JP4550214B2 - Hollow fiber membrane module and manufacturing method thereof - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空糸膜モジュールに関し、特に液体からの溶存気体の脱気、液体への気体の溶解、混合気体からの気体の分離等に好適に用いられる中空糸膜モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、中空糸膜モジュールは、その用途に応じた中空糸膜を用いることにより、固液分離、気液分離、気体分離等幅広い分野で用いられている。
これらの内、例えば液体からの溶存気体の脱気、液体への気体の溶解、気体の分離等に用いられる中空糸膜モジュールは、ハウジングと、複数本の中空糸膜が収束されてなり、その少なくとも一方の端部が中空糸膜端部の開口状態を保持しながらポッティング剤によりハウジングの内部に固定された中空糸膜束とから構成されている。
【０００３】
このような中空糸膜モジュールを用いた、液体からの溶存気体の脱気、液体への気体の溶解、気体の分離等は、中空糸膜で隔てられた液体および気体、もしくは気体および気体の片側を加圧あるいは減圧することにより、中空糸膜で隔てられた一方から他方へ気体を移動させることによって行われる。中空糸膜モジュールは、そのコンパクトさ、清浄性、易メンテナンス性等の特徴をいかし、例えば、超純水・ビル給水・食品用水等の脱気や、炭酸ガスの溶解や、酸素富化・窒素富化等のガス分離に用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
中空糸膜モジュールの製造は、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束をハウジング内に挿入した後に、中空糸膜束の一端または両端にポッティング剤を注入し、これを硬化させてポッティング部を形成し、次いで、硬化したポッティング部の一部を少なくとも片方の端部において固定した中空糸膜とともに切断して、切断端面に中空糸膜の開口部を形成する方法によって行われる。
【０００５】
しかしながら、このような中空糸膜モジュールの製造方法では、中空糸膜束をハウジング内に挿入した際、中空糸膜束の外周部に位置する中空糸膜が外側に膨らんでハウジング内壁と接触した状態となる。
そのため、注入されたポッティング剤の一部が、この中空糸膜とハウジング内壁の間を毛管現象で這い上がり、中空糸膜がポッティング部以外の箇所でハウジング内壁に接着された状態となる。
【０００６】
このような状態の中空糸膜モジュールを、例えば前述した脱気用途や気体富化用途等に使用すると、中空糸膜の内外に液体や気体が流入して中空糸膜が揺動した場合や、工程の途中で圧力の増減が行われた場合等に、ポッティング部以外の箇所でハウジング内壁に接着した中空糸膜がハウジング内壁から剥離し、その際中空糸膜が損傷してリークを引き起こす場合があった。
また、ポッティング剤が中空糸膜を這い上がった状態で固化されていると、ポッティング剤の付着部と非付着部の界面において中空糸膜が疲労し、中空糸膜に損傷が生じてリークが発生する場合もあった。
【０００７】
よって、本発明の目的は、製造時に、中空糸膜束の外周部に位置する中空糸膜がポッティング部以外の箇所でハウジング内壁と接着することがなく、使用時に、リークが発生することがない中空糸膜モジュールおよびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の中空糸膜モジュールは、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束がハウジング内に配設されるとともに、前記中空糸膜束の少なくとも片方の端部がポッティング剤からなるポッティング部によって中空糸膜端部の開口状態を保ったままハウジングに固定された中空糸膜モジュールであって、ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₁ と、ハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₂ とが、下記式（１）の関係を満足することを特徴とする。
Ａ₁ ≦０．８５×Ａ₂ （１）
【０００９】
このように、ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₁ と、ハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₂ との比（Ａ₁ ／Ａ₂ ）を０．８５以下にすることによって、製造時に中空糸膜がポッティング部以外の箇所でハウジング内壁に接着された状態でポッティング剤が硬化することがなく、使用時に中空糸膜のハウジング内壁からの剥離によるリークが起こることはない。
【００１０】
また、前記面積Ａ₁ と面積Ａ₂ とは、下記式（２）の関係を満足することが望ましい。
Ａ₁ ≦０．７５×Ａ₂ （２）
また、ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分、およびハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の形状は、それぞれ略円形である。
【００１１】
また、ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の内径Ｄ₁ 、ハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の内径Ｄ₂ 、およびハウジングの外部に面したポッティング部端面とハウジングの内部に面したポッティング部端面との間の距離Ｌは、下記式（３）の関係を満足する。
Ｄ₁ ＜Ｄ₂ −０．２×Ｌ （３）
上記式が成立する中空糸膜モジュールとすることにより、製造時に、中空糸膜がポッティング部以外の箇所でハウジング内壁に接着された状態で硬化することがなく、使用時に中空糸膜のハウジング内壁からの剥離によるリークが起こることがない。
【００１２】
また、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束が円筒状のハウジング内に配設されるとともに、前記中空糸膜束の少なくとも片方の端部がポッティング剤からなるポッティング部によって中空糸膜端部の開口状態を保ったままハウジングに固定された中空糸膜モジュールの製造方法であって、中空糸膜束をハウジング内に挿入し、ハウジングの外径よりも大径の大径部と、ハウジングの内径よりも小径の小径部とからなる中空部が形成された筒状のポッティング治具を、ハウジングの片端もしくは両端に装着するとともに、ポッティング治具の小径部に中空糸膜束の端部を挿入し、ポッティング剤をポッティング治具からハウジング内に注入し、ポッティング剤を硬化させてポッティング部を形成し、ポッティング治具をハウジングの端部から取り外し、ハウジングの外側に突出したポッティング部の突出部分を、少なくとも片方の端部において中空糸膜束とともに切断することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の中空糸膜モジュールの実施形態を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す概略断面図である。
この中空糸膜モジュール１は、円筒状のハウジング２と、ハウジング内に配設された複数本の中空糸膜３，３…からなる中空糸膜束４と、該中空糸膜束４の両端を、その開口状態を保ったままハウジング２に固定しているポッティング部５，５とを有して概略構成されている。
【００１４】
また、この中空糸膜モジュール１における中空糸膜束４は、図２に示すようにその端面が略円形となるようにハウジング２内に配設されている。よって、ハウジング２の外部に面したポッティング部５の端面５ａにおいて、中空糸膜束４の最外周に配設された中空糸膜３，３…により囲まれた部分６は、図中、点線で示されるように円形となり、この点線内部の面積がＡ₁ となる。
そして、ハウジング２の内部に面したポッティング部５の端面５ｂにおいて、中空糸膜束４の最外周に配設された中空糸膜３，３…により囲まれた部分（図示略）も同様に円形となり、この面積がＡ₂ となる。
【００１５】
この中空糸膜モジュール１において、前記面積Ａ₁ と面積Ａ₂ とは、下記式（１）の関係を満足している。
Ａ₁ ≦０．８５×Ａ₂ （１）
