JP7040675B2

JP7040675B2 - チューブユニット及び脱気モジュール

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Publication number: JP7040675B2
Application number: JP2021535982A
Authority: JP
Inventors: 洋平菅沼; 和保川島; 明佐藤; 和美大井
Original assignee: DIC Corp
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2020-08-11
Publication date: 2022-03-23
Anticipated expiration: 2040-08-11
Also published as: CN114206479A; KR20220020968A; US20220331713A1; CN114206479B; JPWO2021029415A1; KR102669011B1; TW202120845A; WO2021029415A1; EP4015886A1; EP4015886A4

Description

本発明は、複数のチューブの端部が結束されたチューブユニット及び当該チューブユニットを備えた脱気モジュールに関する。

特許文献１に、複数本のフッ素樹脂チューブの端部が結束されたフッ素樹脂チューブ束が記載されている。このフッ素樹脂チューブ束は、束ねられた複数本のフッ素樹脂チューブと、これらフッ素樹脂チューブの束の端部に外嵌されたフッ素樹脂スリーブと、複数本のフッ素樹脂チューブとフッ素樹脂スリーブとを接合一体化する熱流動性フッ素樹脂からなる結合部と、を備えている。そして、複数本のフッ素樹脂チューブのそれぞれの端部は、円筒状に形成されている。

特開平０１－１３１３９２号公報

ところで、複数のチューブの端部が結束されたチューブ結束構造においては、複数のチューブの端部が密に結束されているほど結束強度が高くなる。特許文献１に記載されたフッ素樹脂チューブ束では、フッ素樹脂チューブのそれぞれの端部が円筒状に形成されているため、これらを細密構造に配置することが可能であるものの、それ以上密に配置することができない。このため、複数のフッ素樹脂チューブの端部の結束強度を向上させるには限界があった。

そこで、本発明の一側面は、複数のチューブの結束強度を向上できるチューブユニット及び脱気モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一側面に係るチューブユニットは、複数のチューブと、複数のチューブの端部を結束する結束部と、を備え、複数のチューブのそれぞれの端部の少なくとも一つは、チューブの延在方向に沿って筒状に延びる筒部と、筒部から半径方向外側に突出する突出部と、を有する。

このチューブユニットでは、複数のチューブのそれぞれの端部の少なくとも一つが、半径方向外側に突出する突出部を有するため、例えば、筒部と当該筒部に隣接するチューブとの間の隙間に複数の突出部を配置することができる。このため、このような突出部を有しない場合に比べて、複数のチューブの端部を密に配置することができる。これにより、複数のチューブの結束強度を向上できる。

複数のチューブのそれぞれの端部は、筒部及び突出部を有してもよい。このチューブユニットでは、複数のチューブのそれぞれの端部が筒部及び突出部を有することで、例えば、複数の筒部を細密構造に配置するとともに、これらの筒部の間の隙間に複数の突出部を配置することができる。このため、複数のチューブの端部を更に密に配置することができ、複数のチューブの結束強度を更に向上できる。

筒部は、チューブの延在方向に沿って円筒状に延びていてもよい。このチューブユニットでは、筒部が、チューブの延在方向に沿って円筒状に延びていることで、複数のチューブのそれぞれを流通する流体の圧力損失を小さくすることができる。

結束部は、複数のチューブに外嵌された外筒と、複数のチューブのそれぞれの端部と外筒との間に充填された封止部と、を有してもよい。このチューブユニットでは、複数のチューブのそれぞれの端部と外筒との間に封止部が充填されていることで、結束部の端面から液体や気体等の流体を供給した際に、当該液体が複数のチューブの間に漏れ出すのを抑制できる。

複数のチューブのそれぞれの端部は、互いに離間していてもよい。このチューブユニットでは、複数のチューブのそれぞれの端部が互いに離間していることで、複数のチューブのそれぞれの端部が封止部で覆われた状態となる。これにより、複数のチューブのそれぞれの端部の界面から流体が漏れ出すのを抑制することができる。

本発明の一側面に係る脱気モジュールは、上記の何れかのチューブユニットと、チューブユニットが収容されたハウジングと、を備え、複数のチューブのそれぞれは、気体を透過するが液体を透過しないチューブ状の膜であり、ハウジングは、複数のチューブのそれぞれの内部空間に連通された第一開口及び第二開口と、複数のチューブの外側の空間に連通された吸気口と、を有する。

