JP7090436B2 - Hollow fiber membrane module and its manufacturing method, and molding mold for the potting part of the hollow fiber membrane module - Google Patents

Hollow fiber membrane module and its manufacturing method, and molding mold for the potting part of the hollow fiber membrane module Download PDF

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Description

本発明は、中空糸膜モジュールとその製造方法、および中空糸膜モジュールのポッティング部の成型用型に関する。 The present invention relates to a hollow fiber membrane module, a method for manufacturing the same, and a mold for molding a potting portion of the hollow fiber membrane module.

従来、中空糸膜型血液浄化器(本明細書では「中空糸膜モジュール」と呼ぶ)は、血液透析、血液濾過、血漿分離、血漿成分分画等の体外循環式の血液浄化療法に応じて各種のものが開発されており、膜分離技術を利用した多くの血液浄化療法等に利用されている。 Conventionally, a hollow fiber membrane type blood purifier (referred to as a "hollow fiber membrane module" in the present specification) is used for extracorporeal circulation type blood purification therapy such as hemodialysis, blood filtration, plasma separation, and plasma component fractionation. Various types have been developed and are used in many blood purification therapies using membrane separation technology.

中空糸膜モジュールは、一般には、側部にポートが設けられた円筒状の本体容器に中空糸膜の束を装填し、ウレタンなどのポッティング材によって中空糸膜束を本体容器に接着固定した後、本体容器の両端にヘッダーを取り付けることによって構成されたモジュールからなる。この中空糸膜モジュールを使って血液透析は、透析液を入口側のポートに流入させ、出口ポートから流出させることで本体容器内を流通させ、また、血液を血液入口側ヘッダーから中空糸膜へと流入させ、血液出口側ヘッダーへと向けて流通させることによって行われる。 In a hollow fiber membrane module, generally, a bundle of hollow fiber membranes is loaded into a cylindrical main body container provided with a port on the side, and the hollow fiber membrane bundle is bonded and fixed to the main body container with a potting material such as urethane. , Consists of a module configured by attaching headers to both ends of the body container. In hemodialysis using this hollow fiber membrane module, dialysate flows into the port on the inlet side and flows out from the outlet port to circulate in the main body container, and blood flows from the header on the blood inlet side to the hollow fiber membrane. It is done by inflowing and circulating toward the blood outlet side header.

このような血液透析を行う際、ヘッダーと本体容器との接合部分から液体が漏れ出ることがないように液密に封止されている必要があり、例えば、ポッティング部とヘッダー内面の当接部とを当接させる等の構成がとられている(例えば、特許文献1参照)。 When performing such hemodialysis, it is necessary to seal the liquid tightly so that the liquid does not leak from the joint portion between the header and the main body container. For example, the contact portion between the potting portion and the inner surface of the header. (For example, see Patent Document 1).

国際公開第2013/146663号International Publication No. 2013/146663

しかし、ポッティング部とヘッダー内面の当接部とが完全に当接していない場合、液体の封止が不完全となり、例えば血液が封止部より外側に漏れて閉塞空間にとどまることが起こり得る。そうすると、残血し、返血時に患者の体内に固形物が移動する可能性がある。 However, if the potting portion and the abutting portion on the inner surface of the header are not completely abutted, the liquid may be incompletely sealed, and for example, blood may leak to the outside of the sealing portion and stay in the closed space. Then, residual blood may be left and solid matter may move into the patient's body when the blood is returned.

一方で、封止部において完全な封止性(封止能力)を得ようと、容器に対してより深くまでヘッダーを押し込むと、ポッティング部の樹脂が割れ、却って十分な封止性が得られなくなるおそれがある。 On the other hand, if the header is pushed deeper into the container in order to obtain complete sealing performance (sealing ability) in the sealing portion, the resin in the potting portion cracks, and on the contrary, sufficient sealing performance is obtained. It may disappear.

そこで、本発明は、ポッティング部の樹脂割れを抑制し、中空糸膜モジュールの十分な封止性が確保された中空糸膜モジュールとその製造方法、および中空糸膜モジュールのポッティング部の成型用型を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention relates to a hollow fiber membrane module and a manufacturing method thereof in which the resin cracking of the potting portion is suppressed and sufficient sealing performance of the hollow fiber membrane module is ensured, and a mold for molding the potting portion of the hollow fiber membrane module. The challenge is to provide.

本発明の一態様に係る中空糸膜モジュールは、
一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
中空糸膜の束を、筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、
ヘッダーと筒状容器が互いに固定された固定部と、
ヘッダーの内側当接面とポッティング部とが当接してヘッダーの内側空間を液密封止する当接部と、
を備え、
ポッティング部のうち、容器の端部から突出したポッティング突出部の表面外周部の側壁の角度が90度より小さいことを特徴とする。
The hollow fiber membrane module according to one aspect of the present invention is
A cylindrical container with one end and the other end open,
A bundle of hollow fiber membranes loaded in the tubular container,
A potting part that embeds and fixes a bundle of hollow fiber membranes at both ends of a tubular container,
Headers with nozzles that serve as fluid inlets and outlets, which are provided at both ends of the tubular container,
A fixing part where the header and the tubular container are fixed to each other,
A contact portion where the inner contact surface of the header and the potting portion are in contact with each other to hermetically seal the inner space of the header.
Equipped with
Among the potting portions, the angle of the side wall of the outer peripheral portion of the surface of the potting protrusion protruding from the end of the container is smaller than 90 degrees.

この態様によれば、ヘッダーを筒状容器のほうへ押し込みすぎたとしても、ポッティング部の樹脂割れを抑制し、中空糸膜モジュールの十分な封止性を確保しやすくする。 According to this aspect, even if the header is pushed too much toward the tubular container, the resin cracking of the potting portion is suppressed, and it becomes easy to secure sufficient sealing property of the hollow fiber membrane module.

上記態様の中空糸膜モジュールにおいて、ポッティング部の表面外周部の側壁の角度が45度以上85度以下であってもよい。 In the hollow fiber membrane module of the above aspect, the angle of the side wall of the outer peripheral portion of the surface of the potting portion may be 45 degrees or more and 85 degrees or less.

上記態様の中空糸膜モジュールにおいて、ポッティング部の高さが、0.4mm以上3mm以下であってもよい。 In the hollow fiber membrane module of the above aspect, the height of the potting portion may be 0.4 mm or more and 3 mm or less.

上記態様の中空糸膜モジュールにおいて、ポッティング部の表面外周部の全周方向における高さの差が0.05mm以上0.5mm以下であることが好ましい。 In the hollow fiber membrane module of the above aspect, it is preferable that the difference in height of the outer peripheral portion of the surface of the potting portion in the entire circumferential direction is 0.05 mm or more and 0.5 mm or less.

上記態様の中空糸膜モジュールにおいて、ポッティング部の表面外壁部の側壁の外周根元部が、ポッティング部と筒状容器の境にあってもよい。 In the hollow fiber membrane module of the above aspect, the outer peripheral root portion of the side wall of the surface outer wall portion of the potting portion may be at the boundary between the potting portion and the tubular container.

上記態様の中空糸膜モジュールにおいて、ポッティング部の表面外壁部の側壁の外周根元部が、筒状容器の開口端面と接していてもよい。 In the hollow fiber membrane module of the above aspect, the outer peripheral root portion of the side wall of the surface outer wall portion of the potting portion may be in contact with the open end surface of the tubular container.

本発明の一態様に係る中空糸膜モジュールの製造方法は、
一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
中空糸膜の束を、筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、を備えた中空糸膜モジュールの製造方法であって、
ポッティング部のうち、容器の端部から突出したポッティング突出部の表面外周部の側壁の角度が、ヘッダーと当接した状態で90度より小さい当該ポッティング部を形成する工程と、
ヘッダーの内部空間が液密に封止されるようにヘッダーの内側当接面とポッティング突出部とを当接させる工程と、
ヘッダーと筒状容器を互いに固定する固定工程と、を含むことを特徴とするものである。
The method for manufacturing a hollow fiber membrane module according to one aspect of the present invention is as follows.
A cylindrical container with one end and the other end open,
A bundle of hollow fiber membranes loaded in the tubular container,
A potting part that embeds and fixes a bundle of hollow fiber membranes at both ends of a tubular container,
A method for manufacturing a hollow fiber membrane module, which is provided at both ends of a tubular container and has a header having a nozzle portion that serves as an inlet / outlet for a fluid.
Among the potting portions, a step of forming the potting portion in which the angle of the side wall of the outer peripheral portion of the surface of the potting protrusion protruding from the end of the container is smaller than 90 degrees in a state of being in contact with the header.
The process of bringing the inner contact surface of the header into contact with the potting protrusion so that the internal space of the header is hermetically sealed, and
It is characterized by including a fixing step of fixing the header and the tubular container to each other.

上記態様の中空糸膜モジュールの製造方法は、
筒状容器内に中空糸膜の束を装填する工程と、
ポッティング部の成型用型を、筒状容器の開口端面に装着する工程と、
開口端面に遠心成型により樹脂をポッティングする工程と、
樹脂が硬化した後に成型用型を外し、ポッティング部を切断して中空糸膜の束の端面を開口させる工程と、
をさらに含むものであってもよい。
The method for manufacturing the hollow fiber membrane module according to the above aspect is as follows.
The process of loading a bundle of hollow fiber membranes into a tubular container,
The process of attaching the molding mold of the potting part to the open end face of the cylindrical container,
The process of potting resin on the end face of the opening by centrifugal molding,
After the resin has hardened, the molding mold is removed, the potting part is cut, and the end face of the bundle of hollow fiber membranes is opened.
May further be included.

上記態様の中空糸膜モジュールの製造方法では、固定工程において超音波溶着を行ってもよい。 In the method for manufacturing a hollow fiber membrane module according to the above aspect, ultrasonic welding may be performed in the fixing step.

上記態様の中空糸膜モジュールの製造方法では、固定工程においてレーザー溶着を行ってもよい。 In the method for manufacturing a hollow fiber membrane module according to the above aspect, laser welding may be performed in the fixing step.

上記態様の中空糸膜モジュールの製造方法では、固定工程においてねじ止めを行ってもよい。 In the method for manufacturing a hollow fiber membrane module according to the above aspect, screwing may be performed in the fixing step.

