(57)【要約】      （修正有）【課題】任意で再生され得る経済性の向上を可能にするフィルタモジュールを提供する。【解決手段】デッドエンド濾過工程またはクロスフロー濾過工程に使用するフィルタモジュール５２，５４であって、フレーム要素６２，６４の互いに対向する側に第１の開口部と第２の開口部を画定する２つのつ略平坦な面を備えるフレーム要素と、シート材料の形をとる第１および第２のフィルタメディア５６と、フレーム要素と２つのフィルタメディアとにより画定および画成された空間であって、フィルタメディアの第２の側が、空間に面するように配設される空間とを備え、第１および第２のフィルタメディアが、液密状態でフレーム要素に取り付け可能であるとともに、フレーム要素の第１の開口部および第２の開口部をそれぞれ完全に覆い、フレーム要素が、空間からフィルタモジュールの外部への流体流路を提供する１つまたは複数のポートを収容するフィルタモジュール。【選択図】図３Ａ
2016030257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デッドエンド濾過工程またはクロスフロー濾過工程に使用するフィルタモジュールであって、
フレーム要素の互いに対向する側に第１の開口部と第２の開口部を画定する２つの略平坦な面を備える前記フレーム要素と、
シート材料の形をとり、各々が第１の側面と第２の側面とを有する第１のフィルタメディアおよび第２のフィルタメディアであり、液密状態で前記フレーム要素に取り付け可能であるとともに、前記フレーム要素の前記第１の開口部および前記第２の開口部をそれぞれ完全に覆う、第１のフィルタメディアおよび第２のフィルタメディアと、
前記フレーム要素と前記第１のフィルタメディアおよび前記第２のフィルタメディアとにより画定および画成された空間であり、前記第１のフィルタメディアおよび前記第２のフィルタメディアの前記第２の側が、前記空間に面するように配設される、空間と
を備え、
前記フレーム要素が、前記空間から当該フィルタモジュールの外部への流体流路を提供する１つまたは複数のポートを収容する１つまたは複数のフレームセクションを備える、フィルタモジュール。
【請求項２】
前記フレーム要素と前記第１のフィルタメディアおよび前記第２のフィルタメディアとにより画定される前記空間が一体的な空間として設計される、請求項１に記載のフィルタモジュール。
【請求項３】
構造要素が前記空間内に収容され、前記構造要素が、前記フィルタメディアを変形させ、これにより、未濾過液流体流れを、所定の流れ方向に、好ましくは略均一な方向に導くための流れチャンネルを形成する案内要素を備え、前記流れ方向が、前記空間内の前記流体流れに対して斜めに配向されることが好ましく、前記空間が、濾過液空間として設計されることが好ましい、請求項１または２に記載のフィルタモジュール。
【請求項４】
形成された前記流れチャンネルが、真っ直ぐな形態または円弧状形態を有する、請求項３のフィルタモジュール。
【請求項５】
未濾過液用の前記流れチャンネルが、前記流れ方向に減少する断面積を有し、好ましくは、前記フィルタメディアの表面に直交する方向に測定される前記流れチャンネルの高さが、前記流路の長さ方向に沿って最大で約２０％減少する、請求項３または４に記載のフィルタモジュール。
【請求項６】
スペーサ要素が、前記第１のフィルタメディアと前記第２のフィルタメディアとを互いに離間した形態で支持する前記空間内に収容され、
任意で、前記スペーサ要素が、案内要素を備えるとともに、構造要素として追加的に働くように構成されている、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフィルタモジュール。
【請求項７】
ポートを収容する前記フレーム要素の前記フレームセクションが、好ましくは熱可塑性材料の外向き突起を備え、任意で、前記突起がフランジの形をとり、好ましくは、前記フランジが、隣接して位置決めされた更なるフィルタモジュールのフレームセクションとの形状嵌合をもたらすように設計されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のフィルタモジュール。
【請求項８】
前記フィルタメディアが膜および積層フィルタメディアから選択され、任意で、前記それぞれの膜および前記積層フィルタメディアがスペーサ要素を組み込んでいる、請求項１〜７のいずれか一項に記載のフィルタモジュール。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の前記フィルタモジュールの２つ以上を備えるフィルタモジュールセットであって、
前記フィルタモジュールが積層体として配設され、該積層体からなる連続するフィルタモジュールにおける前記フィルタメディアの前記それぞれの第１の側の間に所定の間隔が空けられており、
好ましくは、ポートを収容する前記フレームセクションが、前記積層体の１つまたは複数の共通の側面に位置決めされ、
任意で、前記フィルタメディア間の前記所定の間隔が、略均一な断面積の流れチャンネルが形成されるような間隔である、フィルタモジュールセット。
【請求項１０】
前記積層体内における２つの連続するフィルタモジュールの第１の表面が、開放した流体流路を提供する第１の側の支持構造により支持され、前記支持構造が、任意で、前記第１の表面に沿って流れる前記流体に対して流れチャンネルを提供する案内要素を備える、請求項９に記載のフィルタモジュールセット。
【請求項１１】
未濾過液用の入口端部と濃縮液用の出口端部が、前記フィルタモジュールの互いに対向する端部に配設され、これにより、前記積層体を通る前記未濾過液用の好ましくは真っ直ぐなまたは円弧状の非偏向流体流路を提供する、請求項９または１０に記載のフィルタモジュールセット。
【請求項１２】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の前記フィルタモジュールの１つもしくは複数および／または請求項９〜１１のいずれか一項に記載の前記フィルタモジュールセットの１つもしくは複数を収容するハウジングを備える濾過装置であって、
当該濾過装置の前記ハウジングが、未濾過液入口と、濾過液出口と、任意で濃縮液出口とを備える、濾過装置。
【請求項１３】
