(57)【要約】マニホールド組立て体と回転可能に連結するように設計された少なくとも１個の早い乾き交換クロスフローろ過カートリッジを備えるクロスフローろ過装置。早い乾き交換クロスフローろ過カートリッジはハウジング内に封入される、たとえば限外ろ過膜、精密ろ過膜、ナノフィルトレーション膜または逆浸透膜のような膜要素を備える。早い乾き交換クロスフローろ過カートリッジは入口流、透過流および濃縮流を含む。マニホールド組立て体は３つの同様な流動経路、すなわち入口流、透過流および濃縮流を含む。カートリッジとマニホールド組立て体とは両者を連結するとき、境界を横断して接続する、連続する入口水経路、透過水径路および濃縮水経路を形成する。それゆえ、水ろ過装置への全ての接続はマニホールド組立て体の近くで行うことができ、連結された装置はコンパクトで、連結が容易である。
2006525120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング、封入されたクロスフローろ材および第１の固定具要素を備え、カートリッジ・フィルタ内を通り抜ける、フィルタ給水流路、フィルタ透過水流路およびフィルタ濃縮水流路とそれぞれ流体連通している、３つのフィルタ連絡路を形成しているクロスフロー・カートリッジ・フィルタと、
前記第１の固定具要素と組み合う第２の固定具要素を備え、前記第２の固定具要素の３つのマニホールド連絡路とそれぞれ接続する、３つのマニホールド流動流路を有するマニホールドとを備え、
前記３つのマニホールド連絡路が前記第１の固定具要素を前記第２の固定具要素と係合させるとき、前記３つのフィルタ連絡路と一つずつ結ぶ条件で接続するクロスフローろ過装置。
【請求項２】
前記封入されたクロスフローろ材が限外ろ過膜、精密ろ過膜、ナノフィルトレーション膜または逆浸透膜を備える請求項１記載のクロスフローろ過装置。
【請求項３】
前記第１の固定具要素が前記カートリッジと前記マニホールドとを動作可能に連結するために前記第２の固定具要素に回転可能に係合する請求項１記載のクロスフローろ過装置。
【請求項４】
さらに、給水原水が前記クロスフロー・カートリッジ・フィルタに流入する前に前ろ過されるように、前記マニホールドがプレフィルタ・カートリッジを装着するプレフィルタ固定具要素を備える請求項１記載のクロスフローろ過装置。
【請求項５】
さらに、ろ過された水流が使用ポイントに分配される前に後ろ過されるように、前記マニホールドがポストフィルタ・カートリッジを装着するポストフィルタ固定具要素を備える請求項１記載のクロスフローろ過装置。
【請求項６】
第１の端部および第２の端部を有するフィルタ・ハウジングと、
前記フィルタ・ハウジング内に設けられたクロスフローろ過要素と、
給水孔、透過水孔および濃縮水孔を有するフィルタ・キャップとを備え、
前記クロスフローろ過要素が前記フィルタ・ハウジング内に保持されるように、前記フィルタ・キャップが前記第１の端部に取り付けられ、前記フィルタ・キャップ、前記フィルタ・ハウジングおよび前記クロスフローろ過要素が前記給水孔、前記透過水孔および前記濃縮水孔とそれぞれ流体連通している、給水流路、透過水流路および濃縮水流路を協働的に形成し、かつ分離しているクロスフローろ過フィルタ。
【請求項７】
前記クロスフローろ過フィルタがマニホールド組立て体と回転可能に係合するように、前記フィルタ・キャップがフィルタ連結部材を有する請求項６記載のクロスフローろ過フィルタ。
【請求項８】
前記クロスフローろ過フィルタが限外ろ過膜、精密ろ過膜、ナノフィルトレーション膜または逆浸透膜を備える請求項６記載のクロスフローろ過フィルタ。  
【請求項９】
前記濃縮水孔が望ましい透過水回収を維持するために濃縮流の背圧を調整する流量制限装置を備える請求項６記載のクロスフローろ過フィルタ。  
【請求項１０】
給水流路、透過水流路および濃縮水流路を有するマニホールド本体と、
互いに分離され、前記給水流路、透過水流路および濃縮水流路とそれぞれ流体連通している、給水連絡路、透過水連絡路および濃縮水連絡路を有する固定具要素を備えるマニホールド連結体と
を備えるクロスフローろ過マニホールド。
【請求項１１】
給水がクロスフロー・フィルタを前記マニホールド連結体と係合させたときだけ前記マニホールドを通って流動するように、前記給水流路が付勢され、閉じられた弁を備える請求項１０記載のクロスフローろ過マニホールド。
【請求項１２】
前記マニホールド連結体が前記クロスフロー・フィルタと回転可能に係合する請求項１０記載のクロスフローろ過マニホールド。
【請求項１３】
透過流が前記マニホールドを通って逆流するのを防ぐように、透過水流路が逆止弁を備える請求項１０記載のクロスフローろ過マニホールド。
