(57)【要約】中空糸膜モジュール１は、中空糸膜束３が収容される筒状容器２と、ヘッダー５と、ポッティング部４と、を有する。ヘッダー５は、筒状容器２側に環状に突出するヘッダー突出部２２を有する。筒状容器２は、ヘッダー５側に２重に環状に突出する内側突出部５０と外側突出部５１を有する。ヘッダー５と筒状容器２は、ヘッダー突出部２２が筒状容器２の内側突出部５０と外側突出部５１の間に挿入された状態で、超音波溶着により溶着されている。ヘッダー突出部２２と筒状容器２の内側突出部５０が、少なくとも一箇所以上の領域で溶着され、かつヘッダー突出部２２と筒状容器２の外側突出部５１が、少なくとも一箇所以上の領域で溶着されている。
2017171015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空糸膜モジュールであって、
中空糸膜束が収容される筒状容器と、
前記筒状容器の両端部に設けられ、流体の出入口を有するヘッダーと、
前記中空糸膜束を、前記筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、を有し、
前記ヘッダーは、前記筒状容器側に突出するヘッダー突出部を有し、
前記筒状容器は、前記ヘッダー側に２重に突出する内側突出部と外側突出部を有し、
前記ヘッダーと前記筒状容器は、前記ヘッダー突出部が前記筒状容器の内側突出部と外側突出部の間に挿入された状態で、超音波溶着により溶着されており、
前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部が、少なくとも一箇所以上の領域で溶着され、かつ前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の外側突出部が、少なくとも一箇所以上の領域で溶着されている、中空糸膜モジュール。
【請求項２】
前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の外側突出部の溶着部の位置の少なくとも一箇所と、前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部の溶着部の位置の少なくとも一箇所とが、前記筒状容器の長手方向において略同一の位置である、請求項１に記載の中空糸膜モジュール。
【請求項３】
前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部の溶着部は、前記筒状容器の長手方向において異なる複数箇所に形成され、かつ、前記異なる溶着部の間には、前記ヘッダーと前記筒状容器とが互いに接触していない領域がある、請求項１又は２のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【請求項４】
前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部の溶着部と、前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の外側突出部の溶着部との間には、前記ヘッダーと前記筒状容器とが互いに接触していない領域がある、請求項１〜３のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【請求項５】
前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部との溶着部の少なくとも一箇所、あるいは、前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の外側突出部との溶着部の少なくとも一箇所が、ヘッダーの周方向の全周に亘って連続的に溶着されている、請求項１〜４のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【請求項６】
前記筒状容器の内側突出部と前記ヘッダー突出部とが二箇所の領域で溶着され、前記筒状容器の外側突出部と前記ヘッダー突出部とが一箇所の領域で溶着されている、請求項１〜５のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【請求項７】
前記ポッティング部の両端面には、ポッティング部の両端部を径方向に切断して形成されたポッティング部切断面が形成されており、
前記ポッティング部切断面と、前記ヘッダーの内側面とが接触している、請求項１〜６のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【請求項８】
前記ヘッダー及び前記筒状容器は、ポリプロピレン系樹脂からなる、請求項１〜７のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
【請求項９】
中空糸膜束が収容される筒状容器と、
前記筒状容器の両端部に設けられ、流体の出入口を有するヘッダーと、
前記中空糸膜束を前記筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、を有する、中空糸膜モジュールの製造方法であって、
