JP7420249B2 - チューブユニット、脱気モジュール、及びチューブユニットの製造方法 - Google Patents

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、このチューブユニットを備えた脱気モジュール、及びこのチューブユニットの製造方法に関する。

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。

特開平０１－１３１３９２号公報

本発明者らは、特許文献１に記載されたフッ素樹脂チューブ束と同様の構成のチューブユニットを作成して、液体の脱気試験を行った。実験に用いたチューブユニットは、複数のチューブの端部が結束部で結束されたものとした。実験の結果、一部のチューブが結束部から剥がれてしまい、そこから液体の漏れが発生した。

そこで、本発明の一側面は、チューブが結束部から剥がれるのを抑制できるチューブユニット、このチューブユニットを備えた脱気モジュール、及びこのチューブユニットの製造方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題について研究した結果、下記のような要因によりチューブが結束部から剥がれるとの知見を得た。本発明の一側面は、このような知見に基づいてなされたものである。

チューブの内側又は外側に液体を供給すると、チューブは液体により膨潤するが、その後に液体の供給を停止すると、チューブは乾燥して収縮した。このため、供給される液体に起因するチューブの膨潤及び収縮が、チューブが結束部から剥がれる要因の一つであると考えられる。なお、このチューブの膨潤及び収縮は、チューブとしてアモルファスフロロポリマ（非晶性弗素樹脂；ＡＦ）等のフッ素樹脂を用いた場合や、液体として酢酸エチル等のエステル系を用いた場合に、特に顕著に表れた。

また、チューブの外側に液体を流し、チューブの内側を吸気することで液体を脱気する外部潅流型の場合、チューブの内側の負圧により、チューブが収縮したり部分的に内側に撓んだりした。このため、チューブ内の負圧に起因するチューブの収縮又は撓みも、チューブが結束部から剥がれる要因の一つであると考えられる。

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、複数のチューブのそれぞれの端部に挿入されて、複数のチューブのそれぞれの端部を内側から支持する筒体と、を備える。

このチューブユニットでは、結束部により結束された複数のチューブのそれぞれの端部に筒体が挿入されており、この筒体により複数のチューブのそれぞれが内側から支持されている。このため、チューブの内側又は外側に供給する液体に起因するチューブの膨潤及び収縮や、チューブの内側の負圧に起因するチューブの収縮又は撓み等が発生したとしても、筒体が挿入された位置においては、チューブの形状が保持される。これにより、チューブが結束部から剥がれるのを抑制することができる。

筒体は、円筒状に形成されていてもよい。このチューブユニットでは、筒体が円筒状に形成されていることで、筒体を容易且つ安価に製造することができるとともに、複数のチューブの端部を密に配置することができる。

筒体は、六角筒状に形成されていてもよい。このチューブユニットでは、筒体が六角筒状に形成されていることで、複数のチューブの端部を細密構造であるハニカム構造に配置することができる。

チューブは、結束部により結束されているチューブ端部と、結束部により結束されていないチューブ中央部を有し、筒体の外周長は、チューブ中央部の内周長の８０％以上１１０％以下であってもよい。結束部が熱収縮により形成される場合、チューブ中央部は結束部の熱収縮の影響を受けないが、チューブ端部は結束部の熱収縮により縮径される。この場合、筒体の外周長がチューブ中央部の内周長の８０％以上であることで、結束部の熱収縮により、チューブ端部と筒体との間に隙間が生じるのを抑制することができる。一方、筒体の外周長がチューブ中央部の内周長の１１０％以下であることで、結束部を熱収縮する前に、チューブ端部に筒体を容易に挿入することができる。

チューブは、結束部により結束されているチューブ端部と、結束部により結束されていないチューブ中央部を有し、チューブの延在方向Ａにおいて、筒体の長さは、チューブ端部の長さの１％以上２００％以下であってもよい。

このチューブユニットでは、チューブの延在方向Ａにおいて、筒体の長さがチューブ端部の長さの１％以上であることで、チューブが結束部から完全に剥がれるのを抑制することができる。一方、チューブの延在方向Ａにおいて、筒体の長さがチューブ端部の長さの２００％以下であることで、筒体の一部がチューブ端部から出た状態となる。このため、結束部により結束されていないチューブ中央部において、チューブの内側又は外側に供給する液体に起因するチューブの膨潤及び収縮や、チューブの内側の負圧に起因するチューブの収縮又は撓み等が発生したとしても、これらのチューブの変形がチューブ端部に影響するのを抑制することができる。

