JPH08290043A - 中空糸膜モジュールの製造方法及び中空糸膜モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 中空糸膜モジュールの糸束の取扱が容易であ
り、接着工程での不良の発生を低減し、また、製造途中
工程での機能検査を実施可能として不良発生率を抑える
ことの可能な大型の中空糸膜モジュールの製造方法とこ
の製造方法により得られる大型の中空糸膜モジュールを
提供する 【構成】 ネット２の中に中空糸膜１の束を充填し、少
なくとも一方の端部を封止材により封止してハウジング
ケース２１の内径よりも小径の中空糸膜ユニット５を作
成し、この中空糸膜ユニット５を複数本束ねてハウジン
グケース２１内に装填し、封止部２２に位置する各中空
糸膜ユニットの封止端４の隙間を封止材により封止する
中空糸膜モジュールの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空糸膜の束をハウジ
ングケース内に装填する中空糸膜モジュールの製造方法
とこの製造方法により得られる中空糸膜モジュールに関
し、特に大きな直径の中空糸膜モジュールを製造するこ
とに好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来の中空糸膜モジュールの構造説明図
を図５に示す。中空糸膜モジュールとしては、ハウジン
グケース内に直線状の中空糸膜が装填されて、ハウジン
グケースの両端部を封止する両端封止タイプのものと、
Ｕ字型に折り曲げられた中空糸膜をハウジングケース内
に装填して、中空糸膜の端面側のみ封止する片側封止タ
イプのものがあり、使用用途により使い分けられている
が、この図Ａにおいては片側封止タイプのものを例示し
てある。

【０００３】１０１が中空糸膜モジュールであって、そ
の製造方法は、多数本の中空糸膜１０２を束ねてＵ字状
として、その中空糸膜束１０３を両端を開口するハウジ
ングケース１０４内に挿入し、ハウジングケース１０４
の一方の開口端部にて各中空糸膜１０２間の隙間及び中
空糸膜１０２とハウジングケース１０４間の隙間を封止
材１０５で封止固定する。

【０００４】そして、その封止固定された各中空糸膜１
０２の端末と硬化した封止材１０５とを共に切断し、各
中空糸膜１０２の端末を開口して、封止部端面としての
中空糸膜開口端面１０６を形成して成るものである。

【０００５】この中空糸膜モジュール１０１は矢印Ａ１
０１方向に従ってハウジングケース１０４内部に流入さ
れる各種気体や液体を、中空糸膜１０２を通過させて濾
過し、中空糸膜開口端面１０６から矢印Ａ１０２方向に
流出させるものである。

【０００６】また、１０７は流体抜きポートであり、中
空糸膜モジュール１０１内の流体（気体および／または
液体）を排出させる為のものである。

【０００７】また、近年において、大量の流体を一度に
濾過する大型（直径８０ｍｍ程度以上）の中空糸膜モジ
ュールが必要とされてきており、上記の製造方法では、
特に大型の中空糸膜モジュール製造において特有な次の
ような問題が発生していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来技術に
おいては、ハウジングケースの中に中空糸膜を一度に全
部挿入して、中空糸膜間の隙間とハウジングケースとの
隙間の封止を同時に行っている為に、大型の中空糸膜モ
ジュール製造する際の中空糸膜の束が太くなり、作業時
の取扱が難しくなる。従って、ハウジングケースの内径
形状に合わせてきれいに束ねる為に時間がかかったり、
装填作業の途中で破損してしまう危険性もあった。

【０００９】また、封止を行う接着剤としてエポキシ接
着剤を用いる場合に顕著であるが、接着剤の硬化に伴う
収縮により、封止部にひびや割れが生じたり、ハウジン
グケースの内径から封止部が剥離してしまうことが接着
工程で発生していた。

【００１０】さらには、中空糸膜モジュールの機能検査
を行う場合に、組み立て製造が完全に終了してから（接
着封止を行って、端末を切断し、中空糸膜開口端面を形
成してから）しか行えない為に、不良が発生した場合に
損失が大きなものとなってしまい、また、その修復作業
も中空糸膜が密集している為に難しいという問題があっ
た。

