JPH0626652B2 - 中空糸束組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、中空糸束組立体、詳しくは液体或いは気体を
浄化、吸収、分離など各種処理するために用いられる中
空糸束モジュールに内蔵される中空糸束組立体に関す
る。

〔従来の技術〕

中空糸束モジュールに内蔵される中空糸束組立体は、ポ
リイミド樹脂等からなる多数の中空糸をを束ねて形成さ
れた中空糸束を主体として構成されている。この中空糸
束組立体の性能は、上記中空糸束を構成する各中空糸の
分離性能に直接依存している。

上記中空糸は、例えば、ガス分離用、逆浸透用、限外濾
過用等の中空糸（膜）では、通常、中心部に空間を有す
る筒状の膜で構成されており、その最外層には該中空糸
の分離性能を左右する均質層が形成されている。それ
故、上記中空糸は、外皮相当部分に僅かの傷が付くだけ
で本来の機能を果たさなくなる。また、中空糸束全体で
みた場合は、均質層に損傷を受けた中空糸が極めて僅か
存在するだけであっても、形成される中空糸束組立体
は、期待される本来の性能を発揮しなくなる。即ち、例
えば、ガス分離用中空糸束であれば、中空糸（膜）によ
る選択透過性能（膜に対する透過の速いガスと透過の遅
いガスを分離する能力）が低下することになり、また、
液体一固体の濾過用中空糸束であれば、濾過中等におい
て中空糸に損傷が生じ、極端な場合は中空糸が切断され
て濾液中に固体が混入することもある。従って、中空糸
束組立体においては、上記中空糸束を構成する中空糸に
は損傷が生じないようにすることが極めて重要である。

そこで、中空糸束の形成時、該中空糸束のポッティング
材にによる固定時、又は完成された中空糸束組立体のモ
ジュール容器への挿入時等の作業工程において特に損傷
を受けやすい、中空糸束の外周端又はその近傍に配され
ている中空糸を保護するために、該中空糸束をプラスチ
ック等からなるフィルム、不織布又はメッシュ等の被覆
材で覆うことが行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のように被覆材で保護する場合は、
(1)被覆操作が必要である、(2)被覆材の種類、厚みによ
っては一定容積中に収納される中空糸膜面積が減少す
る、(3)被覆操作前及び被覆操作時に中空糸膜が損傷を
受け易い、(4)中空糸以外に被覆材を用意しなければな
らない、等の問題点があった。

従って、本発明は、被覆材を別途用意して被覆操作を行
うことなく製造でき、しかも製造工程や取扱作業時にお
いても中空糸に損傷が生じることのない、信頼性の高い
中空糸束組立体を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、中空糸束の開口端の少なくとも一端が、開口
状態を保持したままポッティング材により密着固定され
ている中空糸束組立体において、少なくとも最外周に位
置する中空糸の開口端を前記ポッティング材中に埋没さ
せたことを特徴とする中空糸束組立体を提供することに
より、上記目的を達成したものである。

〔実施例〕

以下、本発明の中空糸束組立体を、図面に示す実施例に
基づいて説明する。

第１図は、本発明の好ましい一実施例である中空糸束組
立体の概略を示す断面図で、第２図(a)〜(d)は上記中空
糸束組立体の製造工程を説明するための中空糸束の一端
部の部分斜視図であり、第３図は上記中空糸束組立体を
内蔵した中空糸束モジュールの概略を示す断面図であ
る。

第１図に示す中空糸束組立体は、中空糸束１の両端部が
液体や気体を透過しないようにポッティング材２及び３
でそれぞれ密着固定されてなるものある。上記中空糸束
１は多数の中空糸４を束ねて形成したものであり、その
両端には該中空糸４の開口端で構成される中空糸束自体
の開口端５及び６がそれぞれ形成されている。

上記中空糸束では、図中左端に位置する開口端５は開口
状態が保持されているが、右端に位置する開口端６はそ
の近傍を密着固定している上記ポッティング材３中に埋
没し、該ポッティング材３で封止されている。

本実施例の中空糸束組立体は、開口状態にある上記開口
端５が位置する中空糸束の端部においても、少なくとも
その最外周に位置する中空糸４ａの開口端を上記ポッテ
ィング材２中に埋没させたことに特徴があるものであ
る。このように上記中空糸４ａの開口端を封止して中空
糸本来の機能を停止させることにより、該中空糸４ａを
その内側に位置する中空糸４を保護するための被覆材と
して機能させることが可能となり、その結果、中空糸束
組立体の製造工程や完成された中空糸束組立体をモジュ
ール容器へ収納する等の作業工程においても、中空糸本
来の機能を果たすべき上記中空糸４に対して損傷を与え
ることを有効に防止することが可能となる。

