(57)【要約】  マニホルド１２と、媒体２３を通して物質移動またはエネルギー移動をもたらすことができる細長い媒体２３と、媒体２３を収納するボウル１４とを含むモジュール１０が提供される。媒体２３およびボウル１４は、単体構造を形成するために媒体２３上の平らな面３８、４０に固定されたキー３０によって互いに連結される。媒体３２およびボウル１４は、第１流体の供給およびモジュール１０への第２流体の供給の混合を妨げるように、マニホルド１２と流体連通している。
2008505761.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中を通って物質移動を可能にする、または第１流体から第２流体にエネルギー移動をもたらすための細長い媒体であって、第１端と第２端をもつ細長い媒体と、
前記第１端に密封された第１密封プレートと、
前記第２端に密封された第２密封プレートと、
前記媒体の開いた内部に流体連通をもたらすために前記第１密封プレートに密封された流体通路とを含み、
前記流体通路が２つのほぼ平行で平らな面を含む外面をもつ、物質移動またはエネルギー移動カートリッジ。
【請求項２】
前記媒体がプリーツ膜である、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項３】
前記媒体が複数の中空繊維膜を含む、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項４】
前記媒体が熱伝導材料から形成される複数の非多孔性の中空繊維を含む、請求項１に記載のカートリッジ。
【請求項５】
マニホルドと、請求項１に記載の細長い媒体と、媒体を収納するボウルと、前記ボウルを前記マニホルドにロック固定するための手段と、
媒体から形成された流体通路の外面上の２つのほぼ平行な面に固定されたキーとを含み、前記キーが、前記ボウルに取り付けられた少なくとも２つの取り付け要素をもち、前記ボウルと前記媒体との間のスペース内に向けられた第２流体との、前記媒体への第１流体の供給の混合を妨げるように、前記媒体およびボウルが前記マニホルドと流体連通する、モジュール。
【請求項６】
前記キーが、前記ボウルのリップ上に嵌合する前記キーから延びるプロングによって前記ボウルに取り付けられる、請求項５に記載のモジュール。
【請求項７】
前記キーが、カラー上のスロットに嵌合する前記キーから延びるフランジによって前記ボウルに取り付けられ、前記カラーが前記ボウルの開いた端部に直接に取り付けられる、請求項５に記載のモジュール。
【請求項８】
前記ボウルおよびカラーが単体構造を含む、請求項７に記載のモジュール。
【請求項９】
第１キーが少なくとも１つの垂直な延長部を含み、前記少なくとも１つの垂直な延長部の各々が前記カラー内の垂直なスロットに嵌合される、請求項５、６、７または８のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記キーが少なくとも２つのフランジを含み、前記フランジの各々が前記フランジの各々の外面上にボスをもつ、請求項５、６、７または８のいずれか一項に記載のモジュール。
【請求項１１】
前記キーが少なくとも２つのフランジを含み、前記フランジの各々が前記フランジの各々の下面に溝を含み、前記溝が前記ボウルに取り付けられたカラーの内側面に噛み合うように形成される、請求項５、６、７または８のいずれか一項に記載のモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００２年３月２８日に出願された仮出願第６０／３６８２８０号から次に導き出された２００２年１２月２０日に出願された仮出願第６０／４３５６２４号から次に導き出された２００３年３月６日に出願されたＰＣＴ出願番号ＰＣＴ／ＵＳ０３／０６９１７号から導き出される。
【０００２】
本発明は、衛生的で交換および設置が簡単な物質またはエネルギー移動モジュールに関する。より詳細には、本発明は、物質移動またはエネルギー移動カートリッジと、再使用可能なボウルと、再使用可能なマニホルドと、物質移動またはエネルギー移動カートリッジと再使用可能なボウルとマニホルドとを一緒に連結する再使用可能な連結装置とから形成される、物質移動またはエネルギー移動モジュールに関する。
【背景技術】
【０００３】