【００１１】本発明は上記従来技術の問題を解決するた
めになされたもので、その目的とするところは、中空糸
膜モジュールの糸束の取扱が容易であり、接着工程での
不良の発生を低減し、また、製造途中工程での機能検査
を実施可能として不良発生率を抑えることの可能な中空
糸膜モジュールの製造方法とこの製造方法により得られ
る中空糸膜モジュールを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、中空糸膜の束をハウジングケース
内に装填し、少なくとも一方のハウジングケース端部に
おいて封止部を形成し、この封止部でハウジングケース
内部と外部とを隔離した中空糸膜モジュールの製造方法
であって、流体が自由に疎通可能な筒状のカバー部材の
中に中空糸膜の束を充填し、少なくとも一方の端部を封
止材により封止して前記ハウジングケース内径よりも小
径の中空糸膜ユニットを作成し、この中空糸膜ユニット
を複数本束ねて前記ハウジングケース内に装填し、前記
封止部に位置する各中空糸膜ユニットの封止端の隙間を
封止材により封止することを特徴とする。

【００１３】但し、前記流体が自由に疎通可能な筒状の
カバー部材は、円筒状のネットであることも好ましい。

【００１４】また、前記各中空糸膜ユニットの封止端を
整列させる為の孔を備えた整列板に、各中空糸膜ユニッ
トの封止端を挿入し、前記整列板の孔と各中空糸膜ユニ
ットの隙間を封止材により封止したものを、前記ハウジ
ングケース内に装填することを特徴とする。

【００１５】一方、中空糸膜モジュールとして、中空糸
膜の束をハウジングケース内に装填し、少なくとも一方
のハウジングケース端部において封止部を形成し、この
封止部でハウジングケース内部と外部とを隔離した中空
糸膜モジュールであって、前記ハウジングケース内に、
流体が自由に疎通可能な筒状のカバー部材の中に中空糸
膜の束を充填して少なくとも一方の端部を接着材により
封止した、複数本の中空糸膜ユニットを備えたことを特
徴とする。

【００１６】

【作用】上記のように構成された本発明においては、中
空糸膜の束が流体が自由に疎通可能な筒状のカバー部材
の中に充填されて、その少なくとも一方の端部が封止材
により封止されたものが中空糸膜ユニットとして作成さ
れる。この中空糸膜ユニットを複数本束ねてハウジング
ケース内に装填し、封止部に位置する各中空糸膜ユニッ
トの封止端の隙間を封止材により封止することで中空糸
膜モジュールが製作される。

【００１７】流体が自由に疎通可能な筒状のカバー部材
としての円筒状のネットは、ネットの中の中空糸膜の糸
束が完全密着するように束縛するものではないので、中
空糸膜ユニットの各糸への流体の疎通が制限されない。

【００１８】また、前記各中空糸膜ユニットの封止端を
整列させる為の孔を備えた整列板に、各中空糸膜ユニッ
トの封止端を挿入し、前記整列板の孔と各中空糸膜ユニ
ットの隙間を封止材により封止することで、ハウジング
ケース内に挿入する前に各中空糸膜ユニットと整列板が
封止されるので、封止作業が容易であり、また、各複数
本の中空糸膜ユニットが所定の間隔で均等に配置され
る。その後に整列板と一体となった複数本の中空糸膜ユ
ニットを、前記ハウジングケース内に装填することで、
中空糸膜モジュールが製作される。

【００１９】

【実施例】以下に本発明による中空糸膜モジュールの製
造方法及び中空糸膜モジュールを図示の実施例に基づい
て説明する。

【００２０】（第１実施例）図１は本発明による中空糸
膜モジュールを構成する中空糸膜ユニットの製造方法を
示すものである。図１（ａ）は、両端封止タイプであ
り、図１（ｂ）は中空糸膜がＵ字型に折り曲げられた片
側封止タイプのものである。ここでは、図１（ａ）の両
端封止タイプのものを例として中空糸膜ユニットの製造
方法から説明する。

【００２１】工程（Ｓ１）で、最終製品となる長さより
も少し長い所定の長さの中空糸膜の糸束を準備し、工程
（Ｓ２）でこの糸束１に糸束１の長さよりも多少長い円
筒状のネット２を被せる。次に、両端を必要な長さに切
断して揃える。端材３は不要となる（Ｓ３）。工程（Ｓ
４）で揃えた両端部を封止材としての接着剤を用いて封
止して封止端４を両端に形成し、中空糸膜ユニット５が
作成される。

【００２２】図１（ｂ）は、Ｕ字型の中空糸膜の糸束１
１を材料とするもので、片側のみに封止端１４を形成す
ること以外は図１（ａ）と同様の工程でＵ字型の糸束を
使用した中空糸膜ユニット１５が作成される。

