JP4099924B2 - 中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水、その他液体を濾過するために用いられる中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の中空糸膜モジュールとしては、たとえば図5に示すようなものがある。図5は従来技術に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図である。
【0003】
この中空糸膜モジュール100は、クロスフローを行なうものであり、両端を開口するケース部材101内に多数本の中空糸膜102の束を装填し、各中空糸膜102の両端末をケース部材101の両方の開口端部にて、その開口端部のそれぞれの近傍のケース部材101の側面に設けた開口部101a,101bから封止剤であるポッティング剤をケース部材101内に注入して、各中空糸膜102間の隙間及び各中空糸膜102とケース部材101間の隙間に充填して封止固定部としてのポッティング部103を形成している。
【0004】
そして、ケース部材101の内部には、中空糸膜102を束にして位置決め固定するための膜カバー106,107が固定されている。なお、図5においては、説明の便宜上、膜カバー106側は内部を開放するように断面図を示している。
【0005】
これら膜カバー106,107には窓107a(膜カバー106側は不図示)が設けられている。
【0006】
また、ケース部材101の両端にはそれぞれヘッド104,105が装着されており、これらのヘッド104,105には、それぞれ流入口104a,排出口105aが設けられている。
【0007】
以上のような構成によって、まず、流入口104aから原液が流入され、中空糸膜102によって濾過された濾過液は、膜カバー106,107に設けられた窓107a(膜カバー106側は不図示)から出て、ケース部材101の側面に設けた開口部101a,101bから流出する。
【0008】
一方、濾過されなかった液は、排出口105aから排出される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来技術の場合には、下記のような問題が生じていた。
【0010】
ケース部材101の内部に複数の中空糸膜102を装填する場合に、ケース部材101の内部に固定された膜カバー106,107に対して、複数の中空糸膜102を挿入しなければならないため、例えば、予め、複数の中空糸膜102を束にして仮に紐で縛らなければならないなど、中空糸膜102の装填作業が困難であった。
【0011】
また、ケース部材101自体の構造が、その内部に膜カバー106,107を設けなければならない構造であるため、その製作工数が多いなどの欠点もあった。
【0012】
更に、膜カバー106,107をケース部材101の内部に固定して設ける場合には、その固定部は、構造上(封止固定剤(ポッティング剤)を注入する工程の必要のため等)、ケース部材101の側面に設けた開口部101a,101bよりも内部側に備えなければならない。
【0013】
従って、中空糸膜モジュールを使用する場合において、中空糸膜102によって濾過された濾過液は、膜カバー106,107に設けられた窓107a(膜カバー106側は不図示)からのみ出て、ケース部材101の側面に設けた開口部101a,101bから流出するため、窓付近での流量が激しくなると共に、中空糸膜102に対して略垂直な流路が形成されるため、中空糸膜102が窓の縁に押し付けられるなどして、傷がつきやすいという欠点もあった。
【0014】
本発明は上記の従来技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、製作容易化を図りつつ、耐久性の向上させて品質性の向上を図った中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
開口端部を有する内部中空のケース部材と、
該ケース部材に装填される複数の中空糸膜と、
該複数の中空糸膜を束ねると共に、束ねられた中空糸膜と共に前記ケース部材に装填される結束部材と、
前記ケース部材の側面に形成された開口部から注入される封止剤によって成形されると共に、前記中空糸膜の外壁面間と前記ケース部材の内壁面との隙間を封止固定する封止固定部と、を備えた中空糸膜モジュールであって、
前記結束部材の外壁面は前記開口部に対向する位置に配置されると共に、
