中空糸膜モジュールの製造方法および中空糸膜モジュールの製造用冶具
【課題】
ケース端部及びケース外周面にポッティング材が付着することがなく、組立性に優れた中空糸膜モジュールの製造方法を提供すること。
【解決手段】
ポッティング材の流入孔を有するケース保持部材にケースを装入し、係止手段を有する固定冶具をケースのポッティングを行わない側の端部に当接し、ケースのポッティングを行う側の端部がケース保持部材の内壁に押圧した状態で固定冶具をケース保持部材と係止させてポッティングすることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
ケース端部及びケース外周面にポッティング材が付着することがなく、組立性に優れた中空糸膜モジュールの製造方法を提供すること。
【解決手段】
ポッティング材の流入孔を有するケース保持部材にケースを装入し、係止手段を有する固定冶具をケースのポッティングを行わない側の端部に当接し、ケースのポッティングを行う側の端部がケース保持部材の内壁に押圧した状態で固定冶具をケース保持部材と係止させてポッティングすることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜モジュールの製造方法および中空糸膜モジュールの製造用冶具に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜モジュールは医療用、気体分離等の様々な分野に用いられている。中でも上水処理や浄水器用途として精密ろ過、限界ろ過等に多用されている。中でもポッティング材によって中空糸の束の両端又は一端をケースに集束固定され、ろ過水側と原水側に遮断されているものが知られているが、その製造方法は様々である。
【０００３】
例えば中空糸膜束あるいは中空糸膜編織物をケースに収納し、そのケースの一端をポッティング材にて固定する方法において、ケース外周面の端部近くにOリングを取付けて、そのケースをケース保持部材に入れてポッティングを行うことでポッティング材がケース外周面に付着するのを防いでいる方法がある。この方法ではモジュールケース端部にポッティング材が付着しても、カートリッジ化には支障はない製品に適応できる形状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４７９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポッティングを行なった中空糸膜モジュールのケース端部およびケース外周面にポッティング材が付着していると中空糸膜モジュールに接続部材を接着させる場合に障害となることがあり、接着不可若しくは接着不良となる場合がある。
【０００６】
この問題を避けるためケース端部およびケース外周面のポッティング材を取る必要があり、作業が増えてしまう。また、取る作業の際にケース外周面に傷をつけてしまう可能性があるという問題がある。
【０００７】
一方、ポッティング材がケース内部にのみ充填され、ケースの端部と外側にはみ出すことがないようケースを冶具に密着する方向に荷重をかけた状態でポッティングを行なう方法がある(特許文献１)。しかしこの方法ではケースを密着させるために重りを使用するため、組み立てたケースおよび冶具の重量が重くなり、生産工程での作業者への負担が大きいと共に、重りがずれてしまうと密着させるための荷重がかからず、ケースを確実に密着させることができないという課題があった。
【０００８】
本発明の目的はケース端部及びケース外周面にポッティング材が付着することがなく、組立性および作業性に優れた中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明はポッティング材にて中空糸膜束をケース内に固定する中空糸膜モジュールの製造方法であって、ポッティング材の流入孔を有するケース保持部材にケースを装入し、係止手段を有する固定冶具をケースのポッティングを行わない側の端部に当接し、ケースのポッティングを行う側の端部がケース保持部材の内壁に押圧した状態で固定冶具をケース保持部材と係止させてポッティングすることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。
【００１０】
また、ケースのポッティングを行う側の端部はケース保持部材の内壁にシール部材を介して押圧した状態で固定冶具をケース保持部材と係止させてポッティングすることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。
【００１１】
また、係止手段はバヨネット機構であることが好ましい。
【００１２】
また、固定冶具には開口部を有していることが好ましい。
【００１３】
また、固定冶具には把持部を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によればポッティング材の流入孔を有するケース保持部材にケースを装入してポッティングを行うことでポッティング材をケース内部に流入させやすくし、係止手段を有する固定冶具をケースのポッティングを行わない側の端部に当接し、ケースのポッティングを行う側の端部がケース保持部材の内壁に押圧した状態で固定冶具をケース保持部材と係止させてポッティングすることで、固定冶具を位置決めしながらケースをケース保持部材に密着させることができ、ケース外周面にポッティング材が付着するのを防ぎながらポッティングを行うことができる。
【００１５】
あるいは、ケースのポッティングを行う側端部をケース保持部材の内壁にシール部材を介して押圧した状態で固定冶具をケース保持部材に係止させてポッティングすることにより、ケース保持部材および固定冶具の寸法精度を厳密に管理しなくてもシール部材を介してケースを密着させることができる。
