JP2018069126A - 遠心ポッティング用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】各中空糸膜モジュール内、および複数本の中空糸膜モジュール間でのポッティング厚さのばらつきを低減可能とし、安定的なろ過性能を確保し、かつポッティング後の遠心ポッティング用治具の清掃時間の短縮を可能とする遠心ポッティング用治具を提供する。【解決手段】複数本の中空糸膜１２を収容する筒状容器１１の端部を封止固定する遠心ポッティングにおいて、複数の筒状容器をそれぞれ装着可能な複数の筒状凹部２５を有する治具上部２０と、ポッティング樹脂注入口２３を有する治具下部２２と、治具上部と治具下部の接合面２１には複数の筒状凹部とポッティング樹脂注入口とを連通するポッティング樹脂分配部流路２６とを備え、治具上部と治具下部は接合され、治具上部にある筒状凹部は、それぞれの中心軸線が遠心装置１の回転軸線に向き、回転軸線に対して放射状に配置されることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、複数本の中空糸膜を収容する筒状容器の端部にポッティング樹脂を遠心力により注入し、前記端部を封止固定する遠心ポッティングに使用される遠心ポッティング用治具に関する。

浄水器や血液処理器等では被処理液のろ過、透析等の目的で、複数本の中空糸膜を収容した筒状容器の端部に接着剤（ポッティング樹脂）を注入して、筒状容器端部で中空糸膜と中空糸膜の間、及び中空糸膜と筒状容器の間を液密に封止固定した（以後、この処理のことをポッティングと記載する。）中空糸膜モジュールが使用されている。

注入されるポッティング樹脂が、中空糸膜と中空糸膜の間、及び中空糸膜と筒状容器の間に浸透し、這い上がって形成される封止固定部分（ポッティング層）は、中空糸膜モジュールで被処理液をろ過する時、被処理液の圧力に耐えられるようにある一定の厚さ（ポッティング厚さ）が必要とされる。一方、中空糸膜モジュールとして、ポッティングされていない中空糸膜部分がろ過を行う部分であるので、ろ過性能を確保するために、ポッティング厚さが必要最小限の一定の厚さになるように、安定的にポッティングを行うことが重要となる。

従来、中空糸膜モジュールのポッティングの方法としては、重力によってポッティング樹脂を流し込む静置法や、遠心力を利用してポッティング樹脂を筒状容器端部に注入、充填する遠心法が知られている。一般に遠心法は、静置法に比べるとポッティング樹脂の浸透力が高く、ポッティング厚さも比較的均一かつ安定しやすいので、広く活用されている。

ポッティングを行うには、複数本の中空糸膜を収容した筒状容器を装着することができ、装着された筒状容器にポッティング樹脂を送り込む流路を有したポッティング用治具が使用される。特に遠心法で用いられるポッティング用治具は、例えば特許文献１や特許文献２に開示されている。

特許文献１では、筒状容器を保持しながら遠心装置の旋回軸を中心として旋回し、該旋回に伴う遠心力に応じて筒状容器が揺動し、筒状容器の傾き角度が自在に変化するポッティング用治具（保持手段）であって、非旋回時に筒状容器の長さ方向が旋回軸側に傾斜し、旋回時に筒状容器の長さ方向が略水平となるように筒状容器を保持するポッティング用治具が記載されている。このような構成によれば、複数の筒状容器を保持するポッティング用治具であっても、ポッティング厚さを均一化できることが記載されている。

また、特許文献２では、中空糸膜が収容されたケーシングの開口端部を収容する第１の凹部と、ポッティング樹脂を収容する樹脂ポットを収容する第２の凹部と、第１の凹部と第２の凹部とを連通する樹脂流路とを備え、樹脂流路の一部が含まれる接合面に沿って接合可能であるポッティング用治具が記載されている。そして第１の凹部が複数箇所に設けられ、それら各々がそれぞれの樹脂流路で１つの第２の凹部に連通する構成も記載されている。このような構成によれば、ポッティング用治具の使用後に樹脂流路内で硬化した樹脂の除去を容易に行うことができると記載されている。

