(57)【要約】      （修正有）【課題】中空糸膜モジュールの製造工程でモジュール端部を封止材により遠心ポッティング法で固定する際に用いられる、異物発生、糸切れ、糸乱れの不良を低減させ、中空糸膜モジュールの性能を向上させることができる簡素で安価な注型キャップ、およびそれを用いた中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。【解決手段】中空糸膜束１１を所定の位置に保持するためのポッティング材注型キャップ２であって、中空糸膜束の端部に接触するような中空糸膜束の軸方向に対して天板部裏面２０に突起２２を持つことを特徴とするポッティング材注型キャップを用いて、前記中空糸膜束の端部における中空糸膜間の距離を固定された状態でポッティングを行う。【選択図】図１
2010104877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一端が開口した筒状容器に複数本集束して充填された中空糸膜束の端部がポッティング材により前記筒状容器端部に固定される際に用いられるポッティング材注型キャップであって、天板部裏面の任意の位置に、中空糸膜束の端部に接触してその端部の位置を保持可能な、中空糸膜束の軸方向に対して突出する突起を少なくとも１つ有することを特徴とするポッティング材注型キャップ。
【請求項２】
前記突起が前記注型キャップの天板部裏面における中央部に設けられたことを特徴とする請求項１に記載のポッティング材注型キャップ。
【請求項３】
前記突起が前記注型キャップの天板部裏面における外周部から中央部にわたり半径方向上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のポッティング材注型キャップ。
【請求項４】
中空糸膜を複数本集束して、少なくとも一端が開口した筒状容器に充填し、前記中空糸膜束の端部をポッティング材により前記筒状容器端部に固定させてから前記中空糸膜束の端部を切断する中空糸膜モジュールの製造方法において、前記ポッティング材の添加から前記中空糸膜束端部の切断までの間、請求項１〜３のいずれかに記載されたポッティング材注型キャップを、前記中空糸膜束の端部に前記突起のみが前記端部に接触する様に取り付けることを特徴とする、中空糸膜モジュールの製造方法。
【請求項５】
前記中空糸膜束端部における中空糸膜間の距離を固定した状態で前記ポッティング材注型キャップの取り付けおよび前記ポッティング材の添加が行われることを特徴とする請求項４記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を処理するための中空糸膜モジュールの製造時に用いられるポッティング材注型キャップに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜モジュールは、例えば図２に示すように、側面に処理液ポート１２を有する筒状のケース１０内に、１００００本程度の多数本の中空糸膜１１を束ねて形成した中空糸膜束を挿入し、この両端先端の中空部分を目止めして、封止材（ポッティング材）４０により固定してカット位置５０でカットすることにより、個々の中空糸膜自体の端部の開口が維持されてなるものである。
【０００３】
このような中空糸膜モジュールは、以下に説明されるような製造方法により製作されている。
【０００４】
まず、筒状のケース１０内に多数本の中空糸膜１１を束ねて挿入する。そして、その中空糸膜束の両端を切断等して長さをそろえ、接着剤や熱溶融等により個々の中空糸膜の目止めを行った後、図２、図３に示すように、その中空糸膜束の両端に注型キャップ２を取り付ける。その後、注型キャップを取り付けたケース１０の処理液ポート１２よりポッティング材を遠心力下で注入し、密集して束ねられた中空糸膜の間に該ポッティング材を隙間なく充填する。そして、ポッティング材が硬化した後、図２に示すような切断位置５０で中空糸膜モジュールの両端部を切断することにより、中空糸膜と中空糸膜との間を封止しつつも各中空糸膜の端部を開口する。
【０００５】
かかるポッティング材を注入し中空糸膜束端部を封止する工程において、従来から図３に示すような注型キャップが用いられている。かかる従来の注型キャップの機能とは、ケースに挿入された中空糸膜束をケースに固定し、カットして中空糸膜を開口しやすい形に成型することであった。しかし、図３に示すような注型キャップを使用すると、糸の端部の最長部分が注型キャップの天板部裏面に接触することがあり、しかもこの最長部分が強度的に弱い場合、破壊、脱落し異物を散乱させることがあった。また、ポッティング材の硬化前においては、膜束端部を溶融封止した場合、煤が糸束端面に多く付着し、キャップが接触した部分からその煤が落下し、製品に混入する危険が挙げられてきた。
【０００６】
