(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの端部にフランジを具えたセラミック中空繊維膜の束を有する膜モジュールであって、
前記フランジは、コンクリートで構成されることを特徴とする膜モジュール。
【請求項２】
前記フランジは、耐火コンクリートで構成されることを特徴とする請求項１に記載の膜モジュール。
【請求項３】
前記フランジは、気密コーテイングにより被覆されていることを特徴とする請求項１または２に記載の膜モジュール。
【請求項４】
前記気密コーテイングは、セラミックまたは艶出しコーテイングであることを特徴とする請求項３に記載の膜モジュール。
【請求項５】
前記請求項１乃至４のいずれか一つに記載の膜モジュールを形成する方法であって、
前記膜モジュールは、少なくとも一つの端部にフランジを具えたセラミック中空繊維膜の束で構成され、
まず、前記繊維膜は、少なくとも一つの端部でシールされ、
次に、成形型内で、前記繊維膜の前記シールされた端部に、コンクリートフランジが形成され、
その後、前記コンクリートが硬化するまで待機され、
最終的に、前記繊維膜の前記端部が開口されることを特徴とする方法。
【請求項６】
前記フランジを作るため、
成形型に、流体コンクリートが注入され、
その後、前記繊維膜の前記束は、一端が前記流体コンクリートに浸漬されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記繊維膜が前記成形型中に浸漬された際に、前記繊維膜は、相互に離間して、保持されることを特徴とする請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記繊維膜が、一端で前記コンクリートと接触する前に、まず、前記繊維膜は、液体中に、ある期間保持されることを特徴とする請求項５乃至７のいずれ一つに記載の方法。
【請求項９】
前記コンクリートフランジは、該フランジが硬化するまで水中に保持され、その後乾燥されることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
硬化後、前記フランジの前記端部および前記繊維膜は、切断され、
これにより前記繊維膜は、前記端部において開口されるとともに、正しい長さに切断され、
その後、前記膜モジュールは、少なくとも１０００℃まで加熱されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記コンクリートが硬化されている間、前記コンクリート内に前記繊維膜を有する前記成形型は、振動されることを特徴とする請求項５乃至１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
前記膜モジュールの形成後、
少なくとも前記フランジに、気密コーテイングが適用されることを特徴とする請求項５乃至１１のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
前記膜モジュールの製造後、前記繊維膜は、コーテイングされることを特徴とする請求項５乃至１２のいずれか一つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、少なくとも一つの端部にフランジを具えたセラミック中空繊維膜の束を有する膜モジュールに関するものである。該繊維膜を有した膜モジュールは例えば気体と液体を分離・濃縮するプロセスにおいて使用されるものである。面積/体積比が比較的大きいので、濃縮・分離・プロセスの効率が高い。繊維膜の両端にはフランジがある。
【背景技術】
【０００２】
そのような膜モジュールはＥＰ０９４１７５９Ａにより既知である。ここでフランジは焼結セラミックペーストから形成されている。
【特許文献１】ＥＰ０９４１７５９Ａ号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
焼結プロセスは比較的高価・複雑であり、その結果この方法で形成される膜モジュールも比較的高価である。
【０００４】
この発明の目的は、上記のタイプであってより安価でかつ従来の膜モジュールより簡単に形成される膜モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の膜モジュールにおいてはフランジがコンクリートより形成され、コンクリートはセラミック材料であって取扱いが容易でありかつ安価である。コンクリートからなるフランジを有する膜モジュールは高温における応用に適しており、化学物質に対して高い抵抗性を有し、機械的にも強い。
