JP4727293B2 - 膜モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、膜モジュール及びその製造方法に関する。

中空糸膜を用いた膜モジュールでは、膜端部同士及び膜端部とケースハウジングとを接着剤で接着固定したものが汎用されている。

特許文献１には、ケースハウジングに設けた孔から接着剤を注入した後、孔を含むケースハウジング端部を切断することが開示されている。特許文献２には、ケースハウジング内に設置された整流筒に設けた孔から接着剤を注入することが開示されている。

特許文献３〜５には、側面に孔を有するポッティング容器を用い、前記孔から接着剤を注入して接着固定することが開示されている。特許文献６には、ケースハウジングの液出入口に注型プラグを挿入し、プラグの孔を通して接着剤を注入することが開示されている。
特開平８−４７２６４号公報 特開２００２−２８２６５５号公報 特開平２−１７２５２２号公報 特開平４−１３５６２９号公報 特開２００３−６２４３６号公報 特許３５９２４２１号公報

特許文献１の方法では、接着後、孔を含むケースハウジング端部を切断する工程が必要であり、特許文献３〜５の方法では、接着後、孔を有するポッティング容器を切断する工程が必要であるため、煩雑である。特許文献２の方法では、ケースハウジング内の整流筒に孔を設ける工程が必要であり、特許文献６では、特殊な注型プラグを用いなければならないため、複雑な方法になっている。

本発明は、従来の接着剤注入法における上記課題を解決でき、工程を簡略化できる膜モジュール及びその製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、課題の解決手段として、
液出入口を有するケースハウジングと、ケースハウジングに収容された膜束を有し、膜束の端部同士及び膜束の端部とケースハウジングの端部が硬化した接着剤で接着封止された膜モジュールであり、
前記ケースハウジングが、少なくとも一端が開口したハウジング本体と、前記ハウジング本体の開口部に被せるキャップとを有するものであり、
前記ケースハウジングが、その側面に接着剤を注入するための注入孔を有するものであり、
前記注入孔が、硬化した接着剤により閉塞されているものである、膜モジュールを提供する。

本発明の膜モジュールは、ケースハウジング（ハウジング本体）に設けられた接着剤の注入孔から接着剤を注入する方法を適用して製造されたものであり、簡易な構造であり、簡易な方法により得ることができる。

本発明は、課題の解決手段として、
液出入口を有するケースハウジングと、ケースハウジングに収容された膜束を有し、膜束の端部同士及び膜束の端部とケースハウジングの端部が硬化した接着剤で接着封止された膜モジュールであり、
前記ケースハウジングが、少なくとも一端が開口したハウジング本体と、前記ハウジング本体の開口部に被せるキャップとを有するものであり、
前記キャップが、その側面に接着剤を注入するための注入孔を有するものであり、
前記注入孔が、硬化した接着剤により閉塞され、かつ、前記ケースハウジングと前記キャップが硬化した接着剤により接着されているものである、膜モジュールを提供する。

本発明の膜モジュールは、ケースハウジング（キャップ）に設けられた接着剤の注入孔から接着剤を注入する方法を適用して製造されたものであり、簡易な構造であり、簡易な方法により得ることができる。

本発明は、課題の解決手段として、前記注入孔が、ハウジング本体の端部近傍の側面に設けられている、請求項１記載の膜モジュールを提供する。

本発明は、課題の解決手段として、ハウジング本体の少なくとも一端側の側面には液出入口がなく、前記注入孔は、前記液出入口のない側の側面に設けられている、請求項１又は２記載の膜モジュールを提供する。

本発明は、課題の解決手段として、前記注入孔が、キャップ側面に設けられている、請求項４記載の膜モジュールを提供する。

本発明は、他の課題の解決手段として、
請求項１記載の膜モジュールの製造方法であり、
膜束をハウジングに収容する工程、
膜束を収容したハウジング本体の開口部側の端部をポッティング容器内に入れる工程、
前記ハウジング本体側面の注入孔から所定量の接着剤を注入する工程、
接着剤の注入終了後に前記注入孔を被覆材で仮被覆する工程、並びに
そのまま放置して接着剤を硬化させ、膜束同士、膜束とハウジング本体の内表面及び注入孔を接着封止した後、被覆材を取り除く工程、
を有する膜モジュールの製造方法を提供する。

