(57)【要約】      （修正有）【課題】形態を簡略化することにより、製造の為の労働力、時間、コストを節約出来る膜接触器及びその製造方法を提供する。【解決手段】膜接触器１０は、開いた末端１６及び閉じた末端１４を有するハウジング１２を持ち、前記ハウジング内に複数の中空繊維部材を含むマットの堆積物を有する。膜マット２８は前記ハウジングの長手方向に垂直に堆積２６され、同時に前記堆積の１つの末端を前記閉じた末端に結合し、前記堆積の他の末端を前記キャップに結合し、これによって前記ハウジング内に１つの内部チャンバー３４及び少なくとも１つの外部チャンバー３６を規定する注封材料を含み、前記中空繊維部材は前記内部チャンバー３４から前記注封材料を貫通して前記外部チャンバーに伸張する前記入口ポート２２と前記出口ポート１８は前記内部チャンバーに通じており、少なくとも１つの側面ポート２４は前記外部チャンバーと通じている。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜接触器であって、
開いた末端及び閉じた末端を有するハウジングであって、前記閉じた末端は出口ポートを有するハウジング、
入口ポートを有する前記開いた末端に結合されるキャップ、
前記ハウジング内の膜マットの堆積であって、各前記膜マットは前記ハウジングの長手方向に実質的に垂直に堆積され、前記膜マットは複数の中空繊維部材を含む堆積、及び
前記膜マットを互いに結合し、同時に前記堆積の１つの末端を前記閉じた末端に結合し、前記堆積の他の末端を前記キャップに結合し、これによって前記ハウジング内に１つの内部チャンバー及び少なくとも１つの外部チャンバーを規定する注封材料、
を含み、
前記中空繊維部材は前記内部チャンバーから前記注封材料を貫通して前記外部チャンバーに伸張し、前記入口ポートと前記出口ポートは前記内部チャンバーに通じており、少なくとも１つの側面ポートは前記外部チャンバーと通じている膜接触器。
【請求項２】
各前記膜マットの周囲末端がその下の前記膜マットの周囲末端と合わせて整列されるように前記膜マットが堆積される請求項１に記載の膜接触器。
【請求項３】
前記膜マットが前記ハウジングに堆積、挿入されるとき、ヘッドスペースが前記マットの周囲末端と前記ハウジングの間に生成されるように、前記膜マットは前記ハウジングよりわずかに小さく形成されている請求項１に記載の膜接触器。
【請求項４】
さらに複数の調節部を含む請求項１に記載の膜接触器。
【請求項５】
前記入口ポート及び前記出口ポートはさらに流体分配導通管と開放的に噛み合う分離可能な結合器をさらに含む請求項１に記載の膜接触器。
【請求項６】
前記側面ポートはさらに管を開放的に取り付ける留め具を含む請求項１に記載の膜接触器。
【請求項７】
１つの前記側面ポートと１つの前記外部チャンバーを有する請求項１に記載の膜接触器であって、
前記１つの外部チャンバーは前記１つの側面ポートが前記１つの外部チャンバーに通じるように前記内部チャンバーを連続的に囲む膜接触器。
【請求項８】
前記ハウジングは円柱形状を有する請求項７に記載の膜接触器。
【請求項９】
前記中空繊維部材が整列されるように前記膜マットが堆積される請求項１に記載の膜接触器。
【請求項１０】
２つの前記側面ポートと２つの前記外部チャンバーを有する請求項９に記載の膜接触器であって、前記外部チャンバーは前記膜接触器を貫通してガスが一掃されるように前記注封材料によって分離されている膜接触器。
【請求項１１】
前記ハウジングはダブル「Ｄ」形状を有する請求項１０に記載の膜接触器。
【請求項１２】
前記ハウジングは長方形の形状を有する請求項１０に記載の膜接触器。
【請求項１３】
前記膜マットは、各他の前記膜マットの前記中空繊維部材が垂直に配列されるよう堆積される請求項１に記載の膜接触器。
【請求項１４】
前記ハウジングは、前記中空繊維部材を貫通して２つの異なる方向に気体が一掃されるか、又は２つの異なる気体が前記中空繊維部材を貫通して一掃されるように配置される４つの前記側面ポートを含む請求項１３に記載の膜接触器。
【請求項１５】
膜接触器の製造方法であって、
中空繊維部材を含む膜マットの堆積を前記ハウジングの開いた末端を貫通して前記ハウジングに挿入する工程、
前記開いた末端と入口ポートを含むキャップを結合する工程であって、前記ハウジングは出口ポートを含む閉じた末端を有し、かつ、前記閉じた末端と前記開いた末端の間に少なくとも１つの側面ポートを有し、
前記側面ポートに栓をする工程、
