JP6229602B2 - 熱収縮チューブによる接続装置及び接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱収縮チューブによって管状体の端部に被接続体を接続するための接続装置及び接続方法に係り、特に、多管式分離膜モジュールの管状分離膜の端部に被接続体を熱収縮チューブによって接続する場合に用いるのに好適な接続装置及び接続方法に関する。

溶液又は混合気体中の成分を分離するための機器として多管式分離膜モジュールが知られている。この多管式分離膜モジュールに用いる管状分離膜は、管状の多孔質セラミック支持体と、該支持体の外周面に設けられたゼオライト等からなる多孔質の分離膜とを有する。溶液や混合気体等の流体から特定の成分を分離するためには、溶液の流体を分離膜エレメントの一方（外面）に接触させて、もう一方（内面）を減圧することにより、特定の成分を気化させ分離する方法や、溶液を気化させて気体状態で分離膜に接触させて、非接触面側を減圧して特定成分を分離する方法、加圧状態の混合気体を分離膜に接触させて特定の成分を分離する方法などが知られている（特許文献１，２）。

特許文献１には、管状分離膜の端部にエンドピースを熱収縮チューブによって接続することが記載されている。特許文献２の００３６段落には、管状分離膜の端部へのタンマン管の接続に熱収縮チューブを用いることが記載されている。

特開２００９−６６５０３号公報 特開２０１１−１６１２３号公報

管状体の端部に被接続体を熱収縮チューブによって接続する場合、熱収縮チューブを管状体と被接続体との当接部にまたがった位置に保持する必要がある。この熱収縮チューブの保持を作業者が行うのでは、作業効率が悪い。

本発明は、管状体に対し被接続体を熱収縮チューブによって効率よく接続することができる接続装置及び接続方法を提供することを目的とする。

本発明の熱収縮チューブによる接続装置は、管状体と、該管状体の端面に当接された管状又は柱状の被接続体とを熱収縮チューブで接続するための接続装置であって、ベースと、該ベースから立設された支柱と、該支柱に沿って昇降可能であり、かつ所定高さで停止可能な１対のブロックと、該ブロック間に跨って互いに平行に且つ一定間隔で配置される複数の熱収縮チューブ支持体とを備えてなるものである。

本発明の接続方法は、この接続装置を用いて管状体と被接続体とを接続するものである。

本発明では、管状体及び被接続体の一方をベース上に起立させ、他方を該一方の上端面上に同軸に起立させ、次いで熱収縮チューブをこれらに嵌め通して熱収縮チューブ支持体に当接させて管状体と被接続体との双方に跨った状態とし、次いで熱収縮チューブを加熱して熱収縮させ、管状体と被接続体とに密着させて両者を接続する。

本発明では、熱収縮チューブをプレート等の熱収縮チューブ支持体で支持させて加熱工程を行うので、熱収縮チューブが確実に管状体と被接続体との当接部にまたがって管状体及び熱収縮チューブに被着する。これにより、管状体と被接続体とをしっかりと接続することができる。

本発明によると、ベース上に複数の管状体又は被接続体を配置し、各管状体又は被接続体上に被接続体又は管状体を起立状に載置した後、各々に熱収縮チューブを嵌め通すので、熱収縮チューブを容易に管状体及び被接続体に嵌め通すことができる。また、複数の管状体と被接続体とをまとめて接続することも可能である。

プレート等の熱収縮チューブ支持体をフッ素樹脂製としておくことにより、加熱工程で熱収縮チューブが熱収縮チューブ支持体に付着することが防止される。

実施の形態に係る接続装置の斜視図である。 図１の平面図である。 接続途中の管状分離膜及びエンド管を示す斜視図である。 接続途中の管状分離膜及びエンド管を示す断面図であり、図２のIV−IV線に沿う断面図である。 接続途中の管状分離膜及びエンドプラグを示す斜視図である。 多管式分離膜モジュールのハウジング軸心線方向に沿う断面図である。 図６のVII−VII線断面図である。 図６のVIII−VIII線断面図である。 管状分離膜とエンド管との連結部の拡大断面図である。

図６〜９を参照して、多管式分離膜モジュール１について説明する。

この多管式分離膜モジュール１は、筒軸心方向を上下方向とした円筒状ハウジング２と、ハウジング２の軸心線と平行方向に配置された複数の管状分離膜３の連結体と、ハウジング２内の上部に設けられた支持板５及び底部に設けられた支持板１５と、ハウジング２の上端に取り付けられたトップカバー６Ａ及び下端に取り付けられたボトムカバー６Ｂと、支持板５，１５と平行にハウジング２内の上部及び下部にそれぞれ配置された第１のバッフル（整流板）７及び第２のバッフル（整流板）８等とを有する。第１のバッフル７は支持板５の下側に配置され、第２のバッフル８は支持板１５の上側に配置されている。

