JPH11104467A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 複数本の中空糸膜２、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、
ケース３１内に樹脂３２を注入し硬化させて硬化型樹脂
５とし、この硬化型樹脂５により前記端部をケース３１
内に固定した中空糸膜束樹脂固定部２１ａの切断方法
で、中空糸膜束樹脂固定部２１ａを、その中空糸膜束３
の端部が開口状態となるように荒切り用回転刃１３ａに
より切断し、この切断端面３３ａをフライス型回転刃１
３ｂにより研削し平滑化することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【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方法
及び中空糸膜モジュールを採用した。すなわち、本発明
の請求項１記載の中空糸膜束樹脂固定部の切断方法は、
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た中空糸膜束樹脂固
定部の切断方法で、該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
削し平滑化する方法である。

【０００９】請求項２記載の中空糸膜モジュールは、複
数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束の端部が有底筒状の
ケース内に収納され、該ケース内に注入された樹脂が硬
化されて前記端部が該ケース内に固定された中空糸膜束
樹脂固定部とされ、該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ものである。

【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１
４ｂを上下方向に移動自在に保持する１軸ステージ、１
６ｂ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２
２上に固定するクランパである。クランパ２３ａ及び２
３ｂ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１８
０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１
３ｂ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２３
ａ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２１
ａ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１
３ａ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２１
ａ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１３
ａ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。

【００３６】請求項２記載の中空糸膜モジュールによれ
ば、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
滑化されているので、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 (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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た中
   空糸膜束樹脂固定部の切断方法であって、 該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
   を特徴とする中空糸膜束樹脂固定部の切断方法。
2. 【請求項２】 複数本の中空糸膜を束ねた中空糸膜束の
   端部が有底筒状のケース内に収納され、該ケース内に注
   入された樹脂が硬化されて前記端部が該ケース内に固定
   された中空糸膜束樹脂固定部とされ、該中空糸膜束樹脂
   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ていることを
   特徴とする中空糸膜モジュール。