JPS61265295A - 中空糸分離膜モジユ−ルの切削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、原料流体中の各成分の透過率の差を利用して
、原料流体から特定成分を分離する中空糸分離膜モジュ
ールを形成するための方法およびそれに用いるに好適な
切削用回転刃に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、中空糸分離膜を用い、浸透或いは限外濾過の
原理を利用して、流体混合物（原料流体）から特定成分
の分離や原料流体の濃縮等の処理を行う装置が種々提案
されている。

第２図はこのような流体の分離装置に用いられる中空糸
分離膜モジュールの概略構成を示す斜視図である。

中空重分１９膜３１は、通常、直径が２００〜５００　
ｐｍ程度の細いポリイミド樹脂等から成る管状のもので
あり、極めて多数本のものを集束して集束体３２とされ
ている。

中空糸分離１Ｉ１３１のそれぞれは、上側合成樹脂板３
３を貫通し、その上端３１ａが上側合成樹脂板３３の端
面に露出している。これにより、上側合成樹脂板３３の
上側に設けられる分離流体取出室に中空糸分離膜３１の
内部が連通可能となる。

中空糸分離［９３１の下端側は下側合成樹脂板３４に埋
め込まれて封じられている。

このような中空糸分離膜モジュールにおいて、原料流体
Ａ（例えば水素とメタンの混合ガス）を加圧して集束体
３２に接触させると、原料流体Ａの中に含まれている特
定の成分（例えば水素）は、中空糸分離ｌｌｌ３１の内
部に浸透していき次いでその中を上方に移動し、その上
端３１ａから取り出される。

中空糸分離膜モジュールの形成方法を次に説明する。

まず、中空糸分離膜３１を引き揃えて集束体３２とする
０次に、集束体３２の両端部を型（モールド）で箱型に
囲み、この型の中にエポキシ等の合成樹脂を流し込み、
集束体３２の両端を合成樹脂の中に埋め込む。

然る後、上側合成樹脂板３３となる合成樹脂を、その中
に埋め込まれている中空糸分離膜３１の先端（上端）を
も切り落すように盤面方向に切削する。これにより中空
糸分離１１５Ｉ３１の切り口が上側合成樹脂板３３の端
面に露出し、中空糸分離膜３１の内部が上側合成樹脂板
３３の上側と連通される。

［発明が解決しようとする問題点］ 上述のように、中空糸分離膜モジュールを製作するプロ
セスにおいては、中空糸分離膜の集束体の端部を固める
樹脂を切削する工程がある。

従来、この切削には、例えば、カンナ刃のような刃先を
有する細長く、直線状の金属製の刃物を、刃物を進行さ
せる方向に対して垂直状態、或いは、傾けた状態にして
樹脂の真上に配し、これを下降させて樹脂をギロチン式
に切断させる方法などがとられているが、このような方
法では刃物と樹脂との摩擦抵抗が太きく、樹脂を切削す
る際に樹脂が摩擦熱によって熱変形したり、一旦切削さ
れて露出した中空糸分離膜３１の端部が、刃物の側面で
擦られることにより変形したり、前記摩擦熱によって該
端部が変形したりするとともに該上端３１ａの開口面積
が小さくなったり、塞がれたりすることが多かった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の切削用回転刃は、被切削材と接する側の面を凹
状とし１回転刃と被切削材との面積を小さくするよう構
成したものである。

また、本発明の中空糸分離膜モジュールの切削方法は、
このように被切削材と接する側の面を凹状とし、樹脂と
の摩擦面積が小さくなるようにした回転板を用いて、中
空分離膜の集束体の端部を固める樹脂を切削するように
したものである。

この切削方法の好ましい態様においては、回転刃の直径
は切削される樹脂の直径の２倍よりも大きくされており
、この回転刃の中心が樹脂の中心から逸れるように、回
転刃を樹脂と相対的に移動させて切削する。

［作用］ 本発明の回転刃は、被切削材と接する側の面が凹状とさ
れているので、被切削材との摩擦面積が小さく、従って
摩擦熱の発生が極めて少い。

そして、この回転刃を用いて中空糸分離膜集束体の端部
を固める樹脂を切削すれば、摩擦熱が極めて少ないので
、樹脂および中空糸分離膜の熱変形が防止されると共に
、回転刃の側面が中空糸分離膜の端面を擦らないので開
孔端の変形、封塞などが防止される。