本発明の一態様に係る成型用型は、
一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
中空糸膜の束を、筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、を備えた中空糸膜モジュールの製造に用いる、ポッティング部の成型用型であって、
ポッティング部の表面外周部の側壁の角度が、ヘッダーと当接した状態で90度より小さく維持される構造に当該ポッティング部を形成するための、90度より小さいテーパの構造を有する、というものである。
The molding mold according to one aspect of the present invention is
A cylindrical container with one end and the other end open,
A bundle of hollow fiber membranes loaded in the tubular container,
A potting part that embeds and fixes a bundle of hollow fiber membranes at both ends of a tubular container,
A mold for molding a potting portion used for manufacturing a hollow fiber membrane module provided with a header having nozzle portions serving as an inlet / outlet for a fluid provided at both ends of a tubular container.
It has a tapered structure smaller than 90 degrees for forming the potting portion in a structure in which the angle of the side wall of the outer peripheral portion of the surface of the potting portion is maintained to be smaller than 90 degrees in the state of being in contact with the header. be.

本発明によれば、ポッティング部の樹脂割れを抑制し、中空糸膜モジュールの十分な封止性が確保された中空糸膜モジュールとその製造方法、および中空糸膜モジュールのポッティング部の成型用型を提供することができる。 According to the present invention, a hollow fiber membrane module and a manufacturing method thereof, in which resin cracking of the potting portion is suppressed and sufficient sealing performance of the hollow fiber membrane module is ensured, and a mold for molding the potting portion of the hollow fiber membrane module. Can be provided.

中空糸膜モジュールの構成の一例を示す縦断面の模式図である。It is a schematic diagram of the vertical cross section which shows an example of the structure of the hollow fiber membrane module. 超音波ホーンによるヘッダーと筒状容器との溶着開始時点での接合部分およびその周辺を示す拡大断面図である。It is an enlarged cross-sectional view which shows the joint part and its periphery at the time of the start of welding of a header and a tubular container by an ultrasonic horn. ヘッダーと筒状容器を超音波溶着した際の様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state when the header and the tubular container were ultrasonically welded. ヘッダーと筒状容器とが溶着された状態の接合部分およびその周辺を示す拡大断面図である。It is an enlarged sectional view which shows the joint part in a state where a header and a tubular container are welded, and the periphery thereof. ポッティング突出部の側壁の角度αが90度未満で、ポッティング部の表面外壁部の側壁の外周根元部が、ポッティング部と筒状容器の境にある場合の、(A)ヘッダーを押し込む前の状態における当該ヘッダー、筒状容器、ポッティング部の一部を示す縦断面図と、(B)ヘッダーを押し込んだ後の状態における縦断面図である。(A) State before pushing the header when the angle α of the side wall of the potting protrusion is less than 90 degrees and the outer peripheral root of the side wall of the outer wall of the surface of the potting part is at the boundary between the potting part and the cylindrical container. It is a vertical cross-sectional view which shows a part of the said header, a cylindrical container, and a potting part in (B), and (B) is a vertical cross-sectional view in the state after pushing in. ポッティング突出部の側壁の角度αが90度未満でポッティング部の表面外壁部の側壁の外周根元部が、筒状容器の開口端面と接している場合の、(A)ヘッダーを押し込む前の状態における当該ヘッダー、筒状容器、ポッティング部の一部を示す縦断面図と、(B)ヘッダーを押し込んだ後の状態における縦断面図である。(A) In the state before pushing the header when the angle α of the side wall of the potting protrusion is less than 90 degrees and the outer peripheral root of the side wall of the surface outer wall of the potting is in contact with the open end surface of the tubular container. It is a vertical sectional view which shows a part of the said header, a cylindrical container, and a potting part, and (B) is a vertical sectional view in the state after pushing in the header. ポッティング部の割れが抑制されることについて説明するための、押し込み前から押し込み後までを(A)~(C)の時系列に沿って示す、ヘッダー、筒状容器、ポッティング部の部分縦断面図である。Partial vertical cross-sectional view of the header, the tubular container, and the potting portion, showing from before pushing to after pushing along the time series of (A) to (C) for explaining that the cracking of the potting portion is suppressed. Is. 中空糸膜モジュールの製造方法を(A)~(E)の順で示す概略図である。It is the schematic which shows the manufacturing method of the hollow fiber membrane module in the order of (A)-(E). 比較例2(ポッティング突出部の側壁の角度が90度の場合)におけるウレタン高さとウレタン高低差の値とその場合の結果(ウレタン割れ発生の有無)を示すグラフである。It is a graph which shows the value of the urethane height and the urethane height difference in Comparative Example 2 (when the angle of the side wall of the potting protrusion is 90 degrees) and the result (presence or absence of urethane cracking) in that case. 本発明の実施例1(ポッティング突出部の側壁の角度が70度の場合)におけるウレタン高さとウレタン高低差の値とその場合の結果(ウレタン割れ発生の有無)を示すグラフである。It is a graph which shows the value of the urethane height and the urethane height difference in Example 1 of the present invention (when the angle of the side wall of the potting protrusion is 70 degrees) and the result (presence or absence of urethane cracking) in that case. 本発明の実施例2(ポッティング突出部の側壁の角度が80度の場合)におけるウレタン高さとウレタン高低差の値とその場合の結果(ウレタン割れ発生の有無)を示すグラフである。It is a graph which shows the value of the urethane height and the urethane height difference in Example 2 of the present invention (when the angle of the side wall of the potting protrusion is 80 degrees) and the result (presence or absence of urethane cracking) in that case. ポッティング部の切断面が左右非対称である場合の(A)ヘッダー押し込み前、(B)ヘッダー押し込み後 の状態を比較例として示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view which shows the state before (A) the header is pushed and (B) after the header is pushed in the case where the cut surface of a potting part is asymmetrical, as a comparative example. ポッティング部の切断面が左右非対称である別例を示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view showing another example in which the cut surface of a potting portion is asymmetrical. ポッティング部あるいは筒状容器に対してヘッダーが傾いた状態を比較例として示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view which shows the state which the header is tilted with respect to a potting part or a cylindrical container as a comparative example. ヘッダーの形状が左右非対称である場合を比較例として示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view which shows the case where the shape of a header is asymmetrical left and right as a comparative example. ヘッダーの中心と筒状容器の中心が互いにずれている場合を比較例として示す部分断面図である。It is a partial cross-sectional view which shows the case where the center of a header and the center of a tubular container are deviated from each other as a comparative example. ポッティング部の側壁の角度αが90である従前と同様の構造のポッティングを押し込む前から押し込んだ後までを(A)~(C)の時系列に沿って比較例1として示す、ヘッダー、筒状容器、ポッティング部の部分縦断面図である。The header and the tubular shape are shown as Comparative Example 1 along the time series of (A) to (C) from before pushing the potting having the same structure as before in which the angle α of the side wall of the potting portion is 90 to after pushing. It is a partial vertical sectional view of a container and a potting part. 比較例2および実施例1,2におけるポッティング突出部、その高さ(ウレタン高さ)等について説明する図である。It is a figure explaining the potting protrusion, the height (urethane height) and the like in Comparative Example 2 and Examples 1 and 2. 比較例2および実施例1,2におけるポッティング突出部の高低差(ウレタン高低差)について説明する図である。It is a figure explaining the height difference (urethane height difference) of the potting protrusion in Comparative Example 2 and Examples 1 and 2. ウレタン高低差がある場合のウレタン高さを当該ウレタンの外周に渡って複数箇所を等間隔で測定する場合について説明する図である。It is a figure explaining the case where the urethane height when there is a difference in urethane height is measured at a plurality of points at equal intervals over the outer circumference of the urethane. (A)ポッティング突出部の側壁が円錐状である場、(B)ポッティング突出部の側壁が曲線状に外側に膨らんだ形状である場合のヘッダー、筒状容器、ポッティング部の部分縦断面図である。(A) In the case where the side wall of the potting protrusion is conical, and (B) in the partial vertical cross-sectional view of the header, the tubular container, and the potting part when the side wall of the potting protrusion is curved outward. be.

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。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted. In addition, the positional relationship such as up, down, left, and right shall be based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Furthermore, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the ratios shown. Further, the following embodiments are examples for explaining the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.

<中空糸膜モジュールの構成>
先ず、本実施の形態にかかる中空糸膜モジュールの構成について説明する。図1は、中空糸膜モジュール1の構成の一例を示す断面模式図(ただし断面のみを図示したもの)である。
<Structure of hollow fiber membrane module>
First, the configuration of the hollow fiber membrane module according to the present embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the hollow fiber membrane module 1 (however, only the cross section is shown).

中空糸膜モジュール1は、筒状容器2、中空糸膜束3、ポッティング部4、ヘッダー5などを備えている。 The hollow fiber membrane module 1 includes a tubular container 2, a hollow fiber membrane bundle 3, a potting portion 4, a header 5, and the like.

筒状容器2は、円筒状に形成され、長手方向(円筒の中心軸P方向)の両端部2aが開口している。筒状容器2の内部には、中空糸膜束3が収容されている。筒状容器2の側面には、流体の出入口となる例えば2つのポート10が形成されている。 The tubular container 2 is formed in a cylindrical shape, and both end portions 2a in the longitudinal direction (the central axis P direction of the cylinder) are open. The hollow fiber membrane bundle 3 is housed inside the tubular container 2. For example, two ports 10 that serve as inlets and outlets for fluids are formed on the side surfaces of the tubular container 2.

中空糸膜束3は、多数本の中空糸膜をまとめた束であり、筒状容器2内に長手方向に沿って収容されている。中空糸膜束3は、分離膜として機能し、各中空糸膜の内側領域と外側領域との間で分離対象である流体の成分を分離できる。 The hollow fiber membrane bundle 3 is a bundle of a large number of hollow fiber membranes, and is housed in the tubular container 2 along the longitudinal direction. The hollow fiber membrane bundle 3 functions as a separation membrane, and can separate the components of the fluid to be separated between the inner region and the outer region of each hollow fiber membrane.

ポッティング部4は、ポッティング樹脂により構成され、筒状容器2の両端部2aの内側において中空糸膜束3の両端部3aを包埋すると共に、中空糸膜束3を筒状容器2の両端部2aに固定している。ポッティング部4は、外周部がポッティング樹脂のみによって構成された部分4aとなり、その内側が、中空糸膜束3の中空糸膜同士の隙間にポッティング樹脂が入り込んだ部分4bとなる。ポッティング樹脂としては、例えばポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などが挙げられるが、特にこれらに限定するものではない。 The potting portion 4 is made of a potting resin, embeds both end portions 3a of the hollow fiber membrane bundle 3 inside both end portions 2a of the tubular container 2, and the hollow fiber membrane bundle 3 is embedded in both end portions of the tubular container 2. It is fixed to 2a. The outer peripheral portion of the potting portion 4 is a portion 4a composed of only the potting resin, and the inside thereof is a portion 4b in which the potting resin has entered the gap between the hollow fiber membranes of the hollow fiber membrane bundle 3. Examples of the potting resin include, but are not limited to, polyurethane resin, epoxy resin, silicon resin and the like.

