KR20140115297A

KR20140115297A - 중공사막 모듈 및 이것에 사용되는 케이싱 통

Info

Publication number: KR20140115297A
Application number: KR1020147015069A
Authority: KR
Inventors: 요시노리 나카노; 오사무 나카마츠
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-09-30
Also published as: CN103998116A; EP2796185A1; TW201334860A; EP2796185A4; WO2013094533A1; JPWO2013094533A1

Abstract

본 발명은, 처리액 입구, 출구 노즐을 구비한 케이싱 통과, 한 방향으로 정렬된 상태로 케이싱 통에 내장되어 있는 중공사막 다발과, 중공사막 다발의 양단부를 케이싱 통의 내벽에 중공사막의 중공부가 개구되도록 고정하고 있는 격벽과, 중공사막 다발의 개구 단부면을 포위하고, 케이싱 통의 양단부에 설치되는 피처리액 입구 노즐, 출구 노즐을 구비한 헤더 부재를 갖는 중공사막 모듈이며, 케이싱 통의 내부에서의 처리액 입구 노즐 바로 아래에 케이싱 통의 처리액 입구 노즐의 내측 개구로부터 소정의 간극을 사이에 두고 설치된 상배플판과, 상기 상배플판과 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치에 설치된 하배플판을 구비하고 있고, 케이싱 통의 내주에서 상배플판과 하배플판 사이에 배플판이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는, 처리액 유속을 보다 균일화할 수 있는 공업적으로 채용 가능한 중공사막 모듈을 제공한다.

Description

중공사막 모듈 및 이것에 사용되는 케이싱 통{HOLLOW FIBER MEMBRANE MODULE AND CASING TUBE USED FOR SAME}

본 발명은, 인공 투석, 혈액 여과에 필요한 혈액 처리기, 정수기, 가스 분리막 등에 사용되는 중공사막 모듈 및 이것에 사용되는 케이싱 통에 관한 것이다.

처리액과 피처리액에 의해 물질의 여과, 투석 등을 행하는 중공사막 모듈은 단위 용적당의 유효 막 면적을 크게 취할 수 있기 때문에, 지금까지 정밀 여과, 한외 여과 등의 수처리 관계, 질소, 산소, 수소 등의 가스 분리 관계, 약품 관계, 바이오 관계 등 많은 분야에서 사용되고 있으며, 특히 혈액 투석, 혈액 여과 등의 혈액 처리기(이하, 다이얼라이저라 함)로서 적절하게 이용되고 있다. 이하, 다이얼라이저를 중심으로 상세하게 설명한다.

다이얼라이저는, 예를 들면 도 6에 도시한 바와 같이 일단부에 처리액 입구 노즐 (11)을, 타단부에 처리액 출구 노즐 (12)를 구비한 케이싱 통 (10)과, 이 케이싱 통 (10)에 내장된 중공사막 다발 (5)와, 이 중공사막 다발 (5)를 각 단부에서 케이싱 통 (10)의 내벽에 고정하고 있는 격벽 (3), (6)을 갖고, 헤더 부재 (1), (8)이 격벽 (3), (6)의 외측 표면에 형성된 중공사막 다발 (5)의 중공부 개구면 (4), (7)의 전체를 포위하도록 케이싱 통 (10)의 양단에 설치되어 있다. 상기 헤더 부재 (1), (8)에는 피처리액 입구 노즐 (2), 피처리액 출구 노즐 (9)가 구비되어 있다. 중공사막 모듈을 다이얼라이저로서 사용하는 경우에는 피처리액은 혈액이며, 처리액은 투석액이다.

