の表面積に対する、流入口16の開口面積は、5〜35面積%であることが好ましい。
管部材は円筒状であることが好ましい。
管部材15の長さはケース長に合せ適宜設定することが好ましく、直径は0.7〜2cmであることが好ましく、厚さは1〜3mmであることが好ましい。管部材15の直径とケース2の直径との関係は、[管部材15の直径(cm)]:[ケース2の直径(cm)]で表して、0.7:2〜2:60であることが好ましい。
管部材15の表面積に対する、流入口16の開口面積は、5〜35面積%であることが好ましい。
一方で、ケース2では、中空糸膜束3の上端部3U側の部位に、ケース2内の液室fに連通して液体を通過させる流出ポート9bが設けられている。流出ポート9bは、ケース2内の液体を流出させる流出口9Abを有する円筒状に形成され、中空糸膜束3の上端部3Uよりも上方に、流出口9Abが位置するように形成されている。
すなわち、本実施形態では、ポッティング部6から中空糸膜束3がケース2内に延びる中空糸膜束3の延在方向(中心軸線L1方向)に直交する方向において、流出口9Abが、中空糸膜束3の上端部3Uの高さ位置と重ならない位置関係になっている。すなわち、流出口9Abは、流出口9Abの下方(一端部側)の壁面の延在方向に引いた線が、中空糸膜束3の上端部3Uの高さ位置と重ならない位置関係になっている。流出口9Abは、流出口9Abの下方(一端部側)の壁面の延在方向に引いた線が、中空糸膜束3の上端部3Uの高さ位置よりも上方になるように配置されていることが好ましい。このような構成とすることにより、中空糸膜モジュール1b使用時に、中空糸膜束3の上端部3Uの高さ位置が液体の水面よりも下方に位置することになるため、液体の脱気を効率よく行うことができる。
すなわち、本実施形態では、ポッティング部6から中空糸膜束3がケース2内に延びる中空糸膜束3の延在方向(中心軸線L1方向)に直交する方向において、流出口9Abが、中空糸膜束3の上端部3Uの高さ位置と重ならない位置関係になっている。すなわち、流出口9Abは、流出口9Abの下方(一端部側)の壁面の延在方向に引いた線が、中空糸膜束3の上端部3Uの高さ位置と重ならない位置関係になっている。流出口9Abは、流出口9Abの下方(一端部側)の壁面の延在方向に引いた線が、中空糸膜束3の上端部3Uの高さ位置よりも上方になるように配置されていることが好ましい。このような構成とすることにより、中空糸膜モジュール1b使用時に、中空糸膜束3の上端部3Uの高さ位置が液体の水面よりも下方に位置することになるため、液体の脱気を効率よく行うことができる。
また、本実施形態では、第2蓋部材5における中心軸線L1上に位置する中央部に、中心軸線L1に沿って下方に突出する円筒状の真空ポート12が形成されている。真空ポート12は、気室gに連通し、図示省略する引き込みポンプ(真空ポンプ)に接続される。
図12には、本実施形態に係る脱気モジュール1bにおける液体の流れが示されている。
図12に示すように、脱気モジュール1bでは、まず、液体は、矢印αbに示すように、管部材15の内部を通って、流入口16からケース2内の液室fに流れる。
次に、矢印βbに示すように、ケース2内に流れた液体は、中心軸線L1に直交する流れを有しつつ、流出ポート9b側に向けて上方に流れる。この際、流入口16と流出ポート9b(流出口9Ab)が中空糸膜束3の延在方向で大きく離間するため、液体が、中空糸膜束3の延在方向の広範囲に接触しながら、流出ポート9bへ向かう。
そして、液体は、矢印γbに示すように、流出口9Abを通って外部に排出される。
図12に示すように、脱気モジュール1bでは、まず、液体は、矢印αbに示すように、管部材15の内部を通って、流入口16からケース2内の液室fに流れる。
次に、矢印βbに示すように、ケース2内に流れた液体は、中心軸線L1に直交する流れを有しつつ、流出ポート9b側に向けて上方に流れる。この際、流入口16と流出ポート9b(流出口9Ab)が中空糸膜束3の延在方向で大きく離間するため、液体が、中空糸膜束3の延在方向の広範囲に接触しながら、流出ポート9bへ向かう。
そして、液体は、矢印γbに示すように、流出口9Abを通って外部に排出される。
なお、ケース2内に流入されて流出される液体は、図示しないポンプによって圧送されてケース2内に導入される。ポンプは、流出ポート9bの下流側に配置されて液体を引き込む構成でもよいし、管部材15の上流側に配置されて液体を押し出す構成でもよい。
また、液室fに液体が流れる際には、液室f内に曝された中空糸膜30の外表面から液体に含まれる気体が中空糸膜30の内部に取り込まれ、脱気が行われる。
気体の取り込みは、中空糸膜30の内部が、上記した真空ポンプによって真空引きされることで行われる。なお、図12において、矢印δbは、真空ポンプの引き込み方向を示している。
気体の取り込みは、中空糸膜30の内部が、上記した真空ポンプによって真空引きされることで行われる。なお、図12において、矢印δbは、真空ポンプの引き込み方向を示している。
以上に記載した本実施形態の脱気モジュール1bは、複数の中空糸膜30からなる中空糸膜束3と、中空糸膜束3を収納するケース2と、ケース2内に液体を流入させる開口である流入口16を有し、この流入口16介してケース2内に連通する管部材15と、を備えている。
そして、中空糸膜束3が、その一端部である下端部3Dのみでポッティング部6によりケース2内に固定されている。そして、管部材15は、ケース2の中心を通って、ポッティング部6から中空糸膜束3がケース2内に延びる中空糸膜束3の延在方向(中心軸線L1)に沿って延びる状態でケース2内に配置されている。
そして、中空糸膜30の外表面からケース2内の液体に含まれる気体を中空糸膜30の内部に取り込んで脱気を行う。
そして、中空糸膜束3が、その一端部である下端部3Dのみでポッティング部6によりケース2内に固定されている。そして、管部材15は、ケース2の中心を通って、ポッティング部6から中空糸膜束3がケース2内に延びる中空糸膜束3の延在方向(中心軸線L1)に沿って延びる状態でケース2内に配置されている。
そして、中空糸膜30の外表面からケース2内の液体に含まれる気体を中空糸膜30の内部に取り込んで脱気を行う。
このような脱気モジュール1bでは、中空糸膜束3が一端部である下端部3Dのみでケース2内に固定され、他端部である上端部3Uが自由端となるため、中空糸膜30間に液体が入り込み易くなり、効率良く脱気を行うことができる。
また、管部材15に形成された開口である流入口16により中空糸膜束3の延在方向に直交する方向に沿う液体の流路を形成できるため、中空糸膜束3の形態が潰れ難く、安定した脱気を行うことができる。また、流入口16から液体が中空糸膜束3の広範囲に広がって流れるため、効率良く脱気を行うことができる。
また、ポッティング部6がケース2内に一つであるため、製造コストを抑制できるとともに、小型化を図ることができる。
