(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過装置のフィルタハウジング内に挿入される交換可能なフィルタカートリッジ（２０）であって、
前記フィルタカートリッジ（２０）を前記フィルタハウジング（１）内に支持する保持装置と、
前記カートリッジの両端にて第１及び第２の端部片（２１、２１´）内に固定されたフィルタエレメントであって、前記第１及び第２の端部片（２１、２１´）内に固定された前記フィルタエレメントが前記カートリッジの一端から他端まで延びる流体のための流路を画成する前記フィルタエレメントと、を備え、
前記第１及び第２の端部片（２１、２１´）は、その内部に前記フィルタエレメントの端部分が埋め込まれた成形材料にて形成され、
前記成形材料で形成された前記第１及び第２の端部片（２１、２１´）の外面は、その外面上に形成された保持構造体をそれぞれ備え、前記保持構造体は、前記第１及び第２の端部片（２１、２１´）の一部分にそれぞれ配置されており、
前記第１及び第２の端部片（２１、２１´）の当該部分は、それぞれ、未ろ過液入口と流体的に接続する前記フィルタハウジングの容積に対して第１のシールエレメントによってシール可能であると共に、ろ過液出口と流体的に接続する前記フィルタハウジングの容積に対して第２のシールエレメントによって更にシール可能であり、
少なくとも一つのシールエレメントは、前記端部片の封止用コンパウンドの周面上であって前記保持構造体の両側それぞれに配置され、
前記保持装置及び前記保持構造体は緩やかに相互に係合し、これにより、前記フィルタハウジング内に前記フィルタカートリッジが挿入されたときに、前記フィルタカートリッジの半径方向及び／又は軸方向において前記フィルタカートリッジが前記フィルタハウジングに対して変位することが許容されることを特徴とするフィルタカートリッジ。
【請求項２】
前記フィルタエレメントが、毛管又は中空糸膜の束（２８）を備えることを特徴とする、請求項１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項３】
糸膜の前記束は、前記糸膜の保護のためにネットで囲まれており、
前記ネットは、前記端部片の前記封止用コンパウンド内に埋め込まれていることを特徴とする、請求項２に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項４】
前記フィルタエレメントが、１以上の平坦な管状膜を備えることを特徴とする、請求項１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項５】
前記１以上の平坦な管状膜は、前記フィルタカートリッジの長手方向軸線の周りにて渦巻き状に巻かれていることを特徴とする、請求項４に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項６】
前記管状膜は、スペーサシートを備えていることを特徴とする、請求項４又は５に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項７】
前記保持構造体は、前記端部片の前記周面に一体的に形成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項８】
前記保持装置が多数のリング部分に分割された保持リング（２７、２７´）であり、
前記保持構造体が、前記保持リング（２７、２７´）が係合する環状溝（２２）であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項９】
前記環状溝（２２）が台形の断面を有することを特徴とする、請求項８に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１０】
前記環状溝（２２）が、大きい軸方向力を吸収するように設計された側面を有することを特徴とする、請求項８又は９に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１１】
前記保持装置は保持ボルトを備え、前記保持構造体は、前記ボルトが係合する半径方向盲穴（１２２）から成ることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１２】
前記保持リング（２７、２７´）は固定構造体（２７１）を備え、前記固定構造体（２７１）が前記フィルタカートリッジハウジング（１）における相補的な構造体（４０２）と協働して前記保持リング（２７、２７´）を拘束することを特徴とする、請求項１１に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１３】
前記第１及び第２のシールエレメントの少なくとも１つは、少なくとも１つのシールリングを受け入れる溝付きリング（５３）を備えていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１４】
前記端部片（２１、２１´）は、前記端部片の円周から半径方向に伸びる突起（２１ａ）を有し、
前記溝付きリング（５３）は、前記突起（２１ａ）に対して当接することを特徴とする、請求項１３に記載のフィルタカートリッジ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載のフィルタカートリッジを製造する方法において、
２つの端部分を有する少なくとも１つのフィルタエレメントを提供するステップと、
前記フィルタエレメントの前記端部分の１つを受け入れる前記フィルタカートリッジの端部片を形成する鋳型を提供するステップと、
