(57)【要約】【課題】集水管の開口部を広げなくてもポッティング樹脂を容易に注入でき、ノズルが接触して中空糸膜シート状物が損傷することを抑制でき、機械による注入作業の自動化も容易である中空糸膜モジュールの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】中空糸膜シート状物１０と集水管１２ｂとを備える中空糸膜モジュールの製造方法であって、中空糸膜シート状物１０の端部を集水管１２ｂで固定し、保持手段１１０により中空糸膜シート状物１０のシート面１０ａを鉛直方向に対して傾斜させた状態でノズル５０から液状のポッティング樹脂Ｐを集水管１２ｂ内に注入して硬化させ、中空糸膜シート状物１０の集水管１２ｂ内の収容部分で中空糸膜同士を相互に固定するポッティング工程を有する、中空糸膜モジュールの製造方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の中空糸膜がシート状に揃えられた中空糸膜シート状物と、前記中空糸膜シート状物における前記中空糸膜の長さ方向の端部に設けられた集水管と、を備え、前記中空糸膜シート状物の前記集水管内に収容された収容部分において各中空糸膜がポッティング樹脂の硬化物によって相互に固定されている中空糸膜モジュールの製造方法であって、
前記端部をポッティング用治具で固定し、前記中空糸膜シート状物のシート面を鉛直方向に対して傾斜させた状態で、ノズルから液状のポッティング樹脂を前記ポッティング用治具のスリット状の開口部より前記ポッティング用治具内に注入して硬化させ、前記収容部分で中空糸膜同士を固定するポッティング工程を有する、中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項２】
前記ポッティング用治具として集水管を用いる、請求項１に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項３】
前記ポッティング工程の後、前記端部から前記ポッティング用治具を取り外し、前記端部に前記集水管を取り付ける、請求項１に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項４】
前記シート面と鉛直方向とがなす角度が１０〜６０°である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記中空糸膜シート状物の幅方向に前記ノズルを移動させながら、前記ポッティング樹脂を前記ポッティング用治具内に注入する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項６】
前記ノズルに対して前記中空糸膜シート状物を幅方向に移動させながら、前記ポッティング樹脂を前記ポッティング用治具内に注入する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項７】
前記ノズルが前記中空糸膜シート状物の上方に位置する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項８】
前記ポッティング樹脂を前記シート面に伝わらせて、前記ポッティング用治具のスリット状の開口部より前記ポッティング用治具内に注入して硬化させる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項９】
前記中空糸膜シート状物の一対のシート面のうちの片方のシート面のみに前記ポッティング樹脂を供給する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項１０】
前記中空糸膜シート状物における前記中空糸膜の長さ方向の両方の端部をそれぞれ前記ポッティング用治具で固定し、前記中空糸膜シート状物を前記中空糸膜の長さ方向に上に凸となるように湾曲させ、両方の端部側において前記シート面を傾斜させた状態で、２つのノズルを用いて、液状の前記ポッティング樹脂を前記両方の端部に固定した前記ポッティング用治具のスリット状の開口部のそれぞれから前記ポッティング用治具内に注入して硬化させる、請求項９に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項１１】
複数本の中空糸膜がシート状に揃えられた中空糸膜シート状物と、前記中空糸膜シート状物における前記中空糸膜の長さ方向の端部に設けられた集水管と、を備え、前記中空糸膜シート状物の前記集水管内に収容された収容部分において各中空糸膜がポッティング樹脂の硬化物によって相互に固定されている中空糸膜モジュールを製造する装置であって、
前記端部をポッティング用治具で固定した前記中空糸膜シート状物を、そのシート面が鉛直方向に対して傾斜した状態で保持する保持手段と、
液状のポッティング樹脂を吐出するノズルと、を具備するポッティング装置を備える、中空糸膜モジュールの製造装置。
【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及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無菌水、飲料水、高度純水の製造等に使用される中空糸膜モジュールとして、複数本の中空糸膜をシート状に引き揃えた中空糸膜シート状物の端部に集水管が設けられた中空糸膜モジュールが知られている（特許文献１、２）。
