(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離膜が収容される円筒状の本体ハウジングと、前記本体ハウジングの開口部に取り付けられるヘッダーと、前記本体ハウジングと螺合し、前記ヘッダーを前記本体ハウジングの軸方向に押し込んで前記本体ハウジングに着脱可能に固定する固定用ナットと、前記ヘッダーと前記本体ハウジングとの間に配置されるＯリングと、を備えるろ過モジュールにおいて、
前記固定用ナットは、円形の開口部と、前記ろ過モジュールの内圧が大気圧を超える状況下で前記ヘッダーの変形を抑止する変形抑止部を備えており、
前記変形抑止部は、前記固定用ナットに形成された内側突出部によって構成され、
前記ヘッダーのうち前記ろ過モジュールの内圧が軸方向に作用する圧力投影部分の少なくとも一部を押さえており、
前記ヘッダーの外側面の外周付近には、前記内側突出部に合わせた形状の段部が形成され、
前記段部のうち前記変形抑止部によって押さえられる押さえ部は、前記ハウジングの開口部に対して平行な面で構成され、
前記ヘッダーの内側面は、前記ハウジングの開口部に対して傾斜しており、
前記圧力投影部分のうち、前記変形抑止部によって押さえられる押さえ部分の投影面積Ｓ２と、当該変形抑止部によって押さえられていない非押さえ部分の投影面積Ｓ１との比Ｓ２／Ｓ１が２５％から３００％の範囲内にある、ろ過モジュール。
【請求項２】
前記ヘッダーの前記軸方向への全投影面積と前記非押さえ部分の投影面積Ｓ１との差分を面積Ｓ３とした場合に、前記ヘッダーの前記圧力投影部分の投影面積Ｓ０に対する当該差分面積Ｓ３の比Ｓ３／Ｓ０が２５％から１７５％の範囲内にある、請求項１に記載のろ過モジュール。
【請求項３】
前記ヘッダーの前記圧力投影部分の面積が少なくとも２８ｃｍ2である、請求項１または２に記載のろ過モジュール。
【請求項４】
当該ろ過モジュールの内圧の最大値が少なくとも０．２ＭＰａ（絶対圧力）である、請求項１から３のいずれか一項に記載のろ過モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過モジュールに関する。さらに詳述すると、本発明は、筒状の本体ハウジングの開口部にヘッダーを取り付ける構造のろ過モジュールの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
分離膜を用いたろ過モジュールが、例えば血液から所定成分を除去して血液を浄化する血液浄化療法などの医療分野や、水浄化処理分野などにおいて利用されている。
【０００３】
このようなろ過モジュールとして、例えば、数百本〜数万本の中空糸膜をハウジング内に収容するという構造から、筒状等の本体ハウジングの開口部にヘッダーを着脱できるようにしたものが利用されている（特許文献１、２参照）。また、水密な構造とするため、本体ハウジングとヘッダーとの間にＯリングを介在させるモジュールもある（特許文献３参照）。
【０００４】
ところで、ヘッダー自体を本体ハウジングに螺合させて取り付ける構造のろ過モジュールにおいては、ヘッダーを回しながら取り付ける際にＯリングに捻（ねじ）れ、縒（よ）れ、これらに起因する歪みを生じさせてしまうことがあり、そうすると、Ｏリングによる水密機能が十分に発揮されなくなるおそれがある。そこで、従来、本体ハウジングの開口部に螺合する固定用ナットを用い、本体ハウジングに対してヘッダーを相対回転させないようにして、Ｏリングを共回りさせずに取り付けるようにした構造のろ過モジュールが提案されている（例えば特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３６９８４０号公報
【特許文献２】特開昭５２−１３８０７１号公報
【特許文献３】特許第４１４７８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のろ過モジュールにおいては、内圧作用時におけるヘッダーの破損について十分に検討されていない。
【０００７】