このように、面積Ａ₁ を面積Ａ₂ の０．８５倍以下とすることにより、ハウジングの内部に面したポッティング端面における中空糸膜束４の外側への膨らみが制御でき、中空糸膜３がポッティング部５以外の箇所でハウジング２の内壁に密着されにくくなる。よって、中空糸膜モジュール１の製造時において、ポッティング剤を注入した際に、ポッティング剤が中空糸膜３とハウジング２の内壁との間を毛管現象で這い上がり、中空糸膜３がポッティング部５以外の箇所でハウジング２の内壁に接着されることが低減される。また、これにより、中空糸膜モジュール１の使用時における、中空糸膜３のハウジング２の内壁からの剥離によるリークを防止することができる。
【００１６】
面積Ａ₁ と面積Ａ₂ との比（Ａ₁ ／Ａ₂ ）は、小さいほど中空糸膜３とハウジング２の内壁との間を這い上がるポッティング剤が少なくなるので、前記面積Ａ₁ と面積Ａ₂ とは、下記式（２）の関係を満足することがより好ましい。
Ａ₁ ≦０．７５×Ａ₂ （２）
【００１７】
また、ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分、およびハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の形状は、円筒形のハウジングを用いる場合、中空糸膜が充填されない部分を減少させることができる点で、それぞれ略円形であることが好ましいが、特にこの形状に限定されるものではなく、ハウジングの形状に合わせて適宜変更してもかまわない。
【００１８】
また、中空糸膜モジュール１は、図３に示すように、ハウジング２の外部に面したポッティング部５の端面５ａにおいて、中空糸膜束４の最外周に配設された中空糸膜３，３…により囲まれた部分の内径Ｄ₁ 、ハウジング２の内部に面したポッティング部５の端面５ｂにおいて、中空糸膜束４の最外周に配設された中空糸膜３，３…により囲まれた部分の内径Ｄ₂ 、およびハウジング２の外部に面したポッティング部５の端面５ａとハウジング２の内部に面したポッティング部５の端面５ｂとの間の距離Ｌ（以下、ポッティング長Ｌと記す）が、下記式（３）の関係を満足するものであることが好ましい。
Ｄ₁ ＜Ｄ₂ −０．２×Ｌ （３）
このような関係が成立すると、中空糸膜３がポッティング部５以外の箇所でハウジング２の内壁に接着された状態で、ポッティング剤が硬化することがさらに少なくなり、好ましい。
【００１９】
ハウジング２の材質としては、機械的強度および耐久性を有するものであればよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）、硬質ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート、ポリスルフォン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）樹脂等の樹脂材料、ステンレススチール等の金属材料などが挙げられる。これら材料は、中空糸膜モジュールの用途の要求性能にあわせて適宜選定し使用することができる。
また、ハウジング２とポッティング剤との接着性が低い場合には、予めプライマー処理を施したハウジングを用いることが好ましい。
【００２０】
なお、図示例では、ハウジング２は円筒状のものであり、中空糸膜モジュールの機械的強度等を考慮した場合、この形状が最も好適であるが、ハウジング２の形状は、特にこの形状に限定されるものではなく、他の形状のものでも構わない。例えば矩形のような他の形状であっても、ハウジング内壁と中空糸膜とがポッティング部以外の部分において、ポッティング剤の這い上がり等によって接着される可能性のある形態に本発明を適用すれば、同様の効果が得られる。
【００２１】
中空糸膜３としては、中空糸膜モジュール１の用途に応じて、多孔質中空糸膜、非多孔質中空糸膜、三層複合中空糸膜等を用いることができる。
例えば、液体中への気体の溶解、液体中からの気体の脱気を行うための中空糸膜モジュールの場合、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ（４−メチルペンテン−１）、テトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリスチレン、ポリスルフォン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン等の疎水性高分子からなる多孔質中空糸膜を用いることができる。
【００２２】
ただし、このような疎水性の多孔質中空糸膜を用いて長時間の処理を行うと、徐々に水蒸気が多孔部内に凝縮することに起因するリークが発生しやすくなる。したがって、中空糸膜３としては、薄い非多孔質層を、気体透過の抵抗がなく、十分な機械的強度を有する多孔質層で両側から挟み込んだ複合構造を有する三層複合中空糸膜が特に好ましく用いられる。
【００２３】
三層複合中空糸膜は、例えば、三重円筒状の紡糸ノズルを用い、中間のノズルから非多孔質膜を形成するポリマーを吐出させるとともに、その両側のノズルから多孔質膜を形成するポリマーを吐出させて複合溶融紡糸した後、多孔質膜を形成するポリマーのみが多孔質化する条件で延伸することにより得ることができる。
【００２４】
非多孔質層を形成させる高分子材料としては、ポリジメチルシロキサン、シリコンとポリカーボネートのコポリマー等のシリコン系ポリマー；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ４−メチルペンテン等のポリオレフィン系ポリマー；フッ素系ポリマー；セルロース系ポリマー；ポリフェニレンオキサイド；ポリ４−ビニルピリジン；ウレタン系ポリマー；または、これらのコポリマーあるいはブレンドポリマー等を用いることができる。
また、多孔質層を形成させる高分子材料としては、前述したポリオレフィン系ポリマーやフッ素系ポリマー等を用いることができる。
非多孔質層に用いるポリマーと、多孔質層に用いるポリマーとの組合せについては、同種または異種のポリマーを任意に組み合わせて用いることができる。
【００２５】
また、中空糸膜３としては、その外径が１０μｍ〜３ｍｍであるものを用いることが好ましい。外径が１０μｍ未満では、中空糸膜３の中空部に通液する場合圧力損失が高くなるとともに機械的強度が不足する。一方、外径が３ｍｍを超えると、ハウジング２内に配設可能な中空糸膜３の本数が減少し、モジュール膜面積が減少する。
さらに、膜厚と外径の比（膜厚／外径）が０．０２〜０．４０の中空糸膜を用いると、外部からの圧力による潰れが発生しにくい中空糸膜となる。
【００２６】
ポッティング剤としては、十分な接着強度を有し、目的とする用途で求められる要求性能を満たすものであれば特に制限はないが、例えば、ウレタン系、エポキシ系、シリコン系、不飽和ポリエステル系、ポリオレフィン等の樹脂を用いることができる。
【００２７】
なお、本発明の中空糸膜モジュールは、図１に示す形態のものに限定されるものではなく、例えば、図４の中空糸膜モジュール１３のように、Ｕ字状に折り曲げられた中空糸膜束４が両方の端部においてポッティング部５によりハウジング２に固定され、下部のポッティング部５においてのみ開口状態を保っているものでもよい。この中空糸膜モジュール１３において、中空糸膜３は上部のポッティング部５においてハウジング２に固定されているが、その固定部分はＵ字状となっており開口していない。また、中空糸膜３は、図４に示すようなＵ字状で固定されているものに限らず、例えば、Ｉ型のまま上部のポッティング部５のみで埋没し、下部のポッティング部５で開口しているものでもよい。このように、本発明の中空糸膜モジュールは中空糸膜束の少なくとも片方の端部が開口していればよい。
【００２８】
次に、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法について説明する。
まず、複数の中空糸膜３，３…を集束した中空糸膜束４をハウジング２内に挿入する。この中空糸膜３は、ハウジング２の長さよりもやや長いものを用いる。
ついで、図５に示すような、ハウジング２の外径よりも大径の大径部１１と、ハウジング２の内径よりも小径の小径部１２とからなる中空部が形成された筒状のポッティング治具１０，１０を、図６に示すようにハウジング２の両端に装着するとともに、ポッティング治具１０，１０の小径部１２に中空糸膜束４の端部を挿入する。
【００２９】
ついで、ポッティング剤をポッティング治具１０，１０側からハウジング２内に注入した後、ポッティング剤の固化を行う。