【００１６】
また、係止手段はバヨネット機構であれば作業者が軽い力で少ない操作により確実に固定させることができる。
【００１７】
また、固定冶具が開口部を有していれば固定冶具をケース保持部材に係止した後でもケース内部を目視で確認できるほか、ポッティングを行う側端部から流入していくポッティング材の容量の分だけケースの外に出る空気のための通気口となることができる。
【００１８】
また、固定冶具が把持部を有していれば作業者は係止の際と取り外す際に把持しやすくなり作業性が向上する。
【００１９】
これらの方法で製造した中空糸膜モジュールであれば、ケース端部およびケース外周面にポッティング材が付着することがなく、他の部材を中空糸膜モジュールと接着させる場合に障害となることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を示す中空糸膜モジュールの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す中空糸膜モジュールの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す固定冶具の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す固定冶具の概略図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す固定冶具の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示すケース保持部材の断面図である
【図７】本発明の一実施形態を示す中空糸膜モジュールのポッティング時の状態を示す断面図である。
【図８】比較例での実施形態を示す中空糸膜モジュールのポッティング時の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の望ましい実施形態を家庭用浄水器に内蔵される中空糸膜モジュールを例に取り、図を参照しながら説明する。
【００２２】
本発明の中空糸膜モジュールは図１に示すように、ケース２と中空糸膜束７とポッティング材３から構成される。中空糸膜束７はＵ字状に折り曲げた状態でケース２内部に収納され、中空糸膜束７の端部が、ポッティング材３によりケース２に封止固定されている。図２に示すような中空糸膜束７の端部と封止固着しているポッティング材８を同時に刃物で切断することで中空糸膜の開口状態が形成される。
【００２３】
ケース２は円筒形状であり、材質には、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）を用いているため、安価であり、軽量であるので組立作業時の取扱も容易である。水圧に耐える強度を持ち、ポッティング材との接着性がよい素材を用いれば良いので、金属でも良いが、一般にはＡＢＳ、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン共重合体）、ＰＳ（ポリスチレン）などの樹脂が用いられる。なお、本実施形態では、ケース２は円筒形状であるが、特にこの形状に限られるものではなく、例えば、四角、三角、凹凸形状などを有するものであってもよい。さらに透明であれば、外側から中空糸膜束７を確認することで不良品を発見することができるため、品質管理上好ましい。
【００２４】
中空糸膜束７は、図１に示したように、Ｕ字状に折り曲げて端部を封止固定するので、工程が少なく、コスト的に好ましい。折り曲げずにケースの両端でポッティング材により封止固定しても、両端を目止めしたうえで一方の端部を封止固定してもよい。しかし、両端を目止めする工程や、ケースの両端をポッティングすると工程が増加してコスト高になる場合がある。
【００２５】
中空糸膜には、透水性の高いポリスルホンを使用するので高い流量を得られる。その他にも各種素材のものが使用でき、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、セルロースアセテートがよく用いられる。
本発明の中空糸膜モジュールに活性炭やセラミックス、イオン交換体、などを組み合わせることにより遊離残留塩素や揮発性有機化合物、鉛に代表される金属イオン等を除去できるモジュールとなる。
【００２６】
ポッティング材３にはポリウレタン樹脂を使用している。ケース２と中空糸膜束７の間ならびに中空糸膜間を封止できればよく、流動性を有する主剤と硬化剤とを混合して反応硬化させる二液混合型のエポキシ樹脂やフェノール樹脂も取り扱いやすく、好ましい。
【００２７】
次に図７に基づいて、中空糸膜モジュールのポッティング時に使用する部材について説明する。
【００２８】
モジュールの製造には、ケース２とケース保持部材２０とポッティング材受部材３０と固定冶具１０を用いる。
【００２９】
ケース保持部材２０はポッティング材の流入孔２３を有するカップ形状で、上側開口部からケース２を入れることができ、ポッティング時にケース２を保持する。ケース保持部材２０のポッティング材の流入孔２３の径はケース２の外径より小さい。
【００３０】
ポッティング材受部材３０はポッティング材を流入させる際、受け皿となる容器であり、ポッティング材受部材３０の内側にケース保持部材２０を入れることができる。
【００３１】
次に、中空糸膜モジュールのポッティング方法について説明する。
【００３２】
ケース保持部材２０の内側底面上にケース２を装入する。次に固定冶具１０をケースのポッティングを行わない側端部４に当接し、ケースのポッティングを行う側端部５をケース保持部材２０の方向へ押圧した状態でケース保持部材２０に係止する。