該結束部材の外壁面とケース部材の内壁面との間の隙間によって、前記注入される封止剤を封止固定部の位置まで導く通路を形成することを特徴とする。
【0016】
従って、結束部材によって複数の中空糸膜を束ねてケース部材内に装填すれば良いので、装填作業が容易になり、また、ケース部材内に中空糸膜を束ねるための構造も不要となる。また、結束部材の外壁面を利用して、封止剤を封止固定部の位置まで導く通路を形成したことで、不要に中空糸膜の外壁表面に封止剤を触れさせてしまうことを防止できる。更に、ケース部材内に、従来のように中空糸膜を束ねるための構造を必要としないことから、濾過液の流路を充分確保することができ、一部のみ流量が大きくなってしまうことを防止でき、中空糸膜の一部に負担がかかることを防止できる。
【0017】
前記結束部材は、
径方向に変形自在に構成され、自己の弾性復元力によって前記複数の中空糸膜を束ねる略環状部と、
前記封止固定部を成形する際に、前記ケース部材の開口端部を塞ぐ成形用カップに固定される脚部と、を有するとよい。
【0018】
これにより、結束部材の略環状部を径方向に変形させることで、複数の中空糸膜を簡単に束ねることができ、また、その状態で、結束部材の脚部を成形用カップに固定することで、複数の中空糸膜をケース部材に対して位置決めできる。
【0019】
前記脚部は複数設けられ、脚部と脚部との間は、前記通路によって導かれた封止剤を前記封止固定部の位置に浸透させる窓となるとよい。
【0020】
これにより、容易に封止固定部に封止剤を導くことができる。
【0021】
前記ケース部材の側面に形成された開口部は、前記中空糸膜によって濾過された濾過液を流出する流出口として利用されるとよい。
【0022】
これにより、開口部に対向する位置に結束部材の外壁面が設けられていることから、濾過された液体が流出口となる開口部から流出される際には、流出口付近で中空糸膜から略垂直に流出するようなことが防止される。
【0023】
また、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法にあっては、
内部中空のケース部材の開口端部を塞ぐ成形用カップを、前記ケース部材に装着する成型用カップ装着工程と、
複数の中空糸膜を、結束部材の略環状部によって束ねる中空糸膜結束工程と、該結束部材によって複数の中空糸膜を束ねた状態で、前記ケース部材の中空内部に装填し、前記結束部材に備えられた複数の脚部を前記成型用カップの所定位置に固定する中空糸膜装填工程と、
装着された成型用カップ側に遠心力が作用するように、前記ケース部材を回転しつつ、該ケース部材の側面に形成された開口部から封止剤を注入することによって、結束部材の外壁面とケース部材の内壁面との間の隙間によって形成された通路および前記複数の脚部間を介して封止固定部の位置まで封止剤を導く封止剤注入工程と、
前記封止剤が固化した後に、固化した封止剤を前記脚部の一部と共に切断して、封止固定部を成形する封止固定部成形工程と、を有することを特徴とする。
【0024】
従って、結束部材によって、複数の中空糸膜を束ねてからケース部材の中空内部に装填すれば良いので、装填作業が容易になる。また、ケース部材自体の構造も簡略化され、その製作が容易になる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【0026】
図1〜図4を参照して、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法について説明する。図1は本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図であり、図2は本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの主要構成部材である結束部材の模式図((A)がその斜視図で(B)は(A)中V方向から見た図)であり、図3は本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの製造方法を示す模式的断面図であり、図4は本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの動作状態を示す模式的断面図である。
【0027】
まず、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール1の全体構成等について、特に図1を参照して説明する。