また、管部材15に形成された開口である流入口16により中空糸膜束3の延在方向に直交する方向に沿う液体の流路を形成できるため、中空糸膜束3の形態が潰れ難く、安定した脱気を行うことができる。また、流入口16から液体が中空糸膜束3の広範囲に広がって流れるため、効率良く脱気を行うことができる。
また、ポッティング部6がケース2内に一つであるため、製造コストを抑制できるとともに、小型化を図ることができる。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1bでは、管部材15における開口である流入口16は、ケース2内に液体を流入させる流入口であり、ケース2内における中空糸膜束3の一端部である下端部3D側に形成され、ケース2内の液体を流出させる流出口9Abを有する流出ポート9が、ケース2内における中空糸膜束3の他端部である上端部3U側に設けられている。
この構成により、中空糸膜束3の一端部(下端部3D)から他端部(上端部3U)にわたる液体の流路を形成し、中空糸膜束3の広範囲を有効に利用して脱気を行うことが可能となり、脱気の効率を向上できる。また、液体が中空糸膜束3の根元部、すなわち下端部3D側に流れ、過度に中空糸膜束3が拡散するのを抑制できることで、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなり、脱気の効率を向上できる。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1bでは、中心軸線L1方向に直交する方向において、流出ポート9bにおける流出口9Abが、中空糸膜束3の他端部である上端部3Uの高さ位置と重ならない位置に形成されている。
この構成により、本実施形態では、中空糸膜束3を可及的広範囲で有効に利用して脱気を行うことが可能となり、脱気の効率を向上できる。
すなわち、中心軸線L1方向に直交する方向において、流出ポート9bにおける流出口9Abが、中空糸膜束3の他端部である上端部3Uの高さ位置と重なる位置に形成される場合には、液体が流出口9Abから離れる位置ほど流れ難くなる。一方で、中心軸線L1方向において、流出ポート9bにおける流出口9Abが、中空糸膜束3の他端部である上端部3Uの高さ位置と重ならない位置に形成されていれば、径方向で、流出口9Abから大きく離れる位置の中空糸膜30にも液体が流れ易くなり、液体が広範囲に流れ易くなる。
この構成により、本実施形態では、中空糸膜束3を可及的広範囲で有効に利用して脱気を行うことが可能となり、脱気の効率を向上できる。
すなわち、中心軸線L1方向に直交する方向において、流出ポート9bにおける流出口9Abが、中空糸膜束3の他端部である上端部3Uの高さ位置と重なる位置に形成される場合には、液体が流出口9Abから離れる位置ほど流れ難くなる。一方で、中心軸線L1方向において、流出ポート9bにおける流出口9Abが、中空糸膜束3の他端部である上端部3Uの高さ位置と重ならない位置に形成されていれば、径方向で、流出口9Abから大きく離れる位置の中空糸膜30にも液体が流れ易くなり、液体が広範囲に流れ易くなる。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1bでは、中空糸膜束3における中空糸膜30がU字状に折り返されて、その両端部をポッティング部6に埋設されることで、中空糸膜束3の一端部である下端部3Dがポッティング部6によりケース2内に固定されている。
この構成により、本実施形態では、少ない本数の中空糸膜30で所望の中空糸膜30の密度を確保できるため、製造効率を向上できる。また、中空糸膜30がU字状を呈することで、自立状態を保持し易くなり、過度に中空糸膜束3が拡散するのを抑制できることで、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなり、脱気の効率を向上できる。
この構成により、本実施形態では、少ない本数の中空糸膜30で所望の中空糸膜30の密度を確保できるため、製造効率を向上できる。また、中空糸膜30がU字状を呈することで、自立状態を保持し易くなり、過度に中空糸膜束3が拡散するのを抑制できることで、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなり、脱気の効率を向上できる。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1bでは、中心軸線L1方向において、中空糸膜束3の他端部である上端部3Uの高さ位置H1が、略同一に揃えられている。
この構成により、本実施形態では、液体が局所に偏って流れ難くなり、中空糸膜束3が拡散するのを抑制できることで、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなり、脱気の効率を向上できる。
この構成により、本実施形態では、液体が局所に偏って流れ難くなり、中空糸膜束3が拡散するのを抑制できることで、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなり、脱気の効率を向上できる。
さらに、本実施形態に係る脱気モジュール1bでは、中心軸線L1方向における中空糸膜束3の複数箇所に、中心軸線L1に直交する方向に延びて複数の中空糸膜30を連結する経糸31が設けられている。
この構成により、本実施形態では、中空糸膜束3の自立状態を確実に保持し易くなり、過度に中空糸膜束3が拡散するのを好適に抑制できる。液体の粘性が高い場合には、中空糸膜30は大きく拡散し易くなるため、本構成は、特に液体の粘性が高い場合に有効に機能する。
この構成により、本実施形態では、中空糸膜束3の自立状態を確実に保持し易くなり、過度に中空糸膜束3が拡散するのを好適に抑制できる。液体の粘性が高い場合には、中空糸膜30は大きく拡散し易くなるため、本構成は、特に液体の粘性が高い場合に有効に機能する。
中空糸膜30は、中空糸膜30の中空部−外側間を気体が透過する気体透過性を有する。
中空糸膜30の外径は、280μm以下であることが好ましく、250μm以下であることがより好ましい。より具体的には、250〜150μmであることが好ましく、220〜180μmであることがより好ましい。中空糸膜30の外径が上記数値範囲内であると、ケース内において中空糸膜間により効率的な流路を形成することができる。
中空糸膜30の内径は、100μm以上であることが好ましく、120μm以上であることがより好ましい。中空糸膜30の内径は、200μm以下であることが好ましい。より具体的には、100〜200μmであることが好ましく、110〜160μmであることがより好ましい。中空糸膜30の内径が上記数値範囲内であると、ケース2内に充分な本数の中空糸膜30を収納でき、良好な脱気性能と耐久性を維持できる。