更に、この切削方法において、回転刃の直径を樹脂の直
径の２倍よりも大きくし、回転刃の中心が樹脂の中心か
ら逸れるように回転刃を樹脂と相対的に移動させる場合
には、切削が一層良好に行われ、中空糸分離膜の孔の変
形、封塞などがより確実に防止される。

［実施例］ 以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は実施例に係る回転刃の断面図、第３図は第１図
のｍ−ｍ線矢視図、第４図は第１図の要部拡大図である
。なお第１図は第３図のＩ−Ｉ線に沿う断面図を示して
いる。

この実施例に係る回転刃１は、回転刃本体２とこの回転
刃本体２に取り付けられた刃物３とから成る。。

回転刃本体２は、円盤の中心がくりぬかれた形状の環状
のものであって、刃物３を嵌め込んで取り付けるための
段部４がその周部に形成されている。また、刃物３を回
転刃本体２に取り付けるためのポルト５を挿通する孔６
が、この段部４の設けられた部分を貫通するように複数
個設けられている。この実施例においては、孔６は全部
で８個設けられており、等半径位置に等間隔で穿設され
ている。

また、この孔６よりも中心側の部分には１回転刃本体２
を回転治具に取り付けるためのポルト挿通孔７が設けら
れている。この孔７は、やはり等半径位置に等間隔で全
部で１２個設けられている。

図中８は回転刃本体の中心にくりぬかれた中心孔を示し
ている。

刃物３は薄いリング形のものであて、その刃先形状は、
第４図に示すように、１墨色１１．２墨色１２．３墨色
１３を有している。１墨色１１は切削された被切削材（
切り粉）を切削面から常に逃がすように、２墨色１２及
び３墨色１３に比べて大きな角度が取られている。この
１番角は、例えば４０〜５０”程度の角度とされる。こ
の１番角が４０°より小さいと、切れ味は良くなるが、
刃１の強度（剛性）が低下するとともに、刃先が曲った
り、欠けたりしてチッピングを起こしてしまう、５０’
より大きいと、切り粉がカールして刃と樹脂３３の切削
面との間の接触部に巻き込まれ、刃先および樹脂３３を
傷めてしまう、また、切れ味が悪くなり、中空糸の孔を
塞いでしまう。

２墨色１２は、刃物３が十分な剛性を有するように適度
な厚さとなるべくその角度が選定される。この角度は例
えば１３〜２０°程度とされる。

３墨色１３は、刃物３の剛性を確保しつつ肉薄となるよ
うな角度が選定され、例えば１３°以下程度とされる。

なお本実施例においては、１番角は４５°、２番角は１
５°、３番角は１２°とされている。

この刃物３は、硬質のエポキシ樹脂を切削シ得るように
、超硬質合金の焼結体などで構成されるのが好ましい。

なお、前記１番角は切削する樹脂の材質にもより選択す
るようにし、樹脂の硬度が高い場合には、太き目に、硬
度が小さい場合には小さ目にし１例えば４Ｓｃｌ±３°
というふうに選択するようにする。

しかして、第４図に示すように、刃物３の被切削材と接
する側の面は、所定角度θだけ傾斜した凹状とされてい
る。このように、被切削材と接する側の面を凹状とする
ことにより、既に切削された中空糸に刃の側面を当てな
いようにして中空糸端面のつぶれを防ぐことができ、被
切削材との接触面積は極めて少なくなり、摩擦熱も大幅
に（約７０％）に激減される。従って、中空糸および樹
脂に熱影響を極力与えずにすみ、熱によるそれらの変形
が防止される。

なお、図示の実施例においては、刃物３の先端から微小
圧ｍｌだけ内側の部分から、この凹状となる部分が開始
されている。

この距離文は、例えばＯ〜０．５ｍｍとされる。０．５
ｍｍよりも大きいと発熱量が大きくなるとともに、中空
糸に対して切削抵抗が作用しゃすくなり、中空糸端面の
変形をおこしてしまい好ましくない、なお、この距＃文
をＯｌ）とし、刃先からいきなり前記所定θ傾斜した凹
面とすることもできる。この場合は前記１番角は若干大
きくして刃先強度を維持できるようにする０本実施例の
場合、ｌ＝０．１−０．２ｍｍとされている。

