JP3648025B2 - 中空糸膜束樹脂固定部の切断装置及び中空糸膜モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束の端部をケース内に収納し、該ケース内に注入した樹脂を硬化させて前記端部を該ケース内に固定した中空糸膜束樹脂固定部の切断方法及び中空糸膜モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、中空糸膜モジュールが、浄水器、清水器等をはじめ、医療用や気体分離用等、様々な分野において用いられている。
この中空糸膜モジュールとしては、様々な形態のものが知られている。例えば、複数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束の両端部を別々に有底筒状のケース内に収納し、これら両端部を樹脂によりそれぞれのケース内に固定し、前記中空糸膜束のそれぞれの端部が開口状態となるように切断したものがある。
【０００３】
また、複数本の中空糸膜をＵ字状に束ね、その端部を有底筒状のケース内に収納し、樹脂を注入し硬化させてその端部を該ケース内に固定し、該端部が開口状態となるように切断したものもある。さらに、中空糸膜の一端部を封止し、他端部を樹脂固定し、該他端部が開口状態となるように切断したものもある。
【０００４】
これらの中空糸膜モジュールを作製するには、複数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束の端部を有底筒状のケース内に収納し、該ケース内に樹脂を注入し硬化させて前記端部を該ケース内に固定して中空糸膜束樹脂固定部とし、該中空糸膜束樹脂固定部を、ギロチンカッターを用いてその中空糸膜束の端部が開口状態となるように切断する方法が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の中空糸膜モジュールでは、ギロチンカッターにより中空糸膜束樹脂固定部の所定箇所に傷を付け、該ギロチンカッターの進行と共にこの傷口部分に発生した応力集中を他の部分に順次広げて行くことにより、その中空糸膜束の端部が開口状態となるように切断しているために、樹脂固定部の切断面にひび割れが生じ易く、また、ケースや中空糸膜束の端部に切断バリが生じ易いという問題点があった。
【０００６】
また、このギロチンカッターの替わりに、回転軸に装着した回転刃により、その中空糸膜束の端部が開口状態となるように中空糸膜束樹脂固定部の所定箇所を切断する方法も用いられているが、１枚の回転刃により樹脂固定部を切断するために多量のバリが発生し、切断面の平滑性が低下した中空糸膜モジュールしか得られず、また、切断時に樹脂の切粉が中空糸膜中に侵入し目詰まりを生じる虞があるという問題点があった。さらに、切断中に回転刃の先端部に大きな応力が加わるために、この先端部に刃こぼれが生じる虞があるという問題点もあった。
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、切断端面の平滑性に優れ、しかも、中空糸膜の目詰まり等の少ない、中空糸膜束樹脂固定部の切断方法及び中空糸膜モジュールを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次の様な中空糸膜束樹脂固定部の切断装置及び中空糸膜モジュールの製造方法を採用した。
すなわち、本発明の請求項１記載の中空糸膜樹脂固定部の切断装置は、筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜束樹脂固定部の切断装置であって、荒切り用回転刃と、仕上げ用フライス型回転刃とを有する切断装置である。
【０００９】
請求項４記載の中空糸膜モジュールの製造方法は、筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜束樹脂固定部を、荒切り用の回転刃で切断した後に、その端面を仕上げ用フライス型回転刃により更に研削して平滑化する製造方法である。