前記ハウジングの長手方向の中心を通る軸で前記膜接触器を回転する工程、
前記入口ポート又は前記出口ポートに境界流体を挿入する工程であって、前記回転が、前記境界流体に輪状境界又は前記ハウジングの壁の周囲に部分輪状境界を形成させ、かつ、前記中空繊維部材の末端の開口を維持する工程、
前記入口ポート又は前記出口ポートに注封材料を挿入する工程であって、前記回転が、前記注封材料に前記輪状境界に対して輪状環、又は部分的輪状環を形成させる工程、
前記注封材料がキュアされるまで前記膜接触器を回転し続ける工程であって、これによって、前記膜マットを互いに結合させ、同時に前記堆積の１つの末端を前記閉じた末端に結合させ、前記堆積の他の末端を前記キャップに結合させ、これによって、前記ハウジング内に内部チャンバーと少なくとも１つの外部チャンバーを規定する工程、及び
前記ポートを開口し、前記境界流体をからにする工程、
を含む膜接触器の製造方法。
【請求項１６】
前記境界流体は前記注封材料に対して不活性であり、前記注封材料より濃縮されている請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
回転が前記注封材料の粘度を低くし、前記注封材料のキュアを容易化する間前記膜接触器は一定の温度まで加熱される請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
円柱形状を有する前記ハウジングは、前記注封材料に前記内部チャンバーの周りに連続的な１つの前記外部チャンバーを規定させる請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
ダブル「Ｄ」形状を有する前記ハウジングは前記注封材料に前記内部チャンバーの周りに２つの前記外部チャンバーを規定させる請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
長方形形状を有する前記ハウジングは、前記注封材料に前記内部チャンバーの周りに２つの前記外部チャンバーを形成させる請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つの膜接触器に液体を通過させる工程を含む液体中の内包気体の除去、液体の脱泡の方法であって、
前記膜接触器は、
開いた末端及び閉じた末端を有するハウジングであって、前記閉じた末端は出口ポートを有するハウジング、
入口ポートを有する前記開いた末端に結合されるキャップ、
前記開いた末端と前記閉じた末端の間の前記ハウジング内の少なくとも１つのポート、
前記ハウジング内の膜マットの堆積であって、各前記膜マットは前記ハウジングの長手方向に実質的に垂直に堆積され、前記膜マットは複数の中空繊維部材を含む堆積、及び
前記膜マットを互いに結合し、同時に前記堆積の１つの末端を前記閉じた末端に結合し、前記堆積の他の末端を前記キャップに結合し、これによって前記ハウジング内に１つの内部チャンバー及び少なくとも１つの外部チャンバーを規定する注封材料、
を含み、
前記中空繊維部材は前記内部チャンバーから前記注封材料を貫通して前記外部チャンバーに伸張しており、
前記入口ポートと前記出口ポートは前記内部チャンバーに通じており、
側面ポートは前記外部チャンバーと通じており、
前記方法は、さらに
前記側面ポートを真空ラインに接続する工程、及び
前記外部チャンバー内を真空又は部分真空にすることによって内包気体の除去、脱泡又は液体のろ過を行う工程を含む方法。
【請求項２２】
液体を少なくとも１つの膜接触器を通過させる工程を含む液体中の内包気体の除去又は液体の脱泡のために気体を液体中を貫通させて一掃する方法であって、
前記膜接触器は、
開いた末端及び閉じた末端を有するハウジングであって、前記閉じた末端は出口ポートを有するハウジング、
入口ポートを有する前記開いた末端に結合されるキャップ、
前記開いた末端と前記閉じた末端の間の前記ハウジング内の少なくとも１つのポート、
前記ハウジング内の膜マットの堆積であって、各前記膜マットは前記ハウジングの長手方向に実質的に垂直に堆積され、前記膜マットは複数の中空繊維部材を含む堆積、
前記膜マットを互いに結合し、同時に前記堆積の１つの末端を前記閉じた末端に結合し、前記堆積の他の末端を前記キャップに結合し、これによって前記ハウジング内に１つの内部チャンバー及び少なくとも１つの外部チャンバーを規定する注封材料、
を含み、
