(57)【要約】  【課題】  中空糸膜モジュールの製造工程でモジュール端部の封止材を遠心ポッティング法により注入する際に用いられる、目詰まり頻度を低減させ、分配されるポッティング材の分配量を均一化し、不良品の発生率を低減することができる簡素で安価な注入用容器、およびそれを用いた中空糸膜モジュールの製造方法を提供する。  【解決手段】  底部および該底部から起立している対向する側壁部を有している中央分配器と、該中央分配器とは別個の注入ノズルとを有するポッティング材注入用容器であって、前記注入ノズルは、前記対向する側壁部の中央分配器の中心軸とは反対側の端部に取り付けられてなるとともにポッティング材の貯留部を有し、該貯留部は、上流側から下流側にかけて先細りの形状を有し、かつ、前記中央分配器の中心軸方向に対して傾斜するように形成されているポッティング材注入用容器を用い、ポッティング材を遠心注入する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部および該底部から起立している対向する側壁部を有している中央分配器と、該中央分配器とは別個の注入ノズルとを有するポッティング材注入用容器であって、前記注入ノズルは、前記対向する側壁部の、中央分配器の中心軸とは反対側の端部に取り付けられてなるとともに、ポッティング材の貯留部を有し、該貯留部は、上流側から下流側にかけて先細りの形状を有し、かつ、前記中央分配器の中心軸方向に対して傾斜するように形成されていることを特徴とするポッティング材注入用容器。
【請求項２】
前記底部が錐形状もしくは錐台形状である、請求項１に記載のポッティング材注入用容器。
【請求項３】
前記注入ノズルの下流側端部が前記中央分配器の中心軸方向に開口している、請求項１または２に記載の注入用容器。
【請求項４】
中空糸膜が収納された筒状のケースに、請求項１〜３のいずれかのポッティング材注入用容器を用いてポッティング材を遠心注入することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を処理するための中空糸膜モジュールの製造時に用いられるポッティング材注入用容器に関するものである。詳しくは、中空糸膜モジュールの製造工程でモジュール端部の封止材を遠心ポッティング法により注入する際に用いられる、封止材を分配注入するための注入用容器、およびそれを用いた中空糸膜モジュールの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中空糸膜モジュールは、例えば図４に示すように、側面に処理液ポート２４を有する筒状のケース２２内に、多数本の中空糸膜２１を束ねて形成した中空糸膜束を挿入し、この中空糸膜束の両端を、封止材（ポッティング材）により、個々の中空糸膜自体は端部の開口（開口端部２３と以下に記載）が維持されるように封止固定してなるものである。
【０００３】
このような中空糸膜モジュールは、以下に説明されるような製造方法により製作されている。
【０００４】
まず、筒状のケース２２内に多数本の中空糸膜２１を束ねて挿入する。そして、その中空糸膜束の両端を切断し、接着剤や熱溶融等により個々の中空糸膜の目止めを行った後、図５、図６に示すように、その中空糸膜束の両端にキャップ２５を取り付ける。その後、キャップを取り付けたケース２２の処理液ポート２４に注入用容器１０１を接続し、ケース２２、注入用容器１０１の中心軸である軸Ｚを回転軸として回転させ、投入ノズル３１から投入されたポッティング材を、注入用容器１０１から配送経路１１２を経て、ケース２２の両端部に供給する。この時、ポッティング材には、ケース２２、注入用容器１０１が回転することで遠心力が働くので、密集して束ねられた中空糸膜の間に該ポッティング材が隙間なく充填されることになる。そして、ポッティング材が硬化した後、図７に示すような切断線で中空糸膜モジュールの両端部を切断することにより、中空糸膜と中空糸膜との間を封止しつつも各中空糸膜の端部を開口する。
【０００５】