ポッティング剤が硬化した後にポッティング治具１０，１０をハウジング２の端部から取り外す。
ついで、ハウジング２から突出したポッティング部の突出部（ポッティング治具１０内の小径部１１内で固化された部分）を中空糸膜束４とともに切断することにより、中空糸膜３の両端部の開口状態が保たれた、図１に示すような断面構造を有する中空糸膜モジュール１を製造することができる。
【００３０】
ハウジング２の両端部に装着されるポッティング治具１０の小径部１２の内径はハウジング２の内径よりも小さくなっているので、中空糸膜束４の両端部は、絞られた状態でポッティング剤により固定される。このようにして中空糸膜モジュール１を製造することにより、前記面積Ａ₁ と面積Ａ₂ との比（Ａ₁ ／Ａ₂ ）を０．８５以下にすることが可能となり、中空糸膜３とハウジング２の内壁との間を毛管現象で這い上がるポッティング剤の量を低減させることができる。
【００３１】
なお、本発明の中空糸膜モジュールは、上述のポッティング治具を使用した製造方法によって得られるものに限定されるものではない。
【００３２】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
＜実施例１＞
中空糸膜として、非多孔質層の両側を多孔質層で挟み込んだ複合構造を有する三層複合中空糸膜（ＭＨＦ２００ＴＬ、三菱レイヨン（株）製、内径：２００μｍ、外径：２８０μｍ、非多孔質層材質：セグメント化ポリウレタン、多孔質層材質：ポリエチレン）を用い、中空糸膜束を作製した（中空糸膜本数：２２１４４本、中空糸膜長２４５ｍｍ）。この中空糸膜束を、内径６４ｍｍ、外径７２ｍｍ、長さ２１５ｍｍのハウジング（材質：変性ポリフェニレンオキサイド）に挿入し、その両端部に、図５に示すような構造を有するシリコン樹脂からなるポッティング治具（大径部の内径：７２．５ｍｍ、小径部の内径：５８ｍｍ）を装着し、図６に示すような組立体を作製した。
【００３３】
ついで、エピコート８２８（油化シェルエポキシ(株)製）、ＴＳＲ−２４３（大日本インキ化学工業(株)製）、チオコールＬＰ−２（東レチオコール(株)製）、ＡｍｉｃｕｒｅＰＡＣＭ（Air Products and Chemicals, Inc.製）を重量比２７．２：４５．３：９．１：１８．４で混合し、これを脱泡してポッティング剤を調製した。このポッティング剤を遠心ポッティング装置を用いてハウジング内に注入した。
【００３４】
ポッティング剤の硬化後、ハウジング両端から突出したポッティング部の突出部を、中空糸膜束とともに切断し、中空糸膜の両端が開口した図１に示すような構造の中空糸膜モジュールを得た。ポッティング長Ｌは２０ｍｍであった。
また、ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分は略円形となっており、その内径Ｄ₁ は５８ｍｍ、面積Ａ₁ は２６．４ｃｍ² であった。また、ハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分は略円形となっており、その内径Ｄ₂ は６３．５ｍｍ、面積Ａ₂ は３１．７ｃｍ² であった。また、面積Ａ₁ と面積Ａ₂ との比（Ａ₁ ／Ａ₂ ）は０．８３であった。
【００３５】
この中空糸膜モジュールを用いて耐圧試験を行った。
耐圧試験は、中空糸膜モジュールを繰り返し耐圧試験装置にセットし、圧力０．３５ＭＰａ、温度４０℃、サイクル：１０秒オン／１０秒オフ、加圧方向：インアウトの条件で、加圧、非加圧を繰り返し、中空糸膜モジュールからからリークが生じるまでのサイクル回数を測定した。結果を表１に示す。
【００３６】
＜実施例２＞
中空糸膜１７９２０本からなる中空糸膜束を用い、ポッティング治具（大径部の内径：７２．５ｍｍ、小径部の内径：５４ｍｍ）を変更した以外は、実施例１と同様にして中空糸膜モジュールを作成した。
得られた中空糸膜モジュールの、ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₁ と、ハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₂ との比（Ａ₁ ／Ａ₂ ）は０．７３であった。
この中空糸膜モジュールについて、実施例１と同様にして耐圧試験を行った。
結果を表１に示す。
【００３７】
＜比較例１＞
ポッティング治具（大径部の内径：７２．５ｍｍ、小径部の内径６４ｍｍ）を変更した以外は実施例１と同様にして中空糸膜モジュールを作成した。
得られた中空糸膜モジュールの、ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₁ と、ハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₂ との比（Ａ₁ ／Ａ₂ ）は１．００であった。この中空糸膜モジュールについて、実施例１と同様にして耐圧試験を行った。
結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
表１の結果から明らかなように、実施例１、実施例２の中空糸膜モジュールは、繰り返し耐圧試験を行っても、リークが発生しにくいモジュールであった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の中空糸膜モジュールは、ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₁ と、ハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₂ とが、上記式（１）の関係を満足しているので、製造時に中空糸膜がポッティング部以外の箇所でハウジング内壁に接着された状態でポッティング剤が硬化することがなく、使用時に中空糸膜のハウジング内壁からの剥離によるリークが起こることはない。
【００４１】
また、前記面積Ａ₁ と面積Ａ₂ とが、上記式（２）の関係を満足していれば、中空糸膜３とハウジング２の内壁との間を毛管現象で這い上がるポッティング剤の量をさらに減らすことができる。
また、ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分、およびハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の形状が、それぞれ略円形であれば、円筒形のハウジングを用いる場合、中空糸膜が充填されない部分を減少させることができ好ましい。
【００４２】
また、ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の内径Ｄ₁ 、ハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の内径Ｄ₂ 、およびハウジングの外部に面したポッティング部端面とハウジングの内部に面したポッティング部端面との間の距離Ｌが、上記式（３）の関係を満足すれば、中空糸膜がポッティング部以外の箇所でハウジング内壁に接着された状態で、ポッティング剤が硬化することがさらに少なくなる。
【００４３】
また、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、ハウジングの外径よりも大径の大径部と、ハウジングの内径よりも小径の小径部とからなる中空部が形成された筒状のポッティング治具を、ハウジングの片端もしくは両端に装着するとともに、ポッティング治具の小径部に中空糸膜束の端部を挿入し、中空糸膜束の端部を絞った状態に保ちながらポッティング剤を注入しているので、前記面積Ａ₁ と面積Ａ₂ との比（Ａ₁ ／Ａ₂ ）を０．８５以下にすることが可能となり、中空糸膜とハウジングの内壁との間を毛管現象で這い上がるポッティング剤の量を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す概略断面図である。
【図２】 本発明の中空糸膜モジュールの一例を示す端面図である。
【図３】 本発明の中空糸膜モジュールのポッティング部の一例を示す概略断面図である。
【図４】 本発明の中空糸膜モジュールの他の例を示す概略断面図である。
【図５】 本発明の中空糸膜モジュールの製造方法で使用するポッティング治具の一例を示す断面図である。
【図６】 ポッティング治具の装着例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ 中空糸膜モジュール
２ ハウジング
３ 中空糸膜
４ 中空糸膜束
５ ポッティング部
