(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸を所定量集束し、集束された中空糸を供給する供給機構、供給された中空糸束を所定長に切断する切断機構、切断された所定長の中空糸束を膜モジュール用筒状体に装入する装入機構からなる中空糸束収納装置であって、供給機構が推進作用及び吸引作用によって中空糸束を所定位置に供給する搬送ノズル及び搬送ノズルの下流部にスライド可能なスリーブを備えてなる機構、切断機構が供給された中空糸束を両側から切断するように対向する一対の切断刃を有するカッタを備えてなる機構、装入機構が、先端部に中空糸束の挿入しうる枠体が形成された装入子を膜モジュール用筒状体内を挿通させて中空糸束の糸路に対し直角方向に移動自在に配置し、装入子の前進で中空糸束の糸路に位置する装入子の枠体に中空糸束を挿入させ、切断された中空糸束を装入子の後退によりそのほぼ中央部で折り曲げて膜モジュール用筒状体に引き込んで装入する機構であることを特徴とする膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置。
【請求項２】
供給機構の搬送ノズルの下流部に備えたスリーブが、切断機構の切断作動時は後退し切断非作動時は前進して装入機構の中空糸束の糸路に連結するスライド可能なスリーブである請求項１記載の膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置。
【請求項３】
装入機構の下方に、供給機構と装入機構との中空糸束の糸路が連結されたときに搬送ノズルの排気流を吸引する吸引ノズルを設けた請求項１記載の膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置。
【請求項４】
装入機構における中空糸束の糸路の断面形状が長方形または長楕円形である請求項１記載の膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置。
【請求項５】
装入子が、軸方向に二つに分割可能で、かつ合体されて先端部に少なくとも中空糸束の糸路の断面空間と同じ大きさの空間を有する枠体が形成された装入子である請求項１記載の膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置。
【請求項６】
装入子の枠体の中空糸束との当接枠部分が曲面形状である請求項１記載の膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置。
【請求項７】
装入機構における中空糸束の糸路の装入子による引き込み開口部が漏斗形状である請求項１記載の膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置。
【請求項８】
装入機構における中空糸束の糸路の内壁に装入子の枠体が挿嵌される溝を設けた請求項１記載の膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置。
【請求項９】
切断機構が、先端部がＶ字形で、互いにＶ字形の底部で交差して中空糸束を切断する一対の切断刃を有するカッタを備えた切断機構である請求項１記載の膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置。
【請求項１０】
供給機構における集束した中空糸の供給ローラが、ゴムローラによるニップローラである請求項１記載の膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空糸膜モジュールの製造に係わる膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
中空糸膜モジュールの製造において、中空糸束を膜モジュール用筒状体に収納する方法として、特開平２−２４１５２１号公報にて開示されているように中空糸束をループ状に折り曲げた後真空吸引により膜モジュール用筒状体に収納する方法が知られている。