当該濾過装置が供給空間を備え、任意で、前記フィルタモジュールおよび／または前記フィルタモジュールセットに対して略均質な未濾過液供給流れを提供する未濾過液入口と流体接続した状態にある未濾過液供給分配器を備え、任意で、前記未濾過液供給分配器が、前記供給空間内において前記未濾過液の流体流れを分配するインサートを備える、請求項１２に記載の濾過装置。
【請求項１４】
供給入口の断面が、前記フィルタモジュールの供給チャンネルの組み合わせた断面よりも小さく、好ましくは、前記ハウジングの前記供給入口の前記断面と前記フィルタモジュールの前記供給チャンネルの前記組み合わせた断面との比が、約１：２以下である、請求項１２または１３に記載の濾過装置。
【請求項１５】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の複数のフィルタモジュールを組み立てて積層体を形成する方法であって、
第１のフィルタモジュールを組立治具の上に位置決めするステップと、
第２のフィルタモジュールを前記第１のフィルタモジュールの上にかつ前記第１のフィルタモジュールと位置合わせされるように位置決めするステップと、
前記第１のフィルタモジュールと前記第２のフィルタモジュールとを連結して積層体を形成するステップと、
任意で、更に別のフィルタモジュールを前記積層体の上に１回または複数回位置決めし、新たに位置決めされた前記フィルタモジュールをこれまでに形成された前記積層体に連結するステップ、または
代替的に、複数の前記フィルタモジュールのうちの２つ以上から全てまでのフィルタモジュールを前記組立治具の上に位置決めし、複数の位置決めされた前記フィルタモジュールを１ステップで連結して積層体を形成するステップと、
複数の前記フィルタモジュールのうちの最終的に残ったフィルタモジュールを前記これまでに組み立てられた積層体の上に位置決めし、前記フィルタモジュールを前記積層体に１ステップで連結するステップと、
任意で、このステップを前記フィルタモジュールの全てが１つの積層体として組み立てられるまで繰り返すステップと、
好ましくは、前記フィルタモジュールの位置決めの際に、ポートを収容する前記フレームセクションが、前記積層体の１つまたは複数の共通の側面に位置決めされる、複数のフィルタモジュールを組み立てて積層体を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デッドエンド濾過工程またはクロスフロー濾過工程に使用するフィルタモジュールに関する。
【０００２】
本発明は更に、積層体の形で組み立てられた本発明のフィルタモジュールの２つ以上を備えるフィルタモジュールセットに関する。
【０００３】
本発明の別の態様は、本発明のフィルタモジュールの１つもしくは複数および／または本発明のフィルタモジュール積層体の１つもしくは複数を備える濾過装置に関するものである。
【０００４】
本発明の更に別の態様は、複数のフィルタモジュールを組み立てて積層体を形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００５】
デッドエンド濾過工程およびクロスフロー濾過工程は、流体を処理する多数の分野、特に食品および飲料産業、化学産業、製薬産業、バイオテクノロジーおよび環境用途において使用される。
【０００６】
濾過工程は、生産工程の一部としての大規模工程または実験室でのより小規模な工程であってもよい。
【０００７】
これらの利用分野のためのフィルタモジュールが広く知られている。
【０００８】
ＰＣＴ公報である国際公開第２００６／０４４７１１号パンフレットには、様々な流体および／または流体成分を精製、分離、および／または濃縮する働きをする分離要素が開示されている。分離要素は、膜を支持するための板状部材を含むポリマー構造部材の両側に熱接合される透過膜を含む。膜および構造部材により画成された空間は、膜を支持し接合する働きをする板状部材上の多数の突起により複数のチャンネルに分割される。複数の分離要素は、積層体として組み立てられ、互いに封着されて、分離モジュールを形成してもよい。
【０００９】
国際公開第００／４７３０７号パンフレットは、供給チャンネルと、互いに隔離されかつ供給流れの方向に直交して延びる複数の透過液通路と、供給チャンネルの剪断領域と透過液通路との間に位置決めされた多孔質メディア（典型的には膜）とを備えるクロスフロー分離装置を開示している。分離装置は、高剪断速度で動作するように設計される。各透過液通路における透過液流れおよび／または膜間圧力は、個別に制御される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
両タイプの濾過工程（すなわち、デッドエンド濾過とクロスフロー濾過）において、容易に取り扱われかつ一回の使い切りまたは使い捨てモジュールとして設計されていない場合に任意で再生され得るフィルタモジュールを提供することが重要である。
【００１１】
本発明の目的は、上記の要求を満たすことであり、かつ濾過工程の経済性の向上を可能にするフィルタモジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この目的は、請求項１に定義されるフィルタモジュールにより達成される。
【００１３】
本発明のフィルタモジュールの基本構造は、フィルタモジュールの互いに対向する側に開口部を画定する互いに対向する２つの略平坦な面を備えたフレーム要素を備える。開口部は、フィルタメディアのシート材料により完全に覆われる。フィルタメディアの第２の側は、フレーム要素内に設けられた空間に面するように配向される。
【００１４】
好ましくは、フレーム要素は、単一体の構成要素として一体形成される。
【００１５】
フレーム要素の互いに対向する側におけるフレーム要素の２つの面を平行に配設してもよい。
【００１６】
フレーム要素は、全体として略平坦形態を有してもよい。
【００１７】
大規模生産に使用される場合、特にモジュールにより提供されるフィルタ表面の平方メートル当たりのコストとして計算される場合には、モジュールの製造コストに加えて、充填密度が重要である。
【００１８】
フィルタモジュールの高充填密度が望ましい場合には、２つの面の平行配向が好ましい。これにより、特にフィルタメディアに直交する方向に測定される小さい厚さまたは総高さでの、全体としてのフレーム要素とフィルタモジュールの平坦形態が可能となる。