前記ヘッダーが、前記筒状容器側に突出するヘッダー突出部を有し、前記筒状容器が、前記ヘッダー側に突出する２重の内側突出部と外側突出部を有するようにヘッダーを形成する工程と、
前記ヘッダーと前記筒状容器を、前記ヘッダー突出部を前記筒状容器の内側突出部と前記筒状容器の外側突出部の間に挿入した状態で、超音波溶着により溶着する工程と、を有し、
前記溶着工程では、前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部と、前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の外側突出部とを、それぞれ少なくとも一箇所以上の領域で溶着する、中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１６年３月３１日に出願された日本特許出願番号２０１６−０７３２９４に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、中空糸膜モジュール及び中空糸膜モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば血液透析、血液透析濾過、血液濾過、血漿分離等の体外循環式の血液浄化処理や、腹水などの体腔液処理、製剤のウィルス除去処理等において、血液浄化器や成分分離器としての中空糸膜モジュールが用いられている。中空糸膜モジュールは、一般に、内部に中空糸膜束を収容し、側面に流体の出入口となる２つのポート（入口ポートと出口ポート）を有する筒状の筒状容器と、その筒状容器の両端に設けられ、流体の出入口を有するヘッダーを有している。ヘッダーの流体の出入口は、各中空糸膜の内側領域に連通し、筒状容器の側面のポートは、各中空糸膜の外側領域に連通している。例えば中空糸膜モジュールを用いた血液透析では、血液を一方のヘッダーから流入させ、中空糸膜の内側領域を通過させ、他方のヘッダーから流出させるとともに、透析液を筒状容器の側面の一方のポートから流入させ、他方のポートから流出させて、血液中の不要物質を中空糸膜を通じて透析液側に分離することによって行われている。【０００４】
ところで、上述中空糸膜モジュールの製造工程において、上述のヘッダーが筒状容器の端部に対しその筒状容器の端部の外側を覆うように嵌め込まれ、筒状容器の端部に対し超音波溶着により溶着されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００３/１４６６６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の中空糸膜モジュールの利用にあたっては、中空糸膜モジュール内部に圧力がかかった状態（内圧がかかった状態）において、ヘッダーと筒状容器との乖離、あるいはヘッダーと筒状容器の部分的な溶着箇所の破損が危惧され、系外（モジュール外）への処理液の漏洩を防止するためにも、ヘッダーと筒状容器との耐圧溶着強度を向上する必要がある。【０００７】
本願はかかる点に鑑みてなされたものであり、中空糸膜モジュールの耐圧強度を向上することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討した結果、ヘッダーと筒状容器を、ヘッダー突出部を筒状容器の内側突出部と外側突出部の間に挿入した状態で、超音波溶着により溶着し、ヘッダー突出部と筒状容器の内側突出部を、少なくとも一箇所以上の領域で溶着し、かつヘッダー突出部と筒状容器の外側突出部を、少なくとも一箇所以上の領域で溶着することで、中空糸膜モジュールの耐圧強度が上がることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００９】
すなわち、本発明は以下の態様を含む。
（１）中空糸膜モジュールであって、中空糸膜束が収容される筒状容器と、前記筒状容器の両端部に設けられ、流体の出入口を有するヘッダーと、前記中空糸膜束を、前記筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、を有し、前記ヘッダーは、前記筒状容器側に突出するヘッダー突出部を有し、前記筒状容器は、前記ヘッダー側に２重に突出する内側突出部と外側突出部を有し、前記ヘッダーと前記筒状容器は、前記ヘッダー突出部が前記筒状容器の内側突出部と外側突出部の間に挿入された状態で、超音波溶着により溶着されており、前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部が、少なくとも一箇所以上の領域で溶着され、かつ前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の外側突出部が、少なくとも一箇所以上の領域で溶着されている、中空糸膜モジュール。
（２）前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の外側突出部の溶着部の位置の少なくとも一箇所と、前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部の溶着部の位置の少なくとも一箇所とが、前記筒状容器の長手方向において略同一の位置である、（１）に記載の中空糸膜モジュール。