前記角度θは、例えば１０以下程度の小さな角度でよい
、この角度θが１°よりも大きいと刃先強度が保たれな
くなるばかりでなく、切削面の平行度を保つことが困難
となる０図示の実施例においては１０゛　（分）とされ
ている。

なお、第１図、第３図において、９は刃物３に設けられ
たねじ孔を示しており、このねじ孔にポルト５がねじ込
まれ、回転刃本体２と刃物３とを固結している。

なお、このように本実施例において、回転刃ｌを回転刃
本体２と刃物３とを連結して構成するようにしたのは、
刃物３が摩耗した場合に刃物３だけを交換し得るように
するためである。

第５図は、回転刃ｌを回転装置に取り付けるための回転
治具１５を示している。なお第５図は軸線方向の断面図
、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線矢視図である。

この回転治具１５は、軸部１６とフランジ部１７を有し
ている。軸部１６はテーパ面１８を有しており、いわゆ
るテーパシャンク方式にて回転装置に取付可能である。

フランジ部１７には、回転治具１５を回転装置に取り付
けるためのポルト挿通孔１９が複数個（実施例では４個
）穿設されている。また２０は、回転刃１をこの回転治
具１５に取り付けるためのボルトが螺合されるねじ孔で
ある。

次にこのように構成された回転刃を用いて、中空系分離
膜モジュールの樹脂を切削する方法を説明する。

第７図はモの切削方法を説明する正面図、第８図は第７
図の■−■線に沿う断面図である。

第７図、第８図において、２１は機械側の定盤であって
、ボルト２２によって、下側挟持部材２３が固定され、
この挟持部材２３の上側に上側挟持部材２４がポルト２
５によって着脱可能とされている。

挟持部材２３．２４は、相対向する辺が半円状に切り欠
かれており、これによって第８図に示すように中空糸ａ
Ｓモジュールの樹脂３３が挟持される。第８図において
２６は、中空糸分離膜モジュールを保護するためのカバ
ーである。

しかして、第７図に示すように、回転刃ｌを回転させな
がら、樹脂３３と相対的に移動させて樹脂３３の端部を
切削し、この樹脂３３に埋め込まれている中空糸分離１
！１３１の端部３１ａを樹脂３３の端部に露出させる。

回転刃ｌは、樹脂３３と接する側が凹状とされているの
で、樹脂３３との摩擦面積が極めて小さく摩擦熱も殆ど
発生しないので、樹脂３３が熱変形したり熱変化による
割れ等を引きおこすことがない、さらに、このように凹
状とされているので、一度削られた面が回転刃の側面で
擦られることがなく、樹脂３３の端部に露出した中空糸
分離膜３１の端部が変形したり塞がれたりすることがな
い。

第７図に示すように、回転刃ｌの直径を樹脂３３の直径
の２倍よりも大きくし、かつ回転刃ｌの中心Ｃ１が樹脂
３３の中心Ｃ３から逸れるように回転刃１と樹脂３３と
を相対的に移動させて切削すると、回転刃ｌの刃物３の
先端が、常に樹脂３３に引き動作しながら接するように
なるので、樹脂３３および中空糸分離膜３１の切削を円
滑に行うことができるので、樹脂３３の端部に露出する
中空重分Ｓ膜３１の端部が変形したり、中空糸の孔が塞
がれたりする現象を一層効果的に防止でき、切削面の仕
上がり状態も一層良好なものとなる。

この理由をよりわかりやすく説明すれば、一般的に物体
を切る場合には、刃物と物体との間に相対的な作用を必
要とする０例えば、刀の刃のようなほぼ直線状の細長い
刃を物体に垂直に押し付けただけでは切れない、または
切れ味が悪い、切れたとしても切断面を著しく傷めたり
する恐れがある。そこで、その刃を引くか押すかして相
対作用を与えて切ることになる。そして、本発明のよう
な丸形の刃物（回転刃１）で切る場合、刃物を回転させ
ることにより相対的作用を与えてはあるものの、例えば
第９図に示すように、刃物１の中心Ｃ１を物体（樹脂）
３３の中心Ｃ３に向って移動させて切る場合には、刃物
ｌの中心ＣＩと物体３３の中心Ｃ３を結んだ線上には切
削抵抗による力が全部かかることになり、押し付は作用
が大である。この作用を減するためには、力のかかる方
向をできるだけ大きく移動させる必要がある０例えば、
鋏やジャリングマシンの切断機構がこれである。これら
は、上、下の刃には角度をつけてあリ、かつ、刃が平行
ではない、これが平行だと押える力だけで切ることにな
り、前記押したり、引いたりする作用がないために切れ
ないか、切れ味が悪い、従って、本発明の如く、第７図
に示すよう、刃物１の中心Ｃ０が物体（樹脂）３３の中
心Ｃ３から逸れるように刃物１と物体３３を相対的に移
動させて切削するようにすれば、前記切削抵抗による押
付圧の作用する方向を逸すことにより押付圧を少なくし
、切れ味を一層良好なものとすることができ、前述の如
く、切削面の仕上りを一層良好なものにすることができ
るのである。