前記中空繊維部材は前記内部チャンバーから前記注封材料を貫通して前記外部チャンバーに伸張しており、
前記入口ポートと前記出口ポートは前記内部チャンバーに通じており、
側面ポートは前記外部チャンバーと通じており、
前記方法は、さらに
前記側面ポートを真空ラインに接続する工程、及び
気体を前記側面ポートから前記中空繊維部材を通じて他の前記側面ポートに押出す又は引き込むことによって前記液体中を貫通して前記気体を一掃する工程を含む方法。
【請求項２３】
少なくとも１つの膜接触器に液体を通過させる工程を含む液体に気体を加える方法であって、
前記膜接触器は、
開いた末端及び閉じた末端を有するハウジングであって、前記閉じた末端は出口ポートを有するハウジング、
入口ポートを有する前記開いた末端に結合されるキャップ、
前記開いた末端と前記閉じた末端の間の前記ハウジング内の少なくとも１つのポート、
前記ハウジング内の膜マットの堆積であって、各前記膜マットは前記ハウジングの長手方向に実質的に垂直に堆積され、前記膜マットは複数の中空繊維部材を含む堆積、
前記膜マットを互いに結合し、同時に前記堆積の１つの末端を前記閉じた末端に結合し、前記堆積の他の末端を前記キャップに結合し、これによって前記ハウジング内に１つの内部チャンバー及び少なくとも１つの外部チャンバーを規定する注封材料、
を含み、
前記中空繊維部材は前記内部チャンバーから前記注封材料を貫通して前記外部チャンバーに伸張しており、
前記入口ポートと前記出口ポートは前記内部チャンバーに通じており、
側面ポートは前記外部チャンバーと通じており、
前記方法は、さらに、
前記側面ポートを気体ラインに接続する工程、及び
前記ガスラインに圧力を加えて前記液体に気体を加える工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜接触器及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
膜接触器は、液体からの混入ガスを除去、液体の脱泡、液体のろ過及び液体への気体混入などを含む多くの目的のために使用することができる。膜接触器は多くの異なる応用分野に使用され、例えば、膜接触器は印刷に使用されるインクから内包される気体を除去するために使用され得る。
【０００３】
膜接触器の最近の設計は、中空繊維部材の末端が開口される、注封材料の輪形環に埋め込まれた中空繊マットを含む。これらの埋め込まれたマットは、装置を形成するハウジングの主要軸に実質的に垂直にハウジングに挿入される。最近の設計は有益であるが多くの問題を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この設計は、ポット型の使用を必要とするのでコスト高となる。中空繊維部材の末端は装置が機能するために開口していなければならないので、ポット型はこれら末端開口を維持するために余分な工程を必要とする。この工程は型とつりあわせることによってなされる。これは、労働力がかかり時間を要するのでコスト高となる。鋳型を分解する工程も目的のものより装置を大きくする必要が生じる。この装置の大きな大きさは材料の価格を押し上げ、装置が小さなスペースに収まるのを妨害する。最近の設計の他の問題は、装置の強度が主として注封材料の壁自体に依存する点である。
【０００５】
したがって、これらの問題を解決する膜接触器及びその製造方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は薄膜接触器である。この薄接触器は、ハウジング、膜マットの堆積及びキャップを含む。ハウジングは、閉じた末端及び開いた末端を有する。ハウジングは閉じた末端及び開いた末端を有する。閉じた末端は出口ポートを有する。キャップは開いた末端に接合され、入口ポートを有する。膜マットの堆積はハウジング内でハウジングの長手軸に実質的に垂直に積層されている。各膜マットは複数の中空繊維を有する。注封材料は膜マットを互いに結合させ、同時に堆積の一つの末端を閉鎖し、堆積の他の末端をキャップに結合する。注封材料はハウジング内の内部チャンバー及び少なくとも１つの外部チャンバーを規定する。中空繊維部材は内部チャンバーから注封材料を通じて外部チャンバーに伸びている。入口ポートと出口ポートは内部チャンバーによって通じている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図面を参照すると、同じ番号は同じ構成要素を示している。図１ａにおいては、巻く接触器１０の実施態様が示されている。膜接触器１０は、液体からの内包する気体の除去、液体の泡立て、液体のろ過、液体への気体の加入など、これに限定されずに多くの目的のために使用することができる。膜接触器１０は、通常、ハウジング１２、膜マット２８の堆積２６、キャップ２０及び注封材料３２を有する（図１ａ、２ａ及び３ａ参照）。