【００１０】
本発明の中空糸膜束樹脂固定部の切断方法では、中空糸膜束樹脂固定部を、その中空糸膜束の端部が開口状態となるように荒切り用回転刃により切断し、該切断端面をフライス型回転刃により研削し平滑化することにより、荒切り用回転刃による切断時に樹脂の切断端面に生じたひび割れやバリ及びケースや中空糸膜束の端部に生じた切断バリをフライス型回転刃により研削して除去し、樹脂、ケース及び中空糸膜束の切粉等が中空糸膜に侵入するのを防止する。これにより、切断端面の平滑性が向上し、しかも、中空糸膜の目詰まり等の少ない中空糸膜モジュールを作製することが可能になる。
【００１１】
本発明の中空糸膜モジュールでは、中空糸膜束樹脂固定部の中空糸膜束の端部が開口状態となるように荒切り用回転刃により切断され、さらに、該切断端面がフライス型回転刃により研削されて平滑化されたことにより、切断端面の平滑性に優れ、しかも、中空糸膜の目詰まり等の少ない中空糸膜モジュールを提供することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の中空糸膜束樹脂固定部の切断方法及び中空糸膜モジュールの一実施形態について図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態の中空糸膜モジュールを示す断面図であり、図において、１はこの中空糸膜モジュールの中空糸膜束樹脂固定部で、複数本の中空糸膜２を束ねた中空糸膜束３と、中空糸膜束３の端部が収納されかつ底部が該中空糸膜束３の端部と共に切断された筒状のケース４と、ケース４内に注入された後に硬化され、その端部が前記中空糸膜束３の端部及び該ケース４の底部と共に切断された硬化型樹脂５とから構成されている。
【００１３】
この硬化型樹脂５は、液状の樹脂を加熱して硬化させる熱硬化型樹脂、あるいは液状の樹脂に紫外線を照射して硬化させる紫外線照射硬化型樹脂等が用いられる。なお、場合によっては液状の樹脂を粉体状の樹脂に替えてもよい。
この中空糸膜束樹脂固定部１の切断端面１ａは、中空糸膜束３の端部が開口状態となるようにチップソー（荒切り用回転刃）により切断され、さらに、フライス刃（フライス型回転刃）により研削されて平滑化されている。
この中空糸膜モジュールは、中空糸膜束樹脂固定部１の切断端面１ａの平滑性が極めて優れており、しかも、中空糸膜２の目詰まり等が非常に少ない。
【００１４】
次に、この中空糸膜束樹脂固定部の切断方法について図２〜図６に基づき説明する。
まず、この切断方法を実施する樹脂切断装置について説明する。
図２は樹脂切断装置の正面図、図３は同平面図である。なお、図２中の１３〜１６は、構成要素が前後方向に重なっているために、手前側のものに符号ａを、後ろ側に符号ｂをそれぞれ付記し区別する。
【００１５】
図において、１１は架台、１２は架台１１上の一端部に立設された枠、１３ａは超硬チップソー（荒切り用回転刃）、１４ａは超硬チップソー１３ａを水平方向の軸の回りに回転させる回転用モータ、１５ａは枠１２に固定され超硬チップソー１３ａ及び回転用モータ１４ａを上下方向に移動自在に保持する１軸ステージ、１６ａは１軸ステージ１５ａを駆動させる油圧シリンダである。
【００１６】
１３ｂは呼び６０、刃長８０のフライス刃（フライス型回転刃）、１４ｂはフライス刃１３ｂを水平方向の軸の回りに回転させる回転用モータ、１５ｂは枠１２に固定されフライス刃１３ｂ及び回転用モータ１４ｂを上下方向に移動自在に保持する１軸ステージ、１６ｂは１軸ステージ１５ｂを駆動させる油圧シリンダである。
【００１７】
なお、回転用モータ１４ａ、１４ｂは、回転数可変型のインバータ制御のＡＣサーボモータが用いられる。ここでは、回転用モータ１４ａ、１４ｂの設定回転数をそれぞれ３３００ｒｐｍ、２００ｒｐｍに設定している。
超硬チップソー１３ａは、図４に示すように、円盤状のブレード１７の中心に軸に固定するための穴１７ａが形成されるとともに、該ブレード１７の外周に鋸状の刃１８が複数個形成されたものである。