この方法によれば、中空糸束の膜モジュール用筒状体への収納操作が半自動化できることから、生産性を著しく向上させることができるが、中空糸束を真空吸引する際中空糸束から中空糸の脱落が生じたり、収納形態の不揃いが生じたりし、また、これら現象に基づき製品検査に時間を要するという問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、中空糸束からの中空糸の脱落がなく、整列された状態で中空糸束を膜モジュール用筒状体に自動的に収納する膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、中空糸を所定量集束し、集束された中空糸を供給する供給機構、供給された中空糸束を所定長に切断する切断機構、切断された所定長の中空糸束を膜モジュール用筒状体に装入する装入機構からなる中空糸束収納装置であって、供給機構が推進作用及び吸引作用によって中空糸束を所定位置に供給する搬送ノズル及び搬送ノズルの下流部にスライド可能なスリーブを備えてなる機構、切断機構が供給された中空糸束を両側から切断するように対向する一対の切断刃を有するカッタを備えてなる機構、装入機構が、先端部に中空糸束の挿入しうる枠体が形成された装入子を膜モジュール用筒状体内を挿通させて中空糸束の糸路に対し直角方向に移動自在に配置し、装入子の前進で中空糸束の糸路に位置する装入子の枠体に中空糸束を挿入させ、切断された中空糸束を装入子の後退によりそのほぼ中央部で折り曲げて膜モジュール用筒状体に引き込んで装入する機構であることを特徴とする膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置、にある。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の構成を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置の例の構成図である。図１中、１は中空糸束、２はダンサーローラ、３は供給ローラ、４は供給補助ローラ、５は搬送ノズル、６は中空糸束ガイド、７は搬送ノズルアダプタ、８はスライドスリーブ、９はスライドスリーブ移動リニアテーブル、１０はカッタ、１１はスリーブガイド、１２は中空糸束の装入子枠体挿入部、１３は膜モジュール用筒状体、１４は装入子、１５はエアチャック、１６は装入子移動リニアテーブル、１７は膜モジュール用筒状体ガイド、１８は膜モジュール用筒状体把持器、１９はロータリーアクチュエータ、２０はロータリーアクチュエータ移動リニアテーブル、２１はジョイント、２２は吸引ノズルホルダ、２３は中空糸束受けメッシュ、２４は吸引ノズル、２５は中空糸束検出センサ用窓を示す。
【０００６】
図１において、供給機構は、ダンサーローラ２、供給ローラ３、供給補助ローラ４、搬送ノズル５、中空糸束ガイド６、搬送ノズルアダプタ７、スライドスリーブ８、スライドスリーブ移動リニアテーブル９で構成される。中空糸は、ダンサーローラ２、供給ローラ３、供給補助ローラ４で、中空糸が所定量集束された中空糸束の状態で送られる。供給ローラ３と供給補助ローラ４は、ゴムローラとし、供給ローラは、供給ローラ３と供給補助ローラ４のニップローラであることが好ましい。
【０００７】
さらに、中空糸束は、中空糸束ガイド６を経て、搬送ノズル５にてその推進作用及び吸引作用により送られる。搬送ノズル５は、搬送ノズルアダプタ７によりノズル長が任意に変えられる。搬送ノズル５の下流部には、スライド可能なスリーブ８を備え、スリーブ８は、切断機構の切断作動時はスライドして後退し、切断非作動時はスライドして前進して装入機構の中空糸束の糸路に連結する。スリーブ８のスライドは、スライドスリーブ移動リニアテーブル９のエアシリンダ、パルスモータ等で行い、任意の設定距離をスライドさせる。
【０００８】
切断機構は、カッタ１０を備えてなる。カッタ１０は、中空糸束を両側から切断するようにした対向する一対の切断刃を有し、供給された中空糸束を両側から切断する。カッタ１０としては、中空糸束の逃げがなく集束状態で切断ができることから、図２に示すように、先端部がＶ字形で、互いにＶ字形の底部で交差してその中心部で中空糸束を切断する一対の切断刃を有するカッタであることが特に好ましく、各切断刃は、エアシリンダ等で駆動させる。
【０００９】
また、図１において、装入機構は、スリーブガイド１１、中空糸束の装入子枠体挿入部１２、膜モジュール用筒状体１３、装入子１４、エアチャック１５、装入子移動リニアテーブル１６、膜モジュール用筒状体ガイド１７、膜モジュール用筒状体把持器１８、ロータリーアクチュエータ１９、ロータリーアクチュエータ移動リニアテーブル２０で構成される。
【００１０】
切断機構のカッタ１０の切断非作動時にスリーブ８がスライドし前進して装入機構のスリーブガイド１１で中空糸束の糸路に連結されることにより装入機構に供給された中空糸束は、カッタ１０で所定長に切断されるが、装入機構に供給された中空糸束は、その糸路で偏平状の形態となすことが好ましい。中空糸束を偏平状となすには、その糸路を両側から狭めて糸路の断面形状を長方形または長楕円形とすることにより達成される。