상기와 같은 다이얼라이저는, 예를 들면 중공사막의 내측에 혈액을 흘리고, 중공사의 외측에 투석액을 흘림으로써, 그의 압력차에 의한 여과나 농도차에 의한 확산에 의해 중공사막을 통해 혈액 중의 요(尿) 독소나 β2 마이크로글로불린 등의 제거하고자 하는 물질을 투석액측으로 이동시켜, 혈액을 정화할 수 있다. 즉, 헤더 부재 (1)의 피처리액 입구 노즐 (2)로부터 유입된 혈액은, 격벽 (3)의 중공부 개구면 (4)로부터 중공사막의 내부로 유입되고, 중공사막의 내측을 흘러서 타단부의 격벽 (6)의 중공부 개구면 (7)로부터 유출되어, 헤더 부재 (8)에 구비된 피처리액 출구 노즐 (9)로부터 유출된다. 한편, 케이싱 통 (10)의 처리액 입구 노즐 (11)로부터 유입된 투석액은, 중공사막의 외측을 흘러서 처리액 출구 노즐 (12)로부터 유출된다. 도 6에 도시한 바와 같이, 피처리액과 처리액의 흐름 방향을 대향시키는, 소위 카운터 플로우로 사용하는 것이 일반적이다. 이와 같이 함으로써 중공사막을 통한 물질 교환이 양호하게 행해지도록 하기 위함이다.

이러한 다이얼라이저의 중공사막으로 물질 교환을 양호하게 행하기 위해서는, 중공사막 1개 1개의 외측에 균등하게 투석액을 흘리는 것이 유효하다. 투석액의 흐름에 치우침이 있으면, 혈액 정화기 전체에서 보았을 때 정화 성능이 낮아지기 때문이다. 종래의 다이얼라이저에서는, 케이싱 통의 횡단면에서의 투석액 입구와 대향하는 측의 투석액 유속이 커지고, 투석액의 흐름에 불균일이 발생하였다. 이것은 도 7에 도시한 바와 같이, 투석액이 처리액 입구 노즐 (11) 바로 아래의 상배플판 (13)에 충돌, 분산되어, 케이싱 통 내주로 유도되고, 다시 합류하여 유속이 커지기 때문이다.

투석액의 흐름을 균등하게 하기 위한 시도로서는, 케이싱 통 형상의 고안에 의한 투석액 흐름의 개선책이 수많이 특허 출원으로 제안되어 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 처리액 유입부에 설치하는 배플판의 한쪽 측부와 케이스 내주면 사이를 폐색하는 고안에 의해 처리액 흐름을 개선하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 노즐 바로 아래의 배플판에 충돌된 처리액이 케이싱 통 내주에 한 방향으로 유도되어, 케이싱 횡단면에서의 내주면을 주회하고, 최종적으로는 폐색된 배플판 벽에 충돌하여, 국소적으로 처리액 유속 불균일이 발생하기 쉽다는 과제가 남아 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 복수매의 배플판을 케이싱 통 단부 부근의 전체 둘레에 걸쳐서 배치하고, 배플판간에는 케이싱 통의 통축에 대하여 사교(斜交)하는 방향으로 연장되는 슬릿을 설치하는 기술이 기재되어 있지만, 배플판의 일부가 반대로 처리액의 흐름을 저해할 수 있다는 과제가 있다.

일본 특허 공개 제2005-296265호 공보 일본 특허 공개 제2004-154772호 공보

본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 문제점을 감안하여, 처리액 유속을 보다 균일하게 할 수 있는 공업적으로 채용가 능한 중공사막 모듈 및 이것에 사용되는 케이싱 통을 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하고자 하는 것이며, 이하의 어느 하나의 구성을 특징으로 하는 것이다.

1. 처리액 입구, 출구 노즐을 구비한 케이싱 통과, 한 방향으로 정렬된 상태로 케이싱 통에 내장되어 있는 중공사막 다발과, 중공사막 다발의 양단부를 케이싱 통의 내벽에 중공사막의 중공부가 개구되도록 고정하고 있는 격벽과, 중공사막 다발의 개구 단부면을 포위하고, 케이싱 통의 양단부에 설치되는 피처리액 입구 노즐, 출구 노즐을 구비한 헤더 부재를 갖는 중공사막 모듈이며, 상기 케이싱 통의 내부에서의 처리액 입구 노즐 바로 아래에 상기 케이싱 통의 처리액 입구 노즐의 내측 개구로부터 소정의 간극을 사이에 두고 설치된 상배플판과, 상기 상배플판과 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치에 설치된 하배플판을 구비하고 있고, 상기 케이싱 통의 내주에서 상기 상배플판과 하배플판 사이에 배플판이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.

