(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の多孔質のフィルタ層及び１つ以上の開口（３、５、７：１３、１５、１７：２３、２４、２５）を含み、前記開口の少なくとも１つ（３、１３、２４）が、該開口の周囲に液密シールを確立するガスケット（９、１９）を有するろ過装置であって、
該ガスケット（９、１９）が、前記開口の周囲に且つ前記多孔質のフィルタ層を貫いて成型により一体形成され、また該ガスケットが熱可塑性エラストマー材料製のものであることを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
１つ以上のフィルタ層が、被ろ過流体を通すための送給物篩（２０）あるいは前記送給物篩からのろ過物を通すためのろ過物篩であり、該送給物篩／ろ過物篩が、ポートを形成する複数の開口を有し、前記送給物篩／ろ過物篩が、比較的一様な厚さを有し且つ、その周囲縁部の少なくとも一方に沿って２つ以上の一連のポート（２３、２４、２５）を有し、該ポートの少なくとも１つ（２３）がガスケットを有し、該ガスケットが、前記送給物篩／ろ過物篩の厚さよりも厚くされ且つ前記送給物篩／ろ過物篩の少なくとも一方側から伸延される請求項１のろ過装置。
【請求項３】
ガスケットが射出成型により形成される請求項１あるいは２のろ過装置。
【請求項４】
ろ過モジュールであって、
少なくとも１つの膜層（３３）と、
１つ以上の多孔質のフィルタ層と、
を含み、
前記１つ以上のフィルター層が、被ろ過流体を通すための送給物篩（３１）と、ろ過物を通すためのろ過物篩（３２）であり、
前記送給物篩（３１）と、ろ過物篩（３２）とが、ポートを形成する１つ以上の開口にして、少なくとも１つの該開口が、該開口の周囲に且つ前記多孔質のフィルタ層を貫いて成型により一体形成した、熱可塑性エラストマー材料製のガスケットを含む開口を有し、
前記送給物篩（３１）とろ過物篩（３２）とが、流体が送給物篩（３１）のポートを通して送給物篩（３１）に入り、該送給物篩（３１）から膜層（３３）を通してろ過物篩（３２）に入り、該ろ過物篩（３２）の１つ以上のポートを通してろ過モジュールから出ることを保証するように膜層（３３）の各側に配列されるろ過モジュール。
【請求項５】
ガスケットが射出成型により形成される請求項４のろ過モジュール。
【請求項６】
ガスケットが、円、楕円、多角形から選択した形状を有する請求項４あるいは５のろ過モジュール。
【請求項７】
約３４４．７〜約７５８．４ｋＰａ（約５０〜約１１０ｐｓｉ）の圧力に漏出を生じることなく耐え得る請求項４〜６の何れかのろ過モジュール。
【請求項８】
膜層（３３）が、オレフィン、メタロセンオレフィニックポリマー、ＰＦＡ、ＭＦＡ、ＰＴＦＥ、ポリカーボネート、ビニルコポリマー、ポリアミド、ポリエステル、セルロース、セルロースアセテート、再生セルロース、セルロース複合物、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフェニールスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、及びその混合物から成る群から選択した材料製のものである請求項４〜７の何れかのろ過モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
(発明の分野)
本発明はろ過装置用のシールガスケットに関し、詳しくはろ過装置あるいはろ過装置内での、成型により一体形成されたシールの使用に関する。
【０００２】
(従来の技術)
ろ過装置の使用は良く知られている。ろ過装置は代表的には、取り除きたい様々な分子を含有する液体をろ過するために使用される。使用される基本的な設計フォーマットには３つ、即ち、ホルダ内に平シート状の円盤状膜を納めたものと、この円盤状膜を円筒カートリッジ(プリーツ付きあるいはプリーツ無しあるいは螺旋巻きした)に納めたもの、そして、１つ以上の平フィルタと共にカセットに納めたものがある。
円盤状膜フォーマットでは膜は、上部及び底部の各ホルダプレート間の周囲に沿って液密配列下に保持され、各ホルダの平坦な表面と、この表面の、膜の一方側あるいは両側のナイフエッジ配列部分とがシールを形成する。
【０００３】
カートリッジフォーマットでは、フィルタ要素、即ちプリーツ付きのフィルタの一端もしくは両端に取り付けるキャップのようなフィルタ要素の各端部の出口や液密シールの必要なその他の部分とコアとの間に液密シールを形成する、エポキシあるいはウレタンのような接着材、ヒートシールあるいは溶剤接着法、シリコーンガスケット、がしばしば使用される。