様々なモジュールが２つの流体の間で物質移動またはエネルギー移動をもたらすために使用される。代表的なモジュールは、一方の流体が気体を含む液体からなり他方の流体が準大気圧の気体である２つの流体が気体透過膜によって分離されている脱ガス装置を含む。別のそのようなモジュールは、１つの流体が超大気圧の気体であり第２の流体が気体がその中に溶解できる液体であり、その２つの流体が気体透過膜によって分離されているガス化装置である。第３のモジュールは、熱い流体および冷たい流体が非透過性の熱伝導材料によって分離されている熱交換器である。物質移動またはエネルギー移動モジュールはマニホルドと、１つの流体を収納するボウルと、第２流体を収納するカートリッジとを含んでもよい。したがって、物質移動またはエネルギー移動モジュールを構成するとき、カートリッジおよびボウルはマニホルドヘッドに別々に固定されかつそれに密封される。さらに、物質移動またはエネルギー移動が完了すると、ボウルおよびカートリッジはヘッドから別々に取り外される。この別々の取外しは、ボウルがカートリッジの全長よりも実質的に大きな距離移動され、それによって、カートリッジを露出させてその取外しを可能にすることを必要とする。その後で、露出されたカートリッジが手によってまたは手工具によって取り外される。ボウルはカートリッジの長さ移動されなければならないので、ボウルおよびカートリッジが内部に配置されるスペースはこの取外しのステップに対応しなければならない。
【０００４】
マニホルドから単一ユニットとして分解され得るフィルター式カートリッジボウル構造を作り出すためにボウルと協働するフィルター式アセンブリを提供することが米国特許第５１１４５７２号明細書で提案された。このフィルター式アセンブリは、２つの流体間の物質移動またはエネルギー移動用には使用されない。それは流体をフィルタリングするために使用される。フィルター式カートリッジは、ボウルの内部面内の溝に嵌合するカートリッジ上のバヨネット連結によってボウルに連結される。バヨネット連結は、単一ユニットとして成形されることなどによってカートリッジと一体型で形成される。カートリッジがそのように構成されるとき、それは、バヨネットを受けるように構成されたボウルとだけ使用されることができる。そのように構成されたカートリッジが、このカートリッジを受け入れないように構成された現在作られているボウルと共に使用されることを妨げるので、これは望ましくない。したがって、そのように構成されたカートリッジ用の市場を大幅に狭くする。さらに、バヨネット連結はカートリッジの上面の下に配置され、したがってそれらは、これもまたカートリッジの上面の下に配置されたボウル内の溝に嵌合する。バヨネットがそのように配置されるとき、視界が限られるので、溝の中での位置決めがより難しくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、様々な構成の複数のボウルでその使用を可能にする物質移動またはエネルギー移動媒体あるいはカートリッジを提供することが望ましいであろう。さらに、２つの流体を使用した物質移動またはエネルギー移動の間、カートリッジに対して移動ができない手段を備えた、カートリッジとボウルとの間の連結手段を含むそのようなカートリッジを提供することが望ましいであろう。さらに、はっきりと見ることができ、したがってボウルへのカートリッジの連結がたやすくされる連結手段をもつそのようなカートリッジを提供することが望ましいであろう。そのようなカートリッジは、ボウル内へのフィルター式カートリッジの挿入をさらに容易にし、物質移動またはエネルギー移動モジュールを設置するのに必要なスペースを低減させるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、マニホルドと、物質移動またはエネルギー移動カートリッジとボウルの組合せとを含み、カートリッジおよびボウルが共にロック固定されて設置され、かつマニホルドから一体で取り外される、２つの流体を使用する物質移動またはエネルギー移動モジュールが提供される。物質移動またはエネルギー移動カートリッジは、マニホルドとカートリッジの内部との間の流体連通用の少なくとも１つの流体通路を含む。流体通路の外面は、キーの２つの平らな面と噛み合い、したがってキーを流体通路の上に摺動的に取り付けることができる２つの平らで平行な面を含む。第１実施形態では、キーは、ボウル内のスロットに嵌合し、それによってボウルへのカートリッジの連結をもたらすバヨネットを備える。第２実施形態では、キーは、ボウルの開いたリップ上にスナップ嵌めされ、それによってボウルへのカートリッジの連結をもたらすフック形状要素を備える。キーはカートリッジから取外し可能であり、したがってカートリッジを、カートリッジに固定されない従来のボウル、あるいは本発明の物質移動またはエネルギー移動モジュールで使用されるボウルと共に使用することができる。キーおよびバヨネット、あるいはカートリッジをボウルに固定するキーおよびフック形状要素は、カートリッジおよびボウルを一体でマニホルドから取り外すことを可能にする。