この実施の形態では、管状分離膜３の上端にエンド管４が連結され、管状分離膜３の下端にエンドプラグ２０が連結されている。

ハウジング２の上部の外周面に被処理流体の流入口９が設けられ、下部の外周面に被処理流体の流出口１０が設けられている。流入口９は、支持板５と第１のバッフル７との間の室１１に臨むように設けられている。流出口１０は、支持板１５と第２のバッフル８との間の室１２に臨むように設けられている。バッフル７，８間は膜分離を行うための主室１３となっている。

主室１３内の流れと管状分離膜３内の流れは並流であっても、向流であっても差し支えなく、被処理流体の流入口９と流出口１０とは入れ替えても差し支えない。

多管式分離膜モジュール１は、トップカバー６Ａ側を上にして使用しても（図６）、またボトムカバー６Ｂ側を上にして使用しても差し支えない。

各バッフル７，８には、管状分離膜３を挿通させるための円形の挿通孔７ａ，８ａが設けられており、管状分離膜３の連結体が各挿通孔７ａ，８ａに挿通されている。挿通孔７ａ，８ａの口径は、管状分離膜３の直径（外径）よりも大きく、挿通孔７ａ，８ａの内周面と管状分離膜３の外周面との間に全周にわたって間隙があいている。

支持板５には、管状分離膜３に連結されたエンド管４を支持するための開口５ａが設けられている。エンド管４は、開口５ａに差し込まれており、エンド管４は、溶接、ろう付などにより支持板５の開口５ａに気密に固着されている。支持板５へのエンド管４の取り付けは、エンド管４の外周部および支持板５の開口５ａにねじを切ることにより、ねじ込んでも差し支えない。

各エンド管４の上端側は、トップカバー６Ａと支持板５との間の流出室１６に向って開放している。トップカバー６Ａには、分離された透過流体の取出口６ａが設けられている。

この実施の形態では、ハウジング２の上端及び下端側とトップカバー６Ａ及びボトムカバー６Ｂの外周縁にそれぞれ外向きのフランジ２ａ，２ｂ，６ｂ，６ｃが設けられ、ボルト（図示略）によってこれらが固定されている。支持板５の周縁部は、フランジ２ａ，６ｂ間にガスケット（図示略）を介して挟持されている。

底部の支持板１５から複数のロッド１４が立設され、該ロッド１４にバッフル７，８が支持されている。ロッド１４の上端は支持板５に対しナットなどによって固着されている。バッフル７，８はロッド１４に対しピンなどの係止部材（図示略）によって所定高さに支持されている。

バッフル７，８の外周面とハウジング２の内周面との間には、Ｏリング、Ｖパッキン、Ｃリングなどのシール部材が介在されている。

管状分離膜３は、管状の多孔質支持体と、該多孔質支持体の外周面に形成されたセラミック分離膜としてのゼオライト膜とを有する。多孔質支持体の材質としては、シリカ、α−アルミナ、γ−アルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素などを含むセラミックス焼結体の無機多孔質支持体が挙げられる。

管状分離膜３の下端に連結されたエンドプラグ２０は、略円柱状であり、管状分離膜３の下端を封止している。なお、エンドプラグ２０の上端面からは、エンドプラグ２０の軽量化のために、管状分離膜３の内孔と同軸状に凹穴が設けられてもよい。エンド管４及びエンドプラグ２０は熱収縮フィルム２１（図８）によって管状分離膜３に連結されている。エンド管４及びエンドプラグ２０の材料としては金属、セラミックスなど、流体を透過させないものが例示されるが、これに限定されない。

なお、ゼオライト膜以外の分離膜を有した管状分離膜を用いてもよい。

このように構成された多管式分離膜モジュール１において、被処理流体は流入口９からハウジング２の室１１内に導入され、バッフル７の挿通孔７ａの内周面とエンド管４の外周面との間の間隙を通って主室１３に流入し、主室１３を通った後、バッフル８の挿通孔８ａとエンドプラグ２０との間隙を通って室１２に流出する。主室１３を流れる間に被処理流体の一部の成分が管状分離膜３を透過して管状分離膜３内から流出室１６及び取出口６ａを介して取り出される。透過しなかった流体は、流出口１０から多管式分離膜モジュール１外に流出する。