【請求項１４】
前記濃縮水流路が望ましい透過水回収を維持するために濃縮流の背圧を調整する流量制限装置を備える前記請求項１０記載のクロスフローろ過マニホールド。
【請求項１５】
前記流量制限装置が弁またはオリフィスを備える請求項１４記載のクロスフローろ過マニホールド。
【請求項１６】
前記透過水回収が望ましい回収レベルまたは給水の水質に基づいて調整されるように、前記流量制限装置が調整可能である請求項１４記載のクロスフローろ過マニホールド。
【請求項１７】
前記濃縮水流路が少なくとも１個の密封部材によって前記給水流路から密封状態に分離される請求項１０記載のクロスフローろ過マニホールド。
【請求項１８】
前記少なくとも１個の密封部材がＯ−リング密封要素である請求項１７記載のクロスフローろ過マニホールド。
【請求項１９】
クロスフロー・フィルタを備えた水ろ過装置を形成する方法であって、第１の固定具要素と第２の固定具要素とがカートリッジ・フィルタとマニホールド組立て体との間にクロスフロー・フィルタろ材によって互いに分離された給水回路、透過水回路および濃縮水回路を完成するように取り付ける、前記第１の固定具要素を有するカートリッジ・フィルタと前記第２の固定具要素を有するマニホールド組立て体とを備え、前記カートリッジ・フィルタを前記マニホールド組立て体に連結することを含む方法。
【請求項２０】
前記第１の固定具要素と前記第２の固定具要素とが前記給水回路、透過水回路および濃縮水回路を完成するために回転可能に連結される請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
前記クロスフローろ材が限外ろ過膜、精密ろ過膜、ナノフィルトレーション膜または逆浸透膜である請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に水ろ過装置の分野に関する。特に本発明は早く連結できる付属要素を付加し、交換できるクロスフローろ過要素を利用するクロスフローろ過装置に関する。
【０００２】
（関連出願および優先権の主張）
本発明は“早い乾き交換要素を備えた住宅用逆浸透装置”の名称で２００３年５月２日に出願された米国仮特許出願番号６０／４６７，６６３号に対する優先権を請求する。明細書は参照してここに全部取り入れる。
【背景技術】
【０００３】
家庭内で使用するために設計される水ろ過装置はよく知られている。この水ろ過装置への人気は井戸水あるいは公営水道施設の供給水の水質に対する関心の高まりによって著しく増大している。幾つかのろ過装置は逆浸透ろ過法を取り入れている。
【０００４】
典型的な逆浸透ろ過装置は逆浸透膜組立て体、圧力タンク、制御要素、浄化水蛇口および多様な流路を形成している管／配管系組立て体を備える。一般に、入口原水は水が浄化水流（通常、「透過水」と呼ばれる）と、濃縮排水流（通常、「濃縮水」と呼ばれる）とに分離して流れる、膜組立て体に供給される。透過水は後に蛇口を通して純水を利用できる圧力タンクに流れる。濃縮水は、典型的には直接排水経路に管で運ばれる。管／配管系組立て体および純水蛇口に組み込まれた一連の弁と連係して働く制御要素は、一般にその装置を運転し、装置が適切に機能するのを保証するために、たとえば導電率／抵抗率および流量センサのような多様な監視センサを備える。
【発明の開示】
【０００５】
本発明はマニホールド組立て体と回転可能に連結されるように設計される、少なくとも１個の早い乾き交換クロスフローろ過カートリッジを備える、たとえば住宅用クロスフローろ過装置のようなクロスフローろ過装置を備える。この早い乾き交換クロスフローろ過カートリッジはハウジング内に封入される、たとえば限外ろ過膜、精密ろ過膜、ナノフィルトレーション膜または逆浸透膜要素のような膜要素を備える。回転可能に係合するカートリッジ固定具はフィルタ・カートリッジのハウジングに取り付けられる固定具からなる１個の要素と、マニホールドの接続口に取り付けられる固定具からなる第２の要素とを備える組み合う２個の要素を有する。このハウジングはマニホールド組立て体の接続口で第２の固定具要素に回転可能に連結する第１の固定具要素を有するハウジング・キャップを備える。固定具は、たとえば角度を付けたタブ、溝、ら旋ねじ、ねじおよび／またはタブならびにそれらの組み合わせを用いる多段係合部材のような組み合う要素からなる多様な設計を備える。同様に、第２の固定具要素は第１の固定具要素と組み合う角度を付けたタブ、溝、ランプ部、多段係合部材またはそれらの組み合わせのような対応する組み合う要素を備える。マニホールドの接続口はまた意図しない取り扱いでカートリッジ固定具が緩まないように多様な拘束機構を備える。ここに説明される浄水装置に使用するために意図した相応しい回転可能に係合するカートリッジ固定具は、たとえば米国特許出願番号０９／６１８，６８６号、１０／１９６，３４０号、１０／４０６，６３７号に開示される固定具を含む。これらの明細書は参照してここに全部取り入れる。