【０００３】
このような中空糸膜モジュールの製造方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。中空糸膜シート状物の端部を、一端に開口部が形成された集水管に挿入して鉛直方向に立てた状態で、該中空糸膜シート状物の両方のシート面側からそれぞれ集水管内に液状のポッティング樹脂（ポッティング液）を注入して硬化させ、前記端部を集水管内に液密に固定する。
【０００４】
しかし、前記の製造方法では、中空糸膜シート状物と集水管との隙間が狭いため、ポッティング樹脂の注入作業が困難である。特許文献２には、集水管の開口部を形成する一対の側壁部の先端部分をそれぞれ外側に広げ、中空糸膜シート状物と集水管との隙間を広くしてポッティング樹脂の注入作業を容易にする方法が開示されている。しかし、該方法では、開口部を広げた分だけ集水管の厚みが増大する。そのため、複数の中空糸膜モジュールを集水管の厚み方向に並べて設置する際にそれらの設置占有面積が大きくなり、省スペース化が困難になる。また、例えば汚泥等が膜表面に付着することを防止するエアスクラビング処理を行う際に、曝気エアーが中空糸膜モジュール間を通過しにくくなり、効果が充分に得られにくくなる。
【０００５】
また、前記の製造方法では、ノズルからポッティング樹脂を斜め下方に吐出させて中空糸膜シート状物と集水管との隙間に注入する。そのため、注入時にポッティング樹脂が集水管の外側に漏れないようにするために、ポッティング樹脂を吐出するノズルの先端部を細くし、中空糸膜シート状物にできるだけ近づける必要がある。そのため、ノズル内でポッティング樹脂が詰まりやすく、吐出量にも限界があり、またノズル先端が接触することで中空糸膜シート状物が損傷することがある。また、このようなポッティング樹脂の注入作業を機械により自動化しようとすると、ノズルの位置を高い精度で多軸に制御しなければならないため、多軸ロボットとセンサーの組み合わせが中空糸膜シート状物の両側でそれぞれ必要となり、イニシャルコストが高騰する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８８３５７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１５／１５２４０１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ポッティング樹脂を容易に安定して注入でき、ノズルが接触して中空糸膜シート状物が損傷することを抑制でき、機械による注入作業の自動化も容易である中空糸膜モジュールの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の構成を有する。
［１］複数本の中空糸膜がシート状に揃えられた中空糸膜シート状物と、前記中空糸膜シート状物における前記中空糸膜の長さ方向の端部に設けられた集水管と、を備え、前記中空糸膜シート状物の前記集水管内に収容された収容部分において各中空糸膜がポッティング樹脂の硬化物によって相互に固定されている中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記端部をポッティング用治具で固定し、前記中空糸膜シート状物のシート面を鉛直方向に対して傾斜させた状態で、ノズルから液状のポッティング樹脂を前記ポッティング用治具のスリット状の開口部より前記ポッティング用治具内に注入して硬化させ、前記収容部分で中空糸膜同士を固定するポッティング工程を有する、中空糸膜モジュールの製造方法。
［２］前記ポッティング用治具として集水管を用いる、［１］に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
［３］前記ポッティング工程の後、前記端部から前記ポッティング用治具を取り外し、前記端部に前記集水管を取り付ける、［１］に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
［４］前記シート面と鉛直方向とがなす角度が１０〜６０°である、［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。
［５］前記中空糸膜シート状物の幅方向に前記ノズルを移動させながら、前記ポッティング樹脂を前記ポッティング用治具内に注入する、［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。
［６］前記ノズルに対して前記中空糸膜シート状物を幅方向に移動させながら、前記ポッティング樹脂を前記ポッティング用治具内に注入する、［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。
［７］前記ノズルが前記中空糸膜シート状物の上方に位置する、［１］〜［６］のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
［８］前記ポッティング樹脂を前記シート面に伝わらせて、前記ポッティング用治具のスリット状の開口部より前記ポッティング用治具内に注入して硬化させる、［１］〜［７］のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