（３）前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部の溶着部は、前記筒状容器の長手方向において異なる複数箇所に形成され、かつ、前記異なる溶着部の間には、前記ヘッダーと前記筒状容器とが互いに接触していない領域がある、（１）又は（２）のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
（４）前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部の溶着部と、前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の外側突出部の溶着部との間には、前記ヘッダーと前記筒状容器とが互いに接触していない領域がある、（１）〜（３）のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
（５）前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部との溶着部の少なくとも一箇所、あるいは、前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の外側突出部との溶着部の少なくとも一箇所が、ヘッダーの周方向の全周に亘って連続的に溶着されている、（１）〜（４）のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
（６）前記筒状容器の内側突出部と前記ヘッダー突出部とが二箇所の領域で溶着され、前記筒状容器の外側突出部と前記ヘッダー突出部とが一箇所の領域で溶着されている、（１）〜（５）のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
（７）前記ポッティング部の両端面には、ポッティング部の両端部を径方向に切断して形成されたポッティング部切断面が形成されており、前記ポッティング部切断面と、前記ヘッダーの内側面とが接触している、（１）〜（６）のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
（８）前記ヘッダー及び前記筒状容器は、ポリプロピレン系樹脂からなる、（１）〜（７）のいずれかに記載の中空糸膜モジュール。
（９）中空糸膜束が収容される筒状容器と、前記筒状容器の両端部に設けられ、流体の出入口を有するヘッダーと、前記中空糸膜束を前記筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、を有する、中空糸膜モジュールの製造方法であって、前記ヘッダーが、前記筒状容器側に突出するヘッダー突出部を有し、前記筒状容器が、前記ヘッダー側に突出する２重の内側突出部と外側突出部を有するようにヘッダーを形成する工程と、前記ヘッダーと前記筒状容器を、前記ヘッダー突出部を前記筒状容器の内側突出部と前記筒状容器の外側突出部の間に挿入した状態で、超音波溶着により溶着する工程と、を有し、前記溶着工程では、前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の内側突出部と、前記ヘッダー突出部と前記筒状容器の外側突出部とを、それぞれ少なくとも一箇所以上の領域で溶着する、中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、中空糸膜モジュールの耐圧強度を上げることができるので、ヘッダーと筒状容器との乖離、部分的な溶着箇所の破損を抑制することで、系外への処理液の漏洩を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】中空糸膜モジュールの構成の一例を示す縦断面の模式図である。
【図２】ヘッダーと筒状容器の接合部分の構成の一例を示す拡大断面図である。
【図３】ヘッダーと筒状容器の接合部分のＡ−Ａ断面図である。
【図４】ヘッダーと筒状容器の接合部分のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】ヘッダーと筒状容器を超音波溶着する様子を示す断面図である。
【図６】ヘッダーと筒状容器の接合部分の力が働く方向を示す拡大断面図である。
【図７】溶着部の他の例を示すヘッダーと筒状容器の接合部分の構成の一例を示す拡大断面図である。
【図８】溶着部の他の例を示すヘッダーと筒状容器の接合部分の構成の一例を示す拡大断面図である。
【図９】断続的に溶着した場合のヘッダーと筒状容器の接合部分のＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】実施例の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
＜中空糸膜モジュールの構成＞
先ず、本実施の形態にかかる中空糸膜モジュールの構成について説明する。図１は、中空糸膜モジュール１の構成の一例を示す断面模式図である。
【００１４】
中空糸膜モジュール１は、筒状容器２と、中空糸膜束３と、ポッティング部４と、ヘッダー５などを備えている。
【００１５】
