JPS6197007A - 中空糸分離膜の集束体の形成方法 - 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ための中空糸分離膜
の集束体を形成する方法に関するものである。

［従来の技術１ 従来より、中空糸分離膜を用い、浸透あるいは限外濾過
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なう装置が種々
提案されている。

第２図はこのような流体の分ｇＩ装置の概略構成を示す
断面図である０図中１０は一端（下端）が封じられた形
状の容器本体であり、その他端（上　　端）には蓋体１
２がボルト等の適宜の連結手段により装着されている。

容器本体ｌＯの下端には原料流体の排出口１４が設けら
れ、容器本体１０の上部には原料流体導入口１６が設け
られている。

容器本体１０の上端は拡大して頭部１０ａとなっており
、該頭部１０ａの内周側には段部１０ｂが周回して設け
られている。

中空糸分離膜集束体１８は、図中上下方向に延在する極
めて多数本の中空糸分離膜２０．この中空糸分離膜２０
の上端が埋め込まれた上側合成樹脂板２２、下端が埋め
込まれた下側合成樹脂板２４を有してなる。上側合成樹
脂板２２は、前記の段部ｔｏｂに係止されると共に、シ
ール部材（図示せず）を介して該段部１０ｂに密に接し
ており、これにより容器本体１０の内部を封画している
。下側合成樹脂板２４は、容器本体１０の下部内周に突
設された突状片１０ｃに係止されている。

蓋体１２の下面は、若干窪んでおり、上側合成樹脂板２
２の上面との間に分離流体室２６が形成されている。

中空光分＠ｌｌ５Ｉ２０は、上側合成樹脂板２２を貫通
し、その上端面が該合成樹脂板２２の上端面に露出して
おり、これにより中空糸分離膜２０の内部は分離流体室
２６に連通している。なお中空糸分離膜２０の下端側は
下側合成樹脂板２４に埋め込まれて封じられている。

中空糸分離膜２０は、通常、直径２００〜５００ｐｍ程
度の細いポリイミド樹脂等からな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１８とされ、容器
本体１０の中に装入されている。そして、原料流体Ａは
高い圧力によりこれらの集束体１８の間に流通せしめら
れ、特定成分が中空糸分離膜２０の内部に効率良く浸透
するよう構成されている。

このような流体の分離装置において、原料流体Ａ（例え
ば水素とメタンの混合ガス）は導入口１６から容器本体
１０内に導入される。そして、その中に含まれている特
定の成分（例えば水素）は、中空光分＠＠２０の内部に
浸透していき次いでその中を上方に移動し、分離流体室
２６に入り、蓋体１２に設けられた取出口１２ａから取
り出される。中空糸分離膜２０を透過しない成分（例え
ばメタン）は容器本体１０の中を流れ下り、排出口１４
から容器外に排出される。

中空糸分離膜集束体１８の従来の形成方法を第３図を参
照して次に説明する。

２８は芯管であって、駆動装置（図示せず）によって回
転される。３０は芯管２８と平行なガイドバーであり、
芯管２８に巻き付けられる中空糸分離膜２０の厚味が増
すにつれ芯管２８から遠ざかるように自動的に制御され
る。３２は中空糸分離ｌｌＩ２２０のボビンであって、
これに巻かれている中空糸分離膜！膜２０は、送出ロー
ル３４．３６、ガイドロール３８、適度な張力を中空光
分＠ＩＰ２２０に与えるためのテンションロール４０．
ガイドロール４２、スライダ４４を経て送り出され、芯
管２８に巻き付けられる。

スライダ４４は、芯管２８の周面に沿って、かつ一定の
速度で定められた区間を往復動じている。従って芯管２
８を回転させながら中空糸分離［９２０を供給すると共
にスライダ４４を往復動させると、中空糸分離膜２０は
、螺旋状に芯管２８に連続的に巻き付けられ、巻装体１
８ａとされる。

なお、芯管２８の軸方向両端側には、巻装体１８ａの軸
方向両端側に連続的に巻き付けられる押え糸４６を供給
する１対のボビン４８が設置されており、スライダ４４
が往動から復動へ折り返しを行なったときの中空糸分離
膜２０の折り返しの位置決めを行なっており、これによ
り常に中空糸分離膜２０は芯管２８の軸方向の同じ位置
で折り返され、端面の揃った巻装体１８ａを形成する。

所定量の中空糸分離膜２０を芯管２８に巻き付けること
により、所定大きさの巻装体１８ａが得られる。そこで
巻装体１８ａから押え糸４６を巻き戻すと共に、芯管２
８を巻装体１８ａから引き抜く。

次に巻装体１８ａの周面に保護フィルムを巻き付けた後
、巻装体１８ａの両端部を型で箱形に囲み、この型の中
に合成樹脂を流して盤状とし、巻装体１８ａの両端を合
成樹脂板の中に埋め込む。