カセットフォーマットでは、液体はマニホルド間に積重させた、あるいはマニホルドプレートに個別にシールした複数のフィルタモジュール内でろ過される。各フィルタモジュールには、モジュールの各外側表面上の篩や不透性の外層といった適宜のスぺーサで分離させた１つ以上のフィルタ層が収納される。各モジュールの一端あるいは両端には、装置内に液体送給物を流入させるのみならず、ろ液及び残留物を装置から流出させ得るようにする一連のポートが備えられる。カセットは、接線流れ(ＨＰＴＦＦを含むＴＦＦ)、デッドエンド流れ若しくは直交流れ(ＮＦ)の何れかの態様下に運転される。
【０００４】
ＴＦＦ運転では流体は、単数あるいは複数の送給物ポートから送給物篩とフィルタとの間の空間に送られ、フィルタを通るろ液流れに対して接線方向でフィルタ表面を横断する。
ＮＦ運転では流体はフィルタ表面位置を直接流れ、膜を通過する流体が膜を通り、残りの分が膜の上流側に残る。
【０００５】
幾つかのモジュールはカセット全体を射出成型した一様な装置とすることでシールされる。米国特許第５，８２４，２１７を参照されたい。しかしながら、こうしたモジュールを使用するためには資本コストの大きなマニホルド設備を新たに入手する必要がある。大抵のカセットでは代表的にはステンレス鋼製の２枚の不透性ホルダプレート間にマニホルド積重体を保持する設計形状が採用され、これらのカセットモジュールでは代表的には、カセットのろ過側は接着材、詳しくはエポキシあるいはウレタン接着材により残留物側からシールされる。接着材はシール手段として使用される他に、１つ以上の流体ポート、詳しくは送給物篩ポートの周囲にも付着され、この送給物ポートを残留物及びあるいはろ液の各ポートから分離するガスケットを創出する。現在、そうしたガスケットは篩と単に同じ高さとされ、多くの用途ではそれで十分である。システムの一体性の維持及び種々のポート間での漏出防止は圧縮性シールに依存している。
【０００６】
しかし、ある種のプロセスではこの形式のシールでは不十分である。例えば、高温及び冷温の流体サイクルが交互に使用されるプロセスではしばしばシール不十分で漏れが発生することが分かった。同様に、複合セルロース強化膜のような圧縮性の膜を特に高圧(３４４．７ｋＰａ(＞５０ｐｓｉ))下に使用すると流体の圧力で膜が圧迫されてシールが破られる。
【０００７】
上述した３つのフォーマットではシールあるいはガスケットを提供する方法は十分なものではなかった。
接着材は化学的相容性が限られ、有意の抽出物源となり、プロセス制御を難しくし、接着強度限界や使用温度限界を生じさせ、またプロセスサイクル時間を増やすことから望ましくない。
【０００８】
流動してシールを形成する物質に加熱要素を接触させる直接的なヒートシールは被ヒートシール物質の厚さを制限するので望ましくない。被ヒートシール物質の厚さが制限されると、ろ過装置の所定の容積内に出現し得る物質層数が減り、望ましからざることには装置のろ過容量が減少する。更には直接的なヒートシールは多段階を要しそれが物質の相容性を制限することや、ろ過要素を直接ヒートシールする基材が要求されることからも望ましくない。
溶剤接着は、溶剤により被ろ過液が環境上制約されることから望ましくない。
【０００９】
加えて、ポリシリコーンベースのような材料を、シール材料、Ｏ−リング、あるいはガスケットとして使用するのは望ましくない。なぜならそうした材料は被ろ過送給物の一部分を自身の構造内に吸収し、吸収した被ろ過送給物部分を次にろ過されるサンプル中に脱着してこれを汚染するからである。更には、これらの自立式のガスケットは補修あるいは交換若しくは組み付け中にしばしば落下し、またしばしば不正座着して漏洩を生じさせる原因を創り出す。更にまた、Ｏ−リングのような遊嵌シールはガスケットシール表面の背後(例えば、Ｏ−リングの内壁と、Ｏ−リングを取り付けるフィルタハウジングの壁との間)にデッドスペースを創出する。このデッドスペースは、シール及びろ過装置の衛生条件及び一体性を損なうバクテリア、カビ、ウィルス、イーストの温床となる。
米国特許第５，０３４，１２４にはフィルタプレート要素及びこのフィルタプレート要素を含むフィルタ要素とが記載される。フィルタプレート要素はその入口端及び出口端間で長手方向に仕切られ、各端部位置には液体供給物及び収集トラフを有している。フィルタプレート要素の上部表面には、フィルタプレート要素をフィルタ要素に押し当てて積極的な液密シールを保証するガスケット要素が配置される。
米国特許第５，４４５，７３７号には、拡散分析用の装置が記載される。この装置では孔付きのガスケットの上下の積重体間にアニオン交換膜が教示される。ガスケットの孔はガスケットの積重整列状況下にチャンバを形成する。