【０００６】
コンクリートについては原理的に市販のいかなるコンクリートも使用可能である。フランジは好ましくは耐火コンクリートから形成されている。この故に、高温度における応用が可能である。
【０００７】
一実施例においては、フランジが気密コーテイング、好ましくはセラミックまたは艶出しコーテイングにより覆われている。
【０００８】
この発明はまた膜モジュールを形成する方法に関するものであって、膜モジュールは少なくとも一端にフランジを具えたセラミック中空繊維膜から構成されている。そのような方法はＥＰ０９４１７５９Ａから既知である。
【０００９】
該方法においては、まず、繊維膜は、少なくとも一つの端部でシールされ、次に、成形型内で、前記繊維膜の前記シールされた端部に、コンクリートフランジが形成され、その後、前記コンクリートが硬化するまで待機され、最終的に、前記繊維膜の前記端部が開口される。
【００１０】
フランジを形成するには、好ましくは流体コンクリートが成形型に注入され、ついで繊維膜の束の一端が、流体コンクリート内に配置される。例えば粘土やエポキシがシーラントとして使用できる。フランジ材料（コンクリート）もシーラントとして使用できる。通常、コンクリートが硬化した後で、第２のフランジが繊維膜束の他端に同様な方法で形成される。
【００１１】
繊維膜間の空間がコンクリートでよく充填された（膜モジュールが良く機能するのに必要である）のを確かめるべく、他の実施例においては、成形型中に置くときに繊維膜が相互に距離を保たれるようにする。これは、例えば、孔を有する板に、繊維膜を挿入することにより行うことができる。ここで板は、繊維膜の端部から離れたある距離に保持されており、このためコンクリート中には、入らない。
【００１２】
水がコンクリートから繊維膜により吸収されてコンクリートの品質が低下するのを防ぐべく一実施例においては、端部をコンクリートと接触させる前に、繊維膜をある期間液体好ましくは水中に配置してやる。
【００１３】
膜モジュールの寸法と形状の正確さに対する要求は高い。高度の精密さを有する膜モジュールを得るため、本発明によるさらに他の実施例においては、成形型中に繊維膜の束を配置する前に、繊維膜の束は、まず管の中に配置され、その後、この管を気密嵌合成形型中に配置する。成形型の壁は、底部に対して垂直である。この方法では、繊維膜は、フランジに対して確実に垂直となり、膜モジュールは、形状精度が高くなる。
【００１４】
他の実施例においては、フランジを硬化時に水中に配置し、爾後乾燥する。
【００１５】
他の実施例においては、硬化後繊維膜を端部で開口させかつ正しい長さに切断し、爾後少なくとも１０００℃、好ましくは１２００〜１４００℃まで加熱する。
【００１６】
他の実施例においては、コンクリートの硬化時において、コンクリート中の繊維膜を振動してやる。これにより繊維膜間の空間がコンクリートでよりよく充填される。さらに硬化を促進する触媒を膜モジュールに添加しおよび／またはＨＤ中に温度を上げてやる。
【００１７】
好ましくは、膜モジュールの形成後、気密コーテイング、例えば艶出しコーテイングが少なくともフランジに施されて、気密にされる。
【００１８】
さらに艶出しの前に、膜モジュールを熱処理プロセスに掛けて、膜モジュールをストレスから解放する。膜モジュールの形成後、繊維膜をコーテイングしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
応用の範囲が高く、膜モジュールの寿命も高い。
【実施例】
【００２０】
図１，２において膜モジュール１は端部に耐火コンクリートのフランジ７，９を具えたセラミック中空繊維膜５の束３からなっている。コンクリートについては、例えばオランダＧｏｕｄｋａｄｅ１６、２８０２ＡＡＧｏｕｄａ のＧｏｕｄａ Ｖｕｕｒｖａｓｔ社により製造される耐火コンクリートフランジｕｃｏｎ１８０ＴＦＦを用いる。繊維膜はコーテイングされてもされなくてもよく、フランジはセラミックまたは艶出しコーテイングをしてもしなくてもよい。図３〜６に該膜モジュールの製造方法の一実施例を示す。
【００２１】
図３において、装置１１は膜モジュールを形成するものであって、各部を離して示してある。図４の下側には、成形型１３の平面図を示す。該装置１１は、成形型１３と管１５を有しており、該管は、気密嵌合成形型中に装着することができる。管の端部１７、１９において、内径は、ある距離拡大されて、リング２１またはリング２３を内部に配置できるようになっている。