中空糸膜30の外径は、280μm以下であることが好ましく、250μm以下であることがより好ましい。より具体的には、250〜150μmであることが好ましく、220〜180μmであることがより好ましい。中空糸膜30の外径が上記数値範囲内であると、ケース内において中空糸膜間により効率的な流路を形成することができる。
中空糸膜30の内径は、100μm以上であることが好ましく、120μm以上であることがより好ましい。中空糸膜30の内径は、200μm以下であることが好ましい。より具体的には、100〜200μmであることが好ましく、110〜160μmであることがより好ましい。中空糸膜30の内径が上記数値範囲内であると、ケース2内に充分な本数の中空糸膜30を収納でき、良好な脱気性能と耐久性を維持できる。
中空糸膜30の膜厚は、20〜70μmが好ましく、25〜55μmがより好ましい。 膜厚が上記範囲の上限値以下であると、ケース2内における中空糸膜30の内側を繰り返し減圧した際の耐久性に優れる。膜厚が上記範囲の下限値以上であると、脱気性能を良好に維持できる。
なお、中空糸膜の膜厚は、中空糸膜の内径と外径との差から、下記式(1)により算出される。
中空糸膜の膜厚=(中空糸膜の外径−中空糸膜の内径)/2・・・(1)
中空糸膜の内径および外径は、下記のように実測する。
まず、中空糸膜を数本束ねて、その外側全体をポリウレタン樹脂で覆って、硬化させる。ついで、硬化した束を中空糸膜の径方向に沿って、その長手方向の長さが数mmとなるようにスライスし、厚み数mmの薄片状のサンプルを得る。ついで、このサンプルの断面の光学像を投影機を用いて例えば100倍の倍率でスクリーンに投影する。投影された像において、各中空糸膜の外径および内径を測定する。このようにサンプルを切り出して測定する操作を5回以上繰り返し、全数値の平均値をもって、中空糸膜の外径および内径とする。
中空糸膜の膜厚=(中空糸膜の外径−中空糸膜の内径)/2・・・(1)
中空糸膜の内径および外径は、下記のように実測する。
まず、中空糸膜を数本束ねて、その外側全体をポリウレタン樹脂で覆って、硬化させる。ついで、硬化した束を中空糸膜の径方向に沿って、その長手方向の長さが数mmとなるようにスライスし、厚み数mmの薄片状のサンプルを得る。ついで、このサンプルの断面の光学像を投影機を用いて例えば100倍の倍率でスクリーンに投影する。投影された像において、各中空糸膜の外径および内径を測定する。このようにサンプルを切り出して測定する操作を5回以上繰り返し、全数値の平均値をもって、中空糸膜の外径および内径とする。
中空糸膜30は、気体透過性の均質層と、前記均質層を支持する多孔質支持層とを有する複合膜であることが、強度に優れるとともに、液体の漏れを抑制しつつ溶存ガスを効果的に除去でき、脱気性能に優れる点で好ましい。
複合膜の具体的な層構成としては、均質層の内側または外側に多孔質支持層が設けられた二層構造、均質層の内側と外側に多孔質支持層が設けられた三層構造が好ましく、強度および脱気性能の点で三層構造がより好ましい。
複合膜の具体的な層構成としては、均質層の内側または外側に多孔質支持層が設けられた二層構造、均質層の内側と外側に多孔質支持層が設けられた三層構造が好ましく、強度および脱気性能の点で三層構造がより好ましい。
均質層の材質としては、ポリジメチルシロキサン、シリコンとポリカーボネートの共重合体等のシリコンゴム系樹脂;エチレンとα−オレフィンとの共重合体、ポリ4−メチルペンテン−1、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖状超低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸共重合体、エチレン・(メタ)アクリル酸メチル共重合体、変性ポリオレフィン(例えば、オレフィンの単独重合体または共重合体と、マレイン酸、フマル酸等の不飽和カルボン酸、酸無水物、エステルまたは金属塩等との反応物。)等のポリオレフィン系樹脂;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素含有樹脂;エチルセルロース等のセルロース系樹脂;ポリフェニレンオキサイド;ポリ4−ビニルピリジン;ウレタン系樹脂;等が挙げられる。これらの樹脂は1種単独で使用しても、2種以上をブレンドして用いてもよい。また、これらの樹脂の共重合体も使用できる。
なかでも均質層の材質としては、ポリオレフィン系樹脂が好ましく、密度が0.850〜0.910g/cm3のポリオレフィン系樹脂がより好ましい。密度が上記範囲内のポリオレフィン系樹脂により形成された均質層は、高流量で処理対象の液体を通液した際でも脱気性能に優れるとともに、実用上適した融点または軟化点となる。
なお、密度は、JIS K 7112(ASTM D1505と同じ規定。)に基づいて測定される。
密度が上記範囲のポリオレフィン系樹脂は、示差走査型熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)が、約40〜100℃となる。
密度が上記範囲のポリオレフィン系樹脂は、示差走査型熱量計(DSC)で測定した融点(Tm)が、約40〜100℃となる。
中空糸膜30の耐薬品性の点からは、均質層を形成するポリオレフィン系樹脂は、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとが共重合した分子量分布が4.0以下のエチレン・α−オレフィン共重合体が好ましい。
炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、プロピレン(炭素数3)、イソブチレン(炭素数4)、1−ブテン(炭素数4)、1−ペンテン(炭素数5)、1−ヘキセン(炭素数6)、4−メチル−1−ペンテン(炭素数6)、1−オクテン(炭素数8)が挙げられる。炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、炭素数4〜20のα−オレフィンが好ましく、炭素数6〜8のα−オレフィンがより好ましく、1−ヘキセンまたは1−オクテンが特に好ましい。
炭素数3〜20のα−オレフィンは、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
炭素数3〜20のα−オレフィンは、1種単独で使用しても、2種以上を併用してもよい。
エチレン・α−オレフィン共重合体の分子量分布は、上述のとおり4.0以下が好ましく、3.5以下がより好ましく、3.0以下が特に好ましい。このように分子量分布が小さなエチレン・α−オレフィン共重合体は、メタロセン触媒を使用して共重合する方法等で得られる。例えば、ダウ・ケミカル社が開発したインサイト(シングルサイト)触媒、いわゆるメタロセン触媒の一種である拘束幾何触媒を使用して共重合する方法で得られる。