【００１０】
（解決しようとする課題）
本発明によれば、添付の特許請求の範囲の請求項１に記載するようなろ過装置と、このろ過装置を送給物篩及びろ過物篩として使用する、同請求項４に記載するようなろ過モジュールとが提供される。好ましい実施例は各従属項に記載される。
【００１１】
(課題を解決するための手段)
本発明は、例えばろ過モジュールの１つ以上の流体ポートのような被シールろ過要素の周囲にシールを形成することに関する。成型、好ましくは射出成型することのできる熱可塑性材料は、一体の、衛生的な、ガスケットあるいはシールを形成することからその材料として好ましいものである。この熱可塑性材料は、ろ液に対する抽出性及び吸着／脱着性が低くそれがろ液を使用上一段ときれいなものとし、また装置の濾過作用により被ろ過流体からろ別しようとする被ろ過物(例えば、粒状物、バクテリア、ウィルス)以外のものがシール材料から何ら追加あるいは除去されないことを保証するものが使用される。成型により一体形成された好ましい実施例ではシールは、シールに際しての移動あるいは整列不正が防止されるので、シール(密封状態)が常に一貫して同じであることが保証される。最後に、シールを成型により一体形成した好ましい実施例において使用する場合、シールはその背後位置に、もしそうでない場合には微生物を成長させるデッドスペースを有さない。
【００１２】
カセット装置ではシールは篩のような構成部品の少なくとも一方側、好ましくは両側に形成され、構成部品の表面から隆起される。シールは構成部品に成型されるのが好ましく、射出成型されるのが更に好ましい。シールは熱可塑性のポリマー、コポリマーあるいはテルポリマー、熱可塑性エラストマー、ウレタン、特には独立気泡ウレタンのような熱硬化性プラスチック、天然及び合成のゴムから形成することができる。成型されたシールは良好なシールを提供し、カセットの高さ及び幾何学上の変更、もっと目の粗い篩の使用を可能とし、ある場合には、篩として作用し且つ現在使用される接着材よりもずっと良好な浄化性及び低抽出性を提供する開放空間を形成する成型リムを使用することで、篩自体の排除をも可能とする。
かくして、本発明によれば、熱可塑性エラストマーから構成される、フィルタ装置のためのシールが提供される。
【００１３】
また本発明によれば、フィルタ装置上に成型により一体形成された、熱可塑性エラストマーから成る、ろ過装置のためのシール手段が提供される。
更に、本発明によれば、ろ過モジュールであって、少なくとも１つの膜層と、少なくとも１つの送給物篩層と、少なくとも１つのろ過物篩層とを含み、前記少なくとも１つの送給物篩層及び少なくとも１つのろ過物篩層が、これら各層の少なくとも一つの縁部に形成した１つ以上のポートを有し且つ膜の各側で、前記流体が送給物篩層の前記ポートを通して送給物篩層に流入し、この送給物篩層から膜を通してろ過物篩層に入り、ろ過物篩層の１つ以上のポートを通してろ過モジュールの出口に達するように配置され、前記少なくとも送給物篩層及びろ過物篩層の１つ以上のポートが、篩よりもずっと厚く成型されたシールを含み、このシールが送給物篩層及びろ過物篩層の少なくとも一方側から伸延するろ過モジュールが提供される。
【００１４】
また本発明によれば、ろ過モジュールであって、最も外側の、液体不透性を有する金属あるいはプラスチック製のホルダかあるいは、ろ過モジュールの外側層を形成するプラスチックフィルムの何れかであり得る２つの端部キャップ層と、これらの端部キャップ層の内側の１つ以上の篩層と、篩層の内側の１つ以上のフィルタ層と、を含み、少なくとも１つの篩層が送給物層であり且つその周囲縁部の少なくとも１つに１つ以上の一連の送給物流れポートを有し、この送給物流れポートが篩よりもずっと厚く成型したシールによりシールされ、前記厚いシールが篩の少なくとも一方側から伸延するろ過モジュールが提供される。
【００１５】
(発明の実施の形態)
本発明はろ過装置を製造する上で代表的に使用される、膜のポッティング、膜のシール縁部あるいは、フィルタ装置の膜その他を包囲する若しくは支持層、膜ポートあるいは外側縁部あるいは篩ポートにおけるガスケット、Ｏ−リング及びその他の類似のシール部品のようなシール装置に関する。
本発明ではシール装置のために、形成及び使用し易く、低抽出性の、被ろ過流体に対する成分吸収／脱着性の低い材料が選択使用される。こうした材料には、これに限定するものではないが、熱可塑性のポリマー、コポリマーあるいはテルポリマー、熱可塑性エラストマー、のような任意のエラストマー材料、熱硬化性樹脂、例えば、ウレタン、特には独立気泡ウレタン、天然及び合成のゴムが含まれる。
