(57)【要約】【課題】熱的影響を受けて中空糸膜が熱収縮した場合でも、断線などが生じにくい中空糸膜モジュールの組み立て部品。【解決手段】第１ケースハウジング21と第２ケースハウジング22からなるケースハウジング20と、長さ方向に二分割できるスペーサ30の組み合わせからなるものである。組み立て時には、第１ケースハウジング21と第２ケースハウジング22の接続端部間にスペーサ30を介在させ、組み立て後にはスペーサ30を取り外して、第１ケースハウジング21と第２ケースハウジング22を接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜モジュールを組み立てるときに使用する組み立て部品であって、
前記組み立て部品が、ケースハウジングとスペーサを含むものであり、
前記ケースハウジングが、
筒形状のケースハウジングが直径方向に二分割された、第１ケースハウジングと第２ケースハウジングからなり、
第１ケースハウジングと第２ケースハウジングを接続することで中空糸膜モジュール用のケースハウジングとなるものであり、
前記スペーサが、
環状部材が長さ方向に二分割された、第１スペーサと第２スペーサの組み合わせからなり、
組み立て時において第１ケースハウジングと第２ケースハウジングの接続端部間に介在させるためのものである、組み立て部品。
【請求項２】
前記ケースハウジングが、
第１ケースハウジングが第２ケースハウジングとの接続端部側に第１フランジ部を有しており、
第２ケースハウジングが第１ケースハウジングとの接続端部側に第２フランジ部を有しており、
第１フランジ部と第２フランジ部において接続できるようになっており、
前記スペーサの両端面が、第１フランジ部の端面および第２フランジ部の端面に当接できるようになっている、請求項１の組み立て部品。
【請求項３】
前記スペーサの長さ（Ｌ２）が、前記ケースハウジング長さ（Ｌ１）の２０％以下の長さである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の組み立て部品。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の組み立て部品を使用して中空糸膜モジュールを組み立てる方法であって、
第１ケースハウジングと第２ケースハウジングの間にスペーサを介在させ、それらの接触部分を外側から仮留めしたものを組み立て用ケースハウジングとして使用し、
前記組み立て用ケースハウジング内に所要本数の中空糸膜からなる中空糸膜束を収容する工程、
遠心接着法を適用して、前記組み立て用ケースハウジング内に収容された中空糸膜束の端部の少なくとも一端部側を樹脂封止する工程、
前記スペーサを外した後、前記第１ケースハウジングと前記第２ケースハウジングを接続する工程、
を有している中空糸膜モジュールの組み立て方法。
【請求項５】
前記第１ケースハウジングと前記第２ケースハウジングを接続する工程の後、さらに前記ケースハウジング内の中空糸膜束に対して熱処理する工程を有している、請求項４記載の中空糸膜モジュールの組み立て方法。
【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用の組み立て部品と、それを使用した中空糸膜モジュールの組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜モジュールは、各種分野の水処理において使用されている。
中空糸膜モジュールによる分離操作は、高圧下、一次側から中空糸膜に液体を供給し、液体中の所定成分を中空糸膜により選択的に二次側に透過させた上、非透過成分を濃縮している。
この過程において、透過効率を高めるため、加熱液体を一次側から供給する方法が使用されており、その他、逆圧洗浄水として熱水を供給する方法も使用されている。
【０００３】
このようにして中空糸膜が熱水と接触したときには、中空糸膜自体が熱収縮をする結果、特に中空糸膜端部側の樹脂接着部との境界面において断線が生じやすいという問題がある。
【０００４】
特許文献１には、両端部が樹脂封止された中空糸膜束を弛ませることで、熱収縮が生じた場合でも断線し難くできる中空糸型膜モジュールの製造方法が記載されている。
特許文献２には、特許文献１の発明をさらに改良した発明が記載されている（段落番号０００４〜０００６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３０７０９９８号公報
【特許文献２】特開２００３−３４０２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、運転時に熱的影響を受けて中空糸膜が熱収縮した場合でも、中空糸膜の断線などが生じにくい中空糸膜モジュールを組み立てることができる、中空糸膜モジュールの組み立て部品を提供することを課題とする。
