CN105916534B - 换热器的制造方法及换热器 - Google Patents

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Abstract

换热器的制造方法是用于制造具有中空纤维膜层的换热器的制作方法，该中空纤维膜层由母材获得，该母材由具有供热介质通过的中空部的多根中空纤维膜构成，并且通过将该多根中空纤维膜集成在一起而整体形状形成为圆筒体的形状。该制造方法包括：卷绕工序，将各中空纤维膜分别沿着圆筒体的轴向绕着圆筒体的轴线进行卷绕，从而获得所述母材，在卷绕工序中，在将各中空纤维膜分别从圆筒体的轴向的一侧朝向另一侧、且在该另一侧折返而再次回到一侧的一个往返的期间，将该中空纤维膜在绕着圆筒体一圈以上且不足两圈的范围内卷绕于圆筒体。

Description

换热器的制造方法及换热器
技术领域
本发明涉及换热器的制造方法及换热器。
背景技术
以往，公知一种具有中空纤维膜层的换热器，该中空纤维膜层由多根中空纤维膜构成，且整体形状构成为圆筒体形状。在构成为该圆筒体形状的中空纤维膜层中，能够应用专利文献1所记载的中空纤维片材。专利文献1所记载的中空纤维片材是将多根中空纤维膜大致平行地配置来作为横纤维，再利用纵纤维将这些横纤维拼合起来而形成筛子状。然后，能够将这样的筛子状的中空纤维片材形成为圆筒体形状而构成中空纤维膜层。在该情况下，中空纤维片材的各中空纤维膜分别与圆筒体的中心轴线大致平行地配置。
在具有这样的结构的中空纤维膜层的换热器中，在热介质通过中空纤维膜内之际，其通过距离不能确保达到获得充分的热交换的程度。因此，为了提高换热效率，需要将各中空纤维膜绕着圆筒体的中心轴线进行卷绕来增加其卷绕次数。然而，存在如下问题：中空纤维膜的卷绕次数越多，中空纤维膜的全长就越长，通过该中空纤维膜内的热介质的压力损失就越是与之正比地增加。因此，存在换热效率降低的潜在可能。
此外，在将使用了筛子状的中空纤维片材的换热器应用于人工肺的情况下，能够构成为使血液通过中空纤维膜彼此的间隙这样的结构。
然而，各中空纤维膜的卷绕次数越多，中空纤维膜彼此间的间隙的总容积就越大，其结果是，通过该间隙的血液的量、即、血液填充量也增大，这对患者而言，负担很大。
专利文献1：日本实用新型登录(授权)第2579299号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种换热器的制造方法及利用该制造方法制造出来的换热器，该换热器的制造方法能够使换热效率出色，并且能够在作为被执行该热交换的对象的流体通过中空纤维膜彼此之间时，减少该流体的填充量。
这样的目的是通过下记(1)～(10)的本发明来实现的。
(1)一种换热器的制造方法，该方法用于制造具有中空纤维膜层的换热器，该中空纤维膜层由母材获得，该母材由具有供热介质通过的中空部的多根中空纤维膜构成，并且通过将该多根中空纤维膜集成在一起而整体形状形成为圆筒体的形状，
该换热器的制造方法包括：
卷绕工序，将所述各中空纤维膜分别沿着所述圆筒体的轴向绕着所述圆筒体的轴线进行卷绕，从而获得所述母材，
在所述卷绕工序中，在将所述各中空纤维膜分别从所述圆筒体的轴向的一侧朝向另一侧、且在该另一侧折返而再次回到所述一侧的一个往返的期间，将该中空纤维膜在绕着所述圆筒体一圈以上且不足两圈的范围内卷绕于所述圆筒体。
(2)根据技术方案1所述的换热器的制造方法，其中，
在所述卷绕工序中，以满足下式的方式卷绕所述中空纤维膜。
【式1】
横动量(mm/rot)×N＝横动量振幅×2±(中空纤维膜的外径+邻接中空纤维膜彼此间隔)×中空纤维膜的总根数，
其中，式中，N满足1≤N＜2的关系。
(3)根据技术方案2所述的换热器的制造方法，其中，
所述N满足1.2≤N≤1.6。
(4)根据技术方案1至3中任一项所述的换热器的制造方法，其中，
反复实施多次所述往复。
(5)根据技术方案1至4中任一项所述的换热器的制造方法，其中，
在所述卷绕工序中，所述各中空纤维膜在所述另一侧折返之际，将其折返部固定。
(6)根据技术方案5所述的换热器的制造方法，其中，
在进行所述折返部的固定时，使用以下三种方法中的至少一种方法，该三种方法是：利用具有挠性的线状体或者带状体按压所述折返部来进行固定的方法、对所述折返部进行加热熔融来进行固定的方法以及利用粘合剂来进行固定的方法。
(7)根据技术方案5或6所述的换热器的制造方法，其中，
包括切断工序，在该切断工序中，分别将所述母材的两端部切断而获得所述中空纤维膜层，
在所述母材的两端部中包含在所述卷绕工序中进行过固定的所述折返部，
在所述切断工序中，从所述母材除去所述折返部。
(8)根据技术方案1至7中任一项所述的换热器的制造方法，其中，
所述中空纤维膜由聚烯烃系树脂构成。
(9)根据技术方案1至8中任一项所述的换热器的制造方法，其中，
所述中空纤维膜的外径为1mm以下。
(10)一种换热器，其特征在于，
该换热器是利用技术方案1至9中任一项所述的换热器的制造方法制造出来的。
采用本发明，能够尽量缩短一个往返期间的各中空纤维膜的全长。由此，中空纤维膜层能够减少热介质通过各中空纤维膜的中空部的压力损失，于是，变得在换热效率方面出色。