【００１６】
好ましい実施例ではシール装置は、装置の構成部品、特には、シールを保持することのできるプラスチックその他の相当材料(ガラスメッシュ、織布)に射出成型あるいはインサート成型され、装置に一体形成される。これにより、組み立て及び使用が容易であること、シールが常に正しい位置に維持されしかも不整合あるいはシール位置ずれを起こさないことを保証すること、において幾つかの有益性のある一体化されたシールが入手される。更には、成型により一体化したこうした実施例ではシールは、シールと、フィルタ部品との間の、そうでない場合にはバクテリア、イースト、カビ、ウィルスのような微生物が成長してフィルタの一体性や衛生条件を脅かすデッドスペースが排除される。
【００１７】
以下に幾つかの好ましい実施例、詳しくはカセット形式のろ過装置の篩上で使用する本発明の実施例に関して説明する。しかしながら、本発明はこれらの特定実施例に限定されるものではない。
【００１８】
図１には本発明の第１の実施例がカセット形式のろ過装置用の送給物篩として示される。送給物篩１は、装置の送給物、残留物、ろ液の各ポートに夫々相当する一連のポート３、５、７を有している。図示されるように、ポート３は、その周囲に形成され且つこのポート３をその他の各ポートから隔絶するガスケット９を有する。本実施例では各ポート３は、送給物流体をろ過物から分離させておくための、送給物篩のろ液ポートである。図示されるように、ガスケット９は篩を貫いて形成されその一方の側のみが篩の表面よりも隆起されている。
【００１９】
図２には本発明の第２の実施例が示される。送給物篩１１は、ろ過装置の送給物、残留物、ろ過物の各ポートに夫々相当する一連のポート１３、１５、１７を有する。図示されるように、各ポート１３は、このポート１３の周囲に形成され且つポート１３をその他のポートから隔絶するガスケット１９を有する。
【００２０】
図３には図１あるいは図２の何れかの実施例の平面図が示される。図示されるように、送給物篩２０は送給物側２１と残留物側２２とを有し、流体はこの送給物側２１から残留物側２２の方向で篩を横断して流動する。ガスケットに包囲されない５つの送給物ポート２３と、ガスケットで包囲された４つのろ過物ポート２４とが送給物側２１に設けられる。同様に、篩２０の残留物側２２には、ガスケットで包囲された４つのろ過物ポート２４と、ガスケットで包囲されない５つの残留物ポート２５とが設けられる。ガスケットは選択されたろ過物ポート２４を包囲すると共にこれらのろ過物ポート２４をその他のポート２３、２５から隔絶する。ろ過物篩のためには送給物ポート及び残留物ポートにガスケットが形成され、ろ過物ポートにはガスケットは形成されない。
【００２１】
図では円形で示されるガスケットは単に流体ポートを包囲すれば良く、不整形、円形、楕円、長円、三角形あるいは多角形(四角形、長方形、五角形、六角形、八角形、十角形等)のような任意の幾何学的設計形状のものとすることができる。選択される設計形状はろ過装置の機能と干渉しない限りに於いて設計者の判断に基づく。
【００２２】
図４には本発明に従うろ過モジュールの簡略化した断面が示されている。送給物篩３１とろ過物篩３２とが膜３３の各側に位置決めされる。送給物篩３１とろ過物篩３２の外側に隣り合って夫々第１及び第２の端部キャップ層３４及び３５が位置付けられて完成パッケージを構成する。各端部キャップ層３４及び３５は米国特許第５，８２４，２１７に記載されるようなモジュールの一部分として形成した、ステンレス鋼あるいはプラスチック製のプレートあるいは別個の層のような、ろ過装置における端部プレートとすることができる。図示されるように、ガスケット３６が、送給物篩３１とガスケット３６、ろ過物篩３２とガスケット３６の夫々の間部分のシールを維持する。本実施例では流体は、送給物篩３１に形成され、ガスケットで包囲されず且つ被ろ過流体源に結合した１つ以上のポートを通して送給物篩３１に流入する。この流体の一部は膜３３を通過し、ろ過物がろ過物篩３２に形成した１つ以上のポートを介してろ過モジュールから除去される。
【００２３】
