TW202015792A - 中空絲膜模組 - Google Patents

Abstract

本揭示之中空絲膜模組（100）具備：複數個中空絲膜（10）；束縛部（20），其將複數個中空絲膜（10）之一端部加以捆束；以及蓋（30），其具有與複數個中空絲膜（10）之每一個連通之內部空間（30s），且與束縛部（20）一體化。具體而言，於束縛部（20）與蓋（30）之間不存在其他構件。

Description

中空絲膜模組

本發明係關於一種中空絲膜模組。

例如，於半導體之製造中不可缺少大量之超純水。超純水係利用具備中空絲膜模組之系統來製造。中空絲膜模組不僅用於超純水之製造，還用於廢水處理、食品製造、醫療等各種領域。

專利文獻1中記載之中空絲膜模組包括中空絲膜之束、殼體、蓋及灌封材料。於蓋與灌封材料之間配置有O環。灌封材料係利用黏著劑而固定於殼體。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2017-39122號公報

[發明所欲解決之問題]

依據上述結構，液體容易滯留於O環用之槽中，亦存在微粒子等污垢積存於槽中之可能性。難以於O環用之槽中流通洗滌液，不容易將中空絲膜模組於不分解之狀態下進行洗滌。若污垢蓄積，則存在對使用透過液之各種步驟、例如半導體基板之洗滌步驟造成不良影響之可能性。

專利文獻1雖提出可使流體所滯留之區域狹小化之結構，但仍然留有改良之餘地。

又，由於灌封材料係利用黏著劑而固定於殼體，故而無法於不破壞中空絲膜模組之狀態下，從殼體上拆除中空絲膜之束。

本發明之目的為提供一種中空絲膜模組，其難以積存微粒子等污垢，可容易將中空絲膜等零件進行洗滌、更換或修補。 [解決問題之技術手段]

本發明提供一種中空絲膜模組，其具備： 複數個中空絲膜； 束縛部，其將上述複數個中空絲膜之一端部加以捆束；以及 蓋，其具有與上述複數個中空絲膜之每一個連通之內部空間，且與上述束縛部一體化。 [發明之效果]

依據本發明，可提供一種難以積存微粒子等污垢且可容易將中空絲膜等零件進行洗滌、更換或修補之中空絲膜模組。

以下，參照圖式，對本發明之實施方式進行說明。本發明並不限定於以下之實施方式。

圖1係本發明之一實施方式之中空絲膜模組之立體剖面圖。圖2將圖1所示之中空絲膜模組之剖面之一部分放大表示。圖3係圖2之部分放大圖。

如圖1及圖2所示，本實施方式之中空絲膜模組100具備複數個中空絲膜10、束縛部20、蓋30及殼體40。複數個中空絲膜10之一端部係由束縛部20所捆束。複數個中空絲膜10之另一端部係由密封部22所密封。中空絲膜10及束縛部20收納於殼體40中。蓋30係與束縛部20一體化，且安裝於殼體40之一端部。中空絲膜10、束縛部20及蓋30形成單元70。單元70可以不破壞之方式從殼體40上拆除。即，一邊維持束縛部20與蓋30一體化之狀態，一邊達成單元70從殼體40之拆除、以及單元70向殼體40之安裝。

本說明書中，所謂「一體化」，意指無法使零件彼此以不破壞之方式相互分離。所謂「不破壞」，意指能夠可逆地進行分離與合體。例如，使利用黏著劑而固定之零件彼此相互分離，並不包含於不破壞之概念中。

中空絲膜模組100例如為外壓型之中空絲膜模組。中空絲膜模組100中，原液於中空絲膜10之外部流動，透過液於中空絲膜10之內部流動。原液例如為待處理之水。透過液例如為純水或超純水。