５ａ ハウジングの外部に面したポッティング部端面
５ｂ ハウジングの内部に面したポッティング部端面
６ 中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分
１０ ポッティング治具
１１ 大径部
１２ 小径部
１３ 中空糸膜モジュール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hollow fiber membrane module, and more particularly to a hollow fiber membrane module suitably used for degassing a dissolved gas from a liquid, dissolving a gas in a liquid, separating a gas from a mixed gas, and the like.
[0002]
[Prior art]
Currently, hollow fiber membrane modules are used in a wide range of fields such as solid-liquid separation, gas-liquid separation, and gas separation by using a hollow fiber membrane according to the application.
Among these, for example, a hollow fiber membrane module used for degassing a dissolved gas from a liquid, dissolving a gas in a liquid, separating a gas, and the like, a housing and a plurality of hollow fiber membranes are converged. At least one end portion is constituted by a hollow fiber membrane bundle fixed inside the housing by a potting agent while maintaining the open state of the hollow fiber membrane end portion.
[0003]
Using such a hollow fiber membrane module, the degassing of the dissolved gas from the liquid, the dissolution of the gas into the liquid, the separation of the gas, etc. are performed by using the liquid and gas separated by the hollow fiber membrane, or one side of the gas and gas. Is performed by moving the gas from one side separated by the hollow fiber membrane to the other side by pressurizing or depressurizing. Hollow fiber membrane modules take advantage of their compactness, cleanliness, ease of maintenance, etc., for example, degassing of ultrapure water, building water supply, water for food, etc., dissolution of carbon dioxide gas, oxygen enrichment, nitrogen Used for gas separation such as enrichment.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
A hollow fiber membrane module is manufactured by inserting a hollow fiber membrane bundle comprising a plurality of hollow fiber membranes into a housing, injecting a potting agent into one or both ends of the hollow fiber membrane bundle, and curing the potting agent. Then, a part of the hardened potting part is cut together with a hollow fiber membrane fixed at at least one end, and an opening of the hollow fiber membrane is formed on the cut end face.
[0005]
However, in such a method for manufacturing a hollow fiber membrane module, when the hollow fiber membrane bundle is inserted into the housing, the hollow fiber membrane located on the outer peripheral portion of the hollow fiber membrane bundle bulges outward and contacts the inner wall of the housing It becomes.
Therefore, a part of the injected potting agent crawls up between the hollow fiber membrane and the inner wall of the housing by capillary action, and the hollow fiber membrane is adhered to the inner wall of the housing at a place other than the potting portion.
[0006]
When the hollow fiber membrane module in such a state is used for, for example, the above-described deaeration application or gas enrichment application, when the liquid or gas flows into and out of the hollow fiber membrane and the hollow fiber membrane swings, When the pressure is increased or decreased in the middle of the process, the hollow fiber membrane adhered to the inner wall of the housing at a place other than the potting part may be peeled off from the inner wall of the housing. there were.
In addition, if the potting agent is solidified in the state of scooping up the hollow fiber membrane, the hollow fiber membrane is fatigued at the interface between the potting agent adhering part and the non-adhering part, causing damage to the hollow fiber membrane and causing leakage. There was also a case.