特開２００４−２７５８７６号公報 特開２０１３−１５８６９５号公報

しかしながら、特許文献１のポッティング用治具は、旋回に伴う遠心力に応じて筒状容器の傾き角度が自在に変化する可動機構を有し、複雑な部品構成となり、調整が難しい装置であるという問題点を有している。

また、特許文献２のポッティング用治具は、その治具自体に、ポッティング樹脂を収容する樹脂ポットが装備され、複数の筒状凹部に樹脂流路を連通させるという複雑な治具構造である。加えて、特許文献２に記載される樹脂流路は内径の細い管路であるので圧力損失が大きく、複数の筒状容器にポッティング樹脂を分配・注入する場合、ばらつきが生じやすいものである。さらに、ポッティング樹脂を収容する樹脂ポットから水平流路までの流路が長くかつ細く、その流路に残る硬化樹脂を取り除くのに多くの時間を要するという問題点を有している。

本発明は、上記の問題点に鑑み、簡単な構成であって、各中空糸膜モジュール内、および複数本の中空糸膜モジュール間でのポッティング厚さのばらつきを低減可能とし、安定的なろ過性能を確保し、かつポッティング後の遠心ポッティング用治具の清掃時間の短縮を可能とする遠心ポッティング用治具を提供することを目的とする。

本発明の遠心ポッティング用治具は、複数本の中空糸膜を収容する筒状容器の端部にポッティング樹脂を遠心力により注入し、前記端部を封止固定する遠心ポッティングにおいて、遠心装置に設置され固定状態で使用される遠心ポッティング用治具であって、
前記遠心装置の回転軸に対して放射状に配置されて使用されるものであり、
複数の前記筒状容器をそれぞれ装着可能な複数の筒状凹部を有する治具上部と、この治具上部と接合し、ポッティング樹脂注入口を有する治具下部とを備え、
前記治具上部と前記治具下部の接合面には、前記複数の筒状凹部と前記ポッティング樹脂注入口とを連通するポッティング樹脂分配流路とがあり、
前記筒状凹部は、前記遠心ポッティング用治具が前記遠心装置に配置された状態で、それぞれの中心軸線が遠心装置の回転軸線を向くように設けられている。

このような構成によれば、ポッティング厚さが必要最小限の一定の厚さになり、安定的なポッティングを行い、ろ過性能の品質確保が可能である。

本発明の他の好ましい形態によれば、ポッティング樹脂注入流路は、前記平板状のポッティング樹脂分配流路と同一面で溝状に接して連通している。

このような構成によれば、ポッティング樹脂は、１箇所の樹脂注入口からすべての複数個の筒状凹部へ平面状に均一に流動し、中空糸膜モジュールに均一な樹脂層を確保することができ、かつポッティング後にポッティング治具から硬化樹脂を取り除く時、シート状に剥がすことが容易となり、ポッティング治具清掃時間の短縮が可能である。

本発明の他の好ましい形態によれば、複数の筒状凹部は、前記遠心ポッティング用治具の中心軸に対して線対称に配置されている。

このような構成によれば、1つのポッティング治具内に複数個の中空糸膜モジュールが配列された状態で樹脂層の厚みを均一にし、一定量のポッティング樹脂の注入が可能となる。

本発明の他の好ましい形態によれば、治具上部は、その上面に前記ポッティング樹脂分配流路と連通する凹部を有する。

このような構成によれば、ポッティング樹脂をポッティング治具に注入する時、凹部にあふれ出るポッティング樹脂高さにより、樹脂層の厚みを判断でき、均一にすることができる。

簡単な構成であって、各中空糸膜モジュール内、および複数本の中空糸膜モジュール間でのポッティング厚さのばらつきを低減可能とし、安定的なろ過性能が確保され、かつポッティング後の遠心ポッティング用治具清掃時間の短縮を可能とする遠心ポッティング用治具が提供される。

本発明の遠心装置の形態を示す模式的な斜視図である。 本発明の遠心ポッティング用治具の模式的な斜視図である。 本発明の遠心ポッティング用治具の短辺側の横断面図である。 本発明の遠心ポッティング用治具の長辺側の横断面図である。 中空糸膜モジュールの製造の一工程を説明する模式的な図面である。 中空糸膜モジュールの製造の一工程を説明する模式的な図面である。

