筒式中空纤维膜组件的制作方法_3

文档序号:9421416阅读:来源:国知局
中,为了排出产生的蒸汽排水,通常从配管的上方向朝向下方向供给蒸 汽。将筒式中空纤维膜组件101A的原水侧的区域进行蒸汽灭菌时,从原水出口 12供给蒸 汽,从原水流入口 10排出蒸汽排水即可。另外,将筒式中空纤维膜组件101A的滤液侧的区 域进行蒸汽灭菌时,从滤液出口 11供给蒸汽,从原水流入口 10排出蒸汽排水即可。此时, 设于第2灌封部25的贯穿孔13也起到蒸汽排水的排出口的作用。
[0101] <第2灌封部的制作方法>
[0102] 将中空纤维膜1彼此用粘合剂捆扎的过程被称为灌封。作为灌封的方法,可以举 出下述代表性的方法:利用离心力使液状的粘合剂在中空纤维膜间浸透后进行固化的离心 灌封法;和通过将液状的粘合剂用定量栗或送料头送液,使其自然地流动从而渗透至中空 纤维膜间后进行固化的静置灌封法。
[0103] 离心灌封法通过离心力使粘合剂容易浸透至中空纤维膜间,也可以使用高粘度的 粘合剂。另外,如果实施离心灌封法,则由于离心力的影响可以造成如图20那样的组件的 中央部凹陷。另外,由于重力的影响,如图21所示,在灌封时的上方向和下方向形成倾斜。 因此,在第2粘合部上表面8A(第2灌封部的与第1灌封部相对的面)中,相当于灌封时上 方向的部分变为倾斜的下方(由图19的虚线圈出的区域)。因此,有在组件内产生的蒸汽 排水29滞留于灌封时的上方向,发生升温不良的可能性。
[0104] 另一方面,静置灌封法中,通过将第2端部外壳9在垂直方向竖立,可以使第2粘 合部上表面8A变为水平,通过将第2端部外壳9在偏离垂直方向的状态下实施灌封,也可 以在第2粘合部上表面8A上形成倾斜。如果第2粘合部上表面8A是水平的,则贯穿孔13 的开口部13A不在特定位置也可以使蒸汽排水29排出。第2粘合部上表面8A形成有倾斜 时,有蒸汽排水29滞留于倾斜的下方,发生升温不良的可能性。
[0105] 虽然如果提高所供给的蒸汽的温度,则即使蒸汽排水29滞留也可以充分地升温, 但优选尽可能地减少蒸汽排水29的滞留。因此,在第2粘合部上表面8A中,优选在倾斜的 下方设计用于使蒸汽排水29排出的贯穿孔13的开口部13A。此处,优选在从第2粘合部上 表面8A的最低的部位起高度为3mm以内的范围的区域设置贯穿孔13的开口部13A,较优选 在高度为1mm以内的范围的区域设置贯穿孔13的开口部13A,最优选在第2粘合部上表面 8A的最低的部位设置贯穿孔13的开口部13A。
[0106] <离心灌封方法>
[0107] 离心灌封方法的例子示于图22。在灌封用筒状外壳31 (可以分为上下两部分)中 插入事先将第1端部侧用粘合剂填缝的中空纤维膜束2,在第1端部侧安装第1端部外壳7 和第1端部用灌封盖32,在第2端部侧安装第2端部外壳9和第2端部用灌封盖33。所谓 填缝是用粘合剂填埋中空纤维膜的端部的中空部使其固化的操作,实施目的是防止在离心 灌封时粘合剂进一步侵入中空纤维膜的中空部。这是因为,如果粘合剂侵入至中空部的内 侧并固化,则灌封后即使切断粘合部,中空纤维膜也不开口,导致无法通过液体。另外,在第 2端部外壳9的底面设有孔,插入有贯穿孔形成销34。
[0108] 将其设置于离心成型器内,将粘合剂投入器30和管35连接至灌封用筒状外壳31。 之后,使离心成型器转动,并在粘合剂投入器中投入粘合剂,从而使粘合剂利用离心力被注 入第1端部外壳及第2端部外壳。在粘合剂固化后停止离心,卸下两端的第1端部用灌封 盖32、第2端部用灌封盖33、灌封用筒状外壳。然后,卸下贯穿孔形成销34,形成贯穿孔13。 之后,在第1端部侧将固化的粘合剂沿图22的F-F线切断,使中空纤维膜1开口。另一 方面,在第2端部侧,粘合剂侵入至中空纤维膜1的中空部并被密封,成为液体无法通过的 状态。
[0109] <通过面接触保持浮起的第2灌封部>
[0110] 图6是筒式中空纤维膜组件101A的第2端部外壳9附近的放大图。图6表示交 叉流过滤时、空气洗涤时第2灌封部25浮起时(向上方移动时)的结构。