【０００６】
早い乾き交換カートリッジはハウジング内に３つの流動経路と、クロスフローろ過要素とを備える。３つの経路は入口流、透過流および濃縮流を含む。マニホールド組立て体は３つの同様な流動経路、すなわち入口流、透過流および濃縮流を含む。カートリッジとマニホールド組立て体とは両者を連結するとき、境界を横断して接続する、連続する入口水経路、透過水経路および濃縮水経路を形成する。それゆえ、水ろ過装置に対する全ての接続はマニホールド組立て体の近くで行うことができ、連結された装置はコンパクトで、連結が容易である。これと著しく相違して、分離された凝縮水排水路を備えた逆浸透設計は米国特許第3,746,640号、第4,391,712号、第4,876,002号、第5,122,265号、第5,435,909号、第5,527,450号、第5,580,444号および第6,436,282号明細書に記載される。これらの明細書は参照してここに全部取り入れる。
【０００７】
クロスフローろ過要素のろ過能力が減耗したとき、単一構造のカートリッジは新たなクロスフローろ過要素を有する新しいカートリッジとの早く、しかも簡単な交換を可能にする。カートリッジ・フィルタの分解がないので、水を排出することなく、カートリッジ交換作業をなし遂げることができる。これに加えて、必要な時間は使用済みカートリッジを回して取り外し、新しいカートリッジを回転して装着するだけである。ハウジングおよびフィルタ・カートリッジの分解と再組立てでは工具を使用するのであれば、どんな工具も使用しないで、手でなし遂げることができる。一実施例において、クロスフローろ過装置のろ過特性は第１のろ材を有するカートリッジ・フィルタを第２の別のタイプのろ材を有する新しいカートリッジ・フィルタと交換することで、変えることができる。さらに、ろ過装置が給水の化学的性質の変化によってカートリッジ・フィルタを単に交換することが望まれる場合には、カートリッジ・フィルタに特定のオリフィスを装着し、これによってクロスフローろ過装置の総回収率を調節する方法でクロスフローろ過装置の運転性能を調整することができる。調整は、たとえばオリフィスまたは弁のような流量制限要素を用いて濃縮流に作用する背圧を変えることで、達成することができる。
【０００８】
第１の態様において、本発明はクロスフロー・カートリッジ・フィルタとマニホールド組立て体とを備えるクロスフローろ過装置に関する。このクロスフロー・カートリッジ・フィルタはハウジングと、封入されたクロスフローろ過要素と、フィルタ給水流路、カートリッジ・フィルタを通り抜ける、フィルタ透過水流路およびフィルタ濃縮水流路とそれぞれ流体連通している、３つのフィルタ連絡路を形成している第１の固定具要素とを備える。マニホールドは第１の固定具要素と組み合う第２の固定具要素を備え、マニホールドが第２の固定具要素の３つのマニホールド連絡路とそれぞれ接続する、３つのマニホールド流動流路を有する。この３つのマニホールド連絡路は第１の固定具要素が第２の固定具要素と組み合うとき、３つのフィルタ連絡路と一つずつ結ぶ条件で接続する。
【０００９】
別の態様において、本発明はフィルタ・ハウジングと、クロスフローろ過要素と、フィルタ・キャップとを備えるクロスフローろ過フィルタに関する。このクロスフローろ過要素は精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノフィルトレーション膜または逆浸透膜のようなクロスフローろ材を備える。フィルタ・キャップは給水流、濃縮流および透過流を方向付け、分配する流路を備える。フィルタ・キャップは、さらに、たとえばマニホールドと回転可能に係合するために相互接続を可能にする係合部材を備える。
【００１０】
別の態様において、本発明はマニホールド本体と、マニホールド連結体とを備えるクロスフローろ過マニホールドに関する。このマニホールド本体とマニホールド連結体とは給水流路、透過水流路および濃縮水流路を形成する。マニホールド連結体はフィルタ・カートリッジと回転可能な連結を可能にする係合部材を備える。クロスフローろ過マニホールドはクロスフロー・フィルタ・カートリッジに背圧を作用させ、透過水回収を調整するために濃縮水流路に弁またはオリフィスのような流量制限要素を備える。クロスフローろ過マニホールドはマニホールドがカートリッジ・フィルタと係合しないとき、水の流出を防ぐために給水流路に付勢され、閉じられた弁を備える。クロスフローろ過マニホールドはろ過水がマニホールドを通って逆流するのを防ぐために透過水流路に逆止弁を備える。