図５には本発明に従うＴＦＦ形式のろ過モジュールの簡略化した断面が示される。ろ過モジュールの外側部分は第１及び第２の各端部キャップ層４０Ａ及び４０Ｂから構成される。第１の端部キャップ層４０Ａの内側で且つこの第１の端部キャップ層４０Ａに隣り合って位置決めされる。第１の膜層４２が第１の送給物篩４１の内側で且つこの第１の送給物篩４１に隣り合って位置決めされる。第１の膜層４２の内側にはろ過物篩４３が位置決めされる。ろ過物篩４３の内側、即ち下方には第２の膜層４４が位置決めされ、その内側には第２の送給物篩４５が位置決めされる。第２の送給物篩４５の内側にはろ過モジュールの他の外側端部を形成する第２の端部キャップ層４０Ｂが位置決めされる。流体は１つ以上の送給物ポートを通して第１の送給物篩４１及び第２の送給物篩から流動し、次いで第１及び第２の各膜層４２及び４４を通してろ過物篩４３に送られ、このろ過物篩４３で爾後のプロセス処理のために除去される。
【００２４】
図６にはＮＦ即ち直交流れ形式のろ過モジュールが示される。このろ過モジュールでは送給物篩５１はこの送給物篩の一端に位置付けた１つ以上のポート５２を有している。流体はこれらのポートを貫いてろ過モジュールに入り、一部が膜５３を貫いて流動してろ過物篩５４に収集される。膜を通過しなかった流体部分は膜の上流側で、残留物ポート５５に示されるように残留し、接線流れを生じないようにシールされる。ろ過物は送給物篩５１の、開放状態のポート５２とは反対側の端部に形成した１つ以上のろ過物ポート５６を通して装置から排出される。開放された送給物ポート５２の下方の１つ以上のろ過物ポート５７もまた、チャネリングあるいは接線流れが生じないようにするためにシールされる。
【００２５】
所望であればろ過モジュールを、例えば中央送給物篩や外側透過物篩及びあるいは外側ろ過物篩と、追加のフィルタ層などを使用するその他の配列構成とすることができる。膜層とスぺーサ(送給物篩及び残留物篩)層とを結合して実用装置を形成するべく数多くの変更を実施することが可能である。更には、本発明における各篩及びろ過モジュールは、先に議論したように、接線流れろ過装置、あるいはデッドエンドあるいは直交流れ形式のろ過装置で使用することができる。米国特許第５，７２４，２１７号を参照されたい。
篩は、送給物篩であれ、ろ過物篩あるいは残留物篩であれ、基本的には開放容積が確定された、あるいは多孔質の、篩それ自体のような単一層であり得る。
【００２６】
開放容積形のそうした篩の１つは、膜あるいは端部キャップのような隣接する層の表面に形成したシールリムあるいは外側縁部ガスケットの１つ以上により形成することが可能であり、かくして、隣り合う２つの層、例えば端部キャップ層と膜層との間には空間容積が画定される。この空間容積は篩と同じ様式下に作用し、本発明の目的上この空間容積は篩として取り扱われる。本実施例では単数あるいは複数のリムは、種々の層間に完全なシールが形成されることを保証するためにガスケットと同じ材料で且つガスケットと同じ方法で形成され、ガスケットと同じ高さ寸法に作製される。
【００２７】
図７には、非多孔質のポリエチレンシートから作製され、膜のような別の層に隣り合って組み付けた場合に空間の如きが形成されるようにするリム６２を射出成型した端部キャップ６１が示される。
１つのポートの周囲シールとして、あるいは開放された空間容積の篩を形成する単数あるいは複数のリムとして使用するのに加え、種々の層の表面上あるいは表面内には、流れ配分や滞留時間その他の、装置あるいは装置内の流体の因子を制御するための様々な構造部分を形成することもできる。
【００２８】
本発明をカセット形式のろ過装置の篩に関連する好ましい第１の実施例に関して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、本発明のろ過装置は、相互にクランプされて２つのリングの間で液密配列下に膜を保持することのできる２つのリングを含む、伝統的なフィルタホルダと共に使用することができる。このろ過装置のシールとして熱可塑性エラストマーを使用すれば、液密シールを形成する上で非常に役立つ。所望であれば、フィルタホルダの一方あるいは両方のシール表面に蟻溝その他のアンダーカット配列のような溝を設け、熱可塑性エラストマーをこの溝内に成型してシール表面及び溝から隆起させることでフィルタホルダ用のシール装置を形成することができる。
【００２９】
本発明は、図８に示すような、ろ過装置７２をマニホルドプレート７３に結合するために使用するガスケット７１を形成するために使用することもできる。こうしたガスケットは、所望に応じて然るべく前形成するかあるいは形成しておくことができるが、組み立て中に装置から脱落しないことを保証するために、あるいは組み立て中に不整合状態となってシール位置ずれを生じないことを保証するために、これを成型して一体形成することが好ましい。再使用部品にシールを形成する場合、そうした部品へのシールの接着力は、部品の通常の使用及び取扱中にはシールが然るべき位置に止まるが、必要時間経過後にシールを取り外し及び再配置することができることを保証するに十分なものであることが好ましい。