另外，能够与热介质的压力损失降低的程度相对应，尽量减小中空纤维膜的直径，即、能够实现中空纤维膜的细径化。由此，能够削减中空纤维膜层处的容积，于是，能够减少作为被执行热交换的对象的流体的填充量。
附图说明
图1是表示应用了利用本发明的换热器的制造方法(第1实施方式)制造出来的换热器的人工肺的俯视图。
图2是从箭头A方向观察图1所示的人工肺而得到的图。
图3是图2中的B-B线剖视图。
图4是从图2中的箭头C方向进行观察而得到的图。
图5是图1中的D-D线剖视图。
图6是图5中的E-E线剖视图。
图7是表示在本发明的换热器的制造方法中所使用的装置的图。
图8是表示利用图7所示的制造装置获得的母材的图((a)是立体图、(b)是展开图)。
图9是表示图8所示的母材中的中空纤维膜的固定状态的图。
图10是依次表示切断图8所示的母材的工序的图。
图11是表示利用本发明的换热器的制造方法获得的母材的其他的结构的图((a)是立体图、(b)是展开图)。
图12是表示利用本发明的换热器的制造方法(第2实施方式)获得的母材中的中空纤维膜的固定状态的图。
图13是表示利用本发明的换热器的制造方法(第3实施方式)获得的母材中的中空纤维膜的固定状态的图。
图14是表示利用本发明的换热器的制造方法(第4实施方式)获得的母材中的中空纤维膜的固定状态的图。
图15是表示利用本发明的换热器的制造方法(第5实施方式)获得的母材中的中空纤维膜的固定状态的图。
图16是表示由在以往的卷绕状态下卷绕而成的中空纤维膜构成的母材的图((a)是立体图、(b)是展开图)。
具体实施方式
以下，基于附图所示的优选的实施方式对本发明的换热器的制造方法及换热器进行详细说明。
(第1实施方式)
图1是表示应用了利用本发明的换热器的制造方法(第1实施方式)制造出来的换热器的人工肺的俯视图。图2是从箭头A方向观察图1所示的人工肺而得到的图。图3是图2中的B-B线剖视图。图4是从图2中的箭头C方向进行观察而得到的图。图5是图1中的D-D线剖视图。图6是图5中的E-E线剖视图。图7是表示在本发明的换热器的制造方法中所使用的装置的图。图8是表示利用图7所示的制造装置获得的母材的图((a)是立体图、(b)是展开图)。图9是表示图8所示的母材中的中空纤维膜的固定状态的图。图10是依次表示切断图8所示的母材的工序的图。图16是表示由在以往的卷绕状态下卷绕而成的中空纤维膜构成的母材的图((a)是立体图、(b)是展开图)。
此外，将图1、图3、图4以及图7～图10中(图11和图16中也一样)的左侧称为“左”或者“左方(一方)”、右侧称为“右”或者“右方(另一方)”。此外，在图1～图6中(图11和图16中也一样)，将人工肺的内侧作为“血液流入侧”或者“上游侧”来说明，将外侧作为“血液流出侧”或者“下游侧”来说明。
图1～图5所示的人工肺10的整体形状形成为大致圆柱状。该人工肺10是带换热器的人工肺，该人工肺具有：换热部10B，其设置在内侧，用于与血液进行热交换；人工肺部10A，其设置在换热部10B的外周侧，作为气体交换部，用于与血液进行气体交换。人工肺10例如能够设置在血液体外循环线路中来使用。
人工肺10具有外壳2A，在该外壳2A内收纳有人工肺部10A和换热部10B。
外壳2A由圆筒状外壳主体21A、封闭圆筒状外壳主体21A的左端开口的碟状的第1盖体22A以及封闭圆筒状外壳主体21A的右端开口的碟状的第2盖体23A构成。
圆筒状外壳主体21A、第1盖体22A以及第2盖体23A由树脂材料构成。利用熔接、粘接剂的粘接等方法，将第1盖体22A和第2盖体23A固定安装于圆筒状外壳主体21A。
在圆筒状外壳主体21A的外周部形成有管状的血液流出端口28。该血液流出端口28朝向圆筒状外壳主体21A的外周面的大致切线方向突出(参照图5)。
在第1盖体22A上突出形成有管状的气体流出端口27。
此外，血液流入端口201以其中心轴线相对于第1盖体22A的中心偏心的方式自第1盖体22A的端面突出。
气体流出端口27以其中心轴线与第1盖体22A的中心交叉的方式形成在第1盖体22A的外周部(图2参照)。
在第2盖体23A上突出形成有管状的气体流入端口26、热介质流入端口202以及热介质流出端口203。气体流入端口26形成在第2盖体23A的端面的缘部。热介质流入端口202和热介质流出端口203分别形成在第2盖体23A的端面的大致中央部。此外，热介质流入端口202和热介质流出端口203的中心线分别相对于第2盖体23A的中心线稍稍倾斜。
此外，在本发明中，外壳2A的整体形状无需一定形成为完整的圆柱状，例如也可以是圆柱局部缺失的形状、圆柱添加了异形部分的形状等。
如图3、图5所示，在外壳2A的内部收纳有沿着其内周面呈圆筒状的人工肺部10A。人工肺部10A由圆筒状的中空纤维膜层3A和设置于中空纤维膜层3A的外周侧的作为气泡除去装置4A的过滤部件41A构成。中空纤维膜层3A和过滤部件41A按照从血液流入侧起依次为中空纤维膜层3A、过滤部件41A的顺序配置。
此外，在人工肺部10A的内侧设置有沿着其内周面呈圆筒状的换热部10B。换热部10B具有中空纤维膜层3B。
