(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜ユニットと該膜ユニットを囲むポリオレフィンのハウジングとを含んでなる熱可塑性移行装置であって、
該ユニットは、膜と、孔をあけたセンターチューブと、ポリエチレンのポッティング樹脂から形成されたチューブシートとを含んでなり、該膜は該センターチューブを囲み、該チューブシートは該センターチューブの末端で該膜と該センターチューブとにつなぎ合わされ、
該ポリオレフィンのハウジングは、ポリオレフィンの末端キャップとポリオレフィンの外殻とを含んでなり、該キャップと該外殻と該チューブシートは突合せ溶接され、該突合せ溶接は糊または接着剤を使用せず、
該装置はＯ−リングおよびクランプを含んでいない、熱可塑性移行装置。
【請求項２】
膜の束を成形する工程と、該束の上に熱可塑性溶接片を形成する工程と、該束を外殻中に挿入する工程と、末端キャップを該束および該外殻に突合せ溶接する工程とを含んでなり、これにより、該キャップと該束と該外殻とが該溶接片を介して融着する熱可塑性単一ボディの移行装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性単一ボディ(unibody)の熱または物質の移行装置及びこの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移行装置（トランスファーデバイス）とは、熱交換または物質移行の用途において使用される装置を指す。物質移行又は物質移送の用途において使用される移行装置は、接触装置あるいはコンタクターといわれ、熱伝達の用途において使用される場合には、熱交換器といわれる。
【０００３】
接触装置あるいはコンタクターとは、物質を流体から除去したり、流体に添加したりするのに使用される物質移行装置である。接触装置は、ガスを流体の流れから除去したり、流れに添加したりするのに使用することもできる。このような装置は、市販されており、例えば、セルガードＬＬＣ（CELGARD LLC，ノースカロライナ州シャーロット）から提供されている登録商標ＬＩＱＵＩ−ＣＥＬ接触装置を参照されたい。ＬＩＱＵＩ−ＣＥＬ接触装置は、いくつかの構成要素で組み立てられており、複数のＯリングでシールされ、機械的に（例えば、クランプによって）一緒に締めつけられている。この装置の動作は良好であるが、これらの接触装置に対する要求が増大しているため、改良について研究し採用することが求められている。例えば、Ｏリングとクランプを省略すると、コストと組み立て時間の節約になり、長期耐久性が改良される。他方、外殻に末端キャップを単に漏れ止め溶接するだけでは、クランプは省略できるが、Ｏリングが省略されず、したがって、コストと組み立て時間は低減されず、長期操作性は改良されない。加えて、接触装置の構成要素（例えば、外殻、末端キャップ、センターチューブ、微細多孔質膜、及びポッティング）は、異なる材料で作られるため、つなぎ合わせることが難しいという問題がある。さらに、通常、外側の構成要素は、金属製であり、装置の重量を増大させる。
【０００４】
熱交換器は、熱を流体から除去したり、流体に加えたりする熱伝達装置である。熱交換器は、本発明によると、温度が装置に使用されている熱可塑性材料の軟化点以下になる用途に使用されなければならない。一つの用途は、流体が体温付近である医療装置である。例えば、心臓外科手術で使用される医療装置においては、血液は体外を流れ、熱を失うので、再流入の前に、体温に加温されなければならない。この用途に使用される熱交換器は、通常、金属製である。機能的には良く動作する反面、これらは焼却できないために廃棄の問題を提起する。他方、完全に熱可塑性プラスチックの装置は焼却できる。
したがって、移行装置及びこれらの製造システムの改良のニーズがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に対して、Ｏリングとクランプを省略することができ、これによって、コストと組み立て時間の節約を可能とし、また装置を軽量化することができ、さらに焼却可能なため廃棄の問題を発生しない熱可塑性単一ボディの移行装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱可塑性単一ボディ（ユニボディ）の移行装置は、膜と該膜を囲むハウジングとを含んでなる熱可塑性単一ボディの移行装置であって、該ハウジングは熱可塑性末端キャップと熱可塑性外殻とをさらに含んでなり、該キャップと該外殻は突合せ溶接される。