このように、ポッティング材を注入し中空糸膜束端部を封止するにあたっては、従来から図５、図６に示すような注入用容器が用いられている。しかしながら、図５、図６に示す注入用容器は、底部および該底部から起立している筒状の側壁部からなる中央分配器１１１と、該中央分配器に一体的に設けられている配送経路１１２とから構成されており、かかる中央分配器１１１にポッティング材の貯留部１１４があり、一方、配送経路１１２は径が一定で、ポッティング材の移動経路としてしか機能していない。そのため、ポッティング材は、貯留部１１４から配送経路１１２に侵入する際に流速が低下し、遠心力で中央分配器１１１の上部までせり上がって注入用容器の外に飛散しやすく、これを防ぐために、例えば天板部１１５を設ける必要があり、製造コストの高騰を招いていた（特許文献１、２、３参照）。
【０００６】
また、上記のような径が一定の配送経路には封止材が詰まりやすく、配送経路の清掃や交換が頻繁に必要であった。この問題は、特に一つの注入用容器を用いて多数の中空糸膜モジュールにポッティング材を何度も繰り返して分配する場合に顕著に現れ、製造コストの高騰を招くおそれもあった。
【０００７】
さらに、ポッティング材の配送経路が中央分配器に一体的に設けられて注入用容器を構成しているため、注入用容器の製造にあたっては特定の成形法によらなければならず、また、中央分配器の底部に配送経路が一体的に設けられているため、注入用容器を積み重ねることができず、保管、運搬でコストがかかり、製造コストの高騰を招くおそれもあった。
【０００８】
なお、特許文献１〜３に示すように、中央分配器の筒状の側壁部にポッティング材の流出口を設け、該流出口にポッティング材の搬送経路となるチューブを別途設けることで、注入用容器を積み重ね可能にすることはできる。しかしながら、この方法では、別途チューブを用意する必要がある上に、チューブの径は一定であるため、ポッティング材が該チューブに侵入する際に流速が低下したりチューブ内で詰まるという問題が生じやすく、結局上記したような問題を回避することはできない。
【特許文献１】特許３８０４７０９号公報
【特許文献２】特開平９−３１３８９７号公報
【特許文献３】特開昭６３−２９６７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記した従来技術の問題を解決する為に成されたもので、その目的とするところは、中空糸膜モジュールの製造工程でモジュール端部の封止材を遠心ポッティング法により注入する際に用いられる、目詰まり頻度を低減させ、分配されるポッティング材の分配量を均一化し、不良品の発生率を低減することができる簡素で安価な注入用容器、およびそれを用いた中空糸膜モジュールの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明は、次のいずれかの構成を特徴とするものである。
【００１１】
（１）底部および該底部から起立している対向する側壁部を有している中央分配器と、該中央分配器とは別個の注入ノズルとを有するポッティング材注入用容器であって、前記注入ノズルは、前記対向する側壁部の、中央分配器の中心軸とは反対側の端部に取り付けられてなるとともに、ポッティング材の貯留部を有し、該貯留部は、上流側から下流側にかけて先細りの形状を有し、かつ、前記中央分配器の中心軸方向に対して傾斜するように形成されていることを特徴とするポッティング材注入用容器。
（２）前記底部が錐形状もしくは錐台形状である、前記（１）に記載のポッティング材注入用容器。
（３）前記注入ノズルの下流側端部が前記中央分配器の中心軸方向に開口している、前記（１）または（２）に記載の注入用容器。
（４）中空糸膜が収納された筒状のケースに、前記（１）〜（３）のいずれかのポッティング材注入用容器を用いてポッティング材を遠心注入することを特徴とする中空糸膜モジュールの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の注入用容器は、中央分配器が底部から起立している対向する側壁部を有し、かかる対向する側壁部の、中央分配器の中心軸とは反対側の端部に、注入ノズルが別途取り付けられてなり、さらに該注入ノズルがポッティング材の貯留部を有しているので、中央分配器の内部にポッティング材を実質的に貯留する必要が無く、また、ポッティング材が遠心力で中央分配器の上部までせり上がって注入用容器の外に飛散するということを防ぐことができる。そのため、中央分配器の飛散防止用の天板部が必要なく、部品削減による低コスト化が可能であり、さらに、ポッティング材を注入用容器に注入するための開口部分を大きくとることができるので、清掃も容易となる。