一方の端部分が前記鋳型内に延びる状態にて前記フィルタエレメントを配置するステップと、
成形材料を前記鋳型内に供給し、前記フィルタエレメントの前記端部分の一方を受け入れる前記フィルタカートリッジの第一の端部片を形成するステップと、
前記第一の端部片を前記鋳型から解放するステップと、
他方の端部分が前記鋳型内に延びる状態にて前記フィルタエレメントを配置するステップと、
成形材料を前記鋳型内に供給し、前記フィルタエレメントの前記端部分の他方を受け入れる第二の端部片を形成するステップと、
前記第二の端部片を前記鋳型から解放するステップと、
前記第一の端部片及び第二の端部片の面部分を除去して、第一の端部片の面及び第二の端部片の面の各々からアクセス可能な前記フィルタエレメントの開放端部分を提供し、且つ、前記カートリッジの一端部分から他端部分まで延びる流体のための流路を提供するステップと、を備え、
前記端部片を形成するため使用される前記鋳型は、一端にて閉塞する単一体キャップと、分割されたリングと、単一体の円筒状挿入体とを備え、
前記キャップは、前記端部片の外側に第一のシール面を形成し得るようキャップの閉塞端部に隣接する円筒状壁部分をその内部に備え、前記分割されたリングを受け入れる第一の凹所と、前記単一体の挿入体を受け入れる第二の凹所とを備え、
前記分割されたリングは、前記円筒状壁部分と前記円筒状挿入体との間に配置され、該分割されたリングは、前記円筒状壁部分から半径方向内方に突き出して前記端部片の外側に凹状の保持構造体を形成する構造体を備え、
前記円筒状挿入体は、前記端部片の前記外側に第二のシール面を形成し得るよう前記キャップの前記円筒状壁部分と等しい幅の内側円筒状壁を有するようにした、ことを特徴とする、フィルタカートリッジを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの未ろ過液入口及び少なくとも１つのろ過液出口を有するフィルタハウジングと、上記フィルタハウジング内に挿入され且つ、少なくとも１つのフィルタエレメント、特に、端部片内にてカートリッジの両端にて固定された毛管又は中空糸膜の束を含む交換可能なフィルタカートリッジと、を備え、上記端部片内にて固定されたフィルタエレメントは、カートリッジの一端から他端まで延びる流体用の流路を画成し、フィルタハウジング内にてフィルタカートリッジを支持し、軸方向に向けてフィルタハウジングに対して間接的に又は直接的に当接する少なくとも１つの保持装置を備える、ろ過装置に関する。本発明は、交換可能なフィルタカートリッジにも関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルタハウジングは、一般に、第一及び第二の開放端部と、開放端部の各々における着脱可能なフィルタヘッドとを有するフィルタカートリッジハウジングから成っている。
【０００３】
該少なくとも１つの未ろ過液入口は、フィルタヘッドにしばしば設けられる一方、少なくとも１つのろ過液出口は、フィルタカートリッジハウジングに配置されている。これと代替的に、未ろ過液入口及びろ過液出口を相互に交換し、ろ過液出口を相互に交換して、ろ過液出口がフィルタヘッドに配置され且つ未ろ過液入口がフィルタカートリッジハウジングに配置されるようにしてもよい。接続部をろ過液入口として割り当てるか又は未ろ過液出口として割り当てるかは、ろ過装置の運転モードに依存する。
【０００４】
フィルタエレメントは、複数の管状、毛管、又は中空糸膜を備えることができる。更に、フィルタエレメントは、フィルタ膜又は織地又は不織のフィルタ布地又はフィルタカートリッジの長手方向軸線の周りにて渦巻き状に巻かれたフィルタ膜のような、カートリッジの長手方向軸線に対し平行に配置された平坦な管状フィルタメディアを備えることができる。平坦な管状のフィルタエレメント又は平坦な管状の渦巻き状に巻かれたフィルタエレメントの場合、フィルタエレメントの膜壁は、ろ過装置を通る流れ方向に依存して、未ろ過液チャンバ又はろ過液チャンバを形成するスペーサにより互いに分離されている。フィルタエレメントは、それらの端部が未ろ過液チャンバ又はろ過液チャンバに対してそれぞれ開放するような要領にてその端部が成形材料中にある状態にて埋め込まれている。
【０００５】
ドイツ国特許ＤＥ  ３９  １６  ５１１  Ａ１号明細書には、毛管又は中空糸膜の束がその両端が成形材料又は封止用コンパウンドで出来た端部片内に埋め込まれたろ過装置が開示されており、該封止用コンパウンドは、フィルタハウジングの内側カラー又は保持リングに固定されている。ろ過中に生じて、上記束に作用する圧力は、この内側カラーにより吸収される。端部片は、フィルタカートリッジハウジングを超えて突き出し、シールは、Ｏリングによりフィルタヘッド内にて行われる。フィルタヘッドは、未ろ過液入口と、ろ過液出口とを有しており、このため、フィンを介してフィルタカートリッジハウジングに接続された内側カラーをフィルタヘッド内に逆流するろ過液により取り囲むことが必要となる。その結果、回避しなければならない汚れが生じる。
【０００６】
この既知のろ過装置は、フィルタカートリッジがカートリッジハウジングに不動に取り付けられるという更なる欠点がある。このことは、毛管又は中空糸膜を使い切った後、これらの毛管又は中空糸膜の何れもハウジングと共に処分しなければならず、又はこれと代替的に、毛管及び中空糸膜を手の混んだ手段によりハウジングから除去しなければならないことを意味する。
【０００７】