複數個中空絲膜10相互平行地排列，且由束縛部20所捆束。中空絲膜10可列舉微濾膜、超濾膜、逆滲透膜等。中空絲膜10之數量、尺寸及材料並無特別限定。中空絲膜10之數量例如為1000～20000根。中空絲膜10之外徑例如為0.2～2.0 mm。中空絲膜10之長度例如為800～1200 mm。中空絲膜10之材料可列舉：聚碸、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚氯乙烯-聚丙烯腈共聚物、聚醯胺、乙酸纖維素等。

束縛部20係將複數個中空絲膜10之一端部加以捆束之部分。束縛部20具有例如圓柱或者圓錐台之形狀。束縛部20係藉由例如澆鑄（potting）而形成。於該情形時，束縛部20亦稱為澆鑄部。束縛部20可由填充於中空絲膜10與中空絲膜10之間的樹脂所構成。構成束縛部20之樹脂可列舉環氧、胺基甲酸酯等。

束縛部20將原液之流路與透過液之流路截斷。原液之流路例如為殼體40之內部空間40s。透過液之流路例如為蓋30之內部空間30s。殼體40之內部空間40s係藉由束縛部20而與蓋30之內部空間30s隔離。

蓋30係與束縛部20一體化之漏斗形之零件。蓋30具有與複數個中空絲膜10之每一個連通之內部空間30s。複數個中空絲膜10之每一個延伸至束縛部20之端面20p，於束縛部20之端面20p，朝向蓋30之內部空間30s而開口。透過液係經由蓋30之內部空間30s而從中空絲膜10輸送至中空絲膜模組100之外部。於蓋30之前端部分33，可連接配管、連接器等零件。前端部分33具有例如管狀之形狀。本實施方式中，蓋30係使用黏著劑而與束縛部20一體化。

蓋30之材料並無特別限定。蓋30亦可利用氯乙烯、聚碳酸酯、聚碸等樹脂來製作。

殼體40係收納有複數個中空絲膜10及束縛部20之圓筒狀之零件。殼體40之兩端部開口。於殼體40之一端部安裝有蓋30。殼體40具有用以從其內部空間40s中排出液體之噴嘴狀之排出口40a。排出口40a向與殼體40之長度方向垂直之方向突出，且與殼體40之內部空間40s連通。

殼體40之長度方向係與中空絲膜10之長度方向平行。殼體40之中心軸O係平行於殼體40之長度方向且通過殼體40之中心之軸。

殼體40之材料並無特別限定。殼體40亦可利用氯乙烯、聚碳酸酯、聚碸等樹脂來製作。蓋30之材料亦可與殼體40之材料相同。

中空絲膜模組100進一步包括將蓋30與殼體40相互固定之緊固構件。可藉由將利用緊固構件的蓋30與殼體40之固定狀態解除，而從殼體40上拆除單元70。緊固構件係可進行單元70向殼體40之安裝、以及單元70從殼體40之拆除的機械性方法。

中空絲膜模組100具備螺帽60來作為上述緊固構件。於殼體40之一端部之外周面設置有螺釘部40m，於使蓋30覆蓋於殼體40上之狀態下，螺帽60螺合於螺釘部40m。螺帽60之材料並無特別限定。螺帽60可為樹脂製，亦可為金屬製。

中空絲膜模組100進一步具備蓋50及螺帽62。蓋50係安裝於殼體40之另一端部的漏斗形之零件。螺帽62係將蓋50與殼體40相互固定之緊固構件之一例。螺帽62螺合於設置在殼體40之另一端部之外周面上的螺釘部（未圖示）。藉此，蓋50固定於殼體40上。通過蓋50，從中空絲膜模組100之外部向殼體40之內部空間40s中導入原液。經濃縮之原液通過排出口40a而排出至殼體40之外部。

蓋50亦可利用與蓋30相同之材料來製作。螺帽62亦可利用與螺帽60相同之材料來製作。代替蓋50及螺帽62，殼體40之另一端部亦可具有噴嘴之形狀。

緊固構件並不限定於包含螺帽及螺釘部者。例如，緊固構件亦可包含螺栓及螺帽。

密封部22係由例如與束縛部20相同之樹脂所構成。亦可代替密封部22，而於中空絲膜10之另一端部設置束縛部20。即，中空絲膜10之兩端部亦可開口。中空絲膜模組100可為內壓型之中空絲膜模組。