フライス刃１３ｂは、図５に示すように、長尺の棒状体の一端部が切刃１９とされその外周面に螺旋状の溝２０が形成されたものである。
【００１８】
２１ａ及び２１ｂは中空糸膜モジュールの中空糸膜束樹脂固定部、２２は上面が円形の搭載面とされその中心の垂直軸の回りに回転自在とされた油圧式のインデックステーブル、２３ａ及び２３ｂは中空糸膜束樹脂固定部２１ａ及び２１ｂをインデックステーブル２２上に固定するクランパである。クランパ２３ａ及び２３ｂは、中空糸膜束樹脂固定部２１ａ及び２１ｂの各端部が樹脂切断時に位置ずれ等起こさないようにこれら中空糸膜束樹脂固定部２１ａ及び２１ｂを上面と側面からサポートしている。
【００１９】
２４はインデックステーブル２２を図３中Ｘ軸方向及びＹ軸方向の２方向に移動自在かつ任意の位置に固定可能な２軸ステージであり、右側に取り付けたパルスモータ２５によりＸ軸方向に移動自在とされ、図示しないパルスモータによりＹ軸方向に移動自在とされている。
【００２０】
中空糸膜束樹脂固定部２１ａ及び２１ｂは、インデックステーブル２２上に中心軸を挟んで対向配置されており、インデックステーブル２２を１８０度回転させる度毎に同位置に来るように構成されている。そして、中空糸膜束樹脂固定部２１ａ及び２１ｂを１８０度回転させることにより、図２中右側の中空糸膜束樹脂固定部２１ｂの位置で中空糸膜モジュールの中空糸膜束樹脂固定部の着脱を行い、左側の中空糸膜束樹脂固定部２１ａの位置で中空糸膜モジュールの中空糸膜束樹脂固定部を、その中空糸膜束の端部が開口状態となるように切断し研削している。
【００２１】
この樹脂切断装置は、図示しない制御部内にプログラマブルコントローラを実装しており、このプログラマブルコントローラに所定のシーケンスを実行するプログラムを組み込むことにより、各部の動作が制御される。
【００２２】
次に、この樹脂切断装置を用いて中空糸膜モジュールの中空糸膜束樹脂固定部２１ａを切断する方法について図２〜図６に基づき説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、複数本の中空糸膜２を束ねた中空糸膜束３の端部を有底筒状のケース３１内に収納し、その後ケース３１内に液状の樹脂３２を注入し、加熱あるいは紫外線照射等により樹脂３２を硬化させて硬化型樹脂５とし、中空糸膜束３の端部をケース３１内に固定する。このようにして、中空糸膜束樹脂固定部２１ａを有する中空糸膜モジュールが得られる。
【００２３】
次に、図２及び図３に示すように、図示しない装置全体の動作開始スイッチを作動させることにより、回転用モータ１４ａ、１４ｂを予め設定された回転数で回転させ、超硬チップソー１３ａ及びフライス刃１３ｂを水平方向の軸の回りに回転させる。
その後、装置右方から中空糸膜束樹脂固定部２１ｂの位置で、上記により作製した中空糸膜モジュールの中空糸膜束樹脂固定部２１ａをインデックステーブル２２上のクランパ２３ａに載せ、図示しないクランプ及びインデックステーブル回転開始スイッチを作動させる。
【００２４】
この時、中空糸膜束樹脂固定部２１ａはクランパ２３ａに固定され、インデックステーブル２２が１８０度回転することにより中空糸膜束樹脂固定部２１ａの位置に移動され、さらに、２軸ステージ２４がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することにより超硬チップソー１３ａの真下に移動される。
【００２５】
その後、１軸ステージ１５ａを図２中下方に移動させ、図６（ｂ）に示すように、超硬チップソー１３ａを中空糸膜束樹脂固定部２１ａの側面、即ちケース３１の外周面の所定位置に当て、該超硬チップソー１３ａを回転しつつ下方に移動させることにより、中空糸膜束樹脂固定部２１ａの端部が開口状態となるように切断し、中空糸膜束樹脂固定部３３とする。ここでは、中空糸膜束樹脂固定部２１ａの端部を切断したことにより、ケース３１の底部、中空糸膜束３の端部及び硬化型樹脂５の端部が面一に切断される。