チューブは、フッ素樹脂を含有してもよい。このチューブユニットでは、チューブがフッ素樹脂を含有することで、耐薬品性を向上することができる。

筒体は、セラミックで構成されていてもよい。このチューブユニットでは、筒体がセラミックで構成されていることで、チューブの内側又は外側に液体を供給した際に、筒体の成分が液体に溶出するのを抑制することができる。このため、例えば、液体クロマトグラフィーのような異物の溶出が問題となる装置にも、このチューブユニットを適用することができる。

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、液体を脱気するための脱気モジュールであって、上述した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て、複数のチューブのそれぞれの内部空間と複数のチューブの外部空間とを隔てるハウジングと、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内部空間用開口と、複数のチューブの外部空間に連通された外部空間用開口と、を有する。

この脱気モジュールでは、内部空間用開口又は外部空間用開口の何れか一方から吸気しながら内部空間用開口又は外部空間用開口の何れか他方に液体を供給することで、脱気モジュール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る。そして、上記のチューブユニットを備えるため、チューブが結束部から剥がれるのを抑制することができる。これにより、脱気モジュールの長寿命化を図ることができる。

液体は、エステル系であってもよい。エステル系の液体をチューブの内側又は外側に供給すると、チューブの膨潤及び収縮が顕著に表れる。この脱気モジュールでは、上述したチューブユニットを備えるため、エステル系の液体をチューブの内側又は外側に供給しても、チューブが結束部から剥がれるのを抑制することができる。

本発明の一側面に係るチューブユニットの製造方法は、複数のチューブのそれぞれの端部に、複数のチューブのそれぞれを内側から支持する筒体を挿入する筒体挿入ステップと、複数のチューブの端部を結束する結束ステップと、を備えてもよい。このチューブユニットの製造方法では、複数のチューブのそれぞれの端部に筒体を挿入し、この筒体により複数のチューブのそれぞれを内側から支持する。また、複数のチューブの端部において複数のチューブを結束する。このため、チューブの内側又は外側に供給する液体に起因するチューブの膨潤及び収縮や、チューブの内側の負圧に起因するチューブの収縮又は撓み等が発生したとしても、筒体が挿入された位置においては、チューブの形状が保持される。これにより、チューブが結束部から剥がれるのを抑制することができる。

結束ステップは、複数のチューブのそれぞれの端部の少なくとも一つに、熱溶融性樹脂からなる内スリーブを外嵌する内スリーブ外嵌ステップと、複数のチューブの端部に、熱収縮性樹脂からなる外スリーブを外嵌する外スリーブ外嵌ステップと、内スリーブ外嵌ステップ及び外スリーブ外嵌ステップの後に、複数のチューブの端部を加熱して、外スリーブを収縮させるとともに内スリーブを溶融させる加熱ステップと、を有してもよい。このチューブユニットの製造方法では、複数のチューブのそれぞれの端部の少なくとも一つに内スリーブを外嵌し、複数のチューブの端部に外スリーブを外嵌し、複数のチューブの端部を加熱して、外スリーブを収縮させるとともに内スリーブを溶融させる。これにより、複数のチューブのそれぞれの端部は、収縮する外スリーブにより集められて、内スリーブの熱溶融性樹脂により結束される。これにより、複数のチューブの端部を容易に結束することができる。

加熱ステップは、筒体挿入ステップの後に行ってもよい。このチューブユニットの製造方法では、複数のチューブのそれぞれの端部に筒体を挿入してから、複数のチューブの端部を加熱して、外スリーブを収縮させるとともに内スリーブを溶融させる。これにより、外スリーブが収縮した際に、複数のチューブのそれぞれの端部は、筒体に当接する。これにより、複数のチューブのそれぞれの端部が小さくなり過ぎるのを抑制することができるとともに、複数のチューブのそれぞれの端部の形状を筒体の外形に形成することができる。

本発明の一側面によれば、チューブが結束部から剥がれるのを抑制できる。

脱気モジュールの一例を示す概略断面図である。 チューブユニットの一例を示す概略斜視図である。 図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線における概略断面図である。 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）、図５（ｃ）及び図５（ｄ）は、筒体の一例を示す概略斜視図である。 図５（ｃ）の筒体を用いた場合の、図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線における概略断面図である。 図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）及び図７（ｄ）は、筒体と封止部との関係の一例を示す概略断面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、チューブ結束方法を説明するための図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、チューブ結束方法を説明するための図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、チューブ結束方法を説明するための図である。 図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線における変形例の概略断面図である。

