(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸（２）の周りに渦巻状に巻かれた１つ以上の平坦フィルター要素（６０）と、
第１端壁（３）、または第１および第２端壁（３、５）と、を備え、
各平坦フィルター要素（６０）は、２つのフィルター膜（６１、６３）と、フィルター膜（６１、６３）の間に配設された排出層（６２）と、を有し、
フィルター膜（６１、６３）は、排出層（６２）に接合され、
排出層（６２）は、プラスチックからなるスペーサのニットであり、
スペーサのニットは、第１のシート状のループ構造体および第２のシート状のループ構造体と、当該第１のループ構造体と第２のループ構造体の間に配設されたパイル糸のシステムと、を含み、
各平坦フィルター要素（６０）は、実質的に軸（２）の方向に延び、流体密封式に封止された第１エッジ領域（６４）および第２エッジ領域（６６）を有し、
各平坦フィルター要素（６０）は、第１端壁（３）に連結された第３エッジ領域（６５）を有し、
第３エッジ領域（６５）は、第１端壁（３）の外側面（３１）において開口し、
第３エッジ領域（６５）は、第１端壁（３）の内側面（３３）に対して流体密封式に封止され、
各平坦フィルター要素（６０）は、内側面（３３）に対して流体密封式に封止された第４エッジ領域（６７）を有し、
フィルター膜（６１、６３）は、接着ネット若しくは接着フィルムを介して排出層（６２）に積層されていることを特徴とするフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項２】
フィルターモジュール（１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）は、第２端壁（５）を有し、
第４エッジ領域（６７）は、第２端壁（５）に連結され、
エッジ領域（６７）は、第２端壁（５）の内側面（５３）に対して流体密封式に封止され、
エッジ領域（６７）は、第２端壁（５）によって流体密封式に囲まれる、または、第２端壁（５）の外側面（５１）において開口していることを特徴とする請求項１に記載のフィルターモジュール（１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項３】
平坦フィルター要素（６０）は、フィルター膜（６１、６３）の外側面と排出層（６２）との間の、２バールより大きい膜間差圧に、機械的損傷または漏れを形成することなく、耐えることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項４】
平坦フィルター要素（６０）は、フィルター膜（６１、６３）の外側面と排出層（６２）との間の、１０バールより大きい膜間差圧に、機械的損傷または漏れを形成することなく、耐えることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項５】
平坦フィルター要素（６０）は、フィルター膜（６１、６３）の外側面と排出層（６２）との間の、２０バールより大きい膜間差圧に、機械的損傷または漏れを形成することなく、耐えることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項６】
流体が通過し得るシート状構造からなるスペーサ要素（８０）は、渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素（６０）の外側面と、当該外側面に隣接する、同一または他の平坦フィルター要素（６０）の内側面との間に配設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項７】
５０ｍ２より大きい活性濾過面を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項８】
２５０ｍ２より大きい活性濾過面を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項９】
１０００ｍ２より大きい活性濾過面を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項１０】
平坦フィルター要素（６０）は、軸（２）の方向において、０．１〜６．０ｍの長さを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項１１】
平坦フィルター要素（６０）は、軸（２）の方向において、０．４〜４．０ｍの長さを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項１２】