なお、分子量分布とは、質量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比率(Mw/Mn)である。質量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)は、ポリスチレンを標準試料として用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により求められる。
エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとが共重合したエチレン・α−オレフィン共重合体は、炭素数3〜20のα−オレフィンを全モノマーの10モル%以上用いて共重合したものが耐薬品性の点で好ましく、20〜40モル%用いて共重合したものがより好ましい。
均質層を形成するポリオレフィン系樹脂のメルトフローレート(MFR)は、190℃において、0.1〜5g/10minが好ましく、0.3〜2g/10minがより好ましい。MFRが上記範囲の下限値以上であると、均質層の成形性に優れる。MFRが上記範囲の上限値以下であると、中空糸膜の製造時において、前記ポリオレフィン系樹脂が多孔質支持層側に流出することが抑制され、そのため、厚さが均一で、優れた脱気性能を有する均質層を形成できる。
なお、MFRは、ASTM D1238のE条件に従い、試験温度190℃、試験荷重2.16kgf(21.18N)で測定した値である。
なお、MFRは、ASTM D1238のE条件に従い、試験温度190℃、試験荷重2.16kgf(21.18N)で測定した値である。
均質層の形成に好適なエチレン・α−オレフィン共重合体の市販品としては、α−オレフィンの炭素数が8であるダウ・ケミカル社製の「アフィニティー(AFFINITY)(登録商標)」、α−オレフィンの炭素数が6であるプライムポリマー社製の「エボリュー(登録商標)」等が挙げられる。
なお、均質層を形成するポリオレフィン系樹脂には、樹脂以外の成分として、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、アンチブロッキング剤、着色剤、難燃化剤等の添加物が本発明の目的を損なわない範囲で添加されていてもよい。
多孔質支持層の材質としては、ポリジメチルシロキサン、シリコンとポリカーボネートの共重合体等のシリコンゴム系樹脂;ポリ4−メチルペンテン−1、ポリ3−メチルブテン−1、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素含有樹脂;エチルセルロース等セルロース系樹脂;ポリフェニレンオキサイド;ポリ4−ビニルピリジン;ウレタン系樹脂;ポリスチレン;ポリエーテルエーテルケトン;ポリエーテルケトン等が挙げられる。これらの樹脂は1種単独で使用しても、2種以上をブレンドして用いてもよい。また、これらの樹脂の共重合体も使用できる。
多孔質支持層の孔径は、0.01〜1μmの範囲が好ましい。孔径が上記範囲の上限値以下であれば、均質層の微細孔(気体が透過する孔)内が濡れにくく、そのため、処理対象の液体に含まれる薬品による均質層の劣化が低減される。孔径が上記範囲の下限値以上であると、気体透過性が高くなり、脱気性能に優れる。また、多孔質支持層の空孔率は30〜80体積%が好ましい。空孔率が上記範囲の下限値以上であると、気体透過性が向上し、脱気性能に優れる。空孔率が上記範囲の上限値以下であると、中空糸膜30の耐圧性等の機械的強度が向上する。
均質層および多孔質支持層の厚さは、膜厚が上記範囲内となるように決定されることが好ましく、その範囲内において、均質層の厚さは0.3〜2μmが好ましい。多孔質支持層の厚さは、20〜70μmが好ましく、25〜55μmがより好ましい。なお、ここでの多孔質支持層の厚みとは、多孔質支持層が複数の層からなる場合(たとえば、均質層の内側と外側に1層ずつ、合計2層の多孔質支持層が積層した場合等。)、複数の層の合計の厚みである。均質層および多孔質支持層の厚さが上記範囲の下限値以上であれば、中空糸膜30の耐圧性、機械的強度等が向上し、上記範囲の上限値以下であれば、中空糸膜30の気体透過性が向上し、脱気性能に優れる。また、中空糸膜30の外径が大きくなり過ぎず、ケース2内に充分な本数の中空糸膜30を収納できる。
なお、多孔質支持層の厚さは、上述した中空糸膜の内径および外径の実測方法と同様にして、薄片状のサンプルの断面の投影像から実測でき、平均値として求める。すなわち、上述のようにして、厚み数mmの薄片状のサンプルを得て、このサンプルの断面の光学像を投影機を用いて例えば100倍の倍率でスクリーンに投影し、得られた投影像において、各中空糸膜における多孔質支持層の厚みを測定する。
このようにサンプルを切り出して測定する操作を5回繰り返し、全数値の平均値をもって、中空糸膜の均質層および多孔質支持層の厚さとする。
ただし、均質層の厚さは、通常、多孔質支持層の厚さに比べて非常に小さいため、実測が困難な場合がある。その場合には、上記式(1)で算出された「中空糸膜の膜厚」=「多孔質支持層の厚み」とみなす。
なお、多孔質支持層の厚さは、上述した中空糸膜の内径および外径の実測方法と同様にして、薄片状のサンプルの断面の投影像から実測でき、平均値として求める。すなわち、上述のようにして、厚み数mmの薄片状のサンプルを得て、このサンプルの断面の光学像を投影機を用いて例えば100倍の倍率でスクリーンに投影し、得られた投影像において、各中空糸膜における多孔質支持層の厚みを測定する。
このようにサンプルを切り出して測定する操作を5回繰り返し、全数値の平均値をもって、中空糸膜の均質層および多孔質支持層の厚さとする。
ただし、均質層の厚さは、通常、多孔質支持層の厚さに比べて非常に小さいため、実測が困難な場合がある。その場合には、上記式(1)で算出された「中空糸膜の膜厚」=「多孔質支持層の厚み」とみなす。
均質層と多孔質支持層との材質の組み合わせには、特に制限はなく、異種の樹脂を組み合わせて用いても、同種の樹脂を組み合わせて用いてもよい。
均質層と多孔質支持層とを有する複合中空糸膜は、多層複合紡糸工程と延伸多孔質化工程を有する公知の方法等で製造できる。
例えば、内層ノズル部と中間層ノズル部と外層ノズル部とが順次形成された、同心円状複合ノズルを用い、外層ノズル部と内層ノズル部には、多孔質支持層を形成するための溶融樹脂を供給し、中間層ノズル部には、均質層を形成するための溶融樹脂を供給する。そして、同心円状複合ノズルから、各溶融樹脂を押出して冷却固化させ、未延伸中空繊維を得る(多層複合紡糸工程)。次に、前記未延伸中空繊維を延伸し、内層と外層とを多孔質化する(延伸多孔質化工程)。これにより、均質層と、均質層の内側および外側に位置して均質層を支持する多孔質支持層とからなる、三層構造の中空糸膜が得られる。
