JPWO2018034183A1 - 中空糸膜モジュール、脱気給気装置、インクジェットプリンタおよび炭酸泉製造装置 - Google Patents

中空糸膜モジュール、脱気給気装置、インクジェットプリンタおよび炭酸泉製造装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、被処理液から気体を除去する、または被処理液に気体を供給するための中空糸膜モジュール(5)であり;中空糸膜束(20)と、中空糸膜束(20)を構成する中空糸膜(22)の開口端部(22a)の開口を保った状態で中空糸膜束(20)の第1の端部(20a)を集束する集束部材(51)とを備え;集束部材(51)が、集束部材(51)を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部を有する中空糸膜モジュール(5)に関する。

Description

本発明は、被処理液から気体を除去する、または被処理液に気体を供給するための中空糸膜モジュール、中空糸膜モジュールを備えた脱気給気装置、脱気給気装置を備えたインクジェットプリンタおよび炭酸泉製造装置に関する。
本願は、2016年8月17日に日本に出願された特願2016−159840に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
中空糸膜モジュールは、液体のろ過の他に、液体からの溶存気体の除去(脱気)または液体への気体の供給(給気)にも用いられる。例えば、中空糸膜モジュールを用いてインクジェットプリンタ用のインクから溶存酸素等を除去する脱気装置、中空糸膜モジュールを用いて原水に炭酸ガスを溶解させて炭酸泉を製造する給気装置等が知られている。
脱気または給気用の中空糸膜モジュールまたはこれを備えた脱気給気装置としては、例えば、下記のものが提案されている。
(1)複数の中空糸膜を引き揃えた中空糸膜束の第1端部が第1チューブシートによって第1端部キャップに固定され、中空糸膜束の第2端部が第2チューブシートによって第2端部キャップに固定されたシェルレス流体接触器の複数が、液密囲い壁内に配置された流体処理用アセンブリ(特許文献1)。
(2)複数の中空糸膜を引き揃えた中空糸膜束の両端に付着する注封を取り囲む矩形のフレームを備えたフラットパネルコンタクタの複数が、ハウジング内に挿入されたコンタクタシステム(特許文献2)。
(3)被処理液容器と、被処理液容器内に収容された複数の中空糸脱気膜と、中空糸脱気膜の端部を被処理液容器内に固定し、被処理液容器内を被処理液室と減圧室とに仕切る接着部および仕切とを備えた膜脱気装置(特許文献3)。
特許第4593719号公報 特表2014−522307号公報 特開平7−68103号公報
(1)の流体処理用アセンブリおよび(2)のコンタクタシステムは、下記の問題を有する。
・中空糸膜束の両端が固定されているため、被処理液が中空糸膜間に流れにくく、中空糸膜を有効利用できない。そのため、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施できない。
・中空糸膜束の両端が固定されているため、中空糸膜モジュール(シェルレス流体接触器またはフラットパネルコンタクタ)自体の構造が複雑である。そのため、中空糸膜モジュールを安価に提供できない。
・中空糸膜束の両端が固定されているため、ケースへの中空糸膜モジュール(シェルレス流体接触器またはフラットパネルコンタクタ)の取付構造が複雑になる。そのため、被処理液に対して有効に膜の配置ができない。また、中空糸膜モジュールをケースに簡易に取り付けられない。また、配管の途中等の任意の箇所に中空糸膜モジュールを組み込むことができない。
(3)の膜脱気装置は、下記の問題を有する。
・複数の中空糸脱気膜が被処理液容器内に固定されているため、中空糸脱気膜を交換する場合は、被処理液容器を含めた膜脱気装置ごと交換する必要がある。そのため、中空糸膜モジュール(膜脱気装置)を安価に提供できない。
・複数の中空糸脱気膜が被処理液容器内に固定されているため、配管の途中等の任意の箇所に中空糸脱気膜を組み込む場合は、膜脱気装置ごと組み込む必要がある。そのため、中空糸膜モジュール(膜脱気装置)を配管の途中等に簡易に取り付けられない。
本発明は、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、取付対象物に簡易に取り付けることができる中空糸膜モジュール;被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、中空糸膜モジュールを簡易に着脱できる脱気給気装置;インクに対して十分に脱気を実施でき、脱気機能を安価に提供でき、中空糸膜モジュールを簡易に着脱できるインクジェットプリンタ、および原水に対して十分に給気を実施でき、給気機能を安価に提供でき、中空糸膜モジュールを簡易に着脱できる炭酸泉製造装置を提供する。
本発明は、下記の態様を有する。
<1>被処理液から気体を除去する、または被処理液に気体を供給するための中空糸膜モジュールであり;中空糸膜束と、前記中空糸膜束を構成する中空糸膜の開口端部の開口を保った状態で前記中空糸膜束の第1の端部を集束する集束部材とを備え;前記集束部材が、前記集束部材を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部を有する、中空糸膜モジュール。
<2>前記接続部が、前記取付対象物の開口に嵌合可能な外部形状を有している、前記<1>の中空糸膜モジュール。
<3>前記接続部が、円柱形状であり;前記取付対象物が、管継手である、前記<2>の中空糸膜モジュール。
<4>前記集束部材が、前記中空糸膜束の第1の端部を収容するハウジングと、前記中空糸膜の開口端部の開口を保った状態で前記中空糸膜束の第1の端部を前記ハウジングに液密に固定する固定部とを備え;前記ハウジングの前記接続部に対応する部分には、前記集束部材を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する取り付けるための取付手段が設けられている、前記<1>〜<3>のいずれかの中空糸膜モジュール。
<5>前記取付手段が、シール部材である、前記<4>の中空糸膜モジュール。
<6>前記取付手段が、ねじである、前記<4>の中空糸膜モジュール。
<7>前記中空糸膜束の第2の端部が、自由端である、前記<1>〜<6>のいずれかの中空糸膜モジュール。
<8>前記中空糸膜束が、U字状に屈曲され、かつ前記中空糸膜束を構成する中空糸膜の屈曲部の位置が略同一に揃えられたものである、前記<1>〜<7>のいずれかの中空糸膜モジュール。
<9>被処理液から気体を除去する、または被処理液に気体を供給するための脱気給気装置であり;前記<1>〜<8>のいずれかの中空糸膜モジュールと、前記中空糸膜モジュールの1個以上が取り付けられた被処理液管または被処理液ケースとを備え;前記中空糸膜モジュールの前記中空糸膜束の露出部が前記被処理液管または前記被処理液ケースの内部に挿入された状態で、前記接続部において前記集束部材が直接または他の部材を介して前記被処理液管または前記被処理液ケースに着脱可能にかつ液密に接続されている、脱気給気装置。
<10>前記接続部を前記被処理液管または前記被処理液ケースの開口に嵌合させることによって前記集束部材が前記被処理液管または前記被処理液ケースに着脱可能にかつ液密に接続されている、前記<9>の脱気給気装置。
<11>前記被処理液管が、前記中空糸膜モジュールの挿入口と、被処理液の入口と、処理液の出口とを有する分岐管である、前記<9>または<10>の脱気給気装置。
<12>前記分岐管が、少なくとも3つの開口を有する管継手と、前記管継手の開口の1つに接続された延長管とを有し;前記管継手の複数の開口のうち、前記延長管が接続された開口以外の少なくとも1つの開口が、前記中空糸膜モジュールの挿入口であり;前記中空糸膜モジュールの前記中空糸膜束の露出部の一部が、前記延長管の内部に位置している、前記<11>の脱気給気装置。
<13>前記被処理液ケースが、前記中空糸膜モジュールの挿入口と、被処理液の入口および処理液の出口を兼ねた液出入口とを有する容器である、前記<9>または<10>の脱気給気装置。
<14>前記集束部材の接続部のうち、前記中空糸膜束の露出部側の接続部が、前記被処理液管または前記被処理液ケースに接続され、前記中空糸膜束の露出部側とは反対側の接続部が、前記中空糸膜モジュールから気体を排出するまたは前記中空糸膜モジュールに気体を供給するガス管に接続されている、前記<9>〜<13>のいずれかの脱気給気装置。
<15>前記集束部材が、前記中空糸膜束の第1の端部を収容するハウジングと、前記中空糸膜の開口端部の開口を保った状態で前記中空糸膜束の第1の端部を前記ハウジングに液密に固定する固定部とを備え;前記ハウジングの前記接続部に対応する部分には、前記集束部材を前記被処理液管または前記被処理液ケースに着脱可能にかつ液密に接続するための第1の取付手段が設けられ;前記被処理液管または前記被処理液ケースには、前記第1の取付手段に対応した第2の取付手段が設けられ;前記第1の取付手段および前記第2の取付手段によって前記中空糸膜モジュールが前記被処理液管または前記被処理液ケースに着脱可能にかつ液密に取り付けられている、前記<9>〜<14>のいずれかの脱気給気装置。 <16>前記第1の取付手段が、シール部材であり、前記第2の取付手段が、シール部材に対応した溝である、前記<15>の脱気給気装置。
<17>前記第1の取付手段および前記第2の取付手段が、ねじである、前記<15>の脱気給気装置。
<18>前記第1の取付手段および前記第2の取付手段が、バヨネット方式である、前記<15>の脱気給気装置。
<19>1個以上のインク容器と、インクを吐出するプリントヘッドと、前記インク容器から前記プリントヘッドに前記インクを送液する送液管と、前記送液管の途中に設けられた前記<9>〜<18>のいずれかの脱気給気装置と、前記脱気給気装置にガス管を介して接続された減圧手段とを備えた、インクジェットプリンタ。
<20>前記<9>〜<18>のいずれかの脱気給気装置と、前記脱気給気装置に原水を供給する原水供給管と、前記脱気給気装置から炭酸泉を排出する炭酸泉排出管と、前記脱気給気装置にガス管を介して接続された炭酸ガス供給手段とを備えた、炭酸泉製造装置。
本発明の中空糸膜モジュールは、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、取付対象物に簡易に取り付けることができる。
本発明の脱気給気装置は、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、中空糸膜モジュールを簡易に着脱できる。
本発明のインクジェットプリンタは、インクに対して十分に脱気を実施でき、脱気機能を安価に提供でき、中空糸膜モジュールを簡易に着脱できる。
本発明の炭酸泉製造装置は、原水に対して十分に給気を実施でき、給気機能を安価に提供でき、中空糸膜モジュールを簡易に着脱できる。
本発明の中空糸膜モジュールの第1の実施形態を示す正面図である。 図1の中空糸膜モジュールの断面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの第2の実施形態を示す正面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの第3の実施形態を示す断面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの第4の実施形態を示す断面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの第5の実施形態を示す断面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの第6の実施形態を示す断面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの第7の実施形態を示す断面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの第8の実施形態を示す断面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの第9の実施形態を示す断面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの第10の実施形態を示す断面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの第11の実施形態を示す断面図である。 本発明の中空糸膜モジュールの第12の実施形態を示す断面図である。 本発明の脱気給気装置の第1の実施形態を示す断面図である。 本発明の脱気給気装置の第2の実施形態を示す断面図である。 図15の脱気給気装置のXVI−XVI断面図である。 本発明の脱気給気装置の第3の実施形態を示す断面図である。 本発明の脱気給気装置の第4の実施形態を示す断面図である。 本発明の脱気給気装置の第5の実施形態を示す断面図である。 本発明の脱気給気装置の第6の実施形態を示す断面図である。 本発明の脱気給気装置の第7の実施形態を示す断面図である。 本発明の脱気給気装置の第8の実施形態を示す断面図である。 本発明の脱気給気装置の第9の実施形態を示す断面図である。 本発明のインクジェットプリンタの第1の実施形態を示す概略構成図である。 本発明のインクジェットプリンタの第2の実施形態を示す概略構成図である。 本発明の炭酸泉製造装置の第1の実施形態を示す概略構成図である。