平坦フィルター要素（６０）は、軸（２）の方向において、０．６〜２．５ｍの長さを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項１３】
渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素（６０）で満たされるスペース領域は、軸（２）に対して、０．０５〜１．５ｍの半径寸法を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項１４】
渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素（６０）で満たされるスペース領域は、軸（２）に対して、０．１〜１．２５ｍの半径寸法を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項１５】
渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素（６０）で満たされるスペース領域は、軸（２）に対して、０．２〜０．８ｍの半径寸法を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項１６】
渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素（６０）の外側面と、当該外側面に隣接する、同一または他の平坦フィルター要素（６０）の内側面との間の半径方向距離（１６０）は、０．１〜２０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項１７】
渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素（６０）の外側面と、当該外側面に隣接する、同一または他の平坦フィルター要素（６０）の内側面との間の半径方向距離（１６０）は、０．３〜８ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項１８】
渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素（６０）の外側面と、当該外側面に隣接する、同一または他の平坦フィルター要素（６０）の内側面との間の半径方向距離（１６０）は、０．５〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項１９】
第１端壁（３）および／または第２端壁（５）は、中央配置ダクト（７、９）を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）。
【請求項２０】
ダクト（７）および／または（９）に連結された分配器パイプ（７０）であって、その壁に１つ以上の開口部（７１）を有する分配器パイプ（７０）を備えたことを特徴とする請求項１９に記載のフィルターモジュール（１０’、１０’’、２０’、２０’’）。
【請求項２１】
ハウジング（４）を備え、
ハウジング（４）は、第１端壁（３）に、または第１および第２端壁（３、５）に流体密封式に連結されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルターモジュール（２０、２０’、２０’’）。
【請求項２２】
２バールより大きい内圧に、機械的損傷または漏れを形成することなく、耐えることを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれかに記載のフィルターモジュール（２０、２０’、２０’’）。
【請求項２３】
１０バールより大きい内圧に、機械的損傷または漏れを形成することなく、耐えることを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれかに記載のフィルターモジュール（２０、２０’、２０’’）。
【請求項２４】
２０バールより大きい内圧に、機械的損傷または漏れを形成することなく、耐えることを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれかに記載のフィルターモジュール（２０、２０’、２０’’）。
【請求項２５】
ハウジング（４）は、管状構造となっていることを特徴とする請求項２１に記載のフィルターモジュール（２０、２０’、２０’’）。
【請求項２６】
未処理流体（２１０）から透過流体（２２０）を濾過するための濾過システム（１００、２００）において、
請求項１乃至２５の１つ以上に記載のフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）と、
フィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）を連結するためのカップリング（１２０、１２０’）と、
未処理流体（２１０）および透過流体（２２０）のためのライン（１３０、１３０’、１４０）と、を備えたことを特徴とする濾過システム（１００、２００）。
【請求項２７】
各カップリング（１２０、１２０’）は、透過流体（２２０）のためのダクト（１２５）を含むカップリング本体（１２１）と、シール（１２６）と、を有し、
シール（１２６）は、流体密封式に、ダクト（１２５）を囲んでいることを特徴とする請求項２６に記載の濾過システム（１００、２００）。
【請求項２８】
各カップリング（１２０、１２０’）は、カップリング本体（１２１）の中央部に配設され、未処理流体（２１０）のために意図されたダクト（１２３）と、シール（１２４）と、を有し、
シール（１２４）は、流体密封式にダクト（１２３）を囲み、当該ダクトを、ダクト（１２５）に対して流体密封式に封止することを特徴とする請求項２７に記載の濾過システム（１００、２００）。
【請求項２９】
各カップリング（１２０、１２０’）は、カップリング本体（１２１）の周縁部に配設され、未処理流体（２１０）のために意図されたダクト（１２７）と、シール（１２８）と、を有し、
シール（１２８）は、流体密封式にダクト（１２７）を囲んでいることを特徴とする請求項２７または２８に記載の濾過システム（１００、２００）。
【請求項３０】
未処理流体（２１０）から透過流体（２２０）を濾過するための請求項１乃至１４のいずれかに記載されたフィルターモジュール（１、１０、１０’、１０’’、２０、２０’、２０’’）の製造方法において、
流体密封式に封止された第１長手方向エッジ部（６４）および第２長手方向エッジ部（６６）と、流体密封式に封止された第３端面エッジ部（６５）および第４端面エッジ部（６７）と、を有する１つ以上の平坦フィルター要素（６０）が、渦巻体を形成するように巻かれ、
得られた渦巻体が、液化された硬化可能な材料およびその後に硬化される材料により端面で成型されることによって、渦巻体に第１端壁（３）が設けられ、第１端壁（３）が流体密封式に第３エッジ（６５）を囲み、
第３エッジ部（６５）が外側面（３１）において開口して透過流体（２２０）の案内のために利用可能となるように、端壁（３）が、外側面（３１）において機械加工され、
得られた渦巻体に、ハウジング（４）が設けられ、第１端壁（３）が、ハウジング（４）に流体密封式に連結されることを特徴とする方法。
【請求項３１】
渦巻体が、液化された硬化可能な材料およびその後に硬化される材料により端面で成型されることによって、渦巻体に第２端壁（５）が設けられ、第２端壁（５）が流体密封式に第４エッジ部（６７）を囲み、第４エッジ（６７）が外側面（５１）において開口して透過流体（２２０）の案内のために利用可能となるように、端壁（５）が、外側面（５１）において機械加工され、
第２端壁（５）がハウジング（４）に流体密封式に連結されることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素を有するフィルターモジュール、その製造方法、および、当該フィルターモジュールから構成された濾過システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、渦巻状の巻体を有するフィルターが知られている。ＤＥ２，２１３，１６５は、このタイプのフィルターを開示しており、ここでは、フィルターカートリッジは、渦巻状に巻き上げられて２つの両側の渦巻状の端面を有する多層の布からなっている。布を形成する層は、封止されて、渦巻状の端面を通ってフィルターカートリッジに入る流体が、再びフィルターカートリッジから出され得る前に少なくとも１つのフィルター面を通って流れるようにする必要がある。各フィルター層は、高い細孔容積を有する２つの薄いスペーサ層の間に配置されている。スペーサ層の一方の面に対して、少なくとも一つの流体不透過層が置かれている。薄いスペーサ層の使用によって、単位体積当たり活性フィルター面の大きいコンパクトなフィルターカートリッジが得られる。
【０００３】
ＵＳ５，３０４，３１２には、端面に設けられた第１および第２エンドキャップを有する封止されたフィルターユニットが記載されている。ここでは、エンドキャップは、濾過される未処理液体と、前記未処理液体から濾過された透過物とのためのラインを連結するコネクタを有している。フィルターユニットは、エンドキャップの間に配設され、フィルター層と液体不透過スペーサ層とを有する渦巻状に巻かれた２層フィルター複合材料からなるフィルター要素を含んでいる。渦巻状に巻かれたフィルター複合材料の２つの両側の端面において、フィルター層のエッジ部は、左右に隣接するスペーサ層に液体密封式でそれぞれ連結されている。この構成によれば、第１エンドキャップを介して供給された未処理液体は、第２エンドキャップにおいて透過物として取り除かれるために、初めにフィルター層を透過する必要がある。