実際のフィルタエレメントをカートリッジハウジングから分離することを許容するフィルタモジュールは、色々な形態にて販売され且つ、文献に記述されている。これらのモジュールは、常に、ハウジングから除去することができる摺動式カートリッジを有している。
【０００８】
１つの既知の第一の変形例では、成形材料を取り囲む２つの終端エレメントと、例えば、有孔管であり又は保持バーから成る中間部分とを備えるそれ自体のハウジング内に摺動式カートリッジの、成形材料で出来た端部片を提供する。接着剤接合により、端部片と上記終端エレメントとの間のシールが実現される。
【０００９】
圧縮力の補償は、力を端部片から終端エレメントまで伝達することにより行われる。中間部分の主目的は、摺動式カートリッジが潰れるのを防止することである。他方、中間部分は、輸送、取り付け且つろ過の間、毛管に対する保護部として作用する。
【００１０】
同様の具体例は、ドイツ国特許ＤＥ  ４４  ０１  ０１４  Ａ１号明細書に開示されている。この装置は、その両端がキャップにより閉じられた管状のハウジングから実質的に成っている。ハウジング自体には、内部チャンバが形成されており、該チャンバ内には膜状のエレメントが取り外し可能に設置されている。摺動式カートリッジに相応するこの膜状のエレメントは、格子管を取り囲む複数の中空糸膜から実質的に成っており、該格子管にはその全面又は全長に亙って開口部が設けられている。フィルタカートリッジの両端は、封止用コンパウンドから成る閉塞部材を有しており、該封止用コンパウンド内に中空糸膜が埋め込まれている。
【００１１】
この実施の形態の欠点は、摺動式カートリッジを製造するとき多額の費用がかかることである。耐圧性の摺動式カートリッジは、交換作業時毎に、完全に新替えしなければならないから、摺動式カートリッジの独立的なハウジングを廃棄材料として処分し、次に、手の混んだ手段によりリサイクルしなければならないことにより、多額のコストが生じる。更に、追加的なハウジングの存在により、重量が不必要に増大する。
【００１２】
摺動式カートリッジの第二の具体例は、束状にしてリングにされた、成形材料又は封止用コンパウンドの端部片を提供する。このリングは、ろ過中に生ずる力を別の仕切ったリングを介してハウジングに直接、伝達する。摺動式カートリッジは、中間部分が無く、このため、前に説明した具体例と比較して低廉である。この具体例においても、関連した短所を有する接着剤接合部分が存在する。特に、温度変化及び異なる線形膨張率は、この接着剤接合部分を弱体にし、このため、端部片とリングとの間に良好なシールが存在することは何ら保証されない可能性がある。端部片からリングまでの力の伝達は補償されず、このことは、最終的に、摺動式カートリッジを潰れさせる可能性がある。
【００１３】
独立的なカートリッジハウジングを有する第一の例に実質的に相応する、第三の具体例において、接着剤接合は提供されず、その代わり、エレメントは、摺動式カートリッジとフィルタハウジングの閉塞キャップとの間に軸方向シールリングにより押し込まれる。この場合、摺動式カートリッジの独立的なハウジングは全ての力を吸収しなければならないから、摺動式カートリッジの精緻な設計は、短所である。ハウジングの封止用コンパウンドと終端エレメントとの間には、ろ過液側に向けて開放し、従って、汚染源を形成する可能性のあるスリットが形成される。
【００１４】
国際公開ＷＯ  ００／６７８８５号明細書には、その内部にフィルタカートリッジが挿入され、また、そのカートリッジ端部に、円筒状の外面を有する封止用コンパウンドでできた端部片を有する別のろ過装置が開示されている。端部片は、毛管ファイバの束を超えて半径方向に突き出し、このため、封止用コンパウンドは、ハウジングの突出部又は仕切られた保持リングの何れかにて支持することができる。下方からのこの端部片の係合は、支持突起を形成するために、ハウジングの特定の設計を必要とする。仕切られた保持リングが提供される場合、封止用コンパウンドの顕著な突出部が存在し、このことは、それにふさわしい大きいチャンバを必要とする。仕切った保持リングをシールエレメントによりシールすることはできず、このため、この領域内のろ過液が汚染する可能性がある。
【００１５】
封止用コンパウンドで出来た端部片は、Ｏリングを受け入れるための溝を有しているが、このことは、シール効果のみを有し、保持機能は無い。かかる外側輪郭を生じさせるためには、かなりの費用が必要であり、それは、シール機能のため、溝の精密さに対する大きい要求を満足させなければならず、このことは、例えば、割型鋳型が使用されるとき、封止用コンパウンドに対する更なる研磨が必要となるからである。かかる溝は、小さい要求量を満足させるフィルタに対してのみ使用することができる。この既知の構成において、フィルタカートリッジの捩れは効果的に防止されず、このことは、フィルタエレメントに対する損傷の原因となる可能性となる。
【００１６】