以下の用語の定義は、本明細書および特許請求の範囲にわたって適用される。
「接続部」は、中空糸膜モジュールを取付対象物に取り付けたときに、中空糸膜モジュールにおいて取付対象物に常に接している部分を意味する。
破断強度の単位「N/fil」は、中空糸膜1本(1 filament)あたりの強度(N)を意味する。
中空糸膜の破断強度および破断伸度は、引張試験機を用い、試験長20mmの中空糸膜について、温度:25℃、引張速度:20mm/分の条件にて引張試験を行い、中空糸膜が破断したときの強度および伸度を5回測定して求めた平均値である。
数値範囲を示す「〜」は、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含むことを意味する。
図1〜図26における寸法比は、説明の便宜上、実際のものとは異なったものである。
<中空糸膜モジュールの第1の実施形態>
図1は、本発明の中空糸膜モジュールの第1の実施形態を示す正面図であり、図2は、図1の中空糸膜モジュールの断面図である。
中空糸膜モジュール1は、中空糸膜束20と、集束部材50とを備える。
(中空糸膜束)
中空糸膜束20は、U字状に屈曲され、かつ屈曲部22b以外において長さ方向が引き揃えられた複数の中空糸膜22からなる略円柱形の束である。
中空糸膜束20は、中空糸膜22の開口端部22a側の中空糸膜束20の第1の端部20aおよびその近傍がハウジング30に固定され、中空糸膜22の屈曲部22b側の中空糸膜束20の第2の端部20bが自由端とされている。
中空糸膜束20においては、中空糸膜22の両端の開口端部22aの位置が同一に揃えられている。
中空糸膜束20においては、中空糸膜22の屈曲部22bの位置が略同一に揃えられている。
中空糸膜束20は、屈曲部22b近傍において中空糸膜22を連結しつつ中空糸膜22の長さ方向に直交する方向に延びる拘束糸条24をさらに有する。なお、図示例においては、中空糸膜束に拘束糸条を設けているが、中空糸膜モジュールの用途によっては、中空糸膜束に拘束糸条を設けなくてもよい。
中空糸膜束20の中空糸膜22の外側は、中空糸膜モジュール1の外部の第1の空間Aに接する。
中空糸膜束20の中空糸膜22の内側は、ハウジング30の内部の第2の空間Bに連通する。
中空糸膜モジュール1においては、中空糸膜22が第1の空間Aに露出しているため、中空糸膜22は、接触によって破損しない程度の機械的強度(破断強度および破断伸度)を有することが好ましい。
したがって、中空糸膜22の破断強度は、0.8〜9N/filが好ましく、1〜5N/filがより好ましい。中空糸膜22の破断伸度は、70〜400%が好ましく、140〜300%がより好ましい。
中空糸膜22の外径は、より効率的に中空糸膜22の外表面で被処理液と接触できる形とするため、550μm以下が好ましく、300μm以下がより好ましい。中空糸膜22の外径の下限は特に限定されないが、中空糸膜22の機械的強度の点から、現実的には100μmである。
中空糸膜22は、被処理液に対して脱気または給気を行なうことができるように、ガス透過性を有する。
中空糸膜22としては、疎水性多孔質膜、均質層および多孔質層を有する複合中空糸膜等が挙げられ、脱気性能または給気性能に優れる点から、複合中空糸膜が好ましく、均質層をその両側から多孔質層で挟み込んだ三層構造の複合中空糸膜がより好ましい。
中空糸膜22の材質としては、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4−メチルペンテン−1)等)、フッ素系樹脂(ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体等)、ポリスチレン系樹脂、ポリスルフォン系樹脂、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリカーボネイト、セルロース誘導体、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、これらのうち1種以上を含む樹脂等が挙げられる。また、これらの樹脂の共重合体や一部に置換基を導入したものであってもよい。耐薬品性や環境負荷への配慮の点から、ポリオレフィンが好ましく、固定部を形成する際の取扱性、被処理液への溶出の低さの点から、ポリエチレン、ポリプロピレンが特に好ましい。
拘束糸条24は、例えば、チェーンステッチ(鎖編み)の糸条等である。拘束糸条24は、後述する中空糸膜モジュール1の製造方法において、中空糸膜束20の前駆体である中空糸膜シート状物となるラッセル編地を作製する際に、ラッセル編地における緯糸である中空糸膜22のズレを抑えるためにラッセル編地の両側部に設けられる経糸である。
拘束糸条24としては、ポリエステル繊維等の耐水性を有する合成繊維製のマルチフィラメント糸または紡績糸が挙げられる。拘束糸条24の材質としては、中空糸膜モジュール1の用途に応じて任意の材質のものが選定される。
(集束部材)
集束部材50は、ハウジング30と、固定部40とを備える。
(ハウジング)
ハウジング30は、中空糸膜22の両端の開口端部22aが揃えられた、中空糸膜束20の第1の端部20aおよびその近傍のみを収容する部材である。
ハウジング30は、中空糸膜束20の第1の端部20aが挿入される側に開口した有底円筒形状のハウジング本体32(接続部)と、ハウジング本体32の底部から側方に延びるフランジ部34(接続部)と、ハウジング本体32の底部から軸方向に延びる気体出入口ノズル36(接続部)とを有する。
ハウジング本体32内には、中空糸膜22の内側に連通する第2の空間Bが形成されている。ハウジング本体32の外周面には、ねじ38(取付手段)が形成されている。ねじ38は、集束部材50を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続するための取付手段である。
気体出入口ノズル36には、ハウジング本体32の第2の空間Bに連通する気体の出入口30aが形成されている。気体出入口ノズル36の先端には、ガス管(図示略)等を接続するためのホース継手39(取付手段)が形成されている。
ハウジング30の材質としては、機械的強度および耐久性を有する材料が挙げられ、例えば、ポリカーボネイト、ポリスルフォン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ABS樹脂、変成ポリフェニレンエーテル等が挙げられる。
(固定部)
固定部40は、中空糸膜22の開口端部22aの開口を保った状態で中空糸膜束20の第1の端部20aおよびその近傍のみをハウジング30のハウジング本体32に液密に固定し、かつ中空糸膜22の外側の第1の空間A(一次側)と、中空糸膜22の内側に連通する第2の空間B(二次側)とを液密に仕切るものである。
固定部40は、中空糸膜22の開口端部22aがハウジング本体32の開口から挿入され、中空糸膜22の開口端部22aおよびその近傍以外がハウジング30外となるように、中空糸膜束20の開口端部22aおよびその近傍のみを、ハウジング本体32の開口およびその近傍に固定する。
第1の空間Aは、後述する脱気給気装置においては被処理液の入口および処理液の出口と連通し、被処理液の流路となる。第1の空間Aには、中空糸膜束20が存在し、被処理液が中空糸膜22と接触する。
第2の空間Bは、ハウジング本体32と固定部40とに囲まれた空間である。第2の空間Bは、気体の出入口30aと連通し、気体の流路となる。
固定部40の材料となるポッティング材としては、熱硬化性樹脂(ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等)、熱可塑性樹脂(ポリオレフィン、フッ素系樹脂等)が挙げられる。
(中空糸膜モジュールの製造方法)
第1の実施形態の中空糸膜モジュール1は、例えば、下記の手順にて製造できるが、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法については、これに限定されるものではない。
・ラッセル編機を用い、緯糸である中空糸膜22をあらかじめ設定された長さで折り返しながら、両側の折り返し部分をチェーンステッチの経糸にて連結させることによって、ラッセル編地の中空糸膜シート状物を製造する。
・中空糸膜22の屈曲部が端面となるように略円柱形に巻き回された中空糸膜シート状物の一方の折り返し端部を、ハウジング本体32の一部となる円筒状部材に挿入する。
・円筒状部材内に液状のポッティング材を供給し、硬化または固化させることによって固定部40を形成する。
・固定部40の端部を、中空糸膜シート状物の折り返し端部ごと切断し、中空糸膜22の開口端部22aを形成する。
・円筒状部材に、ハウジング本体32の底部とフランジ部34と気体出入口ノズル36とが一体化した部材を接着させ、中空糸膜モジュール1を得る。
(作用機序)
以上説明した第1の実施形態の中空糸膜モジュール1にあっては、下記の理由から、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施できる。
(i)中空糸膜束20の第1の端部20aおよびその近傍のみがハウジング30に固定され、第2の端部20bが自由端とされているため、被処理液が中空糸膜22間に流れやすく、中空糸膜22を有効利用できる。そのため、中空糸膜モジュール1は、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施できる。
以上説明した第1の実施形態の中空糸膜モジュール1にあっては、下記の理由から、安価に提供できる。
(ii)中空糸膜束20の第1の端部20aおよびその近傍のみがハウジング30に固定されているため、中空糸膜束の両端が固定されている中空糸膜モジュールに比べ、中空糸膜モジュール1自体の構造が単純である。
(iii)集束部材50を取付対象物(脱気給気装置の被処理液管または被処理液ケース、ガス管等)に着脱可能にかつ液密に接続するためのねじ38(取付手段)やホース継手39(取付手段)がハウジング30に設けられているため、中空糸膜束20を交換する場合は、被処理液管または被処理液ケースを含めた脱気給気装置ごと交換する必要がない。
(iv)前記(ii)および(iii)によって、中空糸膜モジュール1は、安価に提供できる。
以上説明した第1の実施形態の中空糸膜モジュール1にあっては、下記の理由から、取付対象物(脱気給気装置の被処理液管または被処理液ケース、ガス管等)に簡易に取り付けることができる。
(v)中空糸膜束20の第1の端部20aおよびその近傍のみがハウジング30に固定され、第2の端部20bが自由端とされているため、中空糸膜束の両端が固定されている中空糸膜モジュールに比べ、取付対象物への中空糸膜モジュール1の取付構造が単純になる。
(vi)前記(v)に加え、集束部材50を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続するためのねじ38(取付手段)やホース継手39(取付手段)がハウジング30に設けられている。
(vii)前記(v)および(vi)によって、中空糸膜モジュール1を取付対象物に簡易に取り付けることができる。
以上説明した第1の実施形態の中空糸膜モジュール1にあっては、中空糸膜束20における中空糸膜22がU字状に屈曲されているため、中空糸膜束20の第2の端部20bを固定部に固定する必要がない。そのため、中空糸膜束20の第2の端部20bが開放され、中空糸膜22間に残存していた気体が抜けやすくなり、被処理液を中空糸膜22間に均一に流すことができる。そのため、被処理液に対してさらに十分に脱気または給気を実施できる。
