説明

膜モジュールの製造に用いる仮キャップ

【課題】遠心接着法を適用して膜束の端部を封止一体化するときの迅速性や確実性を向上させることができる仮キャップを提供する。
【解決手段】仮キャップ10の底面12は接着剤を注入するための注入孔16と放射状の溝18を有し、側壁14は縦溝22を有し、間に環状溝24を有している。中空糸膜束の端面が底面12に当接するように入れた状態で、遠心接着法を適用して、中空糸膜束の端部を封止一体化する。多数の溝の作用で、接着剤の移動・拡散が容易になる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、膜モジュールの製造に用いる仮キャップと、それを用いた膜モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
膜モジュールとしては、例えば、数千〜数万本の中空糸膜からなる膜束の端部を接着剤で一体化し、使用形態に応じてケースハウジングに収容したものが知られている。
【0003】
中空糸膜束の端部を接着剤で一体化する方法として、仮キャップを用いた方法が知られている。例えば、円筒状ケ−スに中空糸膜束を充填する工程、中空糸膜束を使用する仮キャップの深さに相当する長さにケ−ス端部より長く切断する工程、中空糸束を含むケ−ス端部と仮キャップを密着させた状態で、まず一段目に中空糸束端部のみを樹脂で硬化させる工程、次いで二段目のケ−ス端部および中空糸相互間の封止を行う工程、硬化後、仮キャップを取り除いて、ケ−スから飛び出た接着封止された中空糸束端部を切断し、中空糸を開口させる工程からなる製造方法が知られている。
【0004】
しかしながら、上記の仮キャップを用いた方法では、二段目の樹脂が硬化する前に一段目の樹脂が仮キャップから外れるトラブルが生じることがある。このため、このような問題を解決する方法として、特許文献1の発明が知られている。
【0005】
特許文献1の発明は、段落番号0011に記載のとおり、仮キャップ下部1及び上部3に所定量の接着剤を入れ、底部に均一に広げた後、中空糸束4の端部を静かに浸漬し、仮キャップをケ−ス5の端部に密着させた状態で接着剤を硬化させるという工程を含んでいるものであり、迅速性や確実性の点で改善の余地がある。
【0006】
その他、中空糸膜束の端部を接着剤で一体化する方法として、遠心接着法(遠心成型法)が知られている(特許文献2〜5)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平07−031852号公報
【特許文献2】特開昭51−93788号公報
【特許文献3】特開昭52−38797号公報
【特許文献4】特開昭61−171503号公報
【特許文献5】特開昭61−171504号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、遠心接着法(遠心成型法)を適用して膜束の端部を封止一体化するときの迅速性や確実性を向上させることができる仮キャップを提供することを課題とする。
【0009】
本発明は、さらに前記仮キャップを用いた膜モジュールの製造方法を提供することを他の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、課題の解決手段として、
膜又は膜束が配置された膜モジュールの製造中間体に対して、遠心接着法を適用して、前記製造中間体の端部側を接着剤で封止して一体化するために用いる仮キャップであって、
前記仮キャップが、円形の底面とその周縁に形成された環状の側壁とを有するものであり、
前記底面が、接着剤を注入するための注入孔を有しており、
前記底面と前記側壁が、前記注入孔から注入された接着剤を移動させるための溝を有している、仮キャップを提供する。
【0011】
また本発明は、他の課題の解決手段として、
請求項1〜6のいずれか1項記載の仮キャップを用いた膜モジュールの製造方法であって、
膜モジュールの製造中間体の少なくも一端側に仮キャップに嵌め込む工程、
仮キャップを嵌め込んだ状態の膜モジュールの製造中間体を遠心デーブル上に置く工程、
仮キャップ底面の注入孔から接着剤を注入しながら遠心テーブルを回転させる工程、
接着剤を硬化させた後、仮キャップを取り除く工程、
を有している膜モジュールの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【0012】
本発明の仮キャップを使用することにより、膜束端部の接着剤による封止一体化作業が容易になる。特に、膜を構成する膜の本数や容量が多い場合や膜の充填密度が高い場合には、従来の方法では接着剤の移動・拡散が困難であったり、流れ易さにむらがあったりして、迅速性や確実性が十分でない場合もあったが、本発明の仮キャップを使用することにより、前記のような場合であっても、封止一体化の迅速性や確実性が改善された。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の仮キャップの平面図である。