【００３０】
あるいは、本発明は図９に示されるように、カートリッジフィルタ装置８２に於いて伝統的なシリコーンあるいはＰＴＦＥ樹脂のＯ−リングに代えて使用するＯ−リングシール８１を形成するために使用することができる。現在、カートリッジハウジングの設計形状では代表的には装置のＯ−リングを保持する周囲部分に沿って浅い凹所が形成される。本発明のＯ−リングはこの凹所に直接埋め込むように、あるいは所望であればそうした凹所を、Ｏ−リングが成型により一体形成され且つ然るべく止まることを保証する、蟻溝のようなアンダーカットあるいは保持特徴を有するように改変することができる。
【００３１】
篩は、もしこれを使用する場合は、織った、織らない、あるいは多孔質構造の、ポリエチレン、ポリプロピレン、ガラス繊維、ガラス、カーボンあるいはポリエステルの篩、不織布あるいは商標名ＴＹＶＥＫあるいはＴＹＰＡＲ紙のような織らない篩としても良い。篩はスクリムの形態の、あるいは、高多孔質の膜のような多孔質フィルムのようなものとすることもできる。あるいはまた、篩は一連の孔、溝あるいは開口を形成したフィルムから作製し得、あるいは、格子状構造を注型したものであっても良い。
【００３２】
膜は、超高分子重量のポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＶＡコポリマー及びαオレフィン、メタロセンオレフィニックポリマー、ＰＦＡ、ＭＦＡ、ＰＴＦＥ、ポリカーボネート、ビニルコポリマー(例えばＰＶＣ)、ポリアミド(例えばナイロン)、ポリエステル、セルロース、セルロースアセテート、再生セルロース、セルロース複合物、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフェニールスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンフルオリド(ＰＶＤＦ)、及びそれらの混合物を含む、ポリエチレンのようなオレフィンから選択したポリマーから形成した、微孔質膜、限外ろ過膜(ＵＦ)、ナノろ過膜あるいは逆浸透膜であり得る。膜の選択は、用途、所望のろ過特性、ろ別するべき粒状物の形式及び寸法に依存する。
【００３３】
端部キャップ、入口、出口、ハウジング、スぺーサ、リテーナ、マニホルド、カプセルなどのような、本発明のシールを付着させ得るところのその他のフィルタの構成部品は、例えば金属、セラミック、ガラスあるいはプラスチックのような様々の材料から作製することができる。これらの構成部品は、比較的低コストであり且つ良好な化学的安定性を有することから、ステンレス鋼、特に３１６ステンレス鋼あるいはアルミニュームから形成するのが好ましく、あるいはもっと好ましくは、ポリオレフィン、特にポリエチレンやポリプロピレン、ホモポリマーあるいはコポリマー、エチレンビニルアセテート(ＥＶＡ)コポリマー、ポリカーボネート、スチレン、ＰＴＦＥ樹脂、熱可塑性ペルフルオリネーテッドポリマー(例えばＰＦＡ)、ナイロンその他のポリアミド、ＰＥＴ及び任意の上記の混合物のようなプラスチックから形成される。
【００３４】
シールは任意のエラストマー材料から形成される。材料は極めて弾性のものである必要はないが、シールを曲げるあるいは圧縮中に隣り合う層とのシールを維持するための幾分かの能力を有するべきである。シール材料は約６０〜約１００のジュロメータ値を有するのが好ましく、好適な材料には、これに限定するものではないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＶＡコポリマー(例えばＰＶＣ)、ポリアミド(例えばナイロン)、ポリエステル、アクリロニトリルーブタジエンスチレン(ＡＢＳ)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフェニールスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンフルオリド(ＰＶＤＦ)、及びそれらの混合物、熱可塑性エラストマー(例えば商標名Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅポリマー)、ＥＰＤＭゴム、熱硬化性樹脂(例えば独立気泡ウレタン)や天然あるいは合成のゴムが含まれる。
【００３５】