本発明は、他の課題の解決手段として、
請求項４記載の膜モジュールの製造方法であり、
膜束を収容したハウジング本体の上端側開口部にキャップを被せ、ハウジング本体とキャップの接続部を外側から被覆剤で仮被覆する工程、
前記キャップ側面の注入孔から所定量の接着剤を注入する工程、
接着剤の注入終了後に前記注入孔を被覆材で仮被覆する工程、並びに
そのまま放置して接着剤を硬化させ、膜束同士、膜束とハウジング本体の内表面、ハウジング本体とキャップの接触部分及び注入孔を接着封止した後、被覆材を取り除く工程、
を有する膜モジュールの製造方法を提供する。

本発明の製造方法では、膜束同士、膜束とハウジング本体の内表面、ハウジング本体とキャップの接触部分及び注入孔の接着封止を同時に行うことができる。

本発明の膜モジュールは、簡易な構造であり、簡易な方法により得ることができる。

（１）実施形態１
図面により、本発明を説明する。図１は、膜モジュールの縦断面図、図２、図３は膜モジュールの製造方法の説明図である。

膜モジュール１０は、筒状のハウジング本体１２とキャップ１３とからなるケースハウジング１１内に、所要束数の膜束（中空糸膜束）１５が収容されたものである。

ハウジング本体１２は、一端又は両端が開口したもので、側面に液出入口を有していてもよい。キャップ１３は、ハウジング本体１２の開口部を閉塞するもので、液出入口１４を有している。液出入口は、送液ラインに接続される。

膜束１５の端部同士及び膜束１５の端部とハウジング本体１２の端部内周面は、硬化した接着剤（ウレタン系又はエポキシ系樹脂接着剤等）１６で接着封止されている。

ハウジング本体１２は、一端又は両端の側面に１つの接着剤の注入孔１７を有しており、注入孔１７は硬化した接着剤１６で閉塞されている。注入孔１７は複数設けることもできる。

次に、図１〜図３により、膜モジュール１０の製造方法を説明する。キャップ１３を取り付ける前のハウジング本体１２内に、所要束数の中空糸膜束１５を収容する。このとき、必要に応じて、特開２００４−８９７９９号公報の図１〜図７に示されるような補強材を用いることができ、公知のポリエチレン製等のネットで中空膜束１５を包み込んでもよい。

次に、図２に示すように、ポッティング容器２０内に、膜束１５を収容したハウジング本体１２を立てた状態で入れる。膜束１５は、その端面１５ａがポッティング容器２０の底に着かないように支持する。この状態にて、注入容器３０を用いて、１つの注入孔１７から溶融状態の接着剤を注入する。

次に、図３に示すように、注入した接着剤が注入孔１７にまで至った時点で注入を止め、直ちに粘着テープ等の被覆材２５で注入孔１７を塞ぎ、溶融接着剤が注入孔１７から外に溢れ出ることを防止する。その後、そのまま放置して、溶融接着剤を硬化させる。

溶融接着剤が硬化した後、被覆材２５を取り除き、ポッティング容器２０から取り出すと、膜束１５の端部同士及び膜束１５の端部とハウジング本体１２の端部が硬化接着剤１６で接着封止されており、更に注入孔１７も硬化接着剤１６で閉塞されている（図１で示すキャップ１３がない状態）。

（２）実施形態２
図面により、本発明を説明する。図４、図５は、膜モジュールの縦断面図で、別形態の膜モジュール１０の製造方法を説明するための図である。図１〜図３と同一番号は、同じものであることを意味する。

なお、図１〜図３と図４、図５の膜モジュール１０では、図１〜図３の膜モジュール１０がハウジング本体１２の側面端部側に接着剤の注入孔１７を有しているのに対して、図４、図５の膜モジュール１０では、キャップ１３に側面に対向配置された２つの接着剤の注入孔１７ａ、１７ｂを有している点で異なっている。

ハウジング本体１２内に、所要束数の膜束１５を収容する。ハウジング本体１２の端部には、段差面１２ａ及び垂壁面１２ｂからなる段差が設けられており、この部分の構造は図１のものと異なる。なお、必要に応じて、特開２００４−８９７９９号公報の図１〜図７に示されるような補強材を用いることができ、公知のポリエチレン製等のネットで中空膜束１５を包み込んでもよい。

次に、図４に示すように、ハウジング本体１２の開口部にキャップ１３を取り付ける。このとき、キャップ１３の開口部周縁１３ａをハウジング本体１２の段差面１２ａに当接する。この当接部分には積極的な間隙が設けられているものではないが、それぞれの表面粗さに由来する程度の隙間が生じている。