以下、図面を参照して、実施形態のチューブユニット、脱気モジュール及びチューブユニットの製造方法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、液体を脱気するためのモジュールである。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Ａ１と、複数のチューブ２の外部空間Ａ２と、の二つの領域に分けられている（図４参照）。本実施形態の脱気モジュール１は、内部潅流型の脱気モジュールであって、内部空間Ａ１は、液体が供給される領域であり、外部空間Ａ２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Ａ１に液体が供給されるとともに、複数のチューブ２の外部空間Ａ２から吸気されることで、液体を脱気する。但し、脱気モジュール１は、外部潅流型の脱気モジュールであってもよい。つまり、内部空間Ａ１は、吸気される領域であり、外部空間Ａ２は、液体が供給される領域であってもよい。脱気モジュール１が外部潅流型の脱気モジュールである場合、脱気モジュール１は、複数のチューブ２の外部空間Ａ２に液体が供給されるとともに、複数のチューブ２のそれぞれの内部空間Ａ１から吸気されることで、液体を脱気する。

脱気モジュール１を液体クロマトグラフィーにおける液体の脱気に用いる場合は、脱気モジュール１で脱気する液体は、例えば、関東化学株式会社の高速液体クロマトグラフィー用溶媒「ＨＩＬ－ＳＯＬ」、大量分取液体クロマトグラフィー用溶媒「Ｐｒｅｓｏｌ」等として使われる、アセトニトリル等のニトリル系、アセトン等のケトン系、酢酸エチル等のエステル系、などの溶媒が用いられる。

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、図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線における概略断面図である。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、複数のチューブ２のそれぞれに挿入された筒体６と、を備える。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。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の両端部を結束し、複数のチューブ２の中央部を結束しない。複数のチューブ２のそれぞれにおいて、結束部５により結束される部分をチューブ端部２Ａといい、結束部５により結束されない部分をチューブ中央部２Ｂという。結束部５は、複数のチューブ２の端部に外嵌された外筒７と、複数のチューブ２のそれぞれの端部と外筒７との間に充填された封止部８と、を備える。

外筒７は、略円筒状に形成されて、結束部５の最外層を成す。外筒７は、ハウジング４に取り付けられる部位である。外筒７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８は、複数のチューブ２の端部（チューブ端部２Ａ）と外筒７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７との間を封止する。つまり、封止部８は、複数のチューブ２のそれぞれの内部空間Ａ１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７との間と、に充填されている。また、複数のチューブ２の間に封止部８が充填されていることで、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。このため、封止部８の端面からは、複数のチューブ２のそれぞれの内部空間Ａ１のみが開放されている。封止部８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。

結束部５は、例えば、後述するように、封止部８となる内スリーブ３２（図９参照）を加熱溶融するとともに、外筒７となる外スリーブ３３（図１０参照）を加熱収縮することにより形成される。このため、複数のチューブ２のそれぞれにおいて、チューブ中央部２Ｂは結束部５の形成により収縮されないが、チューブ端部２Ａは結束部５の形成により収縮される。

筒体６は、複数のチューブ２のそれぞれの端部に挿入されて、複数のチューブ２のそれぞれの端部を内側から支持する。筒体６は、筒状に形成されている。筒体６の筒形状としては、例えば、図５（ａ）に示すような真円、図５（ｂ）に示すような楕円等の円筒状、図５（ｃ）に示すような六角、図５（ｄ）に示すような四角等の角筒状とすることができる。本実施形態では、筒体６は、図５（ａ）に示すような真円の円筒状に形成されている筒体６が、図５（ｃ）に示すような六角の角筒状に形成されている場合は、図６に示すように、複数のチューブ２の端部を細密構造であるハニカム構造に配置することができる。

筒体６の外周長は、複数のチューブ２のそれぞれの端部に挿入されて、複数のチューブ２のそれぞれの端部を内側から支持することができれば、特に限定されない。例えば、筒体６の外周長は、チューブ中央部２Ｂの内周長の８０％以上１１０％以下としてもよい。この場合、筒体６の外周長は、チューブ中央部２Ｂの内周長の９５％以上１０５％以下としてもよく、９８％以上１００％以下としてもよい。筒体６の外周長とは、筒体６の中心軸線と直交する断面における、筒体６の外周の長さである。チューブ中央部２Ｂの内周長とは、チューブ中央部２Ｂの中心軸線と直交する断面における、チューブ中央部２Ｂの内周の長さである。