また、中空糸膜22がU字状に屈曲されているため、少ない本数の中空糸膜22で所望の中空糸膜22の密度を確保できる。そのため、中空糸膜モジュール1の製造効率が向上する。
また、中空糸膜22がU字状に屈曲されているため、自立状態を保持しやすくなり、過度に中空糸膜束20が拡散することを抑制できる。そのため、中空糸膜束20全体に被処理液が広がりやすくなり、被処理液に対してさらに十分に脱気または給気を実施できる。
以上説明した第1の実施形態の中空糸膜モジュール1にあっては、中空糸膜束20が、屈曲部22bの位置が略同一に揃えられたものであるため、被処理液が局所に偏って流れにくくなり、中空糸膜束20が拡散することを抑制できることで、中空糸膜束20全体に被処理液が広がりやすくなり、被処理液に対してさらに十分に脱気または給気を実施できる。
以上説明した第1の実施形態の中空糸膜モジュール1にあっては、中空糸膜束20が、中空糸膜22を連結しつつ中空糸膜22の長さ方向に直交する方向に延びる拘束糸条24を有するため、中空糸膜束20の自立状態を確実に保持しやすくなり、過度に中空糸膜束20が拡散することを好適に抑制できる。被処理液の粘性が高い場合には、中空糸膜22は大きく拡散しやすくなるため、拘束糸条24は、特に被処理液の粘性が高い場合に有効に機能する。
<中空糸膜モジュールの第2の実施形態>
図3は、本発明の中空糸膜モジュールの第2の実施形態を示す正面図である。
第2の実施形態の中空糸膜モジュール2は、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と下記の点で相違する。
・ハウジング30においては、取付手段として、ねじ38の代わりにOリング42(シール部材)がハウジング本体32の外周面の周方向に設けられている。
以下、第1の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(Oリング)
Oリング42は、集束部材50を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続するための取付手段である。
Oリング42の材質としては、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、パーフロロエラストマー等のエラストマーが挙げられる。
(中空糸膜モジュールの製造方法)
第2の実施形態の中空糸膜モジュール2は、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と同様にして製造できる。
(作用機序)
以上説明した第2の実施形態の中空糸膜モジュール2にあっては、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と同じ作用機序によって、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と同じ効果を発揮できる。
<中空糸膜モジュールの第3の実施形態>
図4は、本発明の中空糸膜モジュールの第3の実施形態を示す断面図である。
第3の実施形態の中空糸膜モジュール3は、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と下記の点で相違する。
・中空糸膜束20が、拘束糸条24の代わりに、屈曲部22bおよびその近傍において中空糸膜22を集束する拘束樹脂26をさらに有する。
以下、第1の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(拘束樹脂)
拘束樹脂26は、中空糸膜束20の第2の端部20bおよびその近傍のみを集束するものであり、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1における拘束糸条24と同じ機能を発揮する。
拘束樹脂26の材料となるポッティング材としては、熱硬化性樹脂(ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等)、熱可塑性樹脂(ポリオレフィン、フッ素系樹脂等)が挙げられる。
(作用機序)
以上説明した第3の実施形態の中空糸膜モジュール3にあっては、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と同じ作用機序によって、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と同じ効果を発揮できる。
<中空糸膜モジュールの第4の実施形態>
図5は、本発明の中空糸膜モジュールの第4の実施形態を示す断面図である。
中空糸膜モジュール4は、中空糸膜束20’と、集束部材50’とを備える。
以下、第1の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(中空糸膜束)
中空糸膜束20’は、U字状に屈曲され、かつ屈曲部22b以外において長さ方向が引き揃えられた複数の中空糸膜22からなるシート状の束である。
中空糸膜束20’は、中空糸膜22の開口端部22a側の中空糸膜束20’の第1の端部20aおよびその近傍がハウジング30’に固定され、中空糸膜22の屈曲部22b側の中空糸膜束20’の第2の端部20bが自由端とされている。
中空糸膜束20’においては、中空糸膜22の両端の開口端部22aの位置が同一に揃えられている。
中空糸膜束20’においては、中空糸膜22の屈曲部22bの位置が略同一に揃えられている。
中空糸膜束20’は、屈曲部22b近傍において中空糸膜22を連結しつつ中空糸膜22の長さ方向に直交する方向に延びる拘束糸条24をさらに有する。なお、図示例においては、中空糸膜束に拘束糸条を設けているが、中空糸膜モジュールの用途によっては、中空糸膜束に拘束糸条を設けなくてもよい。
(集束部材)
集束部材50’は、ハウジング30’と、固定部40とを備える。
(ハウジング)
ハウジング30’は、中空糸膜22の両端の開口端部22aが揃えられた、中空糸膜束20’の第1の端部20aおよびその近傍のみを収容する部材である。
ハウジング30’は、中空糸膜束20’の第1の端部20aが挿入される側壁がスリット状に開口し、両端面が封止された長尺の角筒形状のハウジング本体32’(接続部)と、ハウジング本体32’の片端面から軸方向に延びる気体出入口ノズル36(接続部)とを有する。
ハウジング本体32’内には、中空糸膜22の内側に連通する第2の空間Bが形成されている。中空糸膜束20’の中空糸膜22の長さ方向に平行な2つの側壁および両端面には、枠状のシール部材44(取付手段)が設けられている。シール部材44は、集束部材50’を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続するための取付手段である。シール部材44の材質としては、上述したOリング42の材質と同様のものが挙げられる。
気体出入口ノズル36には、ハウジング本体32’の第2の空間Bに連通する気体の出入口30aが形成されている。気体出入口ノズル36の先端には、ガス管(図示略)等を接続するためのホース継手39(取付手段)が形成されている。
(固定部)
固定部40は、中空糸膜22の開口端部22aの開口を保った状態で中空糸膜束20’の第1の端部20aおよびその近傍のみをハウジング30’のハウジング本体32に液密に固定し、かつ中空糸膜22の外側の第1の空間A(一次側)と、中空糸膜22の内側に連通する第2の空間B(二次側)とを液密に仕切るものである。
固定部40は、中空糸膜22の開口端部22aがハウジング本体32’のスリット状の開口から挿入され、中空糸膜22の開口端部22aおよびその近傍以外がハウジング30’外となるように、中空糸膜束20’の開口端部22aおよびその近傍のみを、ハウジング本体32’の開口およびその近傍に固定する。
第1の空間Aは、後述する脱気給気装置においては被処理液の入口および処理液の出口と連通し、被処理液の流路となる。第1の空間Aには、中空糸膜束20’が存在し、被処理液が中空糸膜22と接触する。
第2の空間Bは、ハウジング本体32’と固定部40とに囲まれた空間である。第2の空間Bは、気体の出入口30aと連通し、気体の流路となる。
(中空糸膜モジュールの製造方法)
第4の実施形態の中空糸膜モジュール4は、例えば、下記の手順にて製造できるが、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法については、これに限定されるものではない。
・ラッセル編機を用い、緯糸である中空糸膜22をあらかじめ設定された長さで折り返しながら、両側の折り返し部分をチェーンステッチの経糸にて連結させることによって、ラッセル編地の中空糸膜シート状物を製造する。
・上面および底面がスリット状に開口した角筒形状のハウジング本体上部32aのスリット状の開口に、中空糸膜シート状物を、中空糸膜22の長さ方向がハウジング本体上部32aの軸方向に直交するように挿入する。
・ハウジング本体上部32aを樹脂受け容器(図示略)に入れ、ハウジング本体上部32aのスリット状の開口およびその近傍に液状のポッティング材を供給し、硬化または固化させることによって固定部40を形成する。
・樹脂受け容器を取り外し、ハウジング本体上部32aの固定部40の下部を、中空糸膜シート状物の折り返し端部ごと切断し、中空糸膜22の開口端部22aを形成する。
・ハウジング本体上部32aの端面に気体出入口ノズル36付きのハウジング本体下部32bを接合してハウジング本体32’とし、これにシール部材44を取り付け、ハウジング30’を完成させ、中空糸膜モジュール4を得る。
(作用機序)
以上説明した第4の実施形態の中空糸膜モジュール4にあっては、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と同じ作用機序によって、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と同じ効果を発揮できる。
<中空糸膜モジュールの第5の実施形態>
図6は、本発明の中空糸膜モジュールの第5の実施形態を示す断面図である。
中空糸膜モジュール5は、中空糸膜束20と、集束部材51とを備える。
以下、第1の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(中空糸膜束)
中空糸膜束20は、U字状に屈曲され、かつ屈曲部22b以外において長さ方向が引き揃えられた複数の中空糸膜22からなるシート状の束である。
中空糸膜束20は、中空糸膜22の開口端部22a側の中空糸膜束20の第1の端部20aおよびその近傍が集束部材50によって集束され、中空糸膜22の屈曲部22b側の中空糸膜束20の第2の端部20bが自由端とされている。
なお、中空糸膜束20においては、多数の中空糸膜22が集束部材51によって1つに束ねられているが、図6では、説明のために、1つの中空糸膜22だけを代表的に太い線で示し、他の中空糸膜22は細い一点鎖線で示している。また、図6では、各中空糸膜22は、1つの平面内でU字状に曲がっているように記載されているが、実際には、複数の中空糸膜22が立体的(例えば、円柱形状)に束ねられており、各中空糸膜22は、互いに異なる平面内でU字状に曲がっている。
(集束部材)
集束部材51は、集束樹脂52からなる。
集束樹脂52は、中空糸膜22の開口端部22aの開口を保った状態で中空糸膜束20の第1の端部20aおよびその近傍における中空糸膜22同士を液密に接着するものである。
集束樹脂52の材料となるポッティング材としては、熱硬化性樹脂(ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等)、熱可塑性樹脂(ポリオレフィン、フッ素系樹脂等)が挙げられる。
集束部材51は、後述する管継手等の取付対象物の開口に嵌合可能な円柱形状を有しており、その全体が、集束部材51を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部とされている。
すなわち、集束部材51の、中空糸膜束20の露出部(集束部材51の端面から中空糸膜束20が突出して外部に露出した部分)側が、被処理液管または被処理液ケースに接続される第1の接続部C1とされ、集束部材51の、中空糸膜束20の露出部側とは反対側が、ガス管に接続される第2の接続部C2とされる。