【００３３】
シール部材を介する場合はケース保持部材２０の内側底面上にシール部材を装入し、ケース２をケース保持部材２０へ装入する。固定冶具１０をケースのポッティングを行わない側端部４に当接させ、ケースのポッティングを行う側端部５はシール部材２２を介してケース保持部材２０の内壁と液密状態に押圧されて当接して固定冶具１０をケース保持部材２０と係止する。シール部材の例としてはOリングがある。Oリングは本実施例に用いることができる比較的安価なシール部材である。OリングはEPDM(エチレン・プロピレン・ジエンゴム)、NBR(ニトリル・ブタジエンゴム)、シリコーンゴムなどがよく用いられる。例えばOリングを用いる場合はケース保持部材の内径をOリングの外径と同等以上とした設置部を備えて、その設置部より下のケース保持部材内径はOリングの内径と同等以下とすることでOリングを設置部に置くように配置できる。Oリングの下部をケース保持部材２０に当接させ、Oリングの上部はケース２と当接させてこの当接した２箇所にてシールすることでケースのポッティングを行う側端部５やケース外周面６にポッティング材が付着することを防ぐことができる。
【００３４】
シール部材はOリングでなくてもよく、平パッキン、ペースト状シール部材等でもよい。弾力性がある素材であれば良いので、エラストマーや発泡ポリウレタンを用いても良い。また、シール部材は硬度が低い素材であれば、変形しやすく、シールする部分の接触面積が大きくなってポッティング材のシール性が高まることがある。
【００３５】
また、ケースのポッティングを行う側端部５とケース保持部材２０の内側底面とが液密状態となるような寸法になっていればシール部材を設置しなくてもよく、同じようにポッティングを行う側端部５やケース外周面６にポッティング材が付着することを防ぐことができる。
【００３６】
係止手段は第１の形態として図５に示すような固定冶具１０の鍔１１を図６に示したようなケース保持部材２０の穴２１に回転させて固定させるバヨネット機構がある。鍔１１は回転方向に対して垂直方向の厚みが図４のように非対称で回転させたときに穴２１に先に入る部分は後に入る部分の厚さより垂直方向に例えば１／３に薄くなっており、固定冶具１０を回転させるとき、この鍔の薄い部分からケース保持部材２０の穴２１に入れ込む。その際に固定冶具１０はケース２の方向へ例えば前記後に入る鍔の厚みの１／６程度沈み込み、ケースのポッティングを行う側端部５をケース保持部材２０の方向に押圧した状態となる。係止手段の第２の形態として固定冶具をケース保持部材にネジ式で固定する方法がある。固定冶具とケース保持部材のどちらか一方に雄ネジがあり、もう一方に雌ネジがあって固定冶具を回転させて固定させる。固定冶具はケースのポッティングを行う側端部５をケース保持部材２０の方向に押圧した状態まで回転させる。第３の形態として固定冶具１０とケース保持部材２０を嵌合させて固定する方法がある。この形態でもケースのポッティングを行う側端部５をケース保持部材２０の方向に押圧した状態で固定冶具１０とケース保持部材２０が嵌め合っていることにより固定することができる寸法にするとよい。このようにケースを押圧した状態であることにより、ポッティング材がケースのポッティングを行う側端部およびケース外周面に付着することを抑制することができる。また、押圧した状態で固定冶具を係止していることで固定冶具が製造工程中でずれることや脱落することを防ぎ、ポッティング材が端部と外周面に付着させない効果を確実にすることができる。また、固定冶具は係止されていることにより脱落することがなく取扱がしやすい。また、嵌め合いの係止めをさらに確実にするために、ツメを有するロック機構としたり、プラグ・ソケットの接続機構でもよい。
【００３７】
寸法はここに示された値でなくてもよく、係止手段によってケース２を固定できればよい。また、固定冶具１０は把持部１２があると回転させる、嵌め合う、持ち運ぶ等の操作が容易となり、作業性が向上する。
【００３８】
固定冶具１０とケース保持部材２０は共にポリプロピレンでできており、軽量で扱い易い。固定冶具１０はポリプロピレン以外でもよく、例えばＡＢＳ、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン共重合体）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）等の樹脂があり、金属製やゴム製でもよい。
【００３９】
次にＵ字状に折り曲げた中空糸膜束７をケース保持部材のポッティング材の流入孔２３である底面開口部からケース２内に装入し、中空糸膜束端部がケース保持部材の端部に揃うように収納する。固定冶具１０は開口部１３を有しているため中空糸膜束がケース２の内部に収納されているか否かを目視で容易に確認することができる。図７に示すように中空糸膜束７が収納されたケース２を保持しているケース保持部材２０をポッティング材受部材３０に装着する。
【００４０】
次に、ケース保持部材２０とポッティング材受部材３０の間からポッティング材を供給する。ポッティング材はポッティング材の流入孔２３を通ってケース２内に浸透し、中空糸膜束７をケース２の中に集束固定する。
【００４１】
ポッティング材の硬化後、固定冶具１０、ポッティング材受部材３０とケース保持部材２０をケース２から取り外し、図２に示す状態のモジュールを得る。ケース２から突出している封止固着したポッティング材８と中空糸膜束７の端部を共に切断除去して、図１に示す中空糸膜モジュール１を得る。
【００４２】