【００２６】
この際に、超硬チップソー１３ａおよび／または中空糸膜束樹脂固定部２１ａの側面に加圧した気体を噴射しながら切断を施すと、切断時のバリや切粉の除去効率をさらに向上させることができる。
この場合の気体噴射は、例えば、４ｋｇｆ／ｃｍ²の常温圧縮空気をデューティー比５０％（１秒ＯＮ、１秒ＯＦＦ）で噴射する条件の下で行なうことができるが、用いる気体の種類、圧力の大きさ、デューティー比等は切断条件に合わせて適宜設定するのが好ましい。
【００２７】
切断終了後、１軸ステージ１５ａを図２中上方に移動させて元の位置に戻すことにより、超硬チップソー１３ａを中空糸膜束樹脂固定部３３から離す。
次に、２軸ステージ２４をＹ軸方向に移動することにより、中空糸膜束樹脂固定部３３をフライス刃１３ｂの真下に移動させる。
【００２８】
その後、１軸ステージ１５ｂを図２中下方に移動させ、図５及び図６（ｃ）に示すように、フライス刃１３ｂの切刃１９部分を中空糸膜束樹脂固定部３３の端面３３ａに当て、２軸ステージ２４をＹ軸方向に所定の速度で往復移動させて中空糸膜束樹脂固定部３３を水平方向に往復移動させるとともに、フライス刃１３ｂを軸の回りに回転させつつ下方に移動させ、中空糸膜束樹脂固定部３３の端面３３ａを研削し平滑化し、図６（ｄ）に示す端面１ａが平滑化された中空糸膜束樹脂固定部１とする。
【００２９】
研削終了後、１軸ステージ１５ｂを図２中上方に移動させて元の位置に戻すことにより、フライス刃１３ｂを中空糸膜束樹脂固定部１から離す。
その後、装置右方から中空糸膜束樹脂固定部２１ｂの位置で、次に切断・研削を行なう中空糸膜モジュールの中空糸膜束樹脂固定部２１ｂをインデックステーブル２２上のクランパ２３ｂに載せ、図示しないクランプ及びインデックステーブル回転開始スイッチを作動させる。
【００３０】
この時、中空糸膜束樹脂固定部２１ｂはクランパ２３ｂに固定され、インデックステーブル２２が１８０度回転することにより中空糸膜束樹脂固定部２１ａの位置に移動され、さらに、２軸ステージ２４がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することにより超硬チップソー１３ａの真下に移動され、以下、前記中空糸膜束樹脂固定部２１ａと同様に切断・研削が施される。
一方、既に切断・研削が施された中空糸膜束樹脂固定部１は、インデックステーブル２２が１８０度回転することにより元の中空糸膜束樹脂固定部２１ｂの位置に移動した際にクランパ２３ａから取り外す。
【００３１】
本実施形態の切断方法によれば、中空糸膜束樹脂固定部２１ａの端部が開口状態となるように超硬チップソー１３ａにより切断し、その切断端面３３ａをフライス刃１３ｂにより研削し平滑化したので、超硬チップソー１３ａによる切断時に切断端面３３ａに生じたひび割れや切断バリをフライス刃１３ｂにより研削して除去することにより、切粉等が中空糸膜２に侵入するのを防止することができる。したがって、切断端面３３ａの平滑性を向上させることができ、しかも、中空糸膜２の目詰まり等の少ない中空糸膜モジュールを作製することができる。
【００３２】
本実施形態の中空糸膜モジュールによれば、中空糸膜束樹脂固定部２１ａの端部が開口状態となるように超硬チップソー１３ａにより切断され、その切断端面３３ａがフライス刃１３ｂにより研削されて平滑化されているので、切断端面１ａの平滑性に優れ、しかも、中空糸膜２の目詰まり等の少ない中空糸膜モジュールを提供することができる。
【００３３】
なお、本発明の具体的な構成は、本実施形態の構成に限定されることなく、様々な変形や機構の付加が可能である。例えば、万一誤動作した場合に安全性を確保するフェールセーフ機構、切断や研削の際に切粉が飛散するのを防ぐ切粉集塵機構、超硬チップソー１３ａやフライス刃１３ｂが温度上昇するのを防ぐ冷却機構、中空糸膜束樹脂固定部２１ａをクランパ２３ａに自動的に着脱させる自動着脱機構等を装着してもよい。