次に、上記中空糸束組立体の製造方法の概略を第２図に
基づいて説明する。

第２図(a)は、多数の中空糸４を円柱形状に束ねて中空
糸束１を形成する。次いで、上記中空糸束１を、その一
端から所定の長さに亘って、しかも最外周から所定の深
さまで中空糸４を刈り込み、切除して同図(b)に示す形
状を形成する。続いて、上記の如く刈り込みを行った端
部を、同図(c)に示すようにポッティング材で密着した
状態に固定する。その後、上記第２図(c)に矢印で示し
た位置で切断することにより、上記中空糸４ａの開口端
は上記ポッティング材２の中に埋没しているが、該中空
糸４ａの内側に位置する中空糸４は全て開口状態にある
開口端５を形成することができる。尚、図示はしない
が、他方の末端は、第２図(a)に示した状態の中空糸束
１の開口端を単にポッティング材３で密着固定（硬化性
樹脂でポッティング成形）するだけで形成できる。

ここで、上記実施例の中空糸束組立体の使用態様の一例
を簡単に説明する。

第３図に示したものは、第１図に示した中空糸束組立体
を内部に収容した中空糸束モジュールである。上記モジ
ュールは、上記中空糸束組立体を収容する空間を有する
筒状の容器からなり、該容器には、気体や液体等の原料
流体を該モジュール内に供給するための導入口７、中空
糸を透過した流体を他へ供給するための出口８及び未透
過流体を排出するための排出口９がそれぞれ設けられて
いる。

上記中空糸束モジュールは、混合物からなる原料流体か
ら特定の流体成分を分離する場合に使用されるものであ
り、例えば、上記導入口７から原料流体をモジュール内
部に導入し、中空糸束１を構成する中空糸４を透過し、
分離された特定成分からなる透過流体を上記供給口８か
ら取り出すと同時に、未透過流体は上記排出口９から外
部に排除することにより、上記原料流体の分離・精製を
達成するものである。

上記モジュールにおいては、収容されている中空糸束組
立体の外周囲に位置する中空糸４ａに損傷が生じている
場合であっても、該中空糸４ａの開口端はポッティング
材２により封止されているため、該中空糸４ａから透過
度の低い流体又は本来中空糸（膜）を透過しない物質が
上記供給口８へ流出されることはない。従って、上記中
空糸４ａに保護されているために損傷を受けていない、
該中空糸４ａの内側に位置する中空糸４を透過した流体
のみが、上記供給口８へ供給されることになるため、中
空糸４が本来有する分離性能を発揮させることができ
る。

続いて、本発明の中空糸束組立体について、前記実施例
を参照しながら詳述する。

前記実施例の中空糸束組立体において、開口端をポッテ
ィング材２中に埋没させる中空糸４ａとしては、その内
側に位置する中空糸４を外部の刺激から保護する機能を
果たせばよいので、少なくとも中空糸束の最外周に位置
する一層分（一本の中空糸の太さ分）が割り当てられて
いればよい。

尚、上記中空糸４ａは特にその厚さに制限はなく、二
層、三層・・・の如く所望の厚さにすることもできる。
この中空糸４ａを厚くする程、即ち中空糸４ａの本数を
多すればする程、保護効果は大となるが、有効膜面積が
減少し、処理能力が低下することになる。従って、実際
には中空糸束組立体として十分な性能を発揮するような
適切な厚さが目的に応じて適宜選定されることになる。
その好ましい範囲を具体的に説明すれば、上記中空糸束
１の横断面の全面積に対する上記中空糸４ａの横断面の
占める面積、即ち上記中空糸束を構成する全中空糸の数
に対する上記中空糸４ａの数を百分率で表す場合、０．
５〜２０％を適切な範囲として、１．０〜１０％を更に
適切な範囲として挙げることができる。

本発明の中空糸束組立体を構成する中空糸としては、多
孔質膜中空糸、非多孔質膜中空糸等、特に制限なく利用
できる。また、その中空糸を形成する材料としても、例
えば、ポリエチレン又はポリプロピレン等のポリオレフ
ィン系、セルロース系、ポリアミド系、ポリサルフォン
系、ポリイミド系等の各種樹脂を制限なく利用できる。

また、ポッティング材としては特に制限なく、ポリウレ
タン、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の硬化性樹脂を
利用することができる。