【図2】図1のII−II線における断面図である。
【図3】図1の部分斜視図である。
【図4】本発明の仮キャップを用いた中空糸膜モジュールの製造方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
<仮キャップ>
図1〜図3により、本発明の仮キャップの実施形態を説明する。
【0015】
仮キャップ10は、円形の底面12とその周縁において形成された環状の側壁14とを有している。仮キャップ10は、樹脂、ゴム、金属等又はこれらを組み合わせたもの(例えば、特許文献1の段落番号0007に記載されたもの)で形成されている。
【0016】
底面12には、接着剤を注入するための計4つの注入孔16を有している。注入孔16の数は特に制限されるものではないが、2〜10が好ましく、4〜8がより好ましい。注入孔16の直径は、仮キャップ10の大きさや使用する接着剤の粘度(流動性)等も考慮して調整することができ、例えば、底面12の直径が270mmであるとき、5〜20mm程度にすることができる。
【0017】
底面12には、注入孔16から注入された接着剤を底面12の全面に移動・拡散させやすくするための横溝(横方向に形成された溝)18(図1では、計8本)が形成されている。横溝18は、底面12の中心部側から側壁14側に向かって放射状に形成されている。
【0018】
図1では、横溝18は放射状に形成されているが、接着剤の移動ができるものであれば他の形成状態でもよく、例えば、格子状に形成されていてもよいし、間隔をおいて平行に形成されていてもよい。
【0019】
図1では、横溝18は注入孔16を除いた部分に形成されている(注入孔16上を横溝18が通っていない)が、注入された接着剤の移動がより容易になるようにするため、横溝18の一部が注入孔18にかかるようにして形成されていてもよい。
【0020】
底面12の中心部には、必要に応じて筒状突起部13が形成されていてもよい。
【0021】
環状の側壁14は、図1、図2では階段状に形成されているが、段差のない壁からなるものでもよい。
【0022】
側壁14の内周面20には、底面12側から高さ方向に計8本の縦溝(縦方向に形成された溝)22が形成されている。縦溝22は、図1、図3に示すとおり、横溝18の延長線上に位置するように形成されている。このように横溝18と縦溝22の位置関係を調整することで、接着剤の移動・拡散がより容易になる。
【0023】
さらに図1に示すとおり、横溝18の先端部と側壁14の内周面20との間に間隔を設けて、そこに環状溝24を形成することもできる。環状溝24は、横溝18の先端部と接しており、縦溝22の下端部とも接している。
【0024】
環状溝24を形成することで、横溝18を通った接着剤が環状溝24を通って周方向に分配されるため、接着剤の移動・拡散がより促進される。このような環状溝24を形成したときは、縦溝22が横溝18の延長線上に位置しないように形成されていてもよい。なお、図1に示す状態で環状溝24を形成しないこともできるし、図1に示す状態で環状溝24を形成しないで、横溝18の先端が縦溝22の下端と接した状態にしてもよい。
【0025】
横溝18、縦溝22、環状溝24の深さと幅は、仮キャップ10の大きさや使用する接着剤の粘度(流動性)等も考慮して調整することができ、例えば、底面12の直径が270mmであるとき、深さは3〜6mm程度にすることができ、幅は3〜10mm程度にすることができる。
【0026】
<中空糸膜モジュールの製造方法>
次に、図1〜図3と、図4により、遠心接着法(遠心成型法)を適用した膜モジュールの製造方法の一実施形態を説明する。図4は、図中、製造中間体50と仮キャップ10については、中心線より左半分のみ断面図で示している。なお、既に説明したとおり、遠心接着法(遠心成型法)は公知であり、特許文献3(特開昭52−38797号公報)の第5図等にも遠心接着法(遠心成型法)の実施形態が図示されている。
以下においては、膜として中空糸膜を用いた膜モジュールの製造方法について説明するが、本発明は、中空糸膜以外の膜、例えば、スパイラル膜、プリーツ型膜、平膜等にも適用できる。
【0027】
本実施形態のモジュールは、集水管と中空糸膜を用いたROモジュールであり、中空糸膜モジュールの製造中間体50は、管(集水管)52と、管52の周囲に中空糸膜(又は中空糸膜束)54が配置(中空糸膜を集水管と平行に配列する、或いは、集水管の周囲に中空糸膜を巻き付ける)されたものである。中空糸膜54の長さは、管52の長さよりも少し長くなるように調整されているので、管52の端部に凹部52aが形成されている。
【0028】
まず、製造中間体50の両端側に仮キャップ10を嵌め込む。このとき、製造中間体50の端面50aが仮キャップ10の底面12に当接され、筒状突起部13が凹部52aに入り込み、側面50bが側壁14の内周面20に当接されるように嵌め込む。
【0029】