對中空絲膜模組100之結構進一步進行詳細說明。

如圖2所示，本實施方式之中空絲膜模組100中，於束縛部20與蓋30之間不存在其他構件。其他構件通常為密封環。又，於束縛部20與蓋30之間不存在用以鑲嵌密封環之槽。即，於面向蓋30之束縛部20之表面，且於面向束縛部20之蓋30之表面，均不存在用以鑲嵌密封環之槽。依據此種結構，於束縛部20與蓋30之間難以形成或者不形成積液。換言之，於束縛部20與蓋30之間難以滯留或者不滯留透過液等液體。於束縛部20與蓋30之間難以積存或者不積存微粒子等污垢。因此，中空絲膜模組100可於不分解之狀態下，使用洗滌液來容易地洗滌。

上述效果於中空絲膜模組100為外壓型之中空絲膜模組之情形時特別有意義。當中空絲膜模組100為外壓型之中空絲膜模組時，透過液通過中空絲膜10之內部及蓋30之內部空間30s，從中空絲膜模組100中排出，供給至使用點。於束縛部20與蓋30之間無積液之情形時，不會於積液中積存污垢，亦不存在污垢對透過液之清潔度造成影響之情況。又，可容易洗滌中空絲膜模組100。

本實施方式中，一邊維持束縛部20與蓋30一體化之狀態，一邊達成單元70從殼體40之拆除、以及單元70向殼體40之安裝。可將單元70從殼體40上拆除而將中空絲膜10及/或束縛部20進行洗滌或修補，然後可將單元70安裝於殼體40上。或者，亦可將新品之單元70安裝於殼體40上。即，依據本實施方式之中空絲膜模組100，可將中空絲膜10及/或束縛部20迅速且容易地進行洗滌、更換或修補。由於將中空絲膜10從殼體40上拆除時，不會破壞各零件，因此零件成本亦可降低。

如圖2及圖3所示，蓋30接合於束縛部20之外周部分。束縛部20之外周部分由於為不存在中空絲膜10之部分，故而即便蓋30接合於束縛部20之外周部分，亦對中空絲膜10無影響。

本實施方式中，蓋30具有套管32。套管32沿著中空絲膜10之長度方向延伸，並且於圓周方向上包圍束縛部20之部分。詳細而言，套管32遍及360度而包圍束縛部20。套管32接合於束縛部20。依據此種結構，由於可充分確保束縛部20與蓋30之接合面之面積，故而可將束縛部20與蓋30相互牢固地固定。

本實施方式中，於套管32之內周面與束縛部20之外周面之間填充有黏著劑36。若使用黏著劑36，則一邊可確實地填埋束縛部20與套管32之間之間隙，一邊可使束縛部20與蓋30一體化。又，於束縛部20與套管32之間亦難以產生成為積液之間隙。黏著劑36之種類並無特別限定。黏著劑36可列舉環氧系黏著劑、矽酮系黏著劑、丙烯酸系黏著劑等。代替黏著劑36之使用，蓋30亦可焊接於束縛部20。

蓋30進一步包括圓錐狀之蓋本體34。本實施方式中，蓋30具有套管32、前端部分33及蓋本體34。套管32具有筒狀之形狀，且設置於蓋本體34之廣口側。前端部分33具有噴嘴之形狀，且設置於蓋本體34之窄口側。

圖2及圖3表示包含殼體40之中心軸O且與中空絲膜10之長度方向平行之剖面。該剖面中，套管32具有楔形之形狀。換言之，套管32之厚度朝向前端而緩緩減少。依據此種結構，於束縛部20與套管32之間難以產生成為積液之間隙。又，於束縛部20與套管32之間容易填充黏著劑36。套管32之厚度意指和與中心軸O垂直之方向有關的套管32之尺寸。