ヘッダー5は、筒状容器2の両端部2aの開口に、これら両端部2aの蓋材として設けられている。ヘッダー5は、中心軸Pに流体の出入口となる管状のノズル部20と、ノズル部20から径方向に広がる板状の天板部21と、天板部21の外周縁から筒状容器2側に向けて突出する側壁部としてのヘッダー突出部22を有している。 The header 5 is provided at the openings of both end portions 2a of the tubular container 2 as a lid material for both end portions 2a. The header 5 has a tubular nozzle portion 20 that serves as an inlet / outlet for fluid on the central axis P, a plate-shaped top plate portion 21 that extends radially from the nozzle portion 20, and a tubular container 2 side from the outer peripheral edge of the top plate portion 21. It has a header projecting portion 22 as a side wall portion projecting toward.

ノズル部20は、外部チューブを接続するためのねじ構造を有している。天板部21は、中空糸膜束3の端部3aに対面し、ノズル部20から筒状容器2の端部2aへ向かうにつれて次第に径が大きくなる内面21aを有している(図4参照)。ヘッダー5の内面21aと中空糸膜束3の端部3aとの間には、ノズル部20から流入する流体、或いはノズル部20から流出する流体が通る空間23が形成されている。 The nozzle portion 20 has a screw structure for connecting an external tube. The top plate portion 21 faces the end portion 3a of the hollow fiber membrane bundle 3 and has an inner surface 21a whose diameter gradually increases toward the end portion 2a of the tubular container 2 from the nozzle portion 20 (see FIG. 4). ). A space 23 through which the fluid flowing in from the nozzle portion 20 or the fluid flowing out from the nozzle portion 20 passes is formed between the inner surface 21a of the header 5 and the end portion 3a of the hollow fiber membrane bundle 3.

ヘッダー突出部22は、中心軸Pを軸心とする円筒形状を有している。ヘッダー突出部22は、例えば図4に示すように基部30、中段部31及び先端部32を天板部21から筒状容器2側に向けてこの順で備えている。基部30、中段部31及び先端部32は、互いに径方向の厚みが異なり、基部30の厚みが最も大きく、次に中段部31の厚みが大きく、先端部32の厚みが最も小さくなっている。 The header protrusion 22 has a cylindrical shape with the central axis P as the axis. As shown in FIG. 4, the header protruding portion 22 is provided with a base portion 30, a middle stage portion 31, and a tip portion 32 in this order from the top plate portion 21 toward the cylindrical container 2. The base portion 30, the middle stage portion 31, and the tip portion 32 have different radial thicknesses from each other, the thickness of the base portion 30 is the largest, the thickness of the middle stage portion 31 is the largest, and the thickness of the tip portion 32 is the smallest.

基部30は、天板部21から連続する部分である。天板部21の内面21aと基部30の第1の内周面30aとの間には、中心軸Pに対し垂直の環状の平坦面40が形成されている。 The base portion 30 is a portion continuous from the top plate portion 21. An annular flat surface 40 perpendicular to the central axis P is formed between the inner surface 21a of the top plate portion 21 and the first inner peripheral surface 30a of the base portion 30.

中段部31は、第2の内周面31aを有している。先端部32は、第2の内周面31aと同じ内径を有する第3の内周面32aと、中段部31の外周面31bよりも外径が小さい一定の外径を有する外周面32bを有している。中段部31の外周面31bと先端部32の外周面32bとの間には、中心軸Pに対し垂直の環状の平坦面(段部)42が形成されている。 The middle portion 31 has a second inner peripheral surface 31a. The tip portion 32 has a third inner peripheral surface 32a having the same inner diameter as the second inner peripheral surface 31a, and an outer peripheral surface 32b having a constant outer diameter smaller than the outer peripheral surface 31b of the middle stage portion 31. is doing. An annular flat surface (step portion) 42 perpendicular to the central axis P is formed between the outer peripheral surface 31b of the middle stage portion 31 and the outer peripheral surface 32b of the tip portion 32.

筒状容器2の端部2aは、いわゆる二股構造を有している。端部2aは、ヘッダー5側に2重に円筒状に突出する内側突出部50と外側突出部51とを有している。内側突出部50と外側突出部51は、それぞれが中心軸Pを軸心とする円筒形状を有し、同心円状に配置されている。内側突出部50は、外側突出部51よりも長く、ヘッダー5側(中心軸P方向外側)に突出している。内側突出部50の内周面50aは、筒状容器2の内周面を構成している。 The end portion 2a of the tubular container 2 has a so-called bifurcated structure. The end portion 2a has an inner protruding portion 50 and an outer protruding portion 51 that doubly project to the header 5 side in a cylindrical shape. The inner protrusion 50 and the outer protrusion 51 each have a cylindrical shape with the central axis P as the axis, and are arranged concentrically. The inner protruding portion 50 is longer than the outer protruding portion 51 and protrudes toward the header 5 side (outside in the central axis P direction). The inner peripheral surface 50a of the inner protruding portion 50 constitutes the inner peripheral surface of the tubular container 2.

外側突出部51は、筒状容器2の外側面から径方向外側に突出し、さらにその外縁から端部2a側(直近のヘッダー5側)に向けて曲折した形状の鍔部によって形成されている。また、これら内側突出部50と外側突出部51との間には、ヘッダー5の一部(先端部32)が嵌合する形でカップリング構造を構成する環状の凹部52が形成されている(図4参照)。 The outer protruding portion 51 is formed by a flange portion having a shape that protrudes radially outward from the outer surface of the tubular container 2 and is further bent from the outer edge toward the end portion 2a side (the nearest header 5 side). Further, an annular recess 52 forming a coupling structure is formed between the inner protrusion 50 and the outer protrusion 51 so that a part of the header 5 (tip portion 32) is fitted (the tip portion 32) is fitted (the tip portion 32). See Figure 4).

<ヘッダーと筒状容器の接合構造>
ヘッダー突出部22が筒状容器2の内側突出部50と外側突出部51の間に挿入された状態で、ヘッダー5と筒状容器2が超音波溶着により溶着されている。内側突出部50は、ヘッダー突出部22の中段部31及び先端部32に対向し、外側突出部51は、先端部32に対向している。
<Joining structure of header and tubular container>
The header 5 and the tubular container 2 are welded by ultrasonic welding with the header protruding portion 22 inserted between the inner protruding portion 50 and the outer protruding portion 51 of the tubular container 2. The inner protruding portion 50 faces the middle stage portion 31 and the tip portion 32 of the header protruding portion 22, and the outer protruding portion 51 faces the tip portion 32.

なお、ヘッダー5と筒状容器2の固定方法については、超音波振動を与えて溶着を行う方法の他、レーザー光を与えて溶着を行う方法、ねじで螺合させる方法などがある(ねじで螺合させる方法については、例えば、特開昭52-138071号公報のコラム16、図10等参照)。この後の説明は、超音波溶着を例にあげて行う。 As for the method of fixing the header 5 and the tubular container 2, there are a method of applying ultrasonic vibration to perform welding, a method of applying laser light to perform welding, a method of screwing with a screw, and the like (with a screw). For the method of screwing, see, for example, column 16, FIG. 10, etc. of JP-A-52-13871). The following description will be given by taking ultrasonic welding as an example.

ヘッダー5と筒状容器2とは、内側突出部50の先端部付近とヘッダー突出部22の中段部31の間における1次溶着部71、および内側突出部50と先端部32との間の2次溶着部72からなる溶着部70で溶着されている。このように、溶着部を少なくとも2箇所に設けて二重溶着とすることで、液漏れ抑制効果と耐圧強度とをさらに向上させることができる。 The header 5 and the tubular container 2 are the primary welding portion 71 between the vicinity of the tip portion of the inner protrusion 50 and the middle stage portion 31 of the header protrusion 22, and the two between the inner protrusion 50 and the tip portion 32. It is welded by the welding portion 70 including the next welding portion 72. As described above, by providing the welding portions at at least two places to perform double welding, the liquid leakage suppressing effect and the withstand voltage strength can be further improved.

1次溶着部71は、例えば内側突出部50の端面(図4における上端面)と外周面50bに亘り形成されている。なお、図4では、便宜上、1次溶着部71を破線で表し、その境界線を明確に図示しているが、接触部分が溶融して接着する溶着では、その境界はあいまいであり、また溶着毎に変動するのが実際である。 The primary welded portion 71 is formed, for example, over the end surface (upper end surface in FIG. 4) of the inner protruding portion 50 and the outer peripheral surface 50b. In FIG. 4, for convenience, the primary welded portion 71 is represented by a broken line and its boundary line is clearly shown. However, in the case of welding in which the contact portion is melted and adhered, the boundary is ambiguous and the boundary is welded. The fact is that it fluctuates from time to time.

2次溶着部72は、例えばヘッダー突出部22の先端部32の先端付近(先端部32の長手方向の中央よりも先端に近い位置)に形成される等、上述の1次溶着部71よりも筒状容器2の径方向外側に配置されている(図4等参照)。2次溶着部72は、1次溶着部71から離れており、2次溶着部72と1次溶着部71との間には、ヘッダー突出部22と内側突出部50が接触していない空間(図4において符号75で示す)が形成されている。 The secondary welded portion 72 is formed in the vicinity of the tip of the tip portion 32 of the header protruding portion 22 (a position closer to the tip than the center in the longitudinal direction of the tip portion 32), and the secondary welded portion 72 is larger than the above-mentioned primary welded portion 71. It is arranged on the outer side in the radial direction of the tubular container 2 (see FIG. 4 and the like). The secondary welded portion 72 is separated from the primary welded portion 71, and a space (a space in which the header protruding portion 22 and the inner protruding portion 50 are not in contact between the secondary welded portion 72 and the primary welded portion 71). (Indicated by reference numeral 75) is formed in FIG.