【００１３】
また、かかる注入ノズルに設けられた貯留部は、上流側から下流側にかけて先細りの形状、すなわち下流側断面積が上流側断面積よりも小さくなっており、さらに中央分配器の中心軸方向（ポッティング時の回転軸方向）に対して傾斜するように形成されているので、遠心力によってポッティング材が下流側に流動しやすい。そのため、ポッティング材を貯留しても注入用容器からあふれでることやポッティング材が詰まって貯留部に残存してしまうということを防ぐことができる。さらに、中央分配器にて分配されたポッティング材を効率よく筒状のケースに配送することができるので、分配量不均一などの不良品発生を防ぐことができ、また、注入用容器の清掃頻度や交換頻度も低減することができる。その結果、製造コストの高騰を防ぐことができる。
【００１４】
さらに、本発明の注入用容器は、中央分配器とは別個に製造された注入ノズルを、側壁部の中央分配器の中心軸とは反対側の端部に取り付けてなるものであるので、安価な射出成形法での製造が可能であり、さらに、注入用容器を積み重ねることができるので、保管、運搬でのコストを低減することもできる。
【００１５】
そして、注入用容器に供給されたポッティング材が初めて接触する、中央分配器の底部が錐形状もしくは錐台形状である場合、ポッティング材が、接触の際に跳ね返ることがあっても、回転軸方向に向かっていくことになる。このため、より飛散を抑制する効果が高い。また、注入ノズルの下流側端部が中央分配器の中心軸方向に開口している場合には、中空糸膜が収納された筒状のケースとかかる注入ノズルとを、アダプター等を介さず直接連結して遠心ポッティングを行うことができるので、部品点数を低減しつつもポッティング材の詰まりをより確実に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のポッティング材注入用容器について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明のポッティング材注入用容器の一実施形態を示す図で、（ａ）が上面図、（ｂ）が正面図、（ｃ）、（ｄ）が斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、本発明のポッティング材注入用容器１は、基本的に、底部１３および対向する側壁部３０を有している中央分配器１１と、その中央分配器１１とは別個の注入ノズル１２とを備えている。対向する側壁部３０は、底部１３から起立するように設けられており、さらに、供給されるポッティング材を注入ノズル１２へ導く流路を形成するように、対となる２枚の側壁が互いに対向配置されてなる。なお、このような対向する側壁部３０は、注入ノズル１２の数に応じて単数もしくは複数設けられる。一方、注入ノズル１２は、かかる対向する側壁部３０の、中央分配器の中心軸とは反対側の端部４１に取り付けられてなる。そのため、注入ノズル１２および側壁部の端部４１とは、注入ノズル１２を側壁部の端部４１に底部１３とは反対側からスライドさせて嵌合させる構造となっていることが好ましい。
【００１８】
注入ノズル１２は、ポッティング材の貯留部１４を有し、かかる貯留部１４は、上流側から下流側にかけて先細りの形状を有し、かつ、中央分配器１１の中心軸方向に対して傾斜するように形成されている。なお、本発明において貯留部とは、流速変動のためにポッティング材が一時的に留まる空間のことを言い、たとえばポッティング材が広い部分から狭い部分に流れ込む場合にあってはその広い部分でポッティング材が一時的に滞留している部分のことをいう。