本発明は、前記中空糸膜モジュールの組み立て部品を使用した中空糸膜モジュールの組み立て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】
【０００７】
本発明は、課題の解決手段として、
中空糸膜モジュールを組み立てるときに使用する組み立て部品であって、
前記組み立て部品が、ケースハウジングとスペーサを含むものであり、
前記ケースハウジングが、
筒形状のケースハウジングが直径方向に二分割された、第１ケースハウジングと第２ケースハウジングからなり、
第１ケースハウジングと第２ケースハウジングを接続することで中空糸膜モジュール用のケースハウジングとなるものであり、
前記スペーサが、
環状部材が長さ方向に二分割された、第１スペーサと第２スペーサの組み合わせからなり、
組み立て時において第１ケースハウジングと第２ケースハウジングの接続端部間に介在させるためのものである、組み立て部品を提供する。
【０００８】
本発明は、他の課題の解決手段として、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の組み立て部品を使用して中空糸膜モジュールを組み立てる方法であって、
第１ケースハウジングと第２ケースハウジングの間にスペーサを介在させ、それらの接触部分を外側から仮留めしたものを組み立て用ケースハウジングとして使用し、
前記組み立て用ケースハウジング内に所要本数の中空糸膜からなる中空糸膜束を収容する工程、
遠心接着法を適用して、前記組み立て用ケースハウジング内に収容された中空糸膜束の端部の少なくとも一端部側を樹脂封止する工程、
前記スペーサを外した後、前記第１ケースハウジングと前記第２ケースハウジングを接続する工程、
を有している中空糸膜モジュールの組み立て方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の組み立て部品を使用して組み立てられた中空糸膜モジュールは、運転時に熱的影響を受けたときでも中空糸膜に断線などの問題が生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の組み立て部品の一実施形態を示す軸方向の部分断面図。
【図２】本発明の組み立て部品の他実施形態を示す軸方向の部分断面図。
【図３】（ａ）は、図１の組み立て部品で使用するスペーサの斜視図、（ｂ）は、図２の組み立て部品で使用するスペーサの斜視図。
【図４】本発明の組み立て部品のさらに他の実施形態を示す軸方向の部分断面図。
【図５】図２の組み立て部品を使用した組み立て方法の説明図。
【図６】図２の組み立て部品を使用した組み立て方法の説明図（図５で示す工程の後工程の図）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜中空糸膜モジュールを組み立てるときに使用する組み立て部品＞
本発明の組み立て部品を図１〜図４により説明する。
【００１２】
（１）図１に示す組み立て部品
図１に示す組み立て部品１０は、筒形状のケースハウジング２０とスペーサ３０を含むものである。
組み立て部品１０を組み立てることで中空糸膜モジュールの組み立て用ケースハウジングとなるものである。
【００１３】
図１に示す筒形状のケースハウジング２０は、直径方向に二分割された、第１ケースハウジング２１と第２ケースハウジング２２の組み合わせからなるものである。
第１ケースハウジング２１と第２ケースハウジング２２は、第１ケースハウジング２１の第１端面２１ａと第２ケースハウジング２２の第１端面２２ａを当接させた状態で固定する（好ましくは着脱自在に接続する）ことで、中空糸膜モジュールのケースハウジング２０となるものである。
【００１４】
第１端面２１ａと第２端面２２ａには、それらの間にＯリングなどのゴムシーリング材を配置できるようにするための環状溝が形成されていてもよい。
さらに第１端面２１ａと第２端面２２ａには、互いの接続が容易になるように、いずれか一方が凸部を有し、他方が凹部を有するような継ぎ手構造が形成されていてもよい。
第１ケースハウジング２１は、固定手段による固定を容易にするため、必要に応じて、第１端面２１ａ近くの外周面に環状溝２３が形成されていてもよく、同様の理由から、第２ケースハウジング２２は、第２端面２２ａ近くの外周面に環状溝２４が形成されていてもよい。
第１ケースハウジング２１と第２ケースハウジング２２は、内径および外径は同一（即ち、厚さは同一）のものであるが、長さは同一であってもよいし、異なっていてもよい。
第１ケースハウジング２１と第２ケースハウジング２２は、公知の中空糸膜モジュールで使用するケースハウジングと同様の合成樹脂や金属からなるものである。