【０００８】
ハウジング１２は、通常、閉じた末端１４及び開いた末端１６を有するキャップ形状である（図１ａ、２ａ及び３ａ参照）。ハウジング１２は膜マット２８の堆積２６を受けるような大きさとされている。注封材料３２は、ハウジング１２を内部チャンバー３４と少なくとも１つの外部チャンバーに分ける。ハウジング１２は、金属、プラスチック又は複合材料などいかなる材料でもよい。好ましくは、ハウジング１２は鋳込み部材であることができる。ハウジング１２は、例えば、ポリカーボネートのような固いＧＤＡ級材料から製造することができる。ハウジング１３は、円柱状（図１ａ及び１ｂ）、ダブルＤ形状（図２ａ及び２ｂ）及び長方形（３ａ及び３ｂ）などいかなる形状であってもよい。
【０００９】
キャップ２０はハウジング１２の開いた末端１６に接合されている（図１ａ、２ａ及び３ａ）。キャップ２０はハウジングを閉じるためのものである。入口ポート２２（図１ａ及び）２ａ又は側面ポート２４（図３ａ）はキャップ２０の一部となし得る。好ましくは、キャップ２０は通常先端を切った開口端の円錐形状であり得る。キャップ２０はヘッドスペース５６を通じて空気の流れを許容する環状の溝を有する。堆積２６がハウジング１２に挿入された後、カップがハウジング１２に接続される。好ましくは、キャップ２０はハウジング１２の外部壁に機密シールによって接続される。このようなシール手段は、接着剤、溶接、スピン溶接、ネジ溝、Ｏリングなどが挙げられる。
【００１０】
入口ポート２２及び出口ポート１８は膜接触器１０に含まれる（図１ａ、２ａ及び３ａ参照）。閉じた末端１４は、液体をハウジングに受け入れる出口ポート１８を有することができる。キャップ２０は、ハウジング１２から液体を放出するための入口ポートを有することができる。入口ポート２２及び出口ポート１８は内部チャンバー３４と通じている。組み合わせにおいて、入口ポート２２及び出口ポート１８は、内部チャンバー３４においてハウジング１２を貫通して流体が移動するのを可能にする。入口ポート２２及び出口ポート１８は、いずれかの方向に膜接触器を通して流体が流れるのを可能にする。さらに、入口ポート２２及び出口ポート１８には膜接触器１０を流体系に結合するために分離できる連結器が供給される。分離できる連結器は、短時間接続用具、圧縮用具、ねじれロック用具、ルーアー用具、その他流体ラインに接続するための用具を有することができる。
【００１１】
少なくとも１つの側面ポート２４はハウジング１２に供給される（図１ａ、２ａ及び３ａ参照）。側面ポート２４は開いた末端１６及び閉じた末端１４の間にあることができる（図１ａ及び図２ａ参照）。あるいは、側面ポート２４はキャップ２０及び閉じた末端１４に組み込まれることができる（図３ａ参照）。側面ポート３４は外側チャンバー３６と通じている。側面ポート２４は、外部チャンバー３６に真空又は部分真空を供給することができ、あるいは外部チャンバー３６から他の外部チャンバー３６にハウジング１２を通じて気体を押し流すことができる。好ましくは、それぞれの外部チャンバー３６の中心に位置する側面ポート２４を有すべきである（図１ｂ、２ｂ及び３ｂ参照）。さらに、各側面ポート２４には、短時間接続用具、圧縮用具、ねじれロック用具、ルーアー用具、その他真空ライン、ガスライン又は流体ラインに接続するための用具などこれに限定されない分離できる用具を供給することができる。
【００１２】
堆積２６はハウジング１２に挿入することができる（図１ａ、２ａ及び３ａ参照）。膜マット２８のたいせき２６は閉じた末端１４とキャップ２０の間に挟まれる。堆積２６は複数の膜マット２８を有することができる。注封材料３２は堆積を共に結合させ、堆積２６をハウジング１２に保持する。膜マット２８は、期待が膜接触器１０を貫通して素子出されるのを可能にして各膜マット２８の中空繊維部材３０が配置されるように堆積される。各他の膜マット２８の中空繊維部材３０が垂直に配置されて気体が膜接触器の２つの異なる方向に押出されるのを可能にするか、又は２つの異なる気体が膜接触器１０を貫通して押出されるのを可能にするように配置される。
【００１３】