【００２３】中空糸膜ユニット５，１５の製造におい
て、円筒状のネットは濾過を行う流体に侵されないもの
を選択する必要があり、耐水・耐薬品性の良い、例えば
ポリプロピレン性やナイロン性、またステンレス性のネ
ットが使用可能である。当実施例においては、ポリプロ
ピレン性で平行四辺形の網目の各一辺の長さが６ｍｍの
ものが使用されており、このポリプロピレン性のものの
利点としては、安価で耐熱性、耐薬品性に非常に優れて
いることである。

【００２４】但し、ネット状のものでなくても、流体が
自由に疎通可能な筒状のカバーであれば良いわけで、ネ
ット以外の多孔性の部材を使用することも制限されるも
のではない。

【００２５】また、中空糸膜ユニット５，１５の直径が
小さいので封止材が流入し易く、封止材として、従来よ
り使用されているエポキシタイプ接着剤よりも硬化時間
の短い接着剤を使用することが可能になり、硬化時間の
短縮が図れる。

【００２６】作成された中空糸膜ユニット５，１５は、
この状態で、封止端４，１４の端末を切断して中空糸膜
開口端面を形成すれば、機能検査を行うことが可能にな
るもので、封止端４，１４の形状に合った密封治具を使
用すれば、中空糸膜ユニットを単位とした検査が可能で
ある。

【００２７】次に、図２により、製造した中空糸膜ユニ
ット５を使用して中空糸膜モジュール２０を製造する方
法を説明する。上記の方法により作成された中空糸膜ユ
ニット５を複数本、ハウジングケース２１の内部に挿入
して、接着材２３を使用して各中空糸膜ユニット５の隙
間と中空糸膜ユニット５とハウジングケース２１の隙間
を固定・封止する。封止部は２２である。その後、中空
糸膜モジュール２０の開口端面２４を形成するには、封
止部２２の外側端を薄く切断すれば良い。

【００２８】（第２実施例）図３は本発明の第２の実施
例による中空糸膜モジュールの製造方法であり、図４は
完成した中空糸膜モジュールの端部断面の説明拡大図で
ある。中空糸膜ユニット５は第１の実施例と同様のもの
であるので、その説明を省略する。

【００２９】図３で、各中空糸膜ユニット５をハウジン
グケース３３に挿入する前に、中空糸膜ユニット５の封
止端４を整列させる為の孔３１ａを備えた整列板３１に
中空糸膜ユニット５の封止端４を挿入し、この状態で、
孔３１ａと中空糸膜ユニット５の封止端４の隙間を封止
材で封止する（Ｓ２１，Ｓ２２）。次に、整列した中空
糸膜ユニット３２をハウジングケース３３に挿入して、
整列板３１の外周とハウジングケース３３の内周を接着
する（Ｓ２３）。

【００３０】図４は、上記の方法で完成した中空糸膜モ
ジュールの端部断面の説明拡大図を示すもので、整列板
３１の孔３１ａと中空糸膜ユニット５の封止端４の隙間
を封止材３４で封止された状態が理解できる。ここで、
３１ｂは孔３１ａと中空糸膜ユニット５の境界の封止・
接着性を良くするために設けた面取り部である。また、
整列板３１の外周とハウジングケース３３の内周の接着
部３５は、図では隙間がなく接着代がないように見える
が、これは、超音波溶着を行っている為であり接着代を
設けて通常の接着を行うことも可能である。

【００３１】第２の実施例では、中空糸膜ユニット５が
ハウジングケース３３の開口部において均等に配置さ
れ、封止材の不均一な分布がなくなり、また封止部にお
ける封止材の占める断面積が非常に小さくなるので、封
止材の硬化による縮み幅が第１の実施例と比較して小さ
くなり、接着工程での不良の発生が低減する。また、図
３の整列した中空糸膜ユニット３２の状態で機能検査を
行えば、封止部の内側から修正を行うことも可能であ
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、取り扱う中空糸膜の束
を直径の細い中空糸膜ユニットとしているので作業性が
向上すると共に、中空糸膜の束がカバー部材に覆われて
いるので、破損しにくくなる。

【００３３】カバー部材が円筒状のネットであること
で、網目の開口比率が大きく、流体の流れの抵抗が非常
に低く、圧力損失も抑えられるので、濾過効率の低下が
発生しない。また、ネットの弾力により中に装填されて
いる中空糸膜の束のつぶれや折れ、接触による摩耗とい
ったダメージもほとんど防止できる。さらに、円筒状の
ネットは安価で入手し易く、コストアップの要因となら
ない。