【０００４】
ＥＰ１，２５６，３７２は、穴が開けられたパイプの周りに渦巻状に巻かれた毛細管フィルターマット（capillary filter mat）を備えたフィルターモジュールを示している。濾過される未処理流体は、穴が開けられたパイプを通して供給され、渦巻状に巻かれた毛細管フィルターマットに接触する。毛細管フィルターの内側と外側との間の差圧によって、未処理流体から透過物が濾過され、毛細管フィルターの内部から取り除かれる。毛細管フィルターの内側へのアクセスは、成型可能で硬化可能な材料からなるエンドキャップが設けられた渦巻状に巻かれた毛細管フィルターの２つの端面によってもたらされる。当該エンドキャップは、毛細管フィルターの長手方向軸に実質的に垂直に所定のサイズに切断されて得られるようになっている。
【発明の概要】
【０００５】
従来技術として知られ、渦巻状に巻かれた多層の平坦フィルター要素（flat filter element）または毛細管フィルターマットを有するフィルターは、以下に示す１つ以上の不都合な点を有している。
−未処理液体と透過物とを分離するために、液体不透過層が必要とされ、このことが、活性濾過面に寄与しないフィルターの容積を増大させる。
−平坦フィルター要素の個々の層は、エッジ部においてのみ互いに連結されており、このために、機械的な安定性が低くなっている。
−機械的安定性が低いために、製造している間、とりわけ渦巻体を形成するために巻いている間、平坦フィルター要素は、しわ及び反りを生じやすく、このため、対応する製造方法が、フィルター層の長さが小さいものに制限される。
【０００６】
本発明の目的は、上述した不都合な点を解消することであって、渦巻状の巻体を有しているフィルターモジュールであって、高い耐圧性を有し、個々のフィルター層の面が大きく、バックフラッシャブル（back-flushable）であって、商業用の濾過システムでの使用に適したフィルターモジュールを提供することである。
【０００７】
この目的は、軸の周りに渦巻状に巻かれた１つ以上の平坦フィルター要素と、第１端壁と、選択的に設けられる第２端壁と、を備え、各平坦フィルター要素は、２つのフィルター膜と、フィルター膜の間に配設された排出層と、を有し、各平坦フィルター要素は、実質的に軸の方向に延び、流体密封式に封止された第１エッジ領域および第２エッジ領域を有し、各平坦フィルター要素は、第１端壁に連結された第３エッジ領域を有し、第３エッジ領域は、第１端壁の外側面において開口し、第３エッジ領域は、第１端壁の内側面に対して流体密封式に封止され、各平坦フィルター要素は、第１端壁の内側面に対して流体密封式に封止された第４エッジ領域を有している、フィルターモジュールによって達成される。
【０００８】
さらに、本発明によるフィルターモジュールの更なる好適な実施形態が請求項２−１４に再現されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１ａ】図１ａは、平坦フィルター要素を有するフィルターモジュールの斜視断面を示す図である。
【図１ｂ】図１ｂは、平坦フィルター要素を有するフィルターモジュールの斜視断面を示す図である。
【図２ａ】図２ａは、２つの端壁を有するフィルターモジュールの断面を示す図である。
【図２ｂ】図２ｂは、２つの端壁を有するフィルターモジュールの断面を示す図である。
【図２ｃ】図２ｃは、２つの端壁を有するフィルターモジュールの断面を示す図である。
【図３ａ】図３ａは、間にスペーサが設けられた渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素を有するフィルターモジュールの横断面を示す図である。
【図３ｂ】図３ｂは、間にスペーサが設けられた渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素を有するフィルターモジュールの横断面を示す図である。
【図３ｃ】図３ｃは、間にスペーサが設けられた渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素を有するフィルターモジュールの横断面を示す図である。
【図４ａ】図４ａは、２つの端壁とハウジングとを有するフィルターモジュールの斜視断面を示す図である。
【図４ｂ】図４ｂは、２つの端壁とハウジングとを有するフィルターモジュールの斜視断面を示す図である。
【図５ａ】図５ａは、各々が列状に配設された３つのフィルターモジュールを有する濾過システムの断面を示す図である。