この多管式分離膜モジュール１では、管状分離膜３を平行に多数本配列設置しており、膜面積が大きいので、効率良く膜分離が行われる。管状分離膜３は通常、数本〜数百本又はそれ以上配置される。

この多数本の管状分離膜３に対し、エンド管４やエンドプラグ２０を接続する作業を行うための接続装置３０について、図１〜５を参照して説明する。

図１の通り、平板状のベース３１から４本の支柱３２が立設されている。各支柱３２は、ベース３１の角部の位置に配置されている。支柱３２，３２に昇降可能にブロック３３が装着されている。ブロック３３は、細長い直方体形状であり、その両端に設けられたガイド孔３３ａに支柱３２が挿通されている。ブロック３３にはロックボルト（図示略）が設けられており、このロックボルトを緩めるとブロック３３が支柱３２に沿って上下動可能となる。ロックボルトを締め込むと、ブロック３３が任意の高さにて固定される。

各ブロック３３の上面に溝３４が所定間隔をおいて複数条設けられている。溝３４は、ブロック３３の長手方向と直交方向にブロック３３の上面を横断して設けられている。

１対のブロック３３，３３に架け渡されるようにプレート３５が配置されており、プレート３５の両端が各ブロック３３の溝３４に挿入されている。この実施の形態では、プレート３５として、ＰＴＦＥなどのフッ素樹脂製のものが用いられている。

この接続装置３０を用いて、管状分離膜３の一端にエンド管４を接続し、次いで管状分離膜３の他端にエンドプラグ２０を接続する作業について次に説明する。

まず、プレート３５をブロック３３から外しておき、エンド管４を備えた支持板５を、エンド管４が上方に直立した状態となるようにベース３１上に載置する。次いで、プレート３５をブロック３３，３３間に架け渡し、プレート３５の下辺側を溝３４に差し込む。次いで、必要に応じ、すべてのエンド管４が各プレート３５，３５間に位置するように支持板５の位置を微調整する。この微調整を行うと、各プレート３５がエンド管４間に落とし込まれるようにして入り込み、各プレート３５が溝３４の最下部まで差し込まれる。なお、支持板５をベース３１上に載置した当初からすべてのエンド管４がプレート３５，３５間に位置している場合には、上記の支持板５の位置微調整は不要である。

次いで、各エンド管４の上側に管状分離膜３をエンド管４と同軸状に載せる。管状分離膜３は１本ずつエンド管４上に載置されてもよいが、チャック装置（図示略）によってまとめて保持し、各エンド管４上にまとめて載置してもよい。

その後、熱収縮チューブ２１を管状分離膜３の上部に外嵌めし、管状分離膜３に沿って下方に移動させる。熱収縮チューブ２１の下端が図３，４のようにプレート３５の上面に当たるまで熱収縮チューブ２１を下方に向って嵌め通す。熱収縮チューブ２１がプレート３５の上面に当接した状態において、熱収縮チューブ２１はエンド管４と管状分離膜３との突き合わせ部分にまたがってエンド管４の上部と管状分離膜３の下部とを包囲する。

すべてのエンド管４上に管状分離膜３が立設され、すべてのエンド管４と管状分離膜との突き合わせ部外周に熱収縮チューブ２１を配置した後、熱収縮チューブ２１を加熱して熱収縮させる。この加熱を行うには、ベース３１を予め加熱チャンバ内に配置しておき、上記の管状分離膜３の立設と熱収縮チューブ２１の嵌め通しを該加熱チャンバ内で行い、これらの作業終了後、加熱チャンバ内を昇温させ、熱収縮チューブ２１を熱収縮させるのが好ましい。

この実施の形態では、プレート３５をフッ素樹脂製としてあるので、熱収縮した熱収縮チューブ２１はプレート３５には付着せず、エンド管４の上端部及び管状分離膜３の下端部外周に密着し、エンド管４と管状分離膜３とを接続する。

その後、図５のようにして、この管状分離膜３の上端にエンドプラグ２０を接続する。すなわち、図１の状態からブロック３３のロックナットを緩め、ブロック３３を管状分離膜３の上端近傍まで上昇させる。ブロック３３の上面が管状分離膜３の上端面から所定距離（具体的には熱収縮チューブ２１の半分程度の長さ）下位となる位置にブロック３３を停止させ、ロックナットを締めてブロック３３を固定する。