以下、図面を参照して実施形態の遠心ポッティング用治具について説明する。
図１は、遠心装置１の形態を示す模式的な斜視図である。水平な遠心回転盤４の中央には、ポッティング樹脂を供給する分配盤３が設けられ、放射状に遠心ポッティング用治具２が短辺側側面を上面として横置きされて配置されており、分配盤３と遠心ポッティング用治具２の治具下部２２は樹脂注入管５で連結されている。遠心ポッティング用治具２の治具上部２０には、複数個の筒状凹部２５があり、複数本の中空糸膜１２を収容した筒状容器１１であるポッティング前の中空糸膜モジュール１０の端部が筒状凹部２５に挿入されて取り付けられている。

図２は、本発明の遠心ポッティング用治具２の模式的な斜視図である、図３は、遠心装置１の遠心回転盤４に取り付ける前の遠心ポッティング用治具２の短辺側の横断面図である。また、図４は、遠心ポッティング用治具２の長辺側の横断面図である。

遠心ポッティング治具２は、ポッティング使用時には、治具上部２０と治具下部２２は接合された状態で使用される。接合方法としては、解除が容易な締結具（図示せず）により一体化されている
ポッティング樹脂用治具２の治具下部２２において、遠心回転盤４に取り付け時に上面となる側面には、ポッティング樹脂注入口２３が設けられ、樹脂注入管５の挿入部２３ａを経て、治具下部２２の接合面２１で開口となる、略Ｕ字形状の溝となるポッティング樹脂注入流路２４が設けられている。一方、ポッティング樹脂用治具２の治具上部２０の接合面２１には、前記複数個の筒状凹部２５のすべての底部と連通する平板状の凹みであるポッティング樹脂分配流路２６が設けられている。

治具上部２０の筒状凹部２５は、図３に示すように、治具の中心軸に対して線対称に配置されており、かつ筒状凹部２５の中心軸線が、遠心装置１の遠心回転盤４にポッティング樹脂用治具２が取り付けられた時に、遠心装置１の回転軸線に向くように、筒状凹部２５は、それぞれ傾斜角度をつけて穴加工されている。そして、筒状凹部２５の深さのほぼ中間位置にシート状のパッキング２７が嵌められており、中空糸膜モジュール１０の端部を挿入する時、中空糸膜モジュール１０の筒状容器の外周端部がパッキング２７に当たって固定されている。

また、治具上部２０の上面には、例えば長辺側の中心軸上にポッティング樹脂分配流路２６と連通する略長円形状の注入量確認用凹部２８が設けられている。

また、遠心ポッティング治具２の接合面２１において、ポッティング樹脂分配流路２６の周囲には、略長方形状のパッキング（図示せず）が備えられており、ポッティング樹脂の漏れを防止している。

以上のように構成された遠心ポッティング用治具について、以下に動作・作用を説明する。

まず、図１の遠心装置１は、旋回しながら分配盤３中央部にポッティング樹脂を注入し遠心力により樹脂注入管５を経てポッティング治具２に注入され、各中空糸膜モジュール１０にポッティング樹脂が充填されていく。すなわち、樹脂注入管５から送られたウレタン樹脂やエポキシ樹脂などのポッティング樹脂は、治具下部２２のポッティング樹脂注入口２３から注入され、ポッティング樹脂注入流路２４に流れ込む。この流路は、ポティング治具２の接合面２１で平板状のポッティング樹脂分配流路２６に連通しているので、ポッティング樹脂は平板状のポッティング樹脂分配流路２６を充填し、連通する複数個の筒状凹部２５のすべての底部に均一の圧力により注入され、各中空糸膜モジュール１０に分配注入されていき、各中空糸膜モジュール１０に注入されるポッティング樹脂量を均等にすることが可能である。筒状凹部２５に挿入して取り付けられた中空糸膜モジュール１０は、その下部の外周にＯリングが取り付けられて液密になっているので、注入されたポッティング樹脂は、筒状容器の端部で中空糸膜と中空糸膜の間、及び中空糸膜と筒状容器の間を浸透し這い上がり、均一なポッティング厚さを確保して液密に封止固定する。