複数のチューブ２のそれぞれの端部に挿入されて、複数のチューブ２のそれぞれの端部を内側から支持することができれば、チューブ２の延在方向Ａにおける筒体６の長さＬ１とチューブ端部２Ａの長さＬ２との関係は、特に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、チューブ２の延在方向Ａにおいて、筒体６の両端とチューブ端部２Ａの両端とは同じ位置であってもよい。また、図７（ａ）に示すように、チューブ端部２Ａに対するチューブ中央部２Ｂとは反対側（図面左側）では、筒体６の先端とチューブ端部２Ａの先端とは同じ位置であるが、チューブ端部２Ａに対するチューブ中央部２Ｂ側（図面右側）では、筒体６の先端がチューブ端部２Ａの先端から引っ込んだ位置であってもよい。また、図７（ｂ）に示すように、チューブ端部２Ａに対するチューブ中央部２Ｂ側（図面右側）では、筒体６の先端とチューブ端部２Ａの先端とは同じ位置であるが、チューブ端部２Ａに対するチューブ中央部２Ｂとは反対側（図面左側）では、筒体６の先端がチューブ端部２Ａの先端から引っ込んだ位置であってもよい。また、図７（ｃ）に示すように、チューブ端部２Ａに対するチューブ中央部２Ｂとは反対側（図面左側）とチューブ端部２Ａに対するチューブ中央部２Ｂ側（図面右側）の両側において、筒体６の先端がチューブ端部２Ａの先端から引っ込んだ位置であってもよい。また、図７（ｄ）に示すように、チューブ端部２Ａに対するチューブ中央部２Ｂ側（図面右側）では、筒体６の先端がチューブ端部２Ａの先端から出た位置であってもよい。

また、チューブ２の延在方向Ａにおいて、筒体６の長さＬ１は、複数のチューブ２のそれぞれの端部に挿入されて、複数のチューブ２のそれぞれの端部を内側から支持することができれば、特に限定されない。例えば、チューブ２の延在方向Ａにおいて、筒体６の長さＬ１は、チューブ端部２Ａの長さＬ２の１％以上２００％以下としてもよい。この場合、チューブ２の延在方向Ａにおいて、筒体６の長さＬ１は、チューブ端部２Ａの長さＬ２の１０％以上１００％以下としてもよく、５％以上５０％以下としてもよい。

筒体６の素材は、特に限定されるものではない。例えば、筒体６の素材としては、ジルコニア、アルミナ等のセラミック、ステンレス鋼等の金属、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）等のフッ素樹脂が挙げられる。脱気モジュール１で脱気する液体に筒体６の成分が溶出するのを抑制する観点及び加工性の観点からは、筒体６をセラミックで構成することが好ましい。

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、ハウジング４の内外を貫通する内部空間用第一開口１５が形成されており、第二コネクタ１４には、ハウジング４の内外を貫通する内部空間用第二開口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４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。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Ａ１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４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Ａ１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、外部空間用開口２０が形成されている。外部空間用開口２０は、ハウジング４内における複数のチューブ２の外部空間Ａ２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。外部空間用開口２０には、ハウジング４内における複数のチューブ２の外部空間Ａ２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、吸引ポンプにより外部空間用開口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の外部空間Ａ２を減圧できる。外部空間用開口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の外部空間Ａ２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の内部空間用第一開口１５を介して複数のチューブ２のそれぞれの内部空間Ａ１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の外部空間Ａ２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Ａ１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の外部空間Ａ２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の内部空間用第二開口１６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。

次に、チューブユニット３の製造方法の一例について説明する。

本実施形態に係るチューブユニット３の製造方法では、筒体挿入ステップ、内スリーブ外嵌ステップ、外スリーブ外嵌ステップ、及び加熱ステップを行う。内スリーブ外嵌ステップ、外スリーブ外嵌ステップ、及び加熱ステップは、複数のチューブ２の端部を結束する結束ステップである。以下では、筒体挿入ステップ、内スリーブ外嵌ステップ、外スリーブ外嵌ステップ、及び加熱ステップの順に行うものとして説明するが、これらのステップは、どのような順により行ってもよい。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、筒体挿入ステップでは、複数のチューブ２のそれぞれの端部に筒体６を挿入する。複数のチューブ２の数は、チューブユニット３を構成するチューブ２の数である。このとき、複数のチューブ２を束ねてチューブ束３１とした後に、複数のチューブ２のそれぞれの端部に筒体６を挿入することで、作業性を向上することができる。チューブ束３１は、例えば、フッ素樹脂などの作業用テープにより複数のチューブ２を束ねたものとしてもよい。

図９（ａ）に示すように、内スリーブ外嵌ステップでは、複数のチューブ２のそれぞれの端部に、熱溶融性樹脂からなる内スリーブ３２を外嵌する。内スリーブ３２は、加熱溶融されることで封止部８となる。内スリーブ３２を形成する熱溶融性樹脂は、融点以上に加熱されると溶融して流動性を有する樹脂である。この熱溶融性樹脂は、融点近傍まで加熱されると収縮し、融点以上に加熱されると溶融する樹脂であることが好ましい。この熱溶融性樹脂の融点は、複数のチューブ２の融点よりも低いことが好ましく、また、複数のチューブ２の分解温度よりも低いことが好ましい。この熱溶融性樹脂としては、例えば、ＦＥＰ、ＰＦＡ等のフッ素樹脂が挙げられる。内スリーブ３２の内周長は、複数のチューブ２のそれぞれの外周長以上であり、複数のチューブ２のそれぞれの外周長よりも大きいことが好ましい。