材料は、本発明の好ましい方法である射出成型で使用することができるように熱硬化性樹脂あるいは熱硬化性エラストマーとするのが好ましい。そうした好ましい材料の１つは、オハイオ州ＡｋｒｏｎのＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社から入手することのできる、ジュロメータ値約８０の商標名ＳＡＮＴＯＰＲＥＮＥである。好ましい熱可塑性樹脂には、低密度の、線形低密度の、中庸密度及び高密度の各ポリエチレン、ポリプロピレン、ＥＶＡコポリマーが含まれる。
【００３６】
シールは、ろ過装置の一部或は構成部品にシールを成型することにより好ましく形成される。シ−ルは部品に射出成型するのが好ましい。熱可塑性エラストマーや熱可塑性樹脂は射出成型プロセスのために好ましいものであるが、ゴムあるいはウレタンのような熱硬化性樹脂を使用することもできる。シールは篩の両側に射出成型された１つの部片として形成するのが好ましい。ガスケットの如きを形成するために、最終的なガスケットの設計形状の半分に各々相当する２つの型を作製し、これを送給物篩の各側に相互に整列状態で配置する。次いで、熱可塑性エラストマーあるいは溶融した熱可塑性樹脂、その他の選択されたシール材料を一方あるいは両方の型部片に注型して型にシール材料を充填し、かくして所望のガスケットを送給物篩に成型により一体形成する。
【００３７】
本発明に従うモジュールは代表的には以下の様式、即ち、好ましくは送給物篩であるところの篩に、相互に反対向きの最も外側の縁部の少なくとも一方、好ましくは両方に一連の孔を設ける様式下に形成される。本発明に従うシールは所望のポートの周囲に形成され且つ固定される。
【００３８】
本発明の篩あるいはそうした篩を収納するモジュールを使用する接線方向流れのろ過装置において、送給物ポート、残留物ポート、ろ過物ポートは、装置に入る流体送給物が少なくとも１つの送給物チャンネルに入り、単数あるいは複数の送給物篩層を通り、膜層を貫いてろ過物流れを形成する、若しくは膜層に保持されて残留物流れを形成するように配列される。残留物流れは残留物ポートの１つ以上を通して装置から除去され、ろ過物流れは１つ以上のろ過物ポートを通して除去される。所望であれば１つ以上のろ過物入口ポートと１つ以上のろ過物出口ポートとを形成してろ過物の幾分かをろ過物篩層に再循環させ、ろ過物側に接線方向流れが生じるようにすることができる。こうすることで、装置内部の経膜的な圧力を制御することができる。
【００３９】
本発明のデッドエンド流れろ過装置では送給物ポート及びろ過物ポートは相互にシールされ、ろ過物のみがモジュールから回収される。
以上、本発明を実施例を参照して説明したが、本発明の内で種々の変更をなし得ることを理解されたい。
【００４０】
(例１)
送給物篩を有し、この送給物篩の各側から約０．１２７ｍｍ(０．００５ｉｎ)の高さで熱可塑性エラストマーを射出成型したガスケットを有するＴＦＦ形式のろ過モジュールを作製した。ガスケットを形成する熱可塑性エラストマーはジュロメータ値８０の商標名Ｓａｎｔｏｐｒｅｎｅエラストマーであった。ろ過モジュール内の複合再生セルロース膜の１層には、ミリポア社から入手することのできる、圧縮の比較的容易なＰＬ複合物が使用された。
商標名ＰＥＬＬＩＣＯＮ  Ｍａｘｉカセットとして知られる比較用のろ過モジュールを、送給物篩のシールに標準のエポキシを使用した点を除き上記ろ過モジュールと同様にして形成した。このシールは篩表面と高さを同じとした。
【００４１】
両ろ過モジュールを、マサチューセッツ州ベドフォードのミリポア社から入手することのできる商標名ＰＥＬＬＩＣＯＮ  ＳＳベンチトップマニホルドで約２．５４ｃｍ当たり約１５８．７５７ｋｇ(３５０ｉｎｌｂｓ)のトルク下に試験した。各ろ過モジュールには水を流体として使用する冷／温の各サイクルを５回かけた。温サイクルでは２時間、５０℃の温度下に、送給圧力を４１３．７ｋＰａ(６０ｐｓｉ)とし、次いで残留物圧力を２４１．３ｋＰａ(３５ｐｓｉ)とし、冷サイクルでは５℃下の冷蔵庫内に１８時間静止保管した。各カセット、即ちろ過モジュールのシールの一体性を、各サイクル間で７５８．４ｋＰａ(１１０ｐｓｉ)までの６８．９ｋＰａ(１０ｐｓｉ)間隔で試験した。
【００４２】
両ろ過モジュールのシールの一体性試験の結果を図１０のグラフにプロットした。ガスケットを設けたろ過モジュールのシールは試験を通して一体性を維持していることが明瞭に示されている。ガスケットを設けない伝統的なろ過モジュールでは本発明のろ過モジュールにおける高い初期圧力抵抗を達成できず(７５８．４ｋＰａ(１１０ｐｓｉ)に対して５５１．６ｋＰａ(８０ｐｓｉ))サイクルを重ねるにつれシール能力は低下している。
【００４３】
本発明は現在入手することのできる装置に対し幾つかの点で有益なものである。