この脱気モジュールでは、吸気口から吸気しながら第一開口に液体を供給するとともに第二開口から液体を排出することで、第一開口に供給された液体は、複数のチューブを通過する際に脱気されて、第二開口から排出される。そして、上記のチューブユニットを備えるため、複数のチューブの結束強度が向上する。これにより、脱気モジュールの耐久性を向上できるとともに、第一開口に供給された液体が複数のチューブの外側の空間に漏れ出すのを抑制できる。

本発明の一側面によれば、複数のチューブの結束強度を向上できる。

図１は、脱気モジュールの一例を示す概略断面図である。図２は、チューブユニットの一例を示す概略斜視図である。図３は、チューブユニットの一例を示す概略端面図である。図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線における概略断面図である。図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、チューブの一例を示す概略断面図である。図６は、比較例のチューブユニットを示す概略端面図である。

以下、図面を参照して、実施形態のチューブユニット及び脱気モジュールについて詳細に説明する。なお、全図中、同一または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、脱気モジュールの一例を示す概略断面図である。図１に示すように、脱気モジュール１は、複数のチューブ２が両端部において結束されたチューブユニット３と、チューブユニット３を収容するハウジング４と、を備えている。脱気モジュール１は、複数のチューブ２により、ハウジング４内が、複数のチューブ２のそれぞれの内部空間２Ａ（図４参照）である第一領域と、複数のチューブ２の外側の空間４Ａである第二領域と、に分けられている。第一領域は、液体が供給される領域であり、第二領域は、吸気される領域である。そして、脱気モジュール１は、複数のチューブ２のそれぞれの内部空間２Ａ（第一領域）に液体が供給されるとともに、複数のチューブ２の外側の空間４Ａ（第二領域）から吸気されることで、液体を脱気する。

チューブ２は、気体を透過するが液体を透過しないチューブ状の膜である。チューブ２の素材、膜形状、膜形態等は、特に制限されない。チューブ２の素材としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（エチレン共重合樹脂）（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、アモルファスフロロポリマ（非晶性弗素樹脂；ＡＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、シリコン、ポリイミド、ポリアミドが挙げられる。アモルファスフロロポリマとしては、例えば、テフロン（登録商標）ＡＦが挙げられる。

図２は、チューブユニットの一例を示す概略斜視図であり、図３は、チューブユニットの一例を示す概略端面図である。図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線における概略断面図である。なお、図面では、一例として、チューブユニット３が７本のチューブ２で構成されている場合を図示しているが、チューブ２の本数は、特に限定されない。図２～図４に示すように、チューブユニット３は、複数のチューブ２の両端部が結束されて構成されている。つまり、チューブユニット３は、複数のチューブ２と、複数のチューブ２の一方側の端部及び他方側の端部をそれぞれ結束する一対の結束部５，５と、を備える。なお、一対の結束部５，５は、ハウジング４に取り付けられる部位でもある。なお、一対の結束部５，５は、互いに同じ構成であるため、以下では、一方の結束部５を代表して説明する。但し、一対の結束部５，５は、互いに異なる構成であってもよい。

結束部５は、複数のチューブ２のそれぞれの端部に外嵌された外筒６と、複数のチューブ２のそれぞれの端部と外筒６との間に充填された封止部７と、を備える。

外筒６は、略円筒状に形成されて、結束部５の最外層を成す。外筒６は、ハウジング４に取り付けられる部位である。外筒６の素材としては、例えば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂が挙げられる。

封止部７は、複数のチューブ２の端部と外筒６との間に充填されて、複数のチューブ２の端部を結束するとともに複数のチューブ２の端部と外筒６との間を封止する。つまり、封止部７は、複数のチューブ２のそれぞれの内部空間２Ａには充填されておらず、複数のチューブ２の間と、複数のチューブ２と外筒６との間と、に充填されている（図３参照）。このため、封止部７の端面からは、複数のチューブ２のそれぞれの内部空間２Ａのみが開放されている。封止部７の素材としては、例えば、ＦＥＰ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂が挙げられる。