【００１９】
本発明のフィルタモジュールを外側から内側または内側から外側への流体流れ方向で使用してもよい。外側から内側への方向で使用される場合、フィルタメディアの第１の側は上流側として動作し、第２の側は下流側として動作し、モジュール内に設けられた空間は、濾過液空間または透過液空間として働く。内側から外側への方向で使用される場合、第２の側はフィルタメディアの上流側として動作し、第１の側はフィルタメディアの下流側として動作する。次いで、モジュール内に設けられた空間は、未濾過液を受け入れる。
【００２０】
多くの場合、プラスチック材料が好ましい材料であるが、フレーム要素を、限定されるものではないが、プラスチック材料、セラミックおよび金属を含む、広範囲の材料で作製してもよい。
【００２１】
フレーム要素は、本発明のフィルタモジュールを自立モジュールとして提供するように設計されてもよく、これにより、例えば、複数のフィルタモジュールを１セットとして組み立てて積層体を形成するときの、モジュールの取り扱いが簡略化される。
【００２２】
典型的には、フィルタメディアは、フレーム要素に取り付けられる。フィルタメディアは、好ましくはメディアをフレーム要素に溶着することにより、液密状態でフレーム要素に取り付けられる（つまり、フレーム要素に封着される）ことが好ましい。これにより、組み立て後および積層体に組み立てられるかまたは濾過装置として組み立てられる前に個々に完全性試験が実施され得るフィルタモジュールを得てもよい。
【００２３】
本発明は、数多くの利点を備えたフィルタモジュールを提供し、特に高流量および最小限に抑えた圧力降下でのクロスフロー濾過を可能にする。このことは、短い経路長さを可能にし、死空間を最小限に抑えるフィルタモジュールの入口端部から出口端部への未濾過液流体流れの流れ方向の向き変える必要がないことにより達成される。
【００２４】
本発明によるフィルタモジュールを、頑丈な耐圧形態に容易に設計し製造してもよい。
【００２５】
加えて、本発明のフィルタモジュールは、濾過装置内における高充填密度を可能にし、そしてまた、隣り合うフィルタモジュール間に正確な流れチャンネル幾何学形状を備えたフィルタモジュール積層体に複数のフィルタモジュールを予め組み立てることを可能にする。
【００２６】
更に、本発明によるフィルタモジュールを、使い捨てモジュールとして容易に設計することができる。
【００２７】
本発明の更なる態様によれば、本発明のフィルタモジュールの２つ以上を請求項９に定義される積層体として配設することにより、濾過能力を必要なレベルまで容易に拡大してもよい。
【００２８】
ガスケットまたは別体のシール要素を使用せずに、本発明のフィルタモジュールを積層体の形で組み立てることが可能であり、これにより、取り扱いが簡略化されるだけでなく、そのように形成された積層体の信頼性が向上する。
【００２９】
本発明のフィルタモジュールは更に、入口および出口マニホールドを予め組み立てられた積層体に組み込むことを可能にする。
【００３０】
本発明の別の態様によれば、請求項１２に記載されるような濾過装置を提供してもよい。
【００３１】
本発明によるフィルタモジュールは、本発明のフィルタモジュールを組み込んだ開放チャンネル濾過装置の設計を可能にする。このような開放チャンネルシステムを、高粘性流体の処理のために、ならびに大量の粒子および／または大粒径（例えば、５０μｍ以上）の粒子を含む予め濾過されていない懸濁液の処理のために使用してもよい。
【００３２】
更に、本発明の更なる態様によれば、本発明のフィルタモジュールを効率良く組み立てる方法が提供される。このような方法は、請求項１５に定義されている。
【００３３】
本発明のフィルタモジュールを製造するために使用すべき好ましいフィルタメディアは膜である。本発明のフィルタモジュールに使用するのに特に適した膜は、参照により全体が本明細書に組み込まれる、国際公開第２００６／０４４７１１号パンフレットに開示されている。支持膜および非支持膜を本明細書によるフィルタメディアとして使用してもよい。
【００３４】
フレーム要素内に設けられかつフィルタメディアにより画成された空間は、一体的な空間（すなわち、空間の全域が互いに流体接続した状態にあり、かつ空間内に略均一な圧力状態が存在する）として設計されることが好ましい。
【００３５】
積層体内における２つの隣り合うフィルタモジュール間の未濾過液用の流体流路を、略連続的に減少する断面積を備えるように設けてもよい。これにより、圧力状態、特に流体流路に沿った圧力降下が略一定であり得、略一定の流体流量が達成される。更に、この特徴は、断面を流路の長さに沿った未濾過液の流量の減少に適合させることを可能にする。
【００３６】
他の特定の用途、例えば、フィルタモジュールの入口から出口端部への流体流路に沿った粘度の大幅な増加が観察される流体の単一通過クロスフロー濾過では、生じる剪断力の制御が重要である。本発明のフィルタモジュールを、未濾過液の流体流路に対して略連続的に増加する断面積を与えることによりかかる要件を満たすように容易に適合させてもよい。
【００３７】
流体流路の断面積の適合を異なる方法で達成することができる。
【００３８】
２つの面の楔状形状の配置のフレーム要素を選択することで、フレーム要素に対する流体流れの方向に応じて、未濾過液用の流体流路の略連続的に減少または増加する断面積を備えた流体流れ通路を積層体内における２つの隣り合うフィルタモジュール間に提供する。本発明のフィルタモジュールのこれらの変更形態は、フィルタメディアの表面に直交する方向における流体流路の減少または増加する高さを示している。
【００３９】
更に、フレーム要素には、全長（平坦形態）にわたって略一定の厚さまたは総高さを有する、ポートを収容する前記フレームセクションを更に設けてもよい。
【００４０】
流体流路に対して略連続的に減少または増加する断面積を与える別の方法は、フィルタメディアの表面に平行な方向に流体流路の幅を変化させることである。
【００４１】
更に、流体流路の断面積を変更する両方の方法を互いに組み合わせることができる。
【００４２】