如图6所示，中空纤维膜层3A和3B分别由多根中空纤维膜31构成，是将这些中空纤维膜31集成为层状并进行层叠而成。层叠数量并未特别限定，例如优选3层～40层。此外，中空纤维膜层3A的各中空纤维膜31分别具有气体交换功能。另一方面，中空纤维膜层3B的各中空纤维膜31分别具有执行热交换的功能。
如图3所示，中空纤维膜层3A和3B各自的两个端部借助隔壁8和9一起固定于圆筒状外壳主体21A的内表面。隔壁8、9例如由聚氨酯、硅橡胶等灌封材料、粘接剂等构成。而且，中空纤维膜层3B的内周部与形成在第1圆筒部件241的外周部的凹凸部244卡合。利用由该卡合和隔壁8、9形成的固定，能够可靠地将中空纤维膜层3B固定于圆筒状外壳主体21A，于是，能够可靠地防止在人工肺10的使用中发生中空纤维膜层3B的错位。此外，凹凸部244作为使血液B流遍整个中空纤维膜层3B的流路发挥作用。
此外，如图5所示，中空纤维膜层3A的最大外径φD1max优选为20mm～200mm，更加优选为40mm～150mm。中空纤维膜层3B的最大外径φD2max优选为10mm～150mm，更加优选为20mm～100mm。此外，如图3所示，中空纤维膜层3A和3B的沿着中心轴线方向的长度L优选为30mm～250mm，更加优选为50mm～200mm。由于具有这样的条件，中空纤维膜层3A在气体交换功能方面出色，中空纤维膜层3B在热交换功能方面出色。
在外壳2A内的隔壁8和隔壁9之间的各中空纤维膜31的外侧、即、中空纤维膜31彼此之间的间隙，形成有供血液B从图6中的上侧向下侧流动的血液流路33。
在血液流路33的上游侧形成有作为从血液流入端口201流入的血液B的血液流入部、与血液流入端口201相连通的血液流入侧空间24A(参照图3、图5)。
血液流入侧空间24A是由呈圆筒状的第1圆筒部件241和配置在第1圆筒部件241的内侧且面向第1圆筒部件241的内周部的局部地配置的板片242划分成的空间。于是，流入到血液流入侧空间24A的血液B能够经由形成于第1圆筒部件241的多个侧孔243流经整个血液流路33地流下。
此外，在第1圆筒部件241的内侧配置有与该第1圆筒部件241同轴配置的第2圆筒部件245。而且，如图3所示，从热介质流入端口202流入的例如水等热介质H依次通过位于第1圆筒部件241的外周侧的中空纤维膜层3B的各中空纤维膜31的流路(中空部)32、第2圆筒部件245的内侧，从热介质流出端口203排出。此外，在热介质H经过各中空纤维膜31的流路32时，在血液流路33内，热介质H与接触于该中空纤维膜31的血液B之间进行热交换(加温或者冷却)。
在血液流路33的下游侧配置有过滤部件41A，该过滤部件41A具有捕捉存在于在血液流路33流动的血液B中的气泡的功能。
过滤部件41A由呈大致长方形的片材状的部件(以下也简称为“片材”)构成，过滤部件41A是通过将该片材沿着中空纤维膜层3A的外周进行卷绕而形成的。过滤部件41A的两个端部也分别利用隔壁8、9进行固定安装，由此，过滤部件41A相对于外壳2A被固定住(参照图3)。此外，优选的是，该过滤部件41设置为，其内周面与中空纤维膜层3A的外周面相接而覆盖该中空纤维膜层3A的外周面的大致整个面。
此外，即使在血液流路33内流动的血液中存在气泡，过滤部件41A也能够捕捉到该气泡(参照图6)。此外，被过滤部件41A捕捉到的气泡被血流压入到过滤部件41A附近的各中空纤维膜31内，其结果是将气泡从血液流路33除去。
此外，在过滤部件41A的外周面和圆筒状外壳主体21A的内周面之间形成有圆筒状的间隙，该间隙形成为血液流出侧空间25A。由该血液流出侧空间25A和与血液流出侧空间25A相连通的血液流出端口28构成血液流出部。血液流出部中，由于具有血液流出侧空间25A，所以，能够确保透过过滤部件41A的血液B向血液流出端口28流动的空间，从而能够将血液B顺畅地排出。
如图3所示，在第1盖体22A的内侧突出形成有呈圆环状的肋291。而且，由第1盖体22A、肋291以及隔壁8划分出第1室221a。该第1室221a是供气体G流出的气体流出室。中空纤维膜层3A的各中空纤维膜31的左端开口朝向第1室221a敞开并与之相连通。在人工肺10中，由气体流出端口27和第1室221a构成气体流出部。另一方面，在第2盖体23A的内侧也突出形成有呈圆环状的肋292。而且，由第2盖体23A、肋292以及隔壁9划分出第2室231a。该第2室231a是供气体G流入的气体流入室。中空纤维膜层3A的各中空纤维膜31的右端开口朝向第2室231a敞开并与之相连通。在人工肺10中，由气体流入端口26和第2室231a构成气体流入部。
在这里，针对本实施方式的人工肺10中的血液的流动方式进行说明。
在该人工肺10中，从血液流入端口201流入的血液B依次通过血液流入侧空间24A、侧孔243流入到换热部10B。在换热部10B中，血液B在血液流路33中朝向下游方向流动的同时，与换热部10B的各中空纤维膜31的表面相接触而形成热交换(加温或者冷却)。如此一来，完成了热交换的血液B流入人工肺部10A。
