JPS647803B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、医療用、その他一般産業用の流体透
過性材料で形成された中空膜を用いた分離モジユ
ールの製造方法に関し、特にシリコーンゴム製の
中空膜を用いた分離モジユールの製造方法に関す
る。

［従来の技術］ 一般にこの種の中空膜分離モジユールは、２種
類以上の成分を含む混合ガスから特定の成分ガス
を分離する場合、あるいは液体とガスとの間でガ
ス交換をおこなう場合、または混合液体の濃縮、
精製等をおこなう場合等に広く使用されている。
そして、このような中空膜分離モジユールの基本
的な構造は第１図に模式的に示すように構成され
ている。すなわち、図中の１の円筒状の本体であ
つて、この本体１内には中空膜２が挿通されてい
る。なお、この中空膜２は実際には多数本が挿通
されているが、この第１図では理解を容易にする
ため、１本の中空膜２のみを示す。この中空膜２
はたとえば酢酸セルロースやシリコーンゴム等の
ガス透過性材料で形成され、細径の中空管状をな
している。そして、この中空膜２の端部外周と本
体１の端部内周面との間には接着剤が充填され、
端末密封部３を形成している。そして、上記中空
膜２はこの端末密封部３内に埋設され、この端末
密封部３の端面に開口している。そして、上記中
空膜２の外周面と本体１の内周面との間には空間
部が形成され、また本体１の周壁部には透過ガス
流出口５が形成され、この空間部４に連通してい
る。また、上記本体１の両端は蓋体６によつて閉
塞され、この蓋体６にはそれぞれ混合ガス流入口
７および混合ガス流出口８が形成され、これら混
合ガス流入口７および混合ガス流出口８は上記の
中空膜２内に連通している。そして、分離すべき
混合ガスはこの混合ガス流入口７から中空膜２内
に供給され、この中空膜２を通して特定のガスが
空間部４内に透過し、この透過したガスは透過ガ
ス流出口５から流出するように構成されている。

このような中空膜分離モジユールを製造するに
は、まず中空膜２を数千ないし数万本束ねて中空
膜束を形成し、この中空膜束を本体１内に挿通
し、この本体１の端部内に未硬化の接着剤を充填
していた。この接着剤の充填の際には、この本体
１を水平面内で回転させ、遠心力によつて両端部
に同時に接着剤を充填することがなされている。

ところで、上記中空膜２の材料は各種の条件に
対応して各種の材料が使用されているが、この材
料としてシリコーンゴムが使用される。このシリ
コーンゴムはその透過特性、また生体に悪影響を
与えない等、優れた特性を備えている。しかし、
このシリコーンゴムは軟質であり、細径の中空膜
に形成した場合にこの中空膜がきわめて柔軟とな
つてしまう。このため、製造の際の取扱いが面倒
であり、特に接着剤を充填する際に遠心力や接着
剤の流動等によつて容易に移動、変形してしまう
不具合があつた。また、このシリコーンゴムは他
の接着剤との接着性が悪いため、端部に充填する
接着剤はシリコーン樹脂系の接着剤を使用しなけ
ればならない。しかし、このシリコーン樹脂系接
着剤は一般に粘性が高く、このシリコーン樹脂系
接着剤をこのシリコーンゴム中空膜の間に浸透さ
せるのは困難であつた。

このため、従来このシリコーンゴム中空膜を用
いた分離モジユールを製造する際には、まず多数
本の中空膜を束ねて中空膜束を形成し、この中空
膜束の端部の中空膜間の間隙にシリコーンゴム樹
脂系接着剤を浸透、硬化させ、この中空膜束の端
部を固着してからこの中空膜束を本体内に挿入
し、この中空膜束と本体との間にシリコーン樹脂
系接着剤を充填していた。しかし、上述したよう
に、粘性の高いシリコーン樹脂系接着剤を軟質の
シリコーン中空膜の間に含浸させるのは困難であ
り、この端部への接着剤の含浸作業は熟練者の手
作業に頼らざるを得なかつた。このため作業の能
率が低く、また安定した品質を維持するのが困難
であつた。