封止部７に結束された複数のチューブ２のそれぞれの端部は、筒部２Ｂと、筒部２Ｂから突出する突出部２Ｃと、を有する。筒部２Ｂは、チューブ２の延在方向に沿って円筒状に延びている。突出部２Ｃは、筒部２Ｂから筒部２Ｂの半径方向外側に突出する部分である。突出部２Ｃは、例えば、複数のチューブ２のそれぞれの端部の一部が肉厚になったもの（膨出したもの）であってもよく、複数のチューブ２のそれぞれの端部の一部が摘ままれたように湾曲してなるものであってもよい。複数のチューブ２のそれぞれの端部では、例えば、突出部２Ｃにおいて肉厚が厚くなっている。

突出部２Ｃは、図５（ａ）に示すように、複数のチューブ２のそれぞれの端部に１つ設けられていてもよく、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示すように、複数のチューブ２のそれぞれの端部に複数設けられていてもよい。一つのチューブ２に複数の突出部２Ｃが設けられる場合、図５（ｂ）に示すように、複数の突出部２Ｃが互いに同じ形状であってもよく、図５（ｃ）に示すように、複数の突出部２Ｃが互いに異なる形状であってもよい。

複数のチューブ２のそれぞれの端部における突出部２Ｃの突出方向は、規則的である必要はなく、不規則であってよい。また、突出部２Ｃは、チューブ２の延在方向に沿って同じ形状に形成されていてもよく、チューブ２の延在方向に沿って異なる形状に形成されていてもよく、チューブ２の延在方向に沿ってチューブ２の端部の全域に形成されていてもよく、チューブ２の延在方向において一部又は間欠的に形成されていてもよい。また、複数のチューブ２のそれぞれの端部は、如何なる配置であってもよく、例えば、複数の筒部２Ｂが細密構造に配置されるとともに、これらの筒部２Ｂの間の隙間に複数の突出部２Ｃが配置されるように、複数のチューブ２のそれぞれの端部が配置されていてもよい。

このような突出部２Ｃを形成する方法としては、例えば、部分的に肉厚となって予め突出部２Ｃが形成されたチューブ２を用いる方法、均一な肉厚のチューブ２の一部を治具等で摘まみ出し、この状態で複数のチューブ２の端部と外筒６との間に封止部７を充填することにより突出部２Ｃを形成する方法、等が挙げられる。

図１に示すように、ハウジング４は、ハウジング本体１１と、蓋部１２と、第一コネクタ１３と、第二コネクタ１４と、を備えている。

ハウジング本体１１は、チューブユニット３が収容される部位である。ハウジング本体１１は、一方の端面に開口を有する円筒状の容器である。蓋部１２は、ハウジング本体１１に気密に接合されてハウジング本体１１の開口を塞ぐ蓋である。ハウジング本体１１に対する蓋部１２の接合は、例えば、溶着、螺合、嵌合等により行うことができる。なお、製造上の問題が無ければ、ハウジング４は、ハウジング本体１１と蓋部１２とに分けられておらず、一体的に形成されていてもよい。

蓋部１２には、第一コネクタ１３及び第二コネクタ１４が気密に接合されている。第一コネクタ１３には、蓋部１２（ハウジング４）の内外を貫通する第一開口１５が形成されており、第二コネクタ１４には、蓋部１２（ハウジング４）の内外を貫通する第二開口１６が形成されている。蓋部１２に対する第一コネクタ１３及び第二コネクタ１４の接合は、例えば、溶着、螺合、嵌合等により行うことができる。

第一コネクタ１３は、チューブユニット３の一方の結束部５と気密に接合されて、チューブユニット３の一方の結束部５とハウジングとを気密に接続する。第一コネクタ１３は、例えば、段付きの円筒状に形成されて、チューブユニット３の一方の結束部５とハウジング４との間に配置されている。そして、第一コネクタ１３には、複数のチューブ２のそれぞれの内部空間２Ａと連通される第一管１８が接合されている。チューブユニット３の一方の結束部５に対する第一コネクタ１３の接合は、例えば、溶着、螺合、嵌合等により行うことができる。また、第一管１８に対する第一コネクタ１３の接合は、例えば、溶着、螺合、嵌合等により行うことができる。