固定冶具１０は脱着可能な部材なので、繰り返し使用することができ、省資源化およびコストダウン面からも有効である。なめらかな平面であれば中空糸膜の表面を損傷するおそれもなく好ましい。また、図７に示すように、ケース２の内側に入る固定冶具１０の底面が中空糸膜束７の頂点と近接する形状とすることで、中空糸膜束７がポッティング材によってケースのポッティングを行わない側端部４の方向へ浮くことを防止することができる。この製造冶具を用いて製造したモジュールは、ケース端部及びケース外周面にポッティング材が付着することがなく、他の部材を中空糸膜モジュールと接着させる場合に障害となることがない。
【実施例】
【００４３】
〈実施例１〉
Φ２５ｍｍ長さ５６ｍｍの円筒形のケースをケース保持部材へ装入し、固定冶具をケースのポッティングを行わない側端部に当接させ、ケースのポッティングを行う側端部はケース保持部材の内壁と液密状態に押圧されて当接して固定冶具をケース保持部材とバヨネット機構により係止した。この時固定冶具はケース保持部材に対して４５°回転させて係止した。この方法にてポッティングを行うとケースの外周面若しくは端部にポッティング材が付着する頻度が１００個のモジュール中３％の頻度に抑えられた。ポッティング材がケースの外周面若しくは端部に付着する頻度を抑えられたことで、付着したポッティング材を取り除く手間が少なくなり、作業時間の短縮することが出来た。また、取り除く作業をする頻度が少なくなることで、取り除く作業の時に誤ってケースに傷をつけてしまう可能性を減らせた。
〈実施例２〉
ケース保持部材の内側底面上にΦ２６．５ｍｍのOリングを装入し、Φ２５ｍｍ長さ５６ｍｍの円筒形のケースをケース保持部材へ装入した。固定冶具をケースのポッティングを行わない側端部に当接させ、ケースのポッティングを行う側端部はOリングを介してケース保持部材の内壁と液密状態に押圧されて当接して固定冶具をケース保持部材とバヨネット機構により係止した。この時固定冶具はケース保持部材に対して４５°回転させて係止した。また、固定部材によってケースは０．５ｍｍOリングをつぶした状態で固定した。この方法にてポッティングを行うとケースの外周面若しくは端部にポッティング材が付着する頻度は１００個のモジュール中０％に抑えられた。ポッティング材がケースの外周面若しくは端部に付着する頻度を０％に抑えられたことで、付着したポッティング材を取り除く作業が無くなり、作業時間を短縮することが出来た。また、取り除く作業をしないため、取り除く作業の時に誤ってケースを傷つけてしまうということが無かった。
〈比較例〉
ケース保持部材の内側底面上にΦ２６．５ｍｍのOリングを装入し、Φ２５ｍｍ長さ５６ｍｍの円筒形のケースをケース保持部材へ装入した。荷重部材をケースの上方に載せ、ポッティングを行う側端部をケース保持部材の方向へ押圧するように荷重をかけた状態にてポッティングを行った。荷重部材は係止手段を有しておらず、ケースに載せてある状態とした。この方法では３０％の頻度でポッティング材がケースの外周面に付着し、満足するシール性が保てていなかった。荷重をかける部材が係止されていないとポッティング工程においてケースがぐらつき、ケースのポッティングを行う側端部とシール部材とが液密状態を常に保つことはできないためである。ケースの外周面若しくは端部に付着したポッティング材は取り除く必要があるため、その分作業時間が多く必要となった。また、取り除く作業をする際に誤ってケースに傷を付けてしまう可能性がある。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は浄水器に限られず、医療用具などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１ ：中空糸膜モジュール
２ ：ケース
３ ：ポッティング材
４ ：ケースのポッティングを行わない側端部
５ ：ケースのポッティングを行う側端部
６ ：ケース外周面
７ ：中空糸膜束
８ ：封止固着したポッティング材
１０：固定冶具
１１：鍔
１２：把持部
１３：開口部
２０：ケース保持部材
２１：穴
２２：シール部材
２３：ポッティング材の流入孔
３０：ポッティング材受部材
４０：荷重部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空糸膜モジュールの製造方法および中空糸膜モジュールの製造用冶具に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜モジュールは医療用、気体分離等の様々な分野に用いられている。中でも上水処理や浄水器用途として精密ろ過、限界ろ過等に多用されている。中でもポッティング材によって中空糸の束の両端又は一端をケースに集束固定され、ろ過水側と原水側に遮断されているものが知られているが、その製造方法は様々である。
【０００３】
例えば中空糸膜束あるいは中空糸膜編織物をケースに収納し、そのケースの一端をポッティング材にて固定する方法において、ケース外周面の端部近くにOリングを取付けて、そのケースをケース保持部材に入れてポッティングを行うことでポッティング材がケース外周面に付着するのを防いでいる方法がある。この方法ではモジュールケース端部にポッティング材が付着しても、カートリッジ化には支障はない製品に適応できる形状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２４７９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポッティングを行なった中空糸膜モジュールのケース端部およびケース外周面にポッティング材が付着していると中空糸膜モジュールに接続部材を接着させる場合に障害となることがあり、接着不可若しくは接着不良となる場合がある。
【０００６】