1次溶着部71および2次溶着部72の位置で溶着するために、1次溶着部71、2次溶着部72となる部分のヘッダー突出部22、又は内側突出部50の少なくともいずれかには、予め溶着用のジョイントが設けられている。 In order to weld at the positions of the primary welding portion 71 and the secondary welding portion 72, at least one of the header protruding portion 22 or the inner protruding portion 50 of the portion to be the primary welding portion 71 and the secondary welding portion 72 , A joint for welding is provided in advance.

また、1次溶着部71と2次溶着部72のうち少なくとも一方は、ヘッダー突出部22の周方向の全周に亘って連続的に形成されており、もう一方は例えば断続的に形成されている。さらに好ましいのは、1次溶着部71と2次溶着部72の両方が全周に亘って連続的に形成されていることである。 Further, at least one of the primary welded portion 71 and the secondary welded portion 72 is continuously formed over the entire circumference of the header protruding portion 22 in the circumferential direction, and the other is formed intermittently, for example. There is. More preferably, both the primary welded portion 71 and the secondary welded portion 72 are continuously formed over the entire circumference.

また、本実施形態では、ヘッダー5と筒状容器2を溶着する1次溶着部71および2次溶着部72のジョイントデザインとしてシェアジョイントを採用している。 Further, in the present embodiment, a share joint is adopted as a joint design of the primary welding portion 71 and the secondary welding portion 72 for welding the header 5 and the tubular container 2.

1次溶着部71におけるヘッダー5のうち、筒状容器2の端部2aが接触する部分には斜面5cが形成されている(図2参照)。中心軸Pに垂直な面に対する斜面5cの傾斜角は、好ましくは20~45°であり、その範囲の中でもさらに好ましくは30~45°である。なお、本明細書ではこの角度を「主溶着角度」と呼ぶ。斜面5cの主溶着角度がこの範囲に形成された場合、筒状容器2の端部2aの滑りが抑えられるようになる。 A slope 5c is formed in a portion of the header 5 of the primary welding portion 71 that comes into contact with the end portion 2a of the tubular container 2 (see FIG. 2). The inclination angle of the slope 5c with respect to the plane perpendicular to the central axis P is preferably 20 to 45 °, and even more preferably 30 to 45 ° within that range. In this specification, this angle is referred to as a "main welding angle". When the main welding angle of the slope 5c is formed in this range, the slip of the end portion 2a of the tubular container 2 can be suppressed.

<ポッティング部の配置>
図4に示すようにポッティング部4の端面には、ポッティング部の両端部を径方向に切断して形成されたポッティング部切断面4Sが形成されている。ポッティング部4は、筒状容器2の内側突出部50よりも中心軸P方向の外側(ヘッダー5側)に突出している。ポッティング部切断面4Sは、ヘッダー5の内面の平坦面(内側当接面)40に所定の圧力が付与された状態で当接している。これにより、流体が容易にヘッダー突出部22と筒状容器2の端部2aの隙間に入り込むことを抑制でき、ヘッダー5と筒状容器2との間の封止力を向上できる。なお、ヘッダー5の中心軸Pに対し垂直の環状の平坦面(内側当接面)40と、ポッティング部4の切断面4Sのうち該平坦面40に対向して当接する環状の平坦面部分とで、ヘッダー5の内側空間を液密封止する当接部Tが形成される(図4参照)。なお、上記の「所定の圧力」には極めて僅かな圧力も含まれており、本明細書でいう「当接」には、圧力の作用でポッティング部4が変形している状態はもちろん、圧がごく僅かであり殆ど変形せずに接している状態も含まれる。
<Arrangement of potting part>
As shown in FIG. 4, a potting portion cut surface 4S formed by cutting both ends of the potting portion in the radial direction is formed on the end surface of the potting portion 4. The potting portion 4 protrudes outward (header 5 side) in the central axis P direction from the inner protruding portion 50 of the tubular container 2. The cutting surface 4S of the potting portion is in contact with the flat surface (inner contact surface) 40 of the inner surface of the header 5 in a state where a predetermined pressure is applied. As a result, it is possible to prevent the fluid from easily entering the gap between the header protruding portion 22 and the end portion 2a of the tubular container 2, and it is possible to improve the sealing force between the header 5 and the tubular container 2. An annular flat surface (inner contact surface) 40 perpendicular to the central axis P of the header 5 and an annular flat surface portion of the cut surface 4S of the potting portion 4 that abuts against the flat surface 40. Then, a contact portion T for liquid-tightly sealing the inner space of the header 5 is formed (see FIG. 4). It should be noted that the above-mentioned "predetermined pressure" includes an extremely small amount of pressure, and the "contact" referred to in the present specification includes not only a state in which the potting portion 4 is deformed by the action of pressure but also a pressure. It also includes a state in which the pressure is very small and is in contact with almost no deformation.

筒状容器2及びヘッダー5の原材料は、特に限定されるものではなく各種の熱可塑性樹脂から選択される。例えば、結晶性樹脂ではエチレンとα―オレフィンとの共重合体や、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンといったポリエチレン系樹脂や、プロピレン単体の重合体、プロピレンとエチレンとの共重合体あるいはプロピレンとエチレンと他のα―オレフィンとの共重合体といった、ポリプロピレン系樹脂が挙げられる。一方で非晶性樹脂では、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、スチレン‐ブタジエン共重合体(SBS)、アクリロニトリル‐ブタジエン‐スチレン共重合体(ABS)等の樹脂が挙げられ、これらは単体で用いられても良くあるいは混合物として利用しても良い。本実施形態における好適な樹脂は、上記の中でもポリプロピレン系樹脂であり、中でもプロピレンとエチレンのランダム共重合体が剛性と耐熱性の観点で好ましく、エチレン含量が1~8質量%に調整されたプロピレンとエチレンのランダム共重合体がより好ましい。 The raw materials of the tubular container 2 and the header 5 are not particularly limited and are selected from various thermoplastic resins. For example, in the case of crystalline resin, a copolymer of ethylene and α-olefin, a polyethylene resin such as low-density polyethylene and high-density polyethylene, a polymer of propylene alone, a polymer of propylene and ethylene, or a copolymer of propylene and ethylene. Polyethylene-based resins such as copolymers with other α-olefins can be mentioned. On the other hand, examples of the amorphous resin include resins such as polyester, polycarbonate, polystyrene, styrene-butadiene copolymer (SBS), and acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), and these may be used alone. It may be used well or as a mixture. Among the above, the suitable resin in the present embodiment is a polypropylene-based resin, in which a random copolymer of propylene and ethylene is preferable from the viewpoint of rigidity and heat resistance, and propylene having an ethylene content adjusted to 1 to 8% by mass. And ethylene random copolymers are more preferred.

<ポッティング部の表面外周部の構造>
ポッティング部4のうち、筒状容器2の端部(開口端の端面)2aから中心軸P方向の外側に突出した部分を、本明細書では「ポッティング突出部」と呼び、図中では符号4Pで示す。本実施形態において、ポッティング突出部4Pは断面が略台形状の薄い円環形状であり、中空糸膜束3の周囲の環状部分の表面がヘッダー5の平坦面40に当接するように構成されている。なお、本明細書では、ポッティング突出部4Pのうち表面が露出した状態となる部分、つまり、ヘッダー5の平坦面40に対向する環状の平坦面と、その周囲の側壁と、を合わせて「表面外周部」と呼び、符号4rで示す。
<Structure of the outer peripheral surface of the potting part>
The portion of the potting portion 4 that protrudes outward from the end portion (end surface of the open end) 2a of the tubular container 2 in the direction of the central axis P is referred to as a “potting protrusion portion” in the present specification, and is referred to as a reference numeral 4P in the drawing. Indicated by. In the present embodiment, the potting protrusion 4P has a thin annular shape having a substantially trapezoidal cross section, and the surface of the annular portion around the hollow fiber membrane bundle 3 is configured to abut on the flat surface 40 of the header 5. There is. In the present specification, the portion of the potting protrusion 4P where the surface is exposed, that is, the annular flat surface facing the flat surface 40 of the header 5 and the side wall around the annular flat surface are combined to form a “surface”. It is called "outer peripheral portion" and is indicated by reference numeral 4r.

ポッティング突出部4Pの表面外周部4rの側壁4Wの角度を、ヘッダー5が当接する前の状態のときは符号α1、ヘッダー5が当接した後の状態のときは符号α2で示す(図4等参照)。図に示すように、角度α1、α2は、ポッティング部4の縦断面における、中心軸Pに垂直な平面に対する側壁4Wの角度であり、90度よりも小さければ、ポッティング突出部4Pは、その側壁4Wがヘッダー5のノズル部20に近づくほど細くなるようなテーパ状となる。本実施形態では、側壁4Wの角度α2が90度より小さくなるようにポッティング突出部4Pを形成している(図4等参照)。ポッティング突出部4Pの表面外周部4rの側壁4Wの角度α2が90度未満である場合、ヘッダー5を押し込みすぎたとしてもポッティング部4に割れが生じるのを抑制することができる(図5、図6参照)。なお、図5~図19においては、ポッティング部4の状態等をわかりやすく示すため、ヘッダー5の一部、筒状容器2の一部を簡単化した矩形等で概略表示している。また、図12~図17においては、符号に「’」を付け(例えばポッティング部4’)、比較例であることを表している。 The angle of the side wall 4W of the outer peripheral portion 4r of the surface of the potting protrusion 4P is indicated by reference numeral α1 when the header 5 is in contact with the surface outer peripheral portion 4r, and is indicated by reference numeral α2 in the state after the header 5 is in contact with the header 5 (FIG. 4, etc.). reference). As shown in the figure, the angles α1 and α2 are the angles of the side wall 4W with respect to the plane perpendicular to the central axis P in the vertical cross section of the potting portion 4, and if it is smaller than 90 degrees, the potting protrusion 4P is the side wall thereof. The taper shape becomes thinner as the 4W approaches the nozzle portion 20 of the header 5. In the present embodiment, the potting protrusion 4P is formed so that the angle α2 of the side wall 4W is smaller than 90 degrees (see FIG. 4 and the like). When the angle α2 of the side wall 4W of the surface outer peripheral portion 4r of the potting protrusion 4P is less than 90 degrees, it is possible to suppress cracking in the potting portion 4 even if the header 5 is pushed too much (FIGS. 5 and 5). 6). In FIGS. 5 to 19, in order to show the state of the potting portion 4 in an easy-to-understand manner, a part of the header 5 and a part of the tubular container 2 are shown in a simplified rectangular shape or the like. Further, in FIGS. 12 to 17, "'" is added to the reference numeral (for example, the potting portion 4') to indicate that it is a comparative example.

