JP2019155303A - 中空糸膜モジュールとその製造方法、および中空糸膜モジュールのポッティング部の成型用型 - Google Patents
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Abstract
Description
一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
中空糸膜の束を、筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、
ヘッダーと筒状容器が互いに固定された固定部と、
ヘッダーの内側当接面とポッティング部とが当接してヘッダーの内側空間を液密封止する当接部と、
を備え、
ポッティング部のうち、容器の端部から突出したポッティング突出部の表面外周部の側壁の角度が90度より小さいことを特徴とする。
一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
中空糸膜の束を、筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、を備えた中空糸膜モジュールの製造方法であって、
ポッティング部のうち、容器の端部から突出したポッティング突出部の表面外周部の側壁の角度が、ヘッダーと当接した状態で90度より小さい当該ポッティング部を形成する工程と、
ヘッダーの内部空間が液密に封止されるようにヘッダーの内側当接面とポッティング突出部とを当接させる工程と、
ヘッダーと筒状容器を互いに固定する固定工程と、を含むことを特徴とするものである。
筒状容器内に中空糸膜の束を装填する工程と、
ポッティング部の成型用型を、筒状容器の開口端面に装着する工程と、
開口端面に遠心成型により樹脂をポッティングする工程と、
樹脂が硬化した後に成型用型を外し、ポッティング部を切断して中空糸膜の束の端面を開口させる工程と、
をさらに含むものであってもよい。
一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
中空糸膜の束を、筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、を備えた中空糸膜モジュールの製造に用いる、ポッティング部の成型用型であって、
ポッティング部の表面外周部の側壁の角度が、ヘッダーと当接した状態で90度より小さく維持される構造に当該ポッティング部を形成するための、90度より小さいテーパの構造を有する、というものである。
先ず、本実施の形態にかかる中空糸膜モジュールの構成について説明する。図1は、中空糸膜モジュール1の構成の一例を示す断面模式図(ただし断面のみを図示したもの)である。
ヘッダー突出部22が筒状容器2の内側突出部50と外側突出部51の間に挿入された状態で、ヘッダー5と筒状容器2が超音波溶着により溶着されている。内側突出部50は、ヘッダー突出部22の中段部31及び先端部32に対向し、外側突出部51は、先端部32に対向している。
図4に示すようにポッティング部4の端面には、ポッティング部の両端部を径方向に切断して形成されたポッティング部切断面4Sが形成されている。ポッティング部4は、筒状容器2の内側突出部50よりも中心軸P方向の外側(ヘッダー5側)に突出している。ポッティング部切断面4Sは、ヘッダー5の内面の平坦面(内側当接面)40に所定の圧力が付与された状態で当接している。これにより、流体が容易にヘッダー突出部22と筒状容器2の端部2aの隙間に入り込むことを抑制でき、ヘッダー5と筒状容器2との間の封止力を向上できる。なお、ヘッダー5の平坦面(内側当接面)40と、ポッティング部4の切断面4Sのうち該平坦面40に当接する部分とで、ヘッダー5の内側空間を液密封止する当接部Tが形成される(図4参照)。なお、上記の「所定の圧力」には極めて僅かな圧力も含まれており、本明細書でいう「当接」には、圧力の作用でポッティング部4が変形している状態はもちろん、圧がごく僅かであり殆ど変形せずに接している状態も含まれる。
ポッティング部4のうち、筒状容器2の端部(開口端の端面)2aから中心軸P方向の外側に突出した部分を、本明細書では「ポッティング突出部」と呼び、図中では符号4Pで示す。本実施形態において、ポッティング突出部4Pは断面が略台形状の薄い円環形状であり、中空糸膜束3の周囲の環状部分の表面がヘッダー5の平坦面40に当接するように構成されている。なお、本明細書では、ポッティング突出部4Pのうち表面が露出した状態となる部分、つまり、ヘッダー5の平坦面40に対向する環状の平坦面と、その周囲の側壁と、を合わせて「表面外周部」と呼び、符号4rで示す。
まず、最終的に必要な長さよりも長い中空糸膜束3を用意し、筒状容器2内に装填することによって収容する(図8(A)参照)。次に、ポッティング部4の成型用型100を、筒状容器2の端部2aに装着する(図8(B)参照)。
側壁4Wの角度が90度である従前と同様の構造のポッティング部4をヘッダー5で押し込んだ場合(図17(A)参照)、(i)ポッティング突出部4Pの外周根元部4Pdには、筒状容器2の端部2a付近の内周面から径方向中心向きかつ下方(図中における下方、つまり中空糸膜モジュール1の長手方向における中心部1cの方向を向く側)への応力が作用し、(ii)ポッティング突出部4Pの上面部4Puには外周方向(径方向外側)への応力が作用することが確認された(図17(B)参照)。また、ポッティング突出部4Pの上面部4Puは圧縮されながら径方向外側へはみ出るように変形し、その結果、(iii)ポッティング突出部4Pの上面部4Puから外周根元部4Pdに向かうよう応力が作用し、ポッティング部4に樹脂割れが生じる場合のあることが確認された(図17(C)参照)。
側壁4Wの角度が90度の場合に、ポリウレタン樹脂製のポッティング突出部4Pの「ウレタン高さ」と「ウレタン高低差」が種々の値をとったときのポッティング部4の割れ発生の有無を調べた。ここで、「ウレタン高さ」とは、筒状容器2の端部2aの端面から、ヘッダー5が当接するポッティング突出部4Pまでの、中心軸Pに平行な距離Hをいう(図18参照)。図18に示すようにウレタン高さHは、ヘッダー5が当接して圧縮した後の高さのことではなく、ヘッダー5が当接する前の状態での高さのことである。「ウレタン高低差」とは、ヘッダー5が当接するウレタン高さの最大高さH1から最小高さH2を引いた差(ウレタン高低差ΔH=H1−H2)をいう(図19参照)。
