JPH11290657A - 熱可塑性単一ボディの移行装置及びその製造方法 - Google Patents

熱可塑性単一ボディの移行装置及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
行装置等を提供する。 【解決手段】 膜ユニット１１と該膜ユニット１１を囲
むハウジング１８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１１は膜１２と分散チャ
ンネル１６とチューブシート１４とをさらに含んでな
り、該膜１２は該チャンネル１６を囲み、該シート１４
は該チャンネル１６の末端で該膜１２と該チャンネル１
６とにつなぎ合わされ、該ハウジング１８は熱可塑性末
端キャップ２２と熱可塑性外殻２０とをさらに含んでな
り、該キャップ２２と該外殻２０と該シート１４は突合
せ溶接される。

Description

【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Ｌ
ＩＱＵＩ−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１
１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２
２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１
６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 ２５４４５
Ｎ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（５２
５°Ｆ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２００ｐｓｉｇ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４００ｐｓｉｇ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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 598064794 13800 Ｓｏｕｔｈ Ｌａｋｅｓ Ｄｒｉ ｖｅ，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮｏｒｔｈＣ ａｒｏｌｉｎａ 28273，Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ (72)発明者 ライナス・アイ・ホルスタイン アメリカ合衆国ノースカロライナ州28134, パインヴィル，ウッドサイド・フォール ズ・ロード 12108 (72)発明者 チャールズ・ジェイ・ランクル アメリカ合衆国ノースカロライナ州28277, シャーロット，ウィリアム・ペン・レイン 10425 (72)発明者 リチャード・エイ・ソダロ アメリカ合衆国ノースカロライナ州28105, ウェディントン，ストライカー・ドライヴ 4400 (72)発明者 トニー・アール・ヴィド アメリカ合衆国ノースカロライナ州28012, ベルモント，フォレスト・ヒル・ロード 17 (72)発明者 マーティン・ジェイ・ワインスタイン アメリカ合衆国ノースカロライナ州28214, シャーロット，フォールズデイル・ドライ ヴ 8934

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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熱可
    塑性単一ボディの移行装置。
  2. 【請求項２】 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。
  3. 【請求項３】 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熱可塑性単一ボディ
    の移行装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 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。
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