而且，在人工肺部10A中，血液B在血液流路33中进一步朝向下游方向流动。另一方面，从气体流入端口26供给来的气体(含氧气体)从第2室231a分配到人工肺部10A的各中空纤维膜31的流路32中，在流过该流路32之后，气体被汇集在第1室221a中，并从气体流出端口27排出。流经血液流路33的血液B与人工肺部10A的各中空纤维膜31的表面接触，并且与流过流路32的气体G之间进行气体交换、即、增加氧和释放二氧化碳。
在完成了气体交换的血液B中混入有气泡的情况下，该气泡被过滤部件41A捕捉到，从而防止气泡流出到过滤部件41A的下游侧。
如以上那样依次完成了热交换、气体交换且进一步被除去了气泡的血液B从血液流出端口28流出。
如上所述，中空纤维膜层3A和3B均由多根中空纤维膜31构成。中空纤维膜层3A和中空纤维膜层3B除了用途不同以外，具有相同的中空纤维膜31，因此，以中空纤维膜层3B为代表进行说明。
中空纤维膜31的内径φd1优选为50μm～700μm，更加优选为70μm～600μm(参照图6)。中空纤维膜31的外径φd2优选为100μm～1mm，更加优选为120μm～800μm(参照图6)。而且，内径φd1和外径φd2的比d1/d2优选为0.5～0.9，更加优选为0.6～0.8。在具有这样的条件的各中空纤维膜31中，在保持自身的强度的同时，能够使热介质H流经作为该中空纤维膜31的中空部的流路32时的压力损失变得较小，此外，对于维持中空纤维膜31的卷绕状态有帮助。例如，当内径φd1比所述上限值大时，中空纤维膜31的厚度变薄，会因其他的条件的原因，使强度降低。此外，当内径φd1比所述下限值小时，会因其他的条件的原因，使热介质H流经中空纤维膜31时的压力损失变大。
此外，相邻的中空纤维膜31彼此的距离更加优选为φd2的1/10～1/1。
这样的中空纤维膜31的制造方法并未特别限定，例如，能够举出使用了挤出成型的方法。利用该方法，能够制造出具有规定的内径φd1和外径φd2的中空纤维膜31。此外，构成中空纤维膜层3A的中空纤维膜31的制造方法能够举出使用延伸法或者固液相分离法的方法。
作为各中空纤维膜31的构成材料，例如可以使用聚丙烯、聚乙烯、聚砜、聚丙烯腈、聚四氟乙烯、聚甲基戊烯等疏水性高分子材料，优选是聚烯烃系树脂，更优选是聚丙烯。选择这样的树脂材料，在对维持中空纤维膜31的卷绕状态有帮助的同时，也有助于制造时的低成本化。
而且，中空纤维膜层3B由将这样的中空纤维膜31以整体形状形成为圆筒体的形状的方式卷绕而成的母材3’获得。该母材3’是在本发明的制造方法的制造过程中制造出来的。
本制造方法是制造人工肺10的方法，具有第1工序、第2工序、第3工序、第4工序、第5工序以及第6工序。接下来，对这些工序进行说明。
[1]第1工序
如图8所示，第1工序是将多根中空纤维膜31以整体形状形成为圆筒体的形状的方式进行卷绕的卷绕工序，由此，获得母材(一次母材)3’。此外，在图8中(图10也一样)，有代表性地描绘了一根中空纤维膜81。
在该第1工序中，使用图7所示的卷绕装置60。卷绕装置60具有筒状芯旋转装置601、绕线装置602以及固定装置600。
筒状芯旋转装置601具有马达603、马达轴604以及固定于马达轴604的芯安装部件605。作为人工肺10的外壳2A的一部分的第1圆筒部件241安装于芯安装部件605，由马达603带动旋转。
绕线装置602具有：主体部606，其具有在内部收纳中空纤维膜31的收纳部；喷出部705，其在喷出中空纤维膜31的同时沿着主体部606的轴向(图7中的左右方向)移动。而且，主体部606固定于在直线轨道607上移动的直线支承座(linear table)608和滚珠螺母部件704。滚珠螺母部件704，因滚珠螺杆轴609受到马达703的驱动而旋转的动作，而能够与主体部606的轴向平行地移动。马达703能够正反转，利用未图示的控制器来调整驱动。
固定装置600具有：主体部706，其具有用于收纳固定用纤维(线状体)的收纳部，该固定用纤维用于固定被卷绕于第1圆筒部件241的中空纤维膜31；喷出部707，其用于向第1圆筒部件241的两端部喷出固定用纤维11。而且，在利用固定用纤维11对中空纤维膜31实施固定时，从喷出部707喷出的固定用纤维11缠绕于位于旋转中的第1圆筒部件241上的中空纤维膜31而完成对中空纤维膜31的固定。在进行了固定之后，利用刀具(未图示)自固定装置600上切下供固定使用的固定用纤维11。
此外，固定用纤维11具有挠性，例如、由聚酰胺(例：尼龙6、尼龙46、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙11、尼龙12、尼龙6-12、尼龙6-66)等那样的热塑性树脂、不锈钢等那样的金属材料构成。由此，能够以适于固定的张力将中空纤维膜31固定。
使用以上那样构成的卷绕装置60执行第1工序。接下来，有代表性地说明一根中空纤维膜31。
如图7、图8所示，在第1工序中，使中空纤维膜31在沿着第1圆筒部件241(圆筒体)的中心轴线O方向的同时绕着中心轴线O进行卷绕。此时，中空纤维膜31从中心轴线O方向的左侧的起始点311开始向右侧卷绕。在右侧，中空纤维膜31在折返点312折返。之后，中空纤维膜31再次向左侧返回并达到终点313。这样一来，中空纤维膜31以图8中的箭头i→ii→iii→iv→v→vi→vii的顺序进行卷绕。而且，在一个该往返的期间，如图8所示，中空纤维膜31被卷绕了规定的圈数N。在本实施方式中，N＝1.5，中空纤维膜31在一个往返的期间绕中心轴线O达1.5周。这被称为“0.75卷”。