フィルタモジュールの低背（すなわち低い総高さ）が望ましい場合には、フレーム要素のフレームセクション内に設けられるポートの断面が制限される。それゆえ、多数のポートによる総断面積の増加が達成され得るように、流体通路の長さおよび同様にポートを収容するフレームセクションの長さを増加させることが好ましい場合がある。
【００４３】
本発明のフィルタモジュールをデッドエンド濾過およびクロスフロー濾過において等しく使用してもよいが、典型的には、デッドエンド濾過で動作するように特別に設計されたフィルタモジュールが、未濾過液の流路長さと未濾過液流路に直交する方向におけるフィルタモジュールの幅との比が１より大きいことを示し、それに対して、クロスフロー濾過用に特別に設計されたフィルタモジュールが、未濾過液の流路長さと未濾過液流路に直交する方向におけるフィルタモジュールの幅との比が１未満であることを示す。
【００４４】
好ましくは、本発明のフィルタモジュールのフィルタメディアの少なくとも１つは、フレーム要素に隣接する領域内の上流側に構築される。
【００４５】
好ましい実施形態では、構造要素をフィルタモジュールの濾過液／透過液空間内に組み込んでもよく、前記構造要素が、フィルタメディアのシート材料を変形させる働きをし、これによりフィルタメディアを構築する。
【００４６】
より好ましくは、構造要素は、案内要素により画定される方向に未濾過液の流体流れを導く流れチャンネルがフィルタメディアの上流側に得られるように、フィルタメディアのシート材料をある程度変形させる案内要素を備える。これらの流れチャンネルは、フィルタメディアの上流側の略全てに未濾過液の均一な流体流れを提供してもよい。この特徴は、本発明のフィルタモジュールの有効寿命を最大化する。構造要素を、プラスチック材料、セラミックおよび金属を含む、様々な材料で作製してもよいが、プラスチック材料が好ましい。
【００４７】
フィルタメディアの上流側に流れチャンネルを生成する案内要素は、フィルタモジュールの入口端部において流体流路に対して与えられる断面積がせいぜい約３０％以下程度に低減されるように、未濾過液の流体流れ方向に直交する断面積が制限されることが好ましい。より好ましくは、フィルタモジュールの案内要素の断面積は、出口端部における流体流れに対してフィルタモジュールにより与えられる断面積の約１％〜約２０％、より好ましくは約１％〜約１０％に達する。最も好ましくは、案内要素の断面積は、約１％〜約５％に制限される。
【００４８】
前述の制限の範囲内において、フィルタエレメントの利用可能な表面の減少が容易に許容される。
【００４９】
前述の案内要素の好ましい断面積は、フィルタモジュールの入口から出口端部への略均一な断面積または減少する断面積の流体流路を有するフィルタモジュールに適用される。
【００５０】
しかしながら、入口端部から出口端部への流体流路の増加する断面積が望ましい場合には、入口端部ではなく出口端部においてフィルタモジュールにより与えられる断面積に対して同じ推奨が適用される。
【００５１】
未濾過液の流体流路の断面積が入口端部から出口端部に減少または増加するように設計される用途では、案内要素は、流路の長さに沿って案内要素の幾何学形状が異なっていてもよい。
【００５２】
好ましくは、断面積の減少または増加は、フィルタメディアの表面に直交する方向に測定される断面積の高さを変更することにより行われる。
【００５３】
典型的には、開口部を画定するフレーム要素の面は、上述のように、楔形状の形態で提供される。このような断面積の減少または増加は、約２０％に制限されることが好ましい。
【００５４】
好ましくは、案内要素により画定される流れ方向は、斜めに、特に一体的な濾過液／透過液空間内の濾過液／透過液の流体流れに直交して配向される。このような配置は、未濾過液用、濾過液／透過液用および任意の濃縮液用の入口および出口開口部が、ハウジング内に容易に収容され得、かつ更に、生産環境への連結または生産環境からの切り離しのために容易にアクセス可能であるという利点を有する。
【００５５】
多くの場合、フレーム要素のフレームセクション内のポートは、濾過液／透過液出口を提供する。好ましくは、フィルタモジュールは、ポート（例えば、濾過液／透過液出口）として働く両端部に配設された２つのフレームセクションを備える。多くの場合、フレーム要素は矩形状を有する。
【００５６】
好ましくは、ポートを収容するフレーム要素のフレームセクションは、フレーム要素に取り付けられたフィルタメディアの第１の側を越えて延びるように設計される。
【００５７】
これにより、積層体として組み立てられた隣り合う２つのフィルタモジュールのフレーム要素を、好ましくは封止状態で互いに直接連結してもよく、その一方で、隣り合うモジュールのフィルタメディアの第１の表面が、十分に間隔を置いて配置され、それら表面間に流体流れチャンネルを形成する。
【００５８】
代替的に、別体のスペーサ要素を、隣り合うフィルタモジュールのフレーム要素を連結するために使用してもよく、かつ別体のスペーサ要素が、フィルタモジュールのフィルタメディアの第１の側間に十分な間隙を提供してもよい。
【００５９】
好ましくは、フレーム要素の平坦な面は、フィルタメディアの縁が封止状態で取り付けられ得るリム領域を備える。
【００６０】
好ましい実施形態によれば、ポートを備えるフレームセクションは、これらのフレームセクションを連結する部分よりも厚い縁部分を備える。積み重ねられた形態では、より厚いフレームセクションが、積層体内に隣接した２つのフィルタエレメントのフィルタメディアの間隙を提供し、この間隙が未濾過液用の流体流路を提供する。このような好ましい形態では、追加のスペーサ要素を２つの隣り合うフィルタモジュール間に設ける必要がなく、これにより、この場合も、複数のフィルタモジュールを組み立てて積層体を形成することが容易になる。
【００６１】
その上、より厚い縁部分を液密状態で互いに連結して（例えば、相互に接着または溶着して）もよい。
【００６２】
任意で、スペーサ要素および構造要素を、フィルタモジュールの組み立てを容易にする１つの一体的な要素として形成してもよい。
【００６３】
本発明のフィルタモジュールの未濾過液および濾過液／透過液の流路は、任意で、濾過工程のエネルギー消費を最小限に抑える真っ直ぐな形態を有する。
【００６４】