膜マット２８はハウジング１２内に堆積される（図１ａ、２ａ及び３ａ参照）。膜マット２８は巻かれ、編まれるか、又は中空繊維部材３０を含む平らな構造に互い結合される。膜マット２８は、図１ｃ、２ｃ及び３ｃにおける誇張された中空繊維部材と共に示される。膜マットは、円状（図１ｃ参照）、ダブル「Ｄ」形状（図２ｃ参照）又は長方形（図１ｃ参照）などこれに限定されずにいずれかの形にカットされることができる。膜マット２８も小片にカットされることができる。これら小片も折られる、巻かれるなどして堆積２６の長方形断面を形成することができる。折られ、巻かれた膜マット２８のこれら小片は、この小片が互いに保持されるので接触器１０を小さくすることを可能にし、末端がゆるむのを防止することができる。
【００１４】
中空繊維部材３０は膜マット２８に組み込まれることができる（図１ｃ、２ｃ及び３ｃ参照）。中空繊維部材３０は、液体からの内包期待の除去、液体の泡立て、液体への気体の加入を可能にして内部チャンバー３４と外部チャンバー３６の間の通過のためにある。膜マット２８の中空繊維部材３０は同様の材料又は特性を有することができ、あるいは多くの材料及び／又は特性を有することができる。中空繊維部材３０は中空の繊維及び中空を囲む壁である。中空繊維部材３０は固体壁、多孔性の壁又は微細多孔性の壁を有する（例えば、対称孔、非対称孔、スキン膜など）。中空繊維部材３０は適切なＦＤＡ級材料からなることができる。このような材料としては、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン）、ポリスルホン（例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン）、セルロース及びその誘導体、ＰＶＤＦ、ポリフェニルオキサイド（ＰＰＯ）、ＰＦＡＡ、ＰＴＦＥ，他のフッ化ポリマー、ポリアミド、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド、イオン交換膜（例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標））などである。
【００１５】
注封材料３２は膜接触器１９内の流体の漏れない環状の壁を提供する（図１ｂ、２ｂ及び３ｂを参照）。注封材料３２は、ハウジング１２を内部チャンバー３４と少なくとも１つの外部チャンバー３６に分割する流体の漏れない環状の壁（図１ｂ参照）又は部分的に環状な壁（図２ｂ及び３ｂ参照）であり得る。注封材料３２で規定される流体の漏れない環状の壁又は部分的に環状の壁は閉じた末端１４及びキャップに結合され、さらに膜マット２８間の堆積２６にわたって連続又は完全である。これは注封材料３２が装置の強度をハウジング１２とキャップ２０に分散させることを許容する。注封材料３２はハウジング１２と閉じた末端１４及びキャップ２０の間の膜マット２８の堆積の間で液体の漏れないようにかみ合っている。注封材料３２は、例えば、適切なＦＤＡ級の熱硬化性樹脂又は適切なＦＤＡ級の熱可塑性樹枝であり得る。注封材料の例示の材料は、エポキシ、ポリオレフィン及びポリウレタンなどである。
【００１６】
内部チャンバー３４はハウジング１２内において外部チャンバー３６から内部チャンバーに分割される（図１ｂ、２ｂ及び３ｂ参照）。内部チャンバー３４は入口ポート２２及び出口ポート１８と通じている。内部チャンバー３４は膜接触器内で堆積２６を通して流体が移動するのを許容する。
【００１７】
少なくとも１つの外部チャンバー３６がハウジング１２に組み込まれている（図１ｂ、２ｂ及び３ｂ参照）。外部チャンバー３６は、中空繊維部材３０の末端が開口している堆積２６の末端部に空間を供給する。ヘッドスペース５６は外部チャンバー３６に組み込まれている、外部チャンバー３６は中空繊維部材３０が内部チャンバー３４から注封材料３２を通じてヘッドスペース５６に通じるのを可能にする。
【００１８】
ヘッドスペース５６は外部チャンバー３６内に組み込まれることができる（図１ｂ、２ｂ及び３ｂを参照）。ヘッドスペース５６は堆積２６の末端の壁とハウジング１２の内部表面の間の空間によって規定される。ヘッドスペース５７は側面ポート２４と膜マット２８の中空繊維部材３０の開口端との間の流路を形成する。
【００１９】
調節壁３８はヘッドスペース５６に含まれる（図１ｂ及び図２ｂ参照）。調節壁３８は堆積２６をハウジングの中心におくためのものである。調節壁３８はハウジング１２内でスタック２６を中心におく又はヘッドスペース５６を空気が貫通するのを容易にするいかなる構造であってもよい。調節壁３８はハウジング１２の内壁上に長手方向に位置する。