【００１１】
中空糸束の糸路の装入子枠体挿入部１２において、先端部に中空糸束の挿入しうる枠体が形成された装入子１４を膜モジュール用筒状体１３内を挿通させて中空糸束の糸路に対し直角方向に移動自在に配置し、配置した装入子１４を、図３に示すように、前進させて中空糸束の糸路に装入子１４の枠体を位置させ、この枠体に中空糸束を挿入させ、装入子１４を後退させて中空糸束をそのほぼ中央部で折り曲げて膜モジュール用筒状体１３内に引き込んで膜モジュール用筒状体１３に中空糸束を装入する。
【００１２】
装入子１４は、膜モジュール用筒状体１３内を挿通させるため、装入子１４の少なくとも先端部の枠体の幅を膜モジュール用筒状体１３の内径以下とすることが必要であり、また中空糸束を損傷させないよう枠体の中空糸束と当接する枠部分を曲面形状とすることが好ましい。装入子１４は、膜モジュール用筒状体１３内に引き込まれた中空糸束からの枠体の抜脱を容易にするため、図４に示すように、軸方向に二つに分割可能で、かつ合体されて先端部に少なくとも中空糸束の糸路の断面空間と同じ大きさの空間を有する枠体が形成される装入子であることが特に好ましい。
【００１３】
エアチャック１５は、エアシリンダ駆動により、装入子１４を支持し、また装入子１４を二分割するもので、中空糸束が膜モジュール用筒状体１３内に引き込まれた後、装入子１４を二分割して中空糸束から枠体を抜脱させる。装入子移動リニアテーブル１６は、エアチャック１５を前後に移動、即ち装入子１４を前進または後退させる。膜モジュール用筒状体ガイド１７は、中空糸束の糸路の装入子枠体挿入部１２への膜モジュール用筒状体１３の案内、中空糸束の糸路の装入子枠体挿入部１２からの装入子１４の案内をする。
【００１４】
膜モジュール用筒状体把持器１８は、膜モジュール用筒状体１３を装入子１４と同心軸で把持し、ロータリーアクチュエータ１９は、膜モジュール用筒状体把持器１８を水平方向に回動し膜モジュール用筒状体１３の着脱を容易にする。ロータリーアクチュエータ移動リニアテーブル２０は、ロータリーアクチュエータ１９を前後に移動、即ち膜モジュール用筒状体１３を前進または後退させる。なお、ロータリーアクチュエータ１９は、膜モジュール用筒状体把持器１８を上方〜水平方向に回動させてもよい。
【００１５】
また、装入機構における中空糸束の糸路の装入子枠体挿入部１２において、糸路の内壁に装入子１４の枠体が挿嵌される溝を設けることは、装入子の前進、後退をスムースにするだけでなく、枠体への中空糸束の挿入を確実なものとし、また、装入子枠体挿入部１２での装入子による引き込み開口部が漏斗形状であることは、装入子による中空糸束の引き込みを容易にし、また中空糸束の損傷を低減する。中空糸束の糸路の装入子枠体挿入部１２の下部には、切断された中空糸束を受けるための中空糸束受けメッシュ２３、中空糸束の有無を検出するための中空糸束検出センサ用窓２２を設ける。
【００１６】
本発明の中空糸束収納装置においては、図１に示すように、装入機構の下方に吸引ノズル２４を設けることは、供給機構と装入機構との中空糸束の糸路が連結されたときに搬送ノズル５の排気流を吸引して中空糸束の装入機構への供給を安定かつ容易にする上で好ましいことである。吸引ノズル２４は、装入機構における中空糸束の糸路の装入子枠体挿入部１２の下部にジョイント２１、吸引ノズルホルダ２２を取り付け、吸引ノズルホルダ２２で固定して設置する。
【００１７】
本発明の中空糸束収納装置は、膜モジュール製造の際の筒状体へ中空糸束を収納する装置であり、膜モジュール用の筒状体のサイズには特に制限はないが、外径が８０ｍｍ以下、長さが２００ｍｍ以下の比較的小型の筒状体への中空糸束の収納に好ましく用いられる。また、膜モジュール用筒状体へ収納する中空糸には、ポリエチレン、ポリスルホン、セルロース等からなる膜濾過に用いられる公知の任意の中空糸が用いられる。本発明の中空糸束収納装置により膜モジュール用筒状体に中空糸束が収納された後は、中空糸束をウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の公知のポッティング剤で固定する等の公知の方法で中空糸膜モジュールが製造される。
【００１８】
【実施例】
次に、本発明の中空糸束収納装置の図１〜図５に示す構成例をその作動と共により具体的に説明する。
【００１９】