また、従来、特許文献１のように注型キャップの側外周面に溝を設けて中空糸膜を整列させる機能を有するものとすることもできる技術が開示されている。さらに、注型キャップに別の機能を付与した例として、ポッティング材として通常使用されている熱硬化性の樹脂を用いず、熱可塑性樹脂を使用するケースであるが、中空糸膜束の内部に注型キャップの天板部裏面より突起を差し込み、ポッティング材の温度をコントロールする機能を付与することが記載されている（特許文献２）。しかし、この方法は、ポッティング材が熱可塑性の樹脂のように特殊な温度コントロールが必要なものである場合においてのみ有効であり、通常の熱硬化性樹脂のポッティング材を用いる場合は何ら意味を有さず、むしろ、中空糸膜束の中に差し込むために、中空糸膜束に突起が差し込むことが可能となるのに十分な空間を保つことが必要であるが、かかる空間を保ちつつ中空糸膜モジュールの製造を行うことは困難であり、不良品の増加につながる恐れがある。また、中空糸膜自体が、かかる突起により個々に中空糸膜束中に押し込まれ、座屈や糸切れを生じ、やはり不良品の増加につながる恐れがある。
【０００７】
また、上記従来の方法で製造される中空糸膜モジュールの物質の移動性能（拡散作用、限外ろ過作用による物質除去性能）に関しては、被処理液ポート６０から流入流出する被処理液の中空糸膜に対する分配性や、処理液ポート１２から流出入する処理液の流れ均一性が重要である。かかる被処理液は、通常中空糸膜束に対して中央に被処理液ポートが設置してあるため、中空糸膜束の中央部分に流れやすく、一方、処理液は、通常ケース外周に処理液ポートを設置しているため、中空糸膜束の外側部分を流れやすい。
【０００８】
このようなそれぞれの液の不均一流れを緩和し、中空糸膜モジュールの性能を向上させる手段として、水溶性の繊維を中空糸膜束に混ぜて、中央部分に配してケースに挿入することにより、中空糸膜の端部開口面およびケース内部における中空糸膜の中央部分の充填率を外周部分より下げる方法がある（特許文献３）。しかしながら、水溶性の繊維の使用はコストの高騰を招き、また中央部分のみに水溶性の繊維を混ぜて中空糸膜束を形成する方法は、工程が複雑となり不良の増加にもつながる。また、被処理液、処理液の不均一流れを緩和し、中空糸膜モジュールの性能を向上させる手段としてヘッダー６内に芯材を配置し、ケース中央部分には中空糸膜を配置しない方法もある（特許文献４）。しかしながら芯材を設置すると材料費としてコストの高騰を招き、製造工程も複雑になるため不良の増加等の問題が発生する恐れもあった。
【特許文献１】特開平１１−９０１８６号公報
【特許文献２】特許１２６７８８３号公報
【特許文献３】特開平４−５８９５９号公報
【特許文献４】特開２００４−１０５４８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記した従来技術の問題を解決する為に成されたもので、その目的とするところは、中空糸膜モジュールの製造工程でモジュール端部の封止材を遠心ポッティング法により注入する際に、被処理液および処理液の分配性能を向上させることで、中空糸膜モジュールの性能を向上させ、さらにし、不良品の発生率の低減が可能となるポッティング材注型キャップ、およびそれを用いた中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明は、次のいずれかの構成を特徴とするものである。
【００１１】
（１）少なくとも一端が開口した筒状容器に複数本集束して充填された中空糸膜束の端部がポッティング材により前記筒状容器端部に固定される際に用いられるポッティング材注型キャップであって、天板部裏面の任意の位置に、中空糸膜束の端部に接触してその端部の位置を保持可能な、中空糸膜束の軸方向に対して突出する突起を少なくとも１つ有することを特徴とするポッティング材注型キャップ。
【００１２】
かかる注型キャップは、中空糸膜束端部の位置を保持可能、すなわち、注型キャップの天板部裏面に設けられた突起と中空糸膜の端部とが接触して、一方で突起部分とその中空糸膜端部における対応部分（接触部分）以外の部分においては、注型キャップの底部と中空糸膜束の端部との間に空間が保たれた状態となるので、中空糸膜束端部の全体、もしくは中空糸膜束端部の不要な部分に接触して、中空糸膜を乱すことなく、また、目潰ししている中空糸膜先端の目潰し部分を破壊することなく、さらには、不要な部分との接触により異物を発生させることがない。
【００１３】
さらに、上記突起は、中空糸膜束の軸方向に対して突出した突起であるので、中空糸膜束の端部に突起を接触させる態様とすることにより、中空糸膜束における対応部分を中心とした部分を湾曲させることができる。つまり、ケース内に挿入された中空糸膜束の分布に関して、突起部分に対応する端部部分より筒状容器長手方向における約５−１０ｍｍ内側の部分であり、通常の中空糸膜モジュールの製造においてはカット面として位置されるところの中空糸膜束を湾曲させ、当該部分の糸束の分布を疎にすることができる。これにより、被処理液の流れにくい部分を意図的に形成させることができ、同時に、処理液の流れやすい部分を意図的に形成させることが可能となる。これにより、被処理液、処理液の流れ分布のコントロールができ、安価で、より高性能な中空糸膜モジュールを提供することが可能である。