この問題を避けるためケース端部およびケース外周面のポッティング材を取る必要があり、作業が増えてしまう。また、取る作業の際にケース外周面に傷をつけてしまう可能性があるという問題がある。
【０００７】
一方、ポッティング材がケース内部にのみ充填され、ケースの端部と外側にはみ出すことがないようケースを冶具に密着する方向に荷重をかけた状態でポッティングを行なう方法がある(特許文献１)。しかしこの方法ではケースを密着させるために重りを使用するため、組み立てたケースおよび冶具の重量が重くなり、生産工程での作業者への負担が大きいと共に、重りがずれてしまうと密着させるための荷重がかからず、ケースを確実に密着させることができないという課題があった。
【０００８】
本発明の目的はケース端部及びケース外周面にポッティング材が付着することがなく、組立性および作業性に優れた中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明はポッティング材にて中空糸膜束をケース内に固定する中空糸膜モジュールの製造方法であって、ポッティング材の流入孔を有するケース保持部材にケースを装入し、係止手段を有する固定冶具をケースのポッティングを行わない側の端部に当接し、ケースのポッティングを行う側の端部がケース保持部材の内壁に押圧した状態で固定冶具をケース保持部材と係止させてポッティングすることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。
【００１０】
また、ケースのポッティングを行う側の端部はケース保持部材の内壁にシール部材を介して押圧した状態で固定冶具をケース保持部材と係止させてポッティングすることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。
【００１１】
また、係止手段はバヨネット機構であることが好ましい。
【００１２】
また、固定冶具には開口部を有していることが好ましい。
【００１３】
また、固定冶具には把持部を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によればポッティング材の流入孔を有するケース保持部材にケースを装入してポッティングを行うことでポッティング材をケース内部に流入させやすくし、係止手段を有する固定冶具をケースのポッティングを行わない側の端部に当接し、ケースのポッティングを行う側の端部がケース保持部材の内壁に押圧した状態で固定冶具をケース保持部材と係止させてポッティングすることで、固定冶具を位置決めしながらケースをケース保持部材に密着させることができ、ケース外周面にポッティング材が付着するのを防ぎながらポッティングを行うことができる。
【００１５】
あるいは、ケースのポッティングを行う側端部をケース保持部材の内壁にシール部材を介して押圧した状態で固定冶具をケース保持部材に係止させてポッティングすることにより、ケース保持部材および固定冶具の寸法精度を厳密に管理しなくてもシール部材を介してケースを密着させることができる。
【００１６】
また、係止手段はバヨネット機構であれば作業者が軽い力で少ない操作により確実に固定させることができる。
【００１７】
また、固定冶具が開口部を有していれば固定冶具をケース保持部材に係止した後でもケース内部を目視で確認できるほか、ポッティングを行う側端部から流入していくポッティング材の容量の分だけケースの外に出る空気のための通気口となることができる。
【００１８】
また、固定冶具が把持部を有していれば作業者は係止の際と取り外す際に把持しやすくなり作業性が向上する。
【００１９】
これらの方法で製造した中空糸膜モジュールであれば、ケース端部およびケース外周面にポッティング材が付着することがなく、他の部材を中空糸膜モジュールと接着させる場合に障害となることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態を示す中空糸膜モジュールの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す中空糸膜モジュールの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す固定冶具の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す固定冶具の概略図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す固定冶具の断面図である。
【図６】本発明の一実施形態を示すケース保持部材の断面図である
【図７】本発明の一実施形態を示す中空糸膜モジュールのポッティング時の状態を示す断面図である。
【図８】比較例での実施形態を示す中空糸膜モジュールのポッティング時の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の望ましい実施形態を家庭用浄水器に内蔵される中空糸膜モジュールを例に取り、図を参照しながら説明する。
【００２２】
本発明の中空糸膜モジュールは図１に示すように、ケース２と中空糸膜束７とポッティング材３から構成される。中空糸膜束７はＵ字状に折り曲げた状態でケース２内部に収納され、中空糸膜束７の端部が、ポッティング材３によりケース２に封止固定されている。図２に示すような中空糸膜束７の端部と封止固着しているポッティング材８を同時に刃物で切断することで中空糸膜の開口状態が形成される。
【００２３】