以上、詳細に説明してきたように、本発明の中空糸束組
立体は、その製造工程やモジュール組立工程等におい
て、本来の機能を発揮すべき中空糸に損傷が生じること
を有効に防止できるので、中空糸束組立体として常に安
定した分離度（速い流体の透過速度に対する遅い流体の
透過速度の比）を確保したり、本来中空糸（膜）を透過
しない物質が透過流体中に混入することを防止すること
ができる。また、このような優れた性能が、中空糸束の
外周部に配された中空糸の開口端部をポッティング材中
に埋め込むだけで得られるので、本発明の中空糸束組立
体を極めて容易に製造することができる。更に、中空糸
自体で中空糸束の保護層を形成することができるので特
別な材料を用意する必要がなく、また被覆操作を行う必
要がないので簡単に上記中空糸束組立体を製造すること
ができる。

次に、実施例を挙げ、本発明の中空糸束組立体について
更に具体的に詳述する。

−実施例− 内径約２００μであり壁の厚さ約９０μであるポリイミ
ド中空糸４０００本からなる糸束径４０mmの中空糸束を
形成した後、該中空糸束の外周部に配されている２００
本の中空糸の片端部を他の中空糸より２０mm短く切断し
た。次いで、上記中空糸束の両端部をエポキシ樹脂糸熱
硬化性樹脂からなるポッティング材で固着することによ
り糸束組立体の前駆体を製作した。

その後、上記前駆体の上記片端部における中空糸束の開
口端から１０mmの位置で該中空糸束を上記ポッティング
材とともに切断し、内側に位置する中空糸の開口端が開
口された状態の中空糸組立体を形成した。尚、上記中空
糸束組立体の他端部における中空糸開口部は上記硬化性
樹脂によりすべて封止されている。こうして形成された
上記中空糸束組立体は、前記第１図に示したものと実質
的に同一のものである。

上記糸束組立体を筒型容器に収納し、前記第３図に示し
たものと実質的に同一の中空糸束モジュールを組み立て
た。

上記モジュールを用いて、原料ガス導入口７よりヘリウ
ムガスのみ及び窒素ガスのみの各純ガスを個別に供給
し、その時に透過ガス出口８から流出する各ガスの流量
を測定した。その結果より、純ガスの各透過速度から算
出される純ガス分離度を計算したところ、分離度（ヘリ
ウムガス／窒素ガス）＝２４０であった。

その後、前記糸束組立体を筒型容器から抜き出し、次い
で、再び筒型容器に収納するという操作を５０回繰り返
した後、再び純ガス分離度を測定したところ分離度＝２
５０であった。

その後、再び前記糸束組立体を筒型容器から抜き出し
て、ゴムバンドで糸束径を４０mmから３５mmに縮小させ
る操作を５０回繰り返した後、再び純ガス分離度を測定
したところ、分離度＝２４０であった。

このように、本発明の中空糸束組立体は、外側から中空
糸に損傷が生じるような刺激を与える操作を繰り返し行
っても、その性能に殆ど変化が認められなかった。

以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明してきた
が、本発明の中空糸束組立体は前期実施例に示した片端
開口型中空糸束組立体に限られるものでないことはいう
までもない。

例えば、中空糸束組立体の種類としては、第４図に示し
た両端開口型中空糸束組立体であっても、また第５図に
示したＵ字型中空糸束組立体であってもよい。これら何
れの中空糸束組立体の場合においても、中空糸束の最外
周又はその近傍に位置する中空糸４ａは、その開口端を
ポッティング材２，２′に埋没させることにより、前記
実施例と同様に所期の目的を達成することができる。

尚、実験例では、気体の分離のみに適用する例を採り上
げたがこれに限るものでなく、本発明の中空糸束組立体
は、他の流体の分離に適用できることはいうまでもな
い。

〔発明の効果〕

本発明の中空糸束組立体は、被覆材を別途用意して中空
糸束を被覆して保護しなくとも、該中空糸束組立体の製
造や中空糸束モジュールの組立等の作業工程において中
空糸に損傷が生じることを有効に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい一実施例である中空糸束組立
体の概略を示す断面図、第２図(a)〜(d)は上記中空糸束
組立体の製造工程を説明するための中空糸束の一端部の
部分斜視図、第３図は上記中空糸束組立体を内蔵した中
空糸束モジュールの概略を示す断面図、第４図及び第５
図はそれぞれ他の実施例である中空糸束組立体の概略を
示す断面図である。 １……中空糸束 ２、２′、３……ポッティング材 ４、４ａ……中空糸 ５、６……開口端

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空糸束の開口端の少なくとも一端が、開
   口状態を保持したままポッティング材により密着固定さ
   れている中空糸束組立体において、少なくとも最外周に
   位置する中空糸の開口端を前記ポッティング材中に埋没
   させたことを特徴とする中空糸束組立体。
2. 【請求項２】開口端を前記ポッティング材中に埋没させ
   た中空糸の数が、中空糸束を構成する全中空糸の数の
   ０．５〜２０％である、特許請求の範囲第(1)項に記載
   の中空糸束組立体。