筒状容器２は、円筒状に形成され、長手方向（円筒の中心軸Ｐ方向）の両端部２ａが開口している。筒状容器２の内部には、中空糸膜束３が収容されている。筒状容器２の側面には、流体の出入口となる例えば２つのポート１０が形成されている。
【００１６】
中空糸膜束３は、多数本の中空糸膜をまとめた束であり、筒状容器２内に長手方向に沿って収容されている。中空糸膜束３は、分離膜として機能し、各中空糸膜の内側領域と外側領域との間で分離対象である流体の成分を分離できる。
【００１７】
ポッティング部４は、ポッティング樹脂により構成され、筒状容器２の両端部２ａの内側において中空糸膜束３の両端部３ａを包埋すると共に、中空糸膜束３を筒状容器２の両端部２ａに固定している。ポッティング部４は、外周部がポッティング樹脂のみによって構成された部分４ａとなり、その内側が、中空糸膜束３の中空糸膜同士の隙間にポッティング樹脂が入り込んだ部分４ｂとなる。ポッティング樹脂としては、例えばポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが挙げられるが、特にこれらに限定するものではない。
【００１８】
ヘッダー５は、筒状容器２の両端部２ａに設けられ、その両端部２ａの開口に蓋材として設けられている。ヘッダー５は、中心軸Ｐに流体の出入口となる管状のノズル部２０と、ノズル部２０から径方向に広がる板状の天板部２１と、天板部２１の外周縁から筒状容器２側に向けて突出する側壁部としてのヘッダー突出部２２を有している。
【００１９】
ノズル部２０は、外部チューブを接続するためのネジ構造を有している。図１及び図２に示すように天板部２１は、中空糸膜束３の端部３ａに対面し、ノズル部２０から筒状容器２の端部２ａに向かって次第に径が大きくなる内面２１ａを有している。ヘッダー５の内面２１ａと中空糸膜束３の端部３ａとの間には、ノズル部２０から流入する流体、或いはノズル部２０から流出する流体が通る空間２３が形成されている。
【００２０】
＜ヘッダー突出部＞
ヘッダー突出部２２は、中心軸Ｐを軸心とする円筒形状を有している。ヘッダー突出部２２は、例えば図２に示すように基部３０、中段部３１及び先端部３２を天板部２１から筒状容器２側に向けてこの順で備えている。基部３０、中段部３１及び先端部３２は、互いに径方向の厚みが異なり、基部３０の厚みが最も大きく、次に中段部３１の厚みが大きく、先端部３２の厚みが最も小さくなっている。
【００２１】
基部３０は、天板部２１から連続する部分であり、例えば一定の内径Ｒ１を有する第１の内周面３０ａを有している。第１の内周面３０ａの内径Ｒ１は、天板部２１の内面２１ａの下端（最大径部）の内径Ｒ０よりも大きい。天板部２１の内面２１ａと基部３０の第１の内周面３０ａとの間には、中心軸Ｐに対し垂直の環状の平坦面（段部）４０が形成されている。
【００２２】
中段部３１は、内径Ｒ１よりも大きい一定の内径Ｒ２を有する第２の内周面３１ａを有している。先端部３２は、第２の内周面３１ａと同じ内径Ｒ２を有する第３の内周面３２ａと、中段部３１の外周面３１ｂよりも外径が小さい一定の外径Ｒ３を有する外周面３２ｂを有している。基部３０の第１の内周面３０ａと中段部３１の第２の内周面３１ａとの間には、中心軸Ｐに対し垂直の環状の平坦面（段部）４１が形成されている。また中段部３１の外周面３１ｂと先端部３２の外周面３２ｂとの間には、中心軸Ｐに対し垂直の環状の平坦面（段部）４２が形成されている。
【００２３】
＜筒状容器（内側突出部／外側突出部）＞
筒状容器２の端部２ａは、いわゆる二股構造を有している。端部２ａは、ヘッダー５側に２重に円筒状に突出する内側突出部５０と外側突出部５１とを有している。内側突出部５０と外側突出部５１は、それぞれが中心軸Ｐを軸心とする円筒形状を有し、同心円状に配置されている。内側突出部５０は、外側突出部５１よりも長く、ヘッダー５側（中心軸Ｐ方向外側）に突出している。内側突出部５０の内周面５０ａは、筒状容器２の内周面を構成している。
【００２４】
内側突出部５０の内周面５０ａは、ヘッダー内径Ｒ０より大きく、ヘッダー内径Ｒ１よりも小さい内径Ｒ４を有している。内側突出部５０の外周面５０ｂは、ヘッダー内径Ｒ１より大きくヘッダー内径Ｒ２より小さい外径Ｒ５を有している。外側突出部５１の内周面５１ａは、ヘッダー外径Ｒ５よりも大きい内径Ｒ６を有している。
【００２５】
＜ヘッダーと筒状容器の接合構造＞
ヘッダー突出部２２が筒状容器２の内側突出部５０と外側突出部５１の間に挿入された状態で、ヘッダー５と筒状容器２が超音波溶着により溶着されている。内側突出部５０は、ヘッダー突出部２２の中段部３１及び先端部３２に対向し、外側突出部５１は、先端部３２に対向している。
【００２６】
内側突出部５０とヘッダー突出部２２とは、内側突出部５０の先端部付近とヘッダー突出部２２の中段部３１の間の領域（第１の溶着部６０）と、内側突出部５０と先端部３２との間の領域（第２の溶着部６１）で溶着されている。
【００２７】
外側突出部５１とヘッダー突出部２２とは、外側突出部５１と先端部３２との間の領域（第３の溶着部６２）で溶着されている。
【００２８】
＜第１の溶着部＞