圖4係包含中空絲膜10、束縛部20及蓋30之單元70之部分放大剖面圖。本實施方式中，束縛部20具有圓錐台之形狀。即，束縛部20與套管32具有相互適合之形狀。束縛部20中，面向蓋30之內部空間30s的端面20p為圓錐台之上表面（具有小直徑之面）。束縛部20之外周面20q（側面）相對於殼體40之長度方向LD而傾斜。外周面20q相對於長度方向LD而言之傾斜角度θ例如為大於0度且45度以下。套管32之內周面32r亦具有相同之傾斜角度θ。於束縛部20與套管32之間順利地填充黏著劑36，因此於束縛部20與套管32之間難以產生間隙。即，於束縛部20與套管32之間難以積存微粒子等污垢。此外，束縛部20亦可具有圓柱之形狀。於該情形時，束縛部20之外周面20q及套管32之內周面32r係與長度方向LD平行。

只要可避免於束縛部20與蓋30之間形成積液，則中空絲膜10之長度方向上之套管32之長度並無特別限定。本實施方式中，套管32之前端到達束縛部20之下端。

蓋30進一步具有位於套管32之內側之肩部34d。本實施方式中，肩部34d為蓋本體34之一部分。肩部34d係於中空絲膜模組100之半徑方向上與束縛部20重疊，且肩部34d進而接合於束縛部20。黏著劑36除了存在於束縛部20與套管32之間以外，亦可存在於束縛部20與肩部34d之間。依據此種結構，可將蓋30確實地固定於束縛部20，而且可將蓋30之內部空間30s與殼體40之內部空間40s確實地隔離。可防止於束縛部20與蓋30之間形成積液。

束縛部20之端面20p之一部分經由黏著劑而與肩部34d連接。藉此，中空絲膜10及束縛部20向與蓋30之前端部分33接近之方向之移動被禁止。肩部34d發揮阻礙束縛部20相對於蓋30之相對移動的止動器之作用。於使用中空絲膜模組100時，有時對束縛部20施加由水流引起之強烈衝擊。反覆之強烈衝擊導致產生束縛部20與蓋30之間之剪切破壞，而且存在使束縛部20之外周面20q與套管32之內周面32r之間產生龜裂之可能性。但是，依據本實施方式之結構，由水流引起之衝擊被肩部34d所阻擋，因此即便對束縛部20反覆施加強烈衝擊，亦難以產生如上所述之不良情況。進而，即便萬一產生不良情況，亦可將單元70迅速地更換或修補。

於圖4所示之剖面中，套管32及肩部34d形成鈍角之角隅，於該角隅中嵌入束縛部20。藉此，中空絲膜10及束縛部20向與蓋30之前端部分33接近之方向之移動、以及中空絲膜10及束縛部20向與長度方向LD垂直之方向之移動被禁止。

如圖3所示，中空絲膜模組100進一步具備密封環64。密封環64配置於殼體40與蓋30之間，堵塞殼體40與蓋30之間之間隙。本實施方式中，於殼體40之開口端面設置有槽40c，於槽40c中鑲嵌有密封環64。槽40c位於蓋30之表面34p，詳細而言，係位於由蓋本體34之表面34p所覆蓋之位置。依據此種結構，可將蓋30確實地固定於殼體40上，因此中空絲膜模組100具有優異之耐壓性。「殼體40之開口端面」意指與中心軸O平行之方向上之殼體40之端面。

密封環64係由例如具有橡膠彈性之樹脂材料所製作。密封環64可為方形襯墊，亦可為O環。

套管32於中空絲膜模組100之半徑方向上，位於束縛部20與殼體40之間。套管32與束縛部20接合，另一方面，套管32與殼體40不接合。密封環64較套管32之位置而言配置於半徑方向之外側之位置。依據此種結構，可將蓋30確實地固定於殼體40上，因此中空絲膜模組100可具有優異之耐壓性。