先ず、そして最も有益には、本発明によれば従来可能であったよりもずっと高圧縮性の膜、例えば複合セルロース膜を使用することができるようになる。こうした膜は非常に効率的であるがその構造故に容易に圧縮されて漏出を生じるシール上の問題を有していたのであるが、本発明はこの問題を解決し、かくしてろ過装置での全く新規な部類の膜の使用を可能とする。
【００４４】
次に、本発明によれば、伝統的な膜か若しくは圧縮性のずっと高い新規な膜と共に、こうしたろ過用途で高圧を使用することが可能となる。同様に、本発明はろ過用途では極めて一般的な交互する冷／温サイクル(ろ過時の冷温サイクル、内部バッチクリーニング時の高温サイクル)において弾性を有する。データが明示するように、そうした熱サイクルは本発明を使用するろ過装置の性能に何ら影響を与えない。
更に、本発明によれば、ポートのシール幾何学を円形以外の異なるものとすることが可能であり、シール面積を、シールを接着するポートで可能であったよりもずっと、全体的に直径の小さいものとすることができる。
また、本発明によれば、非常に目の粗い篩あるいは膜を使用する場合、接着シールにおいて生じていたような篩あるいは膜のオーバーフィリングが生じないために、ずっと厚い篩及びあるいは目の粗い篩あるいはろ過膜を使用することが可能である。
【００４５】
また、本発明によれば、伝統的には篩で充填されていた、隣り合う各層間にリム／スぺーサを形成することから、カセットフォーマットにおいて物理的な篩に代えて開放容積空間を使用することが可能となる。
本発明によれば、成型により一体形成したガスケット、シール装置、Ｏ−リングを、一定構成の装置と共に使用することが可能となり、所望範囲よりも外側への材料飛散はあったとしても僅かである。この点は、エポキシやウレタンを使用する現用装置では実現し得ないものある。
本発明によれば、形成及び使用が容易で、低抽出性で、被ろ過流体からの成分の吸収／脱着性の低いシール装置の使用が可能となる。
【００４６】
シールを成型により一体形成した好ましい実施例を使用する場合、組み立て及び使用が容易である点で幾つかの有益性を有するところの、一体化され、常に正しい位置に保持されしかも不整合あるいは位置ずれを生じ得ないシールが装置において入手される。更には、一体形成したシールによれば、シールと、このシールを接合する部品との間の、そうでない場合にはバクテリア、イースト、カビあるいはウィルスのような微生物が成長してフィルタの一体性及び衛生条件を脅かすところのデッドスペースが排除される。
【００４７】
（発明の効果）
ろ過装置用のガスケットを作製するための良好な材料及び方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例の断面図である。
【図２】  本発明の別の実施例の断面図である。
【図３】  図１及び図２に示す実施例の何れかの平面図である。
【図４】  ＴＦＦ形式のろ過モジュールにおける本発明の実施例の断面図である。
【図５】  ＴＦＦ形式のろ過モジュールにおける本発明の他の実施例の断面図である。
【図６】  直交流れ(ＮＦ)形式での特別の設計形状の他の実施例の断面図である。
【図７】  隣り合う層と共に、本発明に従う篩として作用する開放容積あるいは開放空間を形成する、射出成型された端部キャップ層の部分側面図である。
【図８】  フィルタ装置をカセットフォーマットのマニホルドプレートに結合する状態で示す本発明のガスケットの使用状況を表す分解斜視図である。
【図９】  シリコーン製のＯ−リングを本発明の熱可塑性エラストマー製のＯ−リングと交換する状況でのカートリッジの斜視図である。
【図１０】  例１の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  送給物篩
３、５、７  ポート
９、１９、３６、７１  ガスケット
１１、２０、３１  送給物篩
１３  送給物ポート
１５  残留物ポート
１７  ろ過物ポート
２１  送給物側
２２  残留物側
２３、５２  送給物ポート
２４、５６、５７  ろ過物ポート
２５、５５  残留物ポート
３２、４３、５４  ろ過物篩
３３  膜
３４、４０Ａ  第１の端部キャップ層
３５、４０Ｂ  第２の端部キャップ層
４１  第１の送給物篩
４２  第１の膜層
４４  第２の膜層
４５  第２の送給物篩
６１  成型端部キャップ
【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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