ドイツ国特許ＤＥ  ３９  ２７  ４５５  Ｃ１号明細書には、フィルタハウジング内に交換可能なカートリッジを備え、その端部領域内にて、毛管は成形したエポキシ樹脂部分内に保持され、これらを変位不能に且つ流体密に固定する、半透膜の助けを受けて、濃縮化又は稀釈化を可能にし、また、ろ過を行うフィルタモジュールが開示されている。これらの成形部品には、シール効果を実現し得るようそれらの外面に１対のＯリングが係合する。各対のＯリングの間にて、締結リングは、成形部品の周面と当接し、カートリッジをフィルタハウジング内に固定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記締結リングは、Ｏリングによりシールされており、このため、この時点にてろ過液は何ら汚染されない。締結リングは、金属製である一方、封止用コンパウンドは、プラスチック材料で出来ている。当然、２つの材料の熱膨張率は異なる。封止用コンパウンドの平滑な外面に締結リングによるこの型式の取り付けを行う場合、これらの異なる熱膨張率は、圧力が加えられたとき、すなわち、ろ過装置の作動中、封止用コンパウンド、従って摺動式カートリッジがホルダから外に滑り出る原因となり、このため、上記箇所にて良好なシールは全く保証されない。この文献は、明細書にて充填材を封止用コンパウンドに追加することにより熱膨張を減少させることを提案しているが、このことは、これらの充填材が強度特性を損い、また、フィルタが使用される用途に依存して、食品の安全性、特に、飲料ろ過の場合に悪影響を与える可能性があるという短所を有する。更に、カートリッジを所定位置に保つための締結力が増大すると、端部領域は変形し、このことは、表面付近の流体路内の流れ特性に影響を及ぼすであろう。
【００１８】
ドイツ国特許明細書ＤＥ  ３９  ２７  ４５５  Ｃ１号に基づいて、本発明の目的は、フィルタカートリッジが温度変動を理由として歪み又は漏洩が生ずることなく、簡単な要領にてフィルタカートリッジがハウジング内に保持されたろ過装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この目的は、請求項１の特徴に従ったろ過装置により実現される。このろ過装置においては、端部片がその内部にフィルタエレメントの端部分が埋め込まれた成形材料で出来ており、成形材料で形成された端部片の外面が、上記保持装置と協働するように形成された保持構造体を備えている。該保持構造体は、未ろ過液入口と流体的に接続するフィルタハウジングの容積に対してシールされ且つ第一及び第二のシールエレメントによりろ過液出口に対してそれぞれ流体的に接続したフィルタハウジングの容積に対して更にシールされた、端部片の一部分に配置される。端部片の成形材料は、フィルタエレメントの端部分とシールされた状態に係合する。
【００２０】
フィルタエレメントは、複数の毛管又は中空糸膜を備えることができる。これと代替的に、フィルタエレメントは、フィルタカートリッジの長手方向軸線の周りにて選択的に渦巻き状に巻かれた１つ又はより多くの平坦な管状膜を備えるようにしてもよい。
【００２１】
１つの端部片から他方の端部片まで良好に画成された流路を提供するため、平坦な管状膜は、膜の壁を互いに隔てた状態に保持するスペーサシートを備えている。
【００２２】
保持構造体は、端部片の周面に一体的に形成され且つ保持装置と協働することが好ましく、保持装置及び保持構造体は緩く相互に係合することが好ましい。
【００２３】
端部片に対し半径方向締結力を加える必要ない。「緩く」という語は、保持装置と保持構造体との間に内部空間が存在し、フィルタハウジングの少なくとも長さ方向又は軸方向へのフィルタカートリッジの動きが可能であるようにすることを意味する。熱的影響力によるフィルタカートリッジの動き及び（又は）幾何学的変化を補償するため、半径方向及び（又は）軸方向に緩み（遊び）を提供することができる。このように、先行技術の具体例と異なり、実質的に形態決定された保持手段が提供され、このことは、例えば熱的影響に起因する長さの変化によって生ずるような、少なくとも一方向へのフィルタカートリッジの制限された可動性を容認する。保持装置は、カートリッジを固定し、そのカートリッジの変位又は長さの変化に起因して保持装置が保持構造体に当接するときにのみその保持機能を果たす。
【００２４】
フィルタカートリッジは別個のハウジングを必要とせず、保持装置に使用される材料及び成形材料に使用される材料は自由に選択可能であるから、本発明のろ過装置の製造は安価である。例えば、プラスチック材料の部品を保持装置に対し使用することができる。
【００２５】
別の有利な効果は、成形材料（以下に封止用コンパウンドとも称する）を熱膨張率に適応し得るよう変更する必要がなく、特に、充填材が封止用コンパウンドの強度特性を損なうような変更を必要としない点である。
【００２６】
封止用コンパウンド自体がハウジングに対して材料の強力な膨張を受けるとき、半径方向への遊びは重要である。フィルタカートリッジの軸方向への可動性は、フィルタエレメントの長さの増加に関して許容可能でなければならない。フィルタの設計及びろ過装置に対して使用される材料によって、保持装置及び保持構造体により半径方向及び軸方向への可動性の双方が許容されるべきかどうかが決まる。
【００２７】
軸方向への動きは、両軸方向に又は１軸方向のみに許容することができる。このことは、シールエレメントの配置に依存する。従って、１つの実施の形態に従い、例えば、少なくとも１つのシールエレメントを保持構造体の各側部にて封止用コンパウンド（端部片）の周面に配置することができる。使用されるシールエレメントは、シールリング、特に、Ｏリングとすることができる。この実施の形態において、フィルタカートリッジの軸方向への変位は、シールエレメントにより提供されるシール効果を損なわず、このため、両軸方向への軸方向変位が許容される。
【００２８】
保持構造体及び保持装置の寸法は、その設置の後、内部空間が保持装置の各端部にて且つ保持装置に隣接して使用可能とされ、長さの変化を補償するためにその内部空間が利用可能となるようなものとする。シールエレメントが滑り出すのを防止し且つ部品間のシールが緊密さを失うのを防止するために、長さの増加を制限することが必要であろう。
【００２９】