第二コネクタ１４は、チューブユニット３の他方の結束部５と気密に接合されて、チューブユニット３の他方の結束部５とハウジングとを気密に接続する。第二コネクタ１４は、例えば、段付きの円筒状に形成されて、チューブユニット３の他方の結束部５とハウジング４との間に配置されている。第二コネクタ１４には、複数のチューブ２のそれぞれの内部空間２Ａと連通される第二管１９が接合されている。チューブユニット３の他方の結束部５に対する第二コネクタ１４の接合は、例えば、溶着、螺合、嵌合等により行うことができる。また、第二管１９に対する第二コネクタ１４の接合は、例えば、溶着、螺合、嵌合等により行うことができる。

ハウジング本体１１には、吸気口２０が形成されている。吸気口２０は、ハウジング４内における複数のチューブ２の外側の空間４Ａから吸気するために、ハウジング本体１１に形成された開口である。吸気口２０には、ハウジング４内における複数のチューブ２の外側の空間４Ａと連通される第三管２１が接合されている。このため、第三管２１に吸引ポンプ（不図示）を接続し、吸引ポンプにより吸気口２０から吸気することで、ハウジング４内における複数のチューブ２の外側の空間４Ａを減圧できる。吸気口２０に対する第三管２１の接合は、例えば、溶着、螺合、嵌合等により行うことができる。

このように構成される脱気モジュール１を用いて液体を脱気する場合は、第三管２１に接続された吸引ポンプによりハウジング４内における複数のチューブ２の外側の空間４Ａを吸気しながら、第一管１８に液体を供給するとともに、第二管１９から液体を排出する。すると、第一管１８に供給された液体は、第一コネクタ１３を介して複数のチューブ２のそれぞれの内部空間２Ａに供給される。このとき、ハウジング４内における複数のチューブ２の外側の空間４Ａは減圧された状態となっているため、液体が複数のチューブ２のそれぞれの内部空間２Ａを通過する際に、液体の溶存気体及び気泡が、複数のチューブ２のそれぞれを透過して、ハウジング４内における複数のチューブ２の外側の空間４Ａに引き込まれる。これにより、液体の脱気が行われる。そして、脱気された液体は、第二コネクタ１４を介して第二管１９に排出される。なお、液体は、第二管１９から供給し、第一管１８から排出してもよい。

脱気する液体としては、特に限定されないが、例えば、有機溶媒、水が挙げられる。

ここで、図６を参照して、突出部を有しない比較例のチューブユニット１００について説明する。

図６に示すように、比較例のチューブユニット１００では、複数のチューブ１０２のそれぞれの端部は、チューブ１０２の延在方向に沿って円筒状に延びる筒部１０２Ｂのみで構成されており、本実施形態の突出部２Ｃに対応する部分を備えない。このため、複数の筒部１０２Ｂが細密構造に配置されるように、複数のチューブ１０２のそれぞれの端部を配置することで、複数のチューブ１０２のそれぞれの端部を密に配置することができる。しかしながら、これらの筒部１０２Ｂの間の隙間には、複数のチューブ１０２のそれぞれの端部が配置されない。

これに対し、本実施形態に係るチューブユニット３では、複数のチューブ２のそれぞれの端部が、半径方向外側に突出する突出部２Ｃを有するため、複数の筒部２Ｂが細密構造に配置されるとともに、これらの筒部２Ｂの間の隙間に複数の突出部２Ｃが配置されるように、複数のチューブ２のそれぞれの端部を配置することができる。このため、比較例のチューブユニット１００に比べて、複数のチューブ２の端部を密に配置することができる。これにより、複数のチューブ２の結束強度を向上できる。

また、筒部２Ｂが、チューブの延在方向に沿って円筒状に延びていることで、複数のチューブのそれぞれを流通する流体の圧力損失を小さくすることができる。

また、複数のチューブ２のそれぞれの端部と外筒６との間に封止部７が充填されていることで、結束部５の端面から液体や気体等の流体を供給した際に、当該液体が複数のチューブ２の間に漏れ出すのを抑制できる。つまり、第一管１８に液体を供給した際に、この液体が、複数のチューブ２のそれぞれの内部空間２Ａにのみ供給され、ハウジング４内における複数のチューブ２の外側の空間４Ａに漏れ出すのを抑制できる。

また、複数のチューブ２のそれぞれの端部が互いに離間していることで、複数のチューブ２のそれぞれの端部が封止部７で覆われた状態となる。これにより、複数のチューブ２のそれぞれの端部の界面から流体が漏れ出すのを抑制することができる。