上側合成樹脂板２２となる合成樹脂板を、その中に埋め
込まれていた中空糸分離膜２０の先端をも切り落すよう
に盤面方向にカットし、これにより中空糸分離膜２０の
切り口が合成樹脂板２２の端面に露出し、集束体を分離
装置の容器にセットした際に中空糸分離膜２０の内部が
分離流体室２６に連通ずるよう構成する。

このようにして製造された集束体１８を容器本体１０内
に装入した後、蓋体１２を連結し、流体の分離装置が完
成する。

Ｃ発明が解決しようとする問題点】 上述のように、集束体１８を製作するプロセスにおいて
は、中空糸分離膜を芯管２８に巻き付けてなる巻装体か
ら、芯管２８を引き抜く工程がある。

従来、芯管２８としてはステンレス等金属製のものが使
用されているが、その周囲に巻き付けられた中空糸分離
膜２０との摩擦抵抗が大きく、従って、芯管２８を引き
抜く際に中空糸分離膜が巻装体１８ａの中心部分から引
き出され（あるいは逆に巻装体１８ａの内部に引き込ま
れ）、第４図に模式的に示す如く、端面形状の不揃いな
ものとなりやすかった。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、本発明は、芯管として、
剛直な芯管本体と、この芯管本体に装着されたフッ素樹
脂製チューブからなるものを用いるようにしたものであ
り、 中空糸分離膜を、回転している芯管の外周面に沿って、
かつ該芯管軸方向に往復動させながら該芯管に連続的に
巻き付けることにより、中空糸分離膜が螺旋状に巻き付
けられた巻装体とする第１の工程と、第１の工程で得ら
れた中空糸分離膜の巻装体から芯管を引き抜く第２の工
程を含む中空糸分離膜の集束体の形成方法において２前
記芯管として、剛直な芯管本体にフッ素樹脂製チューブ
を装着したものを用い、芯管を引き抜くに際して、まず
該芯管本体を引き抜き１次にフッ素樹脂製チューブを引
き抜くことを特徴とする中空糸分離膜の集束体の形成方
法、 を要旨とするものである。

なおこのフッ素樹脂製チューブとしては、その軸方向中
央部分にミシン目ないしは切れ目を設けたものを用いれ
ば一層効果的である。

［作用］ 本発明においては１巻装体から芯管を引き抜くに際し、
まず芯管本体だけを引く抜く、この際、ツー２素樹脂製
チューブは巻装体内部に残留するので、芯管本体と中空
重分＃ｉ膜との間には摩擦力は作用せず、巻装体の形状
は何ら変化しない。

芯管本体を引く抜いた後、フッ素樹脂製チューブを引き
抜く、このフッ素樹脂製チューブは可撓性であり、かつ
その内部に存在していた芯管本体が既に引き抜かれてい
るので容易に縮径する。そのため、チューブ引き抜き時
にこのチューブに引きずられて中空糸分離膜が引き出さ
れたり、あるいは巻装体内部に引き込まれたりすること
がなく、形状の整ったものが得られる。

なお、フッ素樹脂製チューブの軸方向中央部分にミシン
目や切れ目を設けてお番すば、フッ素樹脂製チューブを
その両端側から同時に引っ張って抜き出すことができる
。そのため、フッ素樹脂製チューブに接している巻装体
の中空糸分離膜に作用する力は、大きさが互いに笠しく
かつ方向が反対のものとなるので、＠装体からの中空糸
分離膜の抜は出しや内部の引込が一層確実に防止される
。

［実施例］ 第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明を説明する断面図である
。

第１図（ａ）において、芯管２８の周囲に中空糸分離膜
２０が巻き付けられ、巻装体１８ａが形成されている。

この芯管２８は、第１図（ｂ）に示す様に、芯管本体５
０と、この芯管本体５０に装着されたフッ素樹脂製チュ
ーブ５２からなる。

またフッ素樹脂製チューブ５２の軸方向中央部分にはミ
シン目５４が設けられている。

芯管本体５０としては、第１図（ｂ）に拡大して示す如
く中空のパイプ状のものであっても良く、あるいは中実
棒状のもであっても良い、この芯管本体としては、金属
製のもの等、巻き付は時に撓まない程度の剛直なものが
用いられる。

またフッ素樹脂製チューブを構成するフッ素樹脂として
は、テフロンあるいはフルオン等の商品名で市販されて
いるポリテトラフルオロエチレンの他、ポリクロルトリ
フルオロエチレンも用いられる。また、フッ化ビニル、
三フッ化エチレン、フッ化ビニリデン、六フッ化プロピ
レン等の共重合体等も用いられる。

このように構成された中空糸分離膜Ｉ膜２０の巻装体１
８ａから芯管２０を引き抜くに際しては、まず芯管本体
５０だけを引き抜く、このとき、フッ素樹脂製チューブ
５２は巻装体１８ａ内部に残留する。なお芯管本体５０
を引き抜くし際しては、巻装体端面５６やフッ素樹脂製
チューブ５２の端面５８をプレート（図示せず）等で押
えておき、芯管本体５０の引っ張り方向と反対方向の力
を中空糸分ｇＩ膜２０やフッ素樹脂製チューブ５２に付
与するのが好ましい。