例えば、内層ノズル部と中間層ノズル部と外層ノズル部とが順次形成された、同心円状複合ノズルを用い、外層ノズル部と内層ノズル部には、多孔質支持層を形成するための溶融樹脂を供給し、中間層ノズル部には、均質層を形成するための溶融樹脂を供給する。そして、同心円状複合ノズルから、各溶融樹脂を押出して冷却固化させ、未延伸中空繊維を得る(多層複合紡糸工程)。次に、前記未延伸中空繊維を延伸し、内層と外層とを多孔質化する(延伸多孔質化工程)。これにより、均質層と、均質層の内側および外側に位置して均質層を支持する多孔質支持層とからなる、三層構造の中空糸膜が得られる。
前記中空糸膜の破断強度が0.5N/fil以上、破断伸度が50%以上であることが、中空糸膜モジュール製造加工工程での取り扱い性のため好ましい。破断強度が0.8〜3N/fil、破断伸度が70〜400%以上であることが好ましく、破断強度が1〜2.5N/fil、破断伸度が140〜300%以上であることがより好ましい。
ここで、「破断強度」とは、中空糸膜の長手方向に荷重をかけて延伸した際に破断する値のことを意味する。
「破断伸度」とは、中空糸膜の長手方向に荷重を掛けながら延伸した際に破断に至るまでに示した伸びのことを意味する。
ここで、「破断強度」とは、中空糸膜の長手方向に荷重をかけて延伸した際に破断する値のことを意味する。
「破断伸度」とは、中空糸膜の長手方向に荷重を掛けながら延伸した際に破断に至るまでに示した伸びのことを意味する。
なお、中空糸膜の破断強度、及び破断伸度は、以下の方法により測定することができる。
(中空糸膜の破断強度及び破断伸度)
テンシロン型引張試験機(例えば、オリエンテック社製、UCT−1T型)を用い、中空糸膜を試長2cmになるようにテンシロン型引張試験機のチャック部に把持させた状態で引張荷重を加え、荷重変化における破断伸度を中空糸膜が破断するまで測定する。この測定を3回行い、中空糸膜が破断した荷重の平均値を求める。
(中空糸膜の破断強度及び破断伸度)
テンシロン型引張試験機(例えば、オリエンテック社製、UCT−1T型)を用い、中空糸膜を試長2cmになるようにテンシロン型引張試験機のチャック部に把持させた状態で引張荷重を加え、荷重変化における破断伸度を中空糸膜が破断するまで測定する。この測定を3回行い、中空糸膜が破断した荷重の平均値を求める。
前記中空糸膜束3のケース2断面における充填率は、20〜50%であることが好ましく、30〜45%がより好ましい。前記中空糸膜の充填率が下限値以上であれば、脱気モジュール1の小型化が容易になるうえ、脱気モジュール1内において液体の偏流が生じることを抑制しやすい。前記中空糸膜の充填率が上限値以下であれば、中空糸膜の充填が容易になり、適正な流路を確保した上でより多くの膜を充填することで性能を上げることが可能となる。
なお、中空糸膜30のケース2断面における充填率は、脱気モジュール1を中空糸膜束3の軸方向に対して垂直に切断したときのケース2内部の断面積に対する、充填された中空糸膜の断面積の総和の割合(%)を表わす。なお、中空糸膜内部の空間は、中空糸膜の断面積とみなさない。
なお、中空糸膜30のケース2断面における充填率は、脱気モジュール1を中空糸膜束3の軸方向に対して垂直に切断したときのケース2内部の断面積に対する、充填された中空糸膜の断面積の総和の割合(%)を表わす。なお、中空糸膜内部の空間は、中空糸膜の断面積とみなさない。
ケース2の大きさは、円筒状である場合、直径が20〜60cmであることが好ましく、長さが60〜250cmであることが好ましい。
(第7の実施形態)
次に、図13〜図15を用いて、本発明の第7の実施形態に係る脱気モジュール1b’について説明する。なお、第7の実施形態における第6の実施形態と同様の構成要素については、同一符合で示し、説明を一部省略する。
次に、図13〜図15を用いて、本発明の第7の実施形態に係る脱気モジュール1b’について説明する。なお、第7の実施形態における第6の実施形態と同様の構成要素については、同一符合で示し、説明を一部省略する。
脱気モジュール1b’は、ケース2と、ケース2内に収納された中空糸膜束3と、を備えている。ケース2は、円筒状のケース本体2Aと、ケース本体2Aの両端開口を覆う第1蓋部材4及び第2蓋部材5と、備えている。ケース2は、ケース本体2A、第1蓋部材4及び第2蓋部材5を結合させることで、略円柱状の外観を形成している。
本実施形態では、第1蓋部材4は、下側に配置され、第2蓋部材5は、上側に配置されている。
中空糸膜束3は、その上端部3Uのみでポッティング部6によりケース2内に固定され、ポッティング部6から中心軸線L1に沿って下方に延びている。中空糸膜束3は、第1の実施形態と同様に複数の小束3Aを有し、各小束3Aは、中心軸線L1に直交する方向に延びる経糸31を、その下側の部位にのみ1つ設け、経糸31によって複数の中空糸膜30を束ねることで構成されている。
なお、経糸31は、複数の小束3Aを連結してもよいし、小束3Aの適所に複数設けられてもよい。
なお、経糸31は、複数の小束3Aを連結してもよいし、小束3Aの適所に複数設けられてもよい。
また、本実施形態においても、中心軸線L1に沿う方向である中空糸膜束3の延在方向において、中空糸膜束3の下端部3Dの高さ位置H1が、略同一に揃えられている。
本実施形態では、管部材15が、その上端部をポッティング部6に埋入されて、中心軸線L1に沿って下方に延び、その下端部をケース2内の液室fに配置している。
本実施形態では、管部材15の下端部は開放し、上端部は栓体15Aによって液密及び気密に封止されている。そして、管部材15は、ケース2内に液体を流入させる流入口16が複数形成されている。これにより、管部材15は、流入口16を介してケース2内に連通している。
本実施形態では、管部材15の下端部は開放し、上端部は栓体15Aによって液密及び気密に封止されている。そして、管部材15は、ケース2内に液体を流入させる流入口16が複数形成されている。これにより、管部材15は、流入口16を介してケース2内に連通している。
本実施形態では、管部材15の下端部が、中空糸膜束3の下端部3Dよりも下方に位置し、管部材15の下端部は、円板状に形成された液体導入部20の中央部に形成されたボス部21の内周面に液密に嵌め込まれている。また、液体導入部20は、その外周部をケース2の内周面(本例では、第1蓋部材4の内面)に液密に嵌め込んでおり、液室fを上下2室に区画している。
そして、本実施形態では、第1蓋部材4に、中心軸線L1方向に沿って下方に突出し、液体をケース2内に流入させるための流入受入口8Abが形成された円筒状の流入ポート8bが形成されており、流入ポート8bが外部から液体を受け入れる。そして、流入ポート8bから流入した液体は、まず、液室fのうちの液体導入部20の下方の室に送られる。
