JPS6328648B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は選択透過性を有する多数本の中空糸束
を特定の構造に配列せしめた中空糸型流体分離エ
レメント及びその製造方法に関する。

膜による流体混合物の分離法は流体混合物内に
存する種々の成分のうちにある種の成分を優先的
に透過させる選択透過膜の片側あるいは両側に圧
力差、濃度差等のエネルギ勾配を付与せしめて一
部の成分を分離あるいは凝縮させる操作であり、
気体、液体について種々の応用例が見られ、小規
模の例では人工腎臓、人工肺に、大規模の工業的
用途では海水の淡水化、食品工業での濃縮、更に
は空気よりの酸素の濃縮、ケミカルプラントでの
水素の分離など多くの具体例が挙げられる。

一方膜形態としては単位体積当りの膜面積を大
きくしうるため小型で大容量となることより中空
糸型が多用され、中空糸を用いた膜分離装置につ
いて多くの提案がなされ、それらは主として中空
糸を如何に効率よく集束させ分離モジユールに形
成しうるかに重点が置かれ、中空糸単糸の強度に
注日し単糸切れ等の問題点に言及していないとか
生産性で疑問のあるものが見られる。

例えば特公昭44―5526号公報にはかせに形成さ
れた中空糸をかせよりはずし鉤要素を操作してか
せを扁平かつ縦長にし、単一のコンパクトな束を
作る方法が示されているが、該方法では上記コン
パクトな束を多数用意してモジユールを形成する
必要があり、生産性が悪いとともにコンパクトな
束を作る際に中空糸単糸に余計な力がかかり単糸
切れの可能性がある欠点をもつ。

又特開昭47―8595号公報にはウエブに、または
特開昭47―22387号公報にはほとんど平行に位置
した一対の支持体に中空糸を巻きつけこれを回旋
状に巻いてモジユールを形成する方法が示されて
いるが、中空糸を送り出す手段を低速で回して中
空糸を送り出す必要上から生産性が悪いとともに
送り出す部位で中空糸に予期せぬ荷重があるいは
捩りがかゝり、これ又単糸切れの生ずる欠点をも
つ。

本発明者等は以上の如き欠点を解決すると、特
に多数本の中空糸束の簡単な取扱い、中空糸を破
損しない確実な取扱いを可能にした結果、ループ
状にした多数本の中空糸束全体にすべく鋭意研究
を比較的緩やかな捩れを加えた状態にして成形す
ることが非常に有効であることを見い出し、本発
明に到達した。

すなわち本発明は流体混合物に対して選択透過
性を有する中空糸束を細長いループ状にした状態
で両端を相対的に90度以上回転して該中空糸束に
捩れを加えて全体を概略円柱状とした後、その捩
れを維持したまま両端を固化材で固化成形せしめ
て流密構造となし、さらにその少なくとも１端に
該中空糸の開口部を設けたことを特徴とする中空
糸型流体分離エレメント；及び流体混合物に対し
て選択透過性を有する中空糸を、外縁が少なくと
も１ケ所欠如した巻取り装置に巻きつけ、該装置
外縁の欠如する部分に棒状体を挿入して巻きつけ
られた中空糸束を該装置から取りはずした後、そ
の細長いループ状中空糸束のループ内に該棒状体
及び／又は他の棒状体２本を設置し、該棒状体を
相対的に90度以上回転して該中空糸束に捩れを加
えて全体を概略円柱状とした後、その捩れを維持
したまま両端を固化材で固化成形せしめて流密構
造となし、さらに少なくとも１端に該中空糸の開
口部を設けることを特徴とする中空糸型流体分離
エレメント製造方法である。

本発明で用いる中空糸とは、通常流体分離用に
用いられる選択透過性を有する全ての中空糸を意
味する。本発明では該中空糸１本あるいは複数本
で多重に巻いてループ状にした状態で取扱うもの
であるが、そのループ状中空糸束を得る方法とし
て、外縁の少なくとも１ケ所に実質上軸方向に直
線上の欠如部を有した巻取り装置を用いるのがよ
い。該巻取り装置としては例えば第１図ａに示す
如き円筒状ローラの外縁を欠如した状態のボビン
類、あるいは複数のピン状体を円筒状に配列した
かせ類等があげられる。これら１ケ所欠如した外
縁は、その半径方向に縮めることが出来ることが
望ましい。尚、該ループの長さ及び中空糸束に含
まれる単糸数は、流体分離エレメントあるいは分
離モジユールの用途、大きさに応じて適宜選定す
ることができる。

本発明は、該ループ状中空糸束を細長い楕円状
にして両端を相対的に90度以上、好ましくは180
度以上回転して中空糸束全体に比較的緩やかな捩
れを加えるものである。

この様な該ループ状中空糸束に緩やかな捩れを
加える手段として、２本の棒状体を用いることが
好ましく、また中空糸束に剛性を有する棒状又は
管状の支持体を用いてその支持体に巻きつける様
にして該中空糸束を捩るのが好ましい。該管状支
持体の場合には複数の穴を設けて流体の通過部と
することもできる。