【０００７】
本発明は、物質移動またはエネルギー移動カートリッジ、ならびにマニホルドとカートリッジとボウルとから形成される物質移動またはエネルギー移動モジュールを提供する。マニホルドは、カートリッジへの第１流体の供給、カートリッジからの任意選択の第１流体の除去、ならびに第２流体の供給およびボウルからの第２流体の除去のための流体通路を提供する。カートリッジまたはボウルからの流体の除去は、マニホルドを通して行われる。カートリッジの外側からあるいはカートリッジの内部から、流体の供給はマニホルドを通してカートリッジの中に導入されることができる。ボウル内の流体を、マニホルドを通ってあるいはボウルから直接に取り除くことができる。いずれにしても、カートリッジを通したエネルギーまたは物質の通過なしに第１流体および第２流体の混合を妨げるために密封が提供される。
【０００８】
物質移動またはエネルギー移動カートリッジおよびボウルは、それらがマニホルドで密封されまたはマニホルドとの接触から１つの部品として取り外されるように構成される。カートリッジは２つのエンドキャップで密封され、少なくともそのうちの１つは流体通路を備えている。１つの流体通路は、その外面上に配置された２つの対向するほぼ平行で平らな面をもつ。カートリッジは、２つの平らな面の上に摺動的に取り付けられ、それによってカートリッジの流体通路の周りに配置されるキーを備える。流体通路はカートリッジの入口または出口として機能し得る。キーはボウルにカートリッジをロック固定するように構成される。１つの実施形態では、ボウルおよびカートリッジは、ボウルの内部面上のスロットに嵌合する、キー上のバヨネットによって結合される。第２の実施形態では、キーは、ボウルの開いた上部リップ上にスナップ嵌めされることによって、ボウルに結合される。流体通路上の平らな面は、キーがカートリッジに対して回転することを防止する。物質移動またはエネルギー移動モジュールの使用に続いて、ボウルおよびカートリッジは、２つの部品ではなく、単体の部品としてマニホルドから取り外される。ボウルおよびカートリッジが一緒に取り外されるので、カートリッジをボウルから取り外す必要はない。したがって、カートリッジを取り外すために、カートリッジとボウルの長さの和に実質的に等しいスペースを提供することが必要である。実質的にボウルの長さと同じだけの長さのスペースだけを提供することが必要である。これは、現在のモジュールで必要なスペースと比べて、本発明のカートリッジは、より小さいスペースの内部に設置することを可能にする。さらに、カートリッジがボウルと共に取り外されるので、それは作業者によって、手または手工具で取り扱われる必要がない。これはボウルの内部で作業者と流体が接触する可能性を大幅に少なくする。ボウルは、流体をボウルから除去するためのドレインを任意選択で含んでもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１を参照すると、物質移動モジュール１０はマニホルド１２と、入口９を有するボウル１４と、物質移動カートリッジ１６とを備える。物質移動カートリッジ１６は気体透過性のプリーツ膜２３などの膜でよい。そのような物質移動カートリッジは、液体用の脱ガス装置または液体中に気体の溶解をもたらす気体接触器として使用されることができる。適切な膜が、本明細書に参照により組み込まれている米国特許第４９９０２９４号明細書に開示されているように（四フッ化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）または（四フッ化エチレン六フッ化プロピレン）共重合体（ＦＥＰ）から形成される。そのような膜は、液体から溶解した気体を取り除く、「脱ガス」、または液体に気体物質を加えるのに有用である。例えば、オゾンが半導体ウェーハの洗浄に使用される非常に純度の高い水に加えられる。ねじ山を切ったリング１８がボウル１４の外面２０に配置され、ボウル１４およびリップ２４の円周の周りに延びるビード２２によって外面２０に維持される。ビード２２の大きさおよび柔軟性を調整することによって、リング１８は、リング１８を配置するためにビード２２の上に滑り込ませることができ、またはリング１８が、図示したように配置された後で、ビード２２はボウル１４上に形成されることができる。
【００１０】