また、膜ユニットと該膜ユニットを囲むハウジングとを含んでなる熱可塑性単一ボディの移行装置であって、該ユニットは膜と分散チャンネルとチューブシートとをさらに含んでなり、該膜は該チャンネルを囲み、該シートは該チャンネルの末端で該膜と該チャンネルとにつなぎ合わされ、該ハウジングは熱可塑性末端キャップと熱可塑性外殻とをさらに含んでなり、該キャップと該外殻と該シートは突合せ溶接される熱可塑性ボディの移行装置であることもできる。
【０００７】
本発明の熱可塑性単一ボディの移行装置の製造方法は、膜の束を成形する工程と、該束を外殻中に挿入する工程と、末端キャップを該束および該外殻に突合せ溶接する工程とを含んでなり、これにより、該キャップと該束と該外殻とが融着する。
また、膜の束を成形する工程と、該束の上に熱可塑性溶接片を形成する工程と、該束を外殻中に挿入する工程と、末端キャップを該束および該外殻に突合せ溶接する工程とを含んでなり、これにより、該キャップと該束と該外殻とを該溶接片を介して融着させることもできる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を説明するため、図面には現時点での好ましい形を示してあるが、当然、本発明は、図示した配置及び装置に限定されるものでない。
図面を参照すれば、図中の同一の符号は同一の構成要素を指すが、図１には、熱可塑性単一ボディの移行装置１０が示されている。本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、熱に曝すと軟化し、室温に冷却すると、元の状態に戻る高分子を指す。通常、熱可塑性樹脂の語は、ポリ塩化ビニル、ナイロン、フッ素樹脂、直鎖ポリエチレン、ポリウレタンプリポリマー、ポリスチレン、ポリプロピレン、セルロース樹脂、及びアクリル樹脂等の合成樹脂に適用される。代表的な熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン及びポリエチレン等のポリオレフィンがある。
【０００９】
本発明で用いられる単一ボディ（ユニボディ）は、例えば溶接により、最終的に単一のユニットに一体化されるいくつかの構成要素からできる装置を指す。本発明で用いられる溶接または突合せ溶接は、特に、装置の２以上の構成要素を（例えば、熱により）軟化または糊状化させた後に、構成要素をつなぎ合せる、一体化させる、又は融合するためのプロセスを指す。これらの構成要素は異なる材料でできていても、同じ材料でできていても良い。突き合わせ溶接は、漏れ止め溶接と区別される（本発明で用いられる漏れ止め溶接は、主として気密性を確保するために用いられる小断面積溶接を指す）。突き合わせ溶接プロセスにおいては、つなぎ合わされる面を、面取りする必要はなく、好ましくは、溶接材料（例えば、フィラー、溶接ワイヤまたは溶接棒）を使用せず、また、好ましくは、糊または接着剤を使用しない。その代わり、以下に詳細に説明するホットプレート溶接手法が好ましい。
【００１０】
本発明で用いられる移行装置は、物質移行または熱伝達して使用される装置を指す。物質移行装置は、接触装置またはコンタクターともよばれる。熱伝達装置は、熱交換器ともよばれる。本発明の文脈においては、接触装置と熱交換器の違いは、膜に見出される。本発明で用いられる膜は、多孔質（例えば、微細多孔質）または非多孔質であり、平らなシ−トである薄く柔軟なシートまたは中空ファイバーを指す。接触装置では、微細多孔質膜を使用し、熱交換器では非多孔質膜を使用する。以下の説明を簡潔にするために、接触装置のみを詳細に説明するが、この装置及び方法は、熱交換器にも同様に適用されることが、当業者には理解できる。
【００１１】
接触装置１０は、微細多孔質膜ユニット１１及びハウジング１８を含んでなり、Ｏリング及びクランプはない。微細多孔質膜ユニット１１は、好ましくは、分散チャンネル１６（例えば、孔をあけたセンターチューブ）の周りに巻かれた微細多孔質の中空ファイバー１２からなり、ファイバーの末端は、ポッティング樹脂を使用して、チューブシート１４中に成形されている。巻かれた微細多孔質膜１１の製造方法は、ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとする米国特許第５，２８４，５８４号に示されている。ハウジング１８は、好ましくは、外殻２０及び末端キャップ２２を含んでなる。接触装置１０は、別の構造でも可能で、ここに引用することで本明細書の記載の一部をなすものとする米国特許第５，２６４，１７１号及び第５，３５２，３６１号に示されている。好ましい実施形態として、大部分の構成要素はポリプロピレンであるが、ポッティング樹脂はポリエチレンである（以下に特記した場合を除く）。