在本发明中，圈数N的范围为1圈以上且不足2圈的范围，优选的是，超过1圈且不足2圈的范围，更加优选的是，为1.2圈以上且1.6以下的范围。因此，优选的是，圈数N是在超过1且不足2的范围内具有小数的实数。此外，当使用单位“卷(wind)”来表示圈数N的范围“1圈以上且不足2圈”时，为0.5卷以上且不足1卷。
此外，如图8的(b)所示，中空纤维膜31相对于中心轴线O倾斜，其倾斜角度(斜角)θ例如优选为40°以上、70°以下，更加优选45°以上、64°以下。如果不足40°时，则在母材3’端部需要对中空纤维膜31更牢固的固定，有可能使母材3’的制造变得困难。此外，如超过70°，则中空纤维膜31的全长变得过于长，导致热介质H的压力损失增大。
此外，倾斜角度(斜角)θ伴随着卷绕圈数的增加而变化。根据所卷绕的圆筒部件的外径尺寸、所需的卷绕圈数(传热面积)等，卷绕开始和卷绕结束的斜角变化率变得很大。因为斜角变化率也关系到一个换热器中的中空纤维全长的波动，所以为了性能稳定化，希望利用绕线装置使横动量振幅可改变或者可适当地改变卷数等来控制斜角。后述的本实施例中的变化率为8％左右，能够确认的是：只要只要是这样程度的变化率，就不对热交换性能产生影响。此外，本发明的被卷绕的中空纤维膜31的全长为大约2000m，但并不限于此，根据中空纤维膜31的外径等条件、状况，全长有所不同。
此外，母材3’除了是图8所示的结构以外，例如也可以是图11所示的结构。在该图11所示的母材3’中，中空纤维膜31按照图11中的箭头i→ii→iii→iv→v的顺序进行卷绕。而且，在一个该往返的期间，中空纤维膜31绕中心轴线O达1圈，形成“0.5卷”。
但是，在以往的人工肺中具有例如由图16所示的母材300获得的中空纤维膜层。在母材300中，中空纤维膜31按照图16中的箭头i→ii→iii→iv→v→vi→vii的顺序被卷绕，并且在一个往返的期间，绕中心轴线O达2圈。这被称为“1卷”。在该情况下，中空纤维膜31的圈数N比图8的情况多，即、偏出上述的圈数N的范围，每一个往返中的中空纤维膜31的全长变长。其结果，通过中空纤维膜31内的热介质H的压力损失增大，使得在中空纤维膜层处的换热效率降低。此外，如果热介质H的压力损失增大，也关系到中空纤维膜31的直径的增大，进而，在中空纤维膜层的容积也增大。在该情况下，导致血液填充量的增大，对于患者而言，成为负担。
然而，如上所述，在本发明中，中空纤维膜31在一个往返的期间绕中心轴线O达1.5圈。而且，中空纤维膜31的全长缩短了与所述以往的圈数之差相应的长度。由此，中空纤维膜层3B能够减少通过中空纤维膜31内的热介质H的压力损失，于是，在换热效率方面出色。此外，邻接的中空纤维膜31彼此间的间隔的容积也减少了与中空纤维膜31的全长缩短的部分相应的大小，从而也能够减少以该间隔为血液流路33流通而过的血液B的填充量。
此外，在中空纤维膜层3B中，通过使中空纤维膜31如所述那样卷绕，能够尽可能将中空纤维膜31的配设密度设定得很高，或是能够在所述范围内尽可能将中空纤维膜31的外径φd2设定得很小。利用很高的配设密度，增加中空纤维膜31的根数，于是，使换热效率提高。此外，通过细径化，能够尽可能地使通过中空纤维膜层3B内的血液B很绵密地分叉流动，于是，增加血液B与中空纤维膜31接触的机会。由此，也使换热效率提高。而且，通过细径化，能够实现人工肺10的小型化。
此外，利用卷绕中空纤维膜31这样的简单的制造方法，能够容易且可靠地获得中空纤维膜层3B。
此外，中空纤维膜31能够如上述那样通过挤出成型而连续成型。该方法面向大量生产，也能够抑制制造成本。
如上所述，中空纤维膜31经由起始点311、折返点312、终点313而完成一个往返，并且反复进行多次该往返。由此，能够向第1圆筒部件241连续地供给中空纤维膜31。于是，能够迅速地执行中空纤维膜层3B的制造，缩短制造时间，从而能够抑制成本。
而且，卷绕装置60以满足下式(1)的方式工作。
【数1】
横动量(mm/rot)×N＝横动量振幅×2±(中空纤维膜的外径+邻接中空纤维膜彼此间隔)×中空纤维膜的总根数，
其中，式中，N满足1≤N＜2的关系。……(1)
在这里，“横动量”指的是第1圆筒部件241绕中心轴线O转动一圈时的中空纤维膜31的移动量。“横动量振幅”指的是喷出部705的移动量。
通过满足式(1)，能够在控制中空纤维膜31彼此的间隙的同时进行把它们挨着配置，从而能够适宜地形成中空纤维膜层3B(参照图9的(b))。
如图9所示，中空纤维膜31在折返点312折返之际，该折返点312附近(折返部)被固定。该固定是利用从卷绕装置60的固定装置600供给来的固定用纤维11按压所述折返部来实施的。由此，中空纤维膜31在折返点312可靠地折返，于是，能够可靠地进行往返，从而维持该状态。此外，如后述那样，虽然该固定用纤维11被保留母材3’中，但是被从中空纤维膜层3B中除去。