なお、回転刃ｌと樹脂３３とは要するに相対的に移動さ
せれば良く、回転刃１と樹脂３３のいずれをも移動させ
ることができる。

なお、中空糸分離ＩＩ！１３１の軸方向への一回当たり
の切削の深さく切り込み量）を過度に大きくすることな
く例えば０．０５〜０．２ｍｍ程度、より好ましくは０
．１ｍｍ程度の浅い切削を複数回流するようにすれば、
切削を一層円滑に行なえ、かつ切削面を滑らかにするこ
とができる。

この切削深さが０．０５ｍｍよりも小さいと樹脂３３の
切り粉が流線状に、いわゆるカールしないため、切り粉
が途中で切断されてしまう、こうなると、樹脂３３には
弾力性があるため、途中で再び回転刃ｌが樹脂３３に喰
い込まれなくなり、単にこする状態になってしまう、一
方、切削深さが０．２ｍｍよりも太きくなると、回転刃
ｌの刃先強度が問題となり、切削抵抗が増大し、発熱と
同時に刃物の欠損を生じる。

また、本発明以外の切削工具を用いて樹脂を粗削りして
おき、その後本発明の回転刃を用いて切削するようにし
ても良い。

さらに、切削を開始するに先立って、樹脂の周縁部を段
状に縁取りしておけば、切削時の樹脂縁部の欠は等の問
題を回避することができる。

［効果］ 以上詳述した通り、本発明の回転刃によれば、回転刃と
被切削材との摩擦面積が極めて小さいので、切削時の摩
擦熱を極めて少なくすることができる。

また、この回転刃を用いて、中空糸分離膜モジュールの
樹脂を切削する場合には、この樹脂の熱変形や割れ等の
問題を解消することができ、かつ、一度刃物で切削され
た箇所が回転刃の側面で擦られたりすることがないので
、樹脂の端部に露出する中空糸分離膜の孔が潰れたり、
塞がれたりする恐れがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る回転刃の断面図、第２図
は中空糸分離膜モジュールの斜視図、８３図は第１図の
■−ｍ線矢視図、第４図は第１図の要部拡大図、第５図
は回転治具の断面図、第６図は第５図の■−■線矢視図
、第７図は本発明の実施例に係る切削方法を説明する正
面図、第８図は第７図■−■線に沿う断面図、第９図は
第７図の切削方法とは異なる切削方法表示す正面図であ
る。 ｌ・・・回転刃、　　　　　　２・・・回転刃本体、３
・・・刃物、　　　　　　　４・・・段部、１５・・・
回転治具、　　　　１８・・・テーパ面、２３・・・下
側挟持部材、　　２４・・・上側挟持部材、３１・・・
中空糸分離膜、 ３２・・・中空糸分離膜の集束体、 ３３・・・上側合成樹脂板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）円周部に切削刃を有する切削用回転刃において、
   被切削材と接する側の面が凹状とされていることを特徴
   とする切削用回転刃。
2. （２）端部を樹脂で固めた中空糸分離膜集束体の該樹脂
   を切削する方法において、円周部に切削刃を有し、回転
   治具への取付側と反対の面が凹状とされている切削用回
   転刃を、回転させながら、該樹脂と相対的に移動させて
   切削することを特徴とする切削用回転刃を用いた中空糸
   分離膜モジュールの切削方法。
3. （３）回転刃の直径は樹脂の直径の２倍以上であり、こ
   の回転刃の中心が樹脂の中心から逸れるように回転刃を
   樹脂と相対的に移動させて切削することを特徴とする特
   許請求の範囲第２項に記載の切削用回転刃を用いた中空
   糸分離膜モジュールの切削方法。