JP5519969B2 - 膜モジュールの製造に用いる仮キャップ - Google Patents

Description

本発明は、膜モジュールの製造に用いる仮キャップと、それを用いた膜モジュールの製造方法に関する。

膜モジュールとしては、例えば、数千〜数万本の中空糸膜からなる膜束の端部を接着剤で一体化し、使用形態に応じてケースハウジングに収容したものが知られている。

中空糸膜束の端部を接着剤で一体化する方法として、仮キャップを用いた方法が知られている。例えば、円筒状ケ−スに中空糸膜束を充填する工程、中空糸膜束を使用する仮キャップの深さに相当する長さにケ−ス端部より長く切断する工程、中空糸束を含むケ−ス端部と仮キャップを密着させた状態で、まず一段目に中空糸束端部のみを樹脂で硬化させる工程、次いで二段目のケ−ス端部および中空糸相互間の封止を行う工程、硬化後、仮キャップを取り除いて、ケ−スから飛び出た接着封止された中空糸束端部を切断し、中空糸を開口させる工程からなる製造方法が知られている。

しかしながら、上記の仮キャップを用いた方法では、二段目の樹脂が硬化する前に一段目の樹脂が仮キャップから外れるトラブルが生じることがある。このため、このような問題を解決する方法として、特許文献１の発明が知られている。

特許文献１の発明は、段落番号００１１に記載のとおり、仮キャップ下部１及び上部３に所定量の接着剤を入れ、底部に均一に広げた後、中空糸束４の端部を静かに浸漬し、仮キャップをケ−ス５の端部に密着させた状態で接着剤を硬化させるという工程を含んでいるものであり、迅速性や確実性の点で改善の余地がある。

その他、中空糸膜束の端部を接着剤で一体化する方法として、遠心接着法（遠心成型法）が知られている（特許文献２〜５）。

特開平０７−０３１８５２号公報 特開昭５１−９３７８８号公報 特開昭５２−３８７９７号公報 特開昭６１−１７１５０３号公報 特開昭６１−１７１５０４号公報

本発明は、遠心接着法（遠心成型法）を適用して膜束の端部を封止一体化するときの迅速性や確実性を向上させることができる仮キャップを提供することを課題とする。

本発明は、さらに前記仮キャップを用いた膜モジュールの製造方法を提供することを他の課題とする。

本発明は、課題の解決手段として、
膜又は膜束が配置された膜モジュールの製造中間体に対して、遠心接着法を適用して、前記製造中間体の端部側を接着剤で封止して一体化するために用いる仮キャップであって、
前記仮キャップが、円形の底面とその周縁に形成された環状の側壁とを有するものであり、
前記底面が、接着剤を注入するための注入孔を有しており、
前記底面と前記側壁が、前記注入孔から注入された接着剤を移動させるための溝を有している、仮キャップを提供する。

また本発明は、他の課題の解決手段として、
請求項１〜６のいずれか１項記載の仮キャップを用いた膜モジュールの製造方法であって、
膜モジュールの製造中間体の少なくも一端側に仮キャップに嵌め込む工程、
仮キャップを嵌め込んだ状態の膜モジュールの製造中間体を遠心デーブル上に置く工程、
仮キャップ底面の注入孔から接着剤を注入しながら遠心テーブルを回転させる工程、
接着剤を硬化させた後、仮キャップを取り除く工程、
を有している膜モジュールの製造方法を提供する。

本発明の仮キャップを使用することにより、膜束端部の接着剤による封止一体化作業が容易になる。特に、膜を構成する膜の本数や容量が多い場合や膜の充填密度が高い場合には、従来の方法では接着剤の移動・拡散が困難であったり、流れ易さにむらがあったりして、迅速性や確実性が十分でない場合もあったが、本発明の仮キャップを使用することにより、前記のような場合であっても、封止一体化の迅速性や確実性が改善された。

本発明の仮キャップの平面図である。 図１のII−II線における断面図である。 図１の部分斜視図である。 本発明の仮キャップを用いた中空糸膜モジュールの製造方法の説明図である。

＜仮キャップ＞
図１〜図３により、本発明の仮キャップの実施形態を説明する。

仮キャップ１０は、円形の底面１２とその周縁において形成された環状の側壁１４とを有している。仮キャップ１０は、樹脂、ゴム、金属等又はこれらを組み合わせたもの（例えば、特許文献１の段落番号０００７に記載されたもの）で形成されている。

底面１２には、接着剤を注入するための計４つの注入孔１６を有している。注入孔１６の数は特に制限されるものではないが、２〜１０が好ましく、４〜８がより好ましい。注入孔１６の直径は、仮キャップ１０の大きさや使用する接着剤の粘度（流動性）等も考慮して調整することができ、例えば、底面１２の直径が２７０ｍｍであるとき、５〜２０ｍｍ程度にすることができる。