そこで、本発明は、当該モジュール内の圧力が高い場合にもヘッダーの変形や該変形に起因する破損を抑止することができるろ過モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。近時、ろ過所要時間の短縮等を図るため従前よりも高い内圧を作用させて液体をろ過するようにしたろ過モジュールが提案されている。このようなろ過モジュールにおいては例えばヘッダーに対して従前よりも高い軸方向（ろ過モジュールの中心軸の方向）圧力が作用することになるが、これまで、高い内圧がヘッダーに及ぼしうる影響について十分に検討がなされてきたとは言い難い。また、耐久力を向上させる観点だけからすれば単純にヘッダー等の厚みを増やすことも考えられるが、重量や材料費等の面からすれば好ましい手段ではない。これらの点を踏まえてさらに検討を重ねた本発明者は、かかる課題の解決に結び付く新たな知見を得るに至った。
【０００９】
かかる知見に基づく本発明は、分離膜が収容される筒状の本体ハウジングと、該本体ハウジングの開口部に取り付けられるヘッダーと、本体ハウジングと螺合し、ヘッダーを本体ハウジングの軸方向に押し込んで本体ハウジングに着脱可能に固定する固定用ナットと、ヘッダーと本体ハウジングとの間に配置されるＯリングと、を備えるろ過モジュールにおいて、固定用ナットは、当該ろ過モジュールの内圧が大気圧を超える状況下でヘッダーの変形を抑止する変形抑止部を備えており、該変形抑止部は、ヘッダーのうち当該ろ過モジュールの内圧が軸方向に作用する圧力投影部分の少なくとも一部を押さえており、該圧力投影部分のうち、変形抑止部によって押さえられる押さえ部分の投影面積Ｓ２と、当該変形抑止部によって押さえられていない非押さえ部分の投影面積Ｓ１との比Ｓ２／Ｓ１が２５％から３００％の範囲内にある、というものである。
【００１０】
一般にろ過モジュールの材質には樹脂が用いられているところ、従来程度の内圧下においては何ら問題のない樹脂製ヘッダーであっても、高い内圧（例えば３気圧程度）の状況下では変形を来たし、場合によっては破損に至るおそれがある。この点、本発明にかかるろ過モジュールにおいては、固定用ナットに形成されている変形抑止部が、ヘッダーにおいて内圧が軸方向に作用する圧力投影部分（軸方向への圧力作用部分）の少なくとも一部を押さえることによって当該ヘッダーの変形や該変形に起因する破損を抑止する。
【００１１】
また、このろ過モジュールにおいては、本体ハウジングに対してヘッダーを軸方向に押し込んで固定するので、これらの間に介在するＯリングに歪みを生じさせることがない。したがって、高い内圧が作用する状況下においてもヘッダーと本体ハウジングとの間を液密に保持することができる。
【００１２】
このようなろ過モジュールにおいては、ヘッダーの軸方向への全投影面積と非押さえ部分の投影面積Ｓ１との差分を面積Ｓ３とした場合に、ヘッダーの圧力投影部分の投影面積Ｓ０に対する当該差分面積Ｓ３の比Ｓ３／Ｓ０が２５％から１７５％の範囲内にあることが好ましい。
【００１３】
また、本発明にかかるろ過モジュールにおいては、ヘッダーの圧力投影部分の面積が少なくとも２８ｃｍ2であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明にかかるろ過モジュールにおいて、当該ろ過モジュールの内圧の最大値が少なくとも０．２ＭＰａ（絶対圧力）である場合が望ましく、さらに好適には０．２５ＭＰａ（絶対圧力）以上であることが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明にかかるろ過モジュールにおいて、固定用ナットに形成された内側突出部によって変形抑止部が構成されていることも好ましい。
【００１６】
さらに、本発明にかかるろ過モジュールにおいて、固定用ナットに形成された内側突出部、および固定用ナットの開口部に形成された補強部によって変形抑止部が構成されていることも好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、当該モジュール内の圧力が高い場合にもヘッダーの変形や該変形に起因する破損を抑止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ろ過モジュールの形態例を示す縦断面図である。
【図２】ろ過モジュールを構成するヘッダー、固定用ナット等およびこれらの周辺の構造を示す（Ａ）半裁部分の平面図と（Ｂ）縦断面図である。
【図３】ヘッダーの縦断面図である。
【図４】固定用ナットの縦断面図である。
