KR102015263B1 - 외부 관류형 중공사막 모듈 및 상기 모듈을 갖는 잉크젯 프린터 - Google Patents

외부 관류형 중공사막 모듈 및 상기 모듈을 갖는 잉크젯 프린터 Download PDF

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Abstract

복수의 중공사막으로 이루어지는 중공사막 다발과, 상기 중공사막 다발을 수납하는 케이스를 구비하고, 상기 중공사막 다발이, 그 일단부에서 포팅부에 의해 상기 케이스 내에 개구 상태로 고정되고, 상기 중공사막의 외표면으로부터 상기 케이스 내의 액체에 함유되는 기체를 상기 중공사막의 내부에 도입하여 탈기를 실시하는 외부 관류형 중공사막 모듈에 관한 것이다.

Description

외부 관류형 중공사막 모듈 및 상기 모듈을 갖는 잉크젯 프린터{EXTERNAL-PERFUSION HOLLOW-FIBER MEMBRANE MODULE AND INKJET PRINTER HAVING SAID MODULE}
본 발명은, 외부 관류형 중공사막 모듈 및 상기 모듈을 갖는 잉크젯 프린터에 관한 것이다.
본원은, 2013년 7월 24일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2013-153865호, 및 2013년 7월 24일에 일본에 출원된 일본 특허출원 2013-153866호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
중공사막을 사용하는 모듈 (이하, 중공사막 모듈이라고 부른다) 은 종래부터 알려져 있다. 중공사막 모듈에는, 액체의 통과 경로의 차이로부터, 중공사막의 내부를 액체가 통과하는 내부 관류형의 것과, 중공사막의 주위 (외부) 를 액체가 통과하는 외부 관류형의 것이 있다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2 에는, 외부 관류형 중공사막 모듈을 사용한 탈기 모듈이 개시되어 있다.
이러한 중공사막 모듈은, 예를 들어, 잉크젯 토출 장치나 순수 제조 장치 등에 구비되는 경우가 있다. 잉크젯 토출 장치 중에서도, 업무용의 대형 잉크젯 프린터, 컬러 필터 제조 장치 등에서는, 사용하는 약액의 액량이 많기 때문에, 약액 탱크가 장치 본체에 설치되어 있어, 잉크젯 토출 장치의 동작시에 있어서, 약액 탱크로부터 잉크나 포토레지스트액 등의 약액이 송출된다. 이 때, 약액에 기포가 함유되면, 토출 정밀도가 저하되어, 인쇄물의 품질에 결함이 생기는 경우가 있으며, 이것을 방지하기 위해서, 탈기 모듈이 형성되는 경우가 있다.
일본 공개특허공보 2008-30023호 일본 공개특허공보 2012-161793호
특허문헌 1 및 특허문헌 2 에 개시된 중공사막 모듈은, 중공사막 (중공 섬유 부재, 중공 파이버) 을 직선상으로 연장하는 상태로 배치하고, 그 양단부를 포팅부에 연결하는 것이다. 그러나, 이 구성이면, 예를 들어, 중공사막의 밀도를 증가시켰을 경우에, 중공사막 사이에 액체가 비집고 들어가기 어려워지는 경우가 생길 가능성이 있어, 탈기 등을 효율적으로 실시하는 것이 곤란해지는 경우가 생길 가능성이 있다.
본 발명은 상기 서술한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 효율적으로 탈기 등을 실시할 수 있는 외부 관류형 중공사막 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이하의 수단을 제공한다.
(1) 복수의 중공사막으로 이루어지는 중공사막 다발과, 상기 중공사막 다발을 수납하는 케이스를 구비하는 외부 관류형 중공사막 모듈로서, 상기 중공사막 다발의 일단부가 포팅부에 의해 상기 케이스 내에 개구 상태로 고정되고,
상기 케이스 내의 액체에 함유되는 기체를, 상기 중공사막의 외표면으로부터 내부로 도입하여 탈기를 실시하도록 구성되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
(2) 상기 중공사막이 기체 투과성의 균질층과, 상기 균질층을 지지하는 다공질 지지층을 갖는 복합막인 것을 특징으로 하는 (1) 에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(3) 상기 중공사막의 외경이 280 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2) 에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(4) 상기 중공사막의 파단 강도가 0.5 N/fil 이상, 파단 신도가 50 % 이상인 것을 특징으로 하는 (1) ∼ (3) 중 어느 한 항에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(5) 상기 중공사막 다발의 케이스 단면 (斷面) 에 있어서의 충전율이 20 ∼ 50 % 인 것을 특징으로 하는 (1) ∼ (4) 중 어느 한 항에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(6) 상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 일단부측에, 상기 케이스 내에 연통되어 액체를 통과시키는 제 1 포트가 형성되고, 상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 타단부측에, 상기 케이스 내에 연통되어 액체를 통과시키는 제 2 포트가 형성되어 있는 (1) ∼ (5) 중 어느 한 항에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(7) 상기 제 1 포트는, 상기 케이스 내의 액체를 유출시키는 유출구를 갖는 유출 포트이고, 상기 케이스의 중심으로부터 이간된 위치에 상기 유출구를 배치하고, 상기 제 2 포트는, 상기 케이스 내에 액체를 유입시키는 유입구를 갖는 유입 포트이고, 상기 유입 포트의 상기 유입구를 통하여 상기 케이스 내에 유입되는 액체가, 상기 유출구가 형성되는 측보다, 상기 유출구가 형성되는 측과 상기 케이스의 중심을 사이에 두고 반대측쪽에서 많이 흐르도록 구성되어 있는 (6) 에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(8) 상기 유입구는, 상기 케이스의 중심을 지나, 상기 포팅부로부터 상기 중공사막 다발이 상기 케이스 내로 연장되는 상기 중공사막 다발의 연장 방향으로 연장되는 직선 상에 배치되고, 상기 케이스 내에는, 상기 유입구로부터 유입된 액체를 통과시키는 개구를 갖는 분산판이 배치되고, 상기 분산판은, 상기 유출구가 형성되는 측과 상기 케이스의 중심을 사이에 두고 반대측의 영역에 형성되는 상기 개구의 개구 면적이, 상기 유출구가 형성되는 측의 영역에 형성되는 상기 개구의 개구 면적보다 커지도록 형성되어 있는 (7) 에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(9) 상기 케이스 내에 액체를 유입, 또는 상기 케이스 내의 액체를 유출시키는 개구를 개재하여 상기 케이스 내에 연통되는 관 부재를 추가로 구비하고, 상기 관 부재는, 상기 케이스의 중심을 지나, 상기 포팅부로부터 상기 중공사막 다발이 상기 케이스 내로 연장되는 상기 중공사막 다발의 연장 방향을 따라 연장되도록 설치되어 있는 (1) ∼ (5) 중 어느 한 항에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(10) 상기 관 부재에 있어서의 상기 개구가, 상기 관 부재의 외주면에 형성되어 있는 (9) 에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(11) 상기 관 부재에 있어서의 상기 개구는, 상기 케이스 내에 액체를 유입시키는 유입구이고, 상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 일단부측에서 개방되고, 상기 케이스 내의 액체를 유출시키는 유출구를 갖는 유출 포트가, 상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 타단부측에 형성되어 있는 (9) 또는 (10) 에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(12) 상기 포팅부로부터 상기 중공사막 다발이 상기 케이스 내로 연장되는 상기 중공사막 다발의 연장 방향에 직교하는 방향에 있어서, 상기 유출 포트에 있어서의 상기 유출구가, 상기 중공사막 다발의 타단부의 높이 위치와 겹치지 않는 위치에 형성되어 있는 (11) 에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(13) 상기 관 부재에 있어서의 상기 개구는, 상기 케이스 내에 액체를 유입시키는 유입구이고, 상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 타단부측에는, 상기 관 부재의 외측에서 상기 중공사막 다발을 따라 액체를 유입시키는 액체 도입부가 형성되고, 상기 케이스 내의 액체를 유출시키는 유출구를 갖는 유출 포트가, 상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 일단부측에 형성되어 있는 (9) 에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(14) 상기 관 부재에 있어서의 상기 개구가, 상기 관 부재의 외주면에 형성됨과 함께, 상기 관 부재의 축 방향에 복수 형성되고, 상기 개구는, 상기 중공사막 다발의 일단부측의 것일수록, 타단부측의 것보다 개구 면적이 작게 형성되어 있는 (13) 에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(15) 상기 관 부재를 축 방향에서 보았을 때, 상기 액체 도입부는, 상기 관 부재의 둘레 방향으로 늘어선 복수의 액체 통과구를 가지고 있는 (13) 또는 (14) 에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(16) 상기 관 부재에 있어서의 상기 개구가, 상기 관 부재의 외주면에 있어서 축 방향 및 둘레 방향에서 소정의 간격을 두고 복수 늘어서서 형성되고, 상기 관 부재의 외주면에 형성되어 있는 (13) ∼ (15) 중 어느 한 항에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(17) 상기 중공사막 다발에 있어서의 상기 중공사막이 U 자상으로 되접어 꺾이고, 그 양단부를 상기 포팅부에 매설함으로써, 상기 중공사막 다발의 일단부가 상기 포팅부에 의해 상기 케이스 내에 고정되어 있는 (1) ∼ (16) 중 어느 한 항에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(18) 상기 포팅부로부터 상기 중공사막 다발이 상기 케이스 내로 연장되는 상기 중공사막 다발의 연장 방향에 있어서, 상기 중공사막 다발의 타단부의 높이 위치가 대략 동일하게 맞춰져 있는 (1) ∼ (17) 중 어느 한 항에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(19) 상기 포팅부로부터 상기 중공사막 다발이 상기 케이스 내로 연장되는 상기 중공사막 다발의 연장 방향에 있어서의 상기 중공사막 다발의 적어도 1 지점에, 상기 연장 방향에 직교하는 방향으로 연장되어 복수의 상기 중공사막을 연결하는 경사 (經絲) 가 형성되어 있는 (1) ∼ (18) 중 어느 한 항에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(20) 상기 케이스가 원통상인 (1) ∼ (19) 중 어느 한 항에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈.
(21) 상기 중공사막 모듈을 갖는 잉크젯 프린터.
본 발명에 의하면, 중공사막 다발이 일단부에서 케이스 내에 고정되고, 타단부가 자유단이 되기 때문에, 중공사막 사이에 액체가 비집고 들어가기 쉬워져, 효율적으로 탈기 또는 기액 혼합을 실시할 수 있다. 또, 포팅부가 케이스 내에 하나이기 때문에, 제조 비용을 억제할 수 있음과 함께, 소형화를 도모할 수 있다.
상기 (2) 의 구성으로 한 경우에는, 기체 투과성을 갖는 균질층이 다공질 지지층에 의해 보호된 구성이 되므로, 가공 공정에서의 흠집을 방지할 수 있어, 안정적인 성능을 제공할 수 있다.
상기 (3) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막의 외측에 액체를 흘림에 있어서, 중공사막의 삽입 상태로서 보다 효율적인 유로를 형성할 수 있다.
상기 (4) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발의 길이를 가지런하게 하는 가공을 하기 위해서 필요한 강도가 얻어지게 되어, 제조 공정에 있어서의 파손을 막고, 효율적이고 또한 저렴한 막 다발 형성 공정을 가능하게 할 수 있다.
상기 (5) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막의 외측에 액체를 효율적으로 흘리기 위해서 필요한 중공사막간끼리에 있어서의 적당한 공극을 형성할 수 있다.
상기 (6) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발의 타단부로부터 일단부에 걸친 액체의 유로를 형성하고, 중공사막 다발의 광범위를 유효하게 이용하여 탈기 또는 기액 혼합을 실시하는 것이 가능해져, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 (7) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발 전체에 액체가 확산되기 쉬워져, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 (8) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발 전체에 액체가 확산되기 쉬워지는 유로를, 분산판을 케이스 내에 배치함으로써 형성할 수 있기 때문에, 제조 효율을 향상시키면서 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 (9) 의 구성으로 한 경우에는, 관 부재에 형성된 개구에 의해 중공사막 다발의 연장 방향에 직교하는 방향을 따른 액체의 유로를 형성하기 쉽게 할 수 있기 때문에, 중공사막 다발의 형태가 잘 무너지지 않아, 안정적인 탈기 또는 기액 혼합을 실시할 수 있다. 또, 개구로부터 액체가 중공사막 다발의 광범위에 확산되어 흐르기 때문에, 효율적으로 탈기 또는 기액 혼합을 실시할 수 있다.
상기 (10) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발의 연장 방향에 직교하는 방향을 따른 액체의 유로를 확실하게 형성할 수 있기 때문에, 중공사막 다발의 형태가 확실하게 잘 무너지지 않게 되어, 안정적인 탈기 또는 기액 혼합을 바람직하게 실시할 수 있다.
상기 (11) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발의 일단부로부터 타단부에 걸친 액체의 유로를 형성하고, 중공사막 다발의 광범위를 유효하게 이용하여 탈기 또는 기액 혼합을 실시하는 것이 가능해져, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 액체가 중공사막 다발의 근원부측 (根元部側) 에 흘러, 과도하게 중공사막 다발이 확산되는 것을 억제할 수 있음으로써, 중공사막 다발 전체에 액체가 확산되기 쉬워져, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 (12) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발을 가급적 광범위에서 유효하게 이용하여 탈기 또는 기액 혼합을 실시하는 것이 가능해져, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 (13) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발의 타단부로부터 일단부에 걸친 액체의 유로를 형성함과 함께, 관 부재에 의해 중공사막 다발의 연장 방향에 직교하는 방향을 따른 액체의 유로를 형성하기 쉬워짐으로써, 중공사막 다발을 가급적 광범위에서 유효하게 이용하여 탈기 또는 기액 혼합을 실시하는 것이 가능해져, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 (14) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발을 가급적 광범위에서 유효하게 이용하여 탈기 또는 기액 혼합을 실시하는 것이 가능해져, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 (15) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발을 가급적 광범위에서 유효하게 이용하여 탈기 또는 기액 혼합을 실시하는 것이 가능해져, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 (16) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발을 가급적 광범위에서 유효하게 이용하여 탈기 또는 기액 혼합을 실시하는 것이 가능해져, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 (17) 의 구성으로 한 경우에는, 적은 개수의 중공사막으로 원하는 중공사막의 밀도를 확보할 수 있기 때문에, 제조 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 중공사막이 U 자상을 나타냄으로써, 자립 상태를 유지하기 쉬워져, 과도하게 중공사막 다발이 확산되는 것을 억제할 수 있음으로써, 중공사막 다발 전체에 액체가 확산되기 쉬워져, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 (18) 의 구성으로 한 경우에는, 액체가 국소에 치우쳐서 잘 흐르지 않게 되어, 중공사막 다발이 확산되는 것을 억제할 수 있음으로써, 중공사막 다발 전체에 액체가 확산되기 쉬워져, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다. 특히, 중공사막 다발의 연장 방향을 따라, 중공사막 다발의 타단부인 선단 부분을 향하여 액체를 유입시키는 경우 등에, 중공사막 다발이 확산되는 것을 바람직하게 억제할 수 있다.
상기 (19) 의 구성으로 한 경우에는, 중공사막 다발의 자립 상태를 확실하게 유지하기 쉬워져, 과도하게 중공사막 다발이 확산되는 것을 바람직하게 억제할 수 있다. 액체의 점성이 높은 경우에는, 중공사막은 크게 확산되기 쉬워지기 때문에, 본 구성은, 특히 액체의 점성이 높은 경우에 유효하게 기능한다.
상기 (20) 의 구성으로 한 경우에는, 액체의 유동성을 향상시켜, 탈기 또는 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 탈기 모듈의 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 탈기 모듈이 갖는 중공사막 다발에 있어서의 중공사막의 포팅부에 대한 고정 양태를 설명하는 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 탈기 모듈이 갖는 분산판을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 탈기 모듈에 있어서의 액체의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 5a 는 상기 분산판의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 5b 는 상기 분산판의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 5c 는 상기 분산판의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 5d 는 상기 분산판의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 탈기 모듈의 단면도이다.
도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 탈기 모듈의 단면도이다.
도 8 은 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 탈기 모듈의 단면도이다.