次いで、各管状分離膜３の上側にエンドプラグ２０を管状分離膜３と同軸状に起立状に載せる。

この場合も、各エンドプラグ２０を１個ずつ管状分離膜３上に載せてもよく、チャック装置（図示略）によってまとめて各管状分離膜３上に載せてもよい。

その後、エンドプラグ２０に熱収縮チューブ２１を上方から嵌め通し、熱収縮チューブ２１の下端をプレート３５の上面に当接させる。熱収縮チューブ２１はエンドプラグ２０と管状分離膜３との突き合わせ部分にまたがってエンドプラグ２０の下部と管状分離膜３の上部とを包囲する。次いで、加熱チャンバ内を昇温させ、熱収縮チューブ２１を熱収縮させ、管状分離膜３の上端部とエンドプラグ２０の下端部とを熱収縮チューブ２１で接続する。

その後、各プレート３５を撤去し、エンドプラグ２０、管状分離膜３、エンド管４及び支持板５が一体となった管状分離膜接続体をチャンバ外に取り出す。

このようにして、複数の管状分離膜３に対しエンド管４やエンドプラグ２０をまとめて効率よく接続することができる。

この接続方法では、加熱工程の間、熱収縮チューブ２１はプレート３５に支持されて規定高さに保持されており、確実に管状分離膜３とエンド管４又はエンドプラグ２０との双方にまたがって被着するので、管状分離膜３とエンド管４又はエンドプラグ２０との接続強度が高く、接続信頼性も高い。また、プレート３５がフッ素樹脂製であるため、熱収縮チューブ２１が付着せず、作業性も良好である。

上記説明では、管状分離膜３に対しエンド管４を先に接続しているが、エンドプラグ２０を先に接続してもよい。

上記説明では、管状分離膜３とエンド管４又はエンドプラグ２０の端面同士を突き合わせているが、管状分離膜３とエンド管４又はエンドプラグ２０の一方の先端を他方の先端に入り込ませてもよい。

本発明装置は、管状分離膜３とエンド管４、エンドプラグ２０との接続以外にも用いることができる。例えば、管状分離膜３同士の間に介在されて管状分離膜３同士を連通させるジョイント管を管状分離膜３に連結する場合にも用いることができる。また、管状分離膜３以外の管状体と、それに対する被接続体との接続にも用いることができる。

１ 多管式分離膜モジュール
２ ハウジング
３ 管状分離膜
４ エンド管
５ 支持板
７，８ バッフル
２１ 熱収縮フィルム
３０ 接続装置
３１ ベース
３２ 支柱
３３ ブロック
３４ 溝
３５ プレート

Claims (7)

1. 管状体と、該管状体の端面に当接された管状又は柱状の被接続体とを熱収縮チューブで接続するための接続装置であって、
   ベースと、
   該ベースから立設された支柱と、
   該支柱に沿って昇降可能であり、かつ所定高さで停止可能な１対のブロックと、
   該ブロック間に跨って互いに平行に且つ一定間隔で配置される複数の熱収縮チューブ支持体と
   を備えてなる熱収縮チューブによる管状体と被接続体との接続装置。
2. 請求項１において、前記支柱は前記ベースから４本立設されており、各支柱は、四角形の四角部に位置する位置関係にて配置されており、
   前記ブロックは、１対の支柱間にまたがるように延設されていることを特徴とする接続装置。
3. 請求項２において、前記熱収縮チューブ支持体はプレートであり、プレート面を上下方向とするように配置されており、
   前記ブロックの上面に、一定間隔で溝が設けられており、
   該プレートが該溝に係合していることを特徴とする接続装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、前記熱収縮チューブ支持体はフッ素樹脂製であることを特徴とする接続装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の接続装置を用いて管状体と被接続体とを接続する方法であって、
   管状体と被接続体との一方を前記ベース上に起立状態にて配置する工程と、
   該管状体と被接続体との他方を該一方の上端に起立状態にて載置する工程と、
   該管状体と被接続体とに跨るように熱収縮チューブを嵌め通し、該熱収縮チューブの下端を前記熱収縮チューブ支持体に当接させる工程と、
   加熱して該熱収縮チューブを熱収縮させ、管状体及び被接続体の外周面に密着させる加熱工程と
   を有する管状体と被接続体との接続方法。
6. 請求項５において、管状体又は被接続体をベース上に複数個配置し、すべての管状体又は被接続体上に被接続体又は管状体を起立状態にて載置し、各管状体及び被接続体にそれぞれ前記熱収縮チューブを嵌め通した後、前記加熱工程を行うことを特徴とする接続方法。
7. 請求項５又は６において、管状体は管状分離膜であることを特徴とする接続方法。

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