［９］前記中空糸膜シート状物の一対のシート面のうちの片方のシート面のみに前記ポッティング樹脂を供給する、［１］〜［８］のいずれかに記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
［１０］前記中空糸膜シート状物における前記中空糸膜の長さ方向の両方の端部をそれぞれ前記ポッティング用治具で固定し、前記中空糸膜シート状物を前記中空糸膜の長さ方向に上に凸となるように湾曲させ、両方の端部側において前記シート面を傾斜させた状態で、２つのノズルを用いて、液状の前記ポッティング樹脂を前記両方の端部に固定した前記ポッティング用治具のスリット状の開口部のそれぞれから前記ポッティング用治具内に注入して硬化させる、［９］に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
［１１］複数本の中空糸膜がシート状に揃えられた中空糸膜シート状物と、前記中空糸膜シート状物における前記中空糸膜の長さ方向の端部に設けられた集水管と、を備え、前記中空糸膜シート状物の前記集水管内に収容された収容部分において各中空糸膜がポッティング樹脂の硬化物によって相互に固定されている中空糸膜モジュールを製造する装置であって、前記端部をポッティング用治具で固定した前記中空糸膜シート状物を、そのシート面が鉛直方向に対して傾斜した状態で保持する保持手段と、液状のポッティング樹脂を吐出するノズルと、を具備するポッティング装置を備える、中空糸膜モジュールの製造装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の中空糸膜モジュールの製造方法によれば、ポッティング樹脂を容易に安定して注入でき、ノズルが接触して中空糸膜シート状物が損傷することを抑制でき、機械による注入作業の自動化も容易である。
本発明の中空糸膜モジュールの製造装置を用いれば、ポッティング樹脂を容易に安定して注入でき、ノズルが接触して中空糸膜シート状物が損傷することも抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の製造方法で製造される中空糸膜モジュールの一例を示した斜視図である。
【図２】図１の中空糸膜モジュールのＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の中空糸膜モジュールにおける中空糸膜シート状物を示した平面図である。
【図４】本発明の中空糸膜モジュールの製造方法の一工程を示した断面図である。
【図５】本発明の中空糸膜モジュールの製造方法の一工程を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、複数本の中空糸膜がシート状に揃えられた中空糸膜シート状物と、前記中空糸膜シート状物における前記中空糸膜の長さ方向の端部に設けられた集水管と、を備え、前記中空糸膜シート状物の前記集水管内に収容された収容部分において各中空糸膜がポッティング樹脂の硬化物によって相互に固定されている中空糸膜モジュールを製造する方法である。
【００１２】
［中空糸膜モジュール］
以下、本発明の製造方法で製造する中空糸膜モジュールの一例を示して説明する。
本実施形態の中空糸膜モジュール１は、図１〜３に示すように、重ねられた４枚の中空糸膜シート状物１０と、４枚の中空糸膜シート状物１０の長さ方向の両端部に装着された一対の長尺な集水管１２ａ，１２ｂと、を備えている。重ねられた４枚の中空糸膜シート状物１０の各端部１１ａ，１１ｂ側の収容部分１３ａ，１３ｂは、各集水管１２ａ，１２ｂにそれぞれ挿入されて収容された状態で、固定用のポッティング樹脂の硬化物からなるポッティング部１４により集水管１２ａ，１２ｂに液密に固定されている。
【００１３】
中空糸膜シート状物１０は、複数本の中空糸膜１６が、互いに平行となるようにシート状に揃えられ、各中空糸膜１６の長さ方向の両方の開口端面１６ａがいずれも開口した状態で纏められたものである。
中空糸膜モジュールにおける中空糸膜シート状物の枚数は、４枚には限定されず、１枚であってもよく、２枚以上の任意の枚数であってもよい。
【００１４】
中空糸膜の材質としては、例えば、ポリスルホン系樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース誘導体、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）やポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリメタクリレート、ポリアクリレート等が挙げられる。また、これらの樹脂の一部に置換基を導入したものを使用してもよい。中空糸膜の材質は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
【００１５】
中空糸膜シート状物１０においては、中空糸膜１６の長さ方向の両方の端部１１ａ，１１ｂ側のそれぞれに、中空糸膜１６の長さ方向に対して直交する方向に延びる、一定の幅の帯状の第１結束部１８ａ及び第２結束部１８ｂが設けられている。第１結束部１８ａ及び第２結束部１８ｂにより、複数本の中空糸膜１６が纏められている。
