(57)【要約】【課題】膜モジュールにおいて高圧気体の導入時の中空糸膜の損傷を防止しつつ、中空糸膜の材質や構造の自由度を確保する。【解決手段】膜モジュール１は、中空糸膜Ａが収容された膜収容部１０と、膜収容部１０の壁面に形成され、中空糸膜Ａの一次側に通じる第１のノズル２０及び第２のノズル２１と、膜収容部１０の壁面に形成され、中空糸膜Ａの二次側に通じる第３のノズル２２及び第４のノズル２３と、を有している。第２のノズル２１の流路径Ｄ２は、第１のノズル２０の流路径Ｄ１の１／５〜１／３である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜モジュールであって、
中空糸膜が収容された膜収容部と、
前記膜収容部の壁面に形成され、前記中空糸膜の一次側に通じる第１のノズル及び第２のノズルと、
前記膜収容部の壁面に形成され、前記中空糸膜の二次側に通じる第３のノズル及び第４のノズルと、を有し、
前記第２のノズルの流路径が、前記第１のノズルの流路径の１／５〜１／３である、膜モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の膜モジュールは、前記第１のノズルから濾過原液を流入し、前記第３のノズル又は第４のノズルの少なくとも一方から濾過液を流出する濾過用のモジュールである。
【請求項３】
前記中空糸膜は、ウィルス除去用の膜である、請求項１又は２に記載の膜モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、血液浄化療法、血漿交換療法などの医療分野、水の浄化や水質の調整などの水処理分野、血漿分画製剤やバイオ医薬品などの製造工程におけるウィルス除去などの濾過処理には、内部に中空糸膜を内蔵した膜モジュールが用いられている。この種の膜モジュールには、中空糸膜が収容された筒状の膜収容部を有し、当該膜収容部に中空糸膜の一次側に通じる２つのノズルと、中空糸膜の二次側に通じる２つのノズルが形成されているものがある。
【０００３】
上記膜モジュールを用いた濾過処理は、濾過処理用回路に膜モジュールを接続し、例えば膜モジュールの中空糸膜の一次側の一方のノズルから濾過原液を流入し、中空糸膜を通過させ、中空糸膜で濾過された濾過液を二次側のノズルから流出させることによって行われている。
【０００４】
ところで、上述のような膜モジュールは、一般的に高い中空糸膜の膜性能が要求されるため、膜モジュールの製造時には、高圧のエアを膜モジュールに導入して中空糸膜の膜性能を検査するリーク試験が行われる。また、濾過処理を行う際には、処理開始前に高圧、高温の蒸気を膜モジュールに導入して膜モジュール内を滅菌する滅菌処理を行う場合もある（特許文献１参照）。これらのリーク試験や滅菌処理では、例えば高圧の気体を少なくとも中空糸膜の一次側の一方のノズルから導入し他方のノズルから排出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２０７７４４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、上述のようなリーク試験時や滅菌処理時には、中空糸膜の一次側の一方のノズルから他方のノズルに向けて膜収容部内を気体が高速で流れる。このため、その高速気流により中空糸膜が暴れて、中空糸膜が損傷する恐れがある。中空糸膜の損傷を防止するため、強度の高い中空糸膜を使用すると、その分中空糸膜の材質や構造が制限され、膜性能やコストに影響を与える。
【０００７】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、高圧気体の導入時の中空糸膜の損傷を防止しつつ、中空糸膜の材質や構造の自由度を確保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】
上記目的を達成する本発明は、膜モジュールであって、中空糸膜が収容された膜収容部と、前記膜収容部の壁面に形成され、前記中空糸膜の一次側に通じる第１のノズル及び第２のノズルと、前記膜収容部の壁面に形成され、前記中空糸膜の二次側に通じる第３のノズル及び第４のノズルと、を有し、前記第２のノズルの流路径が、前記第１のノズルの流路径の１／５〜１／３である。