ケース２は円筒形状であり、材質には、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）を用いているため、安価であり、軽量であるので組立作業時の取扱も容易である。水圧に耐える強度を持ち、ポッティング材との接着性がよい素材を用いれば良いので、金属でも良いが、一般にはＡＢＳ、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン共重合体）、ＰＳ（ポリスチレン）などの樹脂が用いられる。なお、本実施形態では、ケース２は円筒形状であるが、特にこの形状に限られるものではなく、例えば、四角、三角、凹凸形状などを有するものであってもよい。さらに透明であれば、外側から中空糸膜束７を確認することで不良品を発見することができるため、品質管理上好ましい。
【００２４】
中空糸膜束７は、図１に示したように、Ｕ字状に折り曲げて端部を封止固定するので、工程が少なく、コスト的に好ましい。折り曲げずにケースの両端でポッティング材により封止固定しても、両端を目止めしたうえで一方の端部を封止固定してもよい。しかし、両端を目止めする工程や、ケースの両端をポッティングすると工程が増加してコスト高になる場合がある。
【００２５】
中空糸膜には、透水性の高いポリスルホンを使用するので高い流量を得られる。その他にも各種素材のものが使用でき、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、セルロースアセテートがよく用いられる。
本発明の中空糸膜モジュールに活性炭やセラミックス、イオン交換体、などを組み合わせることにより遊離残留塩素や揮発性有機化合物、鉛に代表される金属イオン等を除去できるモジュールとなる。
【００２６】
ポッティング材３にはポリウレタン樹脂を使用している。ケース２と中空糸膜束７の間ならびに中空糸膜間を封止できればよく、流動性を有する主剤と硬化剤とを混合して反応硬化させる二液混合型のエポキシ樹脂やフェノール樹脂も取り扱いやすく、好ましい。
【００２７】
次に図７に基づいて、中空糸膜モジュールのポッティング時に使用する部材について説明する。
【００２８】
モジュールの製造には、ケース２とケース保持部材２０とポッティング材受部材３０と固定冶具１０を用いる。
【００２９】
ケース保持部材２０はポッティング材の流入孔２３を有するカップ形状で、上側開口部からケース２を入れることができ、ポッティング時にケース２を保持する。ケース保持部材２０のポッティング材の流入孔２３の径はケース２の外径より小さい。
【００３０】
ポッティング材受部材３０はポッティング材を流入させる際、受け皿となる容器であり、ポッティング材受部材３０の内側にケース保持部材２０を入れることができる。
【００３１】
次に、中空糸膜モジュールのポッティング方法について説明する。
【００３２】
ケース保持部材２０の内側底面上にケース２を装入する。次に固定冶具１０をケースのポッティングを行わない側端部４に当接し、ケースのポッティングを行う側端部５をケース保持部材２０の方向へ押圧した状態でケース保持部材２０に係止する。
【００３３】
シール部材を介する場合はケース保持部材２０の内側底面上にシール部材を装入し、ケース２をケース保持部材２０へ装入する。固定冶具１０をケースのポッティングを行わない側端部４に当接させ、ケースのポッティングを行う側端部５はシール部材２２を介してケース保持部材２０の内壁と液密状態に押圧されて当接して固定冶具１０をケース保持部材２０と係止する。シール部材の例としてはOリングがある。Oリングは本実施例に用いることができる比較的安価なシール部材である。OリングはEPDM(エチレン・プロピレン・ジエンゴム)、NBR(ニトリル・ブタジエンゴム)、シリコーンゴムなどがよく用いられる。例えばOリングを用いる場合はケース保持部材の内径をOリングの外径と同等以上とした設置部を備えて、その設置部より下のケース保持部材内径はOリングの内径と同等以下とすることでOリングを設置部に置くように配置できる。Oリングの下部をケース保持部材２０に当接させ、Oリングの上部はケース２と当接させてこの当接した２箇所にてシールすることでケースのポッティングを行う側端部５やケース外周面６にポッティング材が付着することを防ぐことができる。
【００３４】
シール部材はOリングでなくてもよく、平パッキン、ペースト状シール部材等でもよい。弾力性がある素材であれば良いので、エラストマーや発泡ポリウレタンを用いても良い。また、シール部材は硬度が低い素材であれば、変形しやすく、シールする部分の接触面積が大きくなってポッティング材のシール性が高まることがある。
【００３５】
また、ケースのポッティングを行う側端部５とケース保持部材２０の内側底面とが液密状態となるような寸法になっていればシール部材を設置しなくてもよく、同じようにポッティングを行う側端部５やケース外周面６にポッティング材が付着することを防ぐことができる。
【００３６】
係止手段は第１の形態として図５に示すような固定冶具１０の鍔１１を図６に示したようなケース保持部材２０の穴２１に回転させて固定させるバヨネット機構がある。鍔１１は回転方向に対して垂直方向の厚みが図４のように非対称で回転させたときに穴２１に先に入る部分は後に入る部分の厚さより垂直方向に例えば１／３に薄くなっており、固定冶具１０を回転させるとき、この鍔の薄い部分からケース保持部材２０の穴２１に入れ込む。その際に固定冶具１０はケース２の方向へ例えば前記後に入る鍔の厚みの１／６程度沈み込み、ケースのポッティングを行う側端部５をケース保持部材２０の方向に押圧した状態となる。係止手段の第２の形態として固定冶具をケース保持部材にネジ式で固定する方法がある。固定冶具とケース保持部材のどちらか一方に雄ネジがあり、もう一方に雌ネジがあって固定冶具を回転させて固定させる。固定冶具はケースのポッティングを行う側端部５をケース保持部材２０の方向に押圧した状態まで回転させる。第３の形態として固定冶具１０とケース保持部材２０を嵌合させて固定する方法がある。この形態でもケースのポッティングを行う側端部５をケース保持部材２０の方向に押圧した状態で固定冶具１０とケース保持部材２０が嵌め合っていることにより固定することができる寸法にするとよい。このようにケースを押圧した状態であることにより、ポッティング材がケースのポッティングを行う側端部およびケース外周面に付着することを抑制することができる。また、押圧した状態で固定冶具を係止していることで固定冶具が製造工程中でずれることや脱落することを防ぎ、ポッティング材が端部と外周面に付着させない効果を確実にすることができる。また、固定冶具は係止されていることにより脱落することがなく取扱がしやすい。また、嵌め合いの係止めをさらに確実にするために、ツメを有するロック機構としたり、プラグ・ソケットの接続機構でもよい。