【００１６】
中空糸膜シート状物１０の第１結束部１８ａ及び第２結束部１８ｂのそれぞれが設けられた部分において、隣り合う中空糸膜１６間の距離は、０〜１ｍｍが好ましい。隣り合う中空糸膜１６間の距離が前記範囲内であれば、有効膜面積を確保しつつ、中空糸膜の本数に対する結束部の使用量を抑制でき、コストも低減できる。
【００１７】
第１結束部１８ａは、中空糸膜シート状物１０の長さ方向の両方の端部１１ａ，１１ｂにそれぞれ設けられている。第１結束部１８ａは、集水管１２ａ，１２ｂ内に挿入された状態になっている。この例では、中空糸膜１６の開口端面１６ａと第１結束部１８ａの開口端面１６ａ側の側端面とは面一になっている。第１結束部１８ａがこのように設けられることで有効膜面積の減少を抑制しやすい。
【００１８】
第２結束部１８ｂは、中空糸膜シート状物１０におけるそれぞれの端部１１ａ，１１ｂ近傍に、長さ方向において第１結束部１８ａから中央側に距離Ｌ２だけ離間して設けられている。第２結束部１８ｂは、中空糸膜シート状物１０における集水管１２ａ，１２ｂから露出した部分に位置している。
距離Ｌ２は、適宜設定することができ、８〜５０ｍｍが好ましい。
【００１９】
第１結束部１８ａの幅Ｌ１及び第２結束部１８ｂの幅Ｌ３は、それぞれ３〜３０ｍｍが好ましい。幅Ｌ１及び幅Ｌ３が下限値以上であれば、充分な結束強度が得られやすい。幅Ｌ１及び幅Ｌ３が上限値以下であれば、膜面積の低下を抑えやすい。幅Ｌ１と幅Ｌ３は、同じでもよく、異なっていてもよい。
【００２０】
第１結束部１８ａ及び第２結束部１８ｂの厚みは、それぞれ０．１〜１ｍｍが好ましい。厚みが下限値以上であれば、充分な強度の結束部となりやすく、中空糸膜シート状物が破断しにくい。厚みが上限値以下であれば、コストを低減でき、また中空糸膜モジュールあたりの中空糸膜の充填密度を高くすることが容易になる。
【００２１】
第１結束部１８ａ及び第２結束部１８ｂを形成する材料としては、例えば、ＪＩＳ  Ｋ６２５１で規定される伸び（Ｅ）が２００％以上の弾性体が挙げられ、伸び（Ｅ）が３００％以上の弾性体が好ましい。弾性体の伸び（Ｅ）の上限は特に制限はないが、通常は６００％程度である。
第１結束部１８ａが前記弾性体で形成されていれば、重ねられた第１結束部１８ａ同士や、第１結束部１８ａと集水管１２ａ，１２ｂの側壁部２０ａ，２０ｂとの間のシール性が充分に発揮されやすい。そのため、液状のポッティング樹脂を集水管１２ａ，１２ｂ内に注入する際にポッティング樹脂が第１結束部１８ａよりも底部２０ｃ側に漏れることが抑制されやすい。第２結束部１８ｂが前記弾性体で形成されていれば、液状のポッティング樹脂を集水管１２ａ，１２ｂ内に注入する際に、毛細管現象によるポッティング樹脂の過度な這い上がりを抑制しやすい。
【００２２】
弾性体のＪＩＳ  Ｋ６２５３で規定されるデュロメータ硬さは、Ａ４０〜８０が好ましい。第１結束部１８ａに用いる弾性体のデュロメータ硬さが上記範囲内であれば、注入時におけるポッティング樹脂の底部２０ｃ側への漏れ出しを抑制しやすい。第２結束部１８ｂに用いる弾性体のデュロメータ硬さが前記範囲内であれば、エアスクラビング処理時に中空糸膜に損傷が生じることを抑制しやすい。
なお、ＪＩＳ  Ｋ６２５３のデュロメータ硬さの規格は、ＩＳＯ  ７６１９に対応する。
【００２３】
弾性体の材質としては、熱可塑性エラストマーが好ましい。熱可塑性エラストマーの種類は、中空糸膜モジュールが使用される環境に応じて、環境への耐性等を勘案して選択できる。熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン系エラストマー（ＴＰＳ）、オレフィン系エラストマー（ＴＰＯ）、塩化ビニル系エラストマー（ＴＰＶＣ）、エステル系エラストマー（ＴＰＣ）、ウレタン系エラストマー（ＴＰＵ）、アミド系エラストマー（ＴＰＡ）等が挙げられる。なかでも、ゴム弾性が高く、耐薬品性に優れている点から、スチレン系エラストマー（ＴＰＳ）が好ましい。弾性体の材質は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
【００２４】
集水管１２ａ，１２ｂは、互いの面同士が対向する長尺の一対の側壁部２０ａ，２０ｂと、一対の側壁部２０ａ，２０ｂの短手方向の端部同士を繋ぐ断面半円状の底部２０ｃとで形成されている。集水管１２ａ，１２ｂにおける短手方向の他端には、長手方向に沿って延びるスリット状の開口部２２が形成されている。このように集水管１２ａ，１２ｂは長尺な部材である。集水管１２ａ，１２ｂの長手方向に直交する断面の形状は、Ｕ字状になっている。
中空糸膜モジュール１では、４枚の中空糸膜シート状物１０が、それぞれの第１結束部１８ａ同士が密着し、第２結束部１８ｂ同士が密着するように重ねられている。このように重ねられた状態で、各中空糸膜シート状物１０の第１結束部１８ａが設けられた端部１１ａ，１１ｂが集水管１２ａ，１２ｂ内に挿入されている。
【００２５】
第２結束部１８ｂと集水管１２ａ，１２ｂの開口部２２との距離Ｌは、１〜３０ｍｍが好ましく、３〜１０ｍｍがより好ましい。距離Ｌが下限値以上であれば、集水管１２ａ，１２ｂ内に液状のポッティング樹脂（ポッティング液）を注入することが容易になるため、ポッティング樹脂を集水管内に充分に行きわたらせた状態で硬化させやすく、リーク発生率が低下する。距離Ｌが上限値以下であれば、中空糸膜モジュールの有効膜面積の減少を抑制しやすい。