本発明においては、中央分配器１１が、底部から起立している対向する側壁部３０を有し、かかる対向する側壁部３０の、中央分配器の中心軸とは反対側の端部４１に、注入ノズルが別途取り付けられてなり、さらに、中央分配器１１ではなく、かかる中央分配器１１とは別個に設けられた注入ノズル１２にポッティング材の貯留部１４が設けられているので、中央分配器１１の内部にポッティング材を実質的に貯留する必要が無く、また、ポッティング材が遠心力で中央分配器の上部までせり上がって注入用容器の外に飛散するということを防ぐことができる。そのため、中央分配器１１の飛散防止用の天板部が必要なく、部品削減による低コスト化が可能であり、さらに、ポッティング材を注入用容器１に注入するための開口部分を大きくとることができるので、清掃も容易となる。
【００１９】
また、かかる注入ノズル１２に設けられた貯留部１４は、上流側から下流側にかけて先細りの形状、すなわち下流側断面積が上流側断面積よりも小さくなっており、さらに中央分配器１１の中心軸方向に対して傾斜するように形成されているので、遠心力によってポッティング材が下流側に流動しやすい。そのため、ポッティング材を貯留しても注入用容器１からあふれでることやポッティング材が詰まって貯留部１４に残存してしまうということを防ぐことができる。さらに、中央分配器１１にて分配されたポッティング材を効率よく筒状のケースに配送することができるので、分配量不均一などの不良品発生を防ぐことができ、また、注入用容器１の清掃頻度や交換頻度も低減することができる。その結果、製造コストの高騰を防ぐことができる。
【００２０】
注入ノズル１２に設けられた貯留部１４の具体的な形状としては、たとえば図１、図２に示しているように、円錐や多角錐を、底面の中心と頂点とを結んだ直線と交わりの位置にある平面で切断した形状などを例示することができる。もちろん、多角錐の各側面交差することによって形勢される角を丸めてもよい。
【００２１】
なお、かかる貯留部１４は、ポッティング時に供給されるポッティング材の容積以上の容積を備えていることが好ましい。このような構成によれば、たとえポッティング材が注入ノズル内で詰まっても、ポッティング材が飛び散って生産設備を汚してしまうおそれが少ない。
【００２２】
本発明においては、注入用容器に供給されるポッティング材が初めて接触する、中央分配器１１の底部１３が錐形状や錐台形状であることも好ましい。錐形状とは、円錐や多角錐などの側面で形成される形状をいい、錐台形状とは、かかる円錐や多角錐などの側面とその側面を途中で切断するような切断面とで形成される形状をいう。中央分配器１１の底部１３がこのような形状の場合、遠心ポッティング時にポッティング材が底部１３に接触して跳ね返ることがあっても、回転軸方向に向かっていくことになるので、飛散を抑制する効果が高いものとなる。
【００２３】
また、注入ノズル１２は、下流側端部が中央分配器１１の中心軸方向に開口していることが好ましい。かかる形状の場合には、中空糸膜が収納された筒状ケースとかかる注入ノズル１２とを、アダプター等を介さず直接連結して遠心ポッティングを行うことができる。その結果、部品点数を低減しつつもポッティング材の詰まりをより確実に防ぐことができる。
【００２４】
さらに、本発明において、図１に示すように、一つの注入用容器で複数個の中空糸膜モジュールを製造するためは、中央分配器１１における対向する側壁部３０および注入ノズル１２を、使用する筒状のケースにおける処理液ポートの合計数設け、また、それぞれの中空糸膜モジュールごとに、中央分配器１１の中心軸方向に関する注入ノズルの長さを異ならせることが好ましい。より具体的には、それぞれの中空糸膜モジュールに対応する注入ノズルごとの回転軸方向の長さを、対象となる中空糸膜モジュールの太さ以上に長くすればよい。なお、図１の態様の場合は、合計６組の対向する側壁部３０と合計６個の注入ノズルを設けており、注入ノズルは回転軸に対して向かい合う２個を１組として、3組の長さを変えている。
【００２５】
以上のような形状のポッティング材注入用容器１は、たとえば、中央分配器１１をポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ四フッ化エチレン、ポリエステル等のプラスチックで構成し、注入ノズル１２をポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ四フッ化エチレン、ポリエステル等のプラスチックで構成することができる。中でも、中央分配器１１をポリエチレン、注入ノズル１２をポリプロピレンで構成することが好ましい。