側壁4Wの角度α2が90度未満である場合にポッティング部4の割れが抑制されることについては、以下のように説明することができると考えられる。すなわち、側壁4Wの角度が90度未満である場合にポッティング部4にヘッダー5の平坦面(段部)40を宛がい押し込むと(図7(A)参照)、ポッティング突出部4Pの表面外周部4rのうち、ヘッダー5の近傍となる上面部4Puと、筒状容器2の端部2aの近傍となる外周根元部4Pdとの間に、互いを接近させながらポッティング突出部4Pを圧縮させる力(圧縮力)が作用し(図7(B)参照)、ポッティング部4に亀裂を生じさせない(図7(C)参照)。なお、側壁4Wの角度α2の好適な範囲は特に限定されるものではないが、ポッティング部4の割れを抑止する観点での好適な一例を挙げるならば、45度以上85度以下である。 It is considered that the fact that the cracking of the potting portion 4 is suppressed when the angle α2 of the side wall 4W is less than 90 degrees can be explained as follows. That is, when the flat surface (step portion) 40 of the header 5 is applied to and pushed into the potting portion 4 when the angle of the side wall 4W is less than 90 degrees (see FIG. 7A), the outer peripheral portion of the surface of the potting protrusion 4P. Of 4r, a force for compressing the potting protrusion 4P while bringing the upper surface portion 4Pu near the header 5 and the outer peripheral root portion 4Pd near the end portion 2a of the tubular container 2 close to each other ( The compressive force) acts (see FIG. 7 (B)) and does not cause cracks in the potting portion 4 (see FIG. 7 (C)). The suitable range of the angle α2 of the side wall 4W is not particularly limited, but a suitable example from the viewpoint of suppressing cracking of the potting portion 4 is 45 degrees or more and 85 degrees or less.

ポッティング突出部4Pの高さHもまた特に限定されるものではなく、種々の値を採りうるが、ポッティング部4の割れを抑止する観点での好適例を挙げるならば、0.4mm以上3mm以下の範囲が好適である。 The height H of the potting protrusion 4P is also not particularly limited and may take various values. However, a preferable example from the viewpoint of suppressing cracking of the potting portion 4 is 0.4 mm or more and 3 mm or less. The range of is suitable.

ポッティング突出部4Pの表面外周部4rの全周方向における高さH(図18参照)の差(高低差)ΔHは、まったく無いことが最も好ましく、差があるとしても所定の範囲にあることが好ましい。差が所定範囲であると、ポッティング部4をヘッダー5で押し込んだ場合でも、部分的に応力が作用し難くポッティング部4に割れが生じ難くなり、ヘッダー5の内部空間を液密に封止するうえで好ましい。例として、表面外周部4rの最高地点の高さH1と最低地点の高さH2の差ΔHが生じているポッティング突出部4Pを図に示す(図19参照)。ΔHが存在する場合、当該ΔHは、一例として0.05mm以上0.5mm以下の範囲内であることが好ましい(図19参照)。 It is most preferable that there is no difference (height difference) ΔH in the height H (see FIG. 18) of the outer peripheral portion 4r of the surface of the potting protrusion 4P in the entire circumferential direction, and even if there is a difference, it may be within a predetermined range. preferable. When the difference is within a predetermined range, even when the potting portion 4 is pushed by the header 5, stress is less likely to be applied partially and the potting portion 4 is less likely to be cracked, and the internal space of the header 5 is hermetically sealed. It is preferable to the above. As an example, the potting protrusion 4P in which the difference ΔH between the height H1 at the highest point and the height H2 at the lowest point of the outer peripheral portion 4r of the surface is generated is shown in the figure (see FIG. 19). When ΔH is present, the ΔH is preferably in the range of 0.05 mm or more and 0.5 mm or less as an example (see FIG. 19).

中空糸膜モジュール1において、ヘッダー5の中心及び筒状容器2の中心がそれぞれ中心軸Pに一致していることがもっとも好ましく、また、これらヘッダー5の中心及び筒状容器2の中心が互いにずれているとしても、ずれ量が所定の範囲、一例として水平方向に0.1mm以上1.0mm以下の範囲内にあることが好ましい。例えば、ヘッダー5の形状が左右非対称であったり(図15参照)、ヘッダー5の中心がずれた状態で取り付けられたりした場合(図16参照)、ヘッダー5の中心及び筒状容器2の中心が互いにずれることが生じ得るが、これらの間にずれが生じているとしても、所定の範囲内にあればポッティング部4に割れが生じるのを抑止し、ヘッダー5の内部空間を液密に封止するうえで十分な封止力を確保することが可能である。 In the hollow fiber membrane module 1, it is most preferable that the center of the header 5 and the center of the tubular container 2 coincide with the central axis P, respectively, and the center of the header 5 and the center of the tubular container 2 are deviated from each other. Even if it is, it is preferable that the deviation amount is within a predetermined range, for example, within a range of 0.1 mm or more and 1.0 mm or less in the horizontal direction. For example, if the shape of the header 5 is asymmetrical (see FIG. 15), or if the header 5 is attached in a misaligned state (see FIG. 16), the center of the header 5 and the center of the tubular container 2 are aligned. Although they may be misaligned with each other, even if there is a misalignment between them, if it is within a predetermined range, cracking of the potting portion 4 is suppressed and the internal space of the header 5 is hermetically sealed. It is possible to secure a sufficient sealing force for the header.

ポッティング部4の表面外周部4rの側壁4Wの外周根元部4Pdは、ポッティング部4の形状、筒状容器2の構造等に応じて種々の位置をとることができ、その位置が特に限定されることはない。具体的な一例を挙げれば、例えば、ポッティング部4は、外周根元部4Pdがポッティング部4と筒状容器2の境に位置するよう形成されていてもよい(図5参照)。こうした場合、ポッティング突出部4Pの上面部4Puに作用する外周方向(径方向外側)への応力が抑制され、ポッティング部4の割れが抑制される効果が発揮される。あるいは、ポッティング部4は、外周根元部4Pdが筒状容器2の開口端上に位置して端部2aと接するよう形成されていてもよい(図6参照)。この場合、ポッティング突出部4Pの外周根元部4Pdに作用する、筒状容器2の端部2a付近の内周面から径方向中心向きかつ下方(図中における下方、つまり中空糸膜モジュール1の長手方向における中心部1cの方向を向く側)への応力が抑制され、ポッティング部4の割れが抑制される効果が発揮される。 The outer peripheral root portion 4Pd of the side wall 4W of the surface outer peripheral portion 4r of the potting portion 4 can take various positions depending on the shape of the potting portion 4, the structure of the cylindrical container 2, and the position thereof is particularly limited. There is no such thing. To give a specific example, for example, the potting portion 4 may be formed so that the outer peripheral root portion 4Pd is located at the boundary between the potting portion 4 and the tubular container 2 (see FIG. 5). In such a case, the stress in the outer peripheral direction (outward in the radial direction) acting on the upper surface portion 4Pu of the potting protrusion 4P is suppressed, and the effect of suppressing the cracking of the potting portion 4 is exhibited. Alternatively, the potting portion 4 may be formed so that the outer peripheral root portion 4Pd is located on the open end of the tubular container 2 and is in contact with the end portion 2a (see FIG. 6). In this case, from the inner peripheral surface near the end 2a of the tubular container 2 acting on the outer peripheral root portion 4Pd of the potting protrusion 4P toward the center in the radial direction and downward (lower in the drawing, that is, the longitudinal length of the hollow fiber membrane module 1). The stress on the central portion 1c in the direction facing the direction) is suppressed, and the effect of suppressing the cracking of the potting portion 4 is exhibited.

ポッティング部4の切断精度、成型精度が劣るとポッティング部4の当接部Tが非対称となり(図12、図13参照)、ヘッダー5が僅かに傾く(図14参照)などすると、部分的に応力が作用しすぎてポッティング部4に割れが生じやすくなることがあり、ヘッダー5の内部空間を液密に封止するうえで好ましくない場合が生じうるが、側壁4Wの角度α2が90度未満である場合にはポッティング部4の割れが抑制される効果を発揮する。 If the cutting accuracy and molding accuracy of the potting portion 4 are inferior, the contact portion T of the potting portion 4 becomes asymmetric (see FIGS. 12 and 13), and if the header 5 is slightly tilted (see FIG. 14), partial stress occurs. May cause cracks in the potting portion 4 due to excessive action, which may be unfavorable for liquid-tightly sealing the internal space of the header 5, but when the angle α2 of the side wall 4W is less than 90 degrees. In some cases, it exerts the effect of suppressing cracking of the potting portion 4.

<中空糸膜モジュールの製造方法>
まず、最終的に必要な長さよりも長い中空糸膜束3を用意し、筒状容器2内に装填することによって収容する(図8(A)参照)。次に、ポッティング部4の成型用型100を、筒状容器2の端部2aに装着する(図8(B)参照)。
<Manufacturing method of hollow fiber membrane module>
First, a hollow fiber membrane bundle 3 longer than the required length is finally prepared, and the hollow fiber membrane bundle 3 is loaded into the tubular container 2 and accommodated (see FIG. 8A). Next, the molding mold 100 of the potting portion 4 is attached to the end portion 2a of the tubular container 2 (see FIG. 8B).

本実施形態では、ポッティング部4のうち筒状容器2の端部2aから突出したポッティング突出部4Pの表面外周部4rの側壁4Wの角度α2が90度より小さくなるように当該ポッティング部4を成型する。これは、例えば、側壁4Wの角度α2を90度より小さく形成するための90度より小さいテーパ構造を有する成型用型100を利用することで実現することができる。成型時、この成型用型100を筒状容器2の端部2aの開口端面に装着し、当該筒状容器2に、遠心成型により樹脂をポッティングする(図8(C)参照)。樹脂が硬化した後にこの成型用型100を外し(図8(D)参照)、ポッティング部4(中空糸膜束3の両端部3a)の不要部分を、中心軸Pに対し垂直の断面で切断し、ポッティング部切断面4Sを形成するとともに、中空糸膜束3の端面を開口させる(図8(E)参照)。 In the present embodiment, the potting portion 4 is molded so that the angle α2 of the side wall 4W of the outer peripheral portion 4r of the surface outer peripheral portion 4r of the potting protruding portion 4P protruding from the end portion 2a of the tubular container 2 of the potting portion 4 is smaller than 90 degrees. do. This can be achieved, for example, by using a molding die 100 having a taper structure smaller than 90 degrees for forming the angle α2 of the side wall 4W smaller than 90 degrees. At the time of molding, the molding mold 100 is attached to the open end surface of the end portion 2a of the tubular container 2, and the resin is potted in the tubular container 2 by centrifugal molding (see FIG. 8C). After the resin has hardened, the molding die 100 is removed (see FIG. 8D), and the unnecessary portion of the potting portion 4 (both ends 3a of the hollow fiber membrane bundle 3) is cut in a cross section perpendicular to the central axis P. Then, the cut surface 4S of the potting portion is formed, and the end surface of the hollow fiber membrane bundle 3 is opened (see FIG. 8E).