なお、距離Ｌとは、集水管１２ｂ側の第２結束部１８ｂの場合、中空糸膜１６の長さ方向における、集水管１２ｂの開口部２２から（側壁部２０ａ，２０ｂの先端面から）、第２結束部１８ｂの集水管１２ｂ側の側端までの長さである。集水管１２ａ側の第２結束部１８ｂの距離Ｌについても同様である。
【００２６】
この例の集水管１２ａ，１２ｂの各側壁部２０ａ，２０ｂの内面には、集水管１２ａ，１２ｂの長手方向に沿って延びる段差部２４が互いに対向する位置に形成されている。段差部２４を境にして、底部２０ｃ側の側壁部２０ａと側壁部２０ｂの距離（クリアランス）が、開口部２２側の側壁部２０ａと側壁部２０ｂの距離（クリアランス）よりも小さくなっている。この例では、段差部２４の位置と、第１結束部１８ａにおける中空糸膜１６の長手方向の中央側の側端とが一致している。
【００２７】
段差部２４の底部２０ｃ側の側壁部２０ａと側壁部２０ｂの距離は、重ねられた中空糸膜シート状物１０の第１結束部１８ａの部分の総厚みと同程度かやや小さくなるように設定されている。これにより、重ねられた中空糸膜シート状物１０の第１結束部１８ａの部分が側壁部２０ａ，２０ｂの内面と液密に密着し、シール性が発揮されるようになっている。また、重ねられた各第１結束部１８ａ同士も液密に密着し、シール性が発揮される。
【００２８】
集水管の材質としては、優れた機械的強度及び耐久性を有するものが好ましく、例えば、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリオレフィン、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、変成ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）等が挙げられる。集水管の材質は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
【００２９】
ポッティング部１４は、集水管１２ａ，１２ｂ内の各中空糸膜１６の外側における、第１結束部１８ａから開口部２２までの部分を満たすように形成されている。これにより、集水管１２ａ，１２ｂにおけるポッティング部１４及び第１結束部１８ａよりも底部２０ｃ側に集水空間２６が形成されている。
中空糸膜モジュール１においては、中空糸膜シート状物１０を形成する複数の中空糸膜１６で濾過された処理後の液体が、集水管１２ａ，１２ｂの集水空間２６内に一旦集められてから、集水管１２ａ，１２ｂの長手方向の末端に形成された取水口２８を経て、中空糸膜モジュール１の外部へ取り出されるようになっている。
【００３０】
ポッティング部１４を形成するポッティング樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン系充填材、各種ホットメルト樹脂が挙げられる。ポッティング部１４を形成するポッティング樹脂は、１種であってもよく、２種以上であってもよい。
【００３１】
［中空糸膜モジュールの製造方法］
本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、中空糸膜シート状物における中空糸膜の長さ方向の端部をポッティング用治具で固定し、前記中空糸膜シート状物のシート面を鉛直方向に対して傾斜させた状態で、ノズルから液状のポッティング樹脂を前記ポッティング用治具のスリット状の開口部より前記ポッティング用治具内に注入して硬化させ、中空糸膜シート状物の収容部分で中空糸膜同士を相互に固定するポッティング工程を有する。ここでシート面とは、中空糸膜シート状物において、複数本の揃えられた中空糸膜によって略平面状に形成されている面をいう。
【００３２】
本発明の製造方法には、保持手段とノズルを具備するポッティング装置を備える、中空糸膜モジュールの製造装置を用いることができる。保持手段は、ポッティング用治具で固定した中空糸膜シート状物を、そのシート面が鉛直方向に対して傾斜した状態で保持する手段である。ノズルは、液状のポッティング樹脂を吐出するものである。
【００３３】
以下、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法の一例として、前記ポッティング用治具として集水管を用いて中空糸膜モジュール１を製造する方法について説明する。
中空糸膜モジュールの製造装置１００（以下、単に「製造装置１００」という。）は、図４に示すように、保持手段１１０と、ノズル５０とを具備するポッティング装置１０２を備えている。保持手段１１０は、長尺の板状の基板部１１２と、基板部１１２の上面から突出し、長さ方向に延在する凸条部１１４とを備えている。凸条部１１４は、長さ方向に垂直な方向に切断した断面形状が三角形状であり、一方に傾斜面１１４ａを有している。凸条部１１４の傾斜面１１４ａには、中空糸膜シート状物１０の端部１１ａ，１１ｂが挿入された集水管１２ａ，１２ｂを立て掛けられるようになっている。このように凸条部１１４の傾斜面１１４ａに集水管１２ａ，１２ｂを立て掛けることで、中空糸膜シート状物１０が、そのシート面１０ａが鉛直方向に対して傾斜した状態で保持される。
【００３４】