別の選択肢は、粒状物の早期沈降を防止する乱流をもたらす未濾過液用の円弧状流路を提供し、これによりモジュールの有効寿命を延長させることである。濾過液／透過液用の流体流路は、真っ直ぐな形態であることが好ましい。
【００６５】
更なる好ましい実施形態において、フィルタモジュールは、未濾過液の流体流れに渦または乱流（いわゆる、ディーン渦）をもたらす構造をフィルタメディアの上流側に備える。渦または乱流は、特に未濾過液用の供給端部に隣接するフィルタメディアの上流側での粒状物の早期沈降および堆積を防止する。これにより、フィルタモジュールの有効寿命を延長させてもよく、ならびにフィルタメディアの利用可能な表面積上への粒状物の堆積の低減およびより均一な堆積を達成してもよい。
【００６６】
フィルタメディアの上流側に設けられたこれらの構造を別体として設計してもよいが、好適には、これら構造を、取り扱いが容易になり得るようにフィルタメディアに取り付けてもよく、かつ更により好ましくは、フィルタメディアの表面構造として一体的に形成してもよい。
【００６７】
フィルタメディアの上流側に渦または乱流を生成する構造は、しばしばフレーム要素の一部に隣接する領域であり得るフィルタモジュールの供給端部に隣接して位置決めされる場合に特に有効である。
【００６８】
渦または乱流を生成する構造は、別体の構造要素の形をとるか、フィルタメディアの表面構造の形をとるかに関わらず、好ましくは未濾過液の流体流れ方向に対して斜め方向に延びる複数のリブを含むことが好ましい。
【００６９】
加えて、渦または乱流を生成する構造のリブは、僅かに湾曲していてもよく、好ましくは、リブの中央部分がリブの他の部分よりもフィルタモジュールの入口端部の近くに位置決めされる。
【００７０】
フィルタメディアは、膜および積層されたフィルタメディアから選択されることが好ましく、かつ、フィルタメディアは、任意でスペーサ要素を組み込んでもよい。
【００７１】
フィルタメディアの第２の側は、スペーサ要素により互いに離間した形態で支持されることが好ましい。スペーサ要素は、均一な流体流れの維持を容易にする空間内における自由断面積を維持する。スペーサ要素を、プラスチック材料、セラミックおよび金属を含む、様々な材料で作製してもよいが、プラスチック材料が好ましい。
【００７２】
しかしながら、ＰＣＴ公報である国際公開第２００６／０４４７１１明細書の教示とは対照的に、本発明は、フィルタメディアをスペーサ要素に取り付けることを必要としない。それゆえ、フレーム要素内に一体的な空間を設けてもよい。
【００７３】
フィルタモジュールを外側から内側へ動作させたときに、濾過液／透過液空間として働くフレーム要素内の空間における濾過液／透過液は、フィルタメディアの上流側での粒状物の堆積および／またはフィルタメディアの汚損の原因となるフィルタメディアの細孔内での粒状物の堆積に起因してフィルタメディア前後の圧力降下が経時的に大きくなる場合でさえも、均一な流体流れパターンを示す。
【００７４】
均一な流体流れは、フィルタモジュールの再生または交換が必要とされる時期までフィルタモジュールの有効期間を延長させるフィルタメディアのより均一な使用を補助する。
【００７５】
任意で、フィルタメディアは、未濾過液用の流体流れチャンネルを一体的な構造として提供するスペーサ要素および／または構造要素を組み込むように設計してもよい。
【００７６】
フレーム要素とスペーサ要素を共に、任意で一体の単一体構成要素として射出成形してもよい。スペーサ要素は、ある種のタイロッド構造として濾過動作時にかかる圧力を補償することができる。これにより、自立構造としてのフレーム要素の設計が大幅に簡略化される。
【００７７】
本発明は更に、上で説明したように、２つ以上のフィルタモジュールを備えるフィルタモジュールセットに関する。
【００７８】
本発明のフィルタモジュールセットは、積層体の連続するフィルタモジュールのフィルタメディアの上流側間に所定の間隔を空けて積層体として配設されるフィルタモジュールを有することが好ましい。これにより、積み重ねられた隣り合うフィルタモジュール間の流体流路の均一な断面積を形成してもよい。
【００７９】
必ずしも個々のフィルタモジュールが自立構造を有するように設計される必要はないが、好ましくは、積層体のフィルタモジュールは、互いに取り付けられて、自立した積層体を形成する。
【００８０】
２つの連続するフィルタモジュールのフレーム要素は、積層体内における２つの連続するフィルタモジュールの形状嵌合を可能にする構造要素を含んでもよい。
【００８１】
好ましくは、このような構造要素は、フレームセクションの一部であってもよく、かつ（例えば、フィルタモジュールの濾過液出口開口部として働く）ポートを含んでもよい。
【００８２】
積層体内における２つの連続するフィルタモジュールの上流側表面間の間隔を、フィルタモジュールの上流側に渦または乱流をもたらす構造を任意で組み込み得る支持構造またはスペーサによって設けてもよい。支持構造は、第１の表面を通って流れる流体に対して流れチャンネルを提供する案内要素を任意で含んでもよい。
【００８３】
代替的に、フレーム要素の縁部分、好ましくはポートを収容するフレームセクションは、より大きな厚さを有するように設計され、これにより、隣り合うフィルタモジュールの上流側表面間に十分な間隔をもたらす働きをしてもよい。
【００８４】
積層体内において、支持構造および／またはスペーサおよび／または案内要素は、設けられる未濾過液用の流体流れチャンネルが流体流路に沿って減少または増加する断面積を有するように設計されてもよい。
【００８５】
好ましくは、断面積の減少または増加は、フィルタメディアの表面に直交する方向に測定される断面の高さの減少または増加により主に行われる。流体流路の高さの減少または増加を楔形状の配置により行ってもよく、フレーム要素の２つの面の開口部がフィルタメディアにより覆われる。
【００８６】
未濾過液用の流体流れチャンネルの高さを減少または増加させることにより、流体流路に沿って利用可能なフィルタメディアの表面積を変えずに断面積を変更してもよい。これにより、フィルタメディアの表面に平行に規定された流体流路の幅の変化による変更に基づく減少または増加と比較して、優れた濾過性能が得られる。
【００８７】
断面積の減少または増加は、約２０％に制限されることが好ましい。
【００８８】