【図５ｂ】図５ｂは、各々が列状に配設された３つのフィルターモジュールを有する濾過システムの断面を示す図である。
【図６ａ】図６ａは、カップリングによって連結された隣接する２つのフィルターモジュールの詳細断面を示す図である。
【図６ｂ】図６ｂは、カップリングによって連結された隣接する２つのフィルターモジュールの詳細断面を示す図である。
【図７】図７は、２つのフィルターモジュールを連結するカップリングを示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、概略的に示された図面を参照して、以下に詳細に説明される。
【００１１】
図１ａおよび図１ｂは、渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素６０と端壁３とを有する本発明によるフィルターモジュール１を示している。平坦フィルター要素６０は、２つのフィルター膜６１、６３と、これらの間に配置された排出層６２と、を備えている。フィルター膜６１、６３は、好ましくは、排出層６２の２つの面の一方に、それぞれ積層されている。とりわけ、平坦フィルター要素６０は、液体接着手段、または、接着ネット若しくは接着フィルムなどのようなリボン状の固体接着手段によって、２つのリボン状のフィルター膜とリボン状の排出層とから実質的に連続運転されたラミネータにおいて積層されたリボン状の、好ましくは、柔軟性のあるフィルター複合材料から作製される。リボン状のフィルター複合材料を製造するために、例えば、第１のリボン状のフィルター膜、熱可塑性のポリマーからなる第１のリボン状の接着ネット、リボン状の排出層、熱可塑性のポリマーからなる第２のリボン状の接着ネット、および、第２のリボン状のフィルター膜が、別々の貯蔵リールからそれぞれ供給されて、圧力ロールの対において組み合わせられ、リボン状の積み重ね体を形成し、このリボン状の積み重ね体が、その上面および下面において、加熱ロールの対で加熱されて続いて冷却され、第１および第２の接着ネットが溶融し続いて冷却され、排出層が、フィルター膜に永続的に接着されて接合される。
【００１２】
排出層は、流体を通して案内するための開口構造を有するポリマー、無機または金属のリボン材料からなっている。排出層の材料は、プラスチックからなる格子またはスペーサのニットであることが好ましい。スペーサのニットは、従来技術として知られており、第１および第２のシート状のループ構造体と、当該第１及び第２のループ構造体の間に配設されたパイル糸のシステムと、からなっている。パイル糸は、ループ構造体の縦糸または横糸の方向において、互いに対して規則的に間隔をあけており、各パイル糸は、第１および第２のループ構造体のループを交互に通過し、パイル糸は、鋸歯状または渦巻状のコースを表している。
【００１３】
フィルター膜は、１つ以上、好ましくは２つの層から構成されている。一般に、２層フィルター膜は、支持不織物と多孔性膜の層とからなっている。フィルター複合材料を製造している間、支持不織物は、排出層に接合または積層されて、多孔性膜の層は、フィルター複合材料の外側面に配設される。多孔性膜の層は、湿式の凝固（wet coagulation）またはラミネーションによって、支持不織物に接合または積層されている。湿式の凝固において、多孔性膜の層は、支持不織物に堆積され、あるいは、支持不織物に積層される。多孔性膜の層は、好ましくは、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリアミド、ポリエーテルイミド、セルロース・アセテート、再生セルロース、ポリオレフィン、または、フッ素重合体からなっている。多孔性膜の層は、例えば、ポリマー溶液でコーティングされた不織布または織物によって製造され、ポリマーは、次の位相反転ステップ（subsequent phase inversion step）において、凝結される。この代わりに、ポリマーシートは、適切に延伸されて、ポリマーシートに細孔を作製する。延伸されたポリマーシートは、その後、機械的に安定させるために、支持不織物上に積層される。これらの方法により製造されたフィルター膜は、例えば、ＮＡＤＩＲ（登録商標）の膜（ＭＩＣＲＯＤＹＮ−ＮＡＤＩＲ  ＧｍｂＨ、Ｗｉｅｓｂａｄｅｎ）、または、Ｃｅｌｇａｒｄ（登録商標）の平坦シート膜（Ｃｅｌｇａｒｄ  Ｉｎｃ．，Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ，ＵＳＡ）などのように市販されている。
【００１４】
平坦フィルター要素６０を製造するために、適切な、好ましくは矩形形状を有するフィルターブランクが、例えば、上述したタイプのフィルター複合材料から切り出される。得られたフィルターブランクは、例えば、以下のような知られた方法によって、エッジ部で流体密封式に封止される。