2. 중공사막 모듈에 사용되는 동체부(胴體部) 측방에 처리액 입구 노즐, 출구 노즐을 구비한 케이싱 통이며, 상기 케이싱 통의 내부에서의 처리액 입구 노즐의 바로 아래에 상기 케이싱 통의 처리액 입구 노즐의 내측 개구로부터 소정의 간극을 사이에 두고 설치된 상배플판과, 상기 상배플판과 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치에 설치된 하배플판을 구비하고 있고, 상기 상배플판은 노즐을 아래에서 보았을 때에 노즐 내측 개구를 덮고 있으며, 상기 케이싱 통의 내주에서 상기 상배플판과 하배플판 사이에 배플판이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 케이싱 통.

상기 상배플판은, 상술한 배경기술에서 예시한 도 7에 관한 종래의 다이얼라이저에 존재하는 상배플판과 동일한 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 본 발명은, 상배플판과 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치에 하배플판을 설치하는 것을 큰 특징 중 하나로 한다.

여기서, 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치란, 상세한 것은 후술하지만, 상배플판과 하배플판이 정확하게 선 대칭의 위치 관계에 있는 경우로 한정되는 것은 아니며, 하배플판의 형상, 크기는 상배플판과 동일한 것으로 한정되는 것은 아니다.

상기 소정의 간극은 어느 범위로 한정되는 것은 아니고, 모듈의 크기에 따라 바뀔 수 있는 것이며, 후술하는 바와 같이 정의되는 간극 S는 처리액 노즐의 내측 개구를 막지 않을 정도의 거리 만큼이 형성되어 있을 수 있다. 또한, 하배플판에 있어서도, 상배플판과 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치에 설치되기 때문에, 후술 케이싱 통의 내주면과의 간극 Ｓ'으로서는 간극 S와 동일한 거리를 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 일반적인 다이얼라이저의 경우, S 및 Ｓ'은 2mm 이상으로 하는 것이 바람직하고, 3mm 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, S 및 Ｓ'을 6mm 이하로 하는 것이 바람직하고, 5mm 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

한편, 처리액이 충돌하여 케이싱 통의 내주 방향으로 흐르도록, 처리액 입구 노즐을 아래에서 보았을 때에 상배플판은 노즐 내측 개구를 덮고 있는 것이 바람직하다.

상기와 같이, 본 발명에서는 케이싱 통의 내주에서 상기 상배플판과 하배플판 사이에 배플판이 존재하지 않는다. 즉, 도 3에 그의 한 형태를 도시하는 바와 같이, 처리액 노즐 입구 바로 아래의 단면에는 1개의 상배플판, 1개의 하배플판 이외의 배플판은 존재하지 않는다.

상기 하배플판은, 상배플판과 함께 처리액 입구, 출구 노즐의 양쪽 하방에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 처리액 입구 노즐 내경을 di로 하고, 모듈 단면 방향에서 보았을 때의 처리액 입구 노즐 하방의 상배플판, 하배플판에 있어서의 길이 방향의 길이를 각각 Wi1, Wi2로 하면, di≤Wi1≤3di, di≤Wi2≤3di의 관계가 성립되는 것이 바람직하다.