【００３４】また、各中空糸膜ユニットの端部を封止す
る際に、直径が細いので封止材が浸透しやすく、従来よ
りも硬化時間の短い封止材を使用することが可能であ
り、製造時間の短縮化が図れる。そして作成された中空
糸膜ユニットは、封止端の端末を切断して中空糸膜開口
端面を形成すれば、製造途中工程での機能検査を中空糸
膜ユニットレベルで実施可能として最終製品レベルでの
不良発生率を抑える。

【００３５】大きな直径の中空糸膜モジュールのハウジ
ングケース内への中空糸膜ユニットの装填もカバー部材
に覆われているので、中空糸膜同士が絡まず容易に装填
することが可能であり、中空糸膜モジュールの封止部を
形成する為に封止材を注入しても、従来の大型の中空糸
膜モジュールでは、封止部に割れや剥離が発生するが、
中空糸膜ユニットが予め個々に封止されているので収縮
が少なくなり、割れや剥離の発生しない確実な封止が行
える。

【００３６】従って、従来の技術では非常に難しかった
高品質な超大型中空糸膜モジュール（直径２００ｍｍ程
度またはそれ以上）を安価にしかも容易に、また不良発
生率を抑えて製作することが可能である。

【００３７】中空糸膜ユニットの封止端を整列させる為
の孔を備えた整列板を使用して、中空糸膜モジュールに
装填する前に整列した中空糸膜ユニットを作成する方法
は、中空糸膜ユニットがハウジングケースの開口部にお
いて均等に配置され、封止材の不均一な分布がなくな
り、また封止部における封止材の占める断面積が非常に
小さくなるので、封止材の硬化による縮み幅がさらに少
なくなり、封止部での不良の発生が低減する。また、ハ
ウジングケースに装填する前に中空糸膜ユニットの状態
で機能検査を行えば、封止部の内側から修正を行うこと
も可能である。

【００３８】上記の本発明の中空糸膜モジュールの製造
方法に従って、製造された中空糸膜モジュールは、大型
化することが容易であり、しかも低価格で中空糸膜の破
損や封止部の品質が高い高品質なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明による中空糸膜ユニットの製造工
程の図。

【図２】図２は、中空糸膜モジュールの構造説明の為の
一部切断図。

【図３】図３は本発明の第２の実施例の中空糸膜モジュ
ールの製造工程の図。

【図４】図４は本発明の第２の実施例の中空糸膜モジュ
ールの封止部切断図。

【図５】図５は従来の中空糸膜モジュールの切断図。

【符号の説明】

１，１１ 糸束 ２，１２ ネット ３，１３ 端材 ４，１４ 封止端 ５，１５ 中空糸膜ユニット ２０ 中空糸膜モジュール ２１ ハウジングケース ２２ 封止部 ２３ 接着剤（封止材） ２４ 開口端面 ３１ 整列板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空糸膜の束をハウジングケース内に装
   填し、少なくとも一方のハウジングケース端部において
   封止部を形成し、この封止部でハウジングケース内部と
   外部とを隔離した中空糸膜モジュールの製造方法であっ
   て 流体が自由に疎通可能な筒状のカバー部材の中に中空糸
   膜の束を充填し、少なくとも一方の端部を封止材により
   封止して前記ハウジングケース内径よりも小径の中空糸
   膜ユニットを作成し、 この中空糸膜ユニットを複数本束ねて前記ハウジングケ
   ース内に装填し、前記封止部に位置する各中空糸膜ユニ
   ットの封止端の隙間を封止材により封止することを特徴
   とする中空糸膜モジュールの製造方法。
2. 【請求項２】 前記流体が自由に疎通可能な筒状のカバ
   ー部材は、円筒状のネットであることを特徴とする請求
   項１に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
3. 【請求項３】 前記各中空糸膜ユニットの封止端を整列
   させる為の孔を備えた整列板に、各中空糸膜ユニットの
   封止端を挿入し、 前記整列板の孔と各中空糸膜ユニットの隙間を封止材に
   より封止したものを、前記ハウジングケース内に装填す
   ることを特徴とする請求項１または２に記載の中空糸膜
   モジュールの製造方法。
4. 【請求項４】 中空糸膜の束をハウジングケース内に装
   填し、少なくとも一方のハウジングケース端部において
   封止部を形成し、この封止部でハウジングケース内部と
   外部とを隔離した中空糸膜モジュールであって、 前記ハウジングケース内に、流体が自由に疎通可能な筒
   状のカバー部材の中に中空糸膜の束を充填して少なくと
   も一方の端部を接着材により封止した、複数本の中空糸
   膜ユニットを備えたことを特徴とする中空糸膜モジュー
   ル。