底面１２には、注入孔１６から注入された接着剤を底面１２の全面に移動・拡散させやすくするための横溝（横方向に形成された溝）１８（図１では、計８本）が形成されている。横溝１８は、底面１２の中心部側から側壁１４側に向かって放射状に形成されている。

図１では、横溝１８は放射状に形成されているが、接着剤の移動ができるものであれば他の形成状態でもよく、例えば、格子状に形成されていてもよいし、間隔をおいて平行に形成されていてもよい。

図１では、横溝１８は注入孔１６を除いた部分に形成されている（注入孔１６上を横溝１８が通っていない）が、注入された接着剤の移動がより容易になるようにするため、横溝１８の一部が注入孔１６にかかるようにして形成されていてもよい。

底面１２の中心部には、必要に応じて筒状突起部１３が形成されていてもよい。

環状の側壁１４は、図１、図２では階段状に形成されているが、段差のない壁からなるものでもよい。

側壁１４の内周面２０には、底面１２側から高さ方向に計８本の縦溝（縦方向に形成された溝）２２が形成されている。縦溝２２は、図１、図３に示すとおり、横溝１８の延長線上に位置するように形成されている。このように横溝１８と縦溝２２の位置関係を調整することで、接着剤の移動・拡散がより容易になる。

さらに図１に示すとおり、横溝１８の先端部と側壁１４の内周面２０との間に間隔を設けて、そこに環状溝２４を形成することもできる。環状溝２４は、横溝１８の先端部と接しており、縦溝２２の下端部とも接している。

環状溝２４を形成することで、横溝１８を通った接着剤が環状溝２４を通って周方向に分配されるため、接着剤の移動・拡散がより促進される。このような環状溝２４を形成したときは、縦溝２２が横溝１８の延長線上に位置しないように形成されていてもよい。なお、図１に示す状態で環状溝２４を形成しないこともできるし、図１に示す状態で環状溝２４を形成しないで、横溝１８の先端が縦溝２２の下端と接した状態にしてもよい。

横溝１８、縦溝２２、環状溝２４の深さと幅は、仮キャップ１０の大きさや使用する接着剤の粘度（流動性）等も考慮して調整することができ、例えば、底面１２の直径が２７０ｍｍであるとき、深さは３〜６ｍｍ程度にすることができ、幅は３〜１０ｍｍ程度にすることができる。

＜中空糸膜モジュールの製造方法＞
次に、図１〜図３と、図４により、遠心接着法（遠心成型法）を適用した膜モジュールの製造方法の一実施形態を説明する。図４は、図中、製造中間体５０と仮キャップ１０については、中心線より左半分のみ断面図で示している。なお、既に説明したとおり、遠心接着法（遠心成型法）は公知であり、特許文献３（特開昭５２−３８７９７号公報）の第５図等にも遠心接着法（遠心成型法）の実施形態が図示されている。
以下においては、膜として中空糸膜を用いた膜モジュールの製造方法について説明するが、本発明は、中空糸膜以外の膜、例えば、スパイラル膜、プリーツ型膜、平膜等にも適用できる。

本実施形態のモジュールは、集水管と中空糸膜を用いたＲＯモジュールであり、中空糸膜モジュールの製造中間体５０は、管（集水管）５２と、管５２の周囲に中空糸膜（又は中空糸膜束）５４が配置（中空糸膜を集水管と平行に配列する、或いは、集水管の周囲に中空糸膜を巻き付ける）されたものである。中空糸膜５４の長さは、管５２の長さよりも少し長くなるように調整されているので、管５２の端部に凹部５２ａが形成されている。

まず、製造中間体５０の両端側に仮キャップ１０を嵌め込む。このとき、製造中間体５０の端面５０ａが仮キャップ１０の底面１２に当接され、筒状突起部１３が凹部５２ａに入り込み、側面５０ｂが側壁１４の内周面２０に当接されるように嵌め込む。

更に仮キャップ１０の外側に、仮キャップ１０を覆うようにアルミキャップ（アルミニウム製のキャップ）３０を配置し、更にその外側に押さえプレート３１を置く。これらのアルミキャップ３０及び押さえプレート３１には、それぞれ前記仮キャップ１０の４つの注入孔１６に対応する位置に４つの孔３０ａ、３１ａが設けられており、これらの４つの孔を通って接着剤が仮キャップの注入孔１６に達するようになっている。

次に、これら仮キャップ１０、アルミキャップ３０、押さえプレート３１の孔が連通されるように４本の注入ノズル（図示せず）を介して、注入ライン４１、４２を仮キャップ１０に接続する。