此外，在说明书中作为专利文献而举出的“实用新型登录第2579299号公报”所记载的中空纤维板需要用于捆束中空纤维膜的纵纤维。该纵纤维成为诱发血栓等的原因。然而，在本发明中，利用固定用纤维11维持中空纤维膜31的卷绕状态，因此，能够省略纵纤维，于是，能够防止血栓等产生。
[2]第2工序
第2工序是在母材3’上进一步卷绕构成中空纤维膜层3A的中空纤维膜31的卷绕工序。由此，能够获得图10的(a)所示那样的二次母材3”。
在该第2工序中，继续使用卷绕装置60，在与第1工序相同的卷绕状态下卷绕中空纤维膜31。
在完成了第2工序之后，将二次母材3”连同第1圆筒部件241从卷绕装置60上拆下。
[3]第3工序
第3工序是将过滤部件41A缠绕在二次母材3”上并做固定，并且将该二次母材3”连同第1圆筒部件241一起收纳于圆筒状外壳主体21A的收纳工序。
[4]第4工序
第4工序是将二次母材3”相对于圆筒状外壳主体21A做固定的固定工序。在二次母材3”的固定这方面，使用灌封材料50，该灌封材料50成为隔壁8、9。
在执行该固定时，首先，向圆筒状外壳主体21A内的二次母材3”的两端部供给作为灌封材料50的构成材料的液状的聚氨酯。接着，连同圆筒状外壳主体21A一起放入离心分离器中，之后，使液状的聚氨酯干燥。由此，成为二次母材3”的两端部被灌封材料50固定的状态(参照图10的(a))。此外，在二次母材3”的两端部也包含有在第1工序中利用固定用纤维11固定的折返点312、起始点311以及终点313。
[5]第5工序
如图10所示，第5工序是将被灌封材料50所固定的二次母材3”的两端部分别切断的切断工序。由此，能够一起获得中空纤维膜层3A和中空纤维膜层3B。
在该第5工序中，使用图10所示的切断装置80。切断装置80具有两个刀具(切刀)801。而且，通过使各刀具801接近二次母材3”，而将该二次母材3”的两端部切断。此外，作为切断装置80，并不限于具有刀具801的结构，例如，也可以是喷射水刀的结构、照射激光的结构。
如图10的(a)所示，在二次母材3”的被灌封材料50固定的部分中，在左端部的比固定用纤维11靠右侧的部分设定第1切断线351，还在右端部的比固定用纤维11靠左侧的部分设定第2切断线352。
而且，使用切断装置80的刀具801，将二次母材3”沿着第1切断线351、第2切断线352切断。由此，如图10的(b)所示，二次母材3”被分割为三个部件，位于中央的部件成为中空纤维膜层3A和中空纤维膜层3B。此外，两端的部件分别被废弃。
此外，通过该切断，中空纤维膜层3B(与中空纤维膜层3A一样)中，折返点312也被除去。由此，构成中空纤维膜层3B的各中空纤维膜31的两端分别敞开，能够使热介质H通过该中空纤维膜31内。此外，在中空纤维膜层3A中，能够供气体G通过各中空纤维膜3。
[6]第6工序
第6工序是将第1盖体22A、第2盖体23A分别安装于圆筒状外壳主体21A的安装工序。
通过执行该安装而获得人工肺10。此外，在安装后，例如也可以利用粘接剂等将第1盖体22A、第2盖体23A分别固定于圆筒状外壳主体21A。
(第2实施方式)
图12是表示利用本发明的换热器的制造方法(第2实施方式)获得的母材中的中空纤维膜的固定状态的图。
以下，参照该附图，说明本发明的换热器的制造方法和换热器的第2实施方式，以与上述的实施方式不同的方面为中心进行说明，而省略相同的事项的说明。
本实施方式除了对中空纤维膜的固定方法不同以外，其它与所述第1实施方式相同。
如图12所示，在本实施方式中，在中空纤维膜31的折返点312的固定这方面，使用具有挠性的固定用带(带状体)11A。该固定用带11A比固定用纤维11的宽度宽。在利用该固定用带11A按压中空纤维膜31的折返点312附近之际，其与该中空纤维膜31的接触面积增大，于是，能够更可靠地实施固定。
作为固定用带11A的构成材料，并未特别限定，例如能够使用聚乙烯等树脂材料。
(第3实施方式)
图13表示利用本发明的换热器的制造方法(第3实施方式)获得的母材中的中空纤维膜的固定状态的图。
以下，参照该附图，说明本发明的换热器的制造方法和换热器的第3实施方式，以与上述的实施方式不同的方面为中心进行说明，而省略相同的事项的说明。
本实施方式除了对中空纤维膜的固定方法不同以外，其它与所述第1实施方式相同。
如图13所示，在本实施方式中，如下那样实施中空纤维膜31的折返点312附近的固定。
首先，准备干燥器12。将该干燥器12的排气口121朝向折返点312附近，使来自排气口121的热风吹到折返点312附近。由此，折返点312附近被加热软化而增大与第1圆筒部件241的接触面积。于是，折返点312附近和第1圆筒部件241的摩擦力也增大，从而完成中空纤维膜31的固定。
在这样的本实施方式中，在人工肺10中，省略了另外设置用于固定中空纤维膜31的部件。由此，能够使人工肺10的结构简单，实现人工肺10的小型化。
此外，也可以利用固定用纤维11固定中空纤维膜31。
(第4实施方式)
图14表示利用本发明的换热器的制造方法(第4实施方式)获得的母材中的中空纤维膜的固定状态的图。