(中空糸膜モジュールの製造方法)
第5の実施形態の中空糸膜モジュール5は、例えば、下記の手順にて製造できるが、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法については、これに限定されるものではない。
・ラッセル編機を用い、緯糸である中空糸膜22をあらかじめ設定された長さで折り返しながら、両側の折り返し部分をチェーンステッチの経糸にて連結させることによって、ラッセル編地の中空糸膜シート状物を製造する。
・中空糸膜22の屈曲部が端面となるように略円柱形状に巻き回された中空糸膜シート状物の一方の折り返し端部を、円筒形状の注型用の型に挿入する。
・注型用の型内に液状のポッティング材を供給し、硬化または固化させることによって集束樹脂52を形成する。
・注型用の型を取り外した後、集束樹脂52の端部を、中空糸膜シート状物の折り返し端部ごと切断し、中空糸膜22の開口端部22aを形成し、中空糸膜モジュール5を得る。
(作用機序)
以上説明した第5の実施形態の中空糸膜モジュール5にあっては、下記の理由から、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施できる。
(i)中空糸膜束20の第1の端部20aおよびその近傍のみが集束部材51によって集束され、第2の端部20bが自由端とされているため、被処理液が中空糸膜22間に流れやすく、中空糸膜22を有効利用できる。そのため、中空糸膜モジュール5は、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施できる。
以上説明した第5の実施形態の中空糸膜モジュール5にあっては、下記の理由から、安価に提供できる。
(ii)中空糸膜束20の第1の端部20aおよびその近傍のみが集束部材51によって集束されているため、中空糸膜束の両端がハウジングに固定されている中空糸膜モジュールに比べ、中空糸膜モジュール5自体の構造が単純である。
(iii)集束部材51が、集束部材51を取付対象物(脱気給気装置の被処理液管または被処理液ケース、ガス管等)に着脱可能にかつ液密に接続する接続部を有するため、中空糸膜束20を交換する場合は、被処理液管または被処理液ケースを含めた脱気給気装置ごと交換する必要がない。
(iv)前記(ii)および(iii)によって、中空糸膜モジュール5は、安価に提供できる。
以上説明した第5の実施形態の中空糸膜モジュール5にあっては、下記の理由から、取付対象物(脱気給気装置の被処理液管または被処理液ケース、ガス管等)に簡易に取り付けることができる。
(v)中空糸膜束20の第1の端部20aおよびその近傍のみが集束部材51によって集束され、第2の端部20bが自由端とされているため、中空糸膜束の両端がハウジングに固定されている中空糸膜モジュールに比べ、取付対象物への中空糸膜モジュール5の取付構造が単純になる。
(vi)前記(v)に加え、集束部材51が、集束部材51を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部を有する。
(vii)前記(v)および(vi)によって、中空糸膜モジュール5を取付対象物に簡易に取り付けることができる。
以上説明した第5の実施形態の中空糸膜モジュール5にあっては、中空糸膜束20における中空糸膜22がU字状に屈曲されているため、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と同じ作用機序によって、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と同じ効果を発揮できる。
以上説明した第5の実施形態の中空糸膜モジュール5にあっては、中空糸膜束20が、屈曲部22bの位置が略同一に揃えられたものであるため、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と同じ作用機序によって、第1の実施形態の中空糸膜モジュール1と同じ効果を発揮できる。
<中空糸膜モジュールの第6の実施形態>
図7は、本発明の中空糸膜モジュールの第6の実施形態を示す断面図である。
中空糸膜モジュール6は、中空糸膜束20と、集束部材53とを備える。
なお、中空糸膜束20においては、中空糸膜22は代表的に1本だけを太線で描いているが、実際には多数の中空糸膜22が束ねられている。
以下、第1の実施形態または第5の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(集束部材)
集束部材53は、集束樹脂52と、集束樹脂52の外周面を取り巻くシール材層46とを有する。
シール材層46は、集束部材53を取付対象物に接続する際に、集束部材53と取付対象物との間をシールする。シール材層46の材質としては、上述したOリング42の材質と同様のものが挙げられる。
集束部材53は、後述する管継手等の取付対象物の開口に嵌合可能な円柱形状を有しており、その全体が、集束部材53を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部とされている。
すなわち、集束部材53の、中空糸膜束20の露出部側が、被処理液管または被処理液ケースに接続される第1の接続部C1とされ、集束部材53の、中空糸膜束20の露出部側とは反対側が、ガス管に接続される第2の接続部C2とされる。
(作用機序)
以上説明した第6の実施形態の中空糸膜モジュール6にあっては、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ作用機序によって、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ効果を発揮できる。
<中空糸膜モジュールの第7の実施形態>
図8は、本発明の中空糸膜モジュールの第7の実施形態を示す断面図である。
中空糸膜モジュール7は、中空糸膜束20と、集束部材54とを備える。
なお、中空糸膜束20においては、中空糸膜22は代表的に1本だけを太線で描いているが、実際には多数の中空糸膜22が束ねられている。
以下、第1の実施形態または第5の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(集束部材)
集束部材54は、集束樹脂52と、集束樹脂52の外周面の周方向に設けられた2つのOリング47(シール部材)とを有する。
集束樹脂52の外周面には、Oリング47を設けるための周方向に延びる2本の溝が形成されている。
Oリング47は、集束部材54を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続するための取付手段である。Oリング47の材質としては、上述したOリング42の材質と同様のものが挙げられる。
集束部材54は、後述する管継手等の取付対象物の開口に嵌合可能な円柱形状を有しており、その全体が、集束部材54を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部とされている。
すなわち、集束部材54の、中空糸膜束20の露出部側が、被処理液管または被処理液ケースに接続される第1の接続部C1とされ、集束部材54の、中空糸膜束20の露出部側とは反対側が、ガス管に接続される第2の接続部C2とされる。第1の接続部C1およびる第2の接続部C2のそれぞれにOリング47が設けられている。
(作用機序)
以上説明した第7の実施形態の中空糸膜モジュール7にあっては、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ作用機序によって、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ効果を発揮できる。
<中空糸膜モジュールの第8の実施形態>
図9は、本発明の中空糸膜モジュールの第8の実施形態を示す断面図である。
中空糸膜モジュール8は、中空糸膜束20と、集束部材55とを備える。
なお、中空糸膜束20においては、中空糸膜22は代表的に1本だけを太線で描いているが、実際には多数の中空糸膜22が束ねられている。
以下、第1の実施形態または第5の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(集束部材)
集束部材55は、集束樹脂52からなる。
集束部材55の外周面には、タケノコ継手55a(ホースニップル)が形成されており、集束部材55は、取付対象物の開口等に圧入されて取付対象物に接続される。図示例では、タケノコ継手は、集束部材55の、中空糸膜束20の露出部側とは反対側が先端側となっているが、集束部材55の、中空糸膜束20の露出部側が先端側となっていてもよい。
(作用機序)
以上説明した第8の実施形態の中空糸膜モジュール8にあっては、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ作用機序によって、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ効果を発揮できる。
<中空糸膜モジュールの第9の実施形態>
図10は、本発明の中空糸膜モジュールの第9の実施形態を示す断面図である。
中空糸膜モジュール9は、中空糸膜束20と、集束部材56とを備える。
なお、中空糸膜束20においては、中空糸膜22は代表的に1本だけを太線で描いているが、実際には多数の中空糸膜22が束ねられている。
以下、第1の実施形態または第5の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(集束部材)
集束部材56は、集束樹脂52からなる。
集束部材56の外周面には、集束部材56の、中空糸膜束20の露出部側が先端側となるタケノコ継手56a、および集束部材56の、中空糸膜束20の露出部側とは反対側が先端側となるタケノコ継手56bが形成されており、集束部材56は、取付対象物の開口等に圧入されて取付対象物に接続される。
集束部材56は、後述する管継手等の取付対象物の開口に嵌合可能な外部形状を有しており、その全体が、集束部材56を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部とされている。
すなわち、集束部材56の、中空糸膜束20の露出部側が、被処理液管または被処理液ケースに接続される第1の接続部C1とされ、集束部材56の、中空糸膜束20の露出部側とは反対側が、ガス管に接続される第2の接続部C2とされる。第1の接続部C1にタケノコ継手56aが形成され、第2の接続部C2にタケノコ継手56bが形成されている。
(作用機序)
以上説明した第9の実施形態の中空糸膜モジュール9にあっては、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ作用機序によって、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ効果を発揮できる。
<中空糸膜モジュールの第10の実施形態>
図11は、本発明の中空糸膜モジュールの第10の実施形態を示す断面図である。
中空糸膜モジュール10は、中空糸膜束20と、集束部材57とを備える。
なお、中空糸膜束20においては、中空糸膜22は代表的に1本だけを太線で描いているが、実際には多数の中空糸膜22が束ねられている。
以下、第1の実施形態または第5の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(集束部材)
集束部材57は、集束樹脂52と、集束樹脂52の外周面を取り巻く樹脂層48とを有する。
集束樹脂52を円柱形状とし、集束樹脂52の外周面に、配管用に規格された樹脂チューブと同様の樹脂層48を設ければ、樹脂チューブ用の管継手との接続が容易になる。樹脂チューブは、種々の材料および種々の口径のものが配管用に広く用いられており、また、樹脂チューブ用の管継手も種々のものが市販されている。樹脂層48の外径、厚さは、樹脂チューブ用の管継手の構造に応じて適宜選択すればよい。樹脂層48の材料としては、公知の樹脂チューブ用の樹脂材料が挙げられる。
樹脂層48の代わりに、配管用に規格された金属チューブと同様の金属層を設けてもよい。
集束部材57は、後述する管継手等の取付対象物の開口に嵌合可能な円柱形状を有しており、その全体が、集束部材57を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部とされている。