リング１８は、ボウル１４に対して所定位置に実質的に固定され、すなわち、それは、ボウル１４の長さに沿って任意の実質的な距離を移動することができない。そのねじ山２６および２８が引きつけられるとき、リング１８はマニホルド１２との積極的な接触へとカートリッジ１６を導き、またはそれを駆動し、Ｏリング１１および１３によって密封をもたらす。反対に、リング１８が、ねじ２６および２８が離れて駆動するように回転されるとき、カートリッジ１６は、マニホルド１２から離れるように積極的に導かれまたは駆動される。当接するマニホルド１２へのボウル１４の密封は、Ｏリング１７ａによってもたらされる。ボウルは、ボウル１４を回転させることなく、マニホルド１２と垂直に接触させられる。
【００１１】
カートリッジ１６は、カラー３４内のスロット３２と噛み合う、キー３０上のフランジ１５によってボウル１４に連結される。カラー３４は、ねじ３６によってボウル１４にねじ込まれる。カラー３４は、ボウル１４の内側円周全体の周りに延びる。あるいは、ボウルおよびカラーは、成形などによってボウル１４およびカラー３４の形状で１つの部品で形成してもよい。キー３０はカートリッジ１６の流体通路４２の外面に配置された２つの平らな面３８および４０に嵌合する。流体通路４２はＯリング１１および１３を含む。フランジ１５はキー３０の円周全体の周りに延びていないので、流体はキー３０をバイパスしてマニホルド１２に流れ込むことができる。モジュール１０が脱ガス装置として使用されるとき、真空が入口４４のところで吸引され、脱ガスされるべき液体は入口９を通って導入され通路８および出口４６を通って取り出される。モジュール１０が液体に気体を導入するために使用されるとき、超大気圧の気体が入口４４から入り、液体が入口９から入り出口４６を通って取り出される。キー３０の構造は、図２に関連して、より完全に説明されるであろう。カラー３４の構造は、図３に関連して、より完全に説明されるであろう。
【００１２】
図２を参照すると、モジュール１７はマニホルド１９と、カートリッジ２１と、ボウル２５とを含む。カートリッジ２１は、キー３１上のフランジ２７によって、ボウル２５上のスロット２９で、ボウル２５に連結される。キー３１は流体通路３３の周りに嵌合して、流体通路３３の大幅な妨害を避けながら、キー３１と流体通路３３との間に強い連結をもたらす。通路３３は入口３５に連結される。通路３３は、ステンレス鋼などの非多孔性の熱伝導材料から作られた複数の中空繊維３７の管腔に連結される。第１流体は、通路３３を通って入口３５を通って中空繊維３７中に、それからカートリッジ２１から出て、出口３９を通って導かれることができる。第２流体は、入口４１を通って中空繊維３７の外面の上に、それから出口４３を通って導かれることができる。図２のモジュール１７は２つの流体の間の熱交換もたらすために使用されることができる。ねじ２６およびリップ２４は、上で図１のために説明したのと同じ方法で回転可能リング（図１）と相互作用するために機能する。任意選択の気体通気孔４４が設けられてもよい。
【００１３】
図３を参照すると、カラー３４は２つのカットアウト４１と２つの垂直な延長部４３とを含む。各垂直な延長部４３は、スロット３２（１つは図示せず）を含む。スロット３２はフランジ１５（図１）と嵌合しそれを収納する。スロット３２によって定められる角度は、キー３０およびカラー３４を作るために使用された材料の柔軟性によって決まる。スロット３２は、キー３０およびカラー３４が、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）（ＰＦＡ）の比較的軟質の重合体から作られる場合、少なくとも約１５度、好ましくは約３０度と約４５度の間の角度を定める。キー３０およびカラー３４が、高密度ポリプロピレンなどの比較的硬質の材料から作られる場合、これらの角度はＰＦＡに対する角度の約半分でよい。これらの例示的材料に関するこの角度の大きさは、モジュール１０の使用の間、キー３０がカラー３４から分離しないように、フランジ１５とスロット３２の間に望ましい接触面を提供する。カラー３４は、フランジ１５の外面上の任意選択の垂直な延長部と嵌合しそれを収納する移動止め４５を場合によって含む。カラー３４は、カラー３４とマニホルド１２との間の流体の排流を可能にする任意選択の垂直なスロット１７も含む。
【００１４】
図４を参照すると、本発明のボウルおよびカラーの構造が示される。カラー３４はボウル１４にねじ込まれる。カラーおよびボウル１４は１つの部品として成形されてもよい。ボウル１４は締付リング１８（図１）を支持する複数のストップ５０を含む。ボウル１４は入口１７を含む。
【００１５】
本発明の１つの態様では、キーは、ボウルの内部でそれが取り付けられるカートリッジを中心に置くために、ボウルに取り付けられたカラーの内面構造と噛み合う外面構造を備えている。ボウルの内部でカートリッジを中心に置くことは、キーがカラーに回転挿入されるとき、キーとカラーとの滑らかな噛合せを可能にする。キーの外面構造は小さな溝を含む。キーの外面構造は本発明に必須ではないが、それがない場合、キーがカラーの内部で横から横へ滑り、それによってキーおよびカラーを係合する困難が増加する。