別の実施の形態に従い、シールエレメントをフィルタカートリッジの端面に配置することができる。この場合、シールエレメントは、封止用コンパウンドとフィルタヘッドとの間に配置され且つ、設置する間に圧縮され、このため、最初からシール閉塞状況が提供される。この場合、カートリッジの伸びは許容され、それは、シールエレメントの更なる圧縮によってのみ伸びることが明らかだからである。この場合、保持構造体及び保持装置の配置及び寸法は、端面のシールエレメントを露出させることになるであろう、長さの短縮を実質的に防止するようなものでなければならない。このことは、この実施の形態において、保持装置と保持構造体の一端との間のみで内部空間が提供されることを意味する。
【００３０】
保持装置は、フィルタヘッドと、端部片の封止用コンパウンドに対して当接する少なくとも１つのシールエレメントを有するシールリングキャリアとの間に配置することもできる。
【００３１】
第２のシールエレメントをハウジング部分に対して当接するシールリングキャリア内に配置することもできる。
【００３２】
双方の場合、封止用コンパウンドとハウジングとの間に少なくとも１つのシールエレメ
ントが配置される。
【００３３】
適宜な保持構造体及び保持装置は、例えば、それぞれ、リング部分内にて分割された保持リング、及び環状溝である。許容可能な遊びのため、シール溝の場合のように、溝の精度に対する極めて高度の要求が満足される必要はない。この場合、環状溝は台形の断面を呈することが有利であり、この場合、分割された保持リングも台形の断面を呈し、このため、一方にて、部品の組み立てが容易となり、他方、フィルタカートリッジを中心決めすることが可能となる。かかる分割した保持リングは、例えば、フィルタヘッドとフィルタカートリッジハウジングとの間に押し込むことができる。
【００３４】
保持リングは、例えば射出成形法により、プラスチック材料から作成可能であることが好ましい。かかる射出成形品は、特に、リングの部品が組み立てを容易にする互いにスナップ嵌めするための手段を呈することが好ましいとき、金属リングよりも低廉である。
【００３５】
溝の側面は、これら側面が大きい軸方向力を吸収することができるような要領にて形成する必要がある。溝の基部は、任意の所望の形状とすることができる。
【００３６】
例えば、溝又は保持装置内の追加的な構造体は、捩れ防止ストッパとして作用することができる。
【００３７】
更に、フィルタハウジングの相応する構造体と係合する保持構造体を、保持リングに更に設けることができる。
【００３８】
別の実施の形態に従い、保持装置は、保持ボルトと、端部片の封止用コンパウンド内に設けられた保持構造体の半径方向盲穴とを備えることができる。フィルタカートリッジの軸方向への動きを許容するため、盲穴の直径は、保持ボルトの外径よりも大きい。
【００３９】
別の実施の形態は、保持構造体に対するフックと、該フックと係合する、保持構造体に対するバイオネットシール構造体とを提供する。
【００４０】
別の可能性は、ねじ付き構造体と、雌ねじ部を有する保持装置と、該雌ねじ部と係合する雄ねじ部を有する保持構造体とを備えている。雌ねじ部は、例えば、フィルタヘッドに設け、又は保持装置を形成するフィルタハウジングに設けることができる。雌ねじ部及び雄ねじ部は、所望であるならば、置き換えてもよい。
【００４１】
請求項１６に記載した本発明の交換可能なフィルタカートリッジは、保持構造体が封止用コンパウンドの端部片上に一体に形成されることを特徴とする。
【００４２】
本発明は、更に、請求項１７に記載したフィルタカートリッジを製造する方法に関する。
【００４３】
フィルタエレメントの両端部分は、フィルタカートリッジのそれぞれの端部片を形成する複数の鋳型内に延びるよう同時に配置してもよく、又は、１つの鋳型のみを使用してカートリッジの端部片を順次に成形してもよい。
【００４４】
まず最初に、フィルタエレメントの端部が、成形材料（封止用コンパウンド）に埋め込まれる。端部片の面部分が除去され、好ましくは切除されると、フィルタエレメントの端部分は端部片の面にて開放可能にアクセスすることができ、この場合、フィルタエレメントは、１つの端部片から他方の端部片までの流体流路を提供する。
【００４５】
このため、フィルタエレメントは、端部片の製造を容易にし得るようにその端部分が鋳型キャビティ内にある状態にて長さ方向に極めて正確に配置する必要はない。
【００４６】
キャップ及び円筒状挿入体が単一体の構造であるため、端部片を鋳型から解放した後、かかる表面を仕上げることを必要とせずに、端部片の保持構造体の両側部に、完全なシール面を得ることができる。
【００４７】
保持構造体の面は密封機能を有する必要はないため、その保持構造体の面の質は重大ではない。保持構造体の領域内にて分割されたリングを使用することに起因する表面傷は、極めて良好に許容できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第一の実施の形態に従ったろ過装置の長手方向断面図である。
【図２】別の実施の形態に従ったフィルタヘッドの領域内のろ過装置を示す長手方向断面図である。
【図３】図１及び図２に示したフィルタカートリッジの一端の側面図である。
【図４】別の実施の形態に従ったフィルタカートリッジの一端の側面図である。
【図５】別の実施の形態に従ったフィルタカートリッジの一端の側面図である。
【図６】別の実施の形態に従ったフィルタカートリッジの一端の側面図である。
【図７】フィルタカートリッジの封止用コンパウンドを製造する鋳型の長手方向断面図である。
【図８】別の実施の形態に従ったフィルタヘッドの領域内のろ過装置を示す長手方向断面図である。
【図９】別の実施の形態に従ったフィルタヘッドの領域内のろ過装置を示す長手方向断面図である。