すなわち、集束部材57の、中空糸膜束20の露出部側が、被処理液管または被処理液ケースに接続される第1の接続部C1とされ、集束部材57の、中空糸膜束20の露出部側とは反対側が、ガス管に接続される第2の接続部C2とされる。
(作用機序)
以上説明した第10の実施形態の中空糸膜モジュール10にあっては、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ作用機序によって、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ効果を発揮できる。
<中空糸膜モジュールの第11の実施形態>
図12は、本発明の中空糸膜モジュールの第11の実施形態を示す断面図である。
中空糸膜モジュール11は、中空糸膜束20と、集束部材58とを備える。
なお、中空糸膜束20においては、中空糸膜22は代表的に1本だけを太線で描いているが、実際には多数の中空糸膜22が束ねられている。
以下、第10の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(集束部材)
集束部材58は、集束樹脂52と、集束樹脂52の外周面を取り巻く樹脂層48とを有する。
集束樹脂52の、中空糸膜束20の露出部側の端面は、樹脂層48の端面と一致しているが、集束樹脂52の、中空糸膜束20の露出部側とは反対側の端面は、樹脂層48の内部に位置している。これによって、集束部材58の、中空糸膜束20の露出部側とは反対側の樹脂層48が、通常の樹脂チューブと同様に管継手に接続可能になっている。
集束部材58は、後述する管継手等の取付対象物の開口に嵌合可能な円柱形状を有しており、その全体が、集束部材58を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部とされている。
すなわち、集束部材58の、中空糸膜束20の露出部側が、被処理液管または被処理液ケースに接続される第1の接続部C1とされ、集束部材58の、中空糸膜束20の露出部側とは反対側の樹脂層48が、ガス供給側の管継手に接続される第2の接続部C2とされる。
(作用機序)
以上説明した第11の実施形態の中空糸膜モジュール11にあっては、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ作用機序によって、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ効果を発揮できる。
<中空糸膜モジュールの第12の実施形態>
図13は、本発明の中空糸膜モジュールの第12の実施形態を示す断面図である。
中空糸膜モジュール12は、中空糸膜束20と、集束部材51と、管継手49とを備える。
なお、中空糸膜束20においては、中空糸膜22は代表的に1本だけを太線で描いているが、実際には多数の中空糸膜22が束ねられている。
以下、第1の実施形態または第5の実施形態と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(管継手)
管継手49は、集束部材51とガス管200との接続に介在する継手であり、集束部材51が嵌合される円筒形状の大径部49aと、ガス管200に嵌合する円筒形状の小径部49bとを有する。
(集束部材)
集束部材51は、管継手等の取付対象物の開口に嵌合可能な円柱形状を有しており、その全体が、集束部材51を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部とされている。
すなわち、集束部材51の、中空糸膜束20の露出部側が、被処理液管または被処理液ケースに接続される第1の接続部C1とされ、集束部材51の、中空糸膜束20の露出部側とは反対側が、管継手49に接続される第2の接続部C2とされる。
(作用機序)
以上説明した第12の実施形態の中空糸膜モジュール12にあっては、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ作用機序によって、第5の実施形態の中空糸膜モジュール5と同じ効果を発揮できる。
<中空糸膜モジュールの他の実施形態>
なお、本発明の中空糸膜モジュールは、被処理液から気体を除去する、または被処理液に気体を供給するための中空糸膜モジュールであり;長さ方向が引き揃えられた複数の中空糸膜からなる中空糸膜束と、中空糸膜の開口端部の開口を保った状態で中空糸膜束の第1の端部を集束する集束部材とを備え;集束部材が、集束部材を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部を有するものであればよく、図示例の第1〜12の実施形態の中空糸膜モジュールに限定されない。
例えば、ハウジングに設けられる取付手段は、ねじおよびOリング以外の取付手段、例えば、バヨネット方式の取付手段等であってもよい。
中空糸膜束は、U字状に屈曲されることなく長さ方向が引き揃えられた複数の中空糸膜からなり、中空糸膜の第1の開口端部が個々に閉塞された状態で自由端とされ、中空糸膜の第2の開口端部がその開口を保った状態で固定部に埋設されたものであってもよい。
中空糸膜束は、拘束糸条を有しないものであってもよく、2つ以上の拘束糸条を有するものであってもよい。
気体の出入口は、ハウジング1つあたりに複数形成されていてもよい。
<脱気給気装置の第1の実施形態>
図14は、本発明の脱気給気装置の第1の実施形態を示す断面図である。
脱気給気装置101は、中空糸膜モジュール1と、T字管60(被処理液管、分岐管)とを備える。
(T字管)
T字管60は、円筒形状の主管62と、主管62の途中から分岐した側管64とからなる。
主管62の第1の端部62a(中空糸膜モジュールの挿入口)には、めねじ(第2の取付手段)が形成されている。
T字管60内には、中空糸膜束20の中空糸膜22の外側に接する第1の空間Aが形成されている。
(中空糸膜モジュール)
中空糸膜モジュール1は、中空糸膜束20の露出部が主管62内に位置するように主管62の第1の端部62aからT字管60内に挿入されている。
中空糸膜モジュール1は、集束部材50のハウジング30のハウジング本体32(接続部)に設けられたねじ38(おねじ、第1の取付手段)と主管62の第1の端部62aのめねじ(第2の取付手段)とが螺合し、ハウジング30のフランジ部34(接続部)と主管62の第1の端部62aの端面とが当接することによって、T字管60に着脱可能にかつ液密に取り付けられている。
(脱気方法または給気方法)
第1の実施形態の脱気給気装置101を用いた被処理液に対する脱気は、以下のように実施できる。
ハウジング30の気体出入口ノズル36(接続部)の先端のホース継手39(取付手段)にガス管(図示略)を介して真空ポンプ(図示略)を接続する。
側管64の始端(被処理液の入口)に圧送ポンプ(図示略)を接続する、または主管62の終端(処理液の出口)に吸引ポンプ(図示略)を接続する。
真空ポンプを作動させてハウジング30内の第2の空間Bを減圧状態にし、第2の空間Bに連通する中空糸膜束20の中空糸膜22内を減圧状態にする。
圧送ポンプまたは吸引ポンプを作動させて被処理液を側管64から主管62内の第1の空間Aに供給する。
第1の空間Aに供給された被処理液は、第1の空間Aを中空糸膜22の長さ方向に沿って流れる。
第1の空間Aを流れた処理液は、主管62を通って、脱気給気装置101外に排出される。
被処理液が第1の空間Aを流れる間、被処理液は中空糸膜22の外側に接触する。中空糸膜22の外側に接触した被処理液中の溶存気体は、中空糸膜22の外側から減圧状態の内側に移動する。このようにして、被処理液から溶存気体が除去される。
なお、ハウジング30の気体出入口ノズル36に真空ポンプの代わりにガス管を介して加圧ポンプ、ガスボンベ等を接続することによって、被処理液に対する給気を実施できる。
脱気または給気の対象の被処理液としては、水、有機溶媒;任意の成分が液状媒体(水、有機溶媒等)に溶解した溶液;任意の成分が液状媒体に分散した分散液等が挙げられる。脱気される気体は、被処理液に溶解していた気体である。給気される気体としては、酸素、水素、窒素、ヘリウム、炭酸ガス、笑気ガス、これらの混合ガス等が挙げられる。
(作用機序)
以上説明した第1の実施形態の脱気給気装置101にあっては、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、取付対象物に簡易に取り付けることができる中空糸膜モジュール1を備えているため、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、中空糸膜モジュール1を簡易に着脱できる。
<脱気給気装置の第2の実施形態>
図15は、本発明の脱気給気装置の第2の実施形態を示す断面図(図16のXV−XV断面図)であり、図16は、図15の脱気給気装置のXVI−XVI断面図である。
第2の実施形態の脱気給気装置102は、中空糸膜モジュール2と、ケース80(被処理液ケース)とを備える。
(ケース)
ケース80は、箱形のケース本体82と、ケース本体82内を上下方向に細長い4つの部屋に仕切る3枚の仕切板84と、各部屋ごとにケース本体82の底部に形成されたモジュール固定部86と、各部屋ごとにケース本体82の下部から側方に延びる被処理液入口ノズル88と、各部屋ごとにケース本体82の上部から上方に延びる処理液出口ノズル89とを有する。
ケース本体82内の各部屋には、中空糸膜束20の中空糸膜22の外側に接する第1の空間Aが形成されている。
モジュール固定部86には、第1の空間Aに連通する、中空糸膜モジュール1のハウジング本体32の形状と一致するモジュール挿入口86a(中空糸膜モジュールの挿入口)が形成されている。
被処理液入口ノズル88には、第1の空間Aに連通する被処理液の入口80aが形成されている。
処理液出口ノズル89には、第1の空間Aに連通する処理液の出口80bが形成されている。
(中空糸膜モジュール)
中空糸膜モジュール2は、中空糸膜束20の露出部がケース本体82の部屋内に位置するように、各部屋ごとにモジュール挿入口86aから部屋内に挿入されている。
中空糸膜モジュール2は、集束部材50のハウジング30のハウジング本体32(接続部)に設けられたOリング42(第1の取付手段)とモジュール挿入口86aの内周面に形成された周方向に延びる溝86b(第2の取付手段)とが係合し、ハウジング30のフランジ部34とケース本体82の外側底面とが当接することによって、ケース80に着脱可能にかつ液密に取り付けられている。
(脱気方法または給気方法)
第2の実施形態の脱気給気装置102を用いた被処理液に対する脱気は、以下のように実施できる。
ハウジング30の気体出入口ノズル36(接続部)の先端のホース継手39(取付手段)にガス管(図示略)を介して真空ポンプ(図示略)を接続する。
ケース80の被処理液入口ノズル88に送液管(図示略)を介して圧送ポンプ(図示略)を接続する、または処理液出口ノズル89に送液管(図示略)を介して吸引ポンプ(図示略)を接続する。
真空ポンプを作動させてハウジング30内の第2の空間Bを減圧状態にし、第2の空間Bに連通する中空糸膜束20の中空糸膜22内を減圧状態にする。
圧送ポンプまたは吸引ポンプを作動させて被処理液を被処理液入口ノズル88からケース80内の第1の空間Aに供給する。
第1の空間Aに供給された被処理液は、第1の空間Aを中空糸膜22の長さ方向に沿って流れる。
第1の空間Aを流れた処理液は、処理液出口ノズル89を通って、脱気給気装置102外に排出される。
被処理液が第1の空間Aを流れる間、被処理液は中空糸膜22の外側に接触する。中空糸膜22の外側に接触した被処理液中の溶存気体は、中空糸膜22の外側から減圧状態の内側に移動する。このようにして、被処理液から溶存気体が除去される。
なお、ハウジング30の気体出入口ノズル36に真空ポンプの代わりにガス管を介して加圧ポンプ、ガスボンベ等を接続することによって、被処理液に対する給気を実施できる。
脱気または給気の対象の被処理液、脱気される気体、給気される気体としては、第1の実施形態で挙げられたものと同様のものが挙げられる。
(作用機序)
以上説明した第2の実施形態の脱気給気装置102にあっては、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、取付対象物に簡易に取り付けることができる中空糸膜モジュール2を備えているため、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、中空糸膜モジュール2を簡易に着脱できる。