【図５】固定用ナットの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。図１等に、本発明にかかるろ過モジュール１の一実施形態を示す。本実施形態におけるろ過モジュール１は、本体ハウジング２、ヘッダー３、固定用ナット４、Ｏリング５等を有している。
【００２０】
本体ハウジング２は、分離膜（ここでは例えば中空糸膜６）を収容する筒状のハウジングで、本実施形態においては軸方向（当該筒状ハウジングの中心軸に沿った方向）の両端が開口した筒状に形成されている。両開口部２１には、Ｏリング（密封部材）５を介在させた状態でヘッダー３が取り付けられる。また、本体ハウジング２の外周面には、ろ過を行うために液体などを通過させるためのポート１０３、１０４が設けられている。ポート１０３、１０４は、コネクター（図示省略）を介して液体流通ラインと接続されている。
【００２１】
ヘッダー３は、上述の本体ハウジング２と分離成形されており、本体ハウジング２の開口部２１に取り付けられて固定される。ヘッダー３の中央には、ろ過モジュール１に対して、液体などを通過させるポート１０１（またはポート１０２）が設けられている。ポート１０１、１０２は、コネクター（図示省略）を介して液体流通ラインと接続されている。また、ヘッダー３の外周付近には、固定用ナット４の内側突出部４１に合わせた形状の段部３１が形成されている（図３参照）。ヘッダー３の本体ハウジング２を向く面の外周付近には、Ｏリング５を介在させるための凹部３２が形成されている。
【００２２】
固定用ナット４は、本体ハウジング２の開口部２１にヘッダー３を着脱可能な状態で固定する内側突出部４１付きの環状部材である。本実施形態の固定用ナット４は、本体ハウジング２の開口部２１に螺合するように設けられており、螺合する際、内側突出部４１でヘッダー３を軸方向に押し込み本体ハウジング２に固定する（図２（Ｂ）等参照）。固定用ナット４の内周面には、本体ハウジング２の開口部２１と螺合するねじ部４２が形成されている（図４等参照）。固定用ナット４の外周の形状は特に限定されないが、例えば本実施形態では作業者が手で回転させて本体ハウジング２に着脱する際の作業性を考慮して正１２角形等の多角形状としている（図５参照）。
【００２３】
上述のヘッダー３や固定用ナット４は例えば樹脂製であるが、材質は特に限定されない。同様に、ヘッダー３や固定用ナット４の形状も特に限定されない。例示すれば、ヘッダー３、固定用ナット４の厚みは１〜１０ｍｍ、材料の曲げ強さは２００〜２０００ｋｇ／ｃｍ2であるが、対象とする液体や適用状況等に応じて適宜変更しうる。
【００２４】
本体ハウジング２内には、多数の中空糸膜６が設けられている。中空糸膜６は、本体ハウジング２の軸方向に沿って配置され、本体ハウジング２の一端付近から他端付近まで延びている。本体ハウジング２内の軸方向の両端付近には、それぞれ中空糸膜６を支持する支持部材２３が設けられている。支持部材２３は、例えば本体ハウジング２の内部形状に適合する円盤状に形成され、中空糸膜６の端部を支持しつつ、各支持部材２３の外側の空間Ａ（ポート１０１、１０２が開口する空間）と、２つの支持部材２３の内側の空間Ｂとを遮断している（図１参照）。中空糸膜６の両端は、ポート１０１，１０２に通じる空間Ａにそれぞれ開口している。したがって、例えばポート１０１又はポート１０２から流入した液体は、中空糸膜６の管内を通り、中空糸膜６の側壁を通過した液体が２つの支持部材２３の間の空間Ｂに流出するようになっている。この中空糸膜６の側壁を通過する際に、液体から所定の物が分離される。空間Ｂに流出した液体は、本体ハウジング２に周壁に設けられているポート１０３、１０４から排出される。ポート１０３、１０４は、２つの支持部材２３の間の空間Ｂに通じている。したがって、例えば中空糸膜６を通過した分離後の液体をポート１０３、１０４から排出することができる。本実施形態のポート１０３、１０４は、例えば円管状に形成され、その先端の開口端部には、環状のフランジ部が形成されている。なお、フランジの他に、フェルール、ニップル、ネジなどを使用できる。
【００２５】