図９（ｂ）に示すように、内スリーブ外嵌ステップでは、次に、内スリーブ３２を加熱して収縮させて、複数のチューブ２のそれぞれの端部に内スリーブ３２を仮固定する。内スリーブ３２の仮固定のための加熱温度は、内スリーブ３２の融点以下であり、内スリーブ３２の融点未満であることが好ましい。これにより、内スリーブ３２が複数のチューブ２のそれぞれの端部から脱落するのを抑制することができる。但し、内スリーブ３２の脱落が問題にならない場合は、内スリーブ３２の仮固定のために内スリーブ３２を加熱収縮しなくてもよい。

図１０（ａ）に示すように、外スリーブ外嵌ステップでは、複数のチューブ２を束ねたチューブ束３１の端部に熱収縮性樹脂からなる外スリーブ３３を外嵌する。外スリーブ３３は、加熱収縮されることで外筒７となる。外スリーブ３３を形成する熱収縮性樹脂は、融点近傍まで加熱されると収縮し、融点以上に加熱されると溶融して流動性を有する樹脂である。この熱収縮性樹脂の融点は、内スリーブ３２を形成する熱溶融性樹脂の融点よりも高い。また、この熱収縮性樹脂の融点は、複数のチューブ２の融点よりも低いことが好ましく、また、複数のチューブ２の分解温度よりも低いことが好ましい。この熱収縮性樹脂としては、例えば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂が挙げられる。外スリーブ３３の内周長は、チューブ束３１の外周長以上であり、チューブ束３１の外周長よりも大きいことが好ましい。

図１０（ｂ）に示すように、加熱ステップでは、チューブ束３１の端部を加熱して、外スリーブ３３を収縮させるとともに内スリーブ３２を溶融させる。加熱ステップでは、内スリーブ３２の熱溶融性樹脂の融点よりも高く外スリーブ３３の熱収縮性樹脂の融点よりも低い温度で、チューブ束３１の端部を加熱する。すると、外スリーブ３３は、収縮することにより、外スリーブ３３と複数のチューブ２との間隔を狭めるとともに、複数のチューブ２の間隔を狭める。また、内スリーブ３２の熱溶融性樹脂は、溶融して流動し、外スリーブ３３と複数のチューブ２との間と、複数のチューブ２の間と、を封止する。このとき、内スリーブ３２の肉厚等を調整することで、外スリーブ３３と複数のチューブ２との間と、複数のチューブ２の間と、を適切に封止することができる。つまり、これらの間の領域が大きい場合は、内スリーブ３２の肉厚を厚くする。また、内スリーブ３２の熱溶融性樹脂だけでは、樹脂量が不足してこれらの間を封止できない場合は、内スリーブ３２を多重に配置したり、内スリーブ３２と同じ熱溶融性樹脂の部材を追加配置したりすることで、これらの間を封止することができる。

このとき、外スリーブ３３は、収縮することにより複数のチューブ２のそれぞれの端部を押し潰そうとするが、複数のチューブ２のそれぞれの端部は、筒体６に当接されることで筒体６の外形に合致するように変形する。例えば、複数のチューブ２のそれぞれの内周長に対する筒体６の外周長を変えることで、図３又は図６に示すように、複数のチューブ２のそれぞれの端部を、筒体６の外形に合致した筒状に収縮させることもでき、図１１に示すように、複数のチューブ２のそれぞれの端部に、１又は複数の突出部を生じさせて収縮させることもできる。

具体的には、筒体６の外周長を、複数のチューブ２のそれぞれの内周長の９６％以上９９．９％以下とすることで、複数のチューブ２のそれぞれの端部に対する筒体６の挿入容易性を確保しつつ、内スリーブ３２及び外スリーブ３３が収縮した際の複数のチューブ２のそれぞれの端部の変形を抑制することができる。つまり、筒体６の外周長を、複数のチューブ２のそれぞれの内周長の９９．９％以下とすることで、複数のチューブ２のそれぞれの端部に対する筒体６の挿入容易性を確保することができる。なお、筒体６の外周長が複数のチューブ２のそれぞれの内周長の９９．９％より大きくても、複数のチューブ２のそれぞれに筒体６を圧入することで、複数のチューブ２のそれぞれの端部に筒体６を挿入することができる。一方、筒体６の外周長を、複数のチューブ２のそれぞれの内周長の９６％以上とすることで、内スリーブ３２及び外スリーブ３３が収縮した際に、複数のチューブ２のそれぞれの端部がだぶつく（たるむ）のを抑制して、複数のチューブ２のそれぞれの端部が変形するのを抑制できる。これにより、図３又は図６に示すように、複数のチューブ２のそれぞれの端部を、筒体６の外形に合致した筒状にすることができる。