第１の溶着部６０は、例えば内側突出部５０の端面（図２における上端面）と外周面５０ｂに亘り形成されている。なお、図２では、便宜上溶着部６０〜６２の境界を明確に表示しているが、接触部分が溶融して接着する溶着では、その境界はあいまいであり、また溶着毎に変動する。第１の溶着部６０は、図３に示すようにヘッダー突出部２２の周方向の全周に亘って連続的に形成されていてもよく、あるいは不連続（断続的）に形成されていてもよい。第１の溶着部６０が、全周に亘り連続的に形成されている場合、仮に血液などの処理液がヘッダー５とポッティング部４との接触部を超えた場合であっても、直近の溶着部６０でせき止められるので、系外に漏洩しようとする処理液が入り込む経路（領域）を最短にすることができる点で好ましい。
【００２９】
＜第２の溶着部＞
図２に示すように第２の溶着部６１は、例えばヘッダー突出部２２の先端部３２の先端付近（先端部３２の長手方向の中央よりも先端に近い位置）に形成されている。第２の溶着部６１は、第１の溶着部６０から離れており、第２の溶着部６１と第１の溶着部６０との間には、ヘッダー突出部２２と内側突出部５０が接触していない空間７０が形成されている。第２の溶着部６１は、図４に示すようにヘッダー突出部２２の周方向の全周に亘って連続的に形成されていてもよく、あるいは不連続（断続的）に形成されていてもよい。第２の溶着部６１が、連続的に形成されている場合、系外への処理液の漏洩を抑止する観点で好ましい。第２の溶着部６１が不連続に形成されている場合では、ヘッダー５と筒状容器２との溶着に必要なエネルギーを抑えることができ、生産効率を向上できる点で好ましい。
【００３０】
＜第３の溶着部＞
第３の溶着部６２は、例えばヘッダー突出部２２の先端部３２の先端付近（先端部３２の長手方向の中央よりも先端に近い位置）に形成されている。第３の溶着部６２は、図４に示すようにヘッダー突出部２２の周方向の全周に亘って連続的に形成されていてもよく、あるいは不連続（断続的）に形成されていてもよい。
【００３１】
図２に示すように第２の溶着部６１と第３の溶着部６２は、例えば中心軸Ｐ方向（長手方向）に略同一の位置に形成されている。なお、ここでいう「略同一」とは、第２の溶着部６１と第３の溶着部６２とが、中心軸Ｐ方向に沿って少なくとも一部の位置が共通位置であることを意味する。
【００３２】
＜ポッティング部の配置＞
図２に示すようにポッティング部４の端面には、ポッティング部の両端部を径方向に切断して形成されたポッティング部切断面４Ｓが形成されている。ポッティング部４は、筒状容器２の内側突出部５０よりも中心軸Ｐ方向の外側（ヘッダー５側）に突出している。ポッティング部切断面４Ｓは、ヘッダー５の内面の平坦面４０に対して、所定の圧力が付与された状態で当接している。
【００３３】
筒状容器２及びヘッダー５の原材料としては、特に限定されるものではなく各種の熱可塑性樹脂から選択される。例えば、結晶性樹脂ではエチレンとα―オレフィンとの共重合体や、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンといったポリエチレン系樹脂や、プロピレン単体の重合体、プロピレンとエチレンとの共重合体あるいはプロピレンとエチレンと他のα―オレフィンとの共重合体といった、ポリプロピレン系樹脂が挙げられる。一方で非晶性樹脂では、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレン‐ブタジエン共重合体（ＳＢＳ）、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体（ＡＢＳ）等の樹脂が挙げられ、これらは単体で用いられても良くあるいは混合物として利用しても良い。
本実施形態における好適な樹脂は、上記の中でもポリプロピレン系樹脂であり、中でもプロピレンとエチレンのランダム共重合体が剛性と耐熱性の観点で好ましく、エチレン含量が１〜８質量％に調整されたプロピレンとエチレンのランダム共重合体がより好ましい。
【００３４】
＜中空糸膜モジュールの製造方法＞
まず、最終的に必要な長さよりも長い中空糸膜束３が用意され、筒状容器２内に収容される。次に筒状容器２内にポッティング部４が形成される。このポッティング部４は、中空糸膜束３の両端部３ａを包埋しつつ中空糸膜束３を筒状容器２の内周面５０aに固定する。次に、ポッティング部４（中空糸膜束３の両端部３ａ）の不要部分が、中心軸Ｐに対し垂直の断面で切断されて、ポッティング部切断面４Ｓが形成される。
【００３５】
次に、ヘッダー５が筒状容器２に溶着される。例えば図５に示すようにヘッダー５のヘッダー突出部２２が筒状容器２の内側突出部５０と外側突出部５１の間に挿入され、そして、超音波ホーン９０がヘッダー５の天板部２１側に移動し、ヘッダー５を中心軸Ｐ方向の外側から筒状容器２側に向けて、押し当てながら超音波振動を付加する。印加された超音波振動により、ヘッダー５と筒状容器２とが互いに接触する領域で、摩擦熱が発生し、第１の溶着部６０、第２の溶着部６１及び第３の溶着部６２とが形成される。そして、ポッティング部切断面４Ｓとヘッダー５の内面の平坦面４０とが当接される。なお、溶着部６０、６１、６２の位置で溶着するために、溶着部６０、６１、６２となる部分のヘッダー突出部２２、又は内側突出部５０及び外側突出部５１の少なくともいずれかには、溶着工程において、ヘッダー５と筒状容器２とが接触・干渉し合うための、インターフェアランス形状（溶着ジョイント形状）が設けられている。こうしてヘッダー５と筒状容器２が三箇所で溶着され、図１に示す中空糸膜モジュール１が完成する。