【００１５】
スペーサ３０は、中空糸膜モジュールの組み立て時において、第１ケースハウジング２１と第２ケースハウジング２２の接続端部間となる、第１端面２１ａと第２端面２２ａの間に介在させるためのものである。
図１に示すスペーサ３０は、図３（ａ）に示すように、環状部材が長さ方向に二分割された、第１スペーサ３１と第２スペーサ３２の組み合わせからなるものである。
第１スペーサ３１と第２スペーサ３２の内径および外径（即ち厚さ）は、第１ケースハウジング２１、第２ケースハウジング２２と同一である。
スペーサ３０の長さ（Ｌ２）は、ケースハウジング２０長さ（第１ケースハウジング２１と第２ケースハウジング２２の合計長さ）（Ｌ１）の割合（Ｌ２／Ｌ１×100）が１０％以下になる長さであることが好ましく、５％以下になる長さであることがより好ましい。
スペーサ３０は、ケースハウジング２０同じ材質からなるものを使用することができる。
【００１６】
（２）図２に示す組み立て部品
図２に示す組み立て部品100について説明する。
第１ケースハウジング121は、スペーサ130との接続端部側に第１フランジ部121aを有している。
第２ケースハウジング122は、スペーサ130との接続端部側に第２フランジ部122aを有している。
第１ケースハウジング121と第２ケースハウジング122は、それぞれのフランジ部121a、122aにおいて接続できるようになっている。
第１フランジ部121aと第２フランジ部122aには、それらの間にＯリングなどのゴムシーリング材を配置できるようにするための環状溝が形成されていてもよい。
さらに第１端面121aと第２端面122aには、互いの接続が容易になるように、いずれか一方が凸部を有し、他方が凹部を有するような継ぎ手構造が形成されていてもよい。
第１ケースハウジング121は、固定手段による固定を容易にするため、必要に応じて、第１フランジ部121a近くの外周面に環状溝（図１参照）が形成されていてもよく、同様の理由から、第２ケースハウジング122は、第２フランジ部122a近くの外周面に環状溝（図１参照）が形成されていてもよい。
【００１７】
図２に示すスペーサ130は、図３（ｂ）に示す第１スペーサ131と第２スペーサ132の組み合わせからなるものである。
第１スペーサ131は、第１ケースハウジング121の第１フランジ部121ａ側に第１端部フランジ部131aを有しており、第２ケースハウジング122の第２フランジ部122a側に第２端部フランジ部131bを有している。
第２スペーサ132は、第１ケースハウジング121の第１フランジ部121ａ側に第１端部フランジ部132aを有しており、第２ケースハウジング122の第２フランジ部122a側に第２端部フランジ部132bを有している。
第１スペーサ131と第２スペーサ132を一つの環を形成するように図２に示すように組み合わせたとき、第１スペーサ131の第１端部フランジ部131aと第２スペーサ132の第１端部フランジ部132aが一つのフランジ部を形成し、第１スペーサ131の第２端部フランジ部131bと第２スペーサ132の第２端部フランジ部132bが一つのフランジ部を形成する。
【００１８】
図２に示すとおり、第１ケースハウジング121の第１フランジ部121aとスペーサ130のフランジ部（第１端部フランジ部131aと第１端部フランジ部132aの組み合わせ）が当接され、第２ケースハウジング122の第２フランジ部122aとスペーサ130のフランジ部（第２端部フランジ部131bと第２端部フランジ部132bの組み合わせ）が当接される。
このため、それぞれの当接部分における接触面積が図１の実施形態よりも大きくなるため、接続作業が容易となる。
【００１９】
（３）図４の組み立て部品
図４に示す組み立て部品200について説明する。
図４に示す組み立て部品200は、スペーサ230の形状が異なるほかは、図２に示す組み立て部品100と同じである。
図４に示すスペーサ230は、第１スペーサ231と第２スペーサ232の組み合わせからなるものである。
スペーサ230は、スペーサ130よりも肉厚になっている。
第１スペーサ231の第１端面231aと第２スペーサ232の第１端面232aの組み合わせが第１フランジ部121aと当接でき、第１スペーサ231の第２端面231bと第２スペーサ232の第２端面232bの組み合わせが第２フランジ部122aと当接できるようになっている。
【００２０】
＜中空糸膜モジュールの組み立て方法＞
本発明の中空糸膜モジュールの組み立て方法を図５、図６により説明する。
図３（ｂ）に示す第１スペーサ131と第２スペーサ132を組み合わせ、図２に示すように一つのスペーサ130にする。
第１スペーサ131と第２スペーサ132の接続部分は着脱自在にできるように、例えば粘着テープ、ゴムバンド、クリップのような手段で仮留めする。