一方、筒体６の外周長を、複数のチューブ２のそれぞれの内周長の８０％以上９６％未満とすることで、複数のチューブ２のそれぞれの端部の内部空間Ａ１を確保しつつ、複数のチューブ２のそれぞれの端部に、１又は複数の突出部を生じさせることができる。つまり、筒体６の外周長を、複数のチューブ２のそれぞれの内周長の８０％以上とすることで、複数のチューブ２のそれぞれの端部の内部空間Ａ１を確保することができる。一方、筒体６の外周長を、複数のチューブ２のそれぞれの内周長の９６％未満とすることで、内スリーブ３２及び外スリーブ３３が収縮した際に、複数のチューブ２のそれぞれの端部を積極的にだぶつかせて（たるませて）、複数のチューブ２のそれぞれの端部に、チューブ２の延在方向Ａに筒状に延びる筒部と、この筒部から半径方向外側に突出する突出部と、を形成することができる。突出部は、複数のチューブ２のそれぞれの端部のだぶついた部分（たるんだ部分）により形成される。

なお、チューブ束３１から外スリーブ３３が脱落するのを抑制する観点から、加熱ステップを行う前に、外スリーブ３３を加熱して少し収縮させ、チューブ束３１に外スリーブ３３を仮固定してもよい。この場合、外スリーブ３３の加熱温度は、外スリーブ３３の融点以下であり、外スリーブ３３の融点未満であることが好ましい。但し、外スリーブ３３の脱落が問題にならない場合は、外スリーブ３３の仮固定のために外スリーブ３３を加熱収縮しなくてもよい。

これにより、複数のチューブ２の端部が結束されたチューブユニット３が完成する。

以上説明したように、本実施形態に係るチューブユニット３では、結束部５により結束された複数のチューブ２のそれぞれの端部に筒体６が挿入されており、この筒体６により複数のチューブ２のそれぞれが内側から支持されている。このため、チューブ２の内側又は外側に供給する液体に起因するチューブ２の膨潤及び収縮や、チューブ２の内側の負圧に起因するチューブ２の収縮又は撓み等が発生したとしても、筒体６が挿入された位置においては、チューブ２の形状が保持される。これにより、チューブ２が結束部５から剥がれるのを抑制することができる。

また、このチューブユニット３では、筒体６が円筒状に形成されていることで、筒体６を容易且つ安価に製造することができるとともに、複数のチューブ２の端部を密に配置することができる。

また、このチューブユニット３では、筒体６が六角筒状に形成されていることで、複数のチューブ２の端部を細密構造であるハニカム構造に配置することができる。

ところで、結束部５が熱収縮により形成される場合、チューブ中央部２Ｂは結束部５の熱収縮の影響を受けないが、チューブ端部２Ａは結束部５の熱収縮により縮径される。この場合、筒体６の外周長がチューブ中央部２Ｂの内周長の８０％以上であることで、結束部５の熱収縮により、チューブ端部２Ａと筒体６との間に隙間が生じるのを抑制することができる。この場合、筒体６の外周長がチューブ中央部２Ｂの内周長の９５％以上とすることで、更には９８％以上とすることで、この効果が高まる。一方、筒体６の外周長がチューブ中央部２Ｂの内周長の１１０％以下であることで、結束部５を熱収縮する前に、チューブ端部２Ａに筒体６を容易に挿入することができる。この場合、筒体６の外周長がチューブ中央部２Ｂの内周長の１０５％以下とすることで、更には１００％以下とすることで、この効果が高まる。

また、このチューブユニット３では、チューブ２の延在方向Ａにおいて、筒体６の長さＬ１がチューブ端部２Ａの長さＬ２の１％以上であることで、チューブ２が結束部５から完全に剥がれるのを抑制することができる。この場合、筒体６の長さＬ１がチューブ端部２Ａの長さＬ２の１０％以上とすることで、更には５０％以上とすることで、この効果が高まる。一方、チューブ２の延在方向Ａにおいて、筒体６の長さＬ１がチューブ端部２Ａの長さＬ２の２００％以下であることで、筒体６の一部がチューブ端部２Ａから出た状態となる。このため、結束部５により結束されていないチューブ中央部２Ｂにおいて、チューブ２の内側又は外側に供給する液体に起因するチューブ２の膨潤及び収縮や、チューブ２の内側の負圧に起因するチューブ２の収縮又は撓み等が発生したとしても、これらのチューブ２の変形がチューブ端部２Ａに影響するのを抑制することができる。この場合、筒体６の長さＬ１がチューブ端部２Ａの長さＬ２の１００％以下とすることで、更には５０％以下とすることで、この効果が高まる。