도 9 는 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 탈기 모듈의 단면도이다.
도 10 은 본 발명의 제 6 실시형태에 관련된 탈기 모듈의 단면도이다.
도 11 은 본 발명의 제 6 실시형태에 관련된 탈기 모듈이 갖는 중공사막 다발에 있어서의 중공사막의 포팅부에 대한 고정 양태를 설명하는 단면도이다.
도 12 는 본 발명의 제 6 실시형태에 관련된 탈기 모듈에 있어서의 액체의 흐름을 설명하는 도면이다.
도 13 은 본 발명의 제 7 실시형태에 관련된 탈기 모듈의 단면도이다.
도 14 는 본 발명의 제 7 실시형태에 관련된 탈기 모듈이 구비하는 액체 도입부를 나타낸 도면이다.
도 15 는 본 발명의 제 7 실시형태에 관련된 탈기 모듈에 있어서의 액체의 흐름을 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1 에는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 외부 관류형의 탈기 모듈 (1) 이 나타나 있다. 탈기 모듈 (1) 은, 케이스 (2) 와, 케이스 (2) 내에 수납된 중공사막 다발 (3) 을 구비하고 있다. 케이스 (2) 는, 원통상의 케이스 본체 (2A) 와, 케이스 본체 (2A) 의 일단 개구를 덮는 제 1 덮개 부재 (4) 와, 케이스 본체 (2A) 의 타단 개구를 덮는 제 2 덮개 부재 (5) 를 구비하고 있다.
케이스 (2) 는, 케이스 본체 (2A), 제 1 덮개 부재 (4) 및 제 2 덮개 부재 (5) 를 결합시킴으로써, 대략 원주상의 외관을 형성하고 있다. 탈기 모듈 (1) 은, 잉크젯 프린터, 컬러 필터 제조 장치 등의 잉크젯 토출 장치에 사용되는 것으로 하지만, 그 용도는 특별히 한정되는 것은 아니다.
도면 중, 부호 (L1) 는, 케이스 (2) (케이스 본체 (2A)) 의 축 방향에 직교하는 방향을 따른 케이스 (2) 의 횡단면의 중심을 지나, 케이스 (2) 의 축 방향으로 연장되는 케이스 (2) 의 중심축선 (이하, 간단히 중심이라고 부르는 경우도 있다) 을 나타내고 있다. 여기서 「케이스 (2) 의 횡단면의 중심」 이란, 중공사막 (30) 이 연장되는 방향 (케이스 (2) 의 길이 방향) 에 직교하는 단면에 있어서의 무게 중심을 의미한다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 덮개 부재 (4) 는 상측에 배치되고, 제 2 덮개 부재 (5) 는 하측에 배치되어 있다.
본 실시형태에서는, 중심축선 (L1) 을 따라 제 1 덮개 부재 (4) 측을 상방, 제 2 덮개 부재 (5) 측을 하방이라고 부른다. 또, 중심축선 (L1) 에 직교하는 방향은, 직경 방향이라고 부르는 경우가 있고, 중심축선 (L1) 둘레를 주회하는 방향을 둘레 방향이라고 부르는 경우가 있다.
케이스 본체 (2A), 제 1 덮개 부재 (4) 및 제 2 덮개 부재 (5) 는, 기계적 강도 및 내구성을 갖는 재질로 형성되는 것이 바람직하고, 예를 들어 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리올레핀, PVC (폴리염화비닐), 아크릴 수지, ABS 수지, 변성 PPE (폴리페닐렌에테르) 등으로 형성되는 것이 좋다.
본 실시형태의 중공사막 다발 (3) 은, 복수의 중공사막 (30) 을 묶은 소다발 (3A) 을 복수 가지고 구성되어 있다. 중공사막 다발 (3) 은, 그 상단부 (일단부) (3U) 만으로 포팅부 (6) 에 의해 케이스 (2) 내에 개구 상태로 고정되고, 포팅부 (6) 로부터 중심축선 (L1) 을 따라 하방으로 연장되어 있다. 포팅부 (6) 는, 케이스 본체 (2A), 제 1 덮개 부재 (4) 및 제 2 덮개 부재 (5) 로 형성되는 공간을, 기실 (氣室) (g) 과 액실 (液室) (f) 로 구획하고 있다. 중공사막 다발 (3) 은, 케이스 (2) 내의 둘레 방향 및 직경 방향에 걸쳐 광범위하게 형성되어 있다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 각 소다발 (3A) 에 있어서 중공사막 (30) 은, U 자상으로 되접어 꺾이고, 그 양단부를 포팅부 (6) 에 매설하고, 그 양단부가 기실 (g) 에 개구된 상태로 되어 있다. 「개구된 상태」 란, 개구된 일단부를 개재하여, 각 중공사막 (30) 의 내부가 기실 (g) 에 연통된 상태로 되어 있는 것을 의미한다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 중공사막 (30) 의 양단부가 상단부 (일단부) 를 형성하고, 포팅부 (6) 에 의해 케이스 (2) 내에 개구 상태로 고정되어 있다.
한편, 각 중공사막 (30) 중, 포팅부 (6) 로부터 하방으로 연장되는 부위의 외표면은 액실 (f) 에 노출된 상태로 되고, 또, 그 U 자상의 바닥 부분은 하방을 지향하는 상태로 되어 있다. 따라서, 각 중공사막 (30) (즉, 중공사막 다발 (3)) 의 하단부는 자유단으로 된다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 중공사막 (30) 의 U 자상의 바닥 부분이 하단부 (타단부) 를 형성하고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 중공사막 (30) 이 U 자상으로 되접어 꺾이고, 그 양단부를 포팅부 (6) 에 매설하지만, 일단이 개구됨과 함께 타단이 폐색된 중공사막을, 그 일단이 포팅부 (6) 에 매설되도록 하고, 타단이 자유단이 되도록 해도 된다.
각 소다발 (3A) 은, 중심축선 (L1) 에 직교하는 방향으로 연장되는 경사 (31) 를, 그 하측의 부위에 형성하고, 경사 (31) 에 의해 복수의 중공사막 (30) 을 묶음으로써 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서 경사 (31) 는, 복수의 중공사막 (30) 에 걸쳐 체인 스티치형으로 짜넣어져 복수의 중공사막 (30) 을 연결하지만, 그 밖의 양태로 복수의 중공사막 (30) 을 연결해도 된다. 또한, 경사 (31) 는, 복수의 소다발 (3A) 을 연결해도 되고, 소다발 (3A) 의 복수의 지점에 형성되어도 된다. 또, 본 실시형태에서는, 중공사막 다발 (3) 이 복수의 소다발 (3A) 을 갖지만, 복수의 소다발 (3A) 로 분할하지 않고, 복수의 중공사막 (30) 을 모아서 다발로 한 상태의 것이어도 된다.
또한 본 실시형태에서는, 경사 (31) 는 소다발 (3A) 의 하단부 부근에 형성되어, 복수의 중공사막 (30) 을 연결하고 있지만, 예를 들어 소다발 (3A) 의 중앙 부근에서 복수의 중공사막 (30) 을 연결해도 상관없다. 또, 본 실시형태에서는, 소다발 (3A) 의 하단부 부근을 경사 (31) 로 연결한 예를 설명하고 있지만, 소다발 (3A) 의 접힘을 방지하는 관점에서 보면, 중앙 부근을 연결함과 함께, 이 중앙 부근으로부터 일정 간격을 두고 복수 지점에서 연결하는 것이 바람직하다.
또, 도 1 로부터 분명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 중심축선 (L1) 을 따른 방향인 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향에 있어서, 중공사막 다발 (3) 의 하단부 (3D) 의 높이 위치 (H1) 가 대략 동일하게 맞춰져 있다. 여기서, 「대략 동일」 이란, 케이스 (2) 내에 있어서의 중공사막 다발 (3) 의 길이 평균에 대하여, 중공사막 다발 (3) 의 길이의 오차가 ±5 % 미만인 것을 의미한다.
또한, 중공사막 (30) 의 재료로는, 폴리올레핀 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸펜텐-1) 등), 불소계 수지 (폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 에틸렌테트라플루오로에틸렌 공중합체 등), 폴리스티렌계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트, 셀룰로오스 유도체, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 이들 중 1 종류 이상을 함유하는 수지 등을 들 수 있다. 또, 이들 수지의 공중합체나 일부에 치환기를 도입한 것이어도 된다. 내약품성이나 환경 부하에 대한 배려의 점에서, 폴리올레핀이 바람직하고, 포팅 가공시의 취급성, 사용액에 대한 용출의 낮음의 점에서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이 특히 바람직하다.
케이스 (2) 에서는, 포팅부 (6) 에 고정된 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (일단부) (3U) 측의 부위에, 케이스 (2) 내의 액실 (f) 에 연통되어 액체를 통과시키는 제 1 포트 (8) 가 형성되어 있다. 또, 케이스 (2) 에서는, 중공사막 다발 (3) 의 하단부 (타단부) (3D) 측의 부위에, 케이스 (2) 내의 액실 (f) 에 연통되어 액체를 통과시키는 제 2 포트 (9) 가 형성되어 있다. 여기서, 「일단부측」 이란, 타단부보다 일단부에 가까운 부위를 의미하고, 「타단부측」 이란, 일단부보다 타단부에 가까운 부위를 의미한다.
본 실시형태에 있어서, 제 1 포트 (8) 는, 케이스 (2) 내의 액체를 유출시키는 유출구 (8A) 를 갖는 원통상으로 형성되고, 유출 포트로서 기능하며, 포팅부 (6) 보다 하방에 위치하고, 또한 케이스 본체 (2A) 의 외주면으로부터 직경 방향 외측으로 돌출되어 있다.
제 2 포트 (9) 는, 케이스 (2) 내에 액체를 유입시키는 유입구 (9A) 를 갖는 원통상으로 형성되고, 유입 포트로서 기능하며, 제 2 덮개 부재 (5) 에 있어서의 중심축선 (L1) 상에 위치하고, 제 2 덮개 부재 (5) 의 중앙부로부터 중심축선 (L1) 을 따라 하방으로 돌출되어 있다. 상세하게는, 본 실시형태에서는, 중심축선 (L1) 과 제 2 포트 (9) 의 중심축선이 동축이 되도록, 제 2 포트 (9) 가 형성되어 있다. 여기서, 「제 2 포트 (9) 의 중심축선」 이란, 제 2 포트 (9) 의 축 방향에 직교하는 방향을 따른 제 2 포트 (9) 의 횡단면의 중심 (무게 중심) 을 지나, 제 2 포트 (9) 의 길이 방향으로 연장되는 선을 의미한다.
본 실시형태에서는, 유입구 (9A) 를 통하여 케이스 (2) 내에 유입되는 액체가, 중심축선 (L1) 의 직경 방향에서, 제 1 포트 (8) 의 유출구 (8A) 가 형성되는 측보다, 유출구 (8A) 가 형성되는 측과 케이스 (2) 의 중심 (중심축선 (L1)) 을 사이에 두고 반대측쪽에서 많이 흐르도록 하기 위해서, 케이스 (2) 내에 분산판 (10) 을 형성하고 있다.
도 3 은 분산판 (10) 을 하방에서 보았을 경우의 평면도이다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 분산판 (10) 은 원판상으로 형성되고, 액체를 통과시키는 복수의 개구 (11) 를 가지고 있다. 분산판 (10) 은, 그 외주부를 케이스 (2) 의 내주면에 액밀 (液密) 하게 끼워넣고 있으며, 액실 (f) 을 상하 2 실로 구획하고 있다.
본 실시형태에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 분산판 (10) 은, 중공사막 다발 (3) 의 하단부 (3D) 의 하방에 배치되어 있다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 분산판 (10) 은, 중심축선 (L1) 의 직경 방향에서, 제 1 포트 (8) 가 형성되는 측과 케이스 (2) 의 중심 (중심축선 (L1)) 을 사이에 두고 반대측의 영역에 형성되는 개구 (11) 의 개구 면적이, 제 1 포트 (8) 의 유출구 (8A) 가 형성되는 측의 영역에 형성되는 개구 (11) 의 개구 면적보다 커지도록 형성되어 있다.
상세하게는, 중심축선 (L1) 방향에서 보았을 때 (분산판 (10) 을 하방에서 보았을 경우), 분산판 (10) 을, 케이스 (2) 의 중심 (중심축선 (L1)) 과 제 1 포트 (8) 의 형성 위치 (제 1 포트 (8) 의 중심축선) 를 연결한 직선에 직교하고, 또한 분산판 (10) 의 중심 (무게 중심) 을 지나는 직선 (L2) 으로 2 분할했을 경우에, 제 1 포트 (8) 가 위치하는 측의 영역 (10A) 의 반대측의 영역 (10B) 에 형성되는 개구 (11) 의 개구 면적의 총합이, 영역 (10A) 에 형성되는 것보다, 도면으로부터 분명한 바와 같이, 커져 있다. 또한, 도 3 에는, 설명의 편의를 위해, 제 1 포트 (8) 를 2 점 쇄선으로 나타내고 있다. 여기서 「제 1 포트 (8) 의 중심축선」 이란, 제 1 포트 (8) 의 축 방향에 직교하는 방향을 따른 제 1 포트 (8) 의 횡단면의 중심 (무게 중심) 을 지나, 제 1 포트 (8) 의 길이 방향으로 연장되는 선을 의미한다.
보다 구체적으로는, 본 실시형태에 있어서 분산판 (10) 에는, 3 개의 개구 (11) 가 형성되고, 3 개의 개구 (11) 중, 2 개의 개구가 영역 (10A) 과 영역 (10B) 에 걸치고, 나머지 하나가 영역 (10B) 에 형성되어 있다. 영역 (10B) 에 형성되는 개구 (11) 는, 중심축선 (L1) 의 직경 방향에서, 중심축선 (L1) 을 사이에 두고, 제 1 포트 (8) (유출구 (8A)) 에 대향하는 위치에 위치하고 있다.
또, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 제 1 덮개 부재 (4) 에 있어서의 중심축선 (L1) 상에 위치하는 제 1 덮개 부재 (4) 의 중앙부에, 중심축선 (L1) 을 따라 상방으로 돌출되는 원통상의 진공 포트 (12) 가 형성되어 있다. 진공 포트 (12) 는, 기실 (g) 에 연통되고, 도시 생략하는 인입 펌프 (진공 펌프) 에 접속된다.
도 4 에는 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1) 에 있어서의 액체의 흐름이 나타나 있다.
도 4 에 나타내는 바와 같이, 탈기 모듈 (1) 에서는, 먼저, 액체는, 화살표 (α) 로 나타내는 바와 같이, 제 2 포트 (9) 의 유입구 (9A) 를 지나, 케이스 (2) 내로 흐른다.
다음으로, 케이스 (2) 내로 흐른 액체는, 분산판 (10) 의 개구 (11) 로부터 액실 (f) 중 분산판 (10) 의 상방측의 실로 흐르고, 화살표 (β) 로 나타내는 바와 같이, 제 1 포트 (8) 를 향하여 비스듬하게 흐른다. 개구 (11) 로부터 흐르는 액체는, 제 1 포트 (8) 측이 형성되는 측의 반대측에서 많이 흐른다.
이 때, 제 1 포트 (8) 와 제 2 포트 (9) 가 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향에서 크게 이간되기 때문에, 액체가 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향의 광범위에 접촉하면서, 제 1 포트 (8) 로 향한다. 그리고, 액체는 화살표 (γ) 로 나타내는 바와 같이, 유출구 (8A) 를 지나 외부로 배출된다.
또한, 케이스 (2) 내에 유입되고 유출되는 액체는, 도시되지 않은 펌프에 의해 압송되어 케이스 (2) 내에 도입된다. 펌프는, 제 1 포트 (8) 의 하류측에 배치되어 액체를 인입하는 구성이어도 되고, 제 2 포트 (9) 의 상류측에 배치되어 액체를 압출하는 구성이어도 된다.