【００１４】
（２）前記突起が前記注型キャップの天板部裏面における中央部に設けられたことを特徴とする（１）に記載のポッティング材注型キャップ。
【００１５】
上記本発明の好ましい態様に係る注型キャップは、天板部裏面の中央部に突起を有しているので、中空糸膜束の端部より筒状容器長手方向における内側の部分、すなわち、通常カット面位置として認識される部分における中央部の中空糸膜束を疎にすることができる。これにより、中空糸膜束の中央部分に流れこみやすい被処理液の流れを抑制でき、さらに、中央部分に流れ込みにくい処理液の流れを促進できる。したがって、安価に中空糸膜モジュールの性能向上が可能である。
【００１６】
（３）前記突起が前記注型キャップの天板部裏面における外周部から中央部にわたり半径方向上に設けられていることを特徴とする（１）に記載のポッティング材注型キャップ。
【００１７】
上記本発明の好ましい態様に係る注型キャップは、突起部分が前記注型キャップの天板部裏面の外周から中央部分にわたって半径方向上に設けられているので、突起の位置でのカット面位置の中空糸膜束を湾曲させることができるため、処理液が中空糸膜束の中央部分に流入しやすくできる。これにより、安価で、より高性能な中空糸膜モジュールを提供することが可能である。
【００１８】
（４）中空糸膜を複数本集束して、少なくとも一端が開口した筒状容器に充填し、前記中空糸膜束の端部をポッティング材により前記筒状容器端部に固定させてから前記中空糸膜束の端部を切断する中空糸膜モジュールの製造方法において、前記ポッティング材の添加から前記中空糸膜束端部の切断までの間、（１）〜（３）のいずれかに記載されたポッティング材注型キャップを、前記中空糸膜束の端部に前記突起のみが前記端部に接触する様に取り付けることを特徴とする、中空糸膜モジュールの製造方法。
【００１９】
本発明に係る製造方法は上記した如くであり、上記（１）〜（３）のいずれかに記載された注型キャップを用いて、ポッティング材を添加等してから中空糸膜束端部を切断するまでの間、上記突起のみが束端部に接触する様に取り付けることにより、ポッティング材が完全に固定するまでの間に中空糸膜の端部より筒状容器長手方向における中央側の中空糸膜間の距離が不要に変化することを抑制し、併せて中空糸膜端部の乱れを最小限に抑制するものである。
【００２０】
（５）前記中空糸膜束端部における中空糸膜間の距離を固定した状態で前記ポッティング材注型キャップの取り付けおよび前記ポッティング材の添加が行われることを特徴とする（４）記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
【００２１】
さらに、本発明の注型キャップを用いる際に、中空糸膜束の端部が中空糸膜間の距離が変わらないように固定された状態であることにより、上記（１）に記載したように突起部分を中空糸膜束の端部に接触させる態様とすることにより、中空糸膜束における対応部分を中心とした部分を湾曲させる場合であっても、注型キャップの底部の突起が中空糸膜束の端部に接触しても、突起が中空糸膜束内部に入っていくことがなく、緩やかに突起の周辺から変形させる。これにより局所的（中空糸膜１本単位）に中空糸膜が湾曲することがない。このため、糸折れ、糸切れの不良を発生させることはない。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の注型キャップを用いると、天板部裏面に設けられた突起部分とこれに対応する中空糸膜端部部分以外の位置においては、注型キャップの底部と中空糸膜束の端部との間に空間が保たれているので、中空糸膜束端部の全体、もしくは中空糸膜束端部の不要な部分に接触して、中空糸膜を乱すことや、目潰ししている中空糸膜先端の目潰し部分を破壊することがなく、また、不要な部分との接触で異物を発生させる機会も大きく減少できるため、製造中に発生する不良を低減でき、製造コストの高騰を防ぐことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の注型キャップについて図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の注型キャップの一実施形態を示す図である。
【００２４】