【００２６】
本発明の注入容器は、中央分配器と注入ノズルとが別個に製造され、別個に製造された注入ノズルが中央分配器を構成する側壁部に取り付けられてなるので、安価な射出成形法での製造も可能となる。
【００２７】
さらに、本発明の注入容器は、かかる注入ノズルが中央分配器の底部ではなく、側壁部に取り付けられる、すなわち、側壁部から径方向に突出するように取り付けられるので、注入用容器を積み重ねて、保管、運搬することが可能となる。
【００２８】
続いて、上記したポッティング材注入用容器を用い、中空糸膜が装填された筒状のケースの端部にポッティング材を遠心注入する態様を、図２〜図４に基づいて説明する。図２は、上記した本発明のポッティング材注入用容器と中空糸膜が装填された筒状のケースとを接続した一実施形態を示す断面図である。図３は、図２の上面図であり、一つの注入用容器１で合計３つの中空糸膜モジュールを製造する様子を示す図である。そして、図４は、かかるポッティングによって得られる中空糸膜モジュールの縦断面図である。
【００２９】
本発明のポッティング材注入用容器１は、注入ノズル１２を介して、中空糸膜が装填された筒状のケース２２の処理液ポート２４に接続される。このとき、注入ノズル１２と処理液ポート２４との間にはアダプター等を介してもよいが、流路抵抗を低減する観点から、注入ノズル１２の下流側端部を、中央分配器１１の中心軸方向に開口しておき、かかる注入ノズル１２と筒状のケース２２とを直接接続することが好ましい。
【００３０】
なお、筒状のケース２２には多数本の中空糸膜２１を束ねて挿入し、中空糸膜束の両端に関しては、接着剤や熱溶融等により個々の中空糸膜の目止めを行っておく。また、図２に示すように、筒状のケース２２の両端にはキャップ２５を取り付ける。
【００３１】
その後、筒状のケース２２およびポッティング材注入用容器１を、中央分配器１１の中心軸である軸Ｚを回転軸として回転させながら、投入ノズル３１からポッティング材注入用容器１の中央分配器１１へポッティング材を投入する。投入されたポッティング材は、中央分配器１１に実質的に留まることなく注入ノズル１２の貯留部１４へ流れ、かかる貯留部１４が先細りの形状を有しているため流速が遅くなり、貯留部１４に実質的に留まることとなる。しかしながら、貯留部１４は中央分配器１１の中心軸方向に対して傾斜するように形成されているので、遠心力がポッティング材に作用し、ポッティングはかかる遠心力をうけて下流側に流動する。そのため、ポッティング材は、流速が低下して貯留部１４で一時的に滞留するものの、注入用容器から溢れ出たり注入ノズルで詰まって貯留部に残存してしまうことにはなりにくい。
【００３２】
なお、本発明においては、たとえポッティング材が注入ノズル内で詰まっても、貯留部１４がポッティング時に供給されるポッティング材の容積以上の容積を備えている場合には、ポッティング材が飛び散って生産設備を汚してしまうおそれがさらに少なく、ポッティング異常は、製造される中空糸膜モジュールや注入用容器の重量を測定することで、大きなトラブルに発展する前に発見することができる。
【００３３】
本発明において、筒状のケース２２には、たとえばポリスチレン、ポリカーボネート、ポリプロピレン、あるいはポリサルホン等のプラスチックからなるものを用いればよい。      
【００３４】
また、ポッティング材としては、ポリウレタン、シリコーン、またはエポキシ等の高分子材料、好適には、２液混合硬化型の高分子接着剤を用いることができる。
【００３５】
なお、図３においては、中空糸膜モジュール３本に対して同時に遠心ポッティングを実施しているが、一度に製造する中空糸膜モジュールの数は、注入ノズルを設ける数およびその長さを変更することで１本、２本、または４本以上の複数本とすることが可能である。
【実施例】
【００３６】
図１〜図３に示すように、中空糸膜モジュール３本用の注入用容器を用いて遠心ポッティングを行い、血液透析用の中空糸膜モジュールを得た。
【００３７】