【図１０】別の実施の形態に従ったフィルタヘッドの領域内のろ過装置を示す長手方向断面図である。
【図１１】本発明のフィルタカートリッジの特定の実施の形態における１つの面を示す頂端面図である。
【図１２】本発明のフィルタカートリッジの別の特定の実施の形態における１つの面を示す頂端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
本発明の一例としての実施の形態について、以下、図面を参照して説明する。
【００５０】
図１には、その内部にフィルタカートリッジ２０が配置される円筒状のフィルタハウジング１を有するろ過装置が示されている。該フィルタカートリッジ２０は、端部片２１、２１´を形成する封止用コンパウンド内に両端にて埋め込まれた毛管又は中空糸膜の束２８の形態をしたフィルタエレメントを備えている。２つの端部片２１、２１´の間にて、束２８は、輸送中の保護としてのネット２５により取り囲まれており、このネット２５もまた、端部片２１、２１´の封止用コンパウンド内に埋め込まれている。端部片は、その周面にシール面２３、２３´を有しており、該シール面２３、２３´に対して、フィルタハウジング１の溝５、５´内の所要位置に係止されたＯリング５０、５０´が当接する。更に、フィルタハウジング１は、環状の流出通路６、６´と、２つのろ過液出口３、３´とを有している。ろ過液チャンバ４１がフィルタカートリッジ２０とハウジング壁２との間に配置されている。
【００５１】
フィルタハウジング１は、その面が環状の固定フランジ４、４´により形成されたフィルタカートリッジハウジング１ａを備えており、該固定フランジ４、４´に対して、フィルタヘッド１０、１０´がそれらの固定フランジ１４、１４´で当接し、これら固定フランジ１４、１４´にて、フィルタヘッド１０、１０´がフィルタカートリッジハウジング１ａに接続される。固定フランジ１４、１４´は、ヘッド壁１２、１２´を介して未ろ過液入口１３、１３´に接続されたカラー１１、１１´に取り付けられる。ヘッド壁１２、１２´は、ろ過装置の長手方向軸線に対し直角である。フィルタカートリッジ２０の面２４、２４´は、未ろ過液入口１３、１３´と関係しており、このため、端面２４、２４´の前方の空間は、各場合にて、未ろ過液チャンバ４０、４０´を形成する。
【００５２】
フィルタヘッド１０、１０´は、環状凹所１５、１５´を有しており、該環状凹所１５、１５´内に、フィルタヘッド１０、１０´とフィルタカートリッジハウジング１との間に割り型の保持リング２７、２７´を装着することができる。この保持リング２７、２７´は、端部片２１、２１´の周面における溝２２、２２´の形態をした保持構造体と係合し、この端部片によりフィルタカートリッジ２０は固定される。
【００５３】
溝２２、２２´は、保持リング２７、２７´の台形の断面に相応する台形の断面を有している。溝２２、２２´の幅及び深さは、保持リング２７、２７´の輪郭内の台形の幅よりも僅かに大きく、このため、内部空間４３（拡大縮尺にて図示）が形成され、このことは、フィルタカートリッジ２０の寸法が温度変化によって変化するならば、フィルタカートリッジが半径方向に膨張し且つ矢印６０の方向に軸方向に変位することを許容する。好ましくは、内部空間４３は、端面２４、２４´から遠方にある保持リング２７、２７´の一方の側部に配置され、また、反対側の側部にて、保持リング２７、２７´は、溝２２、２２´の側壁に当接する。このことは、端面に配置されたＯリング５１が常にヘッド壁１２、１２´に対してシール状態に当接することを保証する。溝２２、２２´の楔形の面及び保持リング２７、２７´の楔形の面は、フィルタカートリッジ２０を簡単に組み立て且つ、整合させることを許容する。
【００５４】
端部片２１、２１´の端面２４、２４´には、別の溝２９、２９´が設けられており、該溝２９、２９´は、設置されたとき、ヘッド壁１２、１２´を押圧するＯリング５１、５１´を有する。
【００５５】
このように、保持リング２７、２７´は、環状の固定チャンバ４２、４２´内に収容され且つ配置される。固定チャンバ４２、４２´は、ろ過液チャンバ４１及び未ろ過液チャンバ４０、４０´の双方からシールされている。このことは、保持リング２７、２７´がろ過液を汚染するのを防止することになる。
【００５６】
溝２２、２２´及び保持リング２７、２７´の配置は、Ｏリング５１、５１´が圧力下に保たれ、このため、ヘッド壁に対してシール状態に当接するようなものとされている。フィルタカートリッジが軸方向に変位する場合でさえ、シール効果が保たれ、Ｏリング５１、５１´は、多くても更に圧縮される。
【００５７】
図２には、Ｏリング５０、５１の双方が端部片２１の封止用コンパウンドの周面２３に対して当接する点にて図１に示した実施の形態と相違する、別の実施の形態が示されている。従って、ヘッド壁３２、未ろ過液入口３３、固定フランジ３４を示すフィルタヘッド３０のカラー３１は、第２のＯリング５１を受け入れる環状溝３５を有している。この実施の形態においても、保持リング２７は収容され且つシールされており、また、未ろ過液又はろ過液の何れにも接触しない。
【００５８】
Ｏリング５０、５１の双方が周面２３に配置されているため、溝２２の幅、及び保持リング２７の配置は、保持リング２７の両側部にて、矢印６１で示すように、フィルタカートリッジが両方向に変位するのを許容する内部空間４３ａ、４３ｂが形成されるようなものとすることができる。
【００５９】
図３は、図１及び図２に示したフィルタカートリッジの部分側面図である。溝２２は、膨らみ部１２０を示すことができ、この膨らみ部１２０は、軸方向に延び且つ、捩れ防止ストッパとして機能する。この手段によりフィルタカートリッジ２０の軸方向への変位可能性が妨げられることはない。このストッパは、単に、作用する間、フィルタカートリッジの捩れ又は曲がりを防止する。