次に、ヘッダー5が筒状容器2に溶着される。例えば図3に示すようにヘッダー5のヘッダー突出部22が筒状容器2の内側突出部50と外側突出部51の間に挿入され、なおかつポッティング部切断面4Sがヘッダー5の内面の平坦面40に当接される。この状態で、超音波ホーン90がヘッダー5の天板部21に外側から接触する。そして、超音波ホーン90が、ヘッダー5を中心軸P方向の外側から筒状容器2側に押圧しながら、ヘッダー5に向けて超音波振動を発振すると、超音波溶着(電気エネルギーを機械的振動エネルギーに変換し、加圧を同時に加えることによって、溶着される2つのパーツの接合面に強力な摩擦熱を発生させ、プラスチックを溶融し、接合させる技術)により、2次溶着部72、1次溶着部71が溶着される。なお、上記の例では、ヘッダー5の内面の平坦面40がポッティング部切断面4Sに当接されているが、当接部Tにおけるポッティング突出部4Pの表面外周部4rは切断面である必要はなく、成型用型100で直接形成されても良い。 Next, the header 5 is welded to the tubular container 2. For example, as shown in FIG. 3, the header protrusion 22 of the header 5 is inserted between the inner protrusion 50 and the outer protrusion 51 of the tubular container 2, and the cutting portion cutting surface 4S of the potting portion is the flat surface 40 of the inner surface of the header 5. Is in contact with. In this state, the ultrasonic horn 90 comes into contact with the top plate portion 21 of the header 5 from the outside. Then, when the ultrasonic horn 90 oscillates ultrasonic vibration toward the header 5 while pressing the header 5 from the outside in the central axis P direction toward the tubular container 2, ultrasonic welding (mechanical vibration of electrical energy) occurs. A technology that generates strong frictional heat on the joint surface of two parts to be welded by converting it into energy and applying pressure at the same time to melt and join the plastic), the secondary welded part 72, the primary The welded portion 71 is welded. In the above example, the flat surface 40 of the inner surface of the header 5 is in contact with the cutting surface 4S of the potting portion, but the outer peripheral portion 4r of the surface of the potting protrusion 4P in the contact portion T needs to be a cut surface. Instead, it may be directly formed by the molding mold 100.

なお、超音波ホーン90が発振する超音波振動については、周波数、圧力、振幅及び時間が重要である。例えば、周波数は15kHz、20kHz、30kHz、40kHz、50kHz、70kHz、振幅は20から125μm、圧力は50N~3000N、時間は0.1から1秒など溶着するに足りるものであれば特に限定されることはないが、状況に応じて比較的低い周波数(例えば、一般的に周波数20kHz程度の超音波が利用される場合における15kHz程度の低周波数)の超音波振動としてもよい。こうした場合は、超音波ホーン90から離れた位置にまで超音波振動が届きやすくなる。振幅、圧力、時間は溶着を強固にしたい場合は、それらの値の一部、もしくは全てを大きくする場合がある。超音波振動が強すぎて筒状容器2やヘッダー5が損傷する場合は、それらの値の一部、もしくは全てを小さくしたり、周波数の大きなものを採用する場合がある。 The frequency, pressure, amplitude, and time are important for the ultrasonic vibration oscillated by the ultrasonic horn 90. For example, the frequency is 15 kHz, 20 kHz, 30 kHz, 40 kHz, 50 kHz, 70 kHz, the amplitude is 20 to 125 μm, the pressure is 50 N to 3000 N, the time is 0.1 to 1 second, and the like is particularly limited as long as it is sufficient for welding. However, depending on the situation, ultrasonic vibration having a relatively low frequency (for example, a low frequency of about 15 kHz when an ultrasonic wave having a frequency of about 20 kHz is generally used) may be used. In such a case, the ultrasonic vibration easily reaches a position away from the ultrasonic horn 90. Amplitude, pressure, and time may increase some or all of these values if you want to strengthen the welding. If the ultrasonic vibration is too strong and the tubular container 2 or the header 5 is damaged, some or all of these values may be reduced or a high frequency one may be adopted.

超音波溶着におけるヘッダー5と筒状容器2が押し込まれていく速度は、0.5から10mm/秒、好ましくは、1~3mm/秒である。速度は遅いほど、溶着部での摩擦熱による溶融量が増加して接合強度が増すが、遅すぎると摩擦熱が過剰となって炭化が生じることがある。 The speed at which the header 5 and the tubular container 2 are pushed in by ultrasonic welding is 0.5 to 10 mm / sec, preferably 1 to 3 mm / sec. The slower the speed, the more the amount of melting due to the frictional heat at the welded portion increases and the bonding strength increases, but if it is too slow, the frictional heat becomes excessive and carbonization may occur.

上述のようにしてヘッダー5と筒状容器2が少なくとも2箇所で溶着された中空糸膜モジュール1が完成する(図1参照)。本実施形態によれば、ヘッダー5と筒状容器2とが、2次溶着部72、1次溶着部71の2箇所の領域にて溶着されているため接合強度が増しており、中空糸膜モジュール1の全体の耐圧強度が向上している。このため、耐圧強度不足になり難く、また、液漏れが生じ難い。 As described above, the hollow fiber membrane module 1 in which the header 5 and the tubular container 2 are welded at at least two places is completed (see FIG. 1). According to the present embodiment, the header 5 and the tubular container 2 are welded in two regions of the secondary welded portion 72 and the primary welded portion 71, so that the bonding strength is increased and the hollow fiber membrane is formed. The overall withstand voltage strength of the module 1 is improved. Therefore, the withstand voltage is unlikely to be insufficient, and liquid leakage is unlikely to occur.

例えば中空糸膜モジュール1の使用時には、血液などの流体がノズル部20からヘッダー5内に流入し、中空糸膜束3の各中空糸膜を通過し、反対のヘッダー5のノズル部20から排出され、その際に流体の所定成分が中空糸膜の側壁を通じて外部に分離される。そして、中空糸膜モジュール1の継続的な使用により、中空糸膜の目詰まりが進行し、中空糸膜モジュール1の内圧が上昇する。ヘッダー5内の流体の圧力がある程度以上上昇すると、流体がポッティング部4とヘッダー5の内面との間から外側に浸入する可能性がある。この点、本実施形態の中空糸膜モジュール1によれば、(1)1次溶着部71の一部が破損しても、2次溶着部72があるので流体の漏れは生じにくく、また、(2)一般に、耐圧強度は溶着面積が大きいほど大きいといえるが、本実施形態では1次溶着部71と2次溶着部72の2箇所の溶着部の構成とすることで溶着面積を増大させ、耐圧強度を向上することを可能としている。以上の結果、ヘッダー5が筒状容器2から外れ難くなり、中空糸膜モジュール1の耐圧強度を向上できる。 For example, when the hollow fiber membrane module 1 is used, a fluid such as blood flows into the header 5 from the nozzle portion 20, passes through each hollow fiber membrane of the hollow fiber membrane bundle 3, and is discharged from the nozzle portion 20 of the opposite header 5. At that time, a predetermined component of the fluid is separated to the outside through the side wall of the hollow fiber membrane. With the continuous use of the hollow fiber membrane module 1, clogging of the hollow fiber membrane progresses, and the internal pressure of the hollow fiber membrane module 1 rises. If the pressure of the fluid in the header 5 rises more than a certain amount, the fluid may infiltrate from between the potting portion 4 and the inner surface of the header 5 to the outside. In this regard, according to the hollow fiber membrane module 1 of the present embodiment, (1) even if a part of the primary welded portion 71 is damaged, the secondary welded portion 72 is present, so that fluid leakage is unlikely to occur, and further. (2) Generally, it can be said that the pressure resistance strength increases as the welding area increases, but in the present embodiment, the welding area is increased by forming two welding portions, a primary welding portion 71 and a secondary welding portion 72. , It is possible to improve the pressure resistance. As a result, the header 5 is less likely to come off from the tubular container 2, and the pressure resistance of the hollow fiber membrane module 1 can be improved.

本実施形態の中空糸膜モジュール1によれば、ポッティング部4のポッティング突出部4Pにおける表面外周部4rの側壁4Wの角度α2を90度未満としたことで、ヘッダー5を押し込んだ際あるいは押し込みすぎた際、ポッティング部4に樹脂割れが生じるのを抑制することができる。これによれば、中空糸膜モジュール1の十分な封止性(封止能力)を確保しやすい。 According to the hollow fiber membrane module 1 of the present embodiment, the angle α2 of the side wall 4W of the outer peripheral portion 4r of the surface outer peripheral portion 4r in the potting protrusion 4P of the potting portion 4 is set to less than 90 degrees, so that the header 5 is pushed in or over-pushed. At that time, it is possible to suppress the occurrence of resin cracking in the potting portion 4. According to this, it is easy to secure sufficient sealing performance (sealing ability) of the hollow fiber membrane module 1.