또, 액실 (f) 에 액체가 흐를 때에는, 액실 (f) 내에 노출된 중공사막 (30) 의 외표면으로부터 액체에 함유되는 기체가 중공사막 (30) 의 내부에 도입되어, 탈기가 실시된다. 기체의 도입은, 중공사막 (30) 의 내부가 상기한 진공 펌프에 의해 진공화됨으로써 실시된다. 또한, 도 4 에 있어서, 화살표 (δ) 는, 진공 펌프의 인입 방향을 나타내고 있다.
이상에 기재한 본 실시형태의 탈기 모듈 (1) 은, 복수의 중공사막 (30) 으로 이루어지는 중공사막 다발 (3) 과, 중공사막 다발 (3) 을 수납하는 케이스 (2) 를 구비하고, 중공사막 다발 (3) 이, 그 일단부인 상단부 (3U) 에서 포팅부 (6) 에 의해 케이스 (2) 내에 고정되어 있다. 그리고, 중공사막 (30) 의 외표면으로부터 케이스 (2) 내의 액체에 함유되는 기체를 중공사막 (30) 의 내부에 도입하여 탈기를 실시한다.
이와 같은 탈기 모듈 (1) 에서는, 중공사막 다발 (3) 이 일단부 (상단부 (3U)) 만으로 케이스 (2) 내에 고정되고, 타단부 (하단부 (3D)) 가 자유단이 되기 때문에, 중공사막 (30) 사이에 액체가 비집고 들어가기 쉬워져, 효율적으로 탈기를 실시할 수 있다. 또, 포팅부 (6) 가 케이스 (2) 내에 하나이기 때문에, 제조 비용을 억제할 수 있음과 함께, 소형화를 도모할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1) 에서는, 포팅부 (6) 에 의해 중공사막 다발 (3) 을 고정시킨 측인, 케이스 (2) 내에 있어서의 중공사막 다발 (3) 의 일단부인 상단부 (3U) 측에, 케이스 (2) 내에 연통되어 액체를 통과시키는 제 1 포트 (8) 가 형성되고, 케이스 (2) 내에 있어서의 중공사막 다발 (3) 의 타단부인 하단부 (3D) 측에, 케이스 (2) 내에 연통되어 액체를 통과시키는 제 2 포트 (9) 가 형성되어 있다. 이 구성에 의해, 본 실시형태에서는, 중공사막 다발 (3) 의 타단부 (하단부 (3D)) 로부터 일단부 (상단부 (3U)) 에 걸친 액체의 유로를 형성하여, 중공사막 다발 (3) 의 광범위를 유효하게 이용하여 탈기를 실시하는 것이 가능해져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1) 에서는, 제 1 포트 (8) 가 유출 포트이고, 케이스 (2) 의 중심으로부터 이간된 위치에 유출구 (8A) 를 배치하고, 제 2 포트 (9) 가 유입 포트로서 기능한다. 그리고, 본 실시형태에서는, 유입구 (9A) 를 통하여 케이스 (2) 내에 유입되는 액체가, 유출 포트인 제 1 포트 (8) 의 유출구 (8A) 가 형성되는 측보다, 케이스 (2) 의 중심을 사이에 두고 반대측쪽에서 많이 흐르도록 구성되어 있다. 이 구성에 의해, 본 실시형태에서는, 중공사막 다발 (3) 전체에 액체가 확산되기 쉬워져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 유입구 (9A) 는, 중심축선 (L1) 상에 배치되고, 케이스 (2) 내에는, 유입구 (9A) 로부터 유입된 액체를 통과시키는 개구 (11) 를 갖는 분산판 (10) 이 배치되어 있다. 그리고, 분산판 (10) 은, 유출 포트인 제 1 포트 (8) 의 유출구 (8A) 가 형성되는 측과 케이스 (2) 의 중심을 사이에 두고 반대측의 영역 (10B) 에 형성되는 개구 (11) 의 개구 면적이, 그 반대측의 영역 (10A) 에 형성되는 개구 (11) 의 개구 면적보다 커지도록 형성되어 있다.
이 구성에 의해, 본 실시형태에서는, 중공사막 다발 (3) 전체에 액체가 확산되기 쉬워지는 유로를, 분산판 (10) 을 케이스 내에 배치함으로써 형성할 수 있기 때문에, 제조 효율을 향상시키면서 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1) 에서는, 중공사막 다발 (3) 에 있어서의 중공사막 (30) 이 U 자상으로 되접어 꺾이고, 그 양단부를 포팅부 (6) 에 매설함으로써, 중공사막 다발 (3) 의 일단부인 상단부 (3U) 가 포팅부 (6) 에 의해 케이스 (2) 내에 고정되어 있다. 이 구성에 의해, 본 실시형태에서는, 적은 개수의 중공사막 (30) 으로 원하는 중공사막 (30) 의 밀도를 확보할 수 있기 때문에, 제조 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 중공사막 (30) 이 U 자상을 나타냄으로써, 자립 상태를 유지하기 쉬워져, 과도하게 중공사막 다발 (3) 이 확산되는 것을 억제할 수 있음으로써, 중공사막 다발 (3) 전체에 액체가 확산되기 쉬워져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1) 에서는, 중심축선 (L1) 방향에 있어서, 중공사막 다발 (3) 의 타단부인 하단부 (3D) 의 높이 위치 (H1) 가 대략 동일하게 맞춰져 있다. 이 구성에 의해, 본 실시형태에서는, 액체가 국소에 치우쳐서 잘 흐르지 않게 되어, 중공사막 다발 (3) 이 확산되는 것을 억제할 수 있음으로써, 중공사막 다발 (3) 전체에 액체가 확산되기 쉬워져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다. 이 구성은, 특히, 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향을 따라, 중공사막 다발 (3) 의 선단 부분을 향하여 액체를 유입시키는 경우 등에, 중공사막 다발 (3) 이 확산되는 것을 바람직하게 억제할 수 있는 것이다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1) 에서는, 중심축선 (L1) 방향에 있어서의 중공사막 다발 (3) 의 하단부 (3D) 측의 부위에, 중심축선 (L1) 방향에 직교하는 방향으로 연장되어 복수의 중공사막 (30) 을 연결하는 경사 (31) 가 형성되어 있다. 이 구성에 의해, 중공사막 다발 (3) 의 자립 상태를 확실하게 유지하기 쉬워져, 과도하게 중공사막 다발 (3) 이 확산되는 것을 바람직하게 억제할 수 있다. 액체의 점성이 높은 경우에는, 중공사막 다발 (3) 은 크게 확산되기 쉬워지기 때문에, 본 구성은, 특히 액체의 점성이 높은 경우, 예를 들어 액체에 잉크 등을 사용하는 경우 등에 유효하게 기능한다.
또한, 도 5a ∼ 5d 에는 제 1 실시형태에서 설명한 분산판 (10) 의 변형예가 나타나 있다. 또한, 변형예에 있어서의 제 1 실시형태의 분산판 (10) 과 동일한 구성에 대해서는, 제 1 실시형태와 동일 부호를 사용한다.
도 5a 에서는, 분산판 (10) 에는, 3 개의 개구 (11) 가 형성되고, 3 개의 개구 (11) 중, 2 개의 개구가 영역 (10B) 에 형성되고, 나머지 하나가 중심축선 (L1) 상에서 영역 (10A) 과 영역 (10B) 에 걸쳐 형성되어 있다.
도 5b 에서는, 4 개의 개구 (11) 가 둘레 방향으로 늘어서서 형성되어 있다. 그리고, 4 개의 개구 (11) 중, 2 개의 개구가 영역 (10A) 과 영역 (10B) 에 걸쳐 형성되고, 나머지 2 개가 영역 (10B) 에 형성되어 있다.
도 5c 에서는, 개구 (11) 가 분산판 (10) 의 둘레 방향을 따라 연장되는 호상 (초승달 형상) 으로 형성되고, 영역 (10B) 에만 형성되어 있다. 개구 (11) 의 양단부는 끝이 가늘어지게 형성되어 있다.
도 5d 에서는, 영역 (10B) 에만 쐐기형의 개구 (11) 가 분산판 (10) 의 중심으로부터 외측을 향하여 복수개 방사상으로 형성된 형태로 되어 있다.
개구 (11) 의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 유로 형성성 및 가공의 유연성의 점에서 쐐기형이 바람직하다.
영역 (10A) 에 있어서의 개구 면적과, 영역 (10B) 에 있어서의 개구 면적의 비가, 0 : 1/10 ∼ 1/20 : 1/2 인 것이 바람직하다.
중공사막 (30) 은, 중공사막 (30) 의 중공부-외측 사이를 기체가 투과하는 기체 투과성을 갖는다.
중공사막 (30) 의 외경은, 280 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 250 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 보다 구체적으로는, 250 ∼ 150 ㎛ 인 것이 바람직하고, 220 ∼ 180 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 중공사막 (30) 의 외경이 상기 수치 범위 내이면, 케이스 내에 있어서 중공사막 사이에 보다 효율적인 유로를 형성할 수 있다.
중공사막 (30) 의 내경은, 100 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 120 ㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 중공사막 (30) 의 내경은, 200 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 100 ∼ 200 ㎛ 인 것이 바람직하고, 110 ∼ 160 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 중공사막 (30) 의 내경이 상기 수치 범위 내이면, 케이스 (2) 내에 충분한 개수의 중공사막 (30) 을 수납할 수 있어, 양호한 탈기 성능과 내구성을 유지할 수 있다.
중공사막 (30) 의 막두께는, 20 ∼ 70 ㎛ 가 바람직하고, 25 ∼ 55 ㎛ 가 보다 바람직하다.
막두께가 상기 범위의 상한값 이하이면, 케이스 (2) 내에 있어서의 중공사막 (30) 의 내측을 반복 감압했을 때의 내구성이 우수하다. 막두께가 상기 범위의 하한값 이상이면, 탈기 성능을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 중공사막의 막두께는, 중공사막의 내경과 외경의 차로부터, 하기 식 (1) 에 의해 산출된다.
중공사막의 막두께 = (중공사막의 외경 - 중공사막의 내경)/2 … (1)
중공사막의 내경 및 외경은, 하기와 같이 실측한다.
먼저, 중공사막을 몇 개 묶어, 그 외측 전체를 폴리우레탄 수지로 덮고, 경화시킨다. 이어서, 경화시킨 다발을 중공사막의 직경 방향을 따라, 그 길이 방향의 길이가 수 ㎜ 가 되도록 슬라이스하여, 두께 수 ㎜ 의 박편상의 샘플을 얻는다. 이어서, 이 샘플의 단면의 광학 이미지를 투영기를 사용하여 예를 들어 100 배의 배율로 스크린에 투영한다. 투영된 이미지에 있어서, 각 중공사막의 외경 및 내경을 측정한다. 이와 같이 샘플을 잘라내어 측정하는 조작을 5 회 이상 반복하여, 전체 수치의 평균값을 가지고, 중공사막의 외경 및 내경으로 한다.
중공사막 (30) 은, 기체 투과성의 균질층과, 상기 균질층을 지지하는 다공질 지지층을 갖는 복합막인 것이, 강도가 우수함과 함께, 액체의 누출을 억제하면서 용존 가스를 효과적으로 제거할 수 있어, 탈기 성능이 우수한 점에서 바람직하다.
복합막의 구체적인 층 구성으로는, 균질층의 내측 또는 외측에 다공질 지지층이 형성된 2 층 구조, 균질층의 내측과 외측에 다공질 지지층이 형성된 3 층 구조가 바람직하고, 강도 및 탈기 성능의 점에서 3 층 구조가 보다 바람직하다.
균질층의 재질로는, 폴리디메틸실록산, 실리콘과 폴리카보네이트의 공중합체 등의 실리콘 고무계 수지 ; 에틸렌과 α-올레핀의 공중합체, 폴리4-메틸펜텐-1, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 직사슬형 저밀도 폴리에틸렌, 직사슬형 초저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아이오노머 수지, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산메틸 공중합체, 변성 폴리올레핀 (예를 들어, 올레핀의 단독 중합체 또는 공중합체와, 말레산, 푸마르산 등의 불포화 카르복실산, 산무수물, 에스테르 또는 금속염 등과의 반응물) 등의 폴리올레핀계 수지 ; 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소 함유 수지 ; 에틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지 ; 폴리페닐렌옥사이드 ; 폴리4-비닐피리딘 ; 우레탄계 수지 ; 등을 들 수 있다. 이들 수지는 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 블렌드하여 사용해도 된다. 또, 이들 수지의 공중합체도 사용할 수 있다.
그 중에서도 균질층의 재질로는, 폴리올레핀계 수지가 바람직하고, 밀도가 0.850 ∼ 0.910 g/㎤ 인 폴리올레핀계 수지가 보다 바람직하다. 밀도가 상기 범위 내인 폴리올레핀계 수지에 의해 형성된 균질층은, 고 (高) 유량으로 처리 대상의 액체를 통액했을 때에도 탈기 성능이 우수함과 함께, 실용상 적합한 융점 또는 연화점이 된다.
또한, 밀도는, JIS K 7112 (ASTM D1505 와 동일한 규정) 에 기초하여 측정된다.
밀도가 상기 범위인 폴리올레핀계 수지는, 시차 주사형 열량계 (DSC) 로 측정한 융점 (Tm) 이 약 40 ∼ 100 ℃ 가 된다.
중공사막 (30) 의 내약품성의 점에서는, 균질층을 형성하는 폴리올레핀계 수지는, 에틸렌과 탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀이 공중합한 분자량 분포가 4.0 이하인 에틸렌·α-올레핀 공중합체가 바람직하다.
탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀으로는, 프로필렌 (탄소수 3), 이소부틸렌 (탄소수 4), 1-부텐 (탄소수 4), 1-펜텐 (탄소수 5), 1-헥센 (탄소수 6), 4-메틸-1-펜텐 (탄소수 6), 1-옥텐 (탄소수 8) 을 들 수 있다. 탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀으로는, 탄소수 4 ∼ 20 의 α-올레핀이 바람직하고, 탄소수 6 ∼ 8 의 α-올레핀이 보다 바람직하고, 1-헥센 또는 1-옥텐이 특히 바람직하다.
탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀은, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
에틸렌·α-올레핀 공중합체의 분자량 분포는, 상기 서술한 바와 같이 4.0 이하가 바람직하고, 3.5 이하가 보다 바람직하고, 3.0 이하가 특히 바람직하다. 이와 같이 분자량 분포가 작은 에틸렌·α-올레핀 공중합체는, 메탈로센 촉매를 사용하여 공중합하는 방법 등으로 얻어진다. 예를 들어, 다우·케미컬사가 개발한 인 사이트 (싱글 사이트) 촉매, 이른바 메탈로센 촉매의 1 종인 구속 기하 촉매를 사용하여 공중합하는 방법으로 얻어진다.
또한, 분자량 분포란, 질량 평균 분자량 (Mw) 과 수평균 분자량 (Mn) 의 비율 (Mw/Mn) 이다. 질량 평균 분자량 (Mw) 및 수평균 분자량 (Mn) 은, 폴리스티렌을 표준 시료로서 사용한 겔 퍼미에이션 크로마토그래피 (GPC) 에 의해 구해진다.
에틸렌과 탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀이 공중합한 에틸렌·α-올레핀 공중합체는, 탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀을 전체 모노머의 10 몰% 이상 사용하여 공중합한 것이 내약품성의 점에서 바람직하고, 20 ∼ 40 몰% 사용하여 공중합한 것이 보다 바람직하다.
균질층을 형성하는 폴리올레핀계 수지의 멜트 플로우 레이트 (MFR) 는, 190 ℃ 에 있어서, 0.1 ∼ 5 g/10 min 이 바람직하고, 0.3 ∼ 2 g/10 min 이 보다 바람직하다. MFR 이 상기 범위의 하한값 이상이면, 균질층의 성형성이 우수하다. MFR 이 상기 범위의 상한값 이하이면, 중공사막의 제조시에 있어서, 상기 폴리올레핀계 수지가 다공질 지지층측으로 유출되는 것이 억제되고, 그 때문에, 두께가 균일하고, 우수한 탈기 성능을 갖는 균질층을 형성할 수 있다.
또한, MFR 은, ASTM D1238 의 E 조건에 따라, 시험 온도 190 ℃, 시험 하중 2.16 ㎏f (21.18 N) 로 측정한 값이다.