また、このチューブユニット３では、チューブ２がフッ素樹脂を含有することで、耐薬品性を向上することができる。

また、このチューブユニット３では、筒体６がセラミックで構成されていることで、チューブ２の内側又は外側に液体を供給した際に、筒体６の成分が液体に溶出するのを抑制することができる。このため、例えば、液体クロマトグラフィーのような異物の溶出が問題となる装置にも、このチューブユニット３を適用することができる。

また、このチューブユニット３では、複数のチューブ２のそれぞれと外筒７との間に封止部８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。

また、このチューブユニット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８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。

本実施形態に係る脱気モジュール１では、外部空間用開口２０から吸気しながら内部空間用第一開口１５に液体を供給することで、脱気モジュール１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る。そして、上記のチューブユニット３を備えるため、チューブ２が結束部５から剥がれるのを抑制することができる。これにより、脱気モジュール１の長寿命化を図ることができる。

ところで、エステル系の液体をチューブ２の内側又は外側に供給すると、チューブ２の膨潤及び収縮が顕著に表れる。この脱気モジュール１では、上述したチューブユニット３を備えるため、エステル系の液体をチューブ２の内側又は外側に供給しても、チューブ２が結束部５から剥がれるのを抑制することができる。

本実施形態に係るチューブユニット３の製造方法では、複数のチューブ２のそれぞれの端部に筒体６を挿入し、この筒体６により複数のチューブ２のそれぞれを内側から支持する。また、複数のチューブ２の端部において複数のチューブ２を結束する。このため、チューブ２の内側又は外側に供給する液体に起因するチューブ２の膨潤及び収縮や、チューブ２の内側の負圧に起因するチューブ２の収縮又は撓み等が発生したとしても、筒体６が挿入された位置においては、チューブ２の形状が保持される。これにより、チューブ２が結束部５から剥がれるのを抑制することができる。

また、このチューブユニット３の製造方法では、複数のチューブ２のそれぞれの端部の少なくとも一つに内スリーブ３２を外嵌し、複数のチューブ２の端部に外スリーブ３３を外嵌し、複数のチューブ２の端部を加熱して、外スリーブ３３を収縮させるとともに内スリーブ３２を溶融させる。これにより、複数のチューブ２のそれぞれの端部は、収縮する外スリーブ３３により集められて、内スリーブ３２の熱溶融性樹脂により結束される。これにより、複数のチューブ２の端部を容易に結束することができる。

また、このチューブユニット３の製造方法では、複数のチューブ２のそれぞれの端部に筒体６を挿入してから、複数のチューブ２の端部を加熱して、外スリーブ３３を収縮させるとともに内スリーブ３２を溶融させる。これにより、外スリーブ３３が収縮した際に、複数のチューブ２のそれぞれの端部は、筒体６に当接する。これにより、複数のチューブ２のそれぞれの端部が小さくなり過ぎるのを抑制することができるとともに、複数のチューブ２のそれぞれの端部の形状を筒体の外形に形成することができる。

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、上記本実施形態では、脱気モジュール１は、内部潅流型とするものとし、外部空間用開口２０から吸気しながら、内部空間用第一開口１５から内部空間用第二開口１６に液体を流すことで、液体を脱気するものとした。しかしながら、脱気モジュールを外部潅流型としてもよい。この場合、例えば、外部空間用開口として、外部空間用第一開口及び外部空間用第二開口の二つの開口を形成し、内部空間用開口として一つの開口を形成し、内部空間用開口から吸気しながら、外部空間用第一開口から内部空間用第二開口に液体を流すことで、液体を脱気するものとしてもよい。

また、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２のそれぞれの端部に内スリーブ３２を外嵌するものとして説明したが、複数のチューブ２のそれぞれの端部の少なくとも一つに内スリーブ３２を外嵌するものとしてもよい。