また、このような中空膜束の端部に接着剤を含
浸させる方法として、この中空膜束の端部に多孔
質のスリーブを嵌合してこの中空膜束を結束し、
次にこの多孔質のスリーブを介して接着剤を供給
し、この中空膜束の端部に接着剤を含浸させる方
法もある。しかし、このような方法によつてもこ
の中空膜束の端部に接着剤を能率的かつ確実に含
浸させるのは困難であつた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は以上の事情に基づいてなされたもの
で、軟質のシリコーンゴム中空膜束の端部に粘性
の高いシリコーン樹脂系接着剤を確実かつ能率的
に充填することが出来るシリコーンゴム中空膜を
用いた分離モジユールの製造方法を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以上の目的を達成するため、シリコ
ーンゴム製の中空管状をなす多数の中空膜を束ね
て形成され端部が接着剤で固着されていない自由
状態の中空膜束を形成する工程と、この中空膜束
を両端が開口した筒状の本体内に挿入する工程
と、この本体の端部内に環状の閉塞体を挿入しこ
の閉塞体によつてこの本体の端部内周面と上記中
空膜束の外周との間を閉塞するとともにこの中空
膜束をこの本体の中心部に保持する工程と、上記
本体を鉛直方向に沿つて保持しこの本体の上側の
端部内において上記中空膜束の上記閉塞体より上
方の部分を重力によつてこれらの中空膜相互間の
間隔を拡大させるとともにこの本体の端部内に未
硬化のシリコーン樹脂系接着剤を供給しこの接着
剤を重力によつて中空膜間の間隙およびこの中空
膜束と本体の端部内面との間に充填し、この接着
剤を硬化させる工程、とを備えたものである。

［作用］ 以上の如く構成された本発明の方法によれば、
中空膜は可撓性が大であるので、上向きの本体端
部内の中空膜束の端部は重力によつて広がり、こ
の端部の各中空膜間の間隙が大きくなる。また、
この本体の端部内に供給された接着剤は重力によ
つてこの中空膜の間およびこの中空膜束と本体の
端部内面との間に充填される。したがつて、粘性
が高いこのシリコーン樹脂系接着剤でもこれらの
間隙に確実に充填させることができ、またこの接
着剤は重力によつて徐々に浸透してゆくのでこの
軟質のシリコーンゴム中空膜を変位させたり変形
させることはない。また、この中空膜は閉塞体に
よつて所定の位置に保持され、またこの閉塞体に
よつて接着剤が本体内に流入するのを防止する。
そして、所定の時間だけ放置し、この樹脂が充分
に浸透しかつ硬化したら、反対側の端部について
も同様に接着剤を充填する。この方法は、本体の
端部に接着剤を供給した後は所定の時間だけ放置
しておくだけでよく、作業に熟練を必要とせず、
安定した品質の製品が得られる。