図１に示す装置の中空糸の供給機構の供給ローラ群は、各ローラをゴムローラとし、ダンサーローラ２を備え、最終送り側を供給ローラ３と２連式補助ローラ４とのニップローラとし、サーボモータでカッタ１０の作動と同期させて間欠的に、かつ定速で一定張力下に中空糸を中空糸束として送り出すものである。中空糸としては、外径０．３８ｍｍの多孔質ポリエチレン中空糸膜を用い、１６本の中空糸が一束となって巻かれたリール６個をセットして、最終的に中空糸９６本からなる中空糸束を供給ローラ群により送り出し、搬送ノズル５の直前の中空糸束ガイド６を経て搬送ノズル５に供給する。中空糸束ガイド６は、漏斗状とし中空糸束接触部をセラミック製とした。搬送ノズル５としては、ボルテック社製トランスベクタージェットノズルを用い、空気圧０．１ＭＰａとした。
【００２０】
搬送ノズル５により送られる中空糸束の糸路は、内径が９ｍｍのステンレススチールで構成した。搬送ノズル５の先端部には、中空糸束の糸路を形成した状態で、搬送ノズルアダプタ７が取り付けられ、さらにスライド可能なスライドスリーブ８が装着されている。スライドスリーブ８のスライドは、スライドスリーブ移動リニアテーブル９のオートスィッチ付きのＳＭＣ（株）製エアシリンダで行うようにした。このスライドスリーブ８は、切断刃が後退しカッタ１０が作動してないときに、スライドして前進し、その先端部が装入機構のスリーブガイド１１に当接し、中空糸束の糸路を連結する。
【００２１】
カッタ１０は、図２に示すように先端部がＶ字形で、互いにＶ字形の底部で交差して中空糸束を切断しうる一対の切断刃を有するカッタを用いた。切断刃の移動は、それぞれエアシリンダで行い、切断刃の後退時に、二つの切断刃間にスライドスリーブ８が挿入しうる空間を形成させ、切断刃の位置は、センサで検出するようにした。
【００２２】
スライドスリーブ８と接続可能なセラミック製のスリーブガイド１１を取り付けた中空糸束の糸路の上部を前後から狭めた長方形の断面形状とし、糸路の下部に中空糸束検出センサ用窓２５、中空糸束受けメッシュ２３を設け、糸路の下端にジョイント２１、吸引ノズルホルダ２２を取り付け、搬送ノズル５と同様のボルテック社製トランスベクタージェットノズルを固定し、空気圧を搬送ノズル５の空気圧より０．０５ＭＰａ程度高く設定した。
【００２３】
中空糸束をスライドスリーブ８よりスリーブガイド１１を経て装入機構の中空糸束の糸路に送り込み、糸路上部で中空糸束を偏平状にした。糸路下部の中空糸束検出センサ用窓２５にセットしたセンサで送り込んだ中空糸束を検出し、カッタ１０を作動させて、前進移動する切断刃で中空糸束を１３０ｍｍ長に切断した。切断した中空糸束は、中空糸束受けメッシュ２３で受けた。中空糸束受けメッシュ２３としては、ＳＵＳ３０４のステンレススチールの１００メッシュで線径０．１ｍｍ、開口率３６％のものを用い、中空糸束を受け止めると共に搬送ノズル５の排気流の通過を可能とした。中空糸束受けメッシュ２３を設ける位置は、中空糸束の切断長により適宜変更できる。
【００２４】
断面形状を長方形とした糸路には、図３に示すように中空糸束の装入子枠体挿入部１２が形成されるが、装入子枠体挿入部１２は、切断された中空糸束のほぼ中央部に位置する糸路の部位にあり、糸路の装入子枠体挿入部１２の内壁には、装入子１４の枠体が挿嵌される溝を設け、糸路の装入子１４による引き込み開口部を漏斗形状とした。また、図３には示していないが、糸路の装入子枠体挿入部１２に位置し引き込み開口部に対応する外壁には、漏斗形状の膜モジュール用筒状体ガイド１７を設けた。
【００２５】
装入子１４として、ＳＵＳ３０４のステンレススチール製とし、図４に示すように軸方向に二つに分割される二片１４ａ、１４ｂが合体され、その最大幅が７．５ｍｍで、先端部に中空糸束の糸路の断面空間と同じ大きさの空間を有する枠体が形成された装入子を用いた。装入子１４の二片１４ａ、１４ｂが枠体を形成し中空糸束が当接する枠部分は、中空糸の捕捉漏れがないよう二片１４ａ、１４ｂの接合部で互いに斜めに重なり合うようし、また、中空糸束の当接する枠部分を曲面形状とし、枠体表面にテフロンコーティングを施した。
【００２６】
装入子１４は、エアチャック１５で合体されて先端部に枠体が形成された状態でパルスモータを備えた装入子移動リニアテーブル１６に取り付けた。一方、手前に向いた膜モジュール用筒状体把持器１８に膜モジュール用筒状体１３をセットし、備えたエアシリンダにより膜モジュール用筒状体１３を把持させた。膜モジュール用筒状体１３を把持した膜モジュール用筒状体把持器１８をロータリーアクチュエータ１９のエアシリンダで右方向に水平に９０゜回転させ、ロータリーアクチュエータ移動リニアテーブル２０をエアシリンダで前進させて、膜モジュール用筒状体１３を膜モジュール用筒状体ガイド１７に当接させた。