출구 노즐 내경을 do로 하면,

마찬가지로 처리액 출구 노즐의 내경을 do, 상기 Wi1, Wi2에 대응하는 처리액 출구 노즐 하방의 상배플판, 하배플판의 길이를 각각 Wo1, Wo2로 하면, do≤Wo1≤3do이고, do≤Wo2≤3do의 관계가 성립되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 케이싱 통의 내부에서의 처리액 노즐 바로 아래에 처리액 입구 노즐의 내측 개구로부터 소정의 간극을 형성하여 상배플판을 배치하고, 상기 상배플판과 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치에 하배플판을 배치하고 있기 때문에, 처리액 입구 노즐로부터 처리액을 도입하면, 처리액 입구 노즐 바로 아래의 상배플판에 의해 처리액이 주위 방향으로 분산되어 케이싱 통 내주면으로 유도된 후, 처리액 입구 노즐과 대향한 위치에서 합류하지만, 하배플판에 충돌함으로써 처리액은 주위로 확산되기 때문에 유속은 커지지 않다. 그 결과, 처리액의 흐름이 보다 균등해진다. 또한, 중공사막 모듈 내의 처리액의 흐름이 균일해짐으로써, 성능 향상을 도모할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 한 실시 형태에 관한 중공사막 모듈의 개략 종단면도이다.
도 2는, 도 1에 도시한 중공사막 모듈에 있어서, 투석액 입구 노즐의 어느 단부를 나타내는 개략 부분 종단면도이다.
도 3은, 도 2에 도시한 중공사막 모듈의 처리액 입구 노즐의 어느 단부에서, A-A 단면으로 절단했을 때의 개략 부분 단면도이다.
도 4는, 도 1에 도시한 중공사막 모듈의 처리액 입구, 출구 노즐의 어느 단부에서, 케이싱 통의 원주에 따라 절단하고, 중공사막 다발 (5)를 제거한 개략 부분 단면도이다.
도 5는, 도 1에 도시한 중공사막 모듈에 있어서, 실 다발 (5), 격벽 (6), 헤더 (8)을 제거한 케이싱 통의 일단부를 나타내는 개략 부분 종단면도이다.
도 6은, 종래의 중공사막 모듈의 개략 종단면도이다.
도 7은, 도 6에 도시한 중공사막 모듈의 처리액 입구 노즐의 어느 단부에서, 케이싱 통의 원주에 따라 절단했을 때의 개략 부분 단면도이다.

우선, 도면에 기초하여 본 발명의 중공사막 모듈을 설명한다.

도 1은, 본 발명의 중공사막 모듈의 일례에 대하여 나타내는 것이다. 도 1에 있어서, 중공사막 모듈은 케이싱 통 (10)과, 케이싱 통 (10)에 내장되어 있는 중공사막 다발 (5)와, 중공사막 다발 (5)의 양단부를 케이싱 통 (10)의 내벽에 중공사막의 중공부가 개구되도록 고정하고 있는 격벽 (3), (6)과, 케이싱 통 (10)의 한쪽 단부에 장착된 헤더 부재 (1)과, 케이싱 통 (10)의 다른쪽 단부에 장착된 헤더 부재 (8) 등으로 구성되어 있다.

케이싱 통 (10)은, 중공사막 다발 (5)를 내장하는 원통형 부재이며, 그의 동체부 측방의 일단부에 가까운 개소에 처리액 입구 노즐 (11)을 구비하고, 타단부에 가까운 개소에는 처리액 출구 노즐 (12)를 구비하고 있다. 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리사불화에틸렌, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 또는 ABS(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌) 등의 플라스틱을 포함하는 케이싱 통이 적절하게 사용된다.

중공사막 다발 (5)는, 복수개의 중공사막(반투막)이 한 방향(케이싱 통 (10)의 통축 방향)으로 정렬된 상태로 케이싱 통 (10)에 내장되어 이루어지며, 각 단부가 격벽 (3), (6)에 의해 중공부가 개구되도록 케이싱 통 (10)의 내벽에 고정되어 있다. 중공사막은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 아크릴, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 셀룰로오스, 트리아세테이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 소재를 포함하는 중공사막이 적절하게 사용된다.

격벽 (3), (6)은, 중공사막 다발을 케이싱 통의 양단부에서 고정하고, 중공사막 모듈로서 사용하는 경우에는, 피처리액과 처리액이 흐르는 영역을 분리한다.기본적으로 폴리우레탄, 실리콘 또는 에폭시 등의 고분자 재료(바꾸어 말하면, 2액 혼합 경화형의 고분자 접착제)를 주형(注型)하여 이루어진다.