ここで、液体導入部20は、ボス部21によって管部材15の下端部を下方側の液室fに開放させた状態で保持することで、管部材15内に液体の一部を供給するようになっている。そして、管部材15の流入口16から液体が液室fのうちの液体導入部20の上方の室に流入するようになっている。
ここで、液体導入部20は、ボス部21によって管部材15の下端部を下方側の液室fに開放させた状態で保持することで、管部材15内に液体の一部を供給するようになっている。そして、管部材15の流入口16から液体が液室fのうちの液体導入部20の上方の室に流入するようになっている。
本実施形態において、流入口16は、管部材15の外周面において軸方向及び周方向で所定の間隔を空けて複数並んで形成され、管部材15の外周面に形成されている。また、流入口16は、中空糸膜束3のポッティング部6に固定された上端部3U側のものほど、下端部3D側のものよりも開口面積が小さくなるように形成されている。
なお、詳細は図示しないが、本実施形態では、管部材15の軸方向の所定位置の外周面に形成される流入口16が、管部材15の周方向に90度間隔で、4つ形成されるが、他の態様であってもよい。
なお、詳細は図示しないが、本実施形態では、管部材15の軸方向の所定位置の外周面に形成される流入口16が、管部材15の周方向に90度間隔で、4つ形成されるが、他の態様であってもよい。
また、本実施形態では、図14も参照し、液体導入部20に、管部材15の外側で中空糸膜束3の延在方向に沿って液体を流入させるための液体通過口22が複数形成されている。液体通過口22は、管部材15の軸方向視、すなわち中心軸線L1方向視で、管部材15(液体導入部20)の周方向に複数並んで形成されている。本実施形態では、液体通過口22が、周方向に45度間隔で並ぶが、他の態様であってもよい。「周方向に45度間隔」とは、液体通過口22の中心と液体導入部20の中心とを結ぶ線が45度の角度になるように形成されていることを意味する。液体導入部20の管部材15の軸方向視における表面積に対する、液体通過口22の開口面積は、20〜70面積%であることが好ましい。液体通過口22の形状は特に限定されないが、円形状の中に効率的に配置するためには楔型またはその変形であることが好ましい。
一方、ケース2では、中空糸膜束3の上端部3U側の部位に、ケース2内の液室fに連通して液体を通過させる流出ポート9bが設けられている。流出ポート9bは、ケース2内の液体を流出させる流出口9Abを有する円筒状に形成されている。
また、本実施形態では、第2蓋部材5における中心軸線L1上に位置する中央部に、中心軸線L1に沿って上方に突出する円筒状の真空ポート12が形成されている。
図15には、本実施形態に係る脱気モジュール1b’における液体の流れが示されている。
図15に示すように、脱気モジュール1b’では、まず、液体は、矢印αb’に示すように、流入ポート8bを通って、液室fのうちの液体導入部20の上方の室に流れる。
図15に示すように、脱気モジュール1b’では、まず、液体は、矢印αb’に示すように、流入ポート8bを通って、液室fのうちの液体導入部20の上方の室に流れる。
次に、矢印βb’及び矢印δb’に示すように、液体は、管部材15の内部に流れるとともに、液体導入部20の液体通過口22側に流れる。そして、液体は、矢印δb’に示すように、液体通過口22から中空糸膜束3の延在方向に沿って流れる。この際、液体通過口22と流出ポート9b(流出口9Ab)が中空糸膜束3の延在方向で大きく離間するため、液体が、中空糸膜束3の延在方向の広範囲に接触しながら、流出ポート9bへ向かう。
また、矢印ηb’に示すように、液体は、流入口16から中空糸膜束3の延在方向(中心軸線L1)に直交する方向にも流れる。これにより、液体通過口22から中空糸膜束3の延在方向に沿って流れる液体が掻き混ぜられ、液体が、中空糸膜束3に効果的に接触する。
また、矢印ηb’に示すように、液体は、流入口16から中空糸膜束3の延在方向(中心軸線L1)に直交する方向にも流れる。これにより、液体通過口22から中空糸膜束3の延在方向に沿って流れる液体が掻き混ぜられ、液体が、中空糸膜束3に効果的に接触する。
以上に記載した本実施形態に係る脱気モジュール1b’においても、第6の実施形態のものと同様の効果が得られる。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1b’では、管部材15における開口が液体の流入口16であり、ケース2内における中空糸膜束3の他端部である下端部3D側(詳しくは、第1蓋部材4)に、管部材15の外側で中空糸膜束3に沿って液体を流入させる液体導入部20が設けられている。そして、ケース2内の液体を流出させる流出口9Abを有する流出ポート9bが、ケース2内における中空糸膜束3の一端部である上端部3U側に設けられている。
この構成により、本実施形態では、中空糸膜束3の他端部(下端部3D)から一端部(上端部3U)にわたる液体の流路を形成するとともに、管部材15によって中空糸膜束3の延在方向に直交する方向に沿う液体の流路を形成することで、中空糸膜束3を可及的広範囲で有効に利用して脱気を行うことが可能となり、脱気の効率を向上できる。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1b’では、管部材15における流入口16が、管部材15の外周面で開放するように形成されるとともに、管部材15の軸方向に複数形成され、流入口16が、中空糸膜束3の一端部である上端部3U側のものほど、他端部である下端部3D側のものよりも開口面積が小さく形成されている。
この構成により、中空糸膜束3を可及的広範囲で有効に利用して脱気を行うことが可能となり、脱気の効率を向上できる。
この構成により、中空糸膜束3を可及的広範囲で有効に利用して脱気を行うことが可能となり、脱気の効率を向上できる。
また、本実施形態に係る脱気モジュール1b’では、管部材15の軸方向視で、液体導入部20が、管部材15の周方向に並ぶ複数の液体通過口22を有しているので、中空糸膜束3を可及的広範囲で有効に利用して脱気を行うことが可能となり、脱気の効率を向上できる。
さらに、本実施形態に係る脱気モジュール1b’では、流入口16が、管部材15の外周面において軸方向及び周方向で所定の間隔を空けて複数並んで形成されているので、中空糸膜束3を可及的広範囲で有効に利用して脱気を行うことが可能となり、脱気の効率を向上できる。
以上、本発明の実施形態6及び7について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態6及び7では、ケース2において、ケース本体2A、第1蓋部材4及び第2蓋部材5がそれぞれ別体である例を説明したが、これらは一体化されていてもよい。
例えば、第6の実施形態であれば、ケース本体2Aと第1蓋部材4とを一体にして、第2蓋部材5だけを別体にする等の構成であってもよい。