フィルタメディアの上流側を横切って延びる支持構造またはスペーサは、逆洗中に２つの連続するフィルタモジュールの上流側が互いに接触する（この接触は、かかる領域内での逆洗効果に影響を及ぼす可能性がある）のを防止するために、逆洗すべきフィルタモジュールに特に有用であり得る。
【００８９】
積層体として組み立てられたフィルタモジュールは、多角形、特に四角形、より具体的には矩形状であることが好ましく、一方の側、より好ましくは入口端部および出口端部を画定する側とは異なるフレーム要素の互いに対向する２つの側に、濾過液／透過液出口を備える。
【００９０】
積層体には、最も上のフィルタモジュールと最も下のフィルタモジュールを所定の間隔で覆う上部および底部外壁部分を設けてもよい。外壁部分は、平坦な設計であってもよく、フィルタモジュール積層体から離れる方向を向いた表面上に補強リブを備えることが好ましい。このような設計は、フィルタ積層体の構造安定性を向上させ、かつ、濾過動作時に高い供給圧が必要である場合でさえも、未濾過液の流体流路の安定した幾何学形状を維持する。加えて、この手段は、積層体内での未濾過液の均一な流体流れ特性を補助する。
【００９１】
更に、積層体には、入口開口部から未濾過液を受け入れる入口室を設けてもよい。入口室は、積層体のフィルタモジュールの全ての入口端部を覆うことが好ましく、フィルタモジュールの供給端部または入口端部と直接流体接続した状態にあってもよい。入口室は、流入する未濾過液をフィルタモジュールの積層体の未濾過液流路の全てに均等に分配する働きをする。任意で、入口室は、流入する未濾過液流体流れの一部の向きを変える流体流れ分配要素を備えてもよい。
【００９２】
これに対応して、クロスフロー濾過に使用される場合、積層体には、入口室が設けられる積層体の端部と反対側に濃縮液収集室を設けてもよい。
【００９３】
フィルタメディアを部分的に変形させる案内要素は、フィルタモジュールが積層体として組み立てられたときに、互いに面する隣り合うフィルタモジュールの案内要素がフィルタメディアのセクションを互に接触させて保持し得るように設計してもよい。これにより、実質的に互いに隔てられる平行な流体流れチャンネルを生成してもよい。
【００９４】
本発明の別の態様は、フィルタモジュールの１つもしくは複数および／または本発明のフィルタモジュールセットを収容するハウジングを備える濾過装置に関する。
【００９５】
ハウジングは、典型的には、１つまたは複数のフィルタモジュールの濾過液／透過液空間（単数または複数）と流体接続した状態にある濾過液／透過液収集室を提供する。濾過液／透過液収集室は、フィルタモジュールの少なくとも一端部に配設される。
【００９６】
濾過装置は、フィルタモジュールまたはフィルタモジュールセットに未濾過液を均質に分配する未濾過液供給分配器を任意で含む入口室を備えてもよい。入口室内に含まれることが好ましい未濾過液供給分配器は、フィルタモジュールの全ての供給端部または入口端部と直接流体接続した状態にあってもよい。供給分配器は、未濾過液の流体流れを複数の個々の流れに分割するインサートを備えてもよい。
【００９７】
濾過装置がクロスフロー濾過用に設計される場合、好ましくは、フィルタモジュールの全ての濃縮液または出口端部からの濃縮液を受け入れる濃縮液収集室が設けられる。好ましくは、濾過装置のハウジングは、濃縮液収集室を提供する。
【００９８】
典型的には、ハウジングは、供給入口と、濾過液出口と、任意で濃縮液出口とを提供する。
【００９９】
本発明の一実施形態によれば、濾過装置は、ハウジングの供給入口と、ハウジングの互いに対向する端部における濃縮液出口とを備える。
【０１００】
本発明の別の実施形態によれば、濾過装置は、ハウジングの前側にのみ濾過液／透過液出口を備え、これにより、フィルタモジュールまたはフィルタモジュール積層体の交換が容易になる。例えば、フィルタモジュール積層体を交換するのに、濾過液／透過液出口を組み込んだ前カバーの取り外しだけで済むように濾過装置を構成してもよい。フィルタモジュール積層体を取り外して、新たなフィルタモジュール積層体を引き出しのようにハウジングに挿入してもよい。入口室および出口室と、供給入口と任意の濃縮液出口とを接続する管路と含むハウジングは、動作環境内に恒久的に連結され、固定的に装着された状態に保たれてもよい。
【０１０１】
好ましくは、このような濾過装置に使用するために、フィルタモジュールの積層体は、例えば、濾過液／透過液出口を提供する端部と反対側の端部においてエンドプレートにより完全に封止される。エンドプレートは、フィルタモジュール積層体の一部を形成してもよい。加えて、濾過液／透過液収集室もまた、フィルタモジュールの積層体の一部を形成してもよい。
【０１０２】
本発明の濾過装置の好ましい実施形態において、供給入口の断面は、濃縮液出口と濾過液出口の組み合わせた断面よりも小さい。好ましくは、供給入口の断面と濃縮液出口と濾過液出口の組み合わせた断面との比は、約１：２以下である。
【０１０３】
本発明のフィルタモジュールまたはフィルタモジュール積層体を、以下でより詳細に解説するように、濾過装置のハウジングの一部を形成しかつ濾過液収集室を提供し得る端部キャップに溶着してもよい。
【０１０４】
本発明は更に、請求項１５に定義される、本発明の複数のフィルタモジュールを組み立てて積層体を形成する方法に関する。
【０１０５】
フィルタモジュールが組立治具上に個々に順々に位置決めされかつこれまでに構築された積層体に１つずつ連結される点において、本発明の複数のフィルタモジュールを組み立てる本発明の方法を、第１の変形例にしたがって実行することができる。第１の一連の動作では、第１のフィルタモジュールが組立治具上に配置され、次いで、第２のフィルタモジュールが第１のフィルタモジュールの上に配置され、第１および第２のフィルタモジュールが互いに連結され、好ましくは、ポートを収容するフレームセクションを示す少なくともフレーム要素の領域内の２つのモジュール間に封止接合を形成する。更なる一連の動作では、１つの更なるフィルタモジュールが、この場合も好ましくは封止状態で、かかる予備積層体の上に配置され、予備積層体に連結される。この手順は、積層体として組み立てるべき複数のフィルタモジュールの全てのフィルタモジュールが組み立てられて連結されるまで続く。
【０１０６】