또한, 케이싱 통의 일단부에는 헤더 부재 (1), 타단부에는 헤더 부재 (8)이 장착되어 있다. 헤더 부재 (1)은 피처리액 입구 노즐 (2)를 구비하고, 중공사막의 중공부 개구 단부면 (4)를 포위하도록 케이싱 통 (10)의 한쪽 단부에 장착되어 있다. 헤더 부재 (8)은 피처리액 출구 노즐 (9)를 구비하고, 중공사막의 중공부 개구 단부면 (7)을 포위하도록 다른쪽 단부에 장착되어 있다. 헤더 부재 (1), (8)은 바람직하게는 케이싱 통 (10)의 양단부에 액밀(液密)하게 장착되어 있다. 또한, 이들 헤더 부재 (1), (8)은 케이싱 통 (10)과 동일한 재료로 구성할 수 있다.

또한, 도 1에 도시하는 중공사막 모듈에 있어서는, 처리액 입구 노즐 (11)의 바로 아래에 상배플판 (13), 및 처리액 출구 노즐 (12)의 바로 아래에는 상배플판 (14)가 구비되어 있다. 또한, 본 발명에 관한 중공사막 모듈에 있어서는, 처리액 입구 노즐 바로 아래의 상배플판 (13)과 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치에 하배플판 (15)가 설치되어 있다. 또한, 바람직한 형태로서 나타나는 도 1에 도시하는 형태에 있어서는, 처리액 출구 노즐 바로 아래의 상배플판 (14)와 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치에 하배플판 (16)이 설치되어 있다. 여기서, 통축이란, 케이싱 통에서 중공사막 다발이 정렬되어 있는 방향과 수직의 단면 중심점을 통하는 축이며, 통축의 축선에 대하여 선 대칭이라는 것은, 상배플판과 하배플판이 통축의 축선에 대하여 정확하게 선 대칭의 위치 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 한쪽 배플판에 대하여 정확하게 선 대칭의 관계에 있는 위치의 범위의 70％ 이상을 다른쪽 배플판이 차지하고 있을 수 있고, 바람직하게는 80％ 이상을 다른쪽 배플판이 차지하고 있을 수 있고, 보다 바람직하게는 90％ 이상일 수 있다. 또한, 양자간에서 형상, 크기가 상이할 수도 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 상배플판 (13), (14)는, 케이싱 통의 처리액 노즐의 내측 개구 (17)로부터 소정의 간극 S를 사이에 두고 설치되어 있다. 여기서, 간극 S는, 처리액 노즐의 내측 개구의 케이싱 단부측의 위치로부터 상배플판까지의 최단 거리를 나타내는 것이다. 또한, 하배플판에 있어서의 간극 Ｓ'은, 상기 처리액 노즐의 내측 개구의 케이싱 단부측의 위치와 동일한 케이싱 횡단면에서의 케이싱 통 내주면으로부터 하배플판까지의 최단 거리를 나타내는 것이다. 양자 모두 중공사막 모듈의 종류나 크기에 따라 적절히 정할 수 있지만, 다이얼라이저에 있어서는 S 및 Ｓ'은 2mm 이상으로 하는 것이 바람직하고, 3mm 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, S 및 Ｓ'을 6mm 이하로 하는 것이 바람직하고, 5mm 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.