【００３６】
＜溶着ジョイント形状＞
溶着ジョイント形状は特に限定されるものではないが、バットジョイント形状やシェアジョイント形状が選択される。バットジョイントは、エネルギーダイレクターと言われる三角形のリブを有し、超音波振動が三角形のリブ部分に集中的な伸縮運動を起こさせることで、樹脂の溶融温度まで極めて短時間で発熱させて溶着を行えるという利点があり、第１の溶着部６０に好適に利用することができる。シェアジョイントは、印加される超音波の縦振動に対して、接触面と振動方向が同一方向に近づく為、溶着面に気泡が生じにくく、溶着部における液密性や気密性に優れているという利点があり、第１、２、３の溶着部６０、６１、６２に好適に利用することができる。
【００３７】
本実施の形態によれば、ヘッダー５と筒状容器２が、ヘッダー突出部２２が筒状容器２の内側突出部５０と外側突出部５１の間に挿入された状態で、超音波溶着により溶着されており、ヘッダー突出部２２と内側突出部５０の少なくとも一箇所以上の領域（溶着部６０、６１）で溶着され、かつヘッダー突出部２２と外側突出部５１の少なくとも一箇所以上の領域（溶着部６３）で溶着されている。この結果、ヘッダー５が筒状容器２から乖離しづらくなり、中空糸膜モジュール１の耐圧強度を向上できる。さらに、ヘッダー５と筒状容器２が、何ら部材を介さずに直接溶着されているので、ヘッダー５と筒状容器２とが強固に結合される。また生産効率も向上し、コストも低く抑えることができる。
【００３８】
中空糸膜モジュール１の処理液により内圧がかかった状態では、ヘッダー５と筒状容器２の溶着箇所に対して、ヘッダー５を筒状容器２から引き剥がそうとする応力が付加される。本実施の形態では、ヘッダー突出部２２と内側突出部５０の少なくとも一箇所以上の領域（溶着部６０、６１）で溶着され、かつヘッダー突出部２２と外側突出部５１の少なくとも一箇所以上の領域（溶着部６３）で溶着されているため、前記応力を分散させることができ、耐圧強度を向上することができる。特にヘッダー突出部２２と内側突出部５０との溶着箇所を複数設けた場合（溶着部６０、６１）には、中空糸膜モジュール内部の流体との距離が最も近い溶着箇所（溶着部６０）にかかる応力が軽減されることで、耐圧強度が向上し、溶着箇所の破壊に伴う処理液の漏洩を防止できる。また、中空糸膜モジュール１に内圧かかった状態で図６に示すように流体がポッティング部切断面４Ｓとヘッダー５の内面との間から外側に進入した場合には、流体の圧力は、ヘッダー突出部２２と内側突出部５０の間にある周方向に渡って連続的に形成された第１の溶着部６０を含む、流体との接触面に直接付加され、第１の溶着部６０にはせん断応力（図６の下方向矢印）が付加されるため、溶着部の破壊が進行され得る。そして、さらにヘッダー５内の流体の圧力が上昇し、第１の溶着部６０の一部が破損した場合には、その圧力が、ヘッダー突出部２２と内側突出部５０の間にある第２の溶着部６１を含む、流体との接触面に付加され、第２の溶着部にも同様に、せん断応力（図６の下方向矢印）が付加され、溶着部の破壊が進行され得る。一方で、ヘッダー突出部２２と外側突出部５１の間にある第３の溶着部６２は、流体との直接接触が生じない期間、すなわち、周方向に渡って連続的に形成された第１の溶着部６０あるいは第２の溶着部６１の少なくとも一つに部分的な破壊が生じない期間において、ヘッダー５の内圧によりヘッダー５を筒状容器２から離す方向に働く力に対し、常に抗力を生じさせることが可能となる。以上の観点からも、溶着部６０、６１、６２を形成することで、ヘッダー５が筒状容器２から外れ難くなり、中空糸膜モジュール１の耐圧強度を向上することが可能となる。
【００３９】
また、筒状容器２の内側突出部５０と外側突出部５１がヘッダー突出部２２を両側から把持して押さえているので、ヘッダー突出部２２の径方向の内側或いは外側への撓みを抑制できる。これにより、中空糸膜モジュール１の内圧が高圧になったときでも、ヘッダー突出部２２の径方向に対する撓みが抑制される。そのため、溶着部６０、６１、６２の変形に伴って生じるヘッダー５と筒状容器２の溶着界面の剥がれを抑制することができる。この結果、中空糸膜モジュール１の耐圧強度を向上することができる。
【００４０】
本実施の形態によれば、ヘッダー突出部２２と外側突出部５１の第３の溶着部６２の位置と、ヘッダー突出部２２と内側突出部５０の第２の溶着部６１の位置とが、筒状容器２の長手方向において略同一の位置とすることで、溶着過程の生産効率を高めることができる。また、ヘッダー突出部２２と内側突出部５０の第２の溶着部６１と、ヘッダー突出部２２と外側突出部５１の第３の溶着部６２とを超音波溶着の過程において、同時に形成することができる。
【００４１】