【0028】
図1に示すように、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュール1は、概略、内部中空のケース部材2と、このケース部材2内に装填される複数の中空糸膜3と、各中空糸膜3の外壁面間とケース部材2の内壁面との隙間を封止固定するための封止固定部(ポッティング部)4と、ケース部材2の両端にそれぞれ装着されるヘッド5と、複数の中空糸膜3を束ねるための結束部材6と、から構成される。
【0029】
ここで、ケース部材2は、両端に開口端部21,22を有する内部中空の円筒状の部材であり、その側面であって、両端付近にそれぞれ開口部23,24が形成されている。
【0030】
そして、この各開口部23,24付近には、それぞれ封止固定部4a,4bが設けられており、これによって、ケース部材2の内部に装填された複数の中空糸膜3は、その中空部のみがケース部材2の開口端部21,22に開口するように構成される。
【0031】
また、ケース部材2の両端には、それぞれヘッド5a,5bが装着されており、ヘッド5aには原液を流入するための流入口51aが設けられており、ヘッド5bには濾過されなかった液を排出させるための排出口51bが設けられている。
【0032】
さらに、ケース部材2の内部の両端には、それぞれ結束部材6a,6bが設けられており、これら結束部材6a,6bは、予め複数の中空糸膜3を束ねるために用いられると共に、この束ねられた中空糸膜3と共に、ケース部材2の内部に装填されるものである。
【0033】
また、この結束部材6a,6bの外壁面は、それぞれ上述したケース部材2の側面に形成された開口部23,24に対向する位置に配置されている。
【0034】
この結束部材6(6a,6b)について、図2を参照して更に詳しく説明する。
【0035】
図2に示すように、結束部材6は、O型リング形状の略環状部61と、複数(図では3個)の脚部62と、を有している。
【0036】
ここで、略環状部61は環の一部61aが切断され、径方向に変形自在に構成されており、径方向に変形した状態で、環の内側に複数の中空糸膜3を挿入すると、略環状部61は自己の弾性復元力によって中空糸膜3を締め付けて複数の中空糸膜3を束ねることができる。
【0037】
また、略環状部61の外壁面は、封止固定部4a,4bを形成する工程の際に、封止剤(ポッティング剤)を導くための通路T1,T2を形成する役割をも担っている。
【0038】
脚部62は、封止固定部4a,4bを形成する工程の際に、ケース部材2の開口端部を塞ぐために装着される成型用カップ7a,7bに固定されて、複数の中空糸膜3を位置決め固定するための役割を有すると共に、脚部62間は、封止固定部4a,4bを形成する工程の際に、通路T1,T2によって導かれた封止剤を、各封止固定部4a,4bの位置に浸透させるための窓として機能する。
【0039】
ここで、結束部材6は、例えば、シート状の樹脂を用いて、樹脂板から型を抜いたものを筒状に成形することによって、簡易かつ安価に製造することができる。
【0040】
なお、略環状部61については、上記の説明では、O型リング形状の場合を例にして説明したが、このような形状に限らず、要は、径方向に変形自在であって、かつ、自己の弾性復元力によって元に戻すような力が働くようなものであれば良い。
【0041】
次に、特に図3を参照して、本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの製造方法について説明する。
【0042】
まず、ケース部材2の開口端部の一方に成形用カップ(7aあるいは7b)を装着する(成型用カップ装着工程)。
【0043】
次に、複数の中空糸膜3を、結束部材6(6a,6b)の略環状部61によって束ねる(中空糸膜結束工程)。
【0044】
結束部材6a,6bによって複数の中空糸膜3を束ねた状態で、この束ねた中空糸膜3をケース部材2の中空内部に装填し、結束部材6(6aあるいは6bのいずれか一方)に備えられた複数の脚部62を成型用カップ(7aあるいは7b)の被固定部(71aあるいは71b)に固定する(中空糸膜装填工程)。
【0045】
そして、既に装着された成型用カップ(7aあるいは7b)とは反対側にも、他方の成型用カップ(7bあるいは7a)を装着する(成型用カップ装着工程)。この際、既に装填された結束部材6(6bあるいは6a)に備えられた複数の脚部62に、成型用カップ(7bあるいは7a)の被固定部(71bあるいは71a)が固定されるようにする。