여기서, 도 5에 있어서, 처리액 노즐은 케이싱의 내경이 직경 확장되는 양단부 부근의 부분에 배치되어 있으며, 상하 배플은 직경 확장되기 시작하는 곳의 케이싱 내주면을 기단부로 하여, 그의 선단부가 케이싱 단부를 향해 연장되어 있다. 본 발명에 있어서, 케이싱 통의 내주에서 상배플판과 하배플판 사이에 배플판이 존재하지 않는다. 여기서 말하는 상기 케이싱 통의 내주란, 도 3에 내주 (18)로서 나타내는 바와 같이, 내주면으로부터 소정의 간극 S를 사이에 두고 설치되는 상하 배플이 존재하는 곳의 케이싱 통 내부의 주위, 바람직하게는 그 근방의 주위를 포함한 범위를 말하는 것이다. 만일 이러한 범위에 다른 배플판이 존재하는 경우에는 처리액의 흐름이 저해되어, 불균일해진다는 결과를 최근의 연구에서 얻고 있다. 상배플판 (13), (14)는 처리액 입구, 출구 노즐을 아래에서 보았을 때에 각각의 노즐의 내측 개구를 덮는 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 노즐을 아래에서 본다는 것은, 노즐 선단을 상측 방향으로 하여, 노즐 내측 개구를 바로 아래에서 보는 것이며, 모듈에 중공사막이 삽입되어 있는 경우나, 케이싱이 투명하지 않은 경우 등, 노즐을 아래에서 보는 것이 어려운 경우에는, 노즐을 위에서 보아 상배플판이 노즐의 내측 개구를 덮고 있는지 확인할 수도 있다. 어느 쪽이든 처리액이 상배플판에 충돌하여, 케이싱 통의 내주 방향으로 분산되는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 상배플판 (13), (14) 및 하배플판 (15), (16)의 각각의 선단은 격벽을 향해 연장 설치되는 것이 바람직하다. 여기서, 도 4에 도시한 바와 같이, 모듈 단면 방향에서 보았을 때 상배플판, 하배플판에 있어서의 처리액 노즐의 축에 대하여 수직인 방향의 길이를 각각 W1, W2로 하고, 처리액 노즐 내경을 d로 하고, 나아가 처리액 입구 노즐 아래에서의 상기 배플판의 길이를 각각 Wi1, Wi2로 하면, Wi1은 유입된 처리액을 케이싱 통의 내주면으로 유도하고, 처리액 흐름을 균일하게 하는 목적으로부터, 처리액 입구 노즐의 케이싱 내주면에 있어서의 내경 di에 대하여 di≤Wi1≤3di로 하는 것이 바람직하다. 하배플판 (15), (16)의 폭 Wi2는, 처리액 입구 노즐 내의 유속의 불균일에 의한 처리액 노즐 바로 아래와 대향하는 위치에서의 처리액 합류 위치의 변동을 포함하고, 처리액 흐름을 균일하게 하기 위해, 상기 내경 di에 대하여 di≤Wi2≤3di가 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서는, 상배플판, 하배플판이 처리액 입구 노즐 뿐만 아니라 출구 노즐의 하방에 배치되어 있으면, 케이싱 통이 좌우 대칭이 되기 때문에, 제조 공정에서의 케이스의 방향성을 생각하지 않을 수도 있기 때문에 바람직하지만, 이 경우에 있어서도 모듈 단면 방향에서 보았을 때, 상배플판, 하배플판에 있어서의 처리액 노즐의 축에 대하여 수직인 방향의 길이를 각각 Wo1, Wo2로 하고, 처리액 입구 노즐의 케이싱 내주면에 있어서의 내경을 do로 하면, do≤Wo1≤3do이고, do≤Wo2≤3do의 관계가 성립되도록 설계하는 것이 바람직하다. 또한, W2는 W1과 동등할 필요는 없다.

실시예

도 1에 도시하는 혈액 투석용의 중공사막 모듈을 제작하기 위해, 폴리카르보네이트를 포함하는 케이싱 통과, 일본 특허 공개 2001-170172호 공보의 실시예 1에 개시되어 있는 폴리술폰 중공사막을 준비하였다.

중공사막은 약 1만개를 묶어서 한 방향으로 정렬시켜 중공사막 다발로 하고, 상기 중공사막 다발을 케이싱 통의 내부에 통축 방향으로부터 장전하였다.