[0111] 如果原水或空气在交叉流过滤时、空气洗涤时从壳体的原水流入口 10流入,则第 2灌封部25如图6所示,向上方向(X方向)浮起。此时,销18的销内侧下表面18B和第2 端部外壳9的第2保持槽19的底面(底部)19B彼此面接触,销18的销外侧上表面18C和 壳体的第1保持槽17的顶面(顶部)17A面接触。由此,第2灌封部25向上方向的移动被 限制。
[0112] 和线接触相比,面接触对部件施加的负担减轻,因此,优选在交叉流过滤时、空气 洗涤时第2灌封部25浮起时,使销内侧下表面18B和第2保持槽19的底面19B、及销外侧 上表面18C和第1保持槽17的顶面17A分别面接触,从而保持第2灌封部25。此处的面接 触是指2个物体的接触部分为平面的接触,接触面积越大,对保持部在每单位面积上施加 的负荷越小。关于接触面积,只要设定为在考虑对第2灌封部施加的力时能确保足够的强 度即可。
[0113]另一方面,线接触是指2个物体的接触部分为一根线的接触。此处,将由2个物体 的接触部分形成的线的粗细为1mm以下的接触规定为线接触。
[0114] 通过这样的构成,与第1保持槽17的顶面17A接触的销18的一头卡定于第2保 持槽19的底面19B,因此,第2灌封部25的移动停止,可以抑制膜的浮起。
[0115] <利用线接触的蒸汽灭菌性改进>
[0116] 图7为筒式中空纤维膜组件101A的第2端部外壳9附近的放大图。图7表示了 蒸汽灭菌时第2灌封部25下降时(向下方移动时)用销18支持第2灌封部25时的结构。 如果第2灌封部25下降,则有时中空纤维膜受到拉伸并破裂,因此,希望支持第2灌封部25 以防止下降。
[0117] 蒸汽灭菌时,如果从壳体的原水出口 12供给蒸汽,并使蒸汽从原水流入口 10排 出,则第2灌封部25会如图7所示向下方向(Y方向)移动。此时,销18的销内侧上表面 18A和第2端部外壳9的第2保持槽19的顶面(顶部)19A线接触,销18的销外侧下表面 18D和壳体的第1保持槽17的底面(底部)17B线接触。由此,第2灌封部25向下方向的 移动被限制。
[0118] 将筒式中空纤维膜组件101A蒸汽灭菌时,为提高灭菌性,优选减小接触面,并设 置用于使蒸汽侵入的间隙。如果为图7那样的销内侧上表面18A和第2保持槽19的顶面 19A、或销外侧下表面18D和第1保持槽17的底面17B能够线接触的结构,则可以减小接触 面,并确保用于使蒸汽侵入的间隙。为了制造能够实现线接触的结构,可以举出在保持部或 保持槽部设置斜坡的方法,将接触部分设为锐角结构、圆角结构的方法等。
[0119]通过这样的构成,与第2保持槽19的顶面19A接触的销18的一头卡定于第1保 持槽17的底面17B,因此,第2灌封部25的移动停止,可以抑制膜的下降。
[0120] 除了图7的结构之外,通过在第2保持槽19的顶面19A设置斜坡,也可以使其与 销内侧上表面18A线接触。另外,通过在第1保持槽17的底面17B设置斜坡,也可以使其 与销外侧下表面18D线接触。
[0121] <保持槽的长度、间隙>
[0122] 本发明中,第1保持槽17及第2保持槽19在组件径向上的长度优选为1mm以上且 20mm以下。如果长度小于1mm,则第2灌封部的保持变得困难。另外,如果长度大于20mm, 则在组件的蒸汽灭菌时蒸汽排水容易滞留,因此不优选。
[0123]将本发明的筒式中空纤维膜组件进行蒸汽灭菌时,保持部部分的结构优选设为蒸 汽容易侵入、蒸汽排水不易滞留的结构。例如,将筒式中空纤维膜组件101A进行蒸汽灭菌 时,优选在销18和第2端部外壳9之间、销18和下部盖5之间、或者销18和垫片16之间 设置间隙。通过在组件的径向及轴向上设置间隙,蒸汽变得容易侵入,可以使灭菌性提高。
[0124] <中空纤维膜弯曲>
[0125]另外,组件内未被液体填满时,如果中空纤维膜的强度低,则有时第2粘合部8、第 2端部外壳9的重量导致中空纤维膜1破裂。因此,除了在用于过滤操作时以外,优选用保 持部支持第2灌封部25。