[0007]
Therefore, the object of the present invention is that the hollow fiber membranes located on the outer peripheral portion of the hollow fiber membrane bundle do not adhere to the inner wall of the housing at a place other than the potting part at the time of manufacture, and no leakage occurs during use. An object of the present invention is to provide a hollow fiber membrane module and a manufacturing method thereof.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
That is, in the hollow fiber membrane module of the present invention, a hollow fiber membrane bundle comprising a plurality of hollow fiber membranes is disposed in a housing, and at least one end of the hollow fiber membrane bundle is potting comprising a potting agent. The hollow fiber membrane module is fixed to the housing while maintaining the open state of the hollow fiber membrane end portion by the portion, and is disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle at the end surface of the potting portion facing the outside of the housing The area A _{1 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane, and the area A _{2 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle on the end surface of the potting portion facing the inside of the housing Satisfies the relationship of the following formula (1).
A ₁ ≦ 0.85 × A ₂ (1)
[0009]
Thus, in the potting portion end face facing the outside of the housing, the area A _{1 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle, and the potting portion end face facing the inside of the housing In the manufacturing process, the ratio (A ₁ / A ₂ ) with the area A _{2 of} the portion surrounded by the hollow fiber membranes arranged on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle is 0.85 or less, so that the hollow fibers are produced at the time of production. The potting agent is not cured in a state where the membrane is adhered to the inner wall of the housing at a place other than the potting portion, and leakage due to peeling of the hollow fiber membrane from the inner wall of the housing does not occur during use.
[0010]
Further, it is desirable that the area A ₁ and the area A ₂ satisfy the relationship of the following formula (2).
A ₁ ≦ 0.75 × A ₂ (2)
Further, in the potting portion end face facing the outside of the housing, the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle, and the potting portion end face facing the inside of the housing, the hollow fiber membrane bundle shape of the portion surrounded by the hollow fiber membranes disposed in the outermost periphery, Ru circular der substantially each.
[0011]
Further, in the potting portion end face facing the outside of the housing, the inner diameter D _{1 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle, the potting portion end face facing the inside of the housing is hollow. The inner diameter D _{2 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the yarn membrane bundle, and the distance L between the potting portion end face facing the outside of the housing and the potting portion end face facing the inside of the housing are, we satisfy the relationship of the following formula (3).
D ₁ <D ₂ −0.2 × L (3)
By using a hollow fiber membrane module that satisfies the above formula, the hollow fiber membrane does not harden in the state where it is adhered to the inner wall of the housing at a place other than the potting part during production. Leakage due to peeling does not occur.
[0012]
Further, in the method for producing a hollow fiber membrane module of the present invention, a hollow fiber membrane bundle comprising a plurality of hollow fiber membranes is disposed in a cylindrical housing, and at least one end of the hollow fiber membrane bundle is provided. Is a manufacturing method of a hollow fiber membrane module that is fixed to the housing while the end portion of the hollow fiber membrane is kept open by a potting portion made of a potting agent, the hollow fiber membrane bundle being inserted into the housing, A cylindrical potting jig in which a hollow part composed of a large diameter part larger than the diameter and a small diameter part smaller than the inner diameter of the housing is mounted on one or both ends of the housing, and the potting jig Insert the end of the hollow fiber membrane bundle into the small diameter part of the tube, inject the potting agent into the housing from the potting jig, and cure the potting agent to form the potting part Remove the potting jig from the end portion of the housing, the protruding portion of the potting portion protruding outside the housing, characterized by cutting with the hollow fiber membrane bundle at least one end portion.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the hollow fiber membrane module of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the hollow fiber membrane module of the present invention.
The hollow fiber membrane module 1 includes a cylindrical housing 2, a hollow fiber membrane bundle 4 composed of a plurality of hollow fiber membranes 3, 3... Disposed in the housing, and both ends of the hollow fiber membrane bundle 4. , And having potting portions 5 and 5 fixed to the housing 2 while maintaining the open state.
[0014]
Further, the hollow fiber membrane bundle 4 in the hollow fiber membrane module 1 is disposed in the housing 2 so that its end surface is substantially circular as shown in FIG. Therefore, a portion 6 surrounded by the hollow fiber membranes 3, 3... Disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle 4 on the end surface 5a of the potting portion 5 facing the outside of the housing 2 is indicated by a dotted line in the figure. As shown, it is circular and the area inside this dotted line is A ₁ .
A portion (not shown) surrounded by the hollow fiber membranes 3, 3... Disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle 4 on the end surface 5b of the potting portion 5 facing the inside of the housing 2 is also circular. And this area is A ₂ .
[0015]
In the hollow fiber membrane module 1, the area A ₁ and the area A ₂ satisfy the relationship of the following formula (1).
A ₁ ≦ 0.85 × A ₂ (1)
Thus, by setting the area A ₁ to be 0.85 times or less of the area A ₂ , the outward bulging of the hollow fiber membrane bundle 4 at the potting end face facing the inside of the housing can be controlled. It becomes difficult to adhere to the inner wall of the housing 2 at a place other than the potting portion 5. Therefore, when the potting agent is injected during the production of the hollow fiber membrane module 1, the potting agent scoops up between the hollow fiber membrane 3 and the inner wall of the housing 2 by capillary action, and the hollow fiber membrane 3 becomes the potting portion 5. Bonding to the inner wall of the housing 2 at a place other than is reduced. Thereby, when the hollow fiber membrane module 1 is used, leakage due to peeling of the hollow fiber membrane 3 from the inner wall of the housing 2 can be prevented.
[0016]
The ratio between the area A ₁ and the area A ₂ (A ₁ / A _2), since creeping up potting agent between the smaller the hollow fiber membrane 3 and the inner wall of the housing 2 is reduced, the area A ₁ and the area A _2, it is more preferable to satisfy the relation of the following formula (2).
A ₁ ≦ 0.75 × A ₂ (2)
[0017]
Further, in the potting portion end face facing the outside of the housing, the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle, and the potting portion end face facing the inside of the housing, the hollow fiber membrane bundle The shape of the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of each is substantially circular in that a portion not filled with the hollow fiber membrane can be reduced when a cylindrical housing is used. However, it is not particularly limited to this shape, and may be appropriately changed according to the shape of the housing.