【００１６】
図５および６を参照すると、カートリッジをボウルに結合するための別の構成が示される。キー６０は、図１に関して説明されたのと同じように、互いにほぼ平行である２つの平らな面６４に接触する流体通路４２に摺動的に連結される２つのプロング６２を備える。図６に示すように、フック形状のプロング６６は、ボウル１４のリップ６８に嵌合する。キー６０は、ピボット回転し、したがってレバー６７上の手の圧力が、ボウル１４と接触させる、または接触から離れるプロング６６の運動を可能にするレバー６７も備える。
【００１７】
本発明のキーが２つの対向する取り付け要素（フランジまたはプロング）に関して説明されてきたが、キーは２つより多い取り付け要素を備えてもよいことが理解されるべきである。少なくとも２つの取り付け要素がボウルに対するカートリッジの軸の位置合わせを維持するために必要である。
【００１８】
本発明のキーはカートリッジから取外し可能であるので、本発明のカートリッジを、上述の本発明のボウル、あるいは従来の大きさに作られたボウルと共に使用することができる。取外し可能なキーは、キーのないカートリッジをその内面上にスロットをもたない従来のボウル内に挿入することを可能にし、そうでないとキー上のフランジは、カートリッジおよびキー全体の占有面積を、従来のボウルの直径より大きくさせるであろう。これは、従来のボウルおよび本発明のボウルに対応することが必要なカートリッジの必要な在庫を低減することを可能にする。
【００１９】
使用では、図５のカートリッジのレバー６７は手の圧力を受け、それによってプロング６２から離れるようにプロング６６を移動させる。カートリッジ１６はボウル１４の中に落とされ、レバー６７への手の圧力が解除され、それによって、プロング６６が、キー６０をボウル１４に固定するためにボウルの上部リップ６８に固定される。
【００２０】
図２の実施形態は、最初にフランジ１５をカットアウト４１に位置合わせすることによって図３のカラー内に挿入される。それから、フランジ１５がスロット３２に嵌合するように、キー３０を回転させて、それによって、カートリッジ１６をカラー３４に固定する。
【００２１】
図７および８を参照すると、キー７０は、カラー８０の面７８と噛み合う、各キーレッグ７４および７６上に溝７２を含む。各キーはボス８２を含むが、それらは溝７２の機能に必要ではない。ボス８２の目的は、以下に説明される。
【００２２】
図９、１０および１１を参照すると、カラー８４は、キー９０がカラー８４内の所定位置に回転挿入されるとき、ボス８２がそれに嵌合する２つの対向するスロット８６および８８を含む。互いから離れるようなスロットの拡大が、カラー８４の内面とボス８２を接触させることによってもたらされる。ボス８２の外面間の距離は、カラー８４の対向する内面間の距離より幾分大きい。スロット８６および８８はカラー８４の厚さによって延びる。スロット８６および８８はキー９０上のボス８２と噛み合い、したがってカラー８４とキー９０との間の改良された嵌合を提供する。ボス８２が開いたスロット８６および８８に嵌合するまで、キー９０が所定位置に回転挿入されるとき、ボス８２は、カラー８４上の噛合いスロット８６および８８を外向きに拡大させるように構成される。嵌合の時点で、スロット８６および８８は互いに向かって収縮し、したがってボス８２と重なり合い、それによってキー９０が、使用中にカラー８４から外れることをより困難にする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のモジュールの断面図である。
【図２】本発明のカートリッジトップおよび対合キーを含む本発明の代替モジュールの断面図である。
【図３】図２のカートリッジおよびキーと共に使用されるカラーの等角図である。
【図４】本発明のボウルおよびカラーを示す等角図である。
【図５】本発明で使用された別のキー構造の上部等角図である。
【図６】ボウル上に直接配置された図５のキーの断面図である。
【図７】本発明の代替キーの下面斜視図である。
【図８】図１１に示されたカラー上における図７のキーの位置の部分断面図である。
【図９】図７のキーを収納するスロットをもつカラーの斜視図である。
【図１０】本発明の代替キーの上面斜視図である。
【図１１】図９のカラーに嵌合する図１０のキーの斜視図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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