균질층의 형성에 바람직한 에틸렌·α-올레핀 공중합체의 시판품으로는, α-올레핀의 탄소수가 8 인 다우·케미컬사 제조의 「어피니티 (AFFINITY) (등록상표)」, α-올레핀의 탄소수가 6 인 프라임 폴리머사 제조의 「에볼류 (등록상표)」 등을 들 수 있다.
또한, 균질층을 형성하는 폴리올레핀계 수지에는, 수지 이외의 성분으로서, 필요에 따라, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 활제, 안티 블로킹제, 착색제, 난연화제 등의 첨가물이 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 첨가되어 있어도 된다.
다공질 지지층의 재질로는, 폴리디메틸실록산, 실리콘과 폴리카보네이트의 공중합체 등의 실리콘 고무계 수지 ; 폴리4-메틸펜텐-1, 폴리3-메틸부텐-1, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지 ; 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소 함유 수지 ; 에틸셀룰로오스 등 셀룰로오스계 수지 ; 폴리페닐렌옥사이드 ; 폴리4-비닐피리딘 ; 우레탄계 수지 ; 폴리스티렌 ; 폴리에테르에테르케톤 ; 폴리에테르케톤 등을 들 수 있다. 이들 수지는 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 블렌드하여 사용해도 된다. 또, 이들 수지의 공중합체도 사용할 수 있다.
다공질 지지층의 구멍 직경은, 0.01 ∼ 1 ㎛ 의 범위가 바람직하다. 구멍 직경이 상기 범위의 상한값 이하이면, 균질층의 미세공 (기체가 투과하는 구멍) 내가 잘 젖지 않고, 그 때문에, 처리 대상의 액체에 함유되는 약품에 의한 균질층의 열화가 저감된다. 구멍 직경이 상기 범위의 하한값 이상이면, 기체 투과성이 높아져, 탈기 성능이 우수하다. 또, 다공질 지지층의 공공률 (空孔率) 은 30 ∼ 80 체적% 가 바람직하다. 공공률이 상기 범위의 하한값 이상이면, 기체 투과성이 향상되어, 탈기 성능이 우수하다. 공공률이 상기 범위의 상한값 이하이면, 중공사막 (30) 의 내압성 등의 기계적 강도가 향상된다.
균질층 및 다공질 지지층의 두께는, 막두께가 상기 범위 내가 되도록 결정되는 것이 바람직하고, 그 범위 내에 있어서, 균질층의 두께는 0.3 ∼ 2 ㎛ 가 바람직하다. 다공질 지지층의 두께는, 20 ∼ 70 ㎛ 가 바람직하고, 25 ∼ 55 ㎛ 가 보다 바람직하다. 또한, 여기서의 다공질 지지층의 두께란, 다공질 지지층이 복수의 층으로 이루어지는 경우 (예를 들어, 균질층의 내측과 외측에 1 층씩, 합계 2 층의 다공질 지지층이 적층되었을 경우 등), 복수의 층의 합계의 두께이다. 균질층 및 다공질 지지층의 두께가 상기 범위의 하한값 이상이면, 중공사막 (30) 의 내압성, 기계적 강도 등이 향상되고, 상기 범위의 상한값 이하이면, 중공사막 (30) 의 기체 투과성이 향상되어, 탈기 성능이 우수하다. 또, 중공사막 (30) 의 외경이 지나치게 커지지 않아, 케이스 (2) 내에 충분한 개수의 중공사막 (30) 을 수납할 수 있다.
또한, 다공질 지지층의 두께는, 상기 서술한 중공사막의 내경 및 외경의 실측 방법과 동일하게 하여, 박편상 샘플의 단면의 투영 이미지로부터 실측할 수 있고, 평균값으로서 구한다. 즉, 상기 서술한 바와 같이 하여, 두께 수 ㎜ 의 박편상의 샘플을 얻고, 이 샘플의 단면의 광학 이미지를 투영기를 사용하여 예를 들어 100 배의 배율로 스크린에 투영하고, 얻어진 투영 이미지에 있어서, 각 중공사막에 있어서의 다공질 지지층의 두께를 측정한다.
이와 같이 샘플을 잘라내어 측정하는 조작을 5 회 반복하여, 전체 수치의 평균값을 가지고, 중공사막의 다공질 지지층의 두께로 한다.
단, 균질층의 두께는, 통상적으로 다공질 지지층의 두께에 비해 매우 작기 때문에, 실측이 곤란한 경우가 있다. 그 경우에는, 상기 식 (1) 에서 산출된 「중공사막의 막두께」 = 「다공질 지지층의 두께」 로 간주한다.
균질층과 다공질 지지층의 재질의 조합에는, 특별히 제한은 없고, 이종의 수지를 조합하여 사용해도 되고, 동종의 수지를 조합하여 사용해도 된다.
균질층과 다공질 지지층을 갖는 복합 중공사막은, 다층 복합 방사 공정과 연신 다공질화 공정을 갖는 공지된 방법 등으로 제조할 수 있다.
예를 들어, 내층 노즐부와 중간층 노즐부와 외층 노즐부가 순차 형성된 동심원상 복합 노즐을 사용하여, 외층 노즐부와 내층 노즐부에는, 다공질 지지층을 형성하기 위한 용융 수지를 공급하고, 중간층 노즐부에는, 균질층을 형성하기 위한 용융 수지를 공급한다. 그리고, 동심원상 복합 노즐로부터, 각 용융 수지를 압출하고 냉각 고화시켜, 미연신 중공 섬유를 얻는다 (다층 복합 방사 공정). 다음으로, 상기 미연신 중공 섬유를 연신하고, 내층과 외층을 다공질화한다 (연신 다공질화 공정). 이로써, 균질층과, 균질층의 내측 및 외측에 위치하여 균질층을 지지하는 다공질 지지층으로 이루어지는 3 층 구조의 중공사막이 얻어진다.
상기 중공사막의 파단 강도가 0.5 N/fil 이상, 파단 신도가 50 % 이상인 것이, 중공사막 모듈 제조 가공 공정에서의 취급성 때문에 바람직하다. 파단 강도가 0.8 ∼ 3 N/fil, 파단 신도가 70 ∼ 400 % 이상인 것이 바람직하고, 파단 강도가 1 ∼ 2.5 N/fil, 파단 신도가 140 ∼ 300 % 이상인 것이 보다 바람직하다.
여기서, 「파단 강도」 란, 중공사막의 길이 방향에 하중을 가하여 연신했을 때에 파단되는 값을 의미한다.
「파단 신도」 란, 중공사막의 길이 방향에 하중을 가하면서 연신했을 때에 파단에 이를 때까지 나타낸 신장을 의미한다.
또한, 중공사막의 파단 강도, 및 파단 신도는, 이하의 방법에 의해 측정할 수 있다.
(중공사막의 파단 강도 및 파단 신도)
텐실론형 인장 시험기 (예를 들어, 오리엔테크사 제조, UCT-1T 형) 를 사용하여, 중공사막을 시험 길이 2 ㎝ 가 되도록 텐실론형 인장 시험기의 척부에 파지 (把持) 시킨 상태로 인장 하중을 가하여, 하중 변화에 있어서의 파단 신도를 중공사막이 파단될 때까지 측정한다. 이 측정을 3 회 실시하여, 중공사막이 파단된 하중의 평균값을 구한다.
상기 중공사막 다발 (3) 의 케이스 (2) 단면에 있어서의 충전율은, 20 ∼ 50 % 인 것이 바람직하고, 30 ∼ 45 % 가 보다 바람직하다. 상기 중공사막의 충전율이 하한값 이상이면, 탈기 모듈 (1) 의 소형화가 용이해지는 데다, 탈기 모듈 (1) 내에 있어서 액체의 편류가 생기는 것을 억제하기 쉽다. 상기 중공사막의 충전율이 상한값 이하이면, 중공사막의 충전이 용이해져, 적정한 유로를 확보한 후에 보다 많은 막을 충전함으로써 성능을 높이는 것이 가능해진다.
또한, 중공사막 (30) 의 케이스 (2) 단면에 있어서의 충전율은, 탈기 모듈 (1) 을 중공사막 다발 (3) 의 축 방향에 대해 수직으로 절단했을 때의 케이스 (2) 내부의 단면적에 대한 충전된 중공사막의 단면적의 총합의 비율 (%) 을 나타낸다.
케이스 (2) 의 크기는, 원통상인 경우, 직경이 20 ∼ 60 ㎝ 인 것이 바람직하고, 길이가 60 ∼ 250 ㎝ 인 것이 바람직하다.
(제 2 실시형태)
도 6 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1') 을 나타내고 있다. 또한, 제 2 실시형태에 있어서의 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일 부호로 나타내고, 설명을 생략한다.
제 2 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1') 은, 케이스 (2) 는 분산판 (10) 을 갖지 않는다. 또, 진공 포트 (12) 가 형성되는 제 1 덮개 부재 (4) 가 하측에 배치되고, 액체를 유입시키는 유입 포트로서 기능하는 제 2 포트 (9) 가 형성되는 제 2 덮개 부재 (5) 가 상측에 배치되어 있다. 그리고, 탈기 모듈 (1') 은, 제 2 포트 (9) 로부터 제 1 포트 (8) 를 향하여 하방으로 액체를 흘리도록 구성되어 있다. 부호 (L1') 는, 케이스 (2) (케이스 본체 (2A)) 의 횡단면의 중심을 지나는 중심축선을 나타내고 있다. 또한, 케이스 (2) 는 횡단면에서 원형상의 통상체여도 되고, 횡단면에서 사각형상의 중공체 등으로 해도 된다.
제 2 포트 (9) 는, 제 2 덮개 부재 (5) 로부터 중심축선 (L1') 방향을 따라 돌출되는 원통상으로 형성되고, 또, 중심축선 (L1') 에 대해 이간된 제 2 덮개 부재 (5) 의 단부에 형성되어 있다.
제 1 포트 (8) 는, 케이스 본체 (2A) 의 측면으로부터 중심축선 (L1') 에 직교하는 방향을 따라 돌출되는 원통상으로 형성되어 있다. 중공사막 다발 (3) 은 하단부를 포팅부 (6) 에 고정시켜 상방을 향하여 제 2 덮개 부재 (5) 측으로 연장된 기립 상태로 되어 있다.
도면 중 η 는, 케이스 (2) 내에 있어서의 액체의 흐름을 나타내고 있다. 본 실시형태의 구성에 있어서도, 화살표 (η) 로 참조되는 바와 같이, 액체는, 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향의 광범위에 접촉하면서, 제 1 포트 (8) 로 향한다. 이 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다.
(제 3 실시형태)
도 7 에는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 외부 관류형의 탈기 모듈 (1a) 이 나타나 있다. 또한, 제 3 실시형태에 있어서의 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일 부호로 나타내고, 설명을 생략한다.
제 3 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1a) 은, 케이스 (2) 가 분산판 (10) 을 갖지 않는다. 액체를 유출시키는 유출 포트로서 기능하는 제 1 포트 (8) 가 포팅부 (6) 보다 상방에 위치하고, 또한 케이스 본체 (2A) 의 외주면으로부터 직경 방향 외측으로 돌출되어 있다. 또, 액체를 유입시키는 유입 포트로서 기능하는 제 2 포트 (9) 가 포팅부 (6) 보다 상방에 위치하고, 또한 케이스 본체 (2A) 의 외주면으로부터 직경 방향 외측으로 돌출되어 있다. 제 1 포트 (8) 와 제 2 포트 (9) 는 수평 방향에서 이간되어 위치하고 있다. 본 실시형태에서는, 제 1 포트 (8) 및 제 2 포트 (9) 는, 제 1 포트 (8) 의 중심축선과 제 2 포트 (9) 의 중심축선을 연결하는 직선이, 중심축선 (L1) 과 직교하도록 배치되어 있다. 그리고, 탈기 모듈 (1a) 은, 제 2 포트 (9) 로부터 제 1 포트 (8) 를 향하여 액체를 흘리도록 구성되어 있다.
도면 중 ηa 는, 케이스 (2) 내에 있어서의 액체의 흐름을 나타내고 있다. 본 실시형태의 구성에 있어서도, 화살표 (ηa) 로 참조되는 바와 같이, 액체는, 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향의 광범위에 접촉하면서, 제 1 포트 (8) 로 향한다. 이 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다.
(제 4 실시형태)
도 8 에는 본 발명의 제 4 실시형태에 관련된 외부 관류형의 탈기 모듈 (1a') 이 나타나 있다. 또한, 제 4 실시형태에 있어서의 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일 부호로 나타내고, 설명을 생략한다.
제 4 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1a) 은, 제 3 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1a) 을 90°회전시킨 것이다. 즉, 중공사막 다발 (3) 이 수평 방향으로 연장되는 구성으로 되어 있고, 제 1 포트 (8) 와 제 2 포트 (9) 가 수직 방향에서 이간되어 위치하고 있다. 그리고, 탈기 모듈 (1a) 은, 제 2 포트 (9) 로부터 제 1 포트 (8) 를 향하여 액체를 흐르게 하도록 구성되어 있다.
도면 중 ηa' 는, 케이스 (2) 내에 있어서의 액체의 흐름을 나타내고 있다. 본 실시형태의 구성에 있어서도, 화살표 (ηa') 로 참조되는 바와 같이, 액체는, 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향의 광범위에 접촉하면서, 제 1 포트 (8) 로 향한다. 이 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다.
(제 5 실시형태)
도 9 에는, 본 발명의 제 5 실시형태에 관련된 외부 관류형의 탈기 모듈 (1a'') 이 나타나 있다. 또한, 제 5 실시형태에 있어서의 제 1 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일 부호로 나타내고, 설명을 생략한다.
제 5 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1a'') 은, 제 4 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1a) 중, 제 1 포트 (8) 를 일단부측에 설치하고, 제 2 포트를 타단부측에 설치하고 있다. 그리고, 탈기 모듈 (1a'') 은, 제 2 포트 (9) 로부터 제 1 포트 (8) 를 향하여 액체를 흐르게 하도록 구성되어 있다.
도면 중 ηa'' 는, 케이스 (2) 내에 있어서의 액체의 흐름을 나타내고 있다. 본 실시형태의 구성에 있어서도, 화살표 (ηa'') 로 참조되는 바와 같이, 액체는, 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향의 광범위에 접촉하면서, 제 1 포트 (8) 로 향한다. 이 실시형태에 있어서도 제 1 실시형태와 동일한 효과가 얻어진다.
이상, 본 발명의 제 1 ∼ 5 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 제 1 ∼ 5 실시형태에서는, 제 1 포트 (8) 를 케이스 (2) 의 측면으로부터 돌출시켰지만, 예를 들어, 제 1 포트 (8) 가 제 1 덮개 부재 (4) 로부터 포팅부 (6) 를 관통하여 액실 (f) 에 개방되는 구성이어도 된다. 또, 제 1 실시형태에서는, 제 2 포트 (9) 는, 제 2 덮개 부재 (5) 에 형성했지만, 케이스 (2) 의 측면에 형성해도 된다.
또, 상기 제 1 ∼ 5 실시형태에서는, 제 2 포트 (9) 를 유입 포트로 하고, 제 1 포트 (8) 를 유출 포트로 했지만, 제 1 포트 (8) 를 유입 포트로 하고, 제 2 포트 (9) 를 유출 포트로 해도 된다.
또, 상기 제 1 ∼ 5 실시형태에서는, 케이스 (2) 에 있어서, 케이스 본체 (2A), 제 1 덮개 부재 (4) 및 제 2 덮개 부재 (5) 가 각각 별체인 예를 설명했지만, 이들은 일체화되어 있어도 된다. 예를 들어, 제 1 실시형태이면, 케이스 본체 (2A) 와 제 2 덮개 부재 (5) 를 일체로 하고, 제 1 덮개 부재 (4) 만을 별체로 하는 등의 구성이어도 된다.
또, 상기 제 1 실시형태에서는, 유입 포트인 제 2 포트 (9) (유입구 (9A)) 가 하측에 배치되고, 유출 포트인 제 1 포트 (8) (유출구 (8A)) 가 상측에 배치되고, 제 2 실시형태에서는, 제 1 실시형태의 구성과 반대의 배치이지만, 이와 같은 상하의 방향 등은 특별히 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 제 1 포트 (8) 와 제 2 포트 (9) 가 수평 방향에서 이간되어 위치하는 구성이어도 되고, 중공사막 다발 (3) 이 수평 방향으로 연장되는 구성 등이어도 된다.