[0126] 为了支持第2灌封部25,必须使销18的销内侧上表面18A接触第2保持槽19的 顶面19A,另外,使销18的销外侧下表面18D接触第1保持槽17的底面17B。如果事先用 加长的中空纤维膜制作中空纤维膜筒100,在连接下部盖5时压入中空纤维膜,在中空纤维 膜弯曲的状态下进行固定,则中空纤维膜1的弹性会导致第2灌封部25被向组件下方向按 压,销内侧上表面18A接触第2保持槽19的顶面19A,进而,销外侧下表面18D接触第1保 持槽17的底面17B,因此,可以支持第2灌封部25。此处,压入中空纤维膜1的长度优选为 1mm以上且为中空纤维膜1的有效长度的5%以下。如果小于1mm则压入长度不足,有无法 支持第2灌封部的可能性。另外,如果为中空纤维膜的有效长度的5%以上,则有膜发生弯 曲而损伤的可能性。
[0127](第2实施方式)
[0128]图8是第2实施方式所涉及的筒式中空纤维膜组件101B的纵剖面简图,图9是图 8的B-B线剖面图。需要说明的是,在第2实施方式的说明中,对与第1实施方式相同的 部件附以相同的符号,并省略其说明。
[0129] 在第2实施方式所涉及的筒式中空纤维膜组件101B中,在下部盖5设有作为保持 部的销18。销18如图8及图9所示,被设为从下部盖5的内侧侧面突出。另外,第2灌封 部25的第2端部外壳9的侧面设有第2保持槽19,通过将销18插入该第2保持槽19,可 以保持第2灌封部25。销18的形成方法不受特别限定,例如,可以通过切削加工来形成,也 可以通过焊接形成。另外,也可以通过螺纹切削连接销18和下部盖5。此处,销内侧上表 面18A具有朝向前端部而下降的倾斜面。销内侧下表面18B具有和第2保持槽19的顶面 (顶部)19A及底面(底部)19B平行的平坦表面。
[0130] 在用销18保持第2灌封部25时,如图9所示,第2灌封部25和壳体之间的间隙 26能够确保可以使液体通过的流路,并可以在蒸汽灭菌时通过该间隙将蒸汽排水排出。
[0131] <第2保持槽的构成>
[0132] 图10是图8的筒式中空纤维膜组件101B的第2灌封部25的侧视图,表示设于第 2端部外壳9的侧面的第2保持槽19。
[0133] 第2保持槽19具有在作为销18的入口、在轴向上延伸的竖槽部19D和从该竖槽 部19D的端部起在周向上延伸的横槽部19E。在横槽部19E上设有用于防止前述销的脱落 的台阶部19C。
[0134] 将中空纤维膜筒100安装至壳体时,与第1实施方式同样地,首先,将中空纤维膜 筒100插入筒状外壳3后,将其与上部盖4连接,将第1灌封部24固定。接着,在连接下部 盖5前,将设于下部盖5的销18插入第2保持槽19的竖槽部19D,使其在周向上滑动。其 后,将下部盖5和筒状外壳3连接。通过这样的安装,可以使销18保持于第2保持槽19中。
[0135] 第2实施方式中,如果中空纤维膜筒100在筒式中空纤维膜组件101B的过滤操作 时转动,则有时销18会从第2保持槽19脱落,因此,优选确保第2保持槽19的横槽部19E 的长度,使得可以通过使下部盖5转动30度以上,更优选转动60度以上进行固定。
[0136] 另外,通过在横槽部19E上设置台阶部19C,可以防止由中空纤维膜筒100的转动 导致的销18的脱落。通过在筒式中空纤维膜组件101B的上方向和下方向上将槽拓宽,可 以形成台阶部19C。台阶部19C至少设置1个即可,为了防止销18的脱落,也可以设置复数 个。
[0137] 不用于过滤操作时,如图12所示,下部盖5被固定,使得销内侧上表面18A与第2 保持槽19的顶面19A接触,从而使销18卡在台阶部19C内,因此,可以防止中空纤维膜筒 100的转动,并可以防止销18从第2保持槽19脱落。另外,在交叉流过滤时、空气洗涤时第 2灌封部25浮起时(向上方移动时),如图11所示,销内侧下表面18B接触第2保持槽19 的底面19B,因此,销18卡住台阶部19C,可以防止中空纤维膜筒100的转动。另外,台阶部 19C可以如图10所示设置复数个,但对于第2保持槽19的末端以外的台阶部19C在第2端 部外壳9的周向上的相对的面19F而言,为使销18在下部盖5安装时容易滑动,其优选为 槽宽度朝向销18的行进方
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