第１スペーサ131と第２スペーサ132の接続部分は、各種の継ぎ手構造になっていてもよい。
なお、第１スペーサ131と第２スペーサ132は、図３に示すように完全に二つに分割されたものに代えて、２つのスペーサの両方の周面に跨って取り付けられた１つまたは２つのヒンジで開閉自在に接続されているものを使用することもできる。このように２つのスペーサをヒンジで接続した場合には、部品の管理や取り扱いが容易になるので好ましい。
【００２１】
次に、第１ケースハウジング121の第１フランジ部121aとスペーサ130の第１端面（第１スペーサ131の第１端部フランジ部131aと第２スペーサ132の第１端部フランジ部132aの組み合わせからなるフランジ部の端面）を当接させた後、着脱自在になるように接続部４１を仮留めする。
さらに、第２ケースハウジング122の第２フランジ部122aとスペーサ130の第２端面（第１スペーサ131の第２端部フランジ部131bと第２スペーサ132の第２端部フランジ部132bの組み合わせからなるフランジ部の端面）を当接させた後、着脱自在になるように接続部４２を仮留めする。
仮留め手段は、粘着テープ、ゴムバンド、クリップ、クランプ、フェルールなどを使用することができる。
そのほかの仮留め手段としては、第１フランジ部121a、スペーサ130の第１端面（第１端部フランジ部131aと第１端部フランジ部132aの組み合わせからなるフランジ部の端面）、第２フランジ部122aのそれぞれに厚さ方向の貫通孔を形成しておき、さらに第２フランジ部121a、スペーサ130の第２端面（第２端部フランジ部131b、第２端部フランジ部132bの組み合わせからなるフランジ部の端面）、第２フランジ部122aのそれぞれに厚さ方向の貫通孔を形成しておき、前記貫通孔を使用してボルトとナットで仮留めする方法を適用してもよい。
【００２２】
このようにして、第１ケースハウジング121、スペーサ130、第２ケースハウジング122を組み合わせて、中空糸膜モジュールの組み立て用ケースハウジングを得る。
【００２３】
次に、図５に示すように、組み立て用ケースハウジング内に所要本数の中空糸膜からなる中空糸膜束５０を収容する。
中空糸膜束５０の両端部（第１端部５１と第２端部５２）は、組み立て用ケースハウジングの両端部121b、122bからはみ出している。
なお、第１ケースハウジング121、スペーサ130、第２ケースハウジング122を仮留めする前に中空糸膜束５０を組み立て用ケースハウジング内に収容した後、接続部４１、４２を仮留めすることもできる。
仮留め手段は、スペーサ130の仮留め手段と同じものを使用することができる。
【００２４】
次に、遠心接着法を適用して、組み立て用ケースハウジング内に収容された中空糸膜束５０の端部の一端部側または両端部側を樹脂封止する。
中空糸膜束５０の両端部は、第１ケースハウジング121の内壁面および第２ケースハウジング122の内壁面と一体化された状態で樹脂封止されている（樹脂封止部６１、６２）。
遠心接着法（遠心成型法）は公知であり、特開昭５２−３８７９７号公報の第５図などにも遠心接着法（遠心成型法）の実施形態が図示されており、そのほかにも、特開昭５１−９３７８８号公報、特開昭６１−１７１５０３号公報、特開昭６１−１７１５０４号公報にも記載されている。
さらには、特開２０１１−２００３６号公報に記載の仮キャップを使用して遠心接着する方法、実開平５−５１４３０号公報および特開平４−２５６４２２号公報に記載の方法も適用することでもできる。
【００２５】
次に、接続部４１、４２の仮留め手段を外し、さらにスペーサ130の仮留め手段を外して第１スペーサ131と第２スペーサ132に分割することでスペーサ130を取り外す。このとき、ヒンジ付きの第１スペーサ131と第２スペーサ132を使用した場合には、第１スペーサ131と第２スペーサ132を開いて取り外す。
その後、第１ケースハウジング121の第１フランジ部121aと第２ケースハウジング122の第２フランジ部122aを当接させた後、接続部４３を固定する。
固定方法は、ビクトリックジョイント、サニタリークランプ、Ｖバンド・クランプ、ユニオンソケット、フェルールなどの各種の継手・クランプ、接着剤を使用する接着方法、上記したボルトとナットを使用する方法などを適用することができる。
なお、ビクトリックジョイントは、図１に示す第１ケースハウジング２１と第２ケースハウジング２２であって、それぞれが環状溝２３、２４を有しているものを接続するときに適した固定手段であり、サニタリークランプは、図２に示す、それぞれがフランジ部を有している第１ケースハウジング121と第２ケースハウジング122を接続するときに適した固定手段である。