<脱気給気装置の第3の実施形態>
図17は、本発明の脱気給気装置の第3の実施形態を示す断面図である。
第3の実施形態の脱気給気装置103は、中空糸膜モジュール4と、ケース90(被処理液ケース)とを備える。
(ケース)
ケース90は、下部のケース開口94(中空糸膜モジュールの挿入口)の形状が中空糸膜モジュール4のハウジング本体32’の形状と一致する扁平箱形のケース本体92と、ケース本体92の下部から側方に延びる被処理液入口ノズル96と、ケース本体92の上部から上方に延びる処理液出口ノズル98とを有する。
ケース本体92内には、中空糸膜束20’の中空糸膜22の外側に接する第1の空間Aが形成されている。
被処理液入口ノズル96には、第1の空間Aに連通する被処理液の入口90aが形成されている。
処理液出口ノズル98には、第1の空間Aに連通する処理液の出口90bが形成されている。
(中空糸膜モジュール)
中空糸膜モジュール4は、中空糸膜束20’の露出部がケース本体92内に位置するように、ケース開口94からケース本体92内に挿入されている。
中空糸膜モジュール4は、集束部材50’のハウジング30’ のハウジング本体32’(接続部)に設けられたシール部材44(第1の取付手段)とケース本体92のケース開口94の内周面に形成された周方向に延びる溝94a(第2の取付手段)とが係合することによって、ケース90に着脱可能にかつ液密に取り付けられている。
(脱気方法または給気方法)
第3の実施形態の脱気給気装置103を用いた被処理液に対する脱気は、以下のように実施できる。
ハウジング30’の気体出入口ノズル36(接続部)の先端のホース継手39(取付手段)にガス管(図示略)を介して真空ポンプ(図示略)を接続する。
ケース90の被処理液入口ノズル96に送液管(図示略)を介して圧送ポンプ(図示略)を接続する、または処理液出口ノズル98に送液管(図示略)を介して吸引ポンプ(図示略)を接続する。
真空ポンプを作動させてハウジング30’内の第2の空間Bを減圧状態にし、第2の空間Bに連通する中空糸膜束20’の中空糸膜22内を減圧状態にする。
圧送ポンプまたは吸引ポンプを作動させて被処理液を被処理液入口ノズル96からケース90内の第1の空間Aに供給する。
第1の空間Aに供給された被処理液は、第1の空間Aを中空糸膜22の長さ方向に沿って流れる。
第1の空間Aを流れた処理液は、処理液出口ノズル98を通って、脱気給気装置103外に排出される。
被処理液が第1の空間Aを流れる間、被処理液は中空糸膜22の外側に接触する。中空糸膜22の外側に接触した被処理液中の溶存気体は、中空糸膜22の外側から減圧状態の内側に移動する。このようにして、被処理液から溶存気体が除去される。
なお、ハウジング30’の気体出入口ノズル36に真空ポンプの代わりにガス管を介して加圧ポンプ、ガスボンベ等を接続することによって、被処理液に対する給気を実施できる。
脱気または給気の対象の被処理液、脱気される気体、給気される気体としては、第1の実施形態で挙げられたものと同様のものが挙げられる。
(作用機序)
以上説明した第3の実施形態の脱気給気装置103にあっては、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、取付対象物に簡易に取り付けることができる中空糸膜モジュール4を備えているため、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、中空糸膜モジュール4を簡易に着脱できる。
<脱気給気装置の第4の実施形態>
図18は、本発明の脱気給気装置の第4の実施形態を示す断面図である。
脱気給気装置104は、中空糸膜モジュール5と、T字管70(被処理液管、分岐管)と、ガス管200と、ガス供給源300とを備える。
なお、中空糸膜モジュール5においては、中空糸膜22は代表的に1本だけを太線で描いているが、実際には多数の中空糸膜22が束ねられている。
(T字管)
T字管70は、円筒形状の主管72と、主管72の途中から分岐した側管74とからなる。
T字管70内には、中空糸膜束20の中空糸膜22の外側に接する第1の空間Aが形成されている。
(中空糸膜モジュール)
中空糸膜モジュール5は、中空糸膜束20の露出部が主管72内に位置するように主管72の第1の端部72a(中空糸膜モジュールの挿入口)からT字管70内に挿入されている。
中空糸膜モジュール5は、集束部材51の第1の接続部C1が主管72の第1の端部72aに嵌合して着脱可能にかつ液密に接続されることによって、T字管70に着脱可能にかつ液密に取り付けられる。
中空糸膜モジュール5は、集束部材51の第2の接続部C2がガス管200の第1の端部に嵌合して着脱可能にかつ液密に接続されることによって、ガス管200に着脱可能にかつ液密に取り付けられる。
(ガス管)
ガス管200の第2の端部は、ガス供給源300に接続される。
ガス管200内には、中空糸膜22の内側に連通する第2の空間Bが形成されている。
ガス管200としては、金属チューブ、ガラスチューブ、樹脂チューブ等が挙げられる。
(ガス供給源)
ガス供給源300としては、ガスボンベ(圧力調整器を有してもよい。)、加圧ポンプ等が挙げられる。
(脱気方法または給気方法)
第4の実施形態の脱気給気装置104を用いた被処理液に対する給気は、以下のように実施できる。
側管74の始端(被処理液の入口)に圧送ポンプ(図示略)を接続する、または主管72の終端(処理液の出口)に吸引ポンプ(図示略)を接続する。
ガス供給源300を作動させてガス管200内の第2の空間Bを加圧状態にし、第2の空間Bに連通する中空糸膜束20の中空糸膜22内を加圧状態にする。
圧送ポンプまたは吸引ポンプを作動させて被処理液を側管74から主管72内の第1の空間Aに供給する。
第1の空間Aに供給された被処理液は、第1の空間Aを中空糸膜22の長さ方向に沿って流れる。
第1の空間Aを流れた処理液は、主管72を通って、脱気給気装置104外に排出される。
被処理液が第1の空間Aを流れる間、被処理液は中空糸膜22の外側に接触する。中空糸膜22の内側で加圧状態にある気体は、中空糸膜22の外側に接触した被処理液に移動する。このようにして、被処理液に気体が添加または溶解される。
なお、ガス供給源300の代わりにガス吸引源(真空ポンプ、シリンジ、アスピレータ等)を接続することによって、被処理液に対する脱気を実施できる。
脱気または給気の対象の被処理液、脱気される気体、給気される気体としては、第1の実施形態で挙げられたものと同様のものが挙げられる。
(作用機序)
以上説明した第4の実施形態の脱気給気装置104にあっては、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、取付対象物に簡易に取り付けることができる中空糸膜モジュール5を備えているため、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、中空糸膜モジュール5を簡易に着脱できる。
<脱気給気装置の第5の実施形態>
図19は、本発明の脱気給気装置の第5の実施形態を示す断面図である。
脱気給気装置105は、中空糸膜モジュール5と、T字管70(被処理液管、分岐管)と、ガス管200と、ガス供給源300とを備える。
なお、中空糸膜モジュール5においては、中空糸膜22は代表的に1本だけを太線で描いているが、実際には多数の中空糸膜22が束ねられている。
以下、第4の実施形態の脱気給気装置104と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
第5の実施形態の脱気給気装置105は、第4の実施形態の脱気給気装置104と下記の点で相違する。
・中空糸膜モジュール5の集束部材51の全体がガス管200の第1の端部に嵌合した状態で、ガス管200の第1の端部が主管72の第1の端部72aに嵌合することによって、集束部材51の接続部が、ガス管200の第1の端部を介して主管72の第1の端部72aに接続している。その結果、中空糸膜モジュール5は、ガス管200の第1の端部を介してT字管70に着脱可能にかつ液密に取り付けられる。
なお、ガス管200の第1の端部と主管72の第1の端部72aとが管継手を介して接続されていてもよい。また、集束部材51の全体が主管72の第1の端部72aに嵌合した状態で、主管72の第1の端部72aがガス管200の第1の端部に嵌合してもよい。
<脱気給気装置の第6の実施形態>
図20は、本発明の脱気給気装置の第6の実施形態を示す断面図である。
脱気給気装置106は、中空糸膜モジュール5と、分岐管120(被処理液管)とを備える。
なお、中空糸膜モジュール5においては、説明のために、1つの中空糸膜22だけを代表的に太い線で示し、他の中空糸膜22は細い線で示している。
(分岐管)
分岐管120は、円筒形状の主管122と、主管122の途中から斜めに分岐した側管124とからなる。
分岐管120内には、中空糸膜束20の中空糸膜22の外側に接する第1の空間Aが形成されている。
(中空糸膜モジュール)
中空糸膜モジュール5は、中空糸膜束20の露出部が主管122内に位置するように主管122の第1の端部122a(中空糸膜モジュールの挿入口)から分岐管120内に挿入されている。
中空糸膜モジュール5は、集束部材51の第1の接続部C1が主管122の第1の端部122aに嵌合して着脱可能にかつ液密に接続されることによって、分岐管120に着脱可能にかつ液密に取り付けられる。
中空糸膜モジュール5は、集束部材51の第2の接続部C2がガス管(図示略)の第1の端部に嵌合して着脱可能にかつ液密に接続されることによって、ガス管に着脱可能にかつ液密に取り付けられる。
(脱気方法または給気方法)
第6の実施形態の脱気給気装置106を用いた被処理液に対する給気または脱気は、側管124の始端(被処理液の入口)に圧送ポンプ(図示略)を接続する、または主管122の終端(処理液の出口)に吸引ポンプ(図示略)を接続することによって、第4の実施形態の脱気給気装置104を用いた被処理液に対する給気または脱気と同様にして実施できる。
(作用機序)
以上説明した第6の実施形態の脱気給気装置106にあっては、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、取付対象物に簡易に取り付けることができる中空糸膜モジュール5を備えているため、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、中空糸膜モジュール5を簡易に着脱できる。
<脱気給気装置の第7の実施形態>
図21は、本発明の脱気給気装置の第7の実施形態を示す断面図である。
脱気給気装置107は、中空糸膜モジュール5と、分岐管130(被処理液管)とを備える。
なお、中空糸膜モジュール5においては、中空糸膜22は代表的に1本だけを太線で描いているが、実際には多数の中空糸膜22が束ねられている。
(分岐管)
分岐管130は、3つの開口を有するT字形の管継手132と、管継手132の開口の1つに接続された延長管138とを有する。
管継手132は、円筒形状の主管134と、主管134の途中から分岐した側管136とからなる。
延長管138は、管継手132の主管134の第2の端部134bに嵌合して接続されている。
分岐管130内には、中空糸膜束20の中空糸膜22の外側に接する第1の空間Aが形成されている。
(管継手)
管継手132としては、プッシュイン継手、締込み継手等が挙げられ、中空糸膜モジュール5を管継手132にワンタッチで接続するできる点から、プッシュイン継手が好ましい。
プッシュイン継手は、チューブを管継手の開口に差し込むだけで、管継手の内面とチューブ外面との間でシールされた接続が簡単に達成されるように構成された管継手である。プッシュイン継手としては、例えば、JIS B 8381−1:2008(対応国際規格ISO 14743:2004)に規定された熱可塑性樹脂チューブ用プッシュイン継手、またはこれに類する構造を持った管継手が挙げられる。
締込み継手は、チューブを管継手の開口に差し込み、かつ袋ナットを締め付けることによって管継手とチューブとの間でシールされたより確かな(抜け難い)接続が達成されるように構成された管継手である。締込み継手としては、例えば、JIS B 8381−2:2008に規定された熱可塑性樹脂チューブ用締込み継手、またはこれに類する構造を持った管継手が挙げられる。
管継手は、T字形管継手であってもよく、Y字形管継手であってもよい。管継手としては、中空糸膜束20を通過させやすい点から、2つの開口が一線上に並んでいるT字形管継手が好ましい。