一方、平板状のポッティング樹脂分配流路２６に充填されたポッティング樹脂は、治具上部２０の上面の長辺側の中心軸上にある略長円形状の注入量確認用凹部２８にもポッティング樹脂分配流路２６から注入される。この注入量確認用凹部２８に貯まる樹脂量と中空糸膜モジュール１０の樹脂層１３の高さの相関より判断して、樹脂層１３を所定の高さに均一に確保することができる。

図５は、製造工程で樹脂ポッティングが完了した中空糸膜モジュール１０である。その後、製造工程では、筒状容器１１の外周下端箇所で、不要なポッティング部分が切断され、中空糸膜は開口されて、中空糸膜モジュールとして完成品へ進む。図６は、不要なポッティング部分を切断された中空糸膜モジュールである。

以上のように、本形態の構成においては、ポッティング樹脂は、１箇所の樹脂注入口からすべての複数個の筒状凹部へ平面状に均一に流動し、中空糸膜モジュールは均一な樹脂層を確保することができ、かつポッティング後にポッティング治具から硬化樹脂を取り除く時、シート状に剥がすことが容易にでき、ポッティング治具清掃時間の短縮が可能である。

また、遠心力がポッティング樹脂の這い上がりを均一に保ち、所定の樹脂層高さを得ることができ、封止強度ならびにろ過能力を品質的に確保することができる。

特に、図３のように、ポッティング治具２の治具上部２０に配置する複数個の筒状凹部の中心軸線を遠心装置１の回転軸線に向けて、中空糸膜モジュール１０は角度を設けることにより全ての中空糸膜モジュール１０が旋回軸中心上に配置され、樹脂層をより均一な高さ状態とすることができる。なお、用途により中空糸膜モジュールの大きさは異なるので、ポッティング治具２もその中空糸膜モジュールに合わせて、筒状凹部の中心軸に設ける角度や遠心盤４の直径を自由に設定することが可能である。

その結果、1つのポッティング治具内に複数個の中空糸膜モジュールが配列された状態で樹脂層１３の厚みを均一にし、一定量のポッティング樹脂の注入が可能となる。

本発明は浄水器の中空糸膜モジュールの製造に限られず、医療用具やエアフィルターなどの各種膜モジュールの製造にも応用することができる。

１ 遠心装置
２ ポッティング樹脂用治具
３ 分配盤
４ 遠心回転盤
５ 樹脂注入管
１０ 中空糸膜モジュール
１１ 筒状容器
１２ 中空糸膜
１３ 注入時の樹脂層
１４ 樹脂層
２０ 治具上部
２１ 接合面
２２ 治具下部
２３ ポッティング樹脂注入口
２３ａ 挿入部
２４ ポッティング樹脂注入流路
２５ 筒状凹部
２６ ポッティング樹脂分配流路
２７ パッキング
２８ 注入量確認用凹部

Claims (4)

1. 複数本の中空糸膜を収容する筒状容器の端部にポッティング樹脂を遠心力により注入し、前記端部を封止固定する遠心ポッティングにおいて、遠心装置に設置され固定状態で使用される遠心ポッティング用治具であって、
   前記遠心装置の回転軸に対して放射状に配置されて使用されるものであり、
   複数の前記筒状容器をそれぞれ装着可能な複数の筒状凹部を有する治具上部と、この治具上部と接合し、ポッティング樹脂注入流路を有する治具下部とを備え、
   前記治具上部と前記治具下部の接合面には、前記複数の筒状凹部と前記ポッティング樹脂注入流路とを連通する平板状のポッティング樹脂分配流路があり、
   前記筒状凹部は、前記遠心ポッティング用治具が前記遠心装置に配置された状態で、それぞれの中心軸線が遠心装置の回転軸線を向くように設けられている、遠心ポッティング用治具。
2. 前記ポッティング樹脂注入流路は、前記平板状のポッティング樹脂分配流路と同一面で溝状に接して連通している、請求項１の遠心ポッティング用治具。
3. 前記複数の筒状凹部が、前記遠心ポッティング用治具の中心軸に対して線対称に配置された、請求項１または２の遠心ポッティング用治具。
4. 前記治具上部が、その上面に前記ポッティング樹脂分配流路と連通する凹部を有する、請求項１〜３のいずれかの遠心ポッティング用治具。