【０００９】
本発明によれば、中空糸膜の一次側に通じる第２のノズルの流路径が第１のノズルの流路径の１／５〜１／３であるので、例えばリーク試験時や滅菌処理時に第１のノズルから第２のノズルに向けて高圧の気体が導入されても、膜収容部内で気流の速度が低下し、気流による中空糸膜の損傷を防止できる。また、強度が低い中空糸膜も使用することができ、中空糸膜の材質や構造の自由度を確保できる。
【００１０】
また、上記膜モジュールは、前記第１のノズルから濾過原液を流入し、前記第３のノズル又は第４のノズルの少なくとも一方から濾過液を流出する濾過用のモジュールであってもよい。
【００１１】
前記中空糸膜は、ウィルス除去用の膜であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高圧気体の導入時の中空糸膜の損傷を防止しつつ、中空糸膜の材質や構造の自由度を確保できるので、膜モジュールの信頼性を向上し、またコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】膜モジュールの構成の概略を示す断面図である。
【図２】濾過処理用回路の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。図１は、本実施の形態にかかる膜モジュール１の構成の概略を示す縦断面の説明図である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
膜モジュール１は、例えば図１に示すように中空糸膜Ａを収容する円筒状の膜収容部１０を有している。中空糸膜Ａの両端部は、膜収容部１０の内壁にポッティング剤Ｂによって固定されている。中空糸膜Ａは、数本から数千本、更には数万本が固定されることもある。中空糸膜Ａは、その両端部の固定面において均一に分散されて固定されることが望ましい。膜収容部１０は、例えば筒状部１０ａの両側の開口を蓋部１０ｂで閉鎖する構造を有している。
【００１６】
膜収容部１０の長手方向の両端部（蓋部１０ｂ）の壁面には、中空糸膜Ａの一次側（膜の内側）に通じ、通液可能な第１のノズル２０と第２のノズル２１が形成されている。また、膜収容部１０の筒状部１０ａの側壁面には、中空糸膜Ａの二次側（膜の外側）に通じ、通液可能な第３のノズル２２と第４のノズル２３が形成されている。
【００１７】
第２のノズル２１の流路径Ｄ２は、第１のノズル２０の流路径Ｄ１の１／５〜１／３に形成されている。
【００１８】
また、第４のノズル２３の流路径Ｄ４と第３のノズル２２の流路径Ｄ３は、第１のノズル２０の流路径Ｄ１と同程度であってもよい。
【００１９】
なお、ノズル２０〜２３は、内径が一定であってもよいし、テーパ形状などにより内径が変動していてもよい。内径が変動する場合、流路径は最小の内径とする。ここで、ノズル２０〜２３の流路がテーパー形状の場合、その勾配の角度は０．５〜２度程度である。モジュール１の材質は、一般的にプラスチックであることが多く、その製造は射出成形によって行われることが多い。ノズル２０〜２３の流路部分は、射出成形においては、例えばそれに合った金型を抜くように成形されるが、抜く際にスムーズに抜けるようにテーパーが施されている。テーパーは、金型を抜く方向に向けて広がっている。その角度が０．５〜２度程度である。同じように、ハウジング本体（筒状部１０ａ）やヘッダー（蓋部１０ｂ）なども射出成形で製造されるが、射出成形で金型を抜くような部位には、０．１〜２度程度のテーパーの勾配角度が施されている。テーパーは、ノズルと同じように金型を抜く方向に向けて広がっている。例えばハウジング本体のテーパーは、膜収容部１０の中心から長手方向の両端部に向けて広がっている。
【００２０】