상기 제 3 실시형태에서는, 제 1 포트 (8) 와 제 2 포트 (9) 가 수평 방향에서 이간되어 위치하는 구성이지만, 이와 같은 제 1 포트 (8) 와 제 2 포트 (9) 의 위치는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 제 5 실시형태와 같이 제 1 포트 (8) 를 일단부측에 설치해도 되고, 제 2 포트 (9) 를 타단부측에 설치해도 된다.
상기 제 4 및 5 실시형태에서는, 제 1 포트 (8) 를 상측, 제 2 포트 (9) 를 하측에 설치하는 구성이지만, 이와 같은 제 1 포트 (8) 와 제 2 포트 (9) 의 위치는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1 포트 (8) 를 하측, 제 2 포트 (9) 를 상측에 설치하는 구성이어도 된다.
상기 제 5 실시형태에서는, 제 1 포트 (8) 를 일단부측에 설치하고, 제 2 포트 (9) 를 타단부측에 설치하는 구성이지만, 이와 같은 제 1 포트 (8) 와 제 2 포트 (9) 의 위치는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 2 포트 (9) 를 일단부측에 설치하고, 제 1 포트 (8) 를 타단부측에 설치해도 된다.
상기 제 2 실시형태에서는, 분산판 (10) 을 갖지 않는 구성이지만, 분산판 (10) 을 설치해도 된다. 또한, 유출 포트인 제 1 포트 (8) 의 유출구 (8A) 가 형성되는 측과 케이스 (2) 의 중심을 사이에 두고 반대측의 영역 (10B) 에 형성되는 개구 (11) 의 개구 면적이, 그 반대측의 영역 (10A) 에 형성되는 개구 (11) 의 개구 면적보다 커지도록 형성되어 있어도 된다.
또, 상기 각 실시형태 1 ∼ 5 에서는, 케이스 (2) 는 횡단면에서 원형상의 통상체여도 되고, 횡단면에서 사각형상의 중공체 등으로 해도 된다.
또한, 상기 제 1 ∼ 5 실시형태에서는, 중공사막 모듈의 일례로서 진공 펌프를 사용한 탈기 모듈을 설명했지만, 진공 펌프 대신에 급기 펌프 등을 사용하여 모듈 내에 가압 기체를 공급함으로써, 본 발명은, 기액 혼합 모듈로서도 사용할 수 있다. 이 경우에도 물의 흐름은 상기 각 실시형태와 동일해지고, 중공사막 사이에 액체가 비집고 들어가기 쉽다는 발명의 효과로는 동일하여, 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
(제 6 실시형태)
도 10 에는 본 발명의 제 6 실시형태에 관련된 외부 관류형의 탈기 모듈 (1b) 이 나타나 있다. 탈기 모듈 (1b) 은, 케이스 (2) 와, 케이스 (2) 내에 수납된 중공사막 다발 (3) 을 구비하고 있다. 케이스 (2) 는, 원통상의 케이스 본체 (2A) 와, 케이스 본체 (2A) 의 양단 개구를 덮는 제 1 덮개 부재 (4) 및 제 2 덮개 부재 (5) 를 구비하고 있다.
케이스 (2) 는, 케이스 본체 (2A), 제 1 덮개 부재 (4) 및 제 2 덮개 부재 (5) 를 결합시킴으로써, 대략 원주상의 외관을 형성하고 있다. 탈기 모듈 (1b) 은, 잉크젯 프린터, 컬러 필터 제조 장치 등의 잉크젯 토출 장치에 사용되는 것으로 하지만, 그 용도는 특별히 한정되는 것은 아니다.
도면 중, 부호 (L1) 는, 케이스 (2) (케이스 본체 (2A)) 의 축 방향에 직교하는 방향을 따른 단면의 중심을 지나, 케이스 (2) 의 축 방향으로 연장되는 케이스 (2) 의 중심축선 (이하, 간단히 중심이라고 부르는 경우도 있다) 을 나타내고 있다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 덮개 부재 (4) 는 상측에 배치되고, 제 2 덮개 부재 (5) 는 하측에 배치되어 있다.
본 실시형태에서는, 중심축선 (L1) 을 따라 제 1 덮개 부재 (4) 측을 상방, 제 2 덮개 부재 (5) 측을 하방이라고 부른다. 또, 중심축선 (L1) 에 직교하는 방향은, 직경 방향이라고 부르는 경우가 있고, 중심축선 (L1) 둘레를 주회하는 방향을 둘레 방향이라고 부르는 경우가 있다.
케이스 본체 (2A), 제 1 덮개 부재 (4) 및 제 2 덮개 부재 (5) 는, 기계적 강도 및 내구성을 갖는 재질로 형성되는 것이 바람직하고, 예를 들어 폴리카보네이트, 폴리술폰, 폴리올레핀, PVC (폴리염화비닐), 아크릴 수지, ABS 수지, 변성 PPE (폴리페닐렌에테르) 등으로 형성되는 것이 좋다.
본 실시형태의 중공사막 다발 (3) 은, 복수의 중공사막 (30) 을 묶은 소다발 (3A) 을 복수 가지고 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서 중공사막 다발 (3) 은, 그 하단부 (일단부) (3D) 만으로 포팅부 (6) 에 의해 케이스 (2) 내에 개구 상태로 고정되고, 포팅부 (6) 로부터 중심축선 (L1) 을 따라 상방으로 연장되어 있다. 포팅부 (6) 는, 케이스 본체 (2A), 제 1 덮개 부재 (4) 및 제 2 덮개 부재 (5) 로 형성되는 공간을 기실 (g) 과 액실 (f) 로 구획하고 있다.
도 11 에 나타내는 바와 같이, 각 소다발 (3A) 에 있어서 중공사막 (30) 은, U 자상으로 되접어 꺾이고, 그 양단부를 포팅부 (6) 에 매설하고, 그 양단부가 기실 (g) 에 개구된 상태로 되어 있다. 이로써, 각 중공사막 (30) 의 내부는, 기실 (g) 에 연통된 상태로 되어 있다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 중공사막 (30) 의 양단부가 하단부 (일단부) 를 형성하고, 포팅부 (6) 에 의해 케이스 (2) 내에 개구 상태로 고정되어 있다.
한편, 각 중공사막 (30) 중, 포팅부 (6) 로부터 상방으로 연장되는 부위의 외표면은, 액실 (f) 에 노출된 상태로 되고, 또, 그 U 자상의 바닥 부분은 상방을 지향하는 상태로 되어 있다. 따라서, 각 중공사막 (30) (즉, 중공사막 다발 (3)) 의 상단부는 자유단으로 된다. 즉, 본 실시형태에 있어서는, 중공사막 (30) 의 U 자상의 바닥 부분이 상단부 (타단부) 를 형성하고 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 중공사막 (30) 이 U 자상으로 되접어 꺾이고, 그 양단부를 포팅부 (6) 에 매설하지만, 일단이 개구됨과 함께 타단이 폐색된 중공사막을, 그 일단이 포팅부 (6) 에 매설되도록 하고, 타단이 자유단이 되도록 해도 된다.
또한, 본 실시형태와 같이 중공사막 (30) 을 기립 상태로 하는 경우에는, U 자상으로 되어 자립성을 높이는 것이 바람직하다.
각 소다발 (3A) 은, 중심축선 (L1) 에 직교하는 방향으로 연장되는 경사 (31) 를, 그 상측의 부위, 이것보다 약간 하측의 부위, 또한 상하 방향의 중간 부분보다 하측의 부위에 합계 3 개 형성하고, 경사 (31) 에 의해 복수의 중공사막 (30) 을 묶음으로써 구성되어 있다. 본 실시형태에 있어서 경사 (31) 는, 복수의 중공사막 (30) 에 걸쳐 체인 스티치형으로 짜넣어져 복수의 중공사막 (30) 을 연결하지만, 그 밖의 양태로 복수의 중공사막 (30) 을 연결해도 된다.
또한, 경사 (31) 는, 복수의 소다발 (3A) 을 연결해도 되고, 소다발 (3A) 의 적소에 1 개만 형성되어도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 중공사막 다발 (3) 이 복수의 소다발 (3A) 을 갖지만, 복수의 소다발 (3A) 로 분할하지 않고, 복수의 중공사막 (30) 을 모아서 다발로 한 상태의 것이어도 된다.
또, 도 10 으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 중심축선 (L1) 을 따른 방향인 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향에 있어서, 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (3U) 의 높이 위치 (H1) 가 대략 동일하게 맞춰져 있다.
또, 본 실시형태의 탈기 모듈 (1b) 에서는, 케이스 (2) 의 중심을 지나, 중심축선 (L1) 방향으로 연장되는 관 부재 (15) 가 형성되어 있다. 중공사막 다발 (3) 은, 관 부재 (15) 를 피해 형성되고, 중심축선 (L1) 상에는 형성되어 있지 않다. 관 부재 (15) 가 배치되는 영역을 제외하고, 중공사막 다발 (3) 은, 케이스 (2) 내의 둘레 방향 및 직경 방향에 걸쳐 광범위하게 형성되어 있다. 또한, 도 10 및 후단에서 사용하는 도 12 에는, 설명의 편의 때문에, 관 부재 (15) 를 단면으로 나타내지 않았다.
덧붙여서, 중공사막 (30) 의 재료로는, 폴리올레핀 (폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸펜텐-1) 등), 불소계 수지 (폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 에틸렌테트라플루오로에틸렌 공중합체 등), 폴리스티렌계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리에테르케톤, 폴리에테르에테르케톤, 폴리카보네이트, 셀룰로오스 유도체, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 이들 중 1 종류 이상을 함유하는 수지 등을 들 수 있다. 또, 이들 수지의 공중합체나 일부에 치환기를 도입한 것이어도 된다. 내약품성이나 환경 부하에 대한 배려의 점에서, 폴리올레핀이 바람직하고, 포팅 가공시의 취급성, 사용액에 대한 용출의 낮음의 점에서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌이 특히 바람직하다.
본 실시형태에서는, 관 부재 (15) 가, 그 하단부를 포팅부 (6) 에 매입하여 상방으로 연장되고, 그 상단부를 제 1 덮개 부재 (4) 에 형성되는 통부 (4A) 에 끼워넣어, 중심축선 (L1) 상에 똑바로 연장되는 자세를 유지하고 있다. 관 부재 (15) 의 상단부는 개방되고, 하단부는 마개체 (15A) 에 의해 액밀 및 기밀하게 봉지 (封止) 되어 있다.
그리고, 관 부재 (15) 는, 케이스 (2) 내에 액체를 유입시키는 유입구 (16) 가 형성되어 있고, 유입구 (16) 는, 케이스 (2) 내에 있어서의 중공사막 다발 (3) 의 포팅부 (6) 에 고정되는 하단부 (3D) 측에서 개방되어 있다. 이로써, 관 부재 (15) 는, 유입구 (16) 를 개재하여 케이스 (2) 내에 연통되어 있다.
유입구 (16) 는, 관 부재 (15) 의 포팅부 (6) 의 상방 바로 옆의 위치의 외주면만으로 개방되고, 중심축선 (L1) 에 직교하는 방향을 향하고 있으며, 관 부재 (15) 의 외주면의 둘레 방향으로 복수 늘어서서 형성되어 있다. 유입구 (16) 의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 가공성 및 유로 형성성의 점에서 원형이 바람직하다. 자세한 것은 도시되지 않지만, 본 실시형태에서는, 관 부재 (15) 의 외주면의 둘레 방향에 90 도 간격으로 유입구 (16) 가 4 개 형성된다. 즉, 4 개의 유입구 (16) 는, 각 유입구의 중심을 대각으로 연결하는 선이 직교하도록 형성되어 있다. 그러나, 유입구 (16) 의 형성 개수는 다른 양태여도 된다. 그리고, 관 부재 (15) 는 상단부로부터 액체를 수용하여, 그 내부를 유통시켜 유입구 (16) 로부터 케이스 (2) 내로 액체를 유입하는 것이 가능해진다.
관 부재는 원통상인 것이 바람직하다.
관 부재 (15) 의 길이는 케이스 길이에 맞춰 적절히 설정하는 것이 바람직하고, 직경은 0.7 ∼ 2 ㎝ 인 것이 바람직하고, 두께는 1 ∼ 3 ㎜ 인 것이 바람직하다. 관 부재 (15) 의 직경과 케이스 (2) 의 직경의 관계는, [관 부재 (15) 의 직경 (㎝)] : [케이스 (2) 의 직경 (㎝)] 으로 나타내고, 0.7 : 2 ∼ 2 : 60 인 것이 바람직하다.
관 부재 (15) 의 표면적에 대한 유입구 (16) 의 개구 면적은, 5 ∼ 35 면적% 인 것이 바람직하다.
한편, 케이스 (2) 에서는, 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (3U) 측의 부위에, 케이스 (2) 내의 액실 (f) 에 연통되어 액체를 통과시키는 유출 포트 (9b) 가 형성되어 있다. 유출 포트 (9b) 는, 케이스 (2) 내의 액체를 유출시키는 유출구 (9Ab) 를 갖는 원통상으로 형성되고, 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (3U) 보다 상방에 유출구 (9Ab) 가 위치하도록 형성되어 있다.
즉, 본 실시형태에서는, 포팅부 (6) 로부터 중공사막 다발 (3) 이 케이스 (2) 내로 연장되는 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향 (중심축선 (L1) 방향) 에 직교하는 방향에 있어서, 유출구 (9Ab) 가, 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (3U) 의 높이 위치와 겹치지 않는 위치 관계로 되어 있다. 즉, 유출구 (9Ab) 는, 유출구 (9Ab) 의 하방 (일단부측) 의 벽면의 연장 방향으로 그은 선이, 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (3U) 의 높이 위치와 겹치지 않는 위치 관계로 되어 있다. 유출구 (9Ab) 는, 유출구 (9Ab) 의 하방 (일단부측) 의 벽면의 연장 방향으로 그은 선이, 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (3U) 의 높이 위치보다 상방이 되도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 중공사막 모듈 (1b) 사용시에, 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (3U) 의 높이 위치가 액체의 수면보다 하방에 위치하게 되기 때문에, 액체의 탈기를 효율적으로 실시할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 제 2 덮개 부재 (5) 에 있어서의 중심축선 (L1) 상에 위치하는 중앙부에, 중심축선 (L1) 을 따라 하방으로 돌출되는 원통상의 진공 포트 (12) 가 형성되어 있다. 진공 포트 (12) 는, 기실 (g) 에 연통되어, 도시 생략하는 인입 펌프 (진공 펌프) 에 접속된다.
도 12 에는 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b) 에 있어서의 액체의 흐름이 나타나 있다.
도 12 에 나타내는 바와 같이, 탈기 모듈 (1b) 에서는, 먼저, 액체는, 화살표 (αb) 로 나타내는 바와 같이, 관 부재 (15) 의 내부를 지나, 유입구 (16) 로부터 케이스 (2) 내의 액실 (f) 로 흐른다.
다음으로, 화살표 (βb) 로 나타내는 바와 같이, 케이스 (2) 내로 흐른 액체는, 중심축선 (L1) 에 직교하는 흐름을 가지면서, 유출 포트 (9b) 측을 향하여 상방으로 흐른다. 이 때, 유입구 (16) 와 유출 포트 (9b) (유출구 (9Ab)) 가 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향에서 크게 이간되기 때문에, 액체가 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향의 광범위에 접촉하면서, 유출 포트 (9b) 로 향한다.
그리고, 액체는, 화살표 (γb) 로 나타내는 바와 같이, 유출구 (9Ab) 를 지나 외부로 배출된다.
또한, 케이스 (2) 내에 유입되고 유출되는 액체는, 도시되지 않은 펌프에 의해 압송되어 케이스 (2) 내에 도입된다. 펌프는, 유출 포트 (9b) 의 하류측에 배치되어 액체를 인입하는 구성이어도 되고, 관 부재 (15) 의 상류측에 배치되어 액체를 압출하는 구성이어도 된다.