(延長管)
延長管138の長さは、中空糸膜モジュール5の中空糸膜束20の露出部を挿入できる長さであればよい。延長管138の外径、厚さは、JIS K 6771−1995の規定を参照することができる。
延長管138としては、樹脂チューブ(シリコーン、ナイロンエラストマー、低密度ポリエチレン、ポリウレタン等)、金属チューブ(ステンレス鋼等)が挙げられる。
(中空糸膜モジュール)
中空糸膜モジュール5は、中空糸膜束20の露出部が主管134および延長管138内に位置するように主管134の第1の端部134a(中空糸膜モジュールの挿入口)から分岐管130内に挿入されている。
中空糸膜モジュール5は、集束部材51の第1の接続部C1が主管134の第1の端部134aに嵌合して着脱可能にかつ液密に接続されることによって、分岐管130に着脱可能にかつ液密に取り付けられる。
中空糸膜モジュール5は、集束部材51の第2の接続部C2がガス管(図示略)の第1の端部に嵌合して着脱可能にかつ液密に接続されることによって、ガス管に着脱可能にかつ液密に取り付けられる。
(脱気方法または給気方法)
第7の実施形態の脱気給気装置107を用いた被処理液に対する給気または脱気は、側管136の始端(被処理液の入口)に圧送ポンプ(図示略)を接続する、または延長管138の終端(処理液の出口)に吸引ポンプ(図示略)を接続することによって、第4の実施形態の脱気給気装置104を用いた被処理液に対する給気または脱気と同様にして実施できる。
(作用機序)
以上説明した第7の実施形態の脱気給気装置107にあっては、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、取付対象物に簡易に取り付けることができる中空糸膜モジュール5を備えているため、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、中空糸膜モジュール5を簡易に着脱できる。
また、第7の実施形態の脱気給気装置107にあっては、分岐管130を細い延長管138(チューブ)と分岐用の管継手132とによって簡単に構成し得るという利点がある。これによって、種々の配管の途中に、配管の太さを変えることなく、脱気給気装置107を挿入でき、占有スペースを大きく取ることなく、被処理液に対する給気または脱気が可能になる。すなわち、細いチューブ内に中空糸膜束20を挿通し、該チューブ内を流れる被処理液に対して給気または脱気を行うことを可能にした構成は、ガス供給源(ガス吸引源)の存在を除いては、外観上は、チューブと管継手とからなる一般的な配管と同様であり、従来の中空糸膜モジュールを用いた脱気給気装置に比べて、占有スペースが非常に小さい。
<脱気給気装置の第8の実施形態>
図22は、本発明の脱気給気装置の第8の実施形態を示す断面図である。
脱気給気装置108は、中空糸膜モジュール5と、分岐管130(被処理液管)とを備える。
なお、中空糸膜モジュール5においては、中空糸膜22は代表的に1本だけを太線で描いているが、実際には多数の中空糸膜22が束ねられている。
以下、第7の実施形態の脱気給気装置107と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
第8の実施形態の脱気給気装置108は、第7の実施形態の脱気給気装置107と下記の点で相違する。
・中空糸膜モジュール5は、中空糸膜束20の露出部が側管136、主管134の後半部分および延長管138内に位置するように側管136の端部136a(中空糸膜モジュールの挿入口)から分岐管130内に挿入されている。
(脱気方法または給気方法)
第8の実施形態の脱気給気装置108を用いた被処理液に対する給気または脱気は、主管134の第1の端部134a(被処理液の入口)に圧送ポンプ(図示略)を接続する、または延長管138の終端(処理液の出口)に吸引ポンプ(図示略)を接続することによって、第7の実施形態の脱気給気装置107を用いた被処理液に対する給気または脱気と同様にして実施できる。
(作用機序)
以上説明した第8の実施形態の脱気給気装置108にあっては、第7の実施形態の脱気給気装置107と同じ作用機序によって、第7の実施形態の脱気給気装置107と同じ効果を発揮できる。
また、第8の実施形態の脱気給気装置108にあっては、管継手132において、互いに一線上に並んでいる主管134の両端の開口が被処理液の入口および出口として用いられており、被処理液は入口から出口に向かって管継手132内を真っ直ぐに流れる。これによって、被処理液の流路のデッドスペースがなくなり、液滞留に伴う菌増殖リスクが低減される。
<脱気給気装置の第9の実施形態>
図23は、本発明の脱気給気装置の第9の実施形態を示す断面図である。
第9の実施形態の脱気給気装置109は、中空糸膜モジュール5と、容器140(被処理液ケース)とを備える。
(容器)
容器140内には、中空糸膜束20の中空糸膜22の外側に接する第1の空間Aが形成されている。
容器140の上部には、第1の空間Aに連通する、中空糸膜モジュール5の集束部材51(接続部)の形状と一致するモジュール挿入口142(中空糸膜モジュールの挿入口)が形成されている。
容器140の上部には、第1の空間Aに連通する、被処理液の入口および処理液の出口を兼ねた液出入口144が形成されている。
容器140は、硬質材料(ポリ塩化ビニル、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂材料、ステンレス鋼等の金属材料)からなる容器や槽であってもよく、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等の柔軟な樹脂製フィルムからなる柔軟なバッグ(例えば、輸液バッグ等)であってもよい。
液出入口144は、栓体146で液密に封止されている。栓体146の代わりに、バルブを設けてもよい。また、チューブが、栓体146に貫通して容器140内に挿入されていてもよい。チューブには、バルブ、コック、栓体が設けられていてもよい。
中空糸膜モジュール5によって容器140内の被処理液に気体を溶解させる場合、容器140内への気体の供給に伴い、容器140内が加圧状態になる。また、中空糸膜モジュール5によって容器140内の被処理液から気体を除去する場合、容器140内が減圧状態になる。そこで、容器140には、圧力開放用の安全装置(圧力開放弁等)をさらに設けてもよい。
容器140には、点滴用スタンドのフック等に引掛けるための穴が形成された係合部(タブ等)を設けてもよい。
(中空糸膜モジュール)
中空糸膜モジュール5は、中空糸膜束20の露出部が容器140内に位置するように、容器140のモジュール挿入口142から容器140内に挿入されている。
中空糸膜モジュール5は、集束部材51の第1の接続部C1が容器140のモジュール挿入口142に嵌合して着脱可能にかつ液密に接続されることによって、容器140に着脱可能にかつ液密に取り付けられる。
中空糸膜モジュール5は、集束部材51の第2の接続部C2がガス管(図示略)の第1の端部に嵌合して着脱可能にかつ液密に接続されることによって、ガス管に着脱可能にかつ液密に取り付けられる。
(脱気方法または給気方法)
第9の実施形態の脱気給気装置109を用いた被処理液に対する給気は、以下のように実施できる。
ガス管(図示略)の第2の端部にガス供給源(図示略)を接続する。容器140内の第1の空間Aに被処理液を充填する。
ガス供給源を作動させてガス管内の第2の空間Bを加圧状態にし、第2の空間Bに連通する中空糸膜束20の中空糸膜22内を加圧状態にする。
容器140内の第1の空間Aに充填された被処理液は、中空糸膜22の外側に接触する。中空糸膜22の内側で加圧状態にある気体は、中空糸膜22の外側に接触した被処理液に移動する。このようにして、被処理液に気体が添加または溶解される。
なお、ガス供給源300の代わりにガス吸引源(真空ポンプ、シリンジ、アスピレータ等)を接続することによって、被処理液に対する脱気を実施できる。
脱気または給気の対象の被処理液、脱気される気体、給気される気体としては、第1の実施形態で挙げられたものと同様のものが挙げられる。
(作用機序)
以上説明した第9の実施形態の脱気給気装置109にあっては、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、取付対象物に簡易に取り付けることができる中空糸膜モジュール5を備えているため、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、中空糸膜モジュール5を簡易に着脱できる。
<脱気給気装置の他の実施形態>
なお、本発明の脱気給気装置は、被処理液から気体を除去する、または被処理液に気体を供給するための脱気給気装置であり;本発明の中空糸膜モジュールと、中空糸膜モジュールの1個以上が取り付けられた被処理液管または被処理液ケースとを備え;中空糸膜モジュールの中空糸膜束の露出部が被処理液管または被処理液ケースの内部に挿入された状態で、集束部材の接続部において集束部材が直接または他の部材を介して被処理液管または被処理液ケースに着脱可能にかつ液密に接続されているものであればよく、図示例の第1〜9の実施形態の脱気給気装置に限定されない。
例えば、中空糸膜モジュールのハウジングに設けられた第1の取付手段と係合する、被処理液管または被処理液ケースに設けられた第2の取付手段は、ねじ、溝等に限定されず、バヨネット方式の取付手段であってもよい。
また、被処理液管または被処理液ケースへの中空糸膜モジュールの取り付けは、例えば、下記のような形態であってもよい。
・中空糸膜モジュールの集束部材の端部、および被処理液管または被処理液ケースの開口に、それぞれフランジを設け、両者をボルト等で締結する形態。
・被処理液管または被処理液ケースの開口を公知のワンタッチ継手(クイックカップリング)のメス側の構造とし、中空糸膜モジュールの集束部材の外部形状をオス側の形状とし、両者をワンタッチで着脱し得るようにする形態。
・シリンジと注射針との接続に採用されている、オスおよびメスのテーパ構造を嵌合して接続する形態。
これらの形態を達成するために、中空糸膜モジュールの集束部材の外側に金属製や樹脂製の継手構造を有する層を加えてもよい。
<インクジェットプリンタの第1の実施形態>
図24は、本発明のインクジェットプリンタの第1の実施形態を示す概略構成図である。
第1の実施形態のインクジェットプリンタ401は、インク容器410と;インクを吐出するプリントヘッド412と;インク容器410からプリントヘッド412にインクを送液する送液管202と;送液管202の途中に設けられた脱気給気装置100と;インク容器410と脱気給気装置100との間の送液管202の途中に設けられた送液ポンプ302と;脱気給気装置100にガス管200を介して接続された真空ポンプ304(減圧手段)とを備える。
脱気給気装置100は、本発明の脱気給気装置である。脱気給気装置100としては、例えば、図示例の第1〜9の実施形態の脱気給気装置を用いる。
送液管202は、脱気給気装置100の被処理液の入口および処理液の出口に接続される。
ガス管200は、脱気給気装置100の中空糸膜モジュールの集束部材に接続される。
(脱気方法)
第1の実施形態のインクジェットプリンタ401におけるインクに対する脱気は、以下のように実施できる。
真空ポンプ304を作動させてガス管200内の第2の空間Bを減圧状態にし、第2の空間Bに連通する中空糸膜束の中空糸膜内を減圧状態にする。
送液ポンプ302を作動させて脱気給気装置100における中空糸膜の外側に接する第1の空間Aにインクを供給する。このとき、送液ポンプ302を脱気給気装置100とプリントヘッド412の間に設け、インクを吸引により空間Aに供給する形としてもよい。
インクが第1の空間Aを流れる間、インクは中空糸膜の外側に接触する。中空糸膜の外側に接触したインク中の溶存気体は、中空糸膜の外側から減圧状態の内側に移動する。このようにして、インクから溶存気体が除去される。
(作用機序)
以上説明した第1の実施形態のインクジェットプリンタ401にあっては、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、中空糸膜モジュールを簡易に着脱できる脱気給気装置100を備えているため、インクに対して十分に脱気を実施でき、脱気機能を安価に提供でき、中空糸膜モジュールを簡易に着脱できる。
<インクジェットプリンタの第2の実施形態>
図25は、本発明のインクジェットプリンタの第2の実施形態を示す概略構成である。