【００２７】
膜モジュール用筒状体１３としては、内径８．５ｍｍ、長さ５１ｍｍのポリカーボネート製筒状体を用い、また、膜モジュール用筒状体把持器１８、ロータリーアクチュエータ１９、ロータリーアクチュエータ移動リニアテーブル２０のエアシリンダには、いずれもＳＭＣ（株）製エアシリンダを用いた。
【００２８】
装入子１４を取り付けた装入子移動リニアテーブル１６をパルスモータで膜モジュール用筒状体１３の軸芯と一致させて前進させ、装入子１４を膜モジュール用筒状体把持器１８に把持された膜モジュール用筒状体１３内を挿通させて、図３に示すように装入子１４の枠体を糸路の装入子枠体挿入部１２に溝に沿わせて差し入れる。差し入れられた装入子１４の枠体は、糸路の断面空間と同じ空間を有することから、糸路に送られる中空糸束は、装入子枠体挿入部１２でそのまま装入子１４の枠体に挿入される。カッタ１０で中空糸束が切断された後、装入子移動リニアテーブル１６をパルスモータで後退させ、後退する装入子１４の枠体で切断された中空糸束をそのほぼ中央部で折り曲げて膜モジュール用筒状体１３内に引き込み、装入し、さらにロータリーアクチュエータ移動リニアテーブル２０をエアシリンダで後退させる。
【００２９】
筒状体内に、図５に示すように、中空糸束が引き込まれて装入された膜モジュール用筒状体１３は、膜モジュール用筒状体把持器１８に把持された状態で、図４に示すように、エアチャック１５で装入子１４を軸方向に二つの片１４ａ、１４ｂに分割し、中空糸束の折り曲げ部から枠体を分離し抜脱する。装入子１４の枠体が抜脱された膜モジュール用筒状体１３を把持した膜モジュール用筒状体把持器１８をロータリーアクチュエータ１９のエアシリンダで左方向に水平に９０゜回転させ、膜モジュール用筒状体１３の把持を開放し、中空糸束が収納された膜モジュール用筒状体１３を得た。
【００３０】
この装置による膜モジュール用筒状体への中空糸束の収納操作によれば、中空糸束からの中空糸の抜け落ちがなく確実に中空糸の全本数が捕捉され、膜モジュール用筒状体への装入時の中空糸の脱落も、中空糸束の損傷もなく中空糸束の収納ができた。また、膜モジュール用筒状体への中空糸束の収納操作が１分間に１１〜１２個と極めて生産性が高かった。中空糸束を収納した後に常法によりポッティングしリークテストを行ったが、テスト結果は良好なものであった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の中空糸束収納装置は、中空糸膜モジュールの製造において、中空糸束を膜モジュール用筒状体に収納する作業を、中空糸束からの中空糸の脱落がなく確実に行うことができ、収納状態も中空糸束が良好に整列された状態で得られ、中空糸束の安定な収納作業の自動化を可能とするものであり、中空糸束の収納時に起因する欠陥を検出するための検査時間を軽減し、中空糸束膜モジュールの生産性を大幅に向上させるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膜モジュール用筒状体への中空糸束収納装置の例の構成図である。
【図２】互いに交差して中空糸束を切断しうる一対の切断刃を有するカッタの部分斜視図である。
【図３】中空糸束の装入子の枠体挿入部の部分断面斜視図である。
【図４】装入子の分割状態及び中空糸束からの枠体の抜脱状態の斜視図である。
【図５】筒状体内に中空糸束が引き込まれて装入された状態の断面図である。
【符号の説明】
１  中空糸束
２  ダンサーローラ
３  供給ローラ
４  供給補助ローラ
５  搬送ノズル
６  中空糸束ガイド
７  搬送ノズルアダプタ
８  スライドスリーブ
９  スライドスリーブ移動リニアテーブル
１０  カッタ
１１  スリーブガイド
１２  中空糸束の装入子枠体挿入部
１３  膜モジュール用筒状体
１４  装入子
１４ａ  装入子片
１４ｂ  装入子片
１５  エアチャック
１６  装入子移動リニアテーブル
１７  膜モジュール用筒状体ガイド
１８  膜モジュール用筒状体把持器
１９  ロータリーアクチュエータ
２０  ロータリーアクチュエータ移動リニアテーブル
２１  ジョイント
２２  吸引ノズルホルダ
２３  中空糸束受けメッシュ
２４  吸引ノズル
２５  中空糸束検出センサ用窓
【図１】
0003593420.tif 000002
【図２】
0003593420.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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