−熱的または超音波溶接によってフィルター膜に排出層を接合する；
−フィルターブランクのエッジ領域において、排出層とフィルター膜との間に液体接着剤が導入されて硬化／架橋されるように接着する；
−フィルターブランクのエッジ領域が、上面および下面、さらには切断面／隣接エッジ部に塗布された接着剤を有するように、浸漬して接合する；
−糸で機械的に縫いつける；あるいは、
−機械式クランプ装置によって。
【００１５】
この場合、フィルターブランクの少なくとも２つの相互に両側のエッジ領域、好ましくは３つまたは４つのエッジ領域が、それらの全長にわたって流体密封式に封止される。
【００１６】
このようにして得られた好ましくは矩形状の平坦フィルター要素６０は、流体密封式に封止された第１および第２エッジ領域６４、６６と、第３および第４の開口された（すなわち、封止されていない）、または封止されたエッジ領域６５、６７と、を有している。
【００１７】
互いに積み重ねられた１つ以上の平坦フィルター要素６０は、円筒状の渦巻体を形成するように巻かれ、例えば、ベルトまたはリングなどのような適切な機械的保持装置によって当該形状に固定される。平坦フィルター要素６０は、好ましくは、分配器パイプ７０（図２ｂ参照）の周りに巻かれている。本発明の発展として、流れを通過させることができるシート状構造からなる１つ以上のスペーサ要素８０が、渦巻体（図３参照）の巻き付けの前に、平坦フィルター要素６０の単層または多層の積み重ね体に加えられる。当該スペーサ要素８０は、例えば、プラスチックからなる大きな網の目の格子またはネットとなっている。１つのスペーサ要素８０は、それぞれの場合において、２つの平坦フィルター要素６０の間に挿入されることが好ましい。
【００１８】
保持装置によって選択的に分配器パイプ７０と共に固定された渦巻体に、液化された硬化可能な材料およびその後に硬化される材料で端面に成型されることによって、第１端壁３が設けられ、当該第１端壁３は、流体密封式に第３エッジ部６５を囲んでいる。第１端壁３を製造するために、例えば、矩形状または円形状の内部横断面と平面ベースとを有する金型は、エポキシ樹脂で所定の高さまで充填される。端壁３を補強するために、エポキシ樹脂にガラス繊維またはカーボン繊維を混合させることは好適である。この後、第１エッジ領域６５が完全にエポキシ樹脂に浸漬されるように渦巻体が金型本体に対して配向される。次に、エポキシ樹脂が、熱的または紫外線によって硬化され、流体密封式に第１エッジ領域６５を囲む母材を形成する。この母材は、金型から取り外され、鋸盤、フライス盤、旋盤または研削盤によって機械加工され、正確な所定の最終形状を有する第１端壁３を提供するとともに、端壁３の外側面３１においてエッジ領域６５を露出させて開口させ、このようにして、平坦フィルター要素６０の内部に、すなわち、排出層６２に流れを通すことができるアクセスが作製される。
【００１９】
２つのフィルター膜６１、６３と、これらの間に配置された排出層６２とからなる３層構成により、平坦フィルター要素６０は、強固になり、フィルター膜６１、６３の外側面と排出層６２との間の、２バールより大きい、好ましくは１０バールより大きい、特に好ましくは２０バールより大きい膜間差圧に、機械的損傷または漏れを形成することなく、耐える。本発明によれば、平坦フィルター要素６０は、軸２の方向において、０．１〜６．０ｍ、好ましくは０．４〜４．０ｍ、特に好ましくは０．６〜２．５ｍの長さを有している。渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素６０で満たされる空間領域は、渦巻状の巻体の中心軸としての軸２に対して、０．０５〜１．５ｍ、好ましくは０．１〜１．２５ｍ、特に好ましくは０．２〜０．８ｍの半径寸法を有している。この場合、渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素６０の外側面と、当該外側面に隣接する、同一または他の平坦フィルター要素６０の内側面との間の半径方向距離（図２ａおよび図３ａにおいて参照符号１６０によって示す）は、０．１〜２０ｍｍ、好ましくは０．３〜８ｍｍ、特に好ましくは０．５〜３ｍｍである。上述した寸法を有する渦巻状に巻かれたフィルターモジュール１は、１つのフィルターモジュールにつき、５０ｍ２より大きい、好ましくは２５０ｍ２より大きい、特に好ましくは１０００ｍ２より大きい活性濾過面（active filtration surface）を有している。本発明の発展として、図１ａおよび図１ｂに示すフィルターモジュール１には、第２端壁５が設けられている。