於束縛部20及套管32所處之範圍內，殼體40之內徑緩緩擴大。即，開口端之殼體40之內徑大於中空絲膜10所處之範圍內之殼體40之內徑。束縛部20不接觸殼體40之內周面。依據此種結構，容易將單元70從殼體40上拆除，且容易將單元70安裝於殼體40上，因此單元70之洗滌、更換及修補之作業性提高。

螺帽60具有與蓋30之上表面接觸之肩部60k，一面使密封環64變形一面將蓋30與殼體40相互固定。若使蓋30螺合於設置於殼體40之外周面之螺釘部40m，則使蓋30與殼體40接近之方向之力從螺帽60之肩部60k施加於蓋30。藉此，可將蓋30確實地固定於殼體40上，可充分確保中空絲膜模組100之耐壓性。

依據本實施方式，於蓋30與殼體40之間存在密封環64及槽40c。但是，於束縛部20與蓋30之間之位置，即，透過液可接觸之位置，不存在密封環，亦不存在槽。因此，不僅於透過液之流路中難以產生積液，而且容易使用洗滌液等，將透過液之流路進行洗滌。

當本實施方式之中空絲膜模組100為外壓型之中空絲膜模組時，作為原液之流路，係使用複數個中空絲膜10之周圍之空間，即，殼體40之內部空間40s。作為透過液之流路，係使用蓋30之內部空間30s。本實施方式之結構對於外壓型之中空絲膜模組特別有效。其原因在於，即便於原液之流路中形成積液而蓄積污垢，亦難以對使用透過液之各種步驟造成不良影響。

如圖2及圖3所示，中空絲膜模組100進一步具備網12。網12可為單元70之一零件。複數個中空絲膜10係由網12所捆束。藉由網12，可提高複數個中空絲膜10之束之剛性。於該情形時，中空絲膜10難以隨著水流而於殼體40中搖晃，中空絲膜10難以損傷。尤其可防止中空絲膜10與束縛部20之邊界附近之中空絲膜10之損傷。當於殼體40上安裝單元70時、以及從殼體40上拆除單元70時，網12均抑制中空絲膜10之振動。藉此，可防止中空絲膜10之損傷。網12亦可包含內層網以及外層網。此種雙重網結構係使水或者洗滌液能夠以大流量來流動之手段之一。網12亦可利用黏著劑等樹脂材料而固定於中空絲膜10之束上。於該情形時，可更充分地獲得上述各效果。

套管32係藉由磨合而鑲嵌於殼體40上。套管32之外周面之至少一部分接觸殼體40之內周面。於套管32與殼體40之間（詳細而言，係套管32之外周面與殼體40之內周面之間）實質上無間隙，因此可將單元70確實地固定於殼體40上。此種結構亦有助於抑制與長度方向LD垂直之方向上之中空絲膜10之搖晃，來防止中空絲膜10之損傷。所謂「實質上無間隙」，意指除了用於可將單元70安裝於殼體40上、以及可從殼體40上拆除單元70之微小間隙以外，在設計上未於套管32與殼體40之間設置有意圖之間隙。

圖5表示將束縛部20與蓋30接合之方法。如圖5之上段圖所示，首先，於束縛部20之端面20p上塗佈黏著劑36，使束縛部20與蓋30接觸。其次，如圖5之中段圖所示，於束縛部20之外周面與蓋30之套管32之間之間隙74中，使用注射器72來注入黏著劑36。如圖5之下段圖所示，藉由使黏著劑36硬化，而獲得包含中空絲膜10、束縛部20及蓋30之單元。使用該單元，可組裝成中空絲膜模組100。 [產業上之可利用性]