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、上述の実施形態では、ポッティング部4のポッティング突出部4Pにおける表面外周部4rの側壁4Wの角度α2を90度未満とした形態を示しながら説明したが、ここでいう90度未満は、側壁4Wが円錐台状に一律に傾斜した状態だけとは限らない。この他、例えば、ポッティング工程で形状を形成した結果、または、ヘッダー5を押し込んだ結果、ポッティング突出部4Pの側壁4Wが曲線状に外側に膨らんだ形状である場合もあり、その場合にはヘッダー5と接する最外周ヘッダー接点4Pupと、外周根元部にある最外周根元点4Pdpとを結んだ線を引き、当該線の傾きで角度を判断することができる(図21参照)。要は、側壁4Wの表面が外側に膨らんだ形状となっているか、そうでないかにかかわらず、角度α2が90度未満であり、ポッティング部4の樹脂割れが生じにくい構造であれば、中空糸膜モジュール1の十分な封止性を確保しやすくなる点で有利である。 Although the above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, the present invention is not limited to this, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the description has been made while showing a form in which the angle α2 of the side wall 4W of the side wall 4W of the surface outer peripheral portion 4r in the potting protrusion 4P of the potting portion 4 is set to less than 90 degrees. It is not always the case that 4W is uniformly inclined like a cone. In addition, for example, as a result of forming a shape in the potting step, or as a result of pushing the header 5, the side wall 4W of the potting protrusion 4P may have a curved shape that bulges outward, in which case the header. A line connecting the outermost peripheral header contact 4Pup in contact with 5 and the outermost peripheral root point 4Pdp at the outer peripheral root portion can be drawn, and the angle can be determined by the inclination of the line (see FIG. 21). The point is, regardless of whether the surface of the side wall 4W has a shape bulging outward or not, if the angle α2 is less than 90 degrees and the structure is such that resin cracking of the potting portion 4 is unlikely to occur, the hollow fiber It is advantageous in that it becomes easy to secure sufficient sealing performance of the membrane module 1.

また、上述した実施形態で示した中空糸膜モジュール1の構造は好適な一例にすぎず、例えばヘッダー5のヘッダー突出部22の構造、筒状容器2の内側突出部50と外側突出部51の構造などは上述したものに限られない。また、筒状容器2、ヘッダー5の全体構造も上述したものに限られない。また、中空糸膜モジュール1の用途は、血液などの液体処理に限られず、気体の処理であってもよい。 Further, the structure of the hollow fiber membrane module 1 shown in the above-described embodiment is only a suitable example, for example, the structure of the header protrusion 22 of the header 5, the inner protrusion 50 and the outer protrusion 51 of the tubular container 2. The structure and the like are not limited to those described above. Further, the overall structure of the tubular container 2 and the header 5 is not limited to that described above. Further, the use of the hollow fiber membrane module 1 is not limited to the treatment of liquids such as blood, and may be used for the treatment of gases.

また、上述した実施形態では、ヘッダー5と筒状容器2とが超音波溶着により溶着された中空糸膜モジュール1を例に説明したが、これは、これらヘッダー5と筒状容器2とを固定する形態の好適な一例にすぎない。先述したとおり、超音波溶着の他にも、レーザー光、ねじ止め等を固定手段として、あるいは固定工程において採用し、これらヘッダー5と筒状容器2の固定部を形成することが可能である。 Further, in the above-described embodiment, the hollow fiber membrane module 1 in which the header 5 and the tubular container 2 are welded by ultrasonic welding has been described as an example, but this fixes the header 5 and the tubular container 2. It is only a suitable example of the form to be used. As described above, in addition to ultrasonic welding, laser light, screwing, or the like can be used as a fixing means or in a fixing step to form a fixing portion between the header 5 and the tubular container 2.

[比較例1]
側壁4Wの角度が90度である従前と同様の構造のポッティング部4をヘッダー5で押し込んだ場合(図17(A)参照)、(i)ポッティング突出部4Pの外周根元部4Pdには、筒状容器2の端部2a付近の内周面から径方向中心向きかつ下方(図中における下方、つまり中空糸膜モジュール1の長手方向における中心部1cの方向を向く側)への応力が作用し、(ii)ポッティング突出部4Pの上面部4Puには外周方向(径方向外側)への応力が作用することが確認された(図17(B)参照)。また、ポッティング突出部4Pの上面部4Puは圧縮されながら径方向外側へはみ出るように変形し、その結果、(iii)ポッティング突出部4Pの上面部4Puから外周根元部4Pdに向かうよう応力が作用し、ポッティング部4に樹脂割れが生じる場合のあることが確認された(図17(C)参照)。
[Comparative Example 1]
When the potting portion 4 having the same structure as before in which the angle of the side wall 4W is 90 degrees is pushed in by the header 5 (see FIG. 17A), (i) the outer peripheral root portion 4Pd of the potting protrusion 4P has a cylinder. Stress acts from the inner peripheral surface near the end 2a of the shape container 2 toward the center in the radial direction and downward (the lower side in the figure, that is, the side facing the center portion 1c in the longitudinal direction of the hollow fiber membrane module 1). , (Ii) It was confirmed that stress in the outer peripheral direction (outward in the radial direction) acts on the upper surface portion 4Pu of the potting protrusion 4P (see FIG. 17B). Further, the upper surface portion 4Pu of the potting protrusion 4P is deformed so as to protrude outward in the radial direction while being compressed, and as a result, (iii) stress acts from the upper surface portion 4Pu of the potting protrusion 4P toward the outer peripheral root portion 4Pd. , It was confirmed that resin cracks may occur in the potting portion 4 (see FIG. 17 (C)).

[比較例2]
側壁4Wの角度が90度の場合に、ポリウレタン樹脂製のポッティング突出部4Pの「ウレタン高さ」と「ウレタン高低差」が種々の値をとったときのポッティング部4の割れ発生の有無を調べた。ここで、「ウレタン高さ」とは、筒状容器2の端部2aの端面から、ヘッダー5が当接するポッティング突出部4Pまでの、中心軸Pに平行な距離Hをいう(図18参照)。図18に示すようにウレタン高さHは、ヘッダー5が当接して圧縮した後の高さのことではなく、ヘッダー5が当接する前の状態での高さのことである。「ウレタン高低差」とは、ヘッダー5が当接するウレタン高さの最大高さH1から最小高さH2を引いた差(ウレタン高低差ΔH=H1-H2)をいう(図19参照)。
[Comparative Example 2]
When the angle of the side wall 4W is 90 degrees, it is investigated whether or not the potting portion 4 is cracked when the "urethane height" and the "urethane height difference" of the polyurethane resin potting protrusion 4P take various values. rice field. Here, the "urethane height" refers to a distance H parallel to the central axis P from the end surface of the end portion 2a of the tubular container 2 to the potting protrusion 4P with which the header 5 abuts (see FIG. 18). .. As shown in FIG. 18, the urethane height H is not the height after the header 5 abuts and is compressed, but the height before the header 5 abuts. The "urethane height difference" means the difference obtained by subtracting the minimum height H2 from the maximum height H1 of the urethane height with which the header 5 abuts (urethane height difference ΔH = H1-H2) (see FIG. 19).

ウレタン高さH、ウレタン高低差ΔHが種々の値である場合に、ポッティング部4の割れ(ウレタン割れ)が生じたかどうかの結果を表1に示し、この結果をグラフに表したものを図9に示す。ヘッダー5をポッティング部4に当接させた後、ウレタン割れが生じた場合には「割れあり」、生じなかった場合には「OK」と、表1中の結果欄に示している。以上からは、側壁4Wの角度が90度の場合、ウレタン高さが高いほど、また、ウレタン高低差が大きいほど、ウレタン割れが生じやすいとの結果が得られた。ここで、ウレタン高さの測定には、キーエンス社製:2次元高速寸法測定器 TM-3000シリーズ(コントローラ部TM-3000、ヘッド部TM-065R)を用いた。 Table 1 shows the results of whether or not the potting portion 4 cracked (urethane cracks) occurred when the urethane height H and the urethane height difference ΔH had various values, and FIG. 9 shows the results in a graph. Shown in. After the header 5 is brought into contact with the potting portion 4, if urethane cracking occurs, it is "cracked", and if it does not occur, it is "OK", which is shown in the result column in Table 1. From the above, it was obtained that when the angle of the side wall 4W is 90 degrees, the higher the urethane height and the larger the urethane height difference, the more likely the urethane cracks occur. Here, for the measurement of the urethane height, a two-dimensional high-speed dimension measuring instrument TM-3000 series (controller unit TM-3000, head unit TM-065R) manufactured by KEYENCE Corporation was used.

Figure 0007090436000001
Figure 0007090436000001

なお、ウレタン高低差がある場合のウレタン高さHは、外周に渡って等間隔で248点の高さを測定し、それらを平均した値である(図20参照)。ここで、等間隔で測定する際の最初の点は、ポッティング部切断面4Sを垂直上方より見下ろした際に、ポート10の長手方向の中心線と重なる位置である。 The urethane height H when there is a difference in urethane height is a value obtained by measuring heights of 248 points at equal intervals over the outer circumference and averaging them (see FIG. 20). Here, the first point when measuring at equal intervals is a position that overlaps with the center line in the longitudinal direction of the port 10 when the cutting surface 4S of the potting portion is viewed from above vertically.

[実施例1]
側壁4Wの角度α2が70度の場合に、ポリウレタン樹脂製のポッティング突出部4Pの「ウレタン高さ」と「ウレタン高低差」が種々の値をとったときのポッティング部4の割れ発生の有無を調べた。
[Example 1]
When the angle α2 of the side wall 4W is 70 degrees, the presence or absence of cracks in the potting portion 4 when the “urethane height” and the “urethane height difference” of the polyurethane resin potting protrusion 4P take various values is determined. Examined.

ウレタン高さ、ウレタン高低差が種々の値である場合に、ポッティング部4の割れ(ウレタン割れ)が生じたかどうかの結果を表2に示し、この結果をグラフに表したものを図10に示す。以上からは、側壁4Wの角度が70度の場合であって、ウレタン高さ、ウレタン高低差がそれぞれ表2に示した値であるときは、ウレタン割れが生じないという結果が得られた。 Table 2 shows the results of whether or not the potting portion 4 cracked (urethane cracks) occurred when the urethane height and the urethane height difference were various values, and FIG. 10 shows the results in a graph. .. From the above, it was obtained that when the angle of the side wall 4W is 70 degrees and the urethane height and the urethane height difference are the values shown in Table 2, urethane cracking does not occur.

Figure 0007090436000002
Figure 0007090436000002

[実施例2]
側壁4Wの角度α2が80度の場合に、ポリウレタン樹脂製のポッティング突出部4Pの「ウレタン高さ」と「ウレタン高低差」が種々の値をとったときのポッティング部4の割れ発生の有無を調べた。
[Example 2]
When the angle α2 of the side wall 4W is 80 degrees, the presence or absence of cracks in the potting portion 4 when the “urethane height” and the “urethane height difference” of the polyurethane resin potting protrusion 4P take various values is determined. Examined.