【００１１】
別の態様において、本発明はクロスフロー・フィルタを備えた水ろ過装置を形成するための方法に関する。この方法はクロスフロー・フィルタを給水回路、透過水回路および濃縮水回路がクロスフローろ材によって形成され、それぞれの回路が分離されるマニホールドと連結することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に示されるように、本発明のクロスフローろ過組立て体９０の実施例はマニホールド組立て体９２と、少なくとも１個のクロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４とを備える。図１に示されるように、クロスフローろ過組立て体９０の実施例は給水管９６と、濃縮水管９８と、透過水管１００とを備える。
【００１３】
クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４が図２にさらに詳細に示される。一般に、クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４はフィルタ・ハウジング１０８と、クロスフローろ過要素１１０と、フロー・ディレクタ１１２と、フィルタ・キャップ１１４とを備える。フィルタ・ハウジング１０８、フロー・ディレクタ１１２およびフィルタ・キャップ１１４は、たとえばポリプロピレンまたはポリエチレンのような適するポリマーで構成される。クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４は交換を必要とするとき、クロスフローろ過要素１１０のような個々のカートリッジ構成要素を交換するのではなく、カートリッジ全体を交換できるように、強固に密封かつ密閉されるべく構成される。この装置は単一のろ材を有する。これと別の装置は貯水タンクと同様に、たとえば２、３、４またはそれ以上の同一もしくは異なるタイプ、異なる数のろ材を組み込むことができる。多段ろ過機構に関係する特別の設計が後に説明される。
【００１４】
図２および図３に示されるように、フィルタ・ハウジング１０８は開放端部１１６と、密閉端部１１８とを有する、射出成形で成形されたポリマー構造体を備える。幾つかの実施例において、フィルタ・ハウジング１０８は、図２に示されるように、たとえば密閉端部１１８にある突出面のようなつまみ要素１２０を備える。開放端部１１６はクロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４の相互接続と組立てとを促進する周方向内部ノッチ１２２を備える。フィルタ・ハウジング１０８は全体に滑らかな内壁１２４を有し、図３の横断面図に示されるように、密閉端部１１８の内面から上方に突出している内部突片１２６を備える。この内部突片１２６はクロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４の組立て中に使用するテーパ状案内面１２８を備える。
【００１５】
図４に示されるように、クロスフローろ過要素１１０はクロスフロー・フィルタ膜１３０が１個または複数の管孔１３４を有する内部透過水管１３２周りに接着し、それを覆うら旋巻き要素と呼ぶ、ら旋巻き設計を備える。内部透過水管１３２は開放端部１３６、密閉端部１３８および管凹部１４０を備えた円筒状形態を有する。内部透過水管１３２は開放端部１３６に溶接溝１４２を備える。管凹部１４０は、組立て中、フィルタ・ハウジング１０８の内部突片１２６（図３参照）の挿入を受け入れるように寸法決めされる。明瞭のために、管孔１３４は開放端部１３６と密閉端部１３８との間に配置されることは理解されるべきである。
【００１６】
幾つかの実施例において、クロスフロー・フィルタ膜１３０は、スペーサ材料にサンドイッチ状に重ねる、たとえば逆浸透膜、ナノフィルトレーション膜または精密ろ過膜のシートのような膜で構成される２枚のシートを備える。膜で構成される２枚のシートは第４の面を開放した状態で、３面を接着し、ろ過される水を平坦なシートを通してスペーサ材料に流動させ、管孔１３４を通して最後に内部透過水管１３２内に流動させるべく内部透過水管１３２に接着される。このクロスフロー・フィルタ膜１３０はセルロース・アセテート、ポリアミドおよびポリスルホンのようなポリマーで製作することができる。適するクロスフロー・フィルタ膜１３０は、とりわけＧＥウォータ・テクノロジーズ（ＧＥ   Water Technologies）旧社名：オスモニクス（Osmonics）社、ダウ・リキッド・セパレーションズ／フィルム・テック（Dow Liquid Separations/Film Tec）社、ヒドランオーティクス・アンド・コウク・メンブラン・システムズ（Hydranautics and Koch Membrane Systems）社のような会社で製造され、販売される。代替的実施例では、クロスフロー・フィルタ膜１３０は膜で構成される管状要素および／またはシートを備えることができる。