図１に示すように、本発明の注型キャップ２は、基本的に底部２０、側壁部および接続部を備えており、天板部裏面と側壁部の内部にポッティング材で固定された中空糸膜束の端部が収納されている。また、天板部裏面に中空糸膜束の端部に接触する突起を設けることで、中空糸膜束先端の突起部分とこれに対応する中空糸膜端部部分以外は、注型キャップの天板部裏面と中空糸膜束の端部との間に空間が保たれているので、中空糸膜束端部の全体、もしくは中空糸膜束端部の不要な部分に接触して、中空糸膜を乱すことや、目潰ししている中空糸膜先端の目潰し部分を破壊することがなく、不要な部分との接触で異物を発生させることがない。ここで、中空糸膜束の端部と天板部裏面との接触を完全に避けるためには、注型キャップの深さを深くして、これに対応するよう突起部分の高さを高くしてもよいが、この場合、ポッティング材の量を増やす必要があるため、安価な製品を提供するうえで不利である。そこで、かかる突起の高さは、天板部裏面の位置の高さを０とすると、０ｍｍから２ｍｍが好ましく、さらに好ましくは、０．３ｍｍから０．７ｍｍがよい。また、突起の形状は、突起の先端が中空糸膜間に入り込むことがないよう、また角部が中空糸膜束の端部を乱すことがないよう錐台形状が好ましく、球面形状もしくは円錐台形状がより好ましい。また、突起の設置位置は、天板部裏面であればどの位置であってもよいが、天板部裏面の中央部分に設けると、カット面位置における中央部の中空糸膜束を疎にすることができ、これにより、中空糸膜束の中央部分に流れこみやすい被処理液の流れを抑制でき、さらに、中央部分に流れ込みにくい処理液の流れを促進できるため、もっとも好ましい。または、外周から中央部分に向けて半径方向上に設ける態様（図４、図５）は、中空糸膜の湾曲が処理液の流路を形成可能であるため、好ましい。また、この場合の突起の高さは、場所によって変化してもよいし、一定でもよい。
【００２５】
中空糸膜束の端部３１は、中空糸膜間の距離が変わらないように固定された状態であることが好ましい。中空糸膜端部については、目潰しされていても、開口していてもよいが、次工程においてさらに目潰しする工程を追加する必要がないことから、目潰しされているほうがより好ましい。中空糸膜自身を溶融固化して固定してもよいし、薬材等を端部に付加して固定してもよい。また、中空糸膜束をテーピング、拘束することで固定してもよい。これにより突起に接触した部分が集中して応力を受けて中空糸膜が糸切れ、糸乱れすることを防ぎ、さらには、カット面での中空糸膜束の分布の急激な変化を避け徐々にカット面での分布を変化させることができる。これにより、より高性能な中空糸膜モジュールを提供することができる。
【００２６】
以上のような注型キャップ２は、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ四フッ化エチレン、ポリエステル等のプラスチックで構成することもできる。中でも、ポリエチレンで構成することが好ましい。
【００２７】
本発明の注型キャップは、従来の注型キャップ形状に上述したような突起をつけるものであるので、従来とほぼ同じ成形方法での安価な製造が可能であり、また従来品からの安価な小改造での製造も可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の注型キャップは、血液の透析用として用いる中空糸膜モジュールを遠心ポッティング法により製造する際に用いるほか、人工肺、下排水の浄化や、飲料水の製造、燃料電池の加湿装置等の広い用途にわたる中空糸膜モジュールを遠心ポッティング法により製造する際に用いることができ、その応用範囲がこれらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の注型キャップの一実施形態を示す図である。
【図２】従来の中空糸膜モジュールの製造方法の一実施形態を示す断面図である。
【図３】従来の注型キャップの一実施形態を示す図である。
【図４】本発明の注型キャップの一実施形態を示す図である。
【図５】本発明の注型キャップの一実施形態を示す図である。
【図６】中空糸膜モジュールの完成品の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１          中空糸膜モジュール
１０          ケース
１１          中空糸膜束
１２、１２‘  処理液ポート
２、２‘    注型キャップ
２０、２１    注型キャップの天板部裏面
２２、２３    突起
２４、２５    突起_Ａ
２６          突起_Ｂ
３０          中空糸膜束の疎部分
３１          中空糸膜束の端部
４０          ポッティング材
５０          開口端面のカット位置
６          ヘッダー
６０          被処理液ポート
【図１】
2010104877.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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