【００２２】
成形型１３は、底部２５と壁２７を有しており、例えばポリプロピレン、テフロン（商標登録）、テフロン（商標登録）コーテイングアルミニウム、または他の材料で形成されている。フランジを構成するために使用される材料は、成形型と相互作用したり、成形型に吸着したりしないものである。壁２７の下部３３は内壁３５において若干円錐状であって、内部に形成されるフランジの除去を容易にしている。成形型からのフランジの除去をさらに容易にすべく、成形型１３の底部２５に小板３６を配置し、硬化が起きた後で、底部２５中にネジを有する孔３８を通してボルト３７を回して板を押圧する。
【００２３】
壁の上部２９の内側３９は段付きであり、上段の内径は管１５の外径と同じか若干大である。
【００２４】
リング２１の内壁４１は一端において円錐状であり、リング２３の内壁４３は円錐状で成形型１３の壁２７の下部３３の内壁３５と同じ形状である。管１５、リング２１，２３は好ましくは成形型１３と同じ材料で形成されている。
【００２５】
まず初めに、すでに加熱されたセラミック繊維膜５の端部をある時間水に入れ、後刻コンクリートの流体物から水を吸収しないようにする。この結果コンクリートの品質が低減されることはない。
【００２６】
ついで繊維膜５の端部が例えば粘土またはエポキシなどの粘性シーラントによりシールされる。流体コンクリート（３２ｍｌの水と混合した４００ｇのコンクリート粉）が成形型１３中に注入される。コンクリートの注入前に小板３８が成形型１３中に配置される。
【００２７】
フランジが繊維膜に対して垂直であることを確認するため、繊維膜５は、最初リング２１中に保持される。リング２１は、予め管１５中に配置され、この管は、成形型１３中に装着される。その間、繊維膜５の束は、流体コンクリート４７中に押し入れられる。
【００２８】
その後、コンクリート４７は硬化する。硬化中、コンクリートの全体は、好ましくは水中に、２４時間保持される。これにより、前記コンクリートは、水中で硬化される。必要な場合、ユニット全体を振動させ、および／またはコンクリートに触媒を添加して、硬化を加速する。その後、ボルト３７が孔３８にネジ込まれ、その結果、小板３６は、成形型１３により、ちょうど製作されたばかりのフランジを押し上げる。次に、リング２１を有する管１５は、繊維膜の束３から抜け出されるとともに、リング２１が管１５から除去される。次に、フランジは、室温に乾燥され、あるいは必要な場合、約６０℃の温度で乾燥される。
【００２９】
次に、リング２３は、管１５の一端に挿入され、繊維膜の束３は、再び、管中に挿入される。その間、フランジ７は、図６に示すように、追加リング２３により、クランプされる。他方のフランジも、前述の方法と同じ方法で形成される。
【００３０】
この時点で、繊維膜のシールされた端部が中にあるフランジの端部４５を切断することにより、繊維膜５の端部は開口する。膜モジュールを形成した後熱処理に掛けて、膜モジュールを強化するとともにストレスを除き収縮抵抗を与える。このため膜モジュールが２２時間加熱され、そのうち２時間は最大温度１２００〜１４００℃にする。最後にセラミックまたは艶出しコーテイングがフランジに施されて気密にされ、コーテイングは繊維膜にも施される。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
気体と液体を分離・濃縮する産業分野において広く使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の方法により形成された膜モジュールの側面図である。
【図２】膜モジュールの平面図である。
【図３】膜モジュールを形成する装置を示す図である。
【図４】装置の成形型の平面図である。
【図５】第１ステップ中の繊維膜を配置した装置を示す図である。
【図６】第２ステップ中の装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 膜モジュール
５ 繊維膜
７，９ フランジ
１１ 装置
１３ 成形型
１５ 管
２１，２３ リング
４７ コンクリート
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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