【００６０】
図４には、保持構造体が封止用コンパウンド２１の周面の周りに配置された盲穴１２２から成る、別の実施の形態が示されている。これらの盲穴１２２には、保持リング２７のように端部片２１、２１´とフィルタハウジング１との間にて除去可能に固定することのできるピン又はボルトが係合する。
【００６１】
このように、フィルタカートリッジ２０の軸方向への可動性を保証するため、盲穴１２２の直径は、上記盲穴１２２と係合するピンの直径よりも大きくすることができる。
【００６２】
図５には、保持構造体が雄ねじ２２２の形態をした、別の実施の形態が示されている。この場合、フィルタカートリッジハウジング又はフィルタヘッドの何れか一方は、フィルタカートリッジをねじ込むことができるように相応する雌ねじ部を有している。この実施の形態においても、雄ねじ部２２２の溝の幅がフィルタハウジング又はフィルタヘッドの相応するねじ部よりも大きくなるように構成することでフィルタカートリッジ２０の軸方向への可動性が保証されるようにする措置を講ずることができる。
【００６３】
図６には、保持構造体としてバイオネット様の構造体３２２を呈する別の実施の形態が示されている。
【００６４】
この実施の形態においても、バイオネット様構造体と係合する相応する構造が、フィルタハウジング又は１つ又は複数のフィルタヘッドに設けられる。
【００６５】
図７は、端部片２１を製造する鋳型９０の長手方向断面図である。該鋳型９０は、単一体キャップ９１と、分割されるリテーナリング９２と、円筒状挿入体９３とを備えている。キャップ９１の閉塞端に隣接する軸方向に対称の内壁部分及び軸方向に対称の円筒状挿入体９３は、シールのためのシール面として機能する端部片２１の面を形成する。離型は軸方向に行われる一方、分割されるリテーナリング９２は成形した端部片から半径方向に除去される。
【００６６】
端部片２１を鋳型９０から除去した後、面部分を破線９４に沿って切除する。このとき、フィルタエレメントの端部分（毛管ファイバの束２８）は、端部片２１、２１´の各面にてアクセス可能であり、カートリッジの一端部分から他端部分へ延びる流体のための流路を提供する。
【００６７】
図７には、図１、図２に示すように、端部片の保持構造体から分割されるリングが示されている一方、キャップ９１の円筒状壁部分から半径方向内方に突き出す分割されるリングのその他の型式の構造体が図３ないし図６に示すような保持構造体を形成することも、容易に考えられる。
【００６８】
図８には、フィルタカートリッジハウジング２の雌ねじ部５６と協働する雄ねじ部５５をその外面に有する、形態変更したヘッド３０´を呈する別の実施の形態が示されている。固定フランジ４は、２つの段部分４００、４０１と、雌ねじ部５６が設けられた環状の壁部４０３とを備えている。段部分には、内方に伸びる環状の傾斜溝４０２が配置されている。
【００６９】
保持リング２７は、傾斜フィン２７１が配置される外端を有するフィン２７０の形態にて半径方向外方に延びており、これらのフィンは、上記リングの全周の周りに配分されている。
【００７０】
ヘッド３０´がねじ止めされると、保持リング２７は傾斜溝４０２に向けて動き、フィン２７１は傾斜溝４０２と係合する。その結果、保持リング２７は拘束されることになる。ヘッド３０´が除去されると、分割した保持リング２７は引き戻される。フィン２７１が溝４０２と協働するため、ヘッド３０´の軸方向への動きは、保持リング２７の部分の半径方向への動きに変換される。
【００７１】
図８の上半分には、ヘッド３０´が部分的にねじ抜きされたときの配置が示されている。図８の下半分には、ヘッド３０´がねじ止めされた状態の、係止したフィルタカートリッジが示されている。ねじ構造に代えて、止めボルト及びナットを備えるフランジ様の接続部を設けてもよい。
【００７２】
図９には、環状溝５３と共にＯリング５０、５１、５２の全てを軸方向に配置し且つ軸方向に圧縮することを可能にする、ヘッド３０´´を呈する別の実施の形態が示されている。
【００７３】
端部片２１は、面２４から遠方の側にある端部に半径方向突起２１ａを有している。この突起２１ａは、ハウジングの固定フランジ４まで真直ぐに延び且つ、シールリング５０に対する支持面を形成する。シールリング５２と同様に、シールリング５０はシールリングキャリア５３内に配置され、該シールリングキャリア５３の２つの溝は環状であり、内側にある溝は突起２１ａに対向し、外側にある溝はフランジ４に対向している。このシールリングキャリア５３は、突起２１ａ又はフランジ４とフィルタヘッド３０´´又は保持リング２７との間にそれぞれ設置されている。この実施の形態においても、ヘッド３０´´は雄ねじ部を有し、フィルタハウジングは、雌ねじ部を有する壁４０３を備えており、このため、ヘッド３０´´を所要位置にねじ込むことができる。この実施の形態は、多大のエネルギを消費してカートリッジを押し出す必要がないため、組み立てのための有利な効果を有する。この点に関するエネルギ必要量は図２に示した実施の形態の場合よりも少ない。
【００７４】
図１０には、形態変更したシールリングキャリア５３と、保持リング２７とを呈する別の実施の形態が示されている。シールリングキャリア５３は、その内側の面に、シールリング５０を有し、その外側の面に、シールリング５２を有し且つ環状のろ過液通路６を閉じている。保持リング２７は、傾斜面２７ａを有しており、このため、フィルタヘッドがねじ止めされると、保持リング２７はシールリングキャリア５３に対し押し付けられ且つ、ハウジングに対し圧縮される。組み立てる間、摺動式カートリッジは同時にその最適な位置に押し込まれる。