例えば、第6の実施形態であれば、ケース本体2Aと第1蓋部材4とを一体にして、第2蓋部材5だけを別体にする等の構成であってもよい。
また、上記第6の実施形態では、管部材15の下端部がポッティング部6に埋入される構成を説明したが、管部材15の下端部が液室f内に位置するようにケース2に支持され、その下端部又は上端部に中心軸線L1に沿って開放する流入口としての開口が形成されてもよいし、その下端部又は上端部の外周面に開口が形成されてもよい。
また、上記第6の実施形態では、流入口16が下側に配置され、流出ポート9が上側に配置される構成を説明したが、このような上下の向き等は特に限定されるものでなく、例えば、流入口16と流出ポート9bとが水平方向で離間して位置する構成であってもよいし、中空糸膜束3が水平方向に延びる構成等であってもよい。また、流入口16が上側に位置し、流出ポート9bが下側に位置してもよい。なお、このような位置関係は、第7の実施形態においても同様の変更が可能である。
また、上記各実施形態6及び7では、ケース2は横断面で円形状の筒状体としたが、形状はこれに限定されるものではない。例えば、ケース2は横断面で矩形状の中空体等としてもよい。
また、第7の実施形態では、液体導入部20における液体通過口22を、液体導入部20の周方向全域にわたって間隔を空けて複数形成したものであるが、液体通過口22は、液体導入部20の周方向全域にわたって形成されていなくてもよい。
また、第7の実施形態では、管部材15に形成された流入口16が、中空糸膜束3の上端部3U側のものほど、下端部3D側のものよりも開口面積が小さく形成されるものを説明したが、流入口16の開口面積は、すべて同一のものであってもよい。
また、第7の実施形態で説明した構成である、流入口16の開口面積が、中空糸膜束3の上端部3U側のものほど、下端部3D側のものよりも開口面積が小さく形成される構成では、一つの開口の大きさは同一として、上端部3U側のものの形成個数を、下端部3D側よりも少なくする態様で実施してもよい。
また、第6の実施形態では、流入口16が、管部材15のポッティング部6の上方直近の位置の外周面のみで開放して、中心軸線L1に直交する方向に向いており、管部材15の外周面の周方向に複数並んで形成されていると説明した。
ここで、第6の実施形態の構成である場合は、これの他の態様として、流入口16を介してケース2内に流入する液体が、流出ポート9が形成される側よりも、流出ポート9が形成される側とケース2の中心を挟んで反対側のほうから多く流れるように構成するのもよい。
この場合には、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなり、脱気の効率を向上できる。
具体的な構成としては、径方向で、流出ポート9bが形成される側の反対側に向いて開放する流入口16の開口面積を、流出ポート9bが形成される側を向いて開放する流入口16の開口面積よりも大きくする等の態様が考えられる。
ここで、第6の実施形態の構成である場合は、これの他の態様として、流入口16を介してケース2内に流入する液体が、流出ポート9が形成される側よりも、流出ポート9が形成される側とケース2の中心を挟んで反対側のほうから多く流れるように構成するのもよい。
この場合には、中空糸膜束3全体に液体が広がり易くなり、脱気の効率を向上できる。
具体的な構成としては、径方向で、流出ポート9bが形成される側の反対側に向いて開放する流入口16の開口面積を、流出ポート9bが形成される側を向いて開放する流入口16の開口面積よりも大きくする等の態様が考えられる。
上記第6の実施形態では、液体導入部20を有さない構成であるが、上記第7の実施形態のように液体導入部20を有していてもよく、管部材15の上端部は開放されていてもよい。
上記第6の実施形態では、複数の流入部16を有さない構成であるが、上記第7の実施形態のように複数の流入部16を有していてもよい。また、流入口16が中空糸膜束3の上端部3U側のものほど、下端部3D側のものよりも開口面積が小さく形成されるものであってもよいし、流入口16の開口面積がすべて同一のものであってもよい。
さらに、上記各実施形態では、中空糸膜モジュールの一例として真空ポンプを用いた脱気モジュールを説明したが、真空ポンプに代えて給気ポンプ等を用いてモジュール内に加圧気体を供給することにより、本発明は、気液混合モジュールとしても用いることができる。この場合であっても水の流れは上記各実施形態と同様となり、中空糸膜束の広範囲に広がって液体が流れるという発明の効果としては同じであり、気液混合の効率を向上できる。
また、上記各実施形態では、中空糸膜束3が、その一端部のみでケース2内に固定される例を説明したが、中空糸膜束3は、両端部をケース2に固定されてもよい。
さらに、上記各実施形態では、中空糸膜モジュールの一例として真空ポンプを用いた脱気モジュールを説明したが、真空ポンプに代えて給気ポンプ等を用いてモジュール内に加圧気体を供給することにより、本発明は、気液混合モジュールとしても用いることができる。この場合であっても水の流れは上記各実施形態と同様となり、中空糸膜束の広範囲に広がって液体が流れるという発明の効果としては同じであり、気液混合の効率を向上できる。
また、上記各実施形態では、中空糸膜束3が、その一端部のみでケース2内に固定される例を説明したが、中空糸膜束3は、両端部をケース2に固定されてもよい。
本発明によれば、中空糸膜束が一端部でケース内に固定され、他端部が自由端となるため、中空糸膜間に液体が入り込み易くなり、効率良く脱気又は気液混合を行うことができる。また、ポッティング部がケース内に一つであるため、製造コストを抑制できるとともに、小型化を図ることができる。
さらに、当該モジュールをインクジェットプリンタに搭載することで、インクの生産性、保存安定性、出射性及び印刷時の粒状性等に優れるインクジェットプリンタを提供することができる。
さらに、当該モジュールをインクジェットプリンタに搭載することで、インクの生産性、保存安定性、出射性及び印刷時の粒状性等に優れるインクジェットプリンタを提供することができる。
1 脱気モジュール(中空糸膜モジュール) 2 ケース 2A ケース本体 3 中空糸膜束 3A 小束 30 中空糸膜 31 経糸 6 ポッティング部 8 第1ポート 8A 流出口 9 第2ポート 9A 流入口 10 分散板 11 開口 9b流出ポート 15 管部材 16 流入口 20 液体導入部 21 ボス部
Claims (21)
- 複数の中空糸膜からなる中空糸膜束と、
前記中空糸膜束を収納するケースと、を備える外部灌流型の中空糸膜モジュールであって、
前記中空糸膜束の一端部が、ポッティング部により前記ケース内に開口状態で固定され、