以上のように構成された膜モジュール１がリーク試験又は滅菌処理される場合には、高圧の気体（エアや蒸気）が第１のノズル２０から膜収容部１０内に供給され、第２のノズル２１から排出される。このとき、第２のノズル２１の流路径Ｄ２が第１のノズル２０の流路径Ｄ１の１／５〜１／３程度と狭く、第２のノズル２１の流路径Ｄ２の流路抵抗が相対的に大きくなるので、膜収容部１０の中空糸膜Ａの内側（一次側）を通る気流速度は遅くなる。
【００２１】
膜モジュール１を用いて濾過処理を行う際には、例えば図２に示すように膜モジュール１が濾過処理用回路３０に接続される。濾過処理用回路３０は、例えば濾過原液のタンク４０と、当該タンク４０から膜モジュール１の第１のノズル２０に接続されたチューブ４１と、膜モジュール１の第３のノズル２２及び第４のノズル２３に接続されたチューブ４２を有している。なお、このとき、第２のノズル２１にはキャップが取り付けられ、第２のノズル２１は閉鎖されるが、濾過を開始する前に、中空糸内部に存在する空気などを抜く空気抜き穴として利用しても良い。
【００２２】
そして、タンク４０からチューブ４１を通じて膜モジュール１に供給された濾過原液は、第１のノズル２０から膜収容部１０に導入され、中空糸膜Ａの一次側から二次側に流れ出ることによってウィルスが除去されて濾過される。濾過液は、例えば第３のノズル２２と第４のノズル２３のいずれからかチューブ４２に排出される。
【００２３】
本実施の形態によれば、中空糸膜Ａの一次側に通じる第２のノズル２１の流路径Ｄ２が第１のノズル２０の流路径Ｄ１の１／５〜１／３であるので、例えばリーク試験時や滅菌処理時に第１のノズル２０から第２のノズル２１に向けて高圧の気体が導入されても、膜収容部１０内で気流の速度が低下し、気流による中空糸膜Ａの損傷を防止できる。また、強度が低い中空糸膜Ａも使用することができ、中空糸膜Ａの材質や構造の自由度を確保できる。
【００２４】
なお、上述のように膜モジュール１を濾過用のモジュールとして用いる場合、濾過原液を第１のノズル２０から流入させ、第３のノズル２２又は第４のノズル２３の両方から流出させてもよい。
【００２５】
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。
【００２６】
例えばノズル２０〜２３の形状においては、例えば、フェルール、ルアーロックフィッティング、フランジなどが使用できる。フェルールはＡＳＭＥ規格（ＡＳＭＥ  ＢＰＥ）、ルアーロックフィッティングはＩＳＯ ５９４規格などを使用することができる。
【００２７】
モジュール１の材質には、ステンレスなどの金属や熱可塑性樹脂などが使用できる。熱可塑性樹脂を用いる場合、例えば、強度や透明性で優れるポリカーボネート、更に耐熱性や耐薬品性に優れるポリスルホンなどが使用される。例えば、ポリカーボネートの引張降伏応力は６０〜６９ＭＰａ（ＩＳＯ  ５２７−１／−２、５０ｍｍ／ｍｉｎ）、荷重たわみ温度１３８〜１４５℃（ＩＳＯ  １７９−１／−２、０．４５ＭＰａ）、１２５〜１３２℃（ＩＳＯ  １７９−１／−２、１．８０ＭＰａ）、光線透過率８８〜９２（ＡＳＴＭ  Ｄ  １００３、厚さ３ｍｍ）などの物性を持ったものが使用できる。また、例えば、ポリスルホンの引張降伏応力は７０〜１００ＭＰａ（ＩＳＯ  ５２７−１／−２、５０ｍｍ／ｍｉｎ）、荷重たわみ温度１８０〜２２０℃（ＩＳＯ  １７９−１／−２、０．４５ＭＰａ）、１７０〜２１０℃（ＩＳＯ  １７９−１／−２、１．８０ＭＰａ）などの物性を持ったものが使用できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、高圧気体が導入される膜モジュールの中空糸膜の損傷を防止する際に有用である。
【符号の説明】
【００２９】
１  膜モジュール
１０  膜収容部
２０  第１のノズル
２１  第２のノズル
２２  第３のノズル
２３  第４のノズル
Ｄ１  第１のノズルの流路径
Ｄ２  第２のノズルの流路径
Ｄ３  第３のノズルの流路径
Ｄ４  第４のノズルの流路径
Ａ  中空糸膜
【図１】
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【図２】
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