更に仮キャップ10の外側に、仮キャップ10を覆うようにアルミキャップ(アルミニウム製のキャップ)30を配置し、更にその外側に押さえプレート31を置く。これらのアルミキャップ30及び押さえプレート31には、それぞれ前記仮キャップ10の4つの注入孔16に対応する位置に4つの孔30a、31aが設けられており、これらの4つの孔を通って接着剤が仮キャップの注入孔16に達するようになっている。
【0030】
次に、これら仮キャップ10、アルミキャップ30、押さえプレート31の孔が連通されるように4本の注入ノズル(図示せず)を介して、注入ライン41、42を仮キャップ10に接続する。
【0031】
上記のようにして得た製造中間体50を遠心テーブル60に設けたモジュール受け台62の上に置く。遠心テーブルの径方向端部上には、1対の遠心ワーク35が製造中間体50の両端に対向するように設けられている。製造中間体50は、仮キャップ10、アルミカップ30、押さえプレート31を介して、位置固定ボルト36及びスライドシャフト37により、遠心ワーク35に固定されている。
【0032】
次に、接着剤ポット40から注入ライン41、42を通して接着剤を供給し、仮キャップ底面12の注入孔16から接着剤を注入する。そして、接着剤を注入しながら、駆動モータ61を駆動させて、遠心テーブル60を回転させる。接着剤は、例えば、特許文献1の段落番号0009に記載された公知の接着剤を用いることができる。
【0033】
この工程では、注入孔16から注入された接着剤は、回転による遠心力も受けて底面12に拡がって行き、横溝18、環状溝24、縦溝22を通ってさらに拡散されて行く。そして、仮キャップ10に嵌め込まれている製造中間体50の端部56の部分に接着剤が拡散される。
【0034】
次に、使用した接着剤の種類に応じて、加熱又は常温で保持して、接着剤を硬化させることで、製造中間体50の端部56が封止一体化される。
【0035】
次に、位置固定ボルト36及びスライドシャフト37を調整して、製造中間体50を取り出す。そこから、押さえプレート31、アルミキャップ30及び仮キャップ10を取り外し、両端が接着剤で封止された製造中間体50を得る。
【0036】
その後、中空糸膜54の端部を切断して開口させた後、具体的な実施形態に応じて、周知のケースハウジング等に収容する。
【0037】
上記実施形態において、横溝18、環状溝24、縦溝22のない形状の仮キャップを用いた以外は同様にして膜モジュールを製造したが、接着剤が膜端部全体に行き渡らず、不十分な接着しかできなかった。
【符号の説明】
【0038】
10 仮キャップ
12 底面
14 側壁
16 注入孔
18 横溝
22 縦溝
24 環状溝

【特許請求の範囲】
【請求項1】
膜又は膜束が配置された膜モジュールの製造中間体に対して、遠心接着法を適用して、前記製造中間体の端部側を接着剤で封止して一体化するために用いる仮キャップであって、
前記仮キャップが、円形の底面とその周縁に形成された環状の側壁とを有するものであり、
前記底面が、接着剤を注入するための注入孔を有しており、
前記底面と前記側壁が、前記注入孔から注入された接着剤を移動させるための溝を有している、仮キャップ。
【請求項2】
前記底面に形成された溝が複数本の溝であり、前記側壁に形成された溝が、前記底面に形成された複数本の溝のそれぞれの延長線上に位置するように形成されたものである、請求項1記載の仮キャップ。
【請求項3】
前記底面の溝が、中心部側から側壁方向側に放射状に延ばされた複数本の溝であり、
前記側壁の溝が、前記底面に形成された複数本の溝のそれぞれの延長線上に位置するように形成された溝である、請求項1記載の仮キャップ。
【請求項4】
前記底面の溝が、格子状に形成された複数本の溝であり、
前記側壁の溝が、前記底面に格子状に形成された複数本の溝のそれぞれの延長線上に位置するように形成されたものである、請求項1記載の仮キャップ。
【請求項5】
前記底面の溝が、前記底面の注入孔を除いた部分に形成されている、請求項1〜4のいずれか1項記載の仮キャップ。
【請求項6】
前記底面に形成された溝と接する位置で、かつ前記側壁に形成された溝と接する位置にさらに環状溝を有している、請求項1〜5のいずれか1項記載の仮キャップ。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれか1項記載の仮キャップを用いた膜モジュールの製造方法であって、
膜モジュールの製造中間体の少なくも一端側に仮キャップに嵌め込む工程、
仮キャップを嵌め込んだ状態の膜モジュールの製造中間体を遠心デーブル上に置く工程、
仮キャップ底面の注入孔から接着剤を注入しながら遠心テーブルを回転させる工程、
接着剤を硬化させた後、仮キャップを取り除く工程、
を有している膜モジュールの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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