前記ケース内の液体に含まれる気体を、前記中空糸膜の外表面から内部に取り込んで脱気を行うように構成されている外部灌流型の中空糸膜モジュール。 - 前記中空糸膜が気体透過性の均質層と、前記均質層を支持する多孔質支持層とを有する複合膜であることを特徴とする請求項1に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜の外径が280μm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜の破断強度が0.5N/fil以上、破断伸度が50%以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜束のケース断面における充填率が20〜50%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の外部潅流型の中空糸膜モジュール。
- 前記ケース内における前記中空糸膜束の一端部側に、前記ケース内に連通して液体を通過させる第1ポートが設けられ、
前記ケース内における前記中空糸膜束の他端部側に、前記ケース内に連通して液体を通過させる第2ポートが設けられている請求項1〜5のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。 - 前記第1ポートは、前記ケース内の液体を流出させる流出口を有する流出ポートであり、前記ケースの中心から離間した位置に前記流出口を配置し、
前記第2ポートは、前記ケース内に液体を流入させる流入口を有する流入ポートであり、
前記流入ポートの前記流入口を介して前記ケース内に流入する液体が、前記流出口が形成される側よりも、前記流出口が形成される側と前記ケースの中心を挟んで反対側のほうから多く流れるように構成されている請求項6に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。 - 前記流入口は、前記ケースの中心を通って、前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向に延びる直線上に配置され、
前記ケース内には、前記流入口から流入した液体を通過させる開口を有する分散板が配置され、
前記分散板は、前記流出口が形成される側と前記ケースの中心を挟んで反対側の領域に形成される前記開口の開口面積が、前記流出口が形成される側の領域に形成される前記開口の開口面積よりも大きくなるように形成されている請求項7に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。 - 前記ケース内に液体を流入、又は前記ケース内の液体を流出させる開口を介して前記ケース内に連通する管部材をさらに備え、
前記管部材は、前記ケースの中心を通って、前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向に沿って延びるように設置されている、請求項1〜5のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。 - 前記管部材における前記開口が、前記管部材の外周面に形成されている、請求項9に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
- 前記管部材における前記開口は、前記ケース内に液体を流入させる流入口であり、前記ケース内における前記中空糸膜束の一端部側で開放し、
前記ケース内の液体を流出させる流出口を有する流出ポートが、前記ケース内における前記中空糸膜束の他端部側に設けられている請求項9又は10に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。 - 前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向に直交する方向において、前記流出ポートにおける前記流出口が、前記中空糸膜束の他端部の高さ位置と重ならない位置に形成されている請求項11に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
- 前記管部材における前記開口は、前記ケース内に液体を流入させる流入口であり、
前記ケース内における前記中空糸膜束の他端部側には、前記管部材の外側で前記中空糸膜束に沿って液体を流入させる液体導入部が設けられ、
前記ケース内の液体を流出させる流出口を有する流出ポートが、前記ケース内における前記中空糸膜束の一端部側に設けられている、請求項9に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。 - 前記管部材における前記開口が、前記管部材の外周面に形成されるとともに、前記管部材の軸方向に複数形成され、
前記開口は、前記中空糸膜束の一端部側のものほど、他端部側のものよりも開口面積が小さく形成されている、請求項13に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。 - 前記管部材の軸方向視で、前記液体導入部は、前記管部材の周方向に並ぶ複数の液体通過口を有している請求項13又は14に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
- 前記管部材における前記開口が、前記管部材の外周面において軸方向及び周方向で所定の間隔を空けて複数並んで形成され、前記管部材の外周面に形成されている請求項13〜15のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
- 前記中空糸膜束における前記中空糸膜がU字状に折り返されて、その両端部を前記ポッティング部に埋設されることで、前記中空糸膜束の一端部が前記ポッティング部により前記ケース内に固定されている請求項1〜16のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
- 前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向において、前記中空糸膜束の他端部の高さ位置が、略同一に揃えられている請求項1〜17のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
- 前記ポッティング部から前記中空糸膜束が前記ケース内に延びる前記中空糸膜束の延在方向における前記中空糸膜束の少なくとも1箇所に、前記延在方向に直交する方向に延びて複数の前記中空糸膜を連結する経糸が設けられている請求項1〜18のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
- 前記ケースが円筒状である請求項1〜19のいずれか一項に記載の外部灌流型の中空糸膜モジュール。
- 請求項20記載の中空糸膜モジュールを有する、インクジェットプリンタ。
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