[0018]
Further, as shown in FIG. 3, the hollow fiber membrane module 1 includes hollow fiber membranes 3 and 3 disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle 4 on the end surface 5 a of the potting portion 5 facing the outside of the housing 2. Are surrounded by hollow fiber membranes 3, 3... Disposed at the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle 4 at the inner diameter D _{1 of} the portion surrounded by... And the end surface 5 b of the potting portion 5 facing the inside of the housing 2. The inner diameter D _{2 of} the portion, and the distance L between the end surface 5a of the potting part 5 facing the outside of the housing 2 and the end surface 5b of the potting part 5 facing the inside of the housing 2 (hereinafter referred to as potting length L) It is preferable that the relationship of the following formula (3) is satisfied.
D ₁ <D ₂ −0.2 × L (3)
When such a relationship is established, it is preferable that the potting agent is further hardened in a state where the hollow fiber membrane 3 is adhered to the inner wall of the housing 2 at a place other than the potting portion 5.
[0019]
The housing 2 may be made of any material having mechanical strength and durability. For example, polyethylene, polypropylene, poly (4-methylpentene-1), hard polyvinyl chloride resin, polycarbonate, polysulfone, acrylic resin Resin materials such as ABS resin and modified polyphenylene oxide (PPO) resin, and metal materials such as stainless steel. These materials can be appropriately selected and used according to the required performance of the use of the hollow fiber membrane module.
Moreover, when the adhesiveness of the housing 2 and a potting agent is low, it is preferable to use the housing which gave the primer process previously.
[0020]
In the illustrated example, the housing 2 has a cylindrical shape, and this shape is most suitable in consideration of the mechanical strength of the hollow fiber membrane module, but the shape of the housing 2 is particularly limited to this shape. It may not be a thing of another shape. For example, if the present invention is applied to a form in which the inner wall of the housing and the hollow fiber membrane may be bonded to each other in the portion other than the potting portion by scooping up the potting agent, even if the shape is rectangular, for example. A similar effect can be obtained.
[0021]
As the hollow fiber membrane 3, a porous hollow fiber membrane, a non-porous hollow fiber membrane, a three-layer composite hollow fiber membrane, or the like can be used depending on the application of the hollow fiber membrane module 1.
For example, in the case of a hollow fiber membrane module for dissolving gas in liquid and degassing gas from liquid, polyethylene, polypropylene, poly (4-methylpentene-1), tetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride A porous hollow fiber membrane made of a hydrophobic polymer such as polystyrene, polysulfone, polyetherketone, polyetheretherketone or the like can be used.
[0022]
However, when a long-time treatment is performed using such a hydrophobic porous hollow fiber membrane, leakage due to the gradual condensation of water vapor into the porous portion tends to occur. Accordingly, the hollow fiber membrane 3 is particularly a three-layer composite hollow fiber membrane having a composite structure in which a thin non-porous layer is sandwiched from both sides by a porous layer having no sufficient resistance to gas permeation and having sufficient mechanical strength. Preferably used.
[0023]
The three-layer composite hollow fiber membrane uses, for example, a triple cylindrical spinning nozzle and discharges a polymer that forms a non-porous membrane from an intermediate nozzle and discharges a polymer that forms a porous membrane from nozzles on both sides of the polymer. After the composite melt spinning, only the polymer that forms the porous film can be stretched under the condition that the porous film is made porous.
[0024]
Examples of the polymer material for forming the non-porous layer include silicon-based polymers such as polydimethylsiloxane and a copolymer of silicon and polycarbonate; polyolefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, and poly-4-methylpentene; fluorine-based polymers; and cellulose-based polymers. Polyphenylene oxide; poly-4-vinylpyridine; urethane-based polymer; or a copolymer or blend polymer thereof.
Further, as the polymer material for forming the porous layer, the above-described polyolefin polymer, fluorine polymer, or the like can be used.
About the combination of the polymer used for a non-porous layer, and the polymer used for a porous layer, it can use combining the same kind or different kind polymer arbitrarily.
[0025]
Further, as the hollow fiber membrane 3, it is preferable to use one having an outer diameter of 10 μm to 3 mm. When the outer diameter is less than 10 μm, when passing through the hollow portion of the hollow fiber membrane 3, the pressure loss becomes high and the mechanical strength is insufficient. On the other hand, when the outer diameter exceeds 3 mm, the number of hollow fiber membranes 3 that can be disposed in the housing 2 is reduced, and the module membrane area is reduced.
Furthermore, when a hollow fiber membrane having a ratio of film thickness to outer diameter (film thickness / outer diameter) of 0.02 to 0.40 is used, a hollow fiber membrane that is less likely to be crushed by external pressure is obtained.
[0026]
The potting agent is not particularly limited as long as it has sufficient adhesive strength and satisfies the required performance required for the intended application. For example, urethane, epoxy, silicon, unsaturated polyester, Resins such as polyolefin can be used.
[0027]
Note that the hollow fiber membrane module of the present invention is not limited to the one shown in FIG. 1, and is, for example, a hollow fiber membrane bent into a U-shape like the hollow fiber membrane module 13 of FIG. The bundle 4 may be fixed to the housing 2 by the potting portion 5 at both ends, and the opening state may be maintained only at the lower potting portion 5. In this hollow fiber membrane module 13, the hollow fiber membrane 3 is fixed to the housing 2 at the upper potting portion 5, but the fixed portion is U-shaped and is not open. Further, the hollow fiber membrane 3 is not limited to the U-shaped one fixed as shown in FIG. 4. For example, the hollow fiber membrane 3 is embedded in only the upper potting portion 5 while being I-shaped, and is opened by the lower potting portion 5. It may be what you are doing. Thus, the hollow fiber membrane module of this invention should just open the edge part of at least one side of a hollow fiber membrane bundle.
[0028]
Next, the manufacturing method of the hollow fiber membrane module of this invention is demonstrated.
First, a hollow fiber membrane bundle 4 in which a plurality of hollow fiber membranes 3, 3... Are bundled is inserted into the housing 2. This hollow fiber membrane 3 is used that is slightly longer than the length of the housing 2.