【００３７】
寸法はここに示された値でなくてもよく、係止手段によってケース２を固定できればよい。また、固定冶具１０は把持部１２があると回転させる、嵌め合う、持ち運ぶ等の操作が容易となり、作業性が向上する。
【００３８】
固定冶具１０とケース保持部材２０は共にポリプロピレンでできており、軽量で扱い易い。固定冶具１０はポリプロピレン以外でもよく、例えばＡＢＳ、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン共重合体）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＥ（ポリエチレン）等の樹脂があり、金属製やゴム製でもよい。
【００３９】
次にＵ字状に折り曲げた中空糸膜束７をケース保持部材のポッティング材の流入孔２３である底面開口部からケース２内に装入し、中空糸膜束端部がケース保持部材の端部に揃うように収納する。固定冶具１０は開口部１３を有しているため中空糸膜束がケース２の内部に収納されているか否かを目視で容易に確認することができる。図７に示すように中空糸膜束７が収納されたケース２を保持しているケース保持部材２０をポッティング材受部材３０に装着する。
【００４０】
次に、ケース保持部材２０とポッティング材受部材３０の間からポッティング材を供給する。ポッティング材はポッティング材の流入孔２３を通ってケース２内に浸透し、中空糸膜束７をケース２の中に集束固定する。
【００４１】
ポッティング材の硬化後、固定冶具１０、ポッティング材受部材３０とケース保持部材２０をケース２から取り外し、図２に示す状態のモジュールを得る。ケース２から突出している封止固着したポッティング材８と中空糸膜束７の端部を共に切断除去して、図１に示す中空糸膜モジュール１を得る。
【００４２】
固定冶具１０は脱着可能な部材なので、繰り返し使用することができ、省資源化およびコストダウン面からも有効である。なめらかな平面であれば中空糸膜の表面を損傷するおそれもなく好ましい。また、図７に示すように、ケース２の内側に入る固定冶具１０の底面が中空糸膜束７の頂点と近接する形状とすることで、中空糸膜束７がポッティング材によってケースのポッティングを行わない側端部４の方向へ浮くことを防止することができる。この製造冶具を用いて製造したモジュールは、ケース端部及びケース外周面にポッティング材が付着することがなく、他の部材を中空糸膜モジュールと接着させる場合に障害となることがない。
【実施例】
【００４３】
〈実施例１〉
Φ２５ｍｍ長さ５６ｍｍの円筒形のケースをケース保持部材へ装入し、固定冶具をケースのポッティングを行わない側端部に当接させ、ケースのポッティングを行う側端部はケース保持部材の内壁と液密状態に押圧されて当接して固定冶具をケース保持部材とバヨネット機構により係止した。この時固定冶具はケース保持部材に対して４５°回転させて係止した。この方法にてポッティングを行うとケースの外周面若しくは端部にポッティング材が付着する頻度が１００個のモジュール中３％の頻度に抑えられた。ポッティング材がケースの外周面若しくは端部に付着する頻度を抑えられたことで、付着したポッティング材を取り除く手間が少なくなり、作業時間の短縮することが出来た。また、取り除く作業をする頻度が少なくなることで、取り除く作業の時に誤ってケースに傷をつけてしまう可能性を減らせた。
〈実施例２〉
ケース保持部材の内側底面上にΦ２６．５ｍｍのOリングを装入し、Φ２５ｍｍ長さ５６ｍｍの円筒形のケースをケース保持部材へ装入した。固定冶具をケースのポッティングを行わない側端部に当接させ、ケースのポッティングを行う側端部はOリングを介してケース保持部材の内壁と液密状態に押圧されて当接して固定冶具をケース保持部材とバヨネット機構により係止した。この時固定冶具はケース保持部材に対して４５°回転させて係止した。また、固定部材によってケースは０．５ｍｍOリングをつぶした状態で固定した。この方法にてポッティングを行うとケースの外周面若しくは端部にポッティング材が付着する頻度は１００個のモジュール中０％に抑えられた。ポッティング材がケースの外周面若しくは端部に付着する頻度を０％に抑えられたことで、付着したポッティング材を取り除く作業が無くなり、作業時間を短縮することが出来た。また、取り除く作業をしないため、取り除く作業の時に誤ってケースを傷つけてしまうということが無かった。
〈比較例〉