本発明は、この様に捩れを加えて中空糸束全体
を概略円柱状とした後、その捩れを維持した状態
のままで両端を樹脂等の固化材で固化成形せしめ
て流密構造とする。ここで使いる固化材は常状用
いられるものであればいかなるものでもよく、ま
た固化成形する方法も通常用いられるいかなる方
法でもよい。固化成形の後、少なくともその１端
を例えば、切断等することにより中空糸の開口部
を設けるものである。

第１図は本発明の実施態様の一例を工程別に具
体的に示したもので、本発明がこれにより何ら限
定されるものではない。まず第１図ａは中空糸が
周辺が分離されたボビン１（ボビン内側でのボビ
ン支持部材等は図示せず）に巻きとられた状態を
示す。ボビン１上に巻き取る中空糸量は最後に形
成されるモジユールの大きさあるいは操作上取扱
いやすい量のいずれかによりあらかじめ決められ
る。この状態でボビン１の隙間７（ａ図では矢印
Ａ，Ｂ等の位置）に棒状体２を挿入し、然る後ボ
ビン１の内側での支持部材を半径方向に縮めてボ
ビン１上の中空糸がボビン１より取りはずし、挿
入された棒状体２をｂ図の様に把持して中空糸束
をループ状となす。この際ループ内の空間Ｃに他
の棒状体３を挿入し、棒状態２と棒状態３を相対
的に90度以上回転させてループ状の中空糸束を緩
やかな捩り状態を与え、中空糸の単糸がバラバラ
にならない程度になす。棒状体３はａ図の状態で
隙間Ａに対向する隙間Ｂに挿入してｂ図に移行し
てもよい。

ｃ図の状態で、中空糸束全体の捩れを固定する
ため中空糸束長手方向に適当間隔をおいてｄ図に
示されるように適宜糸、テープ等の結束材４で中
空糸束を固定すると好適である。

ｃ図の捩り状態のまゝ、ｄ図の如く中空糸束の
両端に樹脂を鋳型硬化させて流密構造となし、該
樹脂を中空糸束長手方向の適当な位置Ｄで切断
し、中空糸の開口部を出現せしめることにより、
中空糸型膜分離素子が形成され、使用に供され
る。

ｄ図で棒体２及び３が鋳型内に入るため、鋳型
が大型となる問題が残るがこれを解消するには、
棒体２及び３の中空糸束の中央部に向つての直近
部で再び中空糸束を結束し、棒体挿入部の中空糸
束を切断する手段が好適である。

第２図はｂ図のループに新たな棒状支持体５を
挿入し、該支持体５の周りに中空糸束を捩り中空
糸束の剛性を高め取扱いを容易にしたもので、支
持体５の長さは将来樹脂が切断される位置よりわ
ずかに端部が内側に入るよう設定されることが望
ましい。

以上説明した本発明の中空糸型流体分離エレメ
ントの製造方法は、多数の中空糸からなる中空糸
束の取梓いを非常に簡単にし、単糸切れなどの起
きやすい中空糸を破損することなく確実に取扱う
ことを可能にしたものである。

また本発明の中空糸型流体分離エレメントは、
エレメントの構造上それを用いた流体分離モジユ
ールにおいて、流体と中空糸の接触効率が高く、
流体の分離効率が高いなどの利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図において、１は中空糸巻取り装置の外
縁、７は該装置の外縁が欠如した部分、２，３は
棒状体、４は結束材であり、第２図における５は
棒状支持体であり、第１図及び第２図における６
は中空糸を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体混合物に対して選択透過性を有する中空
   糸束を細長いループ状にした状態で両端を相対的
   に90度以上回転して該中空糸束に捩れを加えて全
   体を概略円柱状とした後、その捩れを維持したま
   ま両端を固化材で固化成形せしめて流密構造とな
   し、さらにその少なくとも１端に該中空糸の開口
   部を設けたことを特徴とする中空糸型流体分離エ
   レメント。 ２ 該中空糸を細長いループ状にした状態で、剛
   性を有する棒状又は管状の支持体を該ループ内に
   挿入し、該支持体に中空糸束を巻きつける様にし
   て該ループ両端を90度以上回転する特許請求の範
   囲第１項記載の中空糸型流体分離エレメント。 ３ 流体混合物に対して選択透過性を有する中空
   糸を、外縁が少なくとも１ケ所欠如した巻取装置
   に巻きつけ、該装置外縁の欠如する部分に棒状体
   を挿入して巻きつけられた中空糸束を該装置から
   取りはずした後、その細長いループ状中空糸束の
   ループ内に該棒状体及び／又は他の棒状体２本を
   設置し、該棒状体を相体的に90度以上回転して該
   中空糸束を捩れを加えて全体を概略円柱状とした
   後、その捩れを維持したまま両端を固化材で固化
   成形せしめて流密構造となし、さらにその少くな
   くとも１端に該中空糸の開口部を設けることを特
   徴とする中空糸型流体分離エレメントの製造方
   法。