ヘッダー突出部２２と内側突出部５０の溶着部６０、６１は、筒状容器２の長手方向において異なる複数箇所に形成され、かつ、異なる溶着部６０、６１の間には、ヘッダー５と筒状容器２とが互いに接触していない領域（空間７０）があることが好ましい。各溶着部６０、６１を互いに独立させることで、溶着部の亀裂（クラック）破損を防ぐことができ、その結果、中空糸膜モジュール内部の流体との距離が近い溶着箇所（溶着部６０、６１）の破壊が段階的に生じ、溶着部の破壊に至るまでの時間を延長することが可能となる。さらに、ヘッダー突出部２２と内側突出部５０の少なくとも一箇所以上の領域（溶着部６０、６１）と、ヘッダー突出部２２と外側突出部５１の少なくとも一箇所以上の領域（溶着部６３）の溶着部との間に、ヘッダー５と筒状容器２とが互いに接触していない領域があるので、溶着部の亀裂（クラック）破壊に伴う、中空糸膜モジュール１内の処理液の系外へ漏洩を防ぐことができる。
【００４２】
筒状容器２の内側突出部５０とヘッダー突出部２２とが二箇所の領域で溶着され、筒状容器２の外側突出部５１とヘッダー突出部２２とが一箇所の領域で溶着されていることで、ヘッダー突出部２２の内側で漏出直後の処理液を２度にわたり十分にせき止めつつ、仮に処理液がヘッダー突出部２２の内側を通過した場合でも、ヘッダー突出部２２の外側において処理液の漏出を抑制できる。更に内側二箇所、外側一箇所を溶着することで飛躍的に耐圧強度を向上することができる。
【００４３】
溶着部６０〜６２が、ヘッダー５の周方向の全周に亘って連続的に溶着されているので、各溶着部６０〜６２の強度をさらに上げることができる。
【００４４】
ポッティング部４の両端面には、ポッティング部の両端部を径方向に切断して形成されたポッティング部切断面４Ｓが形成されており、ポッティング部切断面４Ｓとヘッダー５の内面の平坦面４０とが密着している。これにより、流体が容易にヘッダー突出部２２と筒状容器２の端部２ａの隙間に入り込むことを抑制でき、ヘッダー５と筒状容器２との間の封止力を向上できる。
【００４５】
以上の実施の形態において、ヘッダー突出部２２と内側突出部５０の間の溶着部が二箇所、ヘッダー突出部２２と外側突出部５１との間の溶着部が一箇所であったが、それぞれの溶着部の数はこれに限られず任意に選択できる。このとき、複数箇所の溶着部が、シェアジョイント形状で溶着されていてもよい。
【００４６】
例えば図７に示すように第１の溶着部６０と第３の溶着部６２だけであってもよいし、図８に示すように第２の溶着部６１と第３の溶着部６２だけであってもよい。また、ヘッダー突出部２２と内側突出部５０の間に三箇所以上の溶着部があってもよいし、ヘッダー突出部２２と外側突出部５１との間に二箇所以上の溶着部があってもよい。
【００４７】
以上の実施の形態において、溶着部６０〜６２がヘッダー５の周方向の全周に亘って連続的に形成されていたが、ヘッダー５の周方向に断続的に形成されていてもよい。例えば図９に示すようにヘッダー突出部２２の外側の第３の溶着部６２だけがヘッダー５の周方向に断続的に形成されていてもよい。その他、溶着部６０、６１の少なくともいずれかがヘッダー５の周方向に断続的に形成されていてもよい。
【００４８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４９】
例えば以上の実施の形態においてヘッダー５のヘッダー突出部２２の構造や、筒状容器２の内側突出部５０と外側突出部５１の構造はこれに限られない。例えばヘッダー５のヘッダー突出部２２や、筒状容器２の内側突出部５０と外側突出部５１は、中空糸膜モジュール１の全周に亘り環状に形成されていたが、中空糸膜モジュール１の周方向の複数箇所に断続的に形成されていてもよし、一部にのみ形成されていてもよい。また、筒状容器２、ヘッダー５の全体構造もこれに限られない。中空糸膜モジュール１の用途は、血液などの液体処理に限られず、気体の処理であってもよい。
【実施例】
【００５０】
以下、具体的な実施例と比較例を挙げて説明を行うが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００５１】
＜溶着断部面積＞  後述の各実施例、比較例で得られた中空糸膜モジュールのＸ線ＣＴ測定を行い、中空糸膜モジュール１の中心軸Ｐを通る観察断面において、ヘッダー或いは筒状容器に配置されたインターフェアランス部が互いに干渉し、ヘッダーと筒状容器が融着或いは互いに重なり合っている部分の断面積（溶着部面積総和）を求めた。【００５２】
＜耐圧性評価：耐圧強度試験＞
下記の手順に従い耐圧強度試験を行った。後述の各実施例、比較例で得られた中空糸膜モジュールのヘッダーのノズル部からドリルを侵入させポッティング樹脂固定部の一部に貫通孔を形成し、ヘッダーのノズル部、筒状容器のポートから水を充填し、ヘッダーのノズル部２カ所と、筒状容器のポートに栓体を取り付けた。その後、筒状容器のポートから水圧式ポンプを用いて水を注入し、０．１ＭＰaずつ加圧し、溶着部或いは中空糸膜モジュールの破損が見られるまでの圧力を測定した。加圧は、最大２．０ＭＰaになるまで行った。【００５３】
[実施例１]
図２に示すような中空糸膜モジュール１を作成した。ヘッダー５と筒状容器２の成形には、ポリプロピレン系樹脂を用いた。第１の溶着部６０を形成するために、ヘッダー５の基部３０の内周面３０ａに全周に渡るシェアジョイント形状のインターフェアランス部を設け、第２の溶着部６１を形成するために、筒状容器２の内側突出部５０の外周面５０ｂに全周に渡るシェアジョイント形状のインターフェアランス部を設け、第３の溶着部６２を形成するために、筒状容器２の外側突出部５１の内周面５１ａに全周に渡るシェアジョイント形状のインターフェアランス部を設けた。【００５４】