Next, as shown in FIG. 5, a cylindrical potting treatment in which a hollow portion composed of a large diameter portion 11 larger than the outer diameter of the housing 2 and a small diameter portion 12 smaller than the inner diameter of the housing 2 is formed. As shown in FIG. 6, the tools 10 and 10 are attached to both ends of the housing 2, and the end portions of the hollow fiber membrane bundle 4 are inserted into the small diameter portions 12 of the potting jigs 10 and 10.
[0029]
Next, the potting agent is injected into the housing 2 from the potting jigs 10 and 10 side, and then the potting agent is solidified.
After the potting agent has hardened, the potting jigs 10 are removed from the end of the housing 2.
Next, by opening the protruding portion of the potting portion protruding from the housing 2 (the portion solidified in the small diameter portion 11 in the potting jig 10) together with the hollow fiber membrane bundle 4, the openings at both ends of the hollow fiber membrane 3 are opened. A hollow fiber membrane module 1 having a cross-sectional structure as shown in FIG. 1 in which the state is maintained can be manufactured.
[0030]
Since the inner diameter of the small-diameter portion 12 of the potting jig 10 mounted on both ends of the housing 2 is smaller than the inner diameter of the housing 2, the both ends of the hollow fiber membrane bundle 4 are squeezed with a potting agent. Fixed. By manufacturing the hollow fiber membrane module 1 in this way, the ratio (A ₁ / A ₂ ) between the area A ₁ and the area A ₂ can be 0.85 or less. The amount of the potting agent that crawls between the inner walls of the housing 2 by capillary action can be reduced.
[0031]
In addition, the hollow fiber membrane module of this invention is not limited to the thing obtained by the manufacturing method using the above-mentioned potting jig.
[0032]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples.
<Example 1>
As a hollow fiber membrane, a three-layer composite hollow fiber membrane having a composite structure in which both sides of a non-porous layer are sandwiched between porous layers (MHF200TL, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd., inner diameter: 200 μm, outer diameter: 280 μm, nonporous A hollow fiber membrane bundle was produced using layer material: segmented polyurethane and porous layer material: polyethylene (number of hollow fiber membranes: 22144, hollow fiber membrane length 245 mm). This hollow fiber membrane bundle is inserted into a housing (material: modified polyphenylene oxide) having an inner diameter of 64 mm, an outer diameter of 72 mm, and a length of 215 mm, and potting treatment made of silicon resin having a structure as shown in FIG. A tool (inner diameter of the large diameter portion: 72.5 mm, inner diameter of the small diameter portion: 58 mm) was attached to produce an assembly as shown in FIG.
[0033]
Subsequently, Epicoat 828 (manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Ltd.), TSR-243 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), Thiocol LP-2 (manufactured by Toray Rethiocol Co., Ltd.), Amicure PACM (Air Products and Chemicals, Inc.) was mixed at a weight ratio of 27.2: 45.3: 9.1: 18.4 and defoamed to prepare a potting agent. This potting agent was injected into the housing using a centrifugal potting device.
[0034]
After the potting agent was cured, the protruding portions of the potting portion protruding from both ends of the housing were cut together with the hollow fiber membrane bundle to obtain a hollow fiber membrane module having a structure as shown in FIG. 1 in which both ends of the hollow fiber membrane were opened. The potting length L was 20 mm.
Further, in the end surface of the potting portion facing the outside of the housing, the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle is substantially circular, and its inner diameter D ₁ is 58 mm, area A ₁ was 26.4 cm ² . In addition, at the end surface of the potting portion facing the inside of the housing, the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle is substantially circular, and its inner diameter D ₂ is 63.5 mm, The area A ₂ was 31.7 cm ² . The ratio (A ₁ / A ₂ ) between the area A ₁ and the area A ₂ was 0.83.
[0035]
A pressure resistance test was performed using this hollow fiber membrane module.
In the pressure resistance test, the hollow fiber membrane module is repeatedly set in a pressure resistance test apparatus, and the pressure is 0.35 MPa, the temperature is 40 ° C., the cycle is 10 seconds on / 10 seconds off, and the pressure direction is in-out. Pressurization was repeated, and the number of cycles from the hollow fiber membrane module until leakage occurred was measured. The results are shown in Table 1.
[0036]
<Example 2>
The hollow fiber membrane bundle consisting of 17920 hollow fiber membranes was used in the same manner as in Example 1 except that the potting jig (the inner diameter of the large diameter portion: 72.5 mm, the inner diameter of the small diameter portion: 54 mm) was changed. A membrane module was created.
The area A _{1 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle on the end surface of the potting part facing the outside of the housing of the obtained hollow fiber membrane module, and the inside of the housing The ratio (A ₁ / A ₂ ) with the area A _{2 of} the portion surrounded by the hollow fiber membranes arranged on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle on the facing end surface of the potting part was 0.73.
The hollow fiber membrane module was subjected to a pressure resistance test in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 1.
[0037]
<Comparative Example 1>
A hollow fiber membrane module was prepared in the same manner as in Example 1 except that the potting jig (inner diameter of large diameter portion: 72.5 mm, inner diameter of small diameter portion 64 mm) was changed.
The area A _{1 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle on the end surface of the potting part facing the outside of the housing of the obtained hollow fiber membrane module, and the inside of the housing The ratio (A ₁ / A ₂ ) with the area A _{2 of} the portion surrounded by the hollow fiber membranes arranged on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle at the facing end surface of the potting part was 1.00. The hollow fiber membrane module was subjected to a pressure resistance test in the same manner as in Example 1.
The results are shown in Table 1.
[0038]
[Table 1]

[0039]
As is clear from the results in Table 1, the hollow fiber membrane modules of Example 1 and Example 2 were modules that were less likely to leak even after repeated pressure resistance tests.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, in the hollow fiber membrane module of the present invention, the area A _{1 of} the portion surrounded by the hollow fiber membranes disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle at the end surface of the potting part facing the outside of the housing. And the area A _{2 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle on the end surface of the potting part facing the inside of the housing satisfies the relationship of the above formula (1). Therefore, the potting agent does not harden when the hollow fiber membrane is adhered to the inner wall of the housing at a place other than the potting part at the time of manufacture, and leakage due to peeling of the hollow fiber membrane from the inner wall of the housing does not occur during use. Absent.