그 후, 주형 캡을 씌우고, 원심 포팅 방법(약 80G의 원심력하)으로 중공사막 다발의 단부 중공부를 수지로 밀봉한 후, 격벽을 형성하고, 중공사막 다발의 양단부를 케이싱 통의 내벽에 포팅재로 접착하였다. 포팅재는, 우레탄 수지를 사용하였다. 격벽이 고화된 후에 주형 캡을 제거하고, 양단부를 예리한 칼날로 절단하여 격벽의 단부면에 중공사막의 중앙부를 개구, 노출시켰다. 그 후, 케이싱 통의 양단부에 매니폴드를 형성하기 위해, 헤더 부재를 각각 초음파 접착으로 접합하였다. 이때, 케이싱 통은 통축 방향 길이 285mm로 하고, 케이싱 통의 처리액 입구, 출구 노즐의 내경 d는 8mm로 하였다. 또한, 케이싱의 양단부 부근에서는 내경이 직경 확장되어 있으며, 이러한 직경 확장부에 처리액 입구, 출구 노즐이 배치되고, 각각의 바로 아래에는 직경 확장되기 시작하는 곳의 케이싱 내주면을 기단부로 하여, 그의 선단부가 케이싱 단부를 향해 연장되는 상배플판을 각각의 노즐의 내측 개구로부터의 간극 S로 하여 3mm를 설치하고, 처리액 노즐 구멍을 아래에서 보았을 때에 노즐의 내측 개구를 덮도록 배치하였다. 어떠한 상배플판도 폭 W1이 13mm였다. 또한, 상기 상배플판과 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치에 하배플판을 배치하였다. 하배플판은, 상배플판과 마찬가지로 직경 확장되기 시작하는 곳의 케이싱 내주면을 기단부로 하여, 그의 선단부가 케이싱 단부를 향해 연장되는 것으로 하였다. 또한, 케이싱 통의 수지 성형을 용이하게 하기 위해, 하배플판의 폭 W2는 상배플판의 폭 W1과 동일한 13mm로 하고, 나아가 케이싱 내주면으로부터의 간극 Ｓ'은 3mm로 하여, 본 발명의 혈액 정화기를 얻었다(실시예 1). 또한, 헤더 부재의 재질은, 케이싱 통과 동일한 재질의 폴리카르보네이트를 사용하였다.

또한, 비교예로서, 상기 하배플판을 처리액 입구, 출구측의 양쪽에 배치하지 않은 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여, 일반적인 다이얼라이저를 얻었다(비교예 1). 복수매의 배플판을 케이싱 통의 처리액 입구 노즐의 내측 개구로부터 간극으로서 3mm를 형성하여 전체 둘레에 배치하고, 배플판간에 케이싱 통의 통축에 대하여 사교하는 방향으로 연장되는 슬릿을 설치한 다이얼라이저도 얻었다(비교예 2).

이들 3개의 다이얼라이저의 성능을 비교 평가한 결과, 표 1의 결과를 얻고, 실시예의 다이얼라이저 쪽이 우수한 성능을 발휘하고 있는 것을 확인하였다.

또한, 상기 용질의 클리어런스 측정은, 2008년 8월 1일 발행 일본 의료 기재 공업회 편 「다이얼라이저 기능 분류 실시 매뉴얼」에 기초하여 행하였다. 이 중에서 측정 방법이 2종류 있지만, 본 실험은 클리어런스 측정시의 측정 조건을 기준으로 하였다. 클리어런스는 이하의 식을 사용하여 계산하였다.

본 발명에 관한 중공사막 모듈 또는 이것에 사용되는 케이싱 통은, 상술한 바와 같이 혈액 정화 용도에 사용되고, 특히 인공 투석용의 다이얼라이저로서 적절하게 사용하지만, 하배수의 정화나, 음료수의 제조, 연료 전지의 가습 장치 등에 사용되는 중공사막 모듈 등의 구조에도 응용할 수 있다.