筒状容器２の両端部の内周面５０ａを大気下でコロナ処理した後に、内径２００μｍ、膜厚４３μｍの中空糸膜７，７００本を束ねた中空糸膜束３を挿入し、ポッティング樹脂の注入、遠心回転、養生保管を行い、中空糸膜束３を筒状容器２の両端部で包埋固定し、ポッティング樹脂固定部４を成型した。筒状容器２の両端部から突出したポッティング樹脂固定部４を全周に渡って一様に切断し、中空糸膜束３の端部を開口した。この時のポッティング樹脂固定部切断面４Ｓの高さの平均値は０．７ｍｍであった。【００５５】
上述のポッティング樹脂固定部４が切断された筒状容器２にヘッダー５を組み合わせ、ヘッダー突出部２２が筒状容器２の内側突出部５０と外側突出部５１の間に挿入された状態であることを確認した後、周波数２０ｋＨｚ、加圧力０．３ＭＰａ、溶着時間０．１５秒、保持時間０．５秒の条件で超音波溶着を行った。【００５６】
こうして得られた中空糸膜モジュール１を用い、上述の耐圧強度試験を実施した。第１の溶着部６０、第２の溶着部６１及び第３の溶着部６２がすべて周方向に連続的に形成された実施例１では、最大２．０ＭＰaまで加圧したが、溶着部６０乃至６２及び中空糸膜モジュール１の破損に至らなかった。【００５７】
[実施例２〜６]
図１０に記載したように第１乃至第３の溶着部の有無、各溶着部の周方向の連続性の有無を変えた以外は、実施例１と同様に中空糸膜モジュール１を作成し、その得られた中空糸膜モジュール１の耐圧強度試験を実施した。その中空糸膜モジュール１の評価結果は図１０に示す。【００５８】
［比較例１］
筒状容器２の内側突出部５０及び外側突出部５１にインターフェアランス部を設けない以外、すなわち第２の溶着部と第３の溶着部を設けない以外は、実施例１と同様に中空糸膜モジュール１を作成し、その得られた中空糸膜モジュール１の耐圧強度試験を実施した。その中空糸膜モジュール１の評価結果は図１０に示す。【００５９】
［比較例２］
ヘッダー５の基部３０の内周面３０ａにインターフェアランス部を設けず、なおかつ筒状容器２の外側突出部５１にインターフェアランス部を設けない以外、すなわち第１の溶着部と第３の溶着部を設けない以外は、実施例１と同様に中空糸膜モジュール１を作成し、その得られた中空糸膜モジュール１の耐圧強度試験を実施した。その中空糸膜モジュール１の評価結果は図１０に示す。【００６０】
［比較例３］
ヘッダー５の基部３０の内周面３０ａにインターフェアランス部を設けず、なおかつ筒状容器２の内側突出部５０にインターフェアランス部を設けない以外、すなわち第１の溶着部と第２の溶着部を設けない以外は、実施例１と同様に中空糸膜モジュール１を作成し、その得られた中空糸膜モジュール１の耐圧強度試験を実施した。その中空糸膜モジュール１の評価結果は図１０に示す。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、中空糸膜モジュールの耐圧強度を向上する際に有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１  中空糸膜モジュール
２  筒状容器
２ａ  端部
３  中空糸膜束
４  ポッティング部
４Ｓ  ポッティング部切断面
５  ヘッダー
２２  ヘッダー突出部
５０  内側突出部
５１  外側突出部
６０  第１の溶着部
６１  第２の溶着部
６２  第３の溶着部
【図１】
2017171015.tif 000003
【図２】
2017171015.tif 000004
【図３】
2017171015.tif 000005
【図４】
2017171015.tif 000006
【図５】
2017171015.tif 000007
【図６】
2017171015.tif 000008
【図７】
2017171015.tif 000009
【図８】
2017171015.tif 000010
【図９】
2017171015.tif 000011
【図１０】
2017171015.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月25日(2018.7.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
内側突出部５０の内周面５０ａは、ヘッダー内径Ｒ０より大きく、ヘッダー内径Ｒ１よりも小さい内径Ｒ４を有している。内側突出部５０の外周面５０ｂは、ヘッダー内径Ｒ１より大きくヘッダー内径Ｒ２より小さい外径Ｒ５を有している。外側突出部５１の内周面５１ａは、ヘッダー外径Ｒ３よりも大きい内径Ｒ６を有している。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2017171015.tif 000013
【国際調査報告】
2017171015.tif 000014
2017171015.tif 000015
2017171015.tif 000016
2017171015.tif 000017