【００７５】
図１１には、互いに平行に配置されて、フィルタエレメント１４１を形成する複数の平坦な管状膜１４２を有するフィルタカートリッジの端部片１４０の正面を示す正面図が示されている。平坦な管状膜１４２の幅は、端部片の幅を最大限、利用し得るように変化し、フィルタエレメントの膜の表面積を最大にする。平坦な管状膜１４２の同一幅の壁１４６、１４７を互いに離れた状態に保つため、シート状の形態をしたスペーサ１４３が膜１４２の各々に挿入される。スペーサ１４３は、個々の膜１４２を不作用にするであろう管状膜１４２の潰れを防止するが、管状膜１４２の長さ方向への流体の流れを阻止することはない。
【００７６】
管状膜１４２は、端部片１４０を形成する封止用コンパウンドで出来た成形材料１４４内に封止状態に埋め込まれ、且つ、互いに所定の距離に保たれる。
【００７７】
図１２には、同様に、フィルタエレメント１６４を形成する平坦な管状膜１６２を備えるフィルタカートリッジの端部片１６０の正面を示す正面図が示されている。平坦な管状膜１６２は、長手方向軸線の周りにて渦巻き状に巻かれる一方、管状膜１６２の巻部は、互いに特定の距離に保たれる。平坦な管状膜１６２の等しい幅の壁１６６、１６７は、スペーサシート１６８により互いに分離した状態に保たれる。フィルタエレメント１６４の端部分は、成形材料１７０内に埋め込まれ、平坦な管状膜１６２の巻部を所定の距離に固定する。
【００７８】
１つの平坦な管状膜をこの型式のフィルタエレメントにて使用することができるのみならず、２つ以上の平坦な管状膜を使用し、且つ長手方向軸線の周りにて渦巻き状に巻くこともできる。
【００７９】
これらのフィルタエレメント１４１、１６４の端部分を成形材料１４４、１７０内にそれぞれ埋め込むとき、管状膜又はそれらの巻部は、スペーサ要素により互いに隔てられた状態に保つことができ、該スペーサエレメントは、成形材料（図１１及び図１２に図示せず）内に埋め込まれ且つ、フィルタエレメント１４１、１６４の端部分が成形材料１４４、１７０によりそれぞれ固定状態に保持されたならば、それ以上の機能は果たさない。
【００８０】
シール面及び保持構造体は、使用されるフィルタエレメントの型式と独立的に選ぶことができ、このため、図１ないし図６及び図８ないし図１０の実施の形態の任意のものを図１１及び図１２にて使用した特定のフィルタエレメントに関係して使用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１    フィルタハウジング
１ａ    フィルタカートリッジハウジング
２    ハウジング壁
３、３´    ろ過液出口
４、４´    固定フランジ
５、５´    環状溝
６、６´    環状のろ過液通路
１０    フィルタヘッド
１０´    フィルタヘッド
１１、１１´    カラー
１２、１２´    ヘッド壁
１３、１３´    未ろ過液入口
１４、１４´    固定フランジ
１５、１５´    環状凹所
２０    フィルタカートリッジ
２１、２１´    封止用コンパウンド
２１ａ    半径方向突起
２２、２２´    溝
２３、２３´    周面
２４、２４´    端面
２５    ネット
２７、２７´    保持リング
２７ａ    傾斜面
２８    毛管又は中空糸膜の束
２９、２９´    溝
３０、３０´    フィルタヘッド
３１    カラー
３２    ヘッド壁
３３    未ろ過液入口
３４    固定フランジ
３５    環状溝
４０、４０´    未ろ過液チャンバ
４１    ろ過液チャンバ
４２、４２´    環状の固定チャンバ
４３    内部空間
４３ａ、４３ｂ    内部空間
５０、５０´    Ｏリング、シールエレメント
５１、５１´    Ｏリング、シールエレメント
５２    Ｏリング
５３    シールリングキャリア
５５    雄ねじ部
５６    雌ねじ部
６０    矢印の方向
６１    矢印の方向
９０    鋳型
９１    キャップ
９２    分割されるリテーナリング
９３    円筒状挿入体
９４    破線
１４０    端部片
１４１    フィルタエレメント
１４２    膜
１４３    スペーサ
１４４    成形材料
１４６、１４７    膜壁
１６０    端部片
１６２    膜
１６４    フィルタエレメント
１６６、１６７    膜壁
１６８    スペーサシート
１７０    成形材料
１２０    膨らみ部
１２２    盲穴
２２２    雄ねじ部
２７０    フィン
２７１    フィン
３２２    バイオネット閉塞構造体
４００    段部分
４０１    段部分
４０２    傾斜溝
４０３    壁部
【図１】
0004808261.tif 000002
【図２】
0004808261.tif 000003
【図３】
0004808261.tif 000004
【図４】
0004808261.tif 000005
【図５】
0004808261.tif 000006
【図６】
0004808261.tif 000007
【図７】
0004808261.tif 000008
【図８】
0004808261.tif 000009
【図９】
0004808261.tif 000010
【図１０】
0004808261.tif 000011
【図１１】
0004808261.tif 000012
【図１２】
0004808261.tif 000013