また、第１ケースハウジング121の第１フランジ部121aと第２ケースハウジング122の第２フランジ部122aの間に適切なゴムシーリング材を設置することもできる。
【００２６】
図６に示す状態では、図５に示す中空糸膜束の端部５１、５２は、樹脂封止された中空糸膜の両端部を開口させるために切断されている。
その後、必要に応じて、一端側または両端側に液出入り口を有するキャップを被せる。
【００２７】
図６に示すように、中空糸膜束５０は取り外したスペーサ130の長さ（Ｌ２）分だけ撓んでいる。なお、図６は分かり易いように誇張して示している。
このため、中空糸膜束５０が熱的影響を受けて収縮したときでも、前記撓み部分が縮むことで収縮分を吸収するように作用するため、樹脂封止部６１、６２と中空糸膜束５０との境界部分において断線することが防止される。
【００２８】
本発明の組み立て方法では、図６の状態にしたのち、撓んだ状態の中空糸膜束５０に対して熱処理する工程を付加することもできる。
このように熱処理して中空糸膜束５０を熱収縮させることで、中空糸膜束５０の撓みを小さくすることができる。
熱処理条件は、使用した中空糸膜の材質に応じて選択されるものである。
例えば、ポリエーテルスルホンからなる中空糸膜を使用したときは、80〜120℃で１〜15時間熱処理することが好ましい。
【実施例】
【００２９】
実施例１
図１、図３（ａ）に示す組み立て部品１０を使用したほかは、図５、図６に示す工程と同様にして中空糸膜モジュールを組み立てた。
（組み立て部品）
第１ケースハウジング２１：材質ポリスルホン樹脂，外径89ｍｍ，内径82ｍｍ，長さ492.5ｍｍ（環状溝２３を有している）
第２ケースハウジング２２：材質ポリスルホン樹脂，外径89ｍｍ，内径82ｍｍ，長さ492.5ｍｍ（環状溝２４を有している）
ケースハウジング長さＬ１（第１ケースハウジング２１と第２ケースハウジング２２の合計長さ）985ｍｍ
スペーサ３０：材質ポリスルホン樹脂，長さ（Ｌ２）30ｍｍ
Ｌ２／Ｌ１×１００＝3.0％
（中空糸膜束）
ポリエーテルスルホン製の中空糸膜（外径0.8ｍｍ）を5200本束ねたものを使用した。
（仮留め手段）
図５の状態における仮留め手段：クリップと粘着テープ
図６の状態における固定手段：ビクトリックジョイント（株式会社三興製作所社製）
なお、図６の状態では、第１ケースハウジング２１と第２ケースハウジング２２の間にはゴム製のパッキン（Ｏリング）を配置した。
【００３０】
実施例２
図２、図３（ｂ）に示す組み立て部品100を使用して、図５、図６に示す工程にて中空糸膜モジュールを組み立てた。
（組み立て部品）
第１ケースハウジング121：材質ポリスルホン樹脂，外径89ｍｍ、内径82ｍｍ、長さ492.5ｍｍ、フランジ部121aの外径99ｍｍ
第２ケースハウジング122：材質ポリスルホン樹脂，外径89ｍｍ、内径82ｍｍ、長さ492.5ｍｍ、フランジ部122aの外径99ｍｍ
ケースハウジング長さＬ１（第１ケースハウジング121と第２ケースハウジング122の合計長さ）985ｍｍ
スペーサ130：材質ポリスルホン樹脂，長さ（Ｌ２）30ｍｍ、両端のフランジ部の外径95ｍｍ
Ｌ２／Ｌ１×１００＝3.0％
（中空糸膜束）
ポリエーテルスルホン製の中空糸膜（外径0.8ｍｍ）を5200本束ねたものを使用した。
（仮留め手段）
図５の状態における仮留め手段：クリップと粘着テープ
図６の状態における固定手段：サニタリークランプ（大阪サニタリー金属工業協同組合製）
なお、図６の状態では、第１ケースハウジング121と第２ケースハウジング122の間にはゴム製のパッキン（Ｏリング）を配置した。
【００３１】
実施例１と実施例２は、図６に示す状態に組み立てたとき、中空糸膜束は、長さＬ２（30ｍｍ）程度だけ撓んでいる状態であった。
その後、90℃で３時間熱処理すると、中空糸膜束の撓みはほとんどなくなった。
【００３２】
実施例１と実施例２は、図６に示す状態の後、両端側に液出入り口を有するキャップを固定して、中空糸膜モジュールを製造した。
ケースハウジング内に純水を満たして内圧が０．３ＭＰａの状態に維持したが、実施例１と実施例２は、いずれも第１ケースハウジングと第２ケースハウジングの間からの漏水はなかった。
【符号の説明】
【００３３】
10、100、200  組み立て部品
21、121  第１ケースハウジング
22、122  第２ケースハウジング
30、130、230  スペーサ
50  中空糸膜束
【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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【図６】
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