【0046】
次に、装着された成型用カップ7a,7b側にそれぞれ遠心力が作用するように、ケース部材2を回転(図示の例ではAA部が軸心となるように回転)しつつ、このケース部材2の側面に形成された開口部23,24から封止剤を注入することによって、結束部材6a,6bの外壁面とケース部材2の内壁面との間の隙間によって形成された通路T1,T2および複数の脚部62間を介して封止固定部4a,4bの位置まで封止剤を導く(封止剤注入工程)。
【0047】
なお、結束部材6に備えられた脚部62が埋もれるまで、封止剤を流し込む。
【0048】
次に、封止剤が固化した後に、固化した封止剤を脚部62の一部と共に切断して(切断部K)、ケース部材2の一部,中空糸膜3の一部,固化した封止剤の一部および成型用カップ7を除去して、封止固定部4a,4bを成形する(封止固定部成形工程)。
【0049】
以上のようにして、中空糸膜モジュール1が得られる。
【0050】
次に、特に図4を参照して、中空糸膜モジュール1の動作(原液を濾過する場合の動作)について説明する。
【0051】
まず、流入口51aから原液を流入する(図中矢印P)。これにより、各中空糸膜3の中空内部にのみ原液が流れ込む。
【0052】
そして、例えば、排出口51b側をバルブ等で絞ることによって、中空糸膜3の中空内部に圧力を発生させると、中空糸膜3の膜によって、原液が濾過されて膜外に濾過された濾過液が出る。
【0053】
その後、濾過された濾過液は、結束部材6a,6bの外壁面側(通路T1,T2の一部)を通って、それぞれ流出口となる開口部23,24から流出する(図中矢印R1,R2)。
【0054】
この場合において、従来技術においては、ケース部材の内部に中空糸膜を束ねるための構造を備えたために、濾過された濾過液は窓を介して流出するもののみが、ケース部材の外部に流出していたが、本実施の形態では、そのような制限はなく、図4に示すように、中空糸膜3の全域から、濾過された濾過液が流出口となる開口部23,24より流出される。
【0055】
また、流出口付近においては、結束部材6a,6bの外壁面が対向して配置されているので、中空糸膜3の表面に対して平行な流路が形成され、中空糸膜3の表面から略垂直に流出していくようなことはない。
【0056】
なお、濾過されなかった液は、排出口51bから排出される(図中矢印Q)。
【0057】
以上のように、本実施の形態に係る中空糸膜モジュールおよび中空糸膜モジュールの製造方法によれば、結束部材6によって、複数の中空糸膜3を束ねてケース部材2内に装填すれば良いので、装填作業が容易になる。
【0058】
また、従来技術のように、ケース部材の中に、中空糸膜を束ねたり、位置決めするための構造を必要としないので、その製造工数が減り、製造が容易になる。
【0059】
また、結束部材6の外壁面を利用して、封止剤を封止固定部4の位置まで導く通路T1,T2を形成したことで、不要に中空糸膜3の外壁表面に封止剤を触れさせてしまうことを防止できるので、中空糸膜3の耐久性を向上できる。
【0060】
さらに、濾過された濾過液が流出される際に、中空糸膜3の一部からの流出量が増えてしまい中空糸膜の一部にかかる負担が大きくなってしまうというようなことはなく、流出面積を大きくすることができ、また、濾過液の流出口となる開口部23,24に対向する位置に結束部材6の外壁面を配置させることによって、濾過液が流出する際には、中空糸膜3の束に平行な流れとなり、流出口付近で中空糸膜3から略垂直に流出するようなことが防止され、中空糸膜3の破損等を減少することができ、中空糸膜3の耐久性が向上する。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、結束部材によって複数の中空糸膜を束ねてケース部材内に装填すれば良いので、装填作業が容易になり、製作容易化を図ることができる。また、ケース部材内に中空糸膜を束ねるための構造も不要となるので、製作容易化を図ることができる。また、結束部材の外壁面を利用して、封止剤を封止固定部の位置まで導く通路を形成したことで、不要に中空糸膜の外壁表面に封止剤を触れさせてしまうことを防止でき、更に、濾過液の流路を充分確保できるので、中空糸膜の一部にのみ負担を大きくすることを防止できるので、中空糸膜の耐久性を向上させることができ、品質性が向上する。
【0062】