そして、本実施形態に係る脱気モジュール１では、吸気口２０から吸気しながら第一開口１５に液体を供給するとともに第二開口１６から液体を排出することで、第一開口１５に供給された液体は、複数のチューブ２を通過する際に脱気されて、第二開口１６から排出される。そして、上記のチューブユニット３を備えるため、複数のチューブ２の結束強度が向上する。これにより、脱気モジュール１の耐久性を向上できるとともに、第一開口１５に供給された液体が複数のチューブ２の外側の空間４Ａに漏れ出すのを抑制できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では、チューブユニットを構成するチューブの数が７本であるものとして説明したが、チューブユニットを構成するチューブの数は特に限定されるものではなく、例えば、数十本、数百本としてもよい。

また、上記実施形態では、複数のチューブのそれぞれの端部が突出部を有するものとして説明したが、複数のチューブの全ての端部が筒部及び突出部を有していなくてもよく、複数のチューブのそれぞれの端部の少なくとも一つが筒部及び突出部を有していればよい。このような構成であっても、複数のチューブの端部を密に配置して、複数のチューブの結束強度を向上できる。

また、上記実施形態では、筒部は、チューブの延在方向に沿って円筒状に延びるものとして説明したが、筒部は、チューブの延在方向に沿って筒状に延びていれば、その筒形状は如何なる形状であってもよい。筒部の筒形状としては、例えば、楕円筒状、六角筒状等が挙げられる。筒部がこのように形成されていても、筒部から突出部が突出していることで、複数のチューブの端部を密に配置して、複数のチューブの結束強度を向上できる。

また、本発明のチューブユニットを上述した脱気モジュールのチューブユニットに適用しない場合は、つまり、他のチューブユニット等に適用する場合は、必ずしも、封止部は複数のチューブの端部と外筒との間を封止しなくてもよい。

１…脱気モジュール、２…チューブ、２Ａ…内部空間、２Ｂ…筒部、２Ｃ…突出部、３…チューブユニット、４…ハウジング、４Ａ…空間、５…結束部、６…外筒、７…封止部、１２…蓋部、１３…第一コネクタ、１４…第二コネクタ、１５…第一開口、１６…第二開口、１８…第一管、１９…第二管、２０…吸気口、２１…第三管、１００…チューブユニット、１０２…チューブ、１０２Ｂ…筒部。

Claims

チューブユニットと、
前記チューブユニットが収容されたハウジングと、を備え、
前記チューブユニットは、複数のチューブと、前記複数のチューブの一方側の端部を結束する第一結束部と、前記複数のチューブの他方側の端部を結束する第二結束部と、を有し、
前記複数のチューブのそれぞれは、気体を透過するが液体を透過しないチューブ状の膜であり、
前記ハウジングは、前記複数のチューブのそれぞれの内部空間に連通された第一開口及び第二開口と、前記複数のチューブの外側の空間に連通された吸気口と、を有し、
前記第一結束部は、前記第一開口において前記ハウジングと接続され、
前記第二結束部は、前記第二開口において前記ハウジングと接続され、
前記複数のチューブのそれぞれの端部の少なくとも一つは、前記チューブの延在方向に沿って筒状に延びる筒部と、前記筒部から半径方向外側に突出して前記チューブの延在方向において一部に形成される突出部と、を有し、
前記ハウジングは、一方の端面に開口を有する円筒状のハウジング本体と、前記ハウジング本体に溶着されて前記開口を塞ぐ蓋部と、前記蓋部に接合されて前記第一開口が形成された第一コネクタと、前記蓋部に接合されて前記第二開口が形成された第二コネクタと、を有し、
前記第一結束部は、前記第一コネクタに接続され、
前記第二結束部は、前記第二コネクタに接続される、
脱気モジュール。
前記複数のチューブのそれぞれの端部は、前記筒部及び前記突出部を有する、
請求項１に記載の脱気モジュール。
前記筒部は、前記チューブの延在方向に沿って円筒状に延びている、
請求項１又は２に記載の脱気モジュール。
前記第一結束部及び前記第二結束部のそれぞれは、
前記複数のチューブに外嵌された外筒と、
前記複数のチューブのそれぞれの端部と前記外筒との間に充填された封止部と、を有する、
請求項１～３の何れか一項に記載の脱気モジュール。
前記複数のチューブのそれぞれの端部は、互いに離間している、
請求項４に記載の脱気モジュール。