또, 액실 (f) 에 액체가 흐를 때에는, 액실 (f) 내에 노출된 중공사막 (30) 의 외표면으로부터 액체에 함유되는 기체가 중공사막 (30) 의 내부에 도입되어, 탈기가 실시된다.
기체의 도입은, 중공사막 (30) 의 내부가 상기한 진공 펌프에 의해 진공화됨으로써 실시된다. 또한, 도 12 에 있어서, 화살표 (δb) 는, 진공 펌프의 인입 방향을 나타내고 있다.
이상에 기재한 본 실시형태의 탈기 모듈 (1b) 은, 복수의 중공사막 (30) 으로 이루어지는 중공사막 다발 (3) 과, 중공사막 다발 (3) 을 수납하는 케이스 (2) 와, 케이스 (2) 내에 액체를 유입시키는 개구인 유입구 (16) 를 갖고, 이 유입구 (16) 를 개재하여 케이스 (2) 내에 연통되는 관 부재 (15) 를 구비하고 있다.
그리고, 중공사막 다발 (3) 이, 그 일단부인 하단부 (3D) 만으로 포팅부 (6) 에 의해 케이스 (2) 내에 고정되어 있다. 그리고, 관 부재 (15) 는, 케이스 (2) 의 중심을 지나, 포팅부 (6) 로부터 중공사막 다발 (3) 이 케이스 (2) 내로 연장되는 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향 (중심축선 (L1)) 을 따라 연장되는 상태로 케이스 (2) 내에 배치되어 있다.
그리고, 중공사막 (30) 의 외표면으로부터 케이스 (2) 내의 액체에 함유되는 기체를 중공사막 (30) 의 내부에 도입하여 탈기를 실시한다.
이와 같은 탈기 모듈 (1b) 에서는, 중공사막 다발 (3) 이 일단부인 하단부 (3D) 만으로 케이스 (2) 내에 고정되고, 타단부인 상단부 (3U) 가 자유단이 되기 때문에, 중공사막 (30) 사이에 액체가 비집고 들어가기 쉬워져, 효율적으로 탈기를 실시할 수 있다.
또, 관 부재 (15) 에 형성된 개구인 유입구 (16) 에 의해 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향에 직교하는 방향을 따른 액체의 유로를 형성할 수 있기 때문에, 중공사막 다발 (3) 의 형태가 잘 무너지지 않아, 안정적인 탈기를 실시할 수 있다. 또, 유입구 (16) 로부터 액체가 중공사막 다발 (3) 의 광범위에 확산되어 흐르기 때문에, 효율적으로 탈기를 실시할 수 있다.
또, 포팅부 (6) 가 케이스 (2) 내에 하나이기 때문에, 제조 비용을 억제할 수 있음과 함께, 소형화를 도모할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b) 에서는, 관 부재 (15) 에 있어서의 개구인 유입구 (16) 는, 케이스 (2) 내에 액체를 유입시키는 유입구이고, 케이스 (2) 내에 있어서의 중공사막 다발 (3) 의 일단부인 하단부 (3D) 측에 형성되고, 케이스 (2) 내의 액체를 유출시키는 유출구 (9Ab) 를 갖는 유출 포트 (9b) 가, 케이스 (2) 내에 있어서의 중공사막 다발 (3) 의 타단부인 상단부 (3U) 측에 형성되어 있다.
이 구성에 의해, 중공사막 다발 (3) 의 일단부 (하단부 (3D)) 로부터 타단부 (상단부 (3U)) 에 걸친 액체의 유로를 형성하고, 중공사막 다발 (3) 의 광범위를 유효하게 이용하여 탈기를 실시하는 것이 가능해져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 액체가 중공사막 다발 (3) 의 근원부, 즉 하단부 (3D) 측에 흘러, 과도하게 중공사막 다발 (3) 이 확산되는 것을 억제할 수 있음으로써, 중공사막 다발 (3) 전체에 액체가 확산되기 쉬워져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b) 에서는, 중심축선 (L1) 방향에 직교하는 방향에 있어서, 유출 포트 (9b) 에 있어서의 유출구 (9Ab) 가, 중공사막 다발 (3) 의 타단부인 상단부 (3U) 의 높이 위치와 겹치지 않는 위치에 형성되어 있다.
이 구성에 의해, 본 실시형태에서는, 중공사막 다발 (3) 을 가급적 광범위하고 유효하게 이용하여 탈기를 실시하는 것이 가능해져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
즉, 중심축선 (L1) 방향에 직교하는 방향에 있어서, 유출 포트 (9b) 에 있어서의 유출구 (9Ab) 가, 중공사막 다발 (3) 의 타단부인 상단부 (3U) 의 높이 위치와 겹치는 위치에 형성되는 경우에는, 액체가 유출구 (9Ab) 로부터 멀어지는 위치일수록 잘 흐르지 않게 된다. 한편, 중심축선 (L1) 방향에 있어서, 유출 포트 (9b) 에 있어서의 유출구 (9Ab) 가, 중공사막 다발 (3) 의 타단부인 상단부 (3U) 의 높이 위치와 겹치지 않는 위치에 형성되어 있으면, 직경 방향에서, 유출구 (9Ab) 로부터 크게 멀어지는 위치의 중공사막 (30) 에도 액체가 흐르기 쉬워져, 액체가 광범위하게 흐르기 쉬워진다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b) 에서는, 중공사막 다발 (3) 에 있어서의 중공사막 (30) 이 U 자상으로 되접어 꺾이고, 그 양단부를 포팅부 (6) 에 매설함으로써, 중공사막 다발 (3) 의 일단부인 하단부 (3D) 가 포팅부 (6) 에 의해 케이스 (2) 내에 고정되어 있다.
이 구성에 의해, 본 실시형태에서는, 적은 개수의 중공사막 (30) 으로 원하는 중공사막 (30) 의 밀도를 확보할 수 있기 때문에, 제조 효율을 향상시킬 수 있다. 또, 중공사막 (30) 이 U 자상을 나타냄으로써, 자립 상태를 유지하기 쉬워져, 과도하게 중공사막 다발 (3) 이 확산되는 것을 억제할 수 있음으로써, 중공사막 다발 (3) 전체에 액체가 확산되기 쉬워져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b) 에서는, 중심축선 (L1) 방향에 있어서, 중공사막 다발 (3) 의 타단부인 상단부 (3U) 의 높이 위치 (H1) 가 대략 동일하게 맞춰져 있다.
이 구성에 의해, 본 실시형태에서는, 액체가 국소에 치우쳐서 잘 흐르지 않게 되어, 중공사막 다발 (3) 이 확산되는 것을 억제할 수 있음으로써, 중공사막 다발 (3) 전체에 액체가 확산되기 쉬워져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b) 에서는, 중심축선 (L1) 방향에 있어서의 중공사막 다발 (3) 의 복수 지점에, 중심축선 (L1) 에 직교하는 방향으로 연장되어 복수의 중공사막 (30) 을 연결하는 경사 (31) 가 형성되어 있다.
이 구성에 의해, 본 실시형태에서는, 중공사막 다발 (3) 의 자립 상태를 확실하게 유지하기 쉬워져, 과도하게 중공사막 다발 (3) 이 확산되는 것을 바람직하게 억제할 수 있다. 액체의 점성이 높은 경우에는, 중공사막 (30) 은 크게 확산되기 쉬워지기 때문에, 본 구성은, 특히 액체의 점성이 높은 경우에 유효하게 기능한다.
중공사막 (30) 은, 중공사막 (30) 의 중공부-외측 사이를 기체가 투과하는 기체 투과성을 갖는다.
중공사막 (30) 의 외경은, 280 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 250 ㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 보다 구체적으로는, 250 ∼ 150 ㎛ 인 것이 바람직하고, 220 ∼ 180 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 중공사막 (30) 의 외경이 상기 수치 범위 내이면, 케이스 내에 있어서 중공사막 사이에 보다 효율적인 유로를 형성할 수 있다.
중공사막 (30) 의 내경은, 100 ㎛ 이상인 것이 바람직하고, 120 ㎛ 이상인 것이 보다 바람직하다. 중공사막 (30) 의 내경은, 200 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 100 ∼ 200 ㎛ 인 것이 바람직하고, 110 ∼ 160 ㎛ 인 것이 보다 바람직하다. 중공사막 (30) 의 내경이 상기 수치 범위 내이면, 케이스 (2) 내에 충분한 개수의 중공사막 (30) 을 수납할 수 있어, 양호한 탈기 성능과 내구성을 유지할 수 있다.
중공사막 (30) 의 막두께는, 20 ∼ 70 ㎛ 가 바람직하고, 25 ∼ 55 ㎛ 가 보다 바람직하다.
막두께가 상기 범위의 상한값 이하이면, 케이스 (2) 내에 있어서의 중공사막 (30) 의 내측을 반복 감압했을 때의 내구성이 우수하다. 막두께가 상기 범위의 하한값 이상이면, 탈기 성능을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 중공사막의 막두께는, 중공사막의 내경과 외경의 차로부터, 하기 식 (1) 에 의해 산출된다.
중공사막의 막두께 = (중공사막의 외경 - 중공사막의 내경)/2 … (1)
중공사막의 내경 및 외경은, 하기와 같이 실측한다.
먼저, 중공사막을 몇 개 묶어, 그 외측 전체를 폴리우레탄 수지로 덮고, 경화시킨다. 이어서, 경화시킨 다발을 중공사막의 직경 방향을 따라, 그 길이 방향의 길이가 수 ㎜ 가 되도록 슬라이스하여, 두께 수 ㎜ 의 박편상의 샘플을 얻는다. 이어서, 이 샘플의 단면의 광학 이미지를 투영기를 사용하여 예를 들어 100 배의 배율로 스크린에 투영한다. 투영된 이미지에 있어서, 각 중공사막의 외경 및 내경을 측정한다. 이와 같이 샘플을 잘라내어 측정하는 조작을 5 회 이상 반복하여, 전체 수치의 평균값을 가지고, 중공사막의 외경 및 내경으로 한다.
중공사막 (30) 은, 기체 투과성의 균질층과, 상기 균질층을 지지하는 다공질 지지층을 갖는 복합막인 것이, 강도가 우수함과 함께, 액체의 누출을 억제하면서 용존 가스를 효과적으로 제거할 수 있어, 탈기 성능이 우수한 점에서 바람직하다.
복합막의 구체적인 층 구성으로는, 균질층의 내측 또는 외측에 다공질 지지층이 형성된 2 층 구조, 균질층의 내측과 외측에 다공질 지지층이 형성된 3 층 구조가 바람직하고, 강도 및 탈기 성능의 점에서 3 층 구조가 보다 바람직하다.
균질층의 재질로는, 폴리디메틸실록산, 실리콘과 폴리카보네이트의 공중합체 등의 실리콘 고무계 수지 ; 에틸렌과 α-올레핀의 공중합체, 폴리4-메틸펜텐-1, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 직사슬형 저밀도 폴리에틸렌, 직사슬형 초저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아이오노머 수지, 에틸렌·아세트산비닐 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산 공중합체, 에틸렌·(메트)아크릴산메틸 공중합체, 변성 폴리올레핀 (예를 들어, 올레핀의 단독 중합체 또는 공중합체와, 말레산, 푸마르산 등의 불포화 카르복실산, 산무수물, 에스테르 또는 금속염 등과의 반응물) 등의 폴리올레핀계 수지 ; 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소 함유 수지 ; 에틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지 ; 폴리페닐렌옥사이드 ; 폴리4-비닐피리딘 ; 우레탄계 수지 ; 등을 들 수 있다. 이들 수지는 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 블렌드하여 사용해도 된다. 또, 이들 수지의 공중합체도 사용할 수 있다.
그 중에서도 균질층의 재질로는, 폴리올레핀계 수지가 바람직하고, 밀도가 0.850 ∼ 0.910 g/㎤ 인 폴리올레핀계 수지가 보다 바람직하다. 밀도가 상기 범위 내인 폴리올레핀계 수지에 의해 형성된 균질층은, 고유량으로 처리 대상의 액체를 통액했을 때에도 탈기 성능이 우수함과 함께, 실용상 적합한 융점 또는 연화점이 된다.
또한, 밀도는, JIS K 7112 (ASTM D1505 와 동일한 규정) 에 기초하여 측정된다.
밀도가 상기 범위인 폴리올레핀계 수지는, 시차 주사형 열량계 (DSC) 로 측정한 융점 (Tm) 이 약 40 ∼ 100 ℃ 가 된다.
중공사막 (30) 의 내약품성의 점에서는, 균질층을 형성하는 폴리올레핀계 수지는, 에틸렌과 탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀이 공중합한 분자량 분포가 4.0 이하인 에틸렌·α-올레핀 공중합체가 바람직하다.
탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀으로는, 프로필렌 (탄소수 3), 이소부틸렌 (탄소수 4), 1-부텐 (탄소수 4), 1-펜텐 (탄소수 5), 1-헥센 (탄소수 6), 4-메틸-1-펜텐 (탄소수 6), 1-옥텐 (탄소수 8) 을 들 수 있다. 탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀으로는, 탄소수 4 ∼ 20 의 α-올레핀이 바람직하고, 탄소수 6 ∼ 8 의 α-올레핀이 보다 바람직하고, 1-헥센 또는 1-옥텐이 특히 바람직하다.
탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀은, 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
에틸렌·α-올레핀 공중합체의 분자량 분포는, 상기 서술한 바와 같이 4.0 이하가 바람직하고, 3.5 이하가 보다 바람직하고, 3.0 이하가 특히 바람직하다. 이와 같이 분자량 분포가 작은 에틸렌·α-올레핀 공중합체는, 메탈로센 촉매를 사용하여 공중합하는 방법 등으로 얻어진다. 예를 들어, 다우·케미컬사가 개발한 인 사이트 (싱글 사이트) 촉매, 이른바 메탈로센 촉매의 1 종인 구속 기하 촉매를 사용하여 공중합하는 방법으로 얻어진다.
또한, 분자량 분포란, 질량 평균 분자량 (Mw) 과 수평균 분자량 (Mn) 의 비율 (Mw/Mn) 이다. 질량 평균 분자량 (Mw) 및 수평균 분자량 (Mn) 은, 폴리스티렌을 표준 시료로서 사용한 겔 퍼미에이션 크로마토그래피 (GPC) 에 의해 구해진다.
에틸렌과 탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀이 공중합한 에틸렌·α-올레핀 공중합체는, 탄소수 3 ∼ 20 의 α-올레핀을 전체 모노머의 10 몰% 이상 사용하여 공중합한 것이 내약품성의 점에서 바람직하고, 20 ∼ 40 몰% 사용하여 공중합한 것이 보다 바람직하다.
균질층을 형성하는 폴리올레핀계 수지의 멜트 플로우 레이트 (MFR) 는, 190 ℃ 에 있어서, 0.1 ∼ 5 g/10 min 이 바람직하고, 0.3 ∼ 2 g/10 min 이 보다 바람직하다. MFR 이 상기 범위의 하한값 이상이면, 균질층의 성형성이 우수하다. MFR 이 상기 범위의 상한값 이하이면, 중공사막의 제조시에 있어서, 상기 폴리올레핀계 수지가 다공질 지지층측으로 유출되는 것이 억제되고, 그 때문에, 두께가 균일하고, 우수한 탈기 성능을 갖는 균질층을 형성할 수 있다.
또한, MFR 은, ASTM D1238 의 E 조건에 따라, 시험 온도 190 ℃, 시험 하중 2.16 ㎏f (21.18 N) 로 측정한 값이다.
균질층의 형성에 바람직한 에틸렌·α-올레핀 공중합체의 시판품으로는, α-올레핀의 탄소수가 8 인 다우·케미컬사 제조의 「어피니티 (AFFINITY) (등록상표) 」, α-올레핀의 탄소수가 6 인 프라임 폴리머사 제조의 「에볼류 (등록상표)」 등을 들 수 있다.
또한, 균질층을 형성하는 폴리올레핀계 수지에는, 수지 이외의 성분으로서, 필요에 따라, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 활제, 안티 블로킹제, 착색제, 난연화제 등의 첨가물이 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위에서 첨가되어 있어도 된다.