【００２０】
作動時には、膜接触器１０は流体から内包する気体を除去する、流体を泡立てる、液体にガスを加入するために使用される。例えば、流体は入口ポート２２から導入されて出口ポート１８から出る（又はその逆）。流体は中空繊維部材３０の外面を流通するので、気体（内包された気体又は泡）が除去され又は加入され、不必要な材料が遮断される（ろ過）。もジュールの使用方法に応じて、中空繊維の特質は変わる。
【００２１】
内包された気体の除去及び脱泡において、流体は内部チャンバー３４を貫通して流通するので、気体は中空繊維部材３０の壁を通過して除去され、中空内に入り、及びヘッドスペース５６を経て側面ポートより出る。気体の除去は側面ポート２４により真空又は部分真空の適用により容易化される。気体の除去は、また、側面ポート２４を経て膜接触器１０を通じて気体を一掃することにより容易化される、側面ポート２４を経て膜接触器１０を通じて一掃される気体は、２酸化炭素、窒素などが挙げられるが、これに限定されない。膜接触器１０が２以上に側面ポートを有するとき、周囲の気体が液体から気体を除去するのを容易にするために使用されることができる。一つの側面ポートが開口されている一方、他の側面ポートは真空ラインに接続される。したがって、真空が適用されると、膜接触器１０の外側の周辺空気は膜接触器１０を通じて一掃される。膜接触器１０を通じて気体を一掃することは、２酸化炭素のような膜接触器１０内の濃縮組成を除去するのを容易にする。
【００２２】
あるいは、液体に気体を加える際には、気体（２酸化炭素、窒素、酸素など）が流体に導入される。流体が内部チャンバーを通過するので、気体は内部チャンバー３４内の液体より低い圧力において側面ポート２４より導入される。低い圧力は、気体が液体中に吸収されることを可能にする。気体は側面ポート２４からヘッドスペース５６に移動し、中空繊維の中空に入り、中空繊維部材の壁を貫通して流体に入る。側面ポート中の気体は側面ポートに加圧気体を供給することによって流体に導入される。この圧力は低くあることができ、気体が液体中に吸収され、液体中の気体の泡立ちを減少させる。
【００２３】
ろ過の様式において、汚染された流体が入口ポート２２又は出口ポート１８より導入されて、側面ポート２４から出る（又はこの逆）。流体は内部チャンバー３４から中空繊維部材３０を貫通して外部チャンバーに流通し、中空繊維部材３０の壁が汚染を防止する。
【００２４】
膜接触器１０は、液体から内包された気体を除去する又は液体を脱泡する際に使用されるとき他の装置にくらべていくつかの高い性能を提供する。その設計のため、膜接触器１０は入口ポート２２から出口ポート１８へのより制限的でない流路を供給し、これは内部チャンバー３６を貫通して移動する流体の圧力低下を少なくすることができる、内部チャンバー３６における圧力低下が少ないほど、膜接触器は流体系に少ない影響を与えることですむ。膜接触器１０は、少ない長い中空繊維部材３０を代わりに多くの短い中空繊維部材を用いて設計することができる。これら短い中空繊維部材３０は、内包された気体の除去又は液体の脱泡に使用されるとき中空繊維部材に少ない圧力低下をもたらす。これら増大した性能の結果、膜接触器１０は同じ膜面積を有する装置より優れた性能を提供することができる。
【００２５】
膜接触器１０は次のように製造される。
【００２６】
図１ａ、２ａ及び３ａを参照すると、ハウジング１２は膜マット２８の堆積２６によって満たされている。膜マット２８はハウジング１２のキャビティをほとんど満たすようにされ、ハウジング１２の長手軸に実質的に垂直に堆積される。ハウジング１２及びキャップ２０はいかなる材料からなることができる。このような材料としては、ポリオレフィン、塩化ポリビニル、ＡＢＳ、Ｎｏｒｙｌ（登録商標）、ＰＶＤＦ、ＰＦＡ又は他のプラスチック、繊維強化プラスチック、ポリするホン、ポリカーボネート、ポリイミド、金属などを挙げることができる。
【００２７】
膜マット２８は織られ、編まれ、又は複数の共に結合された中空繊維部材３０を含む一般的な平坦構造に互いに結合された構造であり得る。膜マット２８の中空繊維部材３０は同様の材料及び特性、あるいは多くの材料又は特性からなることができる。これら膜マット２８は大きな織物からハウジング１２内に愁傷されるように目的の大きさに切り取られる。切り取りは、ダイスによるカット、超音波カット、ナイフカット（例えば、ホット）などによって達成される。