ケース保持部材の内側底面上にΦ２６．５ｍｍのOリングを装入し、Φ２５ｍｍ長さ５６ｍｍの円筒形のケースをケース保持部材へ装入した。荷重部材をケースの上方に載せ、ポッティングを行う側端部をケース保持部材の方向へ押圧するように荷重をかけた状態にてポッティングを行った。荷重部材は係止手段を有しておらず、ケースに載せてある状態とした。この方法では３０％の頻度でポッティング材がケースの外周面に付着し、満足するシール性が保てていなかった。荷重をかける部材が係止されていないとポッティング工程においてケースがぐらつき、ケースのポッティングを行う側端部とシール部材とが液密状態を常に保つことはできないためである。ケースの外周面若しくは端部に付着したポッティング材は取り除く必要があるため、その分作業時間が多く必要となった。また、取り除く作業をする際に誤ってケースに傷を付けてしまう可能性がある。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は浄水器に限られず、医療用具などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【符号の説明】
【００４５】
１ ：中空糸膜モジュール
２ ：ケース
３ ：ポッティング材
４ ：ケースのポッティングを行わない側端部
５ ：ケースのポッティングを行う側端部
６ ：ケース外周面
７ ：中空糸膜束
８ ：封止固着したポッティング材
１０：固定冶具
１１：鍔
１２：把持部
１３：開口部
２０：ケース保持部材
２１：穴
２２：シール部材
２３：ポッティング材の流入孔
３０：ポッティング材受部材
４０：荷重部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポッティング材にて中空糸膜束をケース内に固定する中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記ポッティング材の流入孔を有するケース保持部材に前記ケースを装入し、係止手段を有する固定冶具を前記ケースのポッティングを行わない側の端部に当接し、前記ケースのポッティングを行う側の端部が前記ケース保持部材の内壁に押圧した状態で前記固定冶具を前記ケース保持部材と係止させてポッティングすることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項２】
ポッティング材にて中空糸膜束をケース内に固定する中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記ポッティング材の流入孔を有するケース保持部材に前記ケースを装入し、係止手段を有する固定冶具を前記ケースのポッティングを行わない側の端部に当接し、前記ケースのポッティングを行う側の端部は前記ケース保持部材の内壁にシール部材を介して押圧した状態で前記固定冶具を前記ケース保持部材と係止させてポッティングすることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記係止手段はバヨネット機構であることを特徴とする請求項１又は２に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記固定冶具は開口部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記固定冶具は把持部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項６】
係止手段を有する固定冶具とポッティング材の流入孔および固定冶具を係止する穴を有するケース保持部材を組み合わせた中空糸膜モジュール製造冶具。
【請求項１】
ポッティング材にて中空糸膜束をケース内に固定する中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記ポッティング材の流入孔を有するケース保持部材に前記ケースを装入し、係止手段を有する固定冶具を前記ケースのポッティングを行わない側の端部に当接し、前記ケースのポッティングを行う側の端部が前記ケース保持部材の内壁に押圧した状態で前記固定冶具を前記ケース保持部材と係止させてポッティングすることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項２】
ポッティング材にて中空糸膜束をケース内に固定する中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記ポッティング材の流入孔を有するケース保持部材に前記ケースを装入し、係止手段を有する固定冶具を前記ケースのポッティングを行わない側の端部に当接し、前記ケースのポッティングを行う側の端部は前記ケース保持部材の内壁にシール部材を介して押圧した状態で前記固定冶具を前記ケース保持部材と係止させてポッティングすることを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記係止手段はバヨネット機構であることを特徴とする請求項１又は２に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記固定冶具は開口部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記固定冶具は把持部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項６】
係止手段を有する固定冶具とポッティング材の流入孔および固定冶具を係止する穴を有するケース保持部材を組み合わせた中空糸膜モジュール製造冶具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−７５９９０（Ｐ２０１２−７５９９０Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２１１１１（Ｐ２０１０−２２１１１１）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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