この第２端壁５は、第１端壁３と同様にして、例えば、液化された硬化可能な材料で成型されることによって作製される。図２ａは、第１および第２端壁３、５を有するこのタイプのフィルターモジュール１０の概略断面を示している。第１端壁３は、内側面３３と外側面３１とを有し、内側面３３は、平坦フィルター要素６０の方を向いている。これと同様に、第２端壁５は、内側面５３と外側面５１とを有している。平坦フィルター要素６０の第３および第４エッジ領域６５、６７は、対応する外側面３１、５１において開口しており、流体密封式に内側面３３、５３から隔離されている。端面３、５に配設されて外側面３１、５１において開口する第３および第４エッジ領域６５、６７は、平坦フィルター要素６０の内部、すなわち排出層６２を、外側面３１、５１において外側からフィルターモジュール１に隣接する２つの半空間（half space）に連結させている。渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素６０の外側面と、当該外側面に隣接する、同一または他の平坦フィルター要素６０の内側面との間の距離は、両矢印１６０によって示されている。
【００２０】
図２ｂは、本発明によるフィルターモジュール１０’の有利な形態を示している。当該フィルターモジュール１０’は、２つの端壁３、５と、端壁３、５において、２つのダクト７、９を連結する中央配置分配器パイプ７０と、を有している。ダクト７、９は、濾過される未処理流体を供給して、さらに案内するように機能している。それらの壁において、分配器パイプ７０は、渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素６０の間の空間に向かって、半径方向外側に未処理流体を通して流す１つ以上の開口７１を有している。
【００２１】
図２ｃは、本発明による他のフィルターモジュール１０’’を示している。当該フィルターモジュール１０’’においては、第４エッジ領域６７と選択的に分配器パイプ７０とが、第２端壁５によって流体密封式に囲まれている。
【００２２】
図３ａは、選択的に分配器パイプ７０と、２つの渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素６０と、平坦フィルター要素６０の間に配設されたスペーサ要素８０と、を有する、本発明によるフィルターモジュールの横断面を概略的に示している。スペーサ要素８０は、プラスチックからなる大きな網の目の格子またはネットとして構成されていることが好ましい。渦巻状に巻かれた平坦フィルター要素６０の外側面と、当該外側面に隣接する同一または他の平坦フィルター要素６０の内側面との間の半径方向距離は、両矢印１６０によって示されている。半径方向距離１６０は、０．１〜２０ｍｍ、好ましくは０．３〜８ｍｍ、特に好ましくは０．５〜３ｍｍである。
【００２３】
本発明による渦巻状の巻き構造の他の実施例が、図３ｂおよび図３ｃに示されている。ここでは、参照符号６０、７０および８０は、図３ａと同一の意味を有している。図３ｂによる巻き構造においては、複数の平坦フィルター要素６０は、フィルターモジュールの中心軸から実質的に同一の半径方向距離にある始点から放射するように、渦巻状に外側に向かって延びている。各スペーサ要素８０は、隣接する２つの平坦フィルター要素８０の間に配設されている。図３ｃは、図３ｂによる内側の巻き配置と、内側の巻き配置を取り囲む、図３ａによる外側の巻き配置との組み合わせを示している。
【００２４】
図４ａおよび図４ｂは、本発明による他のフィルターモジュール２０を斜視的に示す部分断面図である。当該フィルターモジュール２０は、２つの端壁３、５と、ハウジング４と、を有し、端壁３、５のエッジ部は、ハウジング４に流体密封式に連結されている。端壁３、５には、濾過される未処理流体を通して案内するために中央配置ダクト７、９が設けられている。ハウジング４は、好ましくは、管状構造となっている。好適な発展において、ハウジング４には、その端面に、フランジ１１、１３が設けられている。当該フランジ１１、１３によって、フィルターモジュール２０が、他のフィルターモジュール２０、または、濾過システムの他の構成部材に簡単な方法で連結可能になっている。本発明によるフィルターモジュールの使用および構成によれば、端壁３、５の代わりに、ハウジング４にフィルターモジュール２０のダクト７、９（図２ａおよび図２ｂ参照）の一方または両方を配設することが好適である。フィルターモジュール２０は、２バールより大きい、好ましくは１０バールより大きい、特に好ましくは２０バールより大きい内圧に、機械的損傷または漏れを形成することなく、耐えるようになっている。
【００２５】