【００２８】
中空繊維部材３０は中空及び前記中空を囲む壁を有している。中空繊維部材３０は中空でない壁、中空壁、微細中空壁（例えば、対称孔、非対称孔、スキン膜など）を有することができる。これら中空繊維はいかなる材料かなることができる。このような材料は、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン）、ポリスルホン（例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン）、セルロース及びその誘導体、ＰＶＤＦ、ポリフェニル酸化物（ＰＰＯ）、ＰＦＡＡ、ＰＴＦＥ、他のフッ化ポリマー、ポリアミド、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド、イオン交換膜（例えば、Ｎａｆｉｏｎ（登録商標））などである。
【００２９】
キャップ２０は、堆積２６がハウジングに挿入された後ハウジング１２の開放端に置かれる。キャップ２０はハウジング１２に接続される。接続は、例えば、接着剤、溶接又はネジ溝によって達成される。キャップ２０はハウジング１７接触表面に沿って結合される。ハウジング１２及びキャップ２０は膜マット２８の堆積２６を挟み、次の製造プロセスの間マットを保持する。  
【００３０】
回転の前、全ての側面ポート２４は栓をされる。遠心力が流体を側面ポートが位置するハウジングの内壁に追いやるので、次の工程でハウジング１２が回転されるときハウジング１２内に流体を維持するために側面ポートの栓がなされる。側面ポートの栓は、コーク、プラグ、ストッパー、キャップなどこれに限らない装置でなされる。
【００３１】
ハウジング１２及びキャップ２０は、出口ポート１９又は入口ポート２２にて、膜接触器１０をハウジングの長手軸のほぼ中心に回転させる装置の上に載せられる。
【００３２】
回転の間、境界流体が入口ポート１８又は出口ポート２２に導入される。境界流体は、遠心力によって、ハウジング１２の壁に流れ、境界壁又は部分境界壁を形成する（ハウジング１２の形状による）。境界壁は堆積２６の末端（外部チャンバー）にスペースを提供し、中空繊維部材３０の末端の開口を製造プロセスの全ての段階で維持する。
【００３３】
境界流体が挿入された後、注封材料３２は出口ポート１８又は入口ポート２２に導入される。注封材料３２は、遠心力によってハウジング１２の壁に追いやられる。境界流体は注封材料と反応しないので、注封材料３２より濃縮され、境界壁に対して注封材料３２は輪状環又は部分的輪状環（ハウジング１２の形状により）を形成する。好ましくは、注封材料３２がこれ以上流動しない又は実質的に流動しない（すなわち、輪状の壁の形を保持又は実質的に保持）するまで固まるのに十分な時間経たときに、回転は停止する。
【００３４】
注封材料は、例えば、熱硬化性又は熱可塑性材料などいかなる材料でもよい。これら材料は、次の例示の要因によって選択される。すなわち、中空繊維部材、ハウジング１２及びキャップ２０への結合強度、機械的強度及び化学耐性である。注封材料の例示の材料は、エポキシ及びポリオレフィンが挙げられるがこれに限らない。
【００３５】
次の回転工程は、さらに次のように例示されるが、本発明はこれに限定されるものではない。ハウジング１２は水平に回転される。回転速度は、１５０〜５０００ｒｐｍ（例えば、注封粘度に依存する）。もし、キュアが室温で行われると、実質的に流動しないまでの回転時間は２４時間かかるが、より高い温度でキュアをおこなえば、キュアの時間は短くできる。例えば、５０℃では回転時間は２時間まで落とすことができ、６５℃では回転時間は０．５〜０．７５時間である。
【００３６】
注封材料がキュアされた後、側面ポート２４が開かれる。この工程は境界流体をからにすることを可能にする。境界流体をからにするには、側面ポート２４を開いた後ハウジング１２を回転させることによって容易化される。境界流体がからにされると、膜接触器１０は最終の形状となる。
【００３７】