第2の実施形態のインクジェットプリンタ402は、インク容器410と;インク容器410よりも低い位置に設けられた、インクを吐出するプリントヘッド412と;インク容器410からプリントヘッド412にインクを送液する送液管202と;送液管202の途中に設けられた脱気給気装置100と;脱気給気装置100にガス管200を介して接続された真空ポンプ304(減圧手段)とを備える。
以下、第1の実施形態のインクジェットプリンタ401と同じ構成のものについては、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
(脱気方法)
第2の実施形態のインクジェットプリンタ402におけるインクに対する脱気は、以下のように実施できる。
真空ポンプ304を作動させてガス管200内の第2の空間Bを減圧状態にし、第2の空間Bに連通する中空糸膜束の中空糸膜内を減圧状態にする。
インク容器410とプリントヘッド412との高低差を利用して脱気給気装置100における中空糸膜の外側に接する第1の空間Aにインクを供給する。
インクが第1の空間Aを流れる間、インクは中空糸膜の外側に接触する。中空糸膜の外側に接触したインク中の溶存気体は、中空糸膜の外側から減圧状態の内側に移動する。このようにして、インクから溶存気体が除去される。
(作用機序)
以上説明した第2の実施形態のインクジェットプリンタ402にあっては、第1の実施形態のインクジェットプリンタ401と同じ作用機序によって、第1の実施形態のインクジェットプリンタ401と同じ効果を発揮できる。
<炭酸泉製造装置の第1の実施形態>
図26は、本発明の炭酸泉製造装置の第1の実施形態を示す概略構成図である。
第1の実施形態の炭酸泉製造装置501は、脱気給気装置100と;脱気給気装置100に原水を供給する原水供給管204と;脱気給気装置100から炭酸泉を排出する炭酸泉排出管206と;原水供給管204の途中に設けられた送液ポンプ302と;脱気給気装置100にガス管200を介して接続された炭酸ガス供給手段306とを備える。図26では省略しているが、送液ポンプ302の手前に原水槽、脱気給気装置100の後に浴槽を備えた形としてもよい。
脱気給気装置100は、本発明の脱気給気装置である。脱気給気装置100としては、例えば、図示例の第1〜9の実施形態の脱気給気装置を用いる。
原水供給管204は、脱気給気装置100の被処理液の入口に接続される。
炭酸泉排出管206は、脱気給気装置100の処理液の出口に接続される。
ガス管200は、脱気給気装置100の中空糸膜モジュールの集束部材に接続される。
炭酸ガス供給手段306としては、炭酸ガスボンベ等が挙げられる。
(給気方法)
第1の実施形態の炭酸泉製造装置501における原水に対する給気は、以下のように実施できる。
炭酸ガス供給手段306を作動させてガス管200内の第2の空間Bを加圧状態にし、第2の空間Bに連通する中空糸膜束の中空糸膜内を加圧状態にする。
送液ポンプ302を作動させて脱気給気装置100における中空糸膜の外側に接する第1の空間Aに原水を供給する。
原水が第1の空間Aを流れる間、原水は中空糸膜の外側に接触する。中空糸膜の内側で加圧状態にある炭酸ガスは、中空糸膜の外側に接触した原水に移動する。このようにして、原水に炭酸ガスが溶解され、炭酸泉(炭酸水)が得られる。
ガス溶解液のなかでも、水に炭酸ガスを溶解させた炭酸水は、入浴による脈拍および拡張期血圧の減少、静脈血の心臓還流の改善と拍出量の増加、皮膚の充血、呼吸量の増加といった効能または効果を有することが日本薬局方で示されている有用なガス溶解液である。炭酸水の炭酸ガス濃度は、例えば、37℃で約1000ppm程度である。
(作用機序)
以上説明した第1の実施形態の炭酸泉製造装置501にあっては、被処理液に対して十分に脱気または給気を実施でき、安価に提供でき、中空糸膜モジュールを簡易に着脱できる脱気給気装置100を備えているため、原水に対して十分に給気を実施でき、給気機能を安価に提供でき、中空糸膜モジュールを簡易に着脱できる。
本発明の中空糸膜モジュールは、液体からの溶存気体の除去(脱気)または液体への気体の供給(給気)に用いられる中空糸膜モジュールとして有用である。
1 中空糸膜モジュール、2 中空糸膜モジュール、3 中空糸膜モジュール、4 中空糸膜モジュール、5 中空糸膜モジュール、6 中空糸膜モジュール、7 中空糸膜モジュール、8 中空糸膜モジュール、9 中空糸膜モジュール、10 中空糸膜モジュール、11 中空糸膜モジュール、12 中空糸膜モジュール、20 中空糸膜束、20’ 中空糸膜束、20a 第1の端部、20b 第2の端部、22 中空糸膜、22a 開口端部、22b 屈曲部、24 拘束糸条、26 拘束樹脂、30 ハウジング、30’ ハウジング、30a 気体の出入口、32 ハウジング本体、32’ ハウジング本体、32a ハウジング本体上部、32b ハウジング本体下部、34 フランジ部、36 気体出入口ノズル、38 ねじ、39 ホース継手、40 固定部、42 Oリング、44 シール部材、46 シール材層、47 Oリング、48 樹脂層、49 管継手、49a 大径部、49b 小径部、50 集束部材、50’ 集束部材、51 集束部材、52 集束樹脂、53 集束部材、54 集束部材、55 集束部材、56 集束部材、57 集束部材、58 集束部材、60 T字管、62 主管、62a 第1の端部、64 側管、70 T字管、72 主管、72a 第1の端部、74 側管、80 ケース、80a 被処理液の入口、80b 処理液の出口、82 ケース本体、84 仕切板、86 モジュール固定部、86a モジュール挿入口、86b 溝、88 被処理液入口ノズル、89 処理液出口ノズル、90 ケース、90a 被処理液の入口、90b 処理液の出口、92 ケース本体、94 ケース開口、94a 溝、96 被処理液入口ノズル、98 処理液出口ノズル、100 脱気給気装置、101 脱気給気装置、102 脱気給気装置、103 脱気給気装置、104 脱気給気装置、105 脱気給気装置、106 脱気給気装置、107 脱気給気装置、108 脱気給気装置、109 脱気給気装置、120 分岐管、122 主管、122a 第1の端部、124 側管、130 分岐管、132 管継手、134 主管、134a 第1の端部、134b 第2の端部、136 側管、136a 端部、138 延長管、140 容器、142 モジュール挿入口、144 液出入口、146 栓体、200 ガス管、202 送液管、204 原水供給管、206 炭酸泉排出管、300 ガス供給源、302 送液ポンプ、304 真空ポンプ、306 炭酸ガス供給手段、401 インクジェットプリンタ、402 インクジェットプリンタ、410 イ容器、412 プリントヘッド、
501 炭酸泉製造装置、A 第1の空間、B 第2の空間、C1 第1の接続部、C2 第2の接続部。

Claims (20)

  1. 被処理液から気体を除去する、または被処理液に気体を供給するための中空糸膜モジュールであり、
    中空糸膜束と、
    前記中空糸膜束を構成する中空糸膜の開口端部の開口を保った状態で前記中空糸膜束の第1の端部を集束する集束部材と
    を備え、
    前記集束部材が、前記集束部材を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続する接続部を有する、中空糸膜モジュール。
  2. 前記接続部が、前記取付対象物の開口に嵌合可能な外部形状を有している、請求項1に記載の中空糸膜モジュール。
  3. 前記接続部が、円柱形状であり、
    前記取付対象物が、管継手である、請求項2に記載の中空糸膜モジュール。
  4. 前記集束部材が、前記中空糸膜束の第1の端部を収容するハウジングと、前記中空糸膜の開口端部の開口を保った状態で前記中空糸膜束の第1の端部を前記ハウジングに液密に固定する固定部とを備え、
    前記ハウジングの前記接続部に対応する部分には、前記集束部材を取付対象物に着脱可能にかつ液密に接続するための取付手段が設けられている、請求項1に記載の中空糸膜モジュール。
  5. 前記取付手段が、シール部材である、請求項4に記載の中空糸膜モジュール。
  6. 前記取付手段が、ねじである、請求項4に記載の中空糸膜モジュール。
  7. 前記中空糸膜束の第2の端部が、自由端である、請求項1に記載の中空糸膜モジュール。
  8. 前記中空糸膜束が、U字状に屈曲され、かつ前記中空糸膜束を構成する中空糸膜の屈曲部の位置が略同一に揃えられたものである、請求項1に記載の中空糸膜モジュール。
  9. 被処理液から気体を除去する、または被処理液に気体を供給するための脱気給気装置であり、
    請求項1に記載の中空糸膜モジュールと、
    前記中空糸膜モジュールの1個以上が取り付けられた被処理液管または被処理液ケースと
    を備え、
    前記中空糸膜モジュールの前記中空糸膜束の露出部が前記被処理液管または前記被処理液ケースの内部に挿入された状態で、前記接続部において前記集束部材が直接または他の部材を介して前記被処理液管または前記被処理液ケースに着脱可能にかつ液密に接続されている、脱気給気装置。
  10. 前記接続部を前記被処理液管または前記被処理液ケースの開口に嵌合させることによって前記集束部材が前記被処理液管または前記被処理液ケースに着脱可能にかつ液密に接続されている、請求項9に記載の脱気給気装置。
  11. 前記被処理液管が、前記中空糸膜モジュールの挿入口と、被処理液の入口と、処理液の出口とを有する分岐管である、請求項9に記載の脱気給気装置。
  12. 前記分岐管が、少なくとも3つの開口を有する管継手と、前記管継手の開口の1つに接続された延長管とを有し、
    前記管継手の複数の開口のうち、前記延長管が接続された開口以外の少なくとも1つの開口が、前記中空糸膜モジュールの挿入口であり、
    前記中空糸膜モジュールの前記中空糸膜束の露出部の一部が、前記延長管の内部に位置している、請求項11に記載の脱気給気装置。
  13. 前記被処理液ケースが、前記中空糸膜モジュールの挿入口と、被処理液の入口および処理液の出口を兼ねた液出入口とを有する容器である、請求項9に記載の脱気給気装置。
  14. 前記集束部材の接続部のうち、前記中空糸膜束の露出部側の接続部が、前記被処理液管または前記被処理液ケースに接続され、前記中空糸膜束の露出部側とは反対側の接続部が、前記中空糸膜モジュールから気体を排出するまたは前記中空糸膜モジュールに気体を供給するガス管に接続されている、請求項9に記載の脱気給気装置。
  15. 前記集束部材が、前記中空糸膜束の第1の端部を収容するハウジングと、前記中空糸膜の開口端部の開口を保った状態で前記中空糸膜束の第1の端部を前記ハウジングに液密に固定する固定部とを備え、
    前記ハウジングの前記接続部に対応する部分には、前記集束部材を前記被処理液管または前記被処理液ケースに着脱可能にかつ液密に接続するための第1の取付手段が設けられ、
    前記被処理液管または前記被処理液ケースには、前記第1の取付手段に対応した第2の取付手段が設けられ、
    前記第1の取付手段および前記第2の取付手段によって前記中空糸膜モジュールが前記被処理液管または前記被処理液ケースに着脱可能にかつ液密に取り付けられている、請求項9に記載の脱気給気装置。
  16. 前記第1の取付手段が、シール部材であり、前記第2の取付手段が、シール部材に対応した溝である、請求項15に記載の脱気給気装置。
  17. 前記第1の取付手段および前記第2の取付手段が、ねじである、請求項15に記載の脱気給気装置。
  18. 前記第1の取付手段および前記第2の取付手段が、バヨネット方式である、請求項15に記載の脱気給気装置。
  19. 1個以上のインク容器と、
    インクを吐出するプリントヘッドと、
    前記インク容器から前記プリントヘッドに前記インクを送液する送液管と、
    前記送液管の途中に設けられた請求項9に記載の脱気給気装置と、
    前記脱気給気装置にガス管を介して接続された減圧手段と
    を備えた、インクジェットプリンタ。
  20. 請求項9に記載の脱気給気装置と、
    前記脱気給気装置に原水を供給する原水供給管と、
    前記脱気給気装置から炭酸泉を排出する炭酸泉排出管と、
    前記脱気給気装置にガス管を介して接続された炭酸ガス供給手段と
    を備えた、炭酸泉製造装置。
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