1 헤더 부재
2 피처리액 입구 노즐
3 격벽
4 중공부 개구 단부면
5 중공사막 다발
6 격벽
7 중공부 개구 단부면
8 헤더 부재
9 피처리액 출구 노즐
10 케이싱 통
11 처리액 입구 노즐
12 처리액 출구 노즐
13 상배플판
14 상배플판
15 하배플판
16 하배플판
17 케이싱 통의 처리액 노즐의 내측 개구
18 케이싱 통의 내주
d 처리액 노즐 내경
S 케이싱 통의 처리액 노즐의 내측 개구의 케이싱 단부측의 위치로부터 상배플판까지의 최단 거리
Ｓ' 케이싱 통의 처리액 노즐의 내측 개구의 케이싱 단부측의 위치로부터 하배플판까지의 최단 거리
W1 상배플판의 폭
W2 하배플판의 폭

Claims

처리액 입구, 출구 노즐을 구비한 케이싱 통과, 한 방향으로 정렬된 상태로 케이싱 통에 내장되어 있는 중공사막 다발과, 중공사막 다발의 양단부를 케이싱 통의 내벽에 중공사막의 중공부가 개구되도록 고정하고 있는 격벽과, 중공사막 다발의 개구 단부면을 포위하고, 케이싱 통의 양단부에 설치되는 피처리액 입구 노즐, 출구 노즐을 구비한 헤더 부재를 갖는 중공사막 모듈이며, 상기 케이싱 통의 내부에서의 처리액 입구 노즐 바로 아래에 상기 케이싱 통의 처리액 입구 노즐의 내측 개구로부터 소정의 간극을 사이에 두고 설치된 상배플판과, 상기 상배플판과 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치에 설치된 하배플판을 구비하고 있고, 상기 케이싱 통의 내주에서 상기 상배플판과 하배플판 사이에 배플판이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항에 있어서, 상기 상배플판은 상기 노즐을 아래에서 보았을 때에 노즐의 내측 개구를 덮고 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 처리액 입구 노즐의 내경 di에 대하여 상기 상배플판의 폭 Wi1이 di≤Wi1≤3di이고, 상기 하배플판의 폭 Wi2가 di≤Wi2≤3di인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상배플판과 상기 하배플판이 상기 처리액 입구, 출구 노즐의 양쪽 하방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제4항에 있어서, 상기 처리액 출구 노즐의 내경 do에 대하여 상기 상배플판의 폭 Wo1이 do≤Wo1≤3do이고, 상기 하배플판의 폭 Wo2가 do≤Wo2≤3do인 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 혈액 처리기에 사용되는 것을 특징으로 하는 중공사막 모듈.
중공사막 모듈에 사용되는 동체부(胴體部) 측방에 처리액 입구 노즐, 출구 노즐을 구비한 케이싱 통이며, 상기 케이싱 통의 내부에서의 처리액 입구 노즐의 바로 아래에 상기 케이싱 통의 처리액 입구 노즐의 내측 개구로부터 소정의 간극을 사이에 두고 설치된 상배플판과, 상기 상배플판과 통축의 축선에 대하여 선 대칭이 되는 위치에 설치된 하배플판을 구비하고 있고, 상기 상배플판은 노즐을 아래에서 보았을 때에 노즐의 내측 개구를 덮고 있으며, 상기 케이싱 통의 내주에서 상기 상배플판과 하배플판 사이에 배플판이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 케이싱 통.
제7항에 있어서, 상기 상배플판은 상기 노즐을 아래에서 보았을 때에 노즐의 내측 개구를 덮고 있는 것을 특징으로 하는 케이싱 통.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 처리액 입구 노즐 또는 출구 노즐의 내경 di에 대하여 상기 상배플판의 폭 Wi1이 di≤Wi1≤3di이며, 상기 하배플판의 폭 Wi2가 di≤Wi2≤3di인 것을 특징으로 하는 케이싱 통.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 상배플판과 상기 하배플판이 상기 처리액 입구, 출구 노즐의 양쪽 하방에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 케이싱 통.
제10항에 있어서, 상기 처리액 입구 노즐 또는 출구 노즐의 내경 do에 대하여 상기 상배플판의 폭 Wo1이 do≤Wo1≤3do이고, 상기 하배플판의 폭 Wo2가 do≤Wo2≤3do인 것을 특징으로 하는 케이싱 통.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 혈액 처리용 중공사막 모듈에 사용되는 것을 특징으로 하는 케이싱 통.