［実施例］ 以下本発明を一実施例に従つて説明する。ま
ず、この一実施例の方法によつて製造するシリコ
ーンゴム中空膜を用いた分離モジユールの構成を
第２図に従つて説明する。図中の１０１は本体で
あつて、この本体１０１は両端が開口した筒状を
なしている。そして、この本体１０１の両端部は
内径および外径が拡径され、端部大径部１０２が
形成されている。なお、この端部大径部１０２と
本体１０１の中央部分との間の内面はテーパ状を
なし、テーパ面１０３がそれぞれ形成されてい
る。そして、この本体１０１内には中空膜束１０
４が挿通されている。この中空膜束１０４は数千
ないし数万の中空膜１０５を束ねたものである。
これらの中空膜１０５はガス透過性材料であるシ
リコーンゴム材料から形成され、細径の中空管状
をなしている。そして、上記の本体１０１の端部
体系部１０２内にはそれぞれシリコーン樹脂系接
着剤１０６が充填され、このシリコーン樹脂系接
着剤は１０６は本体１０１の内面とこの中空膜束
１０４との間および中空膜１０５間の間隙内に充
填され、端末密封部１０７を形成している。そし
て、上記中空膜１０５の端部はこの端末密封部１
０７の端面にそれぞれ開口している。また、上記
本体１０１の中央部分の内面と中空膜束１０４と
の間の空間は空間部１０８に形成され、またこの
本体１０１の周壁部には透過ガス流出口１０９が
形成され、この透過ガス流出口１０９は上記の空
間部１０８に連通している。また、上記本体１０
１の両端には蓋体１１０がそれぞれ取付けられ、
これらの蓋体１１０によつてこの本体１０１の両
端は閉塞されている。そして、これらの蓋体１１
０の内面には上記中空膜束１０４の端部に対応し
て流通凹部１１１がそれぞれ形成されている。ま
た、一方の蓋体１１０には混合ガス流入口１１２
が形成され、また他方の蓋体１１０には混合ガス
流出口１１３が形成され、これらは上記流通凹部
１１１にそれぞれ連通している。そして、分離処
理すべき混合ガスは上記の混合ガス流通口１１２
から流通凹部１１１を通つて各中空膜１０５内に
流通され、これらの中空膜１０５を透過して特定
成分のガスが空間部１０８に流れ、この透過ガス
は透過ガス流出口１０９から流出し、また残りの
混合ガスは中空膜１０５の端部から流通凹部１１
１を介して混合ガス排出口１１３から排出される
ように構成されている。なお、１１４は後述する
製造方法で使用する閉塞体である。

次に、上記の如き分離モジユールを製造する方
法を説明する。まず、中空膜１０５を所定本数だ
け束ね、中空膜束１０４を形成し、この中空膜束
１０４を第３図に示す如く本体１０１内に挿通す
る。この中空膜束１０４の端部は接着剤等で固着
されておらず、自由な状態としておく。またこの
場合、この中空膜束１０４の長さはこの本体１０
１の長さより長くしておく。したがつて、第３図
に示す如くこの中空膜束１０４の端部はこの本体
１０１の端面より突出する。次に、第４図に示す
如く、本体１０１の端部大径部１０２とこの本体
１０１の中央部の間に形成されたテーパ面１０３
の部分に閉塞体１１４を挿入する。この閉塞体１
１４は環状をなし、上記の中空膜束１０４の外周
面に密接するとともにその外周面はテーパ面１１
３に対応したテーパ状をなし、このテーパ面１０
３に密着して中空膜束１０４の外周面と本体１０
１の内周面との間の空隙を閉塞し、端部大径部１
０２と空間部１０８とを区画する。次にこの本体
１０１を鉛直方向に沿つて保持するとともに端部
大径部１０２内に未硬化のシリコーン樹脂系接着
剤１０６を供給し、所定時間放置する。この場
合、この中空膜１０５はシリコーンゴム製で柔軟
であり、したがつてこの上向き側の端部ではこの
中空膜束の端部は重力によつてこれら中空膜が広
がり、各中空膜の間の間隙が拡大する。そして、
この本体１０１の端部大径部１０２内に供給され
たシリコーン樹脂系接着剤１０６は重力によつて
流動し、これら中空膜１０５の間の間隙およびこ
の中空膜束１０４とこの端部大径部１０２の内面
との間に充填される。なお、この中空膜束１０４
と端部大径部１０２との間の空間は閉塞体１１４
によつて閉塞されており、この空間を通つて接着
剤が空間部１０８内に流れ落ちることはない。ま
た、この閉塞体１１４の部分では中空膜束１０４
が径方向に圧縮されているので中空膜１０５間の
間隙が小さくなつており、この中空膜１０５の間
の間隙を通つて接着剤が空間部１０８に流れ落ち
ることはない。このシリコーン樹脂系接着剤１０
６は、一般に比較的粘性が高いが、上述したよう
に、この中空膜束の端部すなわち上記の閉塞体１
１４より端部側の部分では、重力によつて中空膜
１０５間の間隙が広くなつているので、このよう
に粘性の高いシリコーン樹脂系接着剤であつても
これら中空膜１０５の間に確実に浸透する。ま
た、この接着剤１０６は重力により徐々に流動す
るので、柔軟な中空膜１０４を変形させたり変位
させたりすることはない。すなわち、一般に粘性
流体が流動する場合にはその流動抵抗は流動速度
に比例する。したがつて本発明の如く重力によつ
てこの接着剤をゆつくり流動させればこの接着剤
の内部のせん断応力はきわめて小さくなり、よつ
てこの接着剤の流動の際に中空膜１０５に与える
荷重もきわめて小さくなり、これら中空膜１０５
の変形、変位を生じることはない。なお、この接
着剤１０６の粘性があまり高いと中空膜１０５間
に浸透するまでに長時間を必要とし、非能率的で
あるとともに充分に浸透しない前に硬化してしま
うことがあり、また粘性が低すぎると中空膜１０
５間の間隙を通つて空間部１０８内に流れ落ちて
しまうので、この接着剤１０６の粘度は適当な範
囲にあることが好ましい。この粘度は中空膜１０
５の径、本数、接着剤の硬化時間等に対応して設
定されるが、一般的な条件のもとでは約10〜100
ポアズの範囲内が好ましい。