この製造プロセスは、最近のプロセスより多くの利点を有する。このプロセスは、注封後埋め込まれた堆積を型にはめる必要がなく組み立ての工程を省くことができる。したがって、このプロセスは製造の時間と費用を十分に減らすことができる。また、注封後の型はめがないので、装置が汚染されるリスクが少ない。このプロセスにおいて、装置を製造するのに２つの注入部品だけ必要であり、装置を簡単にすることができる。製品は単一の完全な装置に完成するので、流体に必要な最小容積となる。他の利点は、このプロセスにより、注封材料は３２は膜マット２８に結合されるだけでなくハウジングにも結合されるので、注封材料３２の強度がハウジング１２によって補強されている点である。また、組み立てのためのクリアランスが要求されず、装置は必須のものだけに減少されているので、膜接触器１０の大きさは相対的に小さい点である。
【００３８】
図１ａを参照すると、ハウジング１２は最終の形で示されており、円柱状の形状を有する。ヘッドスペース５６は堆積２６の末端壁とハウジング１２の内面によって規定される。ハウジング１２は円柱の形状を有し、境界流体は回転の間、単一の輪状境界壁を形成し、注封材料３２は輪状境界壁に対して輪状環を完成する。これは注封材料全体３２のまわりに単一の外部チャンバー３６を形成し、単一の側面ポート２４がヘッドスペース５６の全てに通じることを可能にする（図１ｂ参照）。
【００３９】
図２ａを参照すると、ハウジング１２は最終の形で示され、ダブル「Ｄ」形状を有する。ヘッドスペース５６は堆積２６の末端で形成される壁とハウジング１２の内面との間に規定される。ハウジングはダブル「Ｄ」形状を有するので、境界流体は回転の間２つの部分輪状境界壁を形成し、注封材料３２は輪状境界壁に対して２つの部分的な輪状環を形成する。この手法は注封材料３２の周りに２つの外部チャンバー３６を形成し、２つの側面ポート２４がヘッドスペース５６に通じることを要求する（図２ｂ参照）。この実施態様は、２つの分離された外部チャンバーを供給することによって、気体が膜接触器を貫通して一掃されるのを許容する。
【００４０】
図３ａを参照すると、ハウジング１２は最終形状で示されており、長方形形状を有する。ヘッドスペース５６は堆積２６の末端で形成される壁とハウジング１２の内壁の間で定義される。ハウジング１２は長方形の形状を有するので、回転の間、境界流体は２つの部分的な輪状境界壁を形成し、注封材料３２は前記輪状境界壁に対して２つの部分的な輪状環を形成する。これは、注封材料３２の周りに２つの外部チャンバーを形成し、２つの側面ポート２４がヘッドスペース５６に通じることを要求する（図３ｂ参照）。この実施例は、２つの分離した外部チャンバーを提供することにより、膜接触器を貫通してガスが一掃されるのを可能にする。また、ハウジング１２は長方形であるので、この実施例は膜接触器１０が狭くなるのを許容し、狭い空間で作動することを許容する。
【００４１】
本発明は、本発明の精神及び本質から離れない限り他の形で実施されることができ、したがって、本発明の範囲については、明細書の記載でなく特許請求の範囲を参照すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ】本発明の膜接触器の実施例を示す。
【図１ｂ】本発明の膜接触器の実施例を示す。
【図１ｃ】本発明の膜接触器の実施例を示す。
【図２ａ】本発明の膜接触器の実施例を示す。
【図２ｂ】本発明の膜接触器の実施例を示す。
【図２ｃ】本発明の膜接触器の実施例を示す。
【図３ａ】本発明の膜接触器の実施例を示す。
【図３ｂ】本発明の膜接触器の実施例を示す。
【図３ｃ】本発明の膜接触器の実施例を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１０  膜接触器
１２  ハウジング
１４  閉じた末端
１６  開いた末端
１８  出口ポート
２０  キャップ
２２  入口ポート
２４  側面ポート
２６  堆積
２８  膜マット
３０  中空繊維部材
３２  注封材料
３４  内部チャンバー
３６  外部チャンバー
３８  調節壁
５６  ヘッドスペース
【図１ａ】
2008030023.tif 000003
【図１ｂ】
2008030023.tif 000004
【図１ｃ】
2008030023.tif 000005
【図２ａ】
2008030023.tif 000006
【図２ｂ】
2008030023.tif 000007
【図２ｃ】
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【図３ａ】
2008030023.tif 000009
【図３ｂ】
2008030023.tif 000010
【図３ｃ】
2008030023.tif 000011
【外国語明細書】
2008030023000001.pdf