ノズル５０は、保持手段１１０によって保持された中空糸膜シート状物１０の上方に配置されており、液状のポッティング樹脂Ｐをシート面１０ａに向かって概鉛直下方に吐出するようになっている。
【００３５】
ポッティング装置１０２においては、保持手段１１０によって保持された中空糸膜シート状物１０に対して、中空糸膜シート状物１０の幅方向にノズル５０が移動することが好ましい。このようにノズル５０が移動しながらポッティング樹脂Ｐを吐出するようにすることで、中空糸膜シート状物１０の幅方向に全体的にポッティング樹脂Ｐを注入することが容易になる。なお、場合によっては、保持手段１１０が中空糸膜シート状物１０を保持しつつ移動することで、ノズル５０が相対的に中空糸膜シート状物１０の幅方向に移動するようにしてもよい。
【００３６】
本実施形態の製造方法では、４枚の中空糸膜シート状物１０を、第１結束部１８ａ同士及び第２結束部１８ｂ同士が重なるように積層する。次いで、ポッティング工程において、中空糸膜シート状物１０の積層体における、第１結束部１８ａが設けられている長さ方向の一方の端部１１ｂを集水管１２ｂ内に挿入する。次いで、図４に示すように、製造装置１００におけるポッティング装置１０２の保持手段１１０により、中空糸膜シート状物１０をその厚み方向のシート面１０ａが鉛直方向に対して傾斜した状態で保持する。この状態で、中空糸膜シート状物１０の上方に位置するノズル５０から液状のポッティング樹脂（ポッティング液）Ｐを下方に吐出し、ポッティング樹脂Ｐを上側のシート面１０ａに伝わらせて集水管内２０ｂ内に注入して硬化させる。これにより、各中空糸膜シート状物１０の端部１１ｂ側の収容部分１３ｂにおいて各中空糸膜１６同士が相互に固定され、さらに中空糸膜シート状物１０の収容部分１３ｂが集水管１２ｂに液密に固定される。中空糸膜シート状物１０の積層体における、第１結束部１８ａが設けられている長さ方向の他方の端部１１ａについても、ポッティング装置１０２を用いて同様に集水管１２ａ内に挿入してポッティング樹脂Ｐの注入を行い、硬化させる。これにより、各中空糸膜シート状物１０の端部１１ａ側の収容部分１３ａにおいても各中空糸膜１６同士が相互に固定され、さらに収容部分１３ａが集水管１２ａに液密に固定される。
【００３７】
このように、中空糸膜シート状物１０のシート面１０ａを傾斜させた状態で上方から液状のポッティング樹脂Ｐを供給し、中空糸膜シート状物１０をガイドとして利用してポッティング樹脂Ｐを集水管１２ａ，１２ｂ内に注入する。
ノズル５０からのポッティング樹脂Ｐの吐出方向は、鉛直下方であることが好ましい。なお、ポッティング樹脂Ｐの吐出方向は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。ポッティング樹脂Ｐの吐出方向を鉛直方向に対して傾斜させる場合であっても、鉛直方向に対する吐出方向の傾きは４５°以下とすることが好ましい。
【００３８】
ポッティング樹脂Ｐを注入する態様は、例えば、中空糸膜シート状物１０を移動させず、ノズル５０を中空糸膜シート状物１０の幅方向に移動させながらポッティング樹脂Ｐを集水管１２ａ，１２ｂに注入する態様が挙げられる。また、ノズル５０を移動させず、ノズル５０が相対的に中空糸膜シート状物１０の幅方向に移動するように中空糸膜シート状物１０を移動させながらポッティング樹脂Ｐを集水管１２ａ，１２ｂに注入する態様としてもよい。また、ノズル５０が相対的に中空糸膜シート状物１０の幅方向に移動するように、ノズル５０と中空糸膜シート状物１０の両方を移動させながらポッティング樹脂Ｐを集水管１２ａ，１２ｂに注入する態様としてもよい。
【００３９】
ポッティング樹脂Ｐを注入する態様としては、機械による自動化が容易でコストをより低減できる点から、中空糸膜シート状物１０を移動させず、ノズル５０を中空糸膜シート状物１０の幅方向に移動させながらポッティング樹脂Ｐを集水管１２ａ，１２ｂに注入する態様が好ましい。
【００４０】
ノズルの移動速度は、ポッティング液の粘性挙動や注入量、ノズルと中空糸膜シート物間の距離により、適宜選定すればよく、１００ｍｍ／ｓ以上が好ましく、５００〜１０００ｍｍ／ｓがより好ましい。ノズルの移動速度が下限値以上であれば、生産性が高くなる。ノズルの移動速度が上限値以下であれば、ノズルから中空糸膜シート物に接する気相部走行区間で、ポッティング樹脂を安定して供給しやすい。また、注入供給ポンプからノズルまでの流路配管における屈曲疲労による液漏れ等のトラブルを防ぐことが容易である。
【００４１】
前記したポッティング樹脂の注入方法では、ノズル５０を中空糸膜シート状物１０から離しても、ノズル５０から下方に吐出されたポッティング樹脂Ｐが中空糸膜シート状物１０のシート面１０ａに達し、集水管１２ａ内へと注入される。そのため、ノズル５０を必要以上に中空糸膜シート状物１０に近づける必要がない。そのため、中空糸膜シート状物１０を鉛直方向に立てた状態でポッティング樹脂を注入する場合に比べて、ノズル５０の位置を中空糸膜シート状物１０から充分に離すことができる。これにより、ノズル５０が接触することによって中空糸膜シート状物１０が損傷することを抑制できる。また、ポッティング樹脂Ｐの注入を機械により自動化する場合でも、ノズル５０の位置を把握するセンサーやノズル５０の位置を多軸に制御する多軸ロボットを必要としないため、自動化が容易でコストも低減できる。