なお、注入用容器の材質を、中央分配器はポリエチレン、注入ノズルはポリプロピレンとした。中空糸膜束には、特開２００１−１７０１７２号公報の実施例に開示されているポリサルホンからなる中空糸膜を用いた。中空糸膜の外径は２８０μｍ、膜厚は４０μｍであった。中空糸膜は、９６００本を筒状のケースに装填し、中空糸膜束の両端を熱溶融して予め中空糸膜の目止めを行った。また、ポッティング材には日本ポリウレタン（株）のウレタン樹脂（品名：ＫＣ３９９／Ｎ４２２３）を用いて、約８０Ｇの遠心力下で隔壁を形成し、中空糸膜束の両端部を筒状のケース(三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製のポリカーボネート)の内壁に固定した。
【００３８】
このようにして形成された隔壁を鋭利な刃物で切断し、ポッティング材の端面で中空糸膜を開口させ、それを表面に露出させた。その後、筒状のケースの両端部にマニホールドを形成するためのヘッダー（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製のポリカーボネート）をそれぞれ超音波接着で接合して、図４に示す中空糸膜モジュールを得た。
【００３９】
この方法を繰り返したところ、連続して２０回、目詰まりを生じたり、遠心ポッティング中にポッティング材が飛散したりすることなく、中空糸膜モジュールの製造を行うことができた。また、２１回目には目詰まりが生じたが、その際もポッティング材が飛散することはなく、生産設備を汚すことはなかった。
【００４０】
さらに、この実施例で用いた注入用容器は、積み重ねが容易であった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のポッティング材注入用容器は、血液の透析用として用いる中空糸膜モジュールを遠心ポッティング法により製造する際に用いるほか、人工肺、下排水の浄化や、飲料水の製造、燃料電池の加湿装置等の広い用途にわたる中空糸膜モジュールを遠心ポッティング法により製造する際に用いることができ、その応用範囲がこれらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のポッティング材注入用容器の一実施形態を示す図である。
【図２】本発明の中空糸膜モジュールの製造方法の一実施形態を示す図であって、図１に示すポッティング材注入用容器と中空糸膜が装填された筒状のケースとを接続した形態を示す断面図である。
【図３】図２を上方から見た図である。
【図４】中空糸膜モジュールの縦断面図である。
【図５】従来の注入用容器で血液の透析用として用いる中空糸膜モジュールを遠心ポッティング法により製造した場合の態様を示す部分断面図である。
【図６】従来の注入用容器で血液の透析用として用いる中空糸膜モジュールを遠心ポッティング法により製造した場合の態様を示す部分断面図である。
【図７】血液の透析用として用いる中空糸膜モジュールの製造工程の中空糸膜モジュールの両端部を切断する部分を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    注入用容器
２    中空糸膜モジュール
１１    中央分配器
１２    注入ノズル
１３    底部
１４    貯留部
２１    中空糸膜
２２    筒状のケース
２３    開口端部
２４    処理液ポート
２５    キャップ
２６    ヘッダー
３０    対向する側壁部
３１    ポッティング材の投入ノズル
４１    対向する側壁部の、中央分配器の中心軸とは反対側の端部
１０１    注入用容器
１１１    中央分配器
１１２    配送経路
１１４    貯留部
１１５    天板部
【図１】
2009131746.tif 000003
【図２】
2009131746.tif 000004
【図３】
2009131746.tif 000005
【図４】
2009131746.tif 000006
【図５】
2009131746.tif 000007
【図６】
2009131746.tif 000008
【図７】
2009131746.tif 000009