以下，参照该附图，说明本发明的换热器的制造方法和换热器的第4实施方式，以与上述的实施方式不同的方面为中心进行说明，而省略相同的事项的说明。
本实施方式除了对中空纤维膜的固定方法不同以外，其它与所述第1实施方式相同。
如图14所示，在本实施方式中，在中空纤维膜31的折返点312的固定这方面，使用双面粘合带11B。双面粘合带11B由具有挠性的带状的基材111、分别形成于基材111的两个面的粘合剂层112构成。
此外，基材111例如能够使用与所述第2实施方式举出的固定用带11A的构成材料相同的材料。此外，粘合剂层112能够由有机硅系粘合剂构成。
能够利用这样的结构的双面粘合带11B，可靠地固定中空纤维膜31。
(第5实施方式)
图15表示利用本发明的换热器的制造方法(第5实施方式)获得的母材中的中空纤维膜的固定状态的图。
以下，参照该附图，说明本发明的换热器的制造方法和换热器的第5实施方式，以与上述的实施方式不同的方面为中心进行说明，而省略相同的事项的说明。
本实施方式除了对中空纤维膜的固定方法不同以外，其它与所述第1实施方式相同。
如图15所示，在本实施方式中，如下那样实施中空纤维膜31的折返点312附近的固定。
首先，准备具有喷嘴13的装置，该喷嘴13具有用于喷出粘合剂130的喷出口131。将喷出口131朝向折返点312附近，以涂覆来自喷出口131的粘合剂130。由此，将粘合剂130添加到折返点312附近。
之后，通过使被添加的所述粘合剂130强制干燥或者自然干燥，能够固定中空纤维膜31。
以下，针对图示的实施方式对本发明的换热器的制造方法和换热器进行了说明，本发明并不限于此，换热器的制造方法也可以添加任意工序。此外，构成换热器的各部分能够置换为能够发挥出相同的功能的任意结构。此外，也可以添加任意的结构物。
此外，本发明的换热器的制造方法和换热器也可以使所述各实施方式中的、任意两个以上的结构(特征)组合在一起。
此外，在所述实施方式中，构成人工肺部的中空纤维膜层的各中空纤维膜、构成换热部的中空纤维膜层的各中空纤维膜是相同的，但并不限于此，例如，也可以使一方(前者)的中空纤维膜比另一方(后者)的中空纤维膜细，也可以利用互不相同的材料构成双方的中空纤维膜。
此外，对于人工肺部和换热部而言，在所述实施方式中，将换热部配置在内侧，将人工肺配置在外侧，但并不限于此，也可以将人工肺部配置在内侧，将换热部配置在外侧。在该情况下，血液从外侧向内侧流下。
此外，在中空纤维膜的折返部的固定这方面，也可以将所述第1实施方式至第5实施方式中所述的固定方法组合起来。
实施例
以下，说明本发明的具体的实施例。此外，本发明并不限于此。
1.作为人工肺的人工心肺用换热器的制作
(实施例1)
制作出图1～图5所示那样的人工心肺用换热器。在该人工心肺用换热器中，外壳由聚碳酸酯构成。外壳的内尺寸为φ90×80mm。
中空纤维膜由聚乙烯构成。中空纤维膜的外径φd2是0.5mm。此外，中空纤维膜的卷绕形态、倾斜角度θ、中空纤维膜的在每个往返中的长度如表1所示。
(实施例2)
除了中空纤维膜的卷绕形态、倾斜角度θ、中空纤维膜的在每个往返中的长度如表1所示以外，与所述实施例1一样，获得实施例2的人工心肺用换热器。
(实施例3)
除了中空纤维膜的卷绕形态、倾斜角度θ、中空纤维膜的在每个往返中的长度如表1所示那样以外，与所述实施例1一样，获得实施例3的人工心肺用换热器。
(比较例1)
除了中空纤维膜的卷绕形态如表1所示那样以外，与所述实施例1一样，试着制作比较例1的人工心肺用换热器。然而，需要对中空纤维膜进行更牢固的固定而不能卷绕中空纤维膜，从而制作不出比较例1的人工心肺用换热器。
此外，在实现比较例1的情况下，为了能够卷绕中空纤维膜，需要预先利用纵纤维等编织中空纤维膜。该纵纤维的存在关系到血栓等的附着的潜在可能性。
(比较例2)
除了中空纤维膜的卷绕形态、倾斜角度θ、中空纤维膜的在每个往返中的长度如表1所示那样以外，与所述实施例1一样，获得比较例2的人工心肺用换热器。
2.人工心肺用换热器的模拟使用状态
将实施例1～3以及比较例2的人工心肺用换热器设置在与实际的血液体外循环线路相同的血液体外循环线路中，试着执行模拟的气体交换和热交换。
3.评价
在模拟使用状态下，针对实施例1～3以及比较例2的人工心肺用换热器，测量出基于由JIS T 1704规定的换热效率、填充到人工心肺用换热器中的血液的填充量(最大)以及在中空纤维膜层中的热介质(水)的压力损失(最大)。
而且，针对实施例1～3以及比较例2的人工心肺用换热器，根据以下所示的评价基准1，综合评价出各人工心肺用换热器是否适于实际的使用。
·评价基准1
◎：与现有的人工心肺用换热器相比，非常出色。
○：与现有的人工心肺用换热器相比，很出色。
×：与现有的人工心肺用换热器相同或者比现有的人工心肺用换热器差。
将这些评价结果1表示在表1中。
【表1】
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如表1可知，得出了如下结果：实施例1～3中的实施例2的人工心肺用换热器非常适合于实际的使用，紧随其后，实施例1、3的人工心肺用换热器适于实际的使用。