本發明之中空絲膜模組可用於製造業、能源產業、環境產業、醫療等各種領域。

10:中空絲膜 12:網 20:束縛部 20p:端面 20q:外周面 22:密封部 30、50:蓋 30s:內部空間 32:套管 32r:內周面 33:前端部分 34:蓋本體 34d:肩部 34p:表面 36:黏著劑 40:殼體 40a:排出口 40c:槽 40m:螺釘部 40s:內部空間 60、62:螺帽 60k:肩部 64:密封環 70:單元 74:間隙 100:中空絲膜模組 O:中心軸

圖1係本發明之一實施方式之中空絲膜模組之立體剖面圖。 圖2係圖1所示之中空絲膜模組之剖面圖。 圖3係圖2之部分放大圖。 圖4係包含中空絲膜、束縛部及蓋之單元之部分放大剖面圖。 圖5係表示將束縛部與蓋接合之方法之圖。

10:中空絲膜

12:網

20:束縛部

20p:端面

30:蓋

30s:內部空間

32:套管

33:前端部分

34:蓋本體

40:殼體

40a:排出口

40m:螺釘部

40s:內部空間

60:螺帽

64:密封環

70:單元

100:中空絲膜模組

O:中心軸

Claims (13)

1. 一種中空絲膜模組，其具備： 複數個中空絲膜； 束縛部，其將上述複數個中空絲膜之一端部加以捆束；以及 蓋，其具有與上述複數個中空絲膜之每一個連通之內部空間，且與上述束縛部一體化。
2. 如請求項1所述之中空絲膜模組，其 進一步具備殼體，該殼體收納上述複數個中空絲膜及上述束縛部，並且於一端部安裝有上述蓋； 一邊維持上述束縛部與上述蓋一體化之狀態，一邊達成包含上述複數個中空絲膜、上述束縛部及上述蓋之單元從上述殼體之拆除以及上述單元向上述殼體之安裝。
3. 如請求項1所述之中空絲膜模組，其中 於上述束縛部與上述蓋之間不存在其他構件。
4. 如請求項3所述之中空絲膜模組，其中 上述其他構件包含密封環，且 於上述束縛部與上述蓋之間不存在用以鑲嵌上述密封環之槽。
5. 如請求項1所述之中空絲膜模組，其中 上述蓋具有套管，該套管沿著上述中空絲膜之長度方向延伸，並且於圓周方向上包圍上述束縛部；且 上述套管係與上述束縛部接合。
6. 如請求項5所述之中空絲膜模組，其中 於上述套管之內周面與上述束縛部之外周面之間填充有黏著劑。
7. 如請求項5所述之中空絲膜模組，其中 上述蓋進一步具有位於上述套管之內側之肩部， 上述肩部於上述中空絲膜模組之半徑方向上與上述束縛部重疊，且 上述肩部進而接合於上述束縛部。
8. 如請求項5所述之中空絲膜模組，其中 在與上述中空絲膜之長度方向平行之剖面中，上述套管具有楔形之形狀。
9. 如請求項1所述之中空絲膜模組，其中 上述束縛部具有圓錐台之形狀。
10. 如請求項1所述之中空絲膜模組，其進一步具備： 殼體，其收納上述複數個中空絲膜及上述束縛部，並且於一端部安裝有上述蓋；以及 密封環，其配置於上述殼體與上述蓋之間，且堵塞上述殼體與上述蓋之間之間隙。
11. 如請求項1所述之中空絲膜模組，其進一步具備將上述蓋與上述殼體相互固定之緊固構件，且 可藉由將利用上述緊固構件造成之上述蓋與上述殼體之固定狀態解除，而從上述殼體拆除上述單元。
12. 如請求項11所述之中空絲膜模組，其中 上述緊固構件包含將上述蓋與上述殼體相互固定之螺帽，且 上述螺帽具有與上述蓋之上表面接觸之肩部。
13. 如請求項1所述之中空絲膜模組，其中 上述複數個中空絲膜之周圍之空間係作為原液之流路而使用，且上述蓋之上述內部空間係作為透過液之流路而使用。

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