다공질 지지층의 재질로는, 폴리디메틸실록산, 실리콘과 폴리카보네이트의 공중합체 등의 실리콘 고무계 수지 ; 폴리4-메틸펜텐-1, 폴리3-메틸부텐-1, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지 ; 폴리불화비닐리덴, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소 함유 수지 ; 에틸셀룰로오스 등 셀룰로오스계 수지 ; 폴리페닐렌옥사이드 ; 폴리4-비닐피리딘 ; 우레탄계 수지 ; 폴리스티렌 ; 폴리에테르에테르케톤 ; 폴리에테르케톤 등을 들 수 있다. 이들 수지는 1 종 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 블렌드하여 사용해도 된다. 또, 이들 수지의 공중합체도 사용할 수 있다.
다공질 지지층의 구멍 직경은, 0.01 ∼ 1 ㎛ 의 범위가 바람직하다. 구멍 직경이 상기 범위의 상한값 이하이면, 균질층의 미세공 (기체가 투과하는 구멍) 내가 잘 젖지 않고, 그 때문에, 처리 대상의 액체에 함유되는 약품에 의한 균질층의 열화가 저감된다. 구멍 직경이 상기 범위의 하한값 이상이면, 기체 투과성이 높아져, 탈기 성능이 우수하다. 또, 다공질 지지층의 공공률은 30 ∼ 80 체적% 가 바람직하다. 공공률이 상기 범위의 하한값 이상이면, 기체 투과성이 향상되어, 탈기 성능이 우수하다. 공공률이 상기 범위의 상한값 이하이면, 중공사막 (30) 의 내압성 등의 기계적 강도가 향상된다.
균질층 및 다공질 지지층의 두께는, 막두께가 상기 범위 내가 되도록 결정되는 것이 바람직하고, 그 범위 내에 있어서, 균질층의 두께는 0.3 ∼ 2 ㎛ 가 바람직하다. 다공질 지지층의 두께는, 20 ∼ 70 ㎛ 가 바람직하고, 25 ∼ 55 ㎛ 가 보다 바람직하다. 또한, 여기서의 다공질 지지층의 두께란, 다공질 지지층이 복수의 층으로 이루어지는 경우 (예를 들어, 균질층의 내측과 외측에 1 층씩, 합계 2 층의 다공질 지지층이 적층되었을 경우 등), 복수의 층의 합계의 두께이다. 균질층 및 다공질 지지층의 두께가 상기 범위의 하한값 이상이면, 중공사막 (30) 의 내압성, 기계적 강도 등이 향상되고, 상기 범위의 상한값 이하이면, 중공사막 (30) 의 기체 투과성이 향상되어, 탈기 성능이 우수하다. 또, 중공사막 (30) 의 외경이 지나치게 커지지 않아, 케이스 (2) 내에 충분한 개수의 중공사막 (30) 을 수납할 수 있다.
또한, 다공질 지지층의 두께는, 상기 서술한 중공사막의 내경 및 외경의 실측 방법과 동일하게 하여, 박편상 샘플의 단면의 투영 이미지로부터 실측할 수 있으며, 평균값으로서 구한다. 즉, 상기 서술한 바와 같이 하여, 두께 수 ㎜ 의 박편상의 샘플을 얻고, 이 샘플의 단면의 광학 이미지를 투영기를 사용하여 예를 들어 100 배의 배율로 스크린에 투영하고, 얻어진 투영 이미지에 있어서, 각 중공사막에 있어서의 다공질 지지층의 두께를 측정한다.
이와 같이 샘플을 잘라내어 측정하는 조작을 5 회 반복하여, 전체 수치의 평균값을 가지고, 중공사막의 균질층 및 다공질 지지층의 두께로 한다.
단, 균질층의 두께는, 통상적으로 다공질 지지층의 두께에 비해 매우 작기 때문에, 실측이 곤란한 경우가 있다. 그 경우에는, 상기 식 (1) 에서 산출된 「중공사막의 막두께」 = 「다공질 지지층의 두께」 로 간주한다.
균질층과 다공질 지지층의 재질의 조합에는, 특별히 제한은 없고, 이종의 수지를 조합하여 사용해도 되고, 동종의 수지를 조합하여 사용해도 된다.
균질층과 다공질 지지층을 갖는 복합 중공사막은, 다층 복합 방사 공정과 연신 다공질화 공정을 갖는 공지된 방법 등으로 제조할 수 있다.
예를 들어, 내층 노즐부와 중간층 노즐부와 외층 노즐부가 순차 형성된 동심원상 복합 노즐을 사용하여, 외층 노즐부와 내층 노즐부에는, 다공질 지지층을 형성하기 위한 용융 수지를 공급하고, 중간층 노즐부에는, 균질층을 형성하기 위한 용융 수지를 공급한다. 그리고, 동심원상 복합 노즐로부터, 각 용융 수지를 압출하고 냉각 고화시켜, 미연신 중공 섬유를 얻는다 (다층 복합 방사 공정). 다음으로, 상기 미연신 중공 섬유를 연신하고, 내층과 외층을 다공질화한다 (연신 다공질화 공정). 이로써, 균질층과, 균질층의 내측 및 외측에 위치하여 균질층을 지지하는 다공질 지지층으로 이루어지는 3 층 구조의 중공사막이 얻어진다.
상기 중공사막의 파단 강도가 0.5 N/fil 이상, 파단 신도가 50 % 이상인 것이, 중공사막 모듈 제조 가공 공정에서의 취급성 때문에 바람직하다. 파단 강도가 0.8 ∼ 3 N/fil, 파단 신도가 70 ∼ 400 % 이상인 것이 바람직하고, 파단 강도가 1 ∼ 2.5 N/fil, 파단 신도가 140 ∼ 300 % 이상인 것이 보다 바람직하다.
여기서, 「파단 강도」 란, 중공사막의 길이 방향에 하중을 가하여 연신했을 때에 파단되는 값을 의미한다.
「파단 신도」 란, 중공사막의 길이 방향에 하중을 가하면서 연신했을 때에 파단에 이를 때까지 나타낸 신장을 의미한다.
또한, 중공사막의 파단 강도, 및 파단 신도는, 이하의 방법에 의해 측정할 수 있다.
(중공사막의 파단 강도 및 파단 신도)
텐실론형 인장 시험기 (예를 들어, 오리엔테크사 제조, UCT-1T 형) 를 사용하여, 중공사막을 시험 길이 2 ㎝ 가 되도록 텐실론형 인장 시험기의 척부에 파지시킨 상태로 인장 하중을 가하여, 하중 변화에 있어서의 파단 신도를 중공사막이 파단할 때까지 측정한다. 이 측정을 3 회 실시하여, 중공사막이 파단된 하중의 평균값을 구한다.
상기 중공사막 다발 (3) 의 케이스 (2) 단면에 있어서의 충전율은, 20 ∼ 50 % 인 것이 바람직하고, 30 ∼ 45 % 가 보다 바람직하다. 상기 중공사막의 충전율이 하한값 이상이면, 탈기 모듈 (1) 의 소형화가 용이해지는 데다, 탈기 모듈 (1) 내에 있어서 액체의 편류가 생기는 것을 억제하기 쉽다. 상기 중공사막의 충전율이 상한값 이하이면, 중공사막의 충전이 용이해져, 적정한 유로를 확보한 후에 보다 많은 막을 충전함으로써 성능을 높이는 것이 가능해진다.
또한, 중공사막 (30) 의 케이스 (2) 단면에 있어서의 충전율은, 탈기 모듈 (1) 을 중공사막 다발 (3) 의 축 방향에 대해 수직으로 절단했을 때의 케이스 (2) 내부의 단면적에 대한 충전된 중공사막의 단면적의 총합의 비율 (%) 을 나타낸다. 또한, 중공사막 내부의 공간은, 중공사막의 단면적으로 간주하지 않는다.
케이스 (2) 의 크기는, 원통상인 경우, 직경이 20 ∼ 60 ㎝ 인 것이 바람직하고, 길이가 60 ∼ 250 ㎝ 인 것이 바람직하다.
(제 7 실시형태)
다음으로, 도 13 ∼ 도 15 를 사용하여, 본 발명의 제 7 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b') 에 대해 설명한다. 또한, 제 7 실시형태에 있어서의 제 6 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일 부호로 나타내고, 설명을 일부 생략한다.
탈기 모듈 (1b') 은, 케이스 (2) 와, 케이스 (2) 내에 수납된 중공사막 다발 (3) 을 구비하고 있다. 케이스 (2) 는, 원통상의 케이스 본체 (2A) 와, 케이스 본체 (2A) 의 양단 개구를 덮는 제 1 덮개 부재 (4) 및 제 2 덮개 부재 (5) 를 구비하고 있다. 케이스 (2) 는, 케이스 본체 (2A), 제 1 덮개 부재 (4) 및 제 2 덮개 부재 (5) 를 결합시킴으로써, 대략 원주상의 외관을 형성하고 있다.
본 실시형태에서는, 제 1 덮개 부재 (4) 는 하측에 배치되고, 제 2 덮개 부재 (5) 는 상측에 배치되어 있다.
중공사막 다발 (3) 은, 그 상단부 (3U) 만으로 포팅부 (6) 에 의해 케이스 (2) 내에 고정되고, 포팅부 (6) 로부터 중심축선 (L1) 을 따라 하방으로 연장되어 있다. 중공사막 다발 (3) 은, 제 1 실시형태와 동일하게 복수의 소다발 (3A) 을 갖고, 각 소다발 (3A) 은, 중심축선 (L1) 에 직교하는 방향으로 연장되는 경사 (31) 를, 그 하측의 부위에만 1 개 형성하고, 경사 (31) 에 의해 복수의 중공사막 (30) 을 묶음으로써 구성되어 있다.
또한, 경사 (31) 는, 복수의 소다발 (3A) 을 연결해도 되고, 소다발 (3A) 의 적소에 복수 형성되어도 된다.
또, 본 실시형태에 있어서도, 중심축선 (L1) 을 따른 방향인 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향에 있어서, 중공사막 다발 (3) 의 하단부 (3D) 의 높이 위치 (H1) 가 대략 동일하게 맞춰져 있다.
본 실시형태에서는, 관 부재 (15) 가, 그 상단부를 포팅부 (6) 에 매입하고, 중심축선 (L1) 을 따라 하방으로 연장되고, 그 하단부를 케이스 (2) 내의 액실 (f) 에 배치하고 있다.
본 실시형태에서는, 관 부재 (15) 의 하단부는 개방되고, 상단부는 마개체 (15A) 에 의해 액밀 및 기밀하게 봉지되어 있다. 그리고, 관 부재 (15) 는, 케이스 (2) 내에 액체를 유입시키는 유입구 (16) 가 복수 형성되어 있다. 이로써, 관 부재 (15) 는, 유입구 (16) 를 개재하여 케이스 (2) 내에 연통되어 있다.
본 실시형태에서는, 관 부재 (15) 의 하단부가, 중공사막 다발 (3) 의 하단부 (3D) 보다 하방에 위치하고, 관 부재 (15) 의 하단부는, 원판상으로 형성된 액체 도입부 (20) 의 중앙부에 형성된 보스부 (21) 의 내주면에 액밀하게 끼워넣어져 있다. 또, 액체 도입부 (20) 는, 그 외주부를 케이스 (2) 의 내주면 (본 예에서는, 제 1 덮개 부재 (4) 의 내면) 에 액밀하게 끼워넣고 있고, 액실 (f) 을 상하 2 실로 구획하고 있다.
그리고, 본 실시형태에서는, 제 1 덮개 부재 (4) 에, 중심축선 (L1) 방향을 따라 하방으로 돌출되고, 액체를 케이스 (2) 내에 유입시키기 위한 유입 수용구 (8Ab) 가 형성된 원통상의 유입 포트 (8b) 가 형성되어 있고, 유입 포트 (8b) 가 외부로부터 액체를 수용한다. 그리고, 유입 포트 (8b) 로부터 유입된 액체는, 먼저, 액실 (f) 중 액체 도입부 (20) 의 하방의 실에 보내진다.
여기서, 액체 도입부 (20) 는, 보스부 (21) 에 의해 관 부재 (15) 의 하단부를 하방측의 액실 (f) 에 개방시킨 상태로 유지함으로써, 관 부재 (15) 내에 액체의 일부를 공급하게 되어 있다. 그리고, 관 부재 (15) 의 유입구 (16) 로부터 액체가 액실 (f) 중의 액체 도입부 (20) 의 상방의 실에 유입되게 되어 있다.
본 실시형태에 있어서, 유입구 (16) 는, 관 부재 (15) 의 외주면에 있어서 축 방향 및 둘레 방향에서 소정의 간격을 두고 복수 늘어서서 형성되고, 관 부재 (15) 의 외주면에 형성되어 있다. 또, 유입구 (16) 는, 중공사막 다발 (3) 의 포팅부 (6) 에 고정된 상단부 (3U) 측의 것일수록, 하단부 (3D) 측의 것보다 개구 면적이 작아지도록 형성되어 있다.
또한, 자세한 것은 도시되지 않지만, 본 실시형태에서는, 관 부재 (15) 의 축 방향의 소정 위치의 외주면에 형성되는 유입구 (16) 가, 관 부재 (15) 의 둘레 방향에 90 도 간격으로 4 개 형성되지만, 다른 양태여도 된다.
또, 본 실시형태에서는, 도 14 도 참조하여, 액체 도입부 (20) 에, 관 부재 (15) 의 외측에서 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향을 따라 액체를 유입시키기 위한 액체 통과구 (22) 가 복수 형성되어 있다. 액체 통과구 (22) 는, 관 부재 (15) 를 축 방향에서 보았을 때, 즉 중심축선 (L1) 방향에서 보았을 때, 관 부재 (15) (액체 도입부 (20)) 의 둘레 방향으로 복수 늘어서서 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 액체 통과구 (22) 가 둘레 방향으로 45 도 간격으로 늘어서지만, 다른 양태여도 된다. 「둘레 방향으로 45 도 간격」 이란, 액체 통과구 (22) 의 중심과 액체 도입부 (20) 의 중심을 연결하는 선이 45 도의 각도가 되도록 형성되어 있는 것을 의미한다. 액체 도입부 (20) 의 관 부재 (15) 를 축 방향에서 보았을 때의 표면적에 대한 액체 통과구 (22) 의 개구 면적은 20 ∼ 70 면적% 인 것이 바람직하다. 액체 통과구 (22) 의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 원형상 중에 효율적으로 배치하기 위해서는 쐐기형 또는 그 변형인 것이 바람직하다.
한편, 케이스 (2) 에서는, 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (3U) 측의 부위에, 케이스 (2) 내의 액실 (f) 에 연통되어 액체를 통과시키는 유출 포트 (9b) 가 형성되어 있다. 유출 포트 (9b) 는, 케이스 (2) 내의 액체를 유출시키는 유출구 (9Ab) 를 갖는 원통상으로 형성되어 있다.
또, 본 실시형태에서는, 제 2 덮개 부재 (5) 에 있어서의 중심축선 (L1) 상에 위치하는 중앙부에, 중심축선 (L1) 을 따라 상방으로 돌출되는 원통상의 진공 포트 (12) 가 형성되어 있다.
도 15 에는 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b') 에 있어서의 액체의 흐름이 나타나 있다.
도 15 에 나타내는 바와 같이, 탈기 모듈 (1b') 에서는, 먼저, 액체는, 화살표 (αb') 로 나타내는 바와 같이, 유입 포트 (8b) 를 지나, 액실 (f) 중 액체 도입부 (20) 의 상방의 실로 흐른다.
다음으로, 화살표 (βb') 및 화살표 (δb') 로 나타내는 바와 같이, 액체는, 관 부재 (15) 의 내부에 흐름과 함께, 액체 도입부 (20) 의 액체 통과구 (22) 측에 흐른다. 그리고, 액체는, 화살표 (δb') 로 나타내는 바와 같이, 액체 통과구 (22) 로부터 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향을 따라 흐른다. 이 때, 액체 통과구 (22) 와 유출 포트 (9b) (유출구 (9Ab)) 가 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향에서 크게 이간되기 때문에, 액체가, 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향의 광범위에 접촉하면서, 유출 포트 (9b) 로 향한다.