此外，制作出具有图11～图15所示的中空纤维膜层的人工心肺用换热器，并且也进行与所述相同的评价，其结果是，与各实施例大致相同。
在上述中，举出优选实施方式来说明本发明，但本发明并不限于所述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种改变是自不待言的。
本发明的换热器的制造方法用于制造具有中空纤维膜层的换热器的制作方法，该中空纤维膜层由母材获得，该母材由具有供热介质通过的中空部的多根中空纤维膜构成，并且通过将该多根中空纤维膜集成在一起而整体形状形成为圆筒体的形状，该换热器的制造方法包括：卷绕工序，将所述各中空纤维膜分别沿着所述圆筒体的轴向绕着所述圆筒体的轴线进行卷绕，从而获得所述母材，在所述卷绕工序中，在将所述各中空纤维膜分别从所述圆筒体的轴向的一侧朝向另一侧、且在该另一侧折返而再次回到所述一侧的一个往返的期间，将该中空纤维膜在绕着所述圆筒体一圈以上且不足两圈的范围内卷绕于所述圆筒体。因此，能够在换热效率方面出色，并且能够在作为被执行该热交换的对象的流体通过中空纤维膜彼此之间时，减少该流体的填充量。
因此，本发明的换热器的制造方法具有工业上的可利用性利。
附图标记说明
10、人工肺；10A、人工肺部；10B、换热部；2A、外壳；21A、圆筒状外壳主体；22A、第1盖体(左侧盖体)；221a、第1室；23A、第2盖体(右侧盖体)；231a、第2室；24A、血液流入侧空间；241、第1圆筒部件；242、板片；243、侧孔；244、凹凸部；245、第2圆筒部件；25A、血液流出侧空间；26、气体流入端口；27、气体流出端口；28、血液流出端口；291、292、肋；201、血液流入端口；202、热介质流入端口；203、热介质流出端口；3A、3B、中空纤维膜层；3’、母材(一次母材)；3”、二次母材；31、中空纤维膜；311、起始点；312、折返点；313、终点；32、流路；33、血液流路；351、第1切断线；352、第2切断线；4A、气泡除去装置；41A、过滤部件；8、9、隔壁；11、固定用纤维；11A、固定用带；11B、双面粘合带；111、基材；112、粘合剂层；12、干燥器；121、排气口；13、喷嘴；130、粘合剂；131、喷出口；50、灌封材料；60、卷绕装置；600、固定装置；601、筒状芯旋转装置；602、绕线装置；603、马达；604、马达轴；605、芯安装部件；606、主体部；607、直线轨道；608、直线支承座；609、滚珠螺杆轴；703、马达；704、滚珠螺母部件；705、喷出部；706、主体部；707、喷出部；80、切断装置；801、刀具(切刀)；B、血液；G、气体；H、热介质；φD1max、最大外径；φd1、内径；φd2、外径；L、长度；θ、倾斜角度(斜角)。

Claims (7)

1.一种换热器的制造方法，该方法用于制造具有中空纤维膜层的换热器，该中空纤维膜层由母材获得，该母材由具有供热介质通过的中空部的多根中空纤维膜构成，并且通过将该多根中空纤维膜集成在一起而整体形状形成为圆筒体的形状，
该换热器的制造方法的特征在于，包括：
卷绕工序，将所述各中空纤维膜分别沿着所述圆筒体的轴向绕着所述圆筒体的轴线进行卷绕，从而获得所述母材，
在所述卷绕工序中，在将所述各中空纤维膜分别从所述圆筒体的轴向的一侧的端部以在圆筒体的外周面展开图中相对于所述圆筒体的中心轴线以40°以上且70°以下的倾斜角度呈直线状倾斜的方式朝向另一侧、且在该另一侧的端部折返而再次回到所述一侧的一个往返的期间，将该中空纤维膜在绕着所述圆筒体一圈以上且不足两圈的范围内卷绕于所述圆筒体，
在所述卷绕工序中，以满足下式的方式卷绕所述中空纤维膜，
【式1】
横动量(mm/rot)×N＝横动量振幅×2±(中空纤维膜的外径+邻接中空纤维膜彼此间隔)×中空纤维膜的总根数，
其中，式中，N满足1≤N＜2的关系，
在所述卷绕工序中，所述各中空纤维膜在所述另一侧以锐角折返之际，将其折返部固定，
所述换热器的制造方法还包括切断工序，在该切断工序中，分别将所述母材的两端部切断而获得所述中空纤维膜层，
在所述母材的两端部中包含在所述卷绕工序中进行过固定的所述折返部，在所述切断工序中，从所述母材除去所述折返部。
2.根据权利要求1所述的换热器的制造方法，其中，
所述N满足1.2≤N≤1.6。
3.根据权利要求1或2所述的换热器的制造方法，其中，
反复实施多次所述往返。
4.根据权利要求1所述的换热器的制造方法，其中，
在进行所述折返部的固定时，使用以下三种方法中的至少一种方法，该三种方法是：利用具有挠性的线状体或者带状体按压所述折返部来进行固定的方法、对所述折返部进行加热熔融来进行固定的方法以及利用粘合剂来进行固定的方法。
5.根据权利要求1或2所述的换热器的制造方法，其中，
所述中空纤维膜由聚烯烃系树脂构成。
6.根据权利要求1或2所述的换热器的制造方法，其中，
所述中空纤维膜的外径为1mm以下。
7.一种换热器，其特征在于，
该换热器是利用权利要求1至6中任一项所述的换热器的制造方法制造出来的。
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