【００１７】
図２および図５に示されるフロー・ディレクタ１１２はろ材端部１４４と、キャップ端部１４６と、中心孔１４８と、複数の外周透孔１５０とを備える。中心孔１４８と外周透孔１５０とは内壁１５２によって分離される。ろ材端部１４４は周方向突出リップ１５４がクロスフローろ過要素１１０の外周周りに突出するように内部透過水管１３２の開放端部１３６よりも僅かに大きい直径を持つ円形態を有する。中心孔１４８は下方に突出する密封面１５６の近くでろ材端部１４４と境界を接する。突出する密封面１５６は開放端部１３６に挿入するために寸法決めされ、内部透過水管１３２の溶接溝１４２に対応する周方向溶接エネルギ導子１６０を有するフランジ形の密封面１５８を備える。キャップ端部１４６は外壁１６２と、内壁１５２と、図２に示される複数の支持リブ１６４とからなる面によって形成される。
【００１８】
図２、図６、図７および図８に示されるフィルタ・キャップ１１４はマニホールド係合端部１６６と、カートリッジ密封端部１６８と、複数の給水孔１７０と、中心透過水孔１７２と、濃縮水孔１７４とを備える。透過水孔１７２はフィルタせき１１２の内壁１５２を受け入れるように寸法決めされる。濃縮水孔１７４は出口部１７４ａと入口部１７４ｂとによって形成される。出口部１７４ａは精密に孔加工または成形される孔を備える。これに代えて、出口部１７４ａと同様に望ましい横断面積の開口を与えるように、出口部１７４ａに、たとえばオリフィス・フィルタに従って孔加工したオリフィスのようなオリフィスを装着することができる。相互連絡孔１７６はマニホールド係合端部１６６に露出しており、相互連絡孔１７６の外周壁１８０に沿って刻む複数のノッチ１７８を備える。相互連絡孔１７６内にはまた一対の円弧状連結ランプ部１８２ａ、１８２ｂが設けられる。密封孔１８４はカートリッジ密封端部１６８に露出しており、フロー・ディレクタ１１２を受け入れように寸法決めされる。フィルタ・キャップ１１４はマニホールド組立て体９２の固定具要素と連結する固定具要素を有する外面１８６を備える。この固定具要素は図７に示される周方向に配置される一対のランプ部１８８ａ、１８８ｂを備える。フィルタ・キャップ１１４はフィルタ・ハウジング１０８と連結するために周方向挿入リップ１９０と、周方向凹部１９２と、周方向フランジ１９４とを備える。本実施例では、フィルタせき１１２とフィルタ・キャップ１１４とは分離した要素であるが、これらの要素は単一の一体ユニットとして形成することができる。
【００１９】
組立てられたクロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４の断面図が図９に示される。フロー・ディレクタ１１２は突出する密封面１５６が開放端部１３６内に滑動可能に挿入できるようにクロスフローろ過要素１１０に位置決めされる。溶接エネルギ導子１６０は、組立てるとき、溶接溝１４２内に少なくとも一部が存在する。たとえば、回転溶接または超音波溶接のような適する溶接方法を用いて溶接エネルギ導子１６０と溶接溝１４２とが接合される。同時に、突出リップ１５４がクロスフローろ過要素１１０の外周周りに摩擦接合および／または適する接着剤を用いて密封される。クロスフローろ過要素１１０は内部突片１２６を管凹部１４０内に挿入できるようにフィルタ・ハウジング１０８の開放端部１１６に向けられる。フィルタ・キャップ１１４はカートリッジ密封端部１６８がキャップ端部１４６と開放端部１１６とに近い位置にあり、内壁１５２が中心透過水孔１７２内に滑動できるように位置決めされ、かつ向けられる。同時に、周方向挿入リップ１９０、周方向凹部１９２および周方向フランジ１９４が、たとえば周方向内部ノッチ１２２の位置でフィルタ・ハウジング１０８と接触する。たとえば、回転溶接または超音波溶接のような適する溶接方法を用いてフィルタ・キャップ１１４がフィルタ・ハウジング１０８に溶接され、完成したクロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４を形成する。溶接方法に加えて、またはこれに代えて、クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４を組立てるとき、適する接着剤を用いた密封方法を利用することができる。
【００２０】
クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４は、組立てるとき、個別の３つの流動回路、すなわち給水回路と、透過水回路と、濃縮水回路とを形成する。流入する給水はフィルタ・キャップ１１４を通って流入するべく給水孔１７０を経て給水回路に入る。続いて、給水はフロー・ディレクタ１２０の外周透孔１５０を通ってクロスフローろ過要素１１０に流入する。給水がクロスフロー・フィルタ膜１３０を横断して流れると、浄化された水は内部透過水管１３２の管孔１３４を通って透過水回路に流れる。透過水回路は内部透過水管１３２と、フロー・ディレクタ１１２の中心孔１４８と、フィルタ・キャップ１１４の中心透過水孔１７２とによって形成される。透過水回路に流入することなく、クロスフローろ過要素１１０を横断して流れる全ての水はクロスフローろ過要素１１０の底部に流出し、濃縮水回路に達する。濃縮水回路は最初にクロスフローろ過要素１１０の外面と滑らかな内壁１２４との間の隙間で形成される。濃縮水回路はさらに濃縮水孔１７４によって形成され、これにより、濃縮水が集められ、クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４の外に分配される。
【００２１】
図１０に示されるように、マニホールド組立て体９２の実施例は分配部材１９６と、連結部材１９８と、バネ荷重を負荷した弁２００と、一対の第１Ｏ−リング密封要素２０２ａ、２０２ｂと、一対の第２Ｏ−リング密封要素２０４ａ、２０４ｂとを備える。
【００２２】
分配部材１９６は図１０および図１１に示される。この分配部材１９６は分配端部２０６と、連結端部２０８とを有する。分配給水孔２１０、分配濃縮水孔２１２および分配透過水孔２１４は分配端部２０６と連結端部２０８との間に延びている。一対の取り付け用突起２１６は連結端部２０８に配置される。連結端部２０８はさらに接合面２１８と、分配内周壁２２０とを備える。分配内周壁２２０は一対のタブ２２２ａ、２２２ｂと、一対の傾斜部材２２４ａ、２２４ｂとして示されるフィルタ受け入れ手段を備える。
【００２３】
図１２、図１３および図１４に示されるように、連結部材１９８はマニホールド取り付け端部２２６と、フィルタ取り付け端部２２８とを備える。マニホールド取り付け端部２２６は給水入口孔２３０と、透過水孔２３２と、濃縮水出口孔２３４とを備える。マニホールド取り付け端部２２６はさらに連結部材１９８を分配部材１９６に相互接続する、一対のマニホールド取り付け部材２３６を備える。フィルタ取り付け端部２２８は透過水出口孔２３２と流体連通する透過水孔２４０を有するコネクタ突出部２３８を備える。フィルタ取り付け端部２２８はさらに給水出口孔２４１を備える。コネクタ突出部２３８はＯ−リング密封要素２０２ａ、２０２ｂを受け入れる、一対の周方向突出溝２４２ａ、２４２ｂを有する。コネクタ突出部２３８はコネクタ突出部２３８を中心透過水孔１７２に挿入できる直径を有する。連結部材１９８はＯ−リング２０４ａ、２０４ｂを受け入れる、一対の周方向本体溝２４６ａ、２４６ｂを備える。濃縮水入口孔２５０は周方向本体溝２４６ａと周方向本体溝２４６ｂとの間に配置される。
【００２４】
マニホールド組立て体９２は、通常図１０、図１５、図１６および図１７に示されるように構成される。分配部材１９６は連結端部２０８が連結部材１９８のマニホールド取り付け端部２２６と対面するように向けられる。分配部材１９６と連結部材１９８とを組み合わせたとき、分配給水孔２１０および給水入口孔２３０内に弁２００が弁シート部２５１と接し、そこに拘束されるように位置決めされる。分配部材１９６と連結部材１９８とを接触させたまま、マニホールド取り付け部材２３６を取り付け用突起２１６に接して滑らせる。連結端部２０８とマニホールド取り付け端部２２６とを物理的に接触させた後に、分配部材１９６と連結部材１９８とを、たとえば超音波溶接および／または接着接合のような適する接合技術を用いて接合する。分配部材１９６と連結部材１９８とが動作可能に連結されたとき、連続するマニホールド給水流路２５２が分配給水孔２１０と、給水入口孔２３０と、給水出口孔２４１とによって形成される。同時に、連続するマニホールド濃縮水流路２５４が濃縮水入口孔２５０と、濃縮水出口孔２３４と、分配濃縮水孔２１２とによって形成され、連続するマニホールド透過水流路２５６が透過水孔２４０と、透過水出口孔２３２と、分配透過水孔２１４とによって形成される。これに代わる実施例では、分配部材と連結部材とは単一の一体ユニットとして形成することができる。
【００２５】