또, 화살표 (ηb') 로 나타내는 바와 같이, 액체는, 유입구 (16) 로부터 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향 (중심축선 (L1)) 에 직교하는 방향으로도 흐른다. 이로써, 액체 통과구 (22) 로부터 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향을 따라 흐르는 액체가 뒤섞여, 액체가 중공사막 다발 (3) 에 효과적으로 접촉한다.
이상에 기재한 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b') 에 있어서도, 제 6 실시형태의 것과 동일한 효과가 얻어진다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b') 에서는, 관 부재 (15) 에 있어서의 개구가 액체의 유입구 (16) 이고, 케이스 (2) 내에 있어서의 중공사막 다발 (3) 의 타단부인 하단부 (3D) 측 (상세하게는, 제 1 덮개 부재 (4)) 에, 관 부재 (15) 의 외측에서 중공사막 다발 (3) 을 따라 액체를 유입시키는 액체 도입부 (20) 가 형성되어 있다. 그리고, 케이스 (2) 내의 액체를 유출시키는 유출구 (9Ab) 를 갖는 유출 포트 (9b) 가, 케이스 (2) 내에 있어서의 중공사막 다발 (3) 의 일단부인 상단부 (3U) 측에 형성되어 있다.
이 구성에 의해, 본 실시형태에서는, 중공사막 다발 (3) 의 타단부 (하단부 (3D)) 로부터 일단부 (상단부 (3U)) 에 걸친 액체의 유로를 형성함과 함께, 관 부재 (15) 에 의해 중공사막 다발 (3) 의 연장 방향에 직교하는 방향을 따른 액체의 유로를 형성함으로써, 중공사막 다발 (3) 을 가급적 광범위하고 유효하게 이용하여 탈기를 실시하는 것이 가능해져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b') 에서는, 관 부재 (15) 에 있어서의 유입구 (16) 가, 관 부재 (15) 의 외주면에서 개방되도록 형성됨과 함께, 관 부재 (15) 의 축 방향에 복수 형성되고, 유입구 (16) 가, 중공사막 다발 (3) 의 일단부인 상단부 (3U) 측의 것일수록, 타단부인 하단부 (3D) 측의 것보다 개구 면적이 작게 형성되어 있다.
이 구성에 의해, 중공사막 다발 (3) 을 가급적 광범위하고 유효하게 이용하여 탈기를 실시하는 것이 가능해져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b') 에서는, 관 부재 (15) 를 축 방향에서 보았을 때, 액체 도입부 (20) 가, 관 부재 (15) 의 둘레 방향으로 늘어선 복수의 액체 통과구 (22) 를 가지고 있으므로, 중공사막 다발 (3) 을 가급적 광범위하고 유효하게 이용하여 탈기를 실시하는 것이 가능해져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 탈기 모듈 (1b') 에서는, 유입구 (16) 가, 관 부재 (15) 의 외주면에 있어서 축 방향 및 둘레 방향에서 소정의 간격을 두고 복수 늘어서서 형성되어 있으므로, 중공사막 다발 (3) 을 가급적 광범위하고 유효하게 이용하여 탈기를 실시하는 것이 가능해져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태 6 및 7 에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하다.
예를 들어, 상기 각 실시형태 6 및 7 에서는, 케이스 (2) 에 있어서, 케이스 본체 (2A), 제 1 덮개 부재 (4) 및 제 2 덮개 부재 (5) 가 각각 별체인 예를 설명했지만, 이들은 일체화되어 있어도 된다.
예를 들어, 제 6 실시형태이면, 케이스 본체 (2A) 와 제 1 덮개 부재 (4) 를 일체로 하고, 제 2 덮개 부재 (5) 만을 별체로 하는 등의 구성이어도 된다.
또, 상기 제 6 실시형태에서는, 관 부재 (15) 의 하단부가 포팅부 (6) 에 매입되는 구성을 설명했지만, 관 부재 (15) 의 하단부가 액실 (f) 내에 위치하도록 케이스 (2) 에 지지되고, 그 하단부 또는 상단부에 중심축선 (L1) 을 따라 개방되는 유입구로서의 개구가 형성되어도 되고, 그 하단부 또는 상단부의 외주면에 개구가 형성되어도 된다.
또, 상기 제 6 실시형태에서는, 유입구 (16) 가 하측에 배치되고, 유출 포트 (9b) 가 상측에 배치되는 구성을 설명했지만, 이와 같은 상하의 방향 등은 특별히 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 유입구 (16) 와 유출 포트 (9b) 가 수평 방향에서 이간되어 위치하는 구성이어도 되고, 중공사막 다발 (3) 이 수평 방향으로 연장되는 구성 등이어도 된다. 또, 유입구 (16) 가 상측에 위치하고, 유출 포트 (9b) 가 하측에 위치해도 된다. 또한, 이와 같은 위치 관계는, 제 7 실시형태에 있어서도 동일한 변경이 가능하다.
또, 상기 각 실시형태 6 및 7 에서는, 케이스 (2) 는 횡단면에서 원형상의 통상체로 했지만, 형상은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 케이스 (2) 는 횡단면에서 사각형상의 중공체 등으로 해도 된다.
또, 제 7 실시형태에서는, 액체 도입부 (20) 에 있어서의 액체 통과구 (22) 를, 액체 도입부 (20) 의 둘레 방향 전역에 걸쳐 간격을 두고 복수 형성한 것이지만, 액체 통과구 (22) 는, 액체 도입부 (20) 의 둘레 방향 전역에 걸쳐 형성되어 있지 않아도 된다.
또, 제 7 실시형태에서는, 관 부재 (15) 에 형성된 유입구 (16) 가, 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (3U) 측의 것일수록, 하단부 (3D) 측의 것보다 개구 면적이 작게 형성되는 것을 설명했지만, 유입구 (16) 의 개구 면적은 모두 동일한 것이어도 된다.
또, 제 7 실시형태에서 설명한 구성인 유입구 (16) 의 개구 면적이, 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (3U) 측의 것일수록, 하단부 (3D) 측의 것보다 개구 면적이 작게 형성되는 구성에서는, 하나의 개구의 크기는 동일로 하고, 상단부 (3U) 측의 것의 형성 개수를 하단부 (3D) 측보다 줄이는 양태로 실시해도 된다.
또, 제 6 실시형태에서는, 유입구 (16) 가, 관 부재 (15) 의 포팅부 (6) 의 상방 바로 옆의 위치의 외주면만으로 개방되고, 중심축선 (L1) 에 직교하는 방향을 향하고 있고, 관 부재 (15) 의 외주면의 둘레 방향으로 복수 늘어서서 형성되어 있는 것으로 설명했다.
여기서, 제 6 실시형태의 구성인 경우는, 이것의 다른 양태로서, 유입구 (16) 를 통하여 케이스 (2) 내에 유입되는 액체가, 유출 포트 (9b) 가 형성되는 측보다, 유출 포트 (9b) 가 형성되는 측과 케이스 (2) 의 중심을 사이에 두고 반대측쪽에서 많이 흐르도록 구성해도 된다.
이 경우에는, 중공사막 다발 (3) 전체에 액체가 확산되기 쉬워져, 탈기의 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적인 구성으로는, 직경 방향에서, 유출 포트 (9b) 가 형성되는 측의 반대측을 향하여 개방되는 유입구 (16) 의 개구 면적을, 유출 포트 (9b) 가 형성되는 측을 향하여 개방되는 유입구 (16) 의 개구 면적보다 크게 하는 등의 양태가 생각된다.
상기 제 6 실시형태에서는, 액체 도입부 (20) 를 갖지 않는 구성이지만, 상기 제 7 실시형태와 같이 액체 도입부 (20) 를 가지고 있어도 되고, 관 부재 (15) 의 상단부는 개방되어 있어도 된다.
상기 제 6 실시형태에서는, 복수의 유입구 (16) 를 갖지 않는 구성이지만, 상기 제 7 실시형태와 같이 복수의 유입구 (16) 를 가지고 있어도 된다. 또, 유입구 (16) 가 중공사막 다발 (3) 의 상단부 (3U) 측의 것일수록, 하단부 (3D) 측의 것보다 개구 면적이 작게 형성되는 것이어도 되고, 유입구 (16) 의 개구 면적이 모두 동일한 것이어도 된다.
또한, 상기 각 실시형태에서는, 중공사막 모듈의 일례로서 진공 펌프를 사용한 탈기 모듈을 설명했지만, 진공 펌프 대신에 급기 펌프 등을 사용하여 모듈 내에 가압 기체를 공급함으로써, 본 발명은, 기액 혼합 모듈로서도 사용할 수 있다. 이 경우에도 물의 흐름은 상기 각 실시형태와 동일해지고, 중공사막 다발의 광범위에 확산되어 액체가 흐른다는 발명의 효과로는 동일하여, 기액 혼합의 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 상기 각 실시형태에서는, 중공사막 다발 (3) 이, 그 일단부만으로 케이스 (2) 내에 고정되는 예를 설명했지만, 중공사막 다발 (3) 은, 양단부가 케이스 (2) 에 고정되어도 된다.
산업상 이용가능성
본 발명에 의하면, 중공사막 다발이 일단부에서 케이스 내에 고정되고, 타단부가 자유단이 되기 때문에, 중공사막 사이에 액체가 비집고 들어가기 쉬워져, 효율적으로 탈기 또는 기액 혼합을 실시할 수 있다. 또, 포팅부가 케이스 내에 하나이기 때문에, 제조 비용을 억제할 수 있음과 함께, 소형화를 도모할 수 있다.
또한, 당해 모듈을 잉크젯 프린터에 탑재함으로써, 잉크의 생산성, 보존 안정성, 출사성 및 인쇄시의 입상성 등이 우수한 잉크젯 프린터를 제공할 수 있다.
1 탈기 모듈 (중공사막 모듈)
2 케이스
2A 케이스 본체
3 중공사막 다발
3A 소다발
30 중공사막
31 경사
6 포팅부
8 제 1 포트
8A 유출구
9 제 2 포트
9A 유입구
10 분산판
11 개구
9b 유출 포트
15 관 부재
16 유입구
20 액체 도입부
21 보스부

Claims (21)

  1. 복수의 중공사막으로 이루어지는 중공사막 다발과,
    상기 중공사막 다발을 수납하는 케이스를 구비하는 외부 관류형 중공사막 모듈로서,
    상기 중공사막 다발의 일단부가 포팅부에 의해 상기 케이스 내에 개구 상태로 고정되고,
    상기 케이스 내의 액체에 함유되는 기체를, 상기 중공사막의 외표면으로부터 내부로 도입하여 탈기를 실시하도록 구성되고,
    상기 중공사막이 복수의 소다발을 갖고,
    상기 포팅부로부터 상기 중공사막 다발이 상기 케이스 내로 연장되는 상기 중공사막 다발의 연장 방향에 있어서, 상기 중공사막 다발의 타단부의 높이 위치가, 상기 중공사막 다발의 길이 평균에 대하여, 상기 중공사막 다발의 길이 오차가 ±5 % 미만이고,
    상기 중공사막 다발의 케이스 단면에 있어서의 충전율이 20 ∼ 50 % 인 외부 관류형 중공사막 모듈.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공사막이 기체 투과성의 균질층과, 상기 균질층을 지지하는 다공질 지지층을 갖는 복합막인 것을 특징으로 하는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공사막의 외경이 280 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공사막의 파단 강도가 0.5 N/fil 이상, 파단 신도가 50 % 이상인 것을 특징으로 하는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 일단부측에, 상기 케이스 내에 연통되어 액체를 통과시키는 제 1 포트가 형성되고,
    상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 타단부측에, 상기 케이스 내에 연통되어 액체를 통과시키는 제 2 포트가 형성되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 포트는, 상기 케이스 내의 액체를 유출시키는 유출구를 갖는 유출 포트이고, 상기 케이스의 중심으로부터 이간된 위치에 상기 유출구를 배치하고,
    상기 제 2 포트는, 상기 케이스 내에 액체를 유입시키는 유입구를 갖는 유입 포트이고,
    상기 유입 포트의 상기 유입구를 통하여 상기 케이스 내에 유입되는 액체가, 상기 유출구가 형성되는 측보다, 상기 유출구가 형성되는 측과 상기 케이스의 중심을 사이에 두고 반대측쪽에서 많이 흐르도록 구성되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유입구는, 상기 케이스의 중심을 지나, 상기 포팅부로부터 상기 중공사막 다발이 상기 케이스 내로 연장되는 상기 중공사막 다발의 연장 방향으로 연장되는 직선 상에 배치되고,
    상기 케이스 내에는, 상기 유입구로부터 유입된 액체를 통과시키는 개구를 갖는 분산판이 배치되고,
    상기 분산판은, 상기 유출구가 형성되는 측과 상기 케이스의 중심을 사이에 두고 반대측의 영역에 형성되는 상기 개구의 개구 면적이, 상기 유출구가 형성되는 측의 영역에 형성되는 상기 개구의 개구 면적보다 커지도록 형성되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스 내에 액체를 유입, 또는 상기 케이스 내의 액체를 유출시키는 개구를 개재하여 상기 케이스 내에 연통되는 관 부재를 추가로 구비하고,
    상기 관 부재는, 상기 케이스의 중심을 지나, 상기 포팅부로부터 상기 중공사막 다발이 상기 케이스 내로 연장되는 상기 중공사막 다발의 연장 방향을 따라 연장되도록 설치되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 관 부재에 있어서의 상기 개구가, 상기 관 부재의 외주면에 형성되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 관 부재에 있어서의 상기 개구는, 상기 케이스 내에 액체를 유입시키는 유입구이고, 상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 일단부측에서 개방되고,
    상기 케이스 내의 액체를 유출시키는 유출구를 갖는 유출 포트가, 상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 타단부측에 형성되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 포팅부로부터 상기 중공사막 다발이 상기 케이스 내로 연장되는 상기 중공사막 다발의 연장 방향에 직교하는 방향에 있어서, 상기 유출 포트에 있어서의 상기 유출구가, 상기 중공사막 다발의 타단부의 높이 위치와 겹치지 않는 위치에 형성되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 관 부재에 있어서의 상기 개구는, 상기 케이스 내에 액체를 유입시키는 유입구이고,
    상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 타단부측에는, 상기 관 부재의 외측에서 상기 중공사막 다발을 따라 액체를 유입시키는 액체 도입부가 형성되고,
    상기 케이스 내의 액체를 유출시키는 유출구를 갖는 유출 포트가, 상기 케이스 내에 있어서의 상기 중공사막 다발의 일단부측에 형성되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 관 부재에 있어서의 상기 개구가, 상기 관 부재의 외주면에 형성됨과 함께, 상기 관 부재의 축 방향에 복수 형성되고,
    상기 개구는, 상기 중공사막 다발의 일단부측의 것일수록, 타단부측의 것보다 개구 면적이 작게 형성되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 관 부재를 축 방향에서 보았을 때, 상기 액체 도입부는, 상기 관 부재의 둘레 방향으로 늘어선 복수의 액체 통과구를 가지고 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 관 부재에 있어서의 상기 개구가, 상기 관 부재의 외주면에 있어서 축 방향 및 둘레 방향에서 소정의 간격을 두고 복수 늘어서서 형성되고, 상기 관 부재의 외주면에 형성되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  17. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중공사막 다발에 있어서의 상기 중공사막이 U 자상으로 되접어 꺾이고, 그 양단부를 상기 포팅부에 매설함으로써, 상기 중공사막 다발의 일단부가 상기 포팅부에 의해 상기 케이스 내에 고정되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  18. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포팅부로부터 상기 중공사막 다발이 상기 케이스 내로 연장되는 상기 중공사막 다발의 연장 방향에 있어서의 상기 중공사막 다발의 적어도 1 지점에, 상기 연장 방향에 직교하는 방향으로 연장되어 복수의 상기 중공사막을 연결하는 경사가 형성되어 있는 외부 관류형 중공사막 모듈.
  19. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스가 원통상인 외부 관류형 중공사막 모듈.
  20. 제 19 항에 기재된 외부 관류형 중공사막 모듈을 갖는 잉크젯 프린터.
  21. 삭제
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