本発明の方法の別の変形例によれば、積層体として組み立てられるべきフィルタモジュールの２つ以上が、組立治具上に配置され、好ましくは封止状態で、単一ステップで互いに連結されて、予備積層体を形成する。この手順は、複数のフィルタモジュールの全てのフィルタモジュールが組み立てられて積層体を形成するまで繰り返される。２つ以上の予備積層体を更なるステップで形成し、組み立てて、互いに連結してもよい。
【０１０７】
本発明の方法の更に別の変形例において、複数のフィルタモジュールの全てのフィルタモジュールは、組立治具上に配置され、単一ステップで互いに連結される。この場合も、フィルタモジュールの連結は、ポートを収容するフレームセクションを含む側面を封止する方法でなされる。この連結を種々の方法で実現することができる。
【０１０８】
一態様によれば、フレーム要素が互いに直接連結され、別の態様によれば、ポートを収容するフレームセクションを含む積層体の面を覆いかつ積層体のフィルタモジュールに封止状態で係合するように、層間要素を使用してもよい。
【０１０９】
フィルタモジュールが互いに直接連結される場合には、隣り合うフィルタモジュール間にシールを形成するために変形され得る突起とフレーム要素が封止状態で連結される積層体の側面を形成するフレームセクションを設けることが望ましい。
【０１１０】
更なる好ましい態様によれば、突起は、隣り合うフィルタエレメント間で少なくとも１方向に形状嵌合をもたらすように設計してもよい。
【０１１１】
本発明は特に以下の好ましい実施形態に関するが、本出願の開示内容を考慮すれば、実際には、本発明がこのような実施形態に限定されるものではないことが明らかである。
【０１１２】
１．デッドエンド濾過工程またはクロスフロー濾過工程に使用するフィルタモジュールであって、
フレーム要素の互いに対向する側に第１の開口部と第２の開口部を画定する２つの略平坦な面を備える前記フレーム要素と、
シート材料の形をとり、各々が第１の側面と第２の側面とを有する第１および第２のフィルタメディアであり、液密状態で前記フレーム要素に取り付け可能であるとともに、前記フレーム要素の第１の開口部および第２の開口部をそれぞれ完全に覆う第１および第２のフィルタメディアと、
前記フレーム要素と前記２つのフィルタメディアとにより画定および画成された空間であって、前記フィルタメディアの前記第２の側が、前記空間に面するように配設される前記空間とを備え、
前記フレーム要素が、前記空間から前記フィルタモジュールの前記外部への流体流路を提供する１つまたは複数のポートを収容する１つまたは複数のフレームセクションを備える、フィルタモジュール。
【０１１３】
２．前記フレーム要素と前記２つのフィルタメディアとにより画定される前記空間が一体的な空間として設計される、実施形態１のフィルタモジュール。
【０１１４】
３．構造要素が前記空間内に収容され、前記構造要素が、前記フィルタメディアを変形させ、これにより、未濾過液流体流れを、所定の方向に、好ましくは略均一な方向に導くための流れチャンネルを形成する案内要素を備え、前記方向が、前記空間内の前記流体流れに対して斜めに配向されることが好ましく、前記空間が、濾過液空間として設計されることが好ましい、実施形態１または２に記載のフィルタモジュール。
【０１１５】
４．形成された前記流れチャンネルが、真っ直ぐな形態または円弧状形態を有する、実施形態３のフィルタモジュール。
【０１１６】
５．前記未濾過液用の前記流れチャンネルが、前記流れ方向に減少する断面積を有し、好ましくは、前記フィルタメディアの前記表面に直交する方向に測定される前記流れチャンネルの前記高さが、前記流路の前記長さに沿って最大で約２０％減少する、実施形態３または４に記載のフィルタモジュール。
【０１１７】
６．スペーサ要素が、前記第１および第２のフィルタメディアを互いに離間した形態で支持する前記空間内に収容され、
任意で、前記スペーサ要素が、前記案内要素を備えるとともに、構造要素として追加的に働くように構成される、実施形態１〜５のいずれか一実施形態に記載のフィルタモジュール。
【０１１８】
７．上流側表面として働くフィルタメディアのうちの１つの少なくとも前記表面上に、前記未濾過液の前記流体流れに乱流を生成するための構造が設けられる、実施形態１〜６のいずれか一実施形態に記載のフィルタモジュール。
【０１１９】
８．前記フィルタメディアのうちの前記少なくとも１つの前記上流側表面上の前記構造が、前記未濾過液の前記流体流れ方向に対して斜めに配向された方向に延びるリブを含み、好ましくは、前記方向が前記流体流れの前記方向に略直交して配向され、任意で、前記リブが僅かに湾曲した形態を有し、
好ましくは、前記リブの中央部分が、前記リブの前記他の部分よりも前記フィルタモジュールの前記入口端部の近くに位置決めされる、実施形態７に記載のフィルタモジュール。
【０１２０】
９．前記フィルタメディアのうちの少なくとも１つの前記上流側表面上の前記構造が、前記フィルタメディアに取り付けられるか、または前記フィルタメディアの一部を形成する、実施形態７または８に記載のフィルタモジュール。
【０１２１】
１０．ポートを収容する前記フレーム要素の前記フレームセクションが、好ましくは熱可塑性材料の外向き突起を備え、任意で、前記突起がフランジの形をとり、好ましくは、前記フランジが、隣接して位置決めされた更なるフィルタモジュールのフレームセクションとの形状嵌合をもたらすように設計される、実施形態１〜９のいずれか一実施形態に記載のフィルタモジュール。
【０１２２】
１１．前記フィルタメディアが膜および積層フィルタメディアから選択され、任意で、前記それぞれの膜および前記積層フィルタメディアが前記スペーサ要素を組み込む、実施形態１〜１０のいずれか一実施形態に記載のフィルタモジュール。
【０１２３】
１２．実施形態１〜１１のいずれか一実施形態に記載のフィルタモジュールの２つ以上を備えるフィルタモジュールセットであって、
前記フィルタモジュールが、前記積層体の連続するフィルタモジュールの前記フィルタメディアの前記それぞれの第１の側の間に所定の間隔を空けて積層体として配設され、
好ましくは、ポートを収容する前記フレームセクションが、前記積層体の１つまたは複数の共通の側面に位置決めされ、