マニホールド組立て体９２の組立てと垂直に立てるのに続いて、図１８に示されるように、クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４をマニホールド組立て体９２に密封状態に取り付ける。一実施例において、クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４をマニホールド組立て体９２に回転させながら連結する。クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４を中心孔１４８がコネクタ突出部２３８と同心を保って近づくように位置決めし、かつ心出しする。コネクタ突出部２３８を周方向ランプ部１８８ａ、１８８ｂがタブ２２２ａ、２２２ｂと物理的に接触するように、中心孔１４８内に滑らせて挿入する。周方向ランプ部１８８ａがタブ２２２ａと傾斜部材２２４ａとの間に拘束され、一方、同時に周方向ランプ部１８８ｂがタブ２２２ｂと傾斜部材２２４ｂとの間に拘束されるように、クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４を回転させながら装着する。クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４をさらに回転させてコネクタ突出部２３８を中心孔１４８内に完全に押し込み、クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４とマニホールド組立て体９２とを接近させる。最終的には、一対の第１Ｏ−リング２０２ａ、２０２ｂが水の漏洩を防ぐコネクタ突出部２３８と中心孔１４８との間の流体密封を作り出す。コネクタ突出部２３８が中心孔１４８内に完全に挿入されたとき、円弧状連結ランプ部１８２ａまたは連結ランプ部１８２ｂのどちらかがバネ荷重を負荷した弁２００と接触する。クロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４を回転させると、円弧状連結ランプ部１８２ａまたは連結ランプ部１８２ｂは弁２００が弁シート部２５１から揚がるように弁２００を圧縮する。弁２００が弁シート部２５１から揚がったとき、給水はマニホールド組立て体９２にかけて流れ始める。
【００２６】
クロスフローろ過組立て体９０が組立てられたならば、給水が給水管９６を通ってマニホールド組立て体９２に流れ始める。給水はマニホールド給水流路２５２内の弁２００を通って流れ、給水孔１７０を経てクロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４に流入する。給水はその幾分かがフィルタ膜１３０を通って流動しながらクロスフローろ過要素１１０に流入する。給水がクロスフローろ過要素１１０の長さ方向に流動したとき、水量は減少し、一方水中に存在する汚染物質が相当数増加する。密閉端部１１８に近いクロスフローろ過要素１１０の終りで濃縮した給水はクロスフローろ過要素１１０から流出し、高濃度の汚染物質を含む濃縮流となる。同時に、フィルタ膜１３０を通った浄化水は内部透過水管１３２内に集合し、実質的に汚染物質を含まない透過流となる。
【００２７】
濃縮流はクロスフローろ過要素１１０と内壁１２４との間を流動する。死点あるいはよどみ域が生じる可能性はクロスフローろ過要素１１０と内壁１２４との間の隙間に濃縮流を向かわせて取り除くことができる。クロスフローろ過要素１１０内で微生物の成長および汚染物質が生じる可能性は死点の発生を除くことで最小にすることができる。濃縮流は周方向濃縮水孔１７４に流入し、これにより、濃縮流は濃縮水入口孔２５０に達する。Ｏ−リング密封要素２０４ａ、２０４ｂにより給水流も、透過流も濃縮流によって汚染されるのを防ぐことができる。濃縮流は濃縮水入口孔２５０からマニホールド濃縮水流路２５４を経て流れ、濃縮水管９８を通って流出する。透過流水量が増し、あるいは減少するように、濃縮流に背圧を作用させるために濃縮水流路のマニホールド組立て体９２またはクロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４のどちらかのそれぞれ異なる点に流量制限要素を配置する。たとえば、この流量制限要素は最初の出口部１７４ａに置く固定または可変オリフィスあるいはマニホールド組立て体９２内に設置する弁の形態を取る。この流量制限要素は、典型的には給水の水質に基づいて調整される。水質が高い給水の場合、透過流の量は給水の水質が低い場合と比べて、増加することができる。たとえば、給水が水質的に劣る場合には回収率は流入給水の半分が透過流としてろ過される５０％に設定される。給水が水質的に高い場合には回収率は透過水量が給水量の９０％である９０％に高く設定される。
【００２８】