芯管本体５０の引き抜きが終了した後、フッ素樹脂製チ
ューブ５２の両側を同時に反対方向に引っ張る。そうす
ると、フッ素樹脂製チューブ５２は中央のミシン目５４
の部分で裂断され、各々反対側から引き抜かれる。第１
図（ｃ）は引き抜き途中の状態を示す断面図である。こ
のフッ素樹脂製チューブの引き出しは、その軸方向両側
に向って同時に行なわれるものであるから、巻装体１８
ａを構成する中空重分＃ｖ２ｏに作用する力は、方向が
逆で大きさの等しいものとなる。

従ってフッ素樹脂製チューブ５２に接している中空重分
１１１１ＩＢＪ２０は巻装体１８ａから引き出されるこ
とはない。

なお本実施例の巻装体１８ａは、前記従来技術の項で説
明したものと同じ方法によって形成し得るのであるが、
本発明においては、要するに芯管の回りに中空糸分離膜
が、芯管の軸を含む方向に延在するように巻き付けられ
ていれば良く、上記以外の方法によって巻装されたもの
であっても良いことは明らかである。

上記実施例においては、フッ素樹脂製チューブ５２にミ
シン目５４を設け、これによってフッ素樹脂製チューブ
５２の引き抜きを一層容易なものとしているが、本発明
においては、ミシン目の代りに切れ目を設けても良い、
この切れ目としては浅い又は深い溝をフッ素樹脂製チュ
ーブを周回するように設ければ良く、このような溝を所
定間隔ごとにチューブ周回方向に設けても良い、あるい
はチューブを二つに分断する完全な切れ目を設けるよう
にしても良い。

なお、フッ素樹脂製チューブ５２には、ミシン目や切れ
目は必ずしも設けなくとも良い、この場合には、フッ素
樹脂製チューブは一方向に引き抜かれるが、前述の様に
チューブは容易に縮径するので、チューブ引き抜き時に
中空重分ｇＩＩ！２が巻装体から引き出されたり、逆に
引き込まれたりすることはない。

このようにして芯管本体及びフッ素樹脂製チューブの抜
き出された合成中空糸分ｇｌ膜のａ装体は、例えば従来
技術の項で説明した様に、その周面に保護フィルムが巻
かれた後１両端に合成樹脂板が形成され、次いでこの合
成樹脂板の一方の端面をカットし、中空糸分離膜の集束
体とされ、流体の分離装置に使用される。

［効果］ 以上詳述した通り、本発明の中空糸分離膜の集束体の形
成方法は、中空糸分ｇＩ膜を巻き付けるための芯管とし
て、剛直な芯管本体と、この芯管本体に装着されたフッ
素樹脂製チューブからなるものを用いるようにしたもの
であり、中空糸分離膜の巻装体から芯管を抜き出す際に
、中空糸分離膜が抜は出たり、あるいは逆に内部に引き
込まれたりすることがなく、形状の整ったものを容易に
作製することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）は本発明方法を説明する
断面図、第２図は中空糸分離膜を用いた流体の分離装置
を示す断面図、第３図は中空糸分離膜巻装体の形成方法
を説明する斜視図、第４図は従来法によって成形される
巻装体の断面図である。 １０・・・・・・容器本体、　　１２・・・・・・蓋体
１８・・・・・・中空糸分子ａ膜の集束体、２０・・・
・・・中空糸分離膜、 ２２．２４・・・・・・合成樹脂板、２８・・・・・・
芯管、３２・・・・・・中空糸分離膜のボビン、３４・
・・・・・送出ロール、 ４０・・・・・・テンションロール、 ４４・・・・・・スライダ、　　５０・・・・・・芯管
本体、５２・・・・・・フッ素樹脂製チューブ、５４・
・・・・・ミシン目。 特許出願人　　宇部興産株式会社 代理人　　弁理士　　重　野　　剛 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空糸分離膜を、回転している芯管の外周面に沿
   って、かつ該芯管軸方向に往復動させながら該芯管に連
   続的に巻き付けることにより、中空糸分離膜が螺旋状に
   巻き付けられた巻装体とする第１の工程と、第１の工程
   で得られた中空糸分離膜の巻装体から芯管を引き抜く第
   ２の工程を含む中空糸分離膜の集束体の形成方法におい
   て、前記芯管として、剛直な芯管本体にフッ素樹脂製チ
   ューブを装着したものを用い、芯管を引き抜くに際して
   、まず該芯管本体を引き抜き、次にフッ素樹脂製チュー
   ブを引き抜くことを特徴とする中空糸分離膜の集束体の
   形成方法。
2. （２）フッ素樹脂製チューブの軸方向中央部分にミシン
   目又は切れ目を設けたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の形成方法。