上記のようにして得た製造中間体５０を遠心テーブル６０に設けたモジュール受け台６２の上に置く。遠心テーブルの径方向端部上には、１対の遠心ワーク３５が製造中間体５０の両端に対向するように設けられている。製造中間体５０は、仮キャップ１０、アルミカップ３０、押さえプレート３１を介して、位置固定ボルト３６及びスライドシャフト３７により、遠心ワーク３５に固定されている。

次に、接着剤ポット４０から注入ライン４１、４２を通して接着剤を供給し、仮キャップ底面１２の注入孔１６から接着剤を注入する。そして、接着剤を注入しながら、駆動モータ６１を駆動させて、遠心テーブル６０を回転させる。接着剤は、例えば、特許文献１の段落番号０００９に記載された公知の接着剤を用いることができる。

この工程では、注入孔１６から注入された接着剤は、回転による遠心力も受けて底面１２に拡がって行き、横溝１８、環状溝２４、縦溝２２を通ってさらに拡散されて行く。そして、仮キャップ１０に嵌め込まれている製造中間体５０の端部５６の部分に接着剤が拡散される。

次に、使用した接着剤の種類に応じて、加熱又は常温で保持して、接着剤を硬化させることで、製造中間体５０の端部５６が封止一体化される。

次に、位置固定ボルト３６及びスライドシャフト３７を調整して、製造中間体５０を取り出す。そこから、押さえプレート３１、アルミキャップ３０及び仮キャップ１０を取り外し、両端が接着剤で封止された製造中間体５０を得る。

その後、中空糸膜５４の端部を切断して開口させた後、具体的な実施形態に応じて、周知のケースハウジング等に収容する。

上記実施形態において、横溝１８、環状溝２４、縦溝２２のない形状の仮キャップを用いた以外は同様にして膜モジュールを製造したが、接着剤が膜端部全体に行き渡らず、不十分な接着しかできなかった。

１０ 仮キャップ
１２ 底面
１４ 側壁
１６ 注入孔
１８ 横溝
２２ 縦溝
２４ 環状溝

Claims (4)

1. 集水管(52)の周囲に集水管(52)よりも長い中空糸膜束(54)が配置され、集水管(52)の端部に凹部(52a)が形成されている膜モジュールの製造中間体(50)に対して、遠心接着法を適用して、前記製造中間体(50)の端部側を接着剤で封止して一体化するために用いる仮キャップ(10)であって、
   前記仮キャップ(10)が、中心部に筒状突起部(13)を有する円形の底面(12)とその周縁に形成された環状の側壁(14)とを有するものであり、
   前記底面(12)が、接着剤を注入するための複数の注入孔(16)を有しており、
   前記底面(12)と前記側壁(14)が、前記複数の注入孔(16)から注入された接着剤を移動させるための溝を有しており、
   前記底面(12)の溝が、中心部側から側壁方向側に放射状に延ばされた複数本の溝(18)であり、
   前記側壁(14)の溝が、前記底面(12)に形成された複数本の溝(18)のそれぞれの延長線上に位置するように形成された溝(22)であり、
   前記底面(12)に形成された溝(18)と接する位置で、かつ前記側壁(14)に形成された溝(22)と接する位置にさらに環状溝(24)を有しており、
   前記底面(12)の複数本の溝(18)が、前記底面(12)の複数の注入孔(16)を除いた部分に形成されている、仮キャップ(10)。
2. 底面(12)の溝が中心部側から側壁方向側に放射状に延ばされた８本の溝(18)であり、
   底面(12)の注入孔(16)が４〜８個であり、
   ８本の溝(18)の間において周方向に等間隔で４〜８個の注入孔(16)が形成されている、請求項１記載の仮キャップ(10)。
3. 底面(12)の直径が２７０ｍｍであるとき、注入孔(16)の直径が５〜２０ｍｍ、溝(18)、溝(22)、および環状溝(24)が、それぞれ深さ３〜６ｍｍ、幅３〜１０ｍｍである、請求項１又は２記載の仮キャップ(10)。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載の仮キャップを用いた中空糸膜モジュールの製造方法であって、
   集水管(52)と、集水管(52)の周囲に集水管(52)よりも長い中空糸膜(54)が配置され、集水管(52)の端部に凹部(52a)が形成されている膜モジュールの製造中間体(50)の少なくも一端側の凹部(52a)に仮キャップ(10)の筒状突起部(13)を嵌め込む工程、
   仮キャップ(10)の筒状突起部(13)を嵌め込んだ状態の膜モジュールの製造中間体(50)を遠心デーブル(60)上に置く工程、
   仮キャップ底面(12)の注入孔(16)から接着剤を注入しながら遠心テーブルを(60)回転させる工程、
   接着剤を硬化させた後、仮キャップ(10)を取り除く工程、
   を有している中空糸膜モジュールの製造方法。

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