図５ａは、本発明による濾過システム１００の実施例を示している。ここでは、列をなす２つのフィルターモジュール１０’を有するフィルターモジュール１０’’が、タンク４０内に配設されている。タンク４０には、濾過される未処理流体２１０を供給して案内すると共に、未処理流体２１０から濾過された透過物２２０を取り除くためのライン１３０、１３０’、１４０が設けられている。未処理流体２１０の供給および案内と、透過流体２２０の除去とは、図５ａにおいて、流れの矢印によって示されており、未処理流体２１０と透過流体２２０とは、波形状のハッチングパターンとドット形状のハッチングパターンとによってそれぞれ示されている。２つのフィルターモジュール１０’’、１０’および１０’、１０’は、それぞれにおいて、カップリング１２０を介して、互いに連結されている。
【００２６】
図５ｂは、本発明による他の濾過システム２００を示している。当該濾過システム２００は、３つのフィルターモジュール２０’’、２０’、２０’から構成されており、隣接する２つのフィルターモジュール２０’’、２０’および２０’、２０’は、それぞれにおいて、カップリング１２０’を介して互いに連結されている。フィルターモジュール２０’’、２０’は、本発明のフィルターモジュール２０の発展を含んでいる。ハウジング４に加えて、フィルターモジュール２０’’、２０’には、分配器パイプ７０と、少なくとも一つの端壁３、５と、が設けられている。当該少なくとも一つの端壁３、５は、中央ダクト（図２ｂに示す符号７および９を参照）に加えて、未処理流体２１０のための１つ以上の周縁配置ダクト（図６ｂに示す符号９’を参照）を有している。濾過システム２００の第１端部において、フィルターモジュール２０’に、未処理流体２１０を供給して案内すると共に、未処理流体２１０から濾過された透過物２２０を取り除くためのライン１３０、１３０’、１４０が、カップリング１２０’を介して設けられている。フィルターモジュール２０’’の端面の端壁は、好ましくは、カバー１５０によって機械的に安定化されている。
【００２７】
図６ａは、図５ａに示された濾過システム１００のフィルターモジュール１０’’および１０’の間の連結部の断面を示す分解図である。カップリング１２０は、カップリング本体１２１を有し、当該カップリング本体１２１には、図６ａにおいて開いた矢印によって示された透過流体のための周縁配置ダクト１２５が設けられている。カップリング本体１２１は、選択的に凹部１２２を有しており、当該凹部１２２は、平坦フィルター要素６０の開口エッジ領域が、カップリング本体１２１によって部分的に閉鎖されることなく、そこを通って流れが完全に通ることができることを確実にしている。ダクト１２５の全体は、カップリング本体１２１の両面において、対応するシール１２６によって流体密封式に囲まれている。他の実施の形態においては、ダクト１２５の各々は、カップリング本体の両面において対応するシール１２８によって流体密封式に囲まれている。シール１２６は、弾性材料からなる一般のＯリングとして構成されていることが好ましい。カップリング本体１２１において中央部に配設されたダクト１２３は、図６ａにおいて閉ざされた矢印によって示された未処理流体を供給してさらに案内するように機能している。ダクト１２３は、シール１２４によって流体密封式にダクト１２５から隔離されている。
【００２８】
図６ｂは、図５ｂに示された濾過システム２００の隣接する２つのフィルターモジュール２０’、２０’の間の連結部の断面を示す分解図である。
【００２９】
ダクト１２３および１２５に加えて、カップリング本体１２１は、未処理流体（閉ざされた矢印によって示す）のための他のダクト１２７を有している。ダクト１２７の全体は、ダクト１２５およびフィルターモジュール２０’の外側面に対して、シール１２６および１２８によって、流体密封式に区分けされている。他の実施形態においては、ダクト１２７の各々は、カップリング本体の両面において対応するシール１２８によって流体密封式に囲まれている。中央ダクト９（図２ｂに示す符号７および９を参照）に加えて、フィルターモジュール２０’の端壁は、未処理流体のための１つ以上の周縁配置ダクト９’を有している。
【００３０】
図７は、カップリング１２０を示す分解斜視図である。当該カプリング１２０は、図５ａに示された濾過システム１００において使用することに適しており、未処理流体および透過流体のためのダクト１２３、１２５を含むカプリング本体１２１と、１つまたは２つのシール１２４および１つまたは２つのシール１２６と、を有している。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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