１…脱気モジュール、２…チューブ、２Ａ…チューブ端部、２Ｂ…チューブ中央部、３…チューブユニット、４…ハウジング、５…結束部、６…筒体、７…外筒、８…封止部、１２…蓋部、１３…第一コネクタ、１４…第二コネクタ、１５…内部空間用第一開口（内部空間用開口）、１６…内部空間用第二開口（内部空間用開口）、１８…第一管、１９…第二管、２０…外部空間用開口、２１…第三管、３１…チューブ束、３２…内スリーブ、３３…外スリーブ、Ａ１…内部空間、Ａ２…外部空間、Ｌ１…筒体の長さ、Ｌ２…チューブ端部の長さ。

Claims (20)

1. 複数のチューブと、
   前記複数のチューブの端部を結束する結束部と、
   前記複数のチューブのそれぞれの前記端部に挿入されて、前記複数のチューブのそれぞれの前記端部を内側から支持する筒体と、を備え、
   前記結束部は、
   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と前記外筒との間に充填された封止部と、を有する、
   チューブユニット。
2. 前記筒体は、円筒状に形成されている、
   請求項１に記載のチューブユニット。
3. 前記筒体は、六角筒状に形成されている、
   請求項１に記載のチューブユニット。
4. 前記チューブは、前記結束部により結束されているチューブ端部と、前記結束部により結束されていないチューブ中央部を有し、
   前記筒体の外周長は、前記チューブ中央部の内周長の８０％以上１１０％以下である、
   請求項１～３の何れか一項に記載のチューブユニット。
5. 前記チューブは、前記結束部により結束されているチューブ端部と、前記結束部により結束されていないチューブ中央部を有し、
   前記チューブの延在方向において、前記筒体の長さは、前記チューブ端部の長さの１％以上２００％以下である、
   請求項１～４の何れか一項に記載のチューブユニット。
6. 前記チューブは、フッ素樹脂を含有する、
   請求項１～５の何れか一項に記載のチューブユニット。
7. 前記筒体は、セラミックで構成されている、
   請求項１～６の何れか一項に記載のチューブユニット。
8. 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１～７の何れか一項に記載のチューブユニット。
9. 前記封止部の融点は、前記チューブの融点よりも低い、
   請求項１～８の何れか一項に記載のチューブユニット。
10. 前記封止部の融点は、前記チューブの分解温度よりも低い、
    請求項１～９の何れか一項に記載のチューブユニット。
11. 前記外筒の融点は、前記チューブの融点よりも低い、
    請求項１～１０の何れか一項に記載のチューブユニット。
12. 前記外筒の融点は、前記チューブの分解温度よりも低い、
    請求項１～１１の何れか一項に記載のチューブユニット。
13. 液体を脱気するための脱気モジュールであって、
    請求項１～１２の何れか一項に記載されたチューブユニットと、
    前記チューブユニットが収容されて、前記複数のチューブのそれぞれの内部空間と前記複数のチューブの外部空間とを隔てるハウジングと、を備え、
    前記複数のチューブのそれぞれは、気体を透過するが前記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前記内部空間に連通された内部空間用開口と、前記複数のチューブの前記外部空間に連通された外部空間用開口と、を有する、
    脱気モジュール。
14. 前記液体は、エステル系である、
    請求項１３に記載の脱気モジュール。
15. 複数のチューブのそれぞれの端部に、前記複数のチューブのそれぞれを内側から支持する筒体を挿入する筒体挿入ステップと、
    前記複数のチューブの前記端部を結束する結束ステップと、を備え、
    前記結束ステップは、
    前記複数のチューブのそれぞれの前記端部の少なくとも一つに、熱溶融性樹脂からなる内スリーブを外嵌する内スリーブ外嵌ステップと、
    前記複数のチューブの前記端部に、熱収縮性樹脂からなる外スリーブを外嵌する外スリーブ外嵌ステップと、
    前記内スリーブ外嵌ステップ及び前記外スリーブ外嵌ステップの後に、前記複数のチューブの前記端部を加熱して、前記外スリーブを収縮させるとともに前記内スリーブを溶融させる加熱ステップと、を有する、
    チューブユニットの製造方法。
16. 前記加熱ステップは、前記筒体挿入ステップの後に行う、
    請求項１５に記載のチューブユニットの製造方法。
17. 前記内スリーブの融点は、前記チューブの融点よりも低い、
    請求項１５又は１６に記載のチューブユニットの製造方法。
18. 前記内スリーブの融点は、前記チューブの分解温度よりも低い、
    請求項１５～１７の何れか一項に記載のチューブユニットの製造方法。
19. 前記外スリーブの融点は、前記チューブの融点よりも低い、
    請求項１５～１８の何れか一項に記載のチューブユニットの製造方法。
20. 前記外スリーブの融点は、前記チューブの分解温度よりも低い、
    請求項１５～１９の何れか一項に記載のチューブユニットの製造方法。
    

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