【００１２】
図２を参照すれば、チューブシート１４には、好ましくは、シールリング２４（または溶接片）が設けられている。以下により詳細に説明するが、溶接操作中に、末端キャップ２２は、溶接点２６で外殻２０とリング２４に溶接され、さらに溶接点２８でチューブ１６に溶接される。これらの溶接点は、好ましくは、構成要素の全突合せ面に沿っている。
【００１３】
シールリング２４はあるのが好ましいが、必須ではない。好ましい実施形態として、チューブシート１４は、ポリエチレンのポッティング樹脂から形成されるが、外殻２０、末端キャップ２２及びチューブ１６はポリプロピレンでできている。これらは材料が異なるため、溶接が困難である。したがって、単純に溶接するには、好ましくはポリプロピレンのシールリング２４をシート１４に設ける。または、ポッティング樹脂は、米国特許第５，２８４，５８４号でポリエチレンと例示されているが、溶接に対しより適合性を有するポリエチレン共重合体に変えることもできる。ＤＯＷ  ２５４４５Ｎを有する共重合体の例として、ダウ・ケミカル・カンパニー（Dow Chemical Co.ミシガン州ミッドランド）から市販されているＨＤＰＥ共重合体がある。別な代替例としては、ポッティング樹脂は、溶接に適合性のあるエポキシとすることもできる。
【００１４】
図３〜６を参照すれば、本発明による製造方法が図示されている。最初に、（図３）末端キャップ２２及び外殻２０は、ホットプレート溶接器３０（２７８℃の温度、公知のように、これは材料で変わる）から間隔を離して置かれている。図４では、外殻２０及び末端キャップ２２は、ホットプレート溶接器３０に押し込まれる（約８〜１４秒間、公知のように、これは材料で変わる）。図５では、末端キャップ２２及び外殻２０は、ホットプレート溶接器３０からはずされる。図６では、キャップ２２及び外殻２０は、一緒に押し付けられ（約１０秒間、公知のように、これは材料で変わる）、これによってＯリングとクランプのない熱可塑性の単一ボディの接触装置ができる。
【００１５】
Ｏリング及びクランプ（直径４インチ）付きで製造された接触装置は、通常、約１４８０２７６Ｐａの水圧試験に耐えることができない。本発明の接触装置は、通常、約２９６０５５２Ｐａ以上の水圧試験に耐えることができる。
【００１６】
本発明は、本発明の思想又は基本的な特性から外れない限り、他の形態によって実施されても良い。したがって上述してきた発明の詳細な説明は、本発明を限定するものではなく、本発明の範囲は、添付された特許請求の範囲の通りである。
また本発明は、米国においては、１９９８年３月１２日出願の同時係属出願番号Ｎｏ．０９／０４１，３８６の部分継続出願に係るものである。
【００１７】
【発明の効果】
上記したところから明かなように、本発明によれば、Ｏリングとクランプを省略することができ、これによって、コストと組み立て時間の節約を可能とし、また装置を軽量化することができ、さらに焼却可能なため廃棄の問題を発生しない熱可塑性単一ボディの移行装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】わかりやすくするために一部分を取り除いた、本発明により製造された移行装置の平面図である。
【図２】本発明の移行装置の末端を拡大した断面図である。
【図３】本発明の製造方法の一工程を表す図である。
【図４】本発明の製造方法の一工程を表す図である。
【図５】本発明の製造方法の一工程を表す図である。
【図６】本発明の製造方法の一工程を表す図である。
【符号の説明】
１０  熱可塑性単一ボディの移行装置
１１  微細多孔質膜ユニット
１２  中空ファイバー
１４  チューブシート
１６  分散チャンネルまたは孔をあけたセンターチューブ
１８  ハウジング
２０  外殻
２２  末端キャップ
２４  シールリング
２６，２８  溶接点
【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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【図６】
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