ウレタン高さ、ウレタン高低差が種々の値である場合に、ポッティング部4の割れ(ウレタン割れ)が生じたかどうかの結果を表3に示し、この結果をグラフに表したものを図11に示す。以上からは、側壁4Wの角度が80度の場合であって、ウレタン高さ、ウレタン高低差がそれぞれ表3に示した値であるときは、ウレタン割れが生じないという結果が得られた。 Table 3 shows the results of whether or not the potting portion 4 cracked (urethane cracks) occurred when the urethane height and the urethane height difference were various values, and FIG. 11 shows the results in a graph. .. From the above, it was obtained that when the angle of the side wall 4W is 80 degrees and the urethane height and the urethane height difference are the values shown in Table 3, urethane cracking does not occur.

Figure 0007090436000003
Figure 0007090436000003

本発明は、液体の封止性が要求される中空糸膜モジュールに適用して好適である。 The present invention is suitable for application to a hollow fiber membrane module that requires a liquid sealing property.

1…中空糸膜モジュール、2…筒状容器(容器)、2a…端部、3…中空糸膜束、4…ポッティング部、4P…ポッティング突出部、4Pd…外周根元部、4Pu…上面部、4r…表面外周部、4W…側壁、5…ヘッダー、20…ノズル部、40…ヘッダーの平坦面(内側当接面)、70…溶着部(固定部)、100…成型用型、T…当接部、α1、α2…(ポッティング部の表面外壁部の側壁の)角度、H…ポッティング突出部4Pの高さ、ΔH…ポッティング突出部の表面外周部の全周方向における高さHの差(高低差)、P…中心軸 1 ... Hollow fiber membrane module, 2 ... Cylindrical container (container), 2a ... End, 3 ... Hollow fiber membrane bundle, 4 ... Potting part, 4P ... Potting protrusion, 4Pd ... Outer peripheral root part, 4Pu ... Top surface part, 4r ... Surface outer peripheral part, 4W ... Side wall, 5 ... Header, 20 ... Nozzle part, 40 ... Header flat surface (inner contact surface), 70 ... Welding part (fixed part), 100 ... Molding mold, T ... Contacting part, α1, α2 ... Angle (on the side wall of the outer wall of the surface of the potting part), H ... Height of the potting protruding part 4P, ΔH ... Difference in height H in the entire circumference of the outer peripheral part of the surface of the potting protruding part (. Height difference), P ... Central axis

Claims (12)

中空糸膜モジュールであって、
一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
前記中空糸膜の束を、前記筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
前記筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、
前記ヘッダーと前記筒状容器が互いに固定された固定部と、
前記ヘッダーの内側当接面と前記ポッティング部とが当接して前記ヘッダーの内側空間を液密封止する当接部と、
を備え、
前記ポッティング部のうち、前記容器の前記端部から突出したポッティング突出部の表面外周部の側壁の角度が90度より小さく、
前記ヘッダーの前記筒状容器の中心軸に対し垂直な環状の平坦面である前記内側当接面と、前記ポッティング部のうち前記内側当接面に対向して当接する環状の平坦面部分とで、前記ヘッダーの内側空間を液密封止する前記当接部が形成されることを特徴とする中空糸膜モジュール。
Hollow fiber membrane module
A cylindrical container with one end and the other end open,
A bundle of hollow fiber membranes loaded in the tubular container,
A potting portion in which the bundle of hollow fiber membranes is embedded and fixed at both ends of the tubular container, and a potting portion.
A header provided at both ends of the tubular container and having nozzles serving as fluid inlets and outlets, and a header.
A fixing portion in which the header and the tubular container are fixed to each other,
An abutting portion where the inner abutting surface of the header and the potting portion abut and liquid-tightly seal the inner space of the header.
Equipped with
Among the potting portions, the angle of the side wall of the outer peripheral portion of the surface of the potting protrusion protruding from the end of the container is smaller than 90 degrees.
The inner contact surface, which is an annular flat surface perpendicular to the central axis of the tubular container of the header, and the annular flat surface portion of the potting portion, which faces the inner contact surface and abuts. , A hollow fiber membrane module characterized in that the contact portion for liquid-tightly sealing the inner space of the header is formed .
前記ポッティング突出部の前記表面外周部の前記側壁の角度が45度以上85度以下であることを特徴とする、請求項1に記載の中空糸膜モジュール。 The hollow fiber membrane module according to claim 1, wherein the angle of the side wall of the outer peripheral portion of the surface of the potting protrusion is 45 degrees or more and 85 degrees or less. 前記ポッティング突出部の高さが、0.4mm以上3mm以下である、請求項1又は2に記載の中空糸膜モジュール。 The hollow fiber membrane module according to claim 1 or 2, wherein the height of the potting protrusion is 0.4 mm or more and 3 mm or less. 前記ポッティング突出部の前記表面外周部の全周方向における高さの差が0.05mm以上0.5mm以下であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。 The hollow fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein the difference in height of the potting protrusion in the entire circumferential direction of the outer peripheral portion of the surface is 0.05 mm or more and 0.5 mm or less. Membrane module. 前記ポッティング突出部の前記表面外周部の前記側壁の外周根元部が、前記ポッティング部と前記筒状容器の境に位置している、請求項1から4のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。 The hollow fiber membrane according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer peripheral root portion of the side wall of the surface outer peripheral portion of the potting protrusion is located at the boundary between the potting portion and the tubular container. module. 前記ポッティング突出部の前記表面外周部の前記側壁の外周根元部が、前記筒状容器の前記端部の開口端面に接している、請求項1から4のいずれか一項に記載の中空糸膜モジュール。 The hollow fiber membrane according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer peripheral root portion of the side wall of the surface outer peripheral portion of the potting protrusion is in contact with the open end surface of the end portion of the tubular container. module. 一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
前記中空糸膜の束を、前記筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
前記筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、を備えた中空糸膜モジュールの製造方法であって、
前記ポッティング部のうち、前記容器の前記端部から突出したポッティング突出部の表面外周部の側壁の角度が、前記ヘッダーと当接した状態で90度より小さい当該ポッティング部を形成する工程と、
前記ヘッダーの前記筒状容器の中心軸に対し垂直な環状の平坦面である前記内側当接面と、前記ポッティング部のうち前記内側当接面に対向して当接する環状の平坦面部分とで、前記ヘッダーの内側空間を液密封止する前記当接部を形成する工程と、
前記ヘッダーの内部空間が液密に封止されるように前記ヘッダーの内側当接面と前記ポッティング突出部とを当接させる工程と、
前記ヘッダーと前記筒状容器を互いに固定する固定工程と、を含むことを特徴とする、
中空糸膜モジュールの製造方法。
A cylindrical container with one end and the other end open,
A bundle of hollow fiber membranes loaded in the tubular container,
A potting portion in which the bundle of hollow fiber membranes is embedded and fixed at both ends of the tubular container, and a potting portion.
A method for manufacturing a hollow fiber membrane module, which is provided at both ends of the tubular container and includes a header having nozzle portions serving as an inlet / outlet for a fluid.
Among the potting portions, a step of forming the potting portion in which the angle of the side wall of the outer peripheral portion of the surface of the potting protrusion protruding from the end of the container is smaller than 90 degrees in a state of being in contact with the header.
The inner contact surface, which is an annular flat surface perpendicular to the central axis of the tubular container of the header, and the annular flat surface portion of the potting portion, which faces the inner contact surface and abuts. , The step of forming the contact portion for liquid-tightly sealing the inner space of the header, and
A step of bringing the inner contact surface of the header into contact with the potting protrusion so that the internal space of the header is hermetically sealed.
It comprises a fixing step of fixing the header and the tubular container to each other.
A method for manufacturing a hollow fiber membrane module.
前記筒状容器内に前記中空糸膜の束を装填する工程と、
前記ポッティング部の成型用型を、前記筒状容器の開口端面に装着する工程と、
前記開口端面に遠心成型により樹脂をポッティングする工程と、
前記樹脂が硬化した後に前記成型用型を外し、前記ポッティング部を切断して前記中空糸膜の束の端面を開口させる工程と、
をさらに含む、請求項7に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。
The step of loading the bundle of the hollow fiber membrane into the tubular container, and
The step of mounting the molding mold of the potting portion on the open end face of the tubular container, and
The process of potting the resin on the open end face by centrifugal molding,
After the resin is cured, the molding mold is removed, the potting portion is cut, and the end face of the bundle of the hollow fiber membranes is opened.
7. The method for manufacturing a hollow fiber membrane module according to claim 7.
前記固定工程において超音波溶着を行う、請求項7または8に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。 The method for manufacturing a hollow fiber membrane module according to claim 7 or 8, wherein ultrasonic welding is performed in the fixing step. 前記固定工程においてレーザー溶着を行う、請求項7または8に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。 The method for manufacturing a hollow fiber membrane module according to claim 7 or 8, wherein laser welding is performed in the fixing step. 前記固定工程においてねじ止めを行う、請求項7または8に記載の中空糸膜モジュールの製造方法。 The method for manufacturing a hollow fiber membrane module according to claim 7 or 8, wherein screwing is performed in the fixing step. 一端部および他端部が開口した筒状容器と、
当該筒状容器に装填された中空糸膜の束と、
前記中空糸膜の束を、前記筒状容器の両端部で包埋固定しているポッティング部と、
前記筒状容器の両端部に設けられている、流体の出入口となるノズル部を有するヘッダーと、を備えた中空糸膜モジュールの製造に用いる、前記ポッティング部の成型用型であって、
前記ポッティング部の表面外周部の側壁の角度が、前記ヘッダーと当接した状態で90度より小さく維持される構造に当該ポッティング部を形成するための、90度より小さいテーパの構造と、
前記ヘッダーのうち環状の平坦面である内側当接面に対向して当接する環状の平坦面部分を当該ポッティング部に形成するための構造と、
を有する、成型用型。
A cylindrical container with one end and the other end open,
A bundle of hollow fiber membranes loaded in the tubular container,
A potting portion in which the bundle of hollow fiber membranes is embedded and fixed at both ends of the tubular container, and a potting portion.
A mold for molding the potting portion, which is used for manufacturing a hollow fiber membrane module provided with headers having nozzle portions serving as fluid inlets and outlets provided at both ends of the tubular container.
A structure having a taper smaller than 90 degrees for forming the potting portion in a structure in which the angle of the side wall of the outer peripheral portion of the surface of the potting portion is maintained to be smaller than 90 degrees in a state of being in contact with the header.
A structure for forming an annular flat surface portion of the header facing the inner contact surface, which is an annular flat surface, in the potting portion.
Mold for molding.
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