ここで、固定用ナット４には、ヘッダー３の変形を抑止する変形抑止部が形成されている。例えば本実施形態では、ヘッダー３のうち当該ろ過モジュール１の内圧が軸方向に作用する部分（本明細書では圧力投影部分という）の一部を上述した内側突出部４１の少なくとも一部によって抑える構成としている（図２において、内側突出部４１のうち変形抑止部として機能する部分を符号４１ａによって示している）。変形抑止部は、当該ろ過モジュール１の内圧が大気圧を超える状況下（特に高圧の状況下）においてヘッダー３が変形するのを抑止する。
【００２６】
固定用ナット４に形成される変形抑止部４１ａの具体的形状は特に限定されることはないが、変形抑止効果を十分に奏しうるものであることが好ましい。例えば本実施形態では、ヘッダー３のうち当該ろ過モジュール１の内圧が軸方向に作用する圧力投影部分（図２において半径Ｒ０で示す円形部分）のうち、変形抑止部４１ａによって押さえられる押さえ部分（幅がＲ２の環状部分）の投影面積Ｓ２と、当該変形抑止部４１ａによって押さえられていない非押さえ部分（半径Ｒ１の円形部分）の投影面積Ｓ１（＝π(Ｒ１)2）との面積比Ｓ２／Ｓ１が２５％から３００％の範囲内となるように変形抑止部４１ａを形成している（図２（Ａ）、図２（Ｂ）等参照）。面積比Ｓ２／Ｓ１が少なくとも２５％である変形抑止部４１ａによれば、高い内圧（一例として０．２ＭＰａ（絶対圧力）以上）の状況下でもヘッダー３の変形や該変形に起因する破損を抑止する。また、面積比Ｓ２／Ｓ１が２５％から３００％の範囲内となるように形成された変形抑止部４１ａは、特に、ヘッダー３の圧力投影部分の面積が少なくとも２８ｃｍ2であり、内圧の最大値が少なくとも  ０．４５ＭＰａ（絶対圧力）である本実施形態のごときろ過モジュール１に適用して好ましい。しかも、この変形抑止部４１ａは固定用ナット４の一部に形成されているものであり、ヘッダー３の変形抑止のための他部材を要しない。ちなみに、Ｒ１＝Ｒ２のとき、面積比Ｓ２／Ｓ１は３００％となる。
【００２７】
加えて、本実施形態のろ過モジュール１においては、本体ハウジング２に対してヘッダー３を軸方向に押し込むようにして固定するので、これらの間に介在するＯリング５に、共回りに起因する歪みを生じさせることがない。したがって、高い内圧が作用する状況下においてもヘッダー３と本体ハウジング２との間を液密に保持することができる。
【００２８】
また、このようなろ過モジュール１において、ヘッダー３の軸方向への全投影面積Ｓ（＝πＲ2）と非押さえ部分の投影面積Ｓ１（＝π(Ｒ１)2）との差分（換言すれば、幅がＲ−Ｒ１の環状部分の面積）を面積Ｓ３とした場合に、ヘッダー３の圧力投影部分の投影面積Ｓ０（＝π(Ｒ０)2）に対する当該差分面積Ｓ３の比Ｓ３／Ｓ０が２５％から１７５％の範囲内にあることが好ましい。このような固定用ナット４によれば、高い内圧が作用した場合にもヘッダー３全体の持ち上がりを抑え、液密状態を保持することができる。
【００２９】
上述した実施形態では分離膜の一例として中空糸膜６を挙げて説明したがこれは好適例に過ぎない。本発明の適用が可能な分離膜としては、この他、平膜型、スパイラル型、プリーツ型、管状型などが挙げられる。
【００３０】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態では固定用ナット４に形成された内周円形状の内側突出部４１の一部を変形抑止部４１ａとして機能させたが、当該変形抑止部４１ａの形状はこのような内周円形（あるいは環状）のものに限られることはないし、ヘッダー３の外周付近を押さえるものに限られることもない。例示すれば、固定用ナット４の開口部の一部分と他の部分とを繋ぐように形成された帯状部分や突出部分などの補強部によってヘッダー３の変形をさらに抑止するようにした構成とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、医療分野や水浄化処理分野などにおいて利用されるろ過モジュールに適用して好適である。
【符号の説明】
【００３２】
１…ろ過モジュール、２…本体ハウジング、３…ヘッダー、４…固定用ナット、５…Ｏリング、６…中空糸膜（分離膜）、４１…内側突出部、４１ａ…変形抑止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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