[0041]
If the area A ₁ and the area A ₂ satisfy the relationship of the above formula (2), the amount of the potting agent that crawls between the hollow fiber membrane 3 and the inner wall of the housing 2 by capillary action is set. It can be further reduced.
Further, in the potting portion end face facing the outside of the housing, the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle, and the potting portion end face facing the inside of the housing, the hollow fiber membrane bundle If the shape of the part surrounded by the hollow fiber membranes arranged on the outermost periphery of each is substantially circular, when a cylindrical housing is used, the part not filled with the hollow fiber membranes can be reduced.
[0042]
Further, in the potting portion end face facing the outside of the housing, the inner diameter D _{1 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle, the potting portion end face facing the inside of the housing is hollow. The inner diameter D _{2 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the yarn membrane bundle, and the distance L between the potting portion end face facing the outside of the housing and the potting portion end face facing the inside of the housing However, if the relationship of the above formula (3) is satisfied, the potting agent is further hardened in a state where the hollow fiber membrane is adhered to the inner wall of the housing at a place other than the potting portion.
[0043]
In addition, the method of manufacturing the hollow fiber membrane module of the present invention includes a cylindrical potting in which a hollow portion including a large diameter portion larger than the outer diameter of the housing and a small diameter portion smaller than the inner diameter of the housing is formed. Attach the jig to one or both ends of the housing, insert the end of the hollow fiber membrane bundle into the small diameter part of the potting jig, and inject the potting agent while keeping the end of the hollow fiber membrane bundle narrowed As a result, the ratio (A ₁ / A ₂ ) between the area A ₁ and the area A ₂ can be made 0.85 or less, and the space between the hollow fiber membrane and the inner wall of the housing is clogged by a capillary phenomenon. The amount of potting agent that goes up can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a hollow fiber membrane module of the present invention.
FIG. 2 is an end view showing an example of the hollow fiber membrane module of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a potting portion of the hollow fiber membrane module of the present invention.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another example of the hollow fiber membrane module of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a potting jig used in the method for producing a hollow fiber membrane module of the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of mounting a potting jig.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Hollow fiber membrane module 2 Housing 3 Hollow fiber membrane 4 Hollow fiber membrane bundle 5 Potting part 5a Potting part end surface 5b facing the exterior of a housing Potting part end surface 6 facing the inside of a housing 6 Arranged in the outermost periphery of a hollow fiber membrane bundle Part 10 surrounded by hollow fiber membrane made Potting jig 11 Large diameter portion 12 Small diameter portion 13 Hollow fiber membrane module

Claims (2)

複数本の中空糸膜からなる中空糸膜束がハウジング内に配設されるとともに、前記中空糸膜束の少なくとも片方の端部がポッティング剤からなるポッティング部によって中空糸膜端部の開口状態を保ったままハウジングに固定された中空糸膜モジュールであって、
ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分、およびハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の形状が、それぞれ略円形であり、
ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₁ と、ハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の面積Ａ₂ とが、下記式（１）の関係を満足し、
ハウジングの外部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の内径Ｄ ₁ 、ハウジングの内部に面したポッティング部端面において、中空糸膜束の最外周に配設された中空糸膜により囲まれた部分の内径Ｄ ₂ 、およびハウジングの外部に面したポッティング部端面とハウジングの内部に面したポッティング部端面との間の距離Ｌが、下記式（３）の関係を満足することを特徴とする中空糸膜モジュール。
Ａ₁ ≦０．８５×Ａ₂ （１）
Ｄ ₁ ＜Ｄ ₂ −０．２×Ｌ （３） A hollow fiber membrane bundle comprising a plurality of hollow fiber membranes is disposed in the housing, and at least one end of the hollow fiber membrane bundle is opened by a potting part made of a potting agent. A hollow fiber membrane module fixed to the housing while being kept,
On the end surface of the potting portion facing the outside of the housing, the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle and on the end surface of the potting portion facing the inside of the housing, The shapes of the portions surrounded by the hollow fiber membranes disposed on the outer periphery are each substantially circular,
On the end surface of the potting part facing the outside of the housing, the area A _{1 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the bundle of hollow fiber membranes, and on the end surface of the potting part facing the inside of the housing, The area A _{2 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the membrane bundle satisfies the relationship of the following formula (1) ,
The inner diameter D _{1 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the hollow fiber membrane bundle at the end surface of the potting portion facing the outside of the housing, and the hollow fiber membrane at the end surface of the potting portion facing the inside of the housing The inner diameter D _{2 of} the portion surrounded by the hollow fiber membrane disposed on the outermost periphery of the bundle , and the distance L between the potting portion end surface facing the outside of the housing and the potting portion end surface facing the inside of the housing, the hollow fiber membrane module which satisfies the relation of the following formula (3).
A ₁ ≦ 0.85 × A ₂ (1)
D ₁ <D ₂ −0.2 × L (3) 請求項１に記載の中空糸膜モジュールを製造する方法であって、
中空糸膜束をハウジング内に挿入し、
ハウジングの外径よりも大径の大径部と、ハウジングの内径よりも小径の小径部とからなる中空部が形成された筒状のポッティング治具を、ハウジングの片端もしくは両端に装着するとともに、ポッティング治具の小径部に中空糸膜束の端部を挿入し、
ポッティング剤をポッティング治具からハウジング内に注入し、
ポッティング剤を硬化させてポッティング部を形成し、
ポッティング治具をハウジングの端部から取り外し、
ハウジングの外側に突出したポッティング部の突出部分を、少なくとも片方の端部において中空糸膜束とともに切断することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。A method of manufacturing a hollow fiber membrane module according to claim 1,
Insert the hollow fiber membrane bundle into the housing,
A cylindrical potting jig in which a hollow portion composed of a large diameter portion larger than the outer diameter of the housing and a small diameter portion smaller than the inner diameter of the housing is mounted on one or both ends of the housing, Insert the end of the hollow fiber membrane bundle into the small diameter part of the potting jig,
Injecting potting agent from the potting jig into the housing,
The potting agent is cured to form a potting part,
Remove the potting jig from the end of the housing,
A method for producing a hollow fiber membrane module, comprising: cutting a protruding portion of a potting portion that protrudes to the outside of a housing together with a hollow fiber membrane bundle at least at one end portion.

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