側壁4Wの角度α2が70度の場合に、ポリウレタン樹脂製のポッティング突出部4Pの「ウレタン高さ」と「ウレタン高低差」が種々の値をとったときのポッティング部4の割れ発生の有無を調べた。
側壁4Wの角度α2が80度の場合に、ポリウレタン樹脂製のポッティング突出部4Pの「ウレタン高さ」と「ウレタン高低差」が種々の値をとったときのポッティング部4の割れ発生の有無を調べた。
図4に示すようにポッティング部4の端面には、ポッティング部の両端部を径方向に切断して形成されたポッティング部切断面4Sが形成されている。ポッティング部4は、筒状容器2の内側突出部50よりも中心軸P方向の外側(ヘッダー5側)に突出している。ポッティング部切断面4Sは、ヘッダー5の内面の平坦面(内側当接面)40に所定の圧力が付与された状態で当接している。これにより、流体が容易にヘッダー突出部22と筒状容器2の端部2aの隙間に入り込むことを抑制でき、ヘッダー5と筒状容器2との間の封止力を向上できる。なお、ヘッダー5の中心軸Pに対し垂直の環状の平坦面(内側当接面)40と、ポッティング部4の切断面4Sのうち該平坦面40に対向して当接する環状の平坦面部分とで、ヘッダー5の内側空間を液密封止する当接部Tが形成される(図4参照)。なお、上記の「所定の圧力」には極めて僅かな圧力も含まれており、本明細書でいう「当接」には、圧力の作用でポッティング部4が変形している状態はもちろん、圧がごく僅かであり殆ど変形せずに接している状態も含まれる。
Claims (12)
- 中空糸膜モジュールであって、
一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
前記中空糸膜の束を、前記筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
前記筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、
前記ヘッダーと前記筒状容器が互いに固定された固定部と、
前記ヘッダーの内側当接面と前記ポッティング部とが当接して前記ヘッダーの内側空間を液密封止する当接部と、
を備え、
前記ポッティング部のうち、前記容器の前記端部から突出したポッティング突出部の表面外周部の側壁の角度が90度より小さいことを特徴とする中空糸膜モジュール。 - 前記ポッティング突出部の前記表面外周部の前記側壁の角度が45度以上85度以下であることを特徴とする、請求項1に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記ポッティング突出部の高さが、0.4mm以上3mm以下である、請求項1又は2に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記ポッティング突出部の前記表面外周部の全周方向における高さの差が0.05mm以上0.5mm以下であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記ポッティング突出部の前記表面外周部の前記側壁の外周根元部が、前記ポッティング部と前記筒状容器の境に位置している、請求項1から4のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記ポッティング突出部の前記表面外周部の前記側壁の外周根元部が、前記筒状容器の前記端部の開口端面に接している、請求項1から4のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。
- 一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
前記中空糸膜の束を、前記筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
前記筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、を備えた中空糸膜モジュールの製造方法であって、
前記ポッティング部のうち、前記容器の前記端部から突出したポッティング突出部の表面外周部の側壁の角度が、前記ヘッダーと当接した状態で90度より小さい当該ポッティング部を形成する工程と、
前記ヘッダーの内部空間が液密に封止されるように前記ヘッダーの内側当接面と前記ポッティング突出部とを当接させる工程と、
前記ヘッダーと前記筒状容器を互いに固定する固定工程と、を含むことを特徴とする、
中空糸膜モジュールの製造方法。 - 前記筒状容器内に前記中空糸膜の束を装填する工程と、
前記ポッティング部の成型用型を、前記筒状容器の開口端面に装着する工程と、
前記開口端面に遠心成型により樹脂をポッティングする工程と、
前記樹脂が硬化した後に前記成型用型を外し、前記ポッティング部を切断して前記中空糸膜の束の端面を開口させる工程と、
をさらに含む、請求項7に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。 - 前記固定工程において超音波溶着を行う、請求項7または8に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
- 前記固定工程においてレーザー溶着を行う、請求項7または8に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
- 前記固定工程においてねじ止めを行う、請求項7または8に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
- 一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
前記中空糸膜の束を、前記筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
前記筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、を備えた中空糸膜モジュールの製造に用いる、前記ポッティング部の成型用型であって、
前記ポッティング部の表面外周部の側壁の角度が、前記ヘッダーと当接した状態で90度より小さく維持される構造に当該ポッティング部を形成するための、90度より小さいテーパの構造を有する、成型用型。
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