【００４２】
鉛直方向におけるノズル５０の先端と中空糸膜シート状物１０のシート面１０ａとの距離は、５ｍｍ以上が好ましく、１０〜３０ｍｍがより好ましい。前記距離が下限値以上であれば、ノズル５０が接触することによって中空糸膜シート状物１０が損傷することを抑制することが容易になる。前記距離が上限値以下であれば、ポッティング樹脂Ｐの注入をより安定して実施できる。
【００４３】
また、前記したポッティング樹脂の注入方法では、ノズル５０の先端部を集水管１２ａと中空糸膜シート状物１０の隙間に近づけるために細くする必要もない。そのため、ノズル５０内でポッティング樹脂Ｐが詰まることが抑制され、ポッティング樹脂Ｐの吐出量の制限もなく、吐出量を充分に多くすることもできる。
【００４４】
ノズル５０の先端の外径は、２ｍｍ以上が好ましく、３〜６ｍｍがより好ましい。ノズル５０の先端の外径が下限値以上であれば、ノズル５０内でポッティング樹脂Ｐが詰まることを抑制しやすく、またポッティング樹脂Ｐの吐出量を充分に多くすることも容易である。
【００４５】
また、前記したポッティング樹脂の注入方法では、ノズル５０の位置を中空糸膜シート状物１０から離せるため、集水管１２ａの開口部２２を広げなくてもポッティング樹脂Ｐを容易に注入できる。
【００４６】
この例のような、長さ方向の端部１１ａ，１１ｂに第１結束部１８ａと第２結束部１８ｂが設けられた中空糸膜シート状物１０を用いる場合、ノズル５０からシート面１０ａにおける第１結束部１８ａと第２結束部１８ｂの間に向けてポッティング樹脂Ｐを吐出することが好ましい。これにより、シート面１０ａに供給されたポッティング樹脂Ｐが速やかに集水管１２ａ，１２ｂ内に注入されやすくなる。また、毛細管現象によるポッティング樹脂Ｐの這い上がりが最大でも第２結束部１８ｂの部分までで抑止されるため、有効膜面積の減少を抑制することが容易になる。
【００４７】
また、ポッティング樹脂Ｐの注入は、中空糸膜シート状物１０の厚み方向の一対のシート面１０ａ，１０ｂのうちの片方のシート面側のみにポッティング樹脂Ｐを供給して行うことが好ましい。
中空糸膜シート状物１０を鉛直方向に立てた状態で注入を行う場合、集水管１２ａ内を充分な量のポッティング樹脂Ｐで満たして中空糸膜シート状物１０をしっかりと固定するには、中空糸膜シート状物１０の一方のシート面１０ａ側と、他方のシート面１０ｂ側の両方からポッティング樹脂Ｐを注入する必要がある。しかし、中空糸膜シート状物１０を傾斜させて注入を行う場合、シート面１０ａ側から注入したポッティング樹脂Ｐは重力によってシート面１０ｂ側まで移動しやすい。このように、一方のシート面側からのポッティング樹脂の注入のみでも、集水管内を充分な量のポッティング樹脂で満たして中空糸膜シート状物をしっかりと固定することができる。ポッティング樹脂の注入を機械により自動化する場合、この点でも機械を簡略化できるため、コストをさらに低減できる。
【００４８】
中空糸膜シート状物１０の傾斜しているシート面１０ａと鉛直方向とがなす角度θの下限値は１０°以上が好ましく、１５°以上がより好ましく、上限値は６０°以下が好ましく、４０°以下がより好ましい。角度θが下限値以上であれば、ノズル５０を中空糸膜シート状物１０から離すことが容易になる。角度θが上限値以下であれば、注入時にポッティング樹脂Ｐがシート面上に広がることなく、容易に集水管１２ａ，１２ｂ内に注入される。
【００４９】
ポッティング樹脂Ｐの注入による中空糸膜シート状物１０の長さ方向の両方の端部１１ａ，１１ｂの集水管１２ａ，１２ｂへの固定は、それぞれの端部１１ａ，１１ｂについて逐次行ってもよく、両方の端部１１ａ，１１ｂについて同時に行ってもよい。本発明においては、中空糸膜シート状物の長さ方向の両方の端部の集水管への固定は、同時に行うことが好ましい。
【００５０】
中空糸膜シート状物１０の長さ方向の両方の端部１１ａ，１１ｂで同時にポッティング樹脂の注入を行う態様としては、例えば、図５に例示した中空糸膜モジュールの製造装置１００Ａ（以下、単に「製造装置１００Ａ」という。）を用いる態様が挙げられる。製造装置１００Ａは、保持手段１１０Ａと、ノズル５０Ａ，５０Ｂとを具備するポッティング装置１０２Ａを備えている。
保持手段１１０Ａは、長尺の板状の基板部１１２Ａと、基板部１１２Ａの上面から突出し、長さ方向に延在する凸条部１１４Ａ，１１４Ｂと、凸条部１１４Ａと凸条部１１４Ｂの間に長さ方向に延在するシート支持部１１６と、を備えている。
【００５１】
凸条部１１４Ａは、長さ方向に垂直な方向に切断した断面形状が三角形状であり、一方の面に傾斜面１１４ａを有している。凸条部１１４Ｂも同様に、長さ方向に垂直な方向に切断した断面形状が三角形状であり、一方の面に傾斜面１１４ｂを有している。凸条部１１４Ａと凸条部１１４Ｂは、互いの傾斜面１１４ａ，１１４ｂが向かい合うように並行して設けられている。凸条部１１４Ａの傾斜面１１４ａには、中空糸膜シート状物１０の端部１１ａが挿入された集水管１２ａを立て掛けられるようになっている。同様に、凸条部１１４Ｂの傾斜面１１４ｂには、中空糸膜シート状物１０の端部１１ｂが挿入された集水管１２ｂを立て掛けられるようになっている。このように凸条部１１４Ａの傾斜面１１４ａと凸条部１１４Ｂの傾斜面１１４ｂに集水管１２ａ，１２ｂをそれぞれ立て掛けることで、中空糸膜シート状物１０のシート面１０ａにおける両方の端部１１ａ，１１ｂ側の部分がそれぞれ鉛直方向に対して傾斜した状態で保持される。