結束部材が、径方向に変形自在に構成され、自己の弾性復元力によって複数の中空糸膜を束ねる略環状部と、封止固定部を成形する際に、ケース部材の開口端部を塞ぐ成形用カップに固定される脚部と、を有するようにすれば、複数の中空糸膜を簡単に束ねることができ、その束になった中空糸膜をケース部材に対して簡単に位置決めできるので、装填作業が容易になる。
【0063】
結束部材の脚部を複数設けて、脚部と脚部との間は、通路によって導かれた封止剤を封止固定部の位置に浸透させる窓とすれば、容易に封止固定部に封止剤を導くことができる。
【0064】
ケース部材の側面に形成された開口部を、中空糸膜によって濾過された濾過液を流出する流出口として利用すれば、開口部に対向する位置に結束部材の外壁面が設けられていることから、濾過された液体が流出口となる開口部から流出される際には、流出口付近で中空糸膜から略垂直に流出するようなことを防止でき、中空糸膜の損傷等を低減することができ、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの主要構成部材である結束部材の模式図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの製造方法を示す模式的断面図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る中空糸膜モジュールの動作状態を示す模式的断面図である。
【図5】従来技術に係る中空糸膜モジュールの模式的断面図である。
【符号の説明】
1 中空糸膜モジュール
2 ケース部材
21,22 開口端部
23,24 開口部
3 中空糸膜
4,4a,4b 封止固定部
5,5a,5b ヘッド
51a 流入口
51b 排出口
6,6a,6b 結束部材
61 略環状部
62 脚部
7,7a,7b 成型用カップ
71a,71b 被固定部
T1,T2 通路
Claims (5)
- 開口端部を有する内部中空のケース部材と、
該ケース部材に装填される複数の中空糸膜と、
該複数の中空糸膜を束ねると共に、束ねられた中空糸膜と共に前記ケース部材に装填される結束部材と、
前記ケース部材の側面に形成された開口部から注入される封止剤によって成形されると共に、前記中空糸膜の外壁面間と前記ケース部材の内壁面との隙間を封止固定する封止固定部と、を備えた中空糸膜モジュールであって、
前記結束部材の外壁面は前記開口部に対向する位置に配置されると共に、
該結束部材の外壁面とケース部材の内壁面との間の隙間によって、前記注入される封止剤を封止固定部の位置まで導く通路を形成することを特徴とする中空糸膜モジュール。 - 前記結束部材は、
径方向に変形自在に構成され、自己の弾性復元力によって前記複数の中空糸膜を束ねる略環状部と、
前記封止固定部を成形する際に、前記ケース部材の開口端部を塞ぐ成形用カップに固定される脚部と、を有す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。 - 前記脚部は複数設けられ、脚部と脚部との間は、前記通路によって導かれた封止剤を前記封止固定部の位置に浸透させる窓となることを特徴とする請求項2に記載の中空糸膜モジュール。
- 前記ケース部材の側面に形成された開口部は、前記中空糸膜によって濾過された濾過液を流出する流出口として利用されることを特徴とする請求項1,2または3に記載の中空糸膜モジュール。
- 内部中空のケース部材の開口端部を塞ぐ成形用カップを、前記ケース部材に装着する成型用カップ装着工程と、
複数の中空糸膜を、結束部材の略環状部によって束ねる中空糸膜結束工程と、
該結束部材によって複数の中空糸膜を束ねた状態で、前記ケース部材の中空内部に装填し、前記結束部材に備えられた複数の脚部を前記成型用カップの所定位置に固定する中空糸膜装填工程と、
装着された成型用カップ側に遠心力が作用するように、前記ケース部材を回転しつつ、該ケース部材の側面に形成された開口部から封止剤を注入することによって、結束部材の外壁面とケース部材の内壁面との間の隙間によって形成された通路および前記複数の脚部間を介して封止固定部の位置まで封止剤を導く封止剤注入工程と、
前記封止剤が固化した後に、固化した封止剤を前記脚部の一部と共に切断して、封止固定部を成形する封止固定部成形工程と、を有することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
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