【００３４】
また、上述した樹脂切断装置は、プログラマブルコントローラに所定のシーケンスを実行するプログラムを組み込むことにより、各部の動作を制御しているが、ファクトリーコンピュータを含むパーソナルコンピュータ、ハードウエアシーケンサ等、前記プログラマブルコントローラと同様の制御機能を有する機器に変更することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の中空糸膜束樹脂固定部の切断装置及び中空糸膜モジュールの製造方法によれば、中空糸膜束樹脂固定部を、その中空糸膜束の端部が開口状態となるように荒切り用回転刃により切断し、該切断端面をフライス型回転刃により研削し平滑化するので、荒切り用回転刃による切断時に樹脂の切断端面に生じたひび割れやバリ及びケースや中空糸膜束の端部に生じた切断バリをフライス型回転刃により研削して除去することにより、樹脂、ケース及び中空糸膜束の切粉等が中空糸膜に侵入するのを防止することができる。したがって、切断端面の平滑性を向上させることができ、しかも、中空糸膜の目詰まり等の少ない中空糸膜モジュールを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の中空糸膜モジュールを示す断面図である。
【図２】 本発明の一実施形態に用いられる樹脂切断装置を示す正面図である。
【図３】 本発明の一実施形態に用いられる樹脂切断装置を示す平面図である。
【図４】 本発明の一実施形態に用いられる樹脂切断装置の超硬チップソーを示す正面図である。
【図５】 本発明の一実施形態に用いられる樹脂切断装置のフライス刃を示す斜視図である。
【図６】 本発明の一実施形態の中空糸膜モジュールの中空糸膜束樹脂固定部の切断方法を示す過程図である。
【符号の説明】
１ 中空糸膜モジュールの中空糸膜束樹脂固定部
１ａ 切断端面
２ 中空糸膜
３ 中空糸膜束
４ ケース
５ 硬化型樹脂
１１ 架台
１２ 枠
１３ａ 超硬チップソー（荒切り用回転刃）
１３ｂ フライス刃（フライス型回転刃）
１４ａ、１４ｂ 回転用モータ
１５ａ、１５ｂ １軸ステージ
１６ａ、１６ｂ 油圧シリンダ
１７ ブレード
１７ａ 穴
１８ 鋸状の刃
１９ 切刃
２０ 螺旋状の溝
２１ａ、２１ｂ 中空糸膜モジュールの中空糸膜束樹脂固定部
２２ インデックステーブル
２３ａ、２３ｂ クランパ
２４ ２軸ステージ
２５ パルスモータ
３１ 有底筒状のケース
３２ 液状の樹脂
３３ 中空糸膜束樹脂固定部
３３ａ 端面

Claims (7)

1. 筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜束樹脂固定部の切断装置であって、荒切り用回転刃と、仕上げ用フライス型回転刃とを有する切断装置。
2. 前記荒切り用回転刃は円盤形状であって、外周部にチップを有する請求項１に記載の切断装置。
3. 前記仕上げ用フライス型回転刃の回転軸が、前記筒状ケースの中心軸と平行方向に配された請求項１又は２に記載の切断装置。
4. 筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜束樹脂固定部を、荒切り用の回転刃で切断した後に、その端面を仕上げ用フライス型回転刃により更に研削して平滑化する中空糸膜モジュールの製造方法。
5. 前記荒切り用回転刃は外周部にチップを有する請求項４に記載の製造方法。
6. 前記仕上げ用フライス型回転刃の回転軸を、前記筒状ケースの中心軸と平行方向として、前記仕上げ用フライス型回転刃の先端部で中空糸膜束樹脂固定部の端面を研削する請求項４又は５に記載の製造方法。
7. 前記荒切り用回転刃及び／又は前記仕上げ用フライス型回転刃の動作中に、中空糸膜束樹脂固定部に気体を噴射する請求項４〜６のいずれか一項に記載の製造方法。

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