【００５２】
シート支持部１１６は、長さ方向に垂直な方向に切断した断面形状が長方形状であり、高さが凸条部１１４Ａ，１１４Ｂよりも高くなっている。中空糸膜シート状物１０が保持された状態では、湾曲した中空糸膜シート状物１０の長さ方向の中央部分にシート支持部１１６の先端部が当接することで、中空糸膜シート状物１０がより安定して保持されるようになっている。
【００５３】
ノズル５０Ａは、保持手段１１０Ａによって保持された中空糸膜シート状物１０の一方の端部１１ａ側の部分の上方に配置されており、液状のポッティング樹脂をシート面１０ａにおける端部１１ａ側の部分に向かって概鉛直下方に吐出するようになっている。ノズル５０Ｂは、保持手段１１０Ａによって保持された中空糸膜シート状物１０の他方の端部１１ｂ側の部分の上方に配置されており、液状のポッティング樹脂をシート面１０ａにおける端部１１ｂ側の部分に向かって概鉛直下方に吐出するようになっている。
【００５４】
製造装置１００Ａを用いる製造方法では、中空糸膜シート状物１０の積層体の両方の端部１１ａ，１１ｂを集水管１２ａ，１２ｂにそれぞれ挿入したものを、保持手段１１０Ａの基板部１１２Ａ上で中空糸膜１６の長さ方向に上に凸となるように長さ方向に湾曲させ、中空糸膜シート状物１０のシート面１０ａにおける両方の端部１１ａ，１１ｂ側の部分をそれぞれ鉛直方向に対して傾斜させた状態で保持する。この状態で、中空糸膜シート状物１０のそれぞれの端部１１ａ，１１ｂ側において、２つのノズル５０Ａ，５０Ｂからポッティング樹脂を下方に吐出し、ポッティング樹脂を上側のシート面１０ａに伝わらせて集水管１２ａ，１２ｂにそれぞれ注入して硬化させる。このような態様では、中空糸膜シート状物１０の長さ方向の両方の端部１１ａ，１１ｂの集水管１２ａ，１２ｂへの固定を同時に実施できるため、生産性を高めることができ、自動化の際のコストもより低くなる。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態の中空糸膜モジュールの製造方法においては、中空糸膜シート状物の端部を集水管で固定し、中空糸膜シート状物のシート面を鉛直方向に対して傾斜させた状態でポッティング樹脂の注入を行う。そのため、集水管のスリット状の開口部を広げなくてもポッティング樹脂を容易に注入でき、ノズルが接触して中空糸膜シート状物が損傷することを抑制でき、機械による注入作業の自動化も容易である。
【００５６】
なお、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、前記した方法には限定されない。例えば、中空糸膜シート状物の積層枚数は３枚以下であってもよく、５枚以上であってもよい。また、１枚の中空糸膜シート状物の両端部に集水管を設ける方法であってもよい。また、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、中空糸膜シート状物の長さ方向の片方の端部のみに集水管を取り付け、他方の端部では樹脂等で各中空糸膜の開口端面を閉塞させる方法であってもよい。
【００５７】
また、本発明では、ポッティング工程において、集水管とは別に用意した、スリット状の開口部が形成されたポッティング用治具を用いてもよい。具体的には、集水管の代わりに、集水管とは別に用意したポッティング用治具を用いる以外は前記した方法と同様にしてポッティング工程を行った後に、中空糸膜シート状物の端部から前記ポッティング用治具を取り外し、該端部に集水管を取り付ける方法でもよい。この場合、ポッティング工程の後に中空糸膜シート状物の端部に集水管を取り付ける方法は、該端部が集水管に液密に固定される方法であればよく、例えば、接着剤を用いる方法、集水管を装着した後に加熱して溶着する方法等が挙げられる。また、集水管の一対の側壁部で中空糸膜シート状物の端部を挟み込むだけで液密に固定できる場合は、該端部を集水管の一対の側壁部で挟み込むだけでもよい。該方法には、例えば、ポッティング装置に加えて、ポッティング用治具を取り外して集水管を取り付けるための集水管取付装置をさらに備える中空糸膜モジュールの製造装置を用いることができる。
【００５８】
本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、各中空糸膜が予め結束部によって結束された中空糸膜シート状物を用いる方法には限定されない。例えば、各中空糸膜の長さ方向の端部が、ポッティング樹脂の硬化物によって予備的に束状に纏められた中空糸膜シート状物を用いる方法であってもよい。
【００５９】
本発明の中空糸膜モジュールの製造装置は、必ずしも前記したものに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  中空糸膜モジュール
１０  中空糸膜シート状物
１０ａ，１０ｂ  シート面
１２ａ，１２ｂ  集水管
１４  ポッティング部
１６  中空糸膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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