また、キャップ１３の側面の内周面１３ｂとハウジング本体１２の垂壁面１２ｂとの間には隙間が存在している。この隙間は、溶融接着剤の注入経路となる。

このようにハウジング１２の開口部にキャップ１３を取り付けた後、ハウジング本体１２の段差面１２ａとキャップ１３の開口部周縁１３ａとの接触部分の全てを外側から粘着テープ等の被覆材２５ａで覆い、前記接触部分から溶融接着剤が漏れ出ることを防止する。

次に、２つの注入容器３０（図２に示すもの）を用いて、２つの注入孔１７ａ、１７ｂから溶融状態の接着剤を注入する。このとき、溶融状態の接着剤は、図５に示すように、中空糸膜束１５同士、中空糸膜束１５とハウジング本体１２の内周面１２ｃとの間、ハウジング本体１２の垂壁面１２ｂとキャップ内周面１３ｂとの間、ハウジング本体１２の段差面１２ａとキャップ１３の開口部周縁１３ａとの間、注入孔１７ａ、１７ｂにまで至る。

そして、注入した溶融接着剤が注入孔１７ａ、１７ｂにまで至った時点で注入を止め、直ちに粘着テープ等の被覆材２５ｂで注入孔１７ａ、１７ｂを塞ぎ、溶融接着剤が注入孔１７ａ、１７ｂから外に溢れ出ることを防止する。その後、そのまま放置して、溶融接着剤を硬化させる。

溶融接着剤が硬化した後、被覆材２５ａ、２５ｂを取り除くと、中空糸膜束１５の端部同士、中空糸膜束１５の端部とハウジング本体１２の端部、ハウジング本体１２とキャップ１３が硬化接着剤１６で接着封止されており、更に注入孔１７ａ、１７ｂも硬化接着剤１６で閉塞されている。

よって、ハウジング本体１２とキャップ１３を同時に一体化できるため、これらを接続するための独立した工程が不要になる。

実施例１
図１〜図３に示す手順で中空糸膜モジュールを製造した。

まず、外径８５ｍｍ、内径７５ｍｍ、高さ４７０ｍｍのポリスルホン製のハウジング本体１２に、計２束の酢酸セルロース系中空糸膜束（１束は約３５００本の中空糸膜からなる）を収容した。

次に、図２に示すようにして、エポキシ樹脂系接着剤（商品名エピコート，ジャパンエポキシレジン社製）を注入孔１７から注入し、注入孔１７にまで接着剤が至った時点で注入を終了させ、直ちに注入孔１７を市販の粘着テープで塞いだ。

その状態で１２時間程度放置して、接着剤を硬化させ、図１に示すような中空糸膜モジュールを得た。

本発明の膜モジュールの縦断面図。 図１の膜モジュールの製造方法の説明図。 図１の膜モジュールの製造方法の説明図。 別形態の本発明の膜モジュールの縦断面図。 図４の膜モジュールの製造方法の説明図。

符号の説明

１０ 膜モジュール
１１ ケースハウジング
１２ ハウジング本体
１３ キャップ
１５ 膜束
１６ 硬化接着剤
１７ 注入孔

Claims (3)

1. 液出入口を有するケースハウジングと、ケースハウジングに収容された膜束を有し、膜束の端部同士及び膜束の端部とケースハウジングの端部が硬化した接着剤で接着封止された膜モジュールであり、
   前記ケースハウジングが、少なくとも一端が開口したハウジング本体と、前記ハウジング本体の開口部に被せるキャップとを有するものであり、
   前記キャップが、その側面に接着剤を注入するための注入孔を有するものであり、
   前記注入孔が、硬化した接着剤により閉塞され、かつ、前記ケースハウジングと前記キャップが硬化した接着剤により接着されているものである、膜モジュール。
2. 前記注入孔が、キャップ側面に設けられている、請求項１記載の膜モジュール。
3. 請求項１記載の膜モジュールの製造方法であり、
   膜束を収容したハウジング本体の上端側開口部にキャップを被せ、ハウジング本体とキャップの接続部を外側から被覆剤で仮被覆する工程、
   前記キャップ側面の注入孔から所定量の接着剤を注入する工程、
   接着剤の注入終了後に前記注入孔を被覆材で仮被覆する工程、並びに
   そのまま放置して接着剤を硬化させ、膜束同士、膜束とハウジング本体の内表面、ハウジング本体とキャップの接触部分及び注入孔を接着封止した後、被覆材を取り除く工程、を有する膜モジュールの製造方法。

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