そして、この一方の端部において上記の接着剤
１０６が硬化したら、この本体１０１を転倒さ
せ、反対側の端部を上向きにして鉛直に保持し、
上記と同様にこの反対側の端部に接着剤１０６を
充填、硬化させる。そして、これら接着剤１０６
が硬化したら、この本体１０１の端面から突出し
た接着剤１０６および中空膜１０５をこの本体１
０１の端面に沿つて切断する。従つて、これら中
空膜１０５はこの切断端面に開口する。そして、
上記の蓋体１１０を取付けてこの分離モジユール
を完成する。

この方法によれば、柔軟なシリコーンゴム中空
膜の間の間隙内に粘性の高いシリコーン樹脂系接
着剤を確実に充填でき、しかもこの中空膜に無理
な変形、変位を生じることがない。また、この方
法は本体の端部内に接着剤を供給した後所定時間
放置しておくだけでよく、作業に熟練を必要とせ
ず、常に一定の品質の製品を製造することができ
る。

なお、本体の端部の内径は中空膜束が広がるの
に充分な径であればよく、必ずしも端部大径部を
形成しなくてもよい。

また本発明の方法によつて製造される分離モジ
ユールは混合ガスを分離するものには限定され
ず、液体とガスとの間でガス交換をおこなうも
の、または液体を濃縮精製するものであつてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は中空膜分離モジユールの基本的な構成
を示す断面図、第２図は本発明の一実施例方法に
よつて製造する分離モジユールの縦断面図、第３
図ないし第６図は本発明の一実施例を工程順に示
す縦断面図である。 １０１…本体、１０２…端部大径部、１０４…
中空膜束、１０５…シリコーンゴム中空膜、１０
６…シリコーン樹脂系接着剤、１０７…端未密封
部、１１４…閉塞部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリコーンゴム製の中空管状をなす多数の中
   空膜を束ねて形成され端部が接着剤で固着されて
   いない自由状態の中空膜束を形成する工程と、こ
   の中空膜束を両端が開口した筒状の本体内に挿入
   する工程と、この本体の端部内に環状の閉塞体を
   挿入しこの閉塞体によつてこの本体の端部内周面
   と上記中空膜束の外周との間を閉塞するとともに
   この中空膜束をこの本体の中心部に保持する工程
   と、上記本体を鉛直方向に沿つて保持しこの本体
   の上側の端部内において上記中空膜束の上記閉塞
   体より上方の部分を重力によつてこれら中空膜相
   互間の間隔を拡大させるとともにこの本体の端部
   内に未硬化のシリコーン樹脂系接着剤を供給しこ
   の接着剤を重力によつて中空膜間の間隙およびこ
   の中空膜束と本体の端部内面との間に充填し、こ
   の接着剤を硬化させる工程とを具備したことを特
   徴とするシリコーンゴム中空膜を用いた分離モジ
   ユールの製造方法。