浄化された透過流は内部透過水管１３２内に集められ、これにより、透過流は中心孔１４８を通って流動し、透過水孔２４０に達する。透過水孔２４０に流れた直後に透過流はマニホールド透過水流路２５６を通って流動し、透過水管１００の使用ポイントに向かって流れる。一実施例において、透過水管１００は透過流を後に使用ポイントに分配する加圧透過水タンクに送るようにしてもよい。加圧透過水タンクを設置する場合、マニホールド組立て体９２はクロスフロー・カートリッジ・フィルタ９４がマニホールド組立て体９２から外されたとき、加圧透過水タンクから透過水が逆流するのを防ぐために逆止弁を備えるようにしてもよい。
【００２９】
図１９に示されるように、クロスフローろ過組立て体９０は水処理装置３０４を形成する前処理フィルタ３００と後処理フィルタ３０２と連係して使用することができる。図に示されるように、水処理装置３０４はさらに入口管３０６、前処理マニホールド３０８、開閉弁３１０、逆止弁３１２、流量制限器３１４、排水管３１６、透過水出口３１７、貯水タンク３１８、後処理マニホールド３２０、分配流管３２１および分配制御器３２２を備えることができる。この水処理装置３０４は利用する給水量に基づいて望ましいろ過水質をもたらすように多様な前処理フィルタ３００と後処理フィルタ３０２とを用いて選択的に配置することができる。たとえば、前処理フィルタ３００は粒状物質、塩素、クロラミン、有機物または硬度物質を除去するろ材を備えることができる。同様に、後処理フィルタ３０２は残留している固形物、塩素、有機物および生物を除去し、あるいは貯水タンク３１８に蓄えた水に付いた望ましくない味および／または匂いを取り除くろ材を備えることができる。さらに、前処理装置３００は排水管３１６に流れる水量を減少させ、クロスフローろ過組立て体９０の透過水回収を増加させるように構成することができる。流量制限器はろ材の性能を変えるように使用することができる。特に、透過流に対する濃縮流の割合を下げるために制限流量をさらに多くした流量制限器を使用することができ、一方制限流量をさらに少なくした流量制限器によって透過流に対する濃縮流の割合を増加するが可能である。
【００３０】
図２０に示される水処理装置３０４の代替的実施例において、クロスフローろ過組立て体９０、前処理フィルタ３００、後処理フィルタ３０２、給水入口管３０６、前処理マニホールド３０８、開閉弁３１０、逆止弁３１２、流量制限器３１４、排水管３１６、後処理マニホールド３２０および分配流管３２１が単一のマニホールド組立て体３３０に組み込まれる。前処理フィルタ３００および前処理マニホールド３０８の双方は後処理フィルタ３０２および後処理マニホールド３２０も同様に、たとえば米国特許出願番号０９／６１８，６８６号、１０／１９６，３４６号および１０／４０６，６３７号明細書に説明されるような１個の入口と出口とを有する連結の早いフィルタ・マニホールド組立て体設計を使用することができる。
【００３１】
図示を目的として本発明の多様な実施例がここに開示されたが、本発明の本質と範囲とから離れることなく、多様な変更、変形および代替による置換がなし得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１はクロスフローろ過組立て体の側面図である。
【図２】図２はクロスフロー・カートリッジ・フィルタの分解斜視図である。
【図３】図３はフィルタ・ハウジングの断面図である。
【図４】図４はクロスフローろ過装置の断面図である。
【図５】図５はフィルタせきの断面図である。
【図６】図６はフィルタ・キャップの断面図である。
【図７】図７は図６に示されるフィルタ・キャップの平面図である。
【図８】図８は図６に示されるフィルタ・キャップの底面図である。
【図９】図９はクロスフロー・カートリッジ・フィルタの断面図である。
【図１０】図１０はマニホールド組立て体の分解斜視図である。
【図１１】図１１は分配部材の斜視図である。
【図１２】図１２は連結部材の側面図である。
【図１３】図１３は図１２に示される連結部材の斜視図である。
【図１４】図１４は図１２に示される連結部材の断面図である。
【図１５】図１５は図１０に示されるマニホールド組立て体の斜視図である。
【図１６】図１６は図１０に示されるマニホールド組立て体の側面図である。
【図１７】図１７は図１６のＡ−Ａ線に沿う、図１０に示されるマニホールド組立て体の断面図である。
【図１８】図１８は図１に示されるクロスフローろ過組立て体の断面図である。
【図１９】図１９はクロスフローろ過組立て体を有する水処理装置の図式的系統図である。
【図２０】図２０は水処理装置の一実施例を示す分解斜視図である。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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