任意で、前記フィルタメディア間の前記所定の間隔が、略均一な断面積の流れチャンネルが形成されるような間隔である、フィルタモジュールセット。
【０１２４】
１３．前記積層体内における２つの連続するフィルタモジュールの前記第１の表面が、開放した流体流路を提供する第１の側の支持構造により支持され、前記支持要素が、任意で、前記第１の表面に沿って流れる前記流体に対して流れチャンネルを提供する案内要素を備える、実施形態１２に記載のフィルタモジュールセット。
【０１２５】
１４．前記未濾過液用の前記入口端部と前記濃縮液用の前記出口端部が、前記フィルタモジュールの互いに対向する端部に配設され、これにより、積層体を通る前記未濾過液用の好ましくは真っ直ぐなまたは円弧状の非偏向非偏向（ｎｏｎ−ｄｅｆｌｅｃｔｅｄ）流体流路を提供する、実施形態１２または１３に記載のフィルタモジュールセット。
【０１２６】
１５．前記フィルタモジュールが、多角形、特に四角形、より具体的には矩形状であり、前記フレーム要素の一方の側に、より好ましくは前記フレーム要素の互いに対向する２つの側に、濾過液出口を備え、前記側面（単数または複数）が、前記未濾過液／濃縮液用の入口端部および出口端部を画定する側とはそれぞれ異なる、実施形態１４に記載のフィルタモジュールセット。
【０１２７】
１６．実施形態１〜１１のいずれか一実施形態に記載の前記フィルタモジュールの１つもしくは複数および／または実施形態１２〜１５のいずれか一実施形態に記載の前記フィルタモジュールセットの１つもしくは複数を収容するハウジングを備える濾過装置であって、前記濾過装置の前記ハウジングが、未濾過液入口と、濾過液出口と、任意で濃縮液出口とを備える、濾過装置。
【０１２８】
１７．前記濾過装置が供給空間を備え、
任意で、前記フィルタモジュールおよび／または前記フィルタモジュールセットに対して略均質な未濾過液供給流れを提供する未濾過液入口と流体接続した状態にある未濾過液供給分配器を備え、
任意で、前記未濾過液供給分配器が、前記供給空間内において前記未濾過液の前記流体流れを分配するインサートを備える、実施形態１６に記載の濾過装置。
【０１２９】
１８．前記フィルタモジュールがクロスフローフィルタモジュールとして設計され、前記フィルタ装置の前記ハウジングが、前記濃縮液出口と流体接続した状態にある濃縮液収集室を含み、好ましくは、前記濾過装置の前記ハウジングが、前記ハウジングの互いに対向する部分に前記供給入口と前記濃縮液出口とを備える、実施形態１６または１７に記載の濾過装置。
【０１３０】
１９．前記供給入口の前記断面が、前記フィルタモジュールの前記供給チャンネルの前記組み合わせた断面よりも小さく、好ましくは、前記ハウジングの前記供給入口の前記断面と前記フィルタモジュールの前記供給チャンネルの前記組み合わせた断面との比が、約１：２以下である、実施形態１６〜１８のいずれか一実施形態に記載の濾過装置。
【０１３１】
２０．実施形態１〜１１のいずれか一実施形態に記載の複数のフィルタモジュールを組み立てて積層体を形成する方法であって、
第１のフィルタモジュールを組立治具の上に位置決めするステップと、
第２のフィルタモジュールを前記第１のフィルタモジュールの上にかつ前記第１のフィルタモジュールと位置合わせされるように位置決めするステップと、
前記２つのフィルタモジュールを連結して積層体を形成するステップと、
任意で、更に別の（ｏｎｅ  ｆｕｒｔｈｅｒ）フィルタモジュールを前記積層体の上に１回または複数回位置決めし、前記新たに位置決めされたフィルタモジュールをこれまでに形成された前記積層体に連結するステップ、または
代替的に、前記複数のフィルタモジュールの２つ以上から全てまでの前記フィルタモジュールを前記組立治具の上に位置決めし、前記多数の位置決めされたフィルタモジュールを１ステップで連結して積層体を形成するステップと、
前記複数のフィルタモジュールのうちの最終的に残ったフィルタモジュールを前記これまでに組み立てられた積層体の上に位置決めし、前記フィルタモジュールを前記積層体に１ステップで連結するステップと、
任意で、このステップを前記フィルタモジュールの全てが１つの積層体として組み立てられるまで繰り返すステップと、
好ましくは、前記フィルタモジュールの位置決めの際に、ポートを収容する前記フレームセクションが、前記積層体の１つまたは複数の共通の側面に位置決めされる、複数のフィルタモジュールを組み立てて積層体を形成する方法。
【０１３２】
２１．前記フィルタモジュールを連結するステップが、隣り合うフィルタモジュールを封止状態で相互に直接はんだ付けまたは接着することを含む、実施形態２０に記載の方法。
【０１３３】
２２．前記フィルタモジュールの連結が、前記ポートを含む前記積層体の１つまたは複数の側面を層間要素に封止状態で取り付けることを含み、前記層間要素が、前記ポートの前記位置と整合する開口部を備える、実施形態２０または２１に記載の方法。
【０１３４】
２３．前記複数のフィルタモジュールのうちの前記フィルタモジュールが、ポートを収容するフレームセクションから外方に延びる突起を含み、
任意で、前記フレームセクションの前記突起が、隣り合う２つのフィルタモジュールの前記位置を互いに対して調節する働きをするように設計され、および／または、前記突起が、前記隣り合う２つのフィルタモジュールを封止状態で連結するように変形される、実施形態２０または２１に記載の方法。
【０１３５】
本発明を具体的な実施形態によって更に詳細に説明するが、それら実施形態の特徴は、本発明を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１Ａ】本発明によるフィルタモジュールを上面図で示す。
【図１Ｂ】線ＩＢ−ＩＢに沿った図１Ａのフィルタモジュールの断面を示す。
【図１Ｃ】線ＩＣ−ＩＣに沿った図１Ａのフィルタモジュールの断面を示す。
【図１Ｄ】線ＩＤ−ＩＤに沿った図１Ａのフィルタモジュールの断面を示す。
【図１Ｅ】線ＩＥ−ＩＥに沿った図１Ａのフィルタモジュールの断面を示す。
【図１Ｆ】いくつかの変形例の断面を示す。
【図１Ｇ】いくつかの変形例の断面を示す。
【図２Ａ】図１のフィルタモジュールのフレーム要素の代替形態を示す。
【図２Ｂ】図１のフィルタモジュールのフレーム要素の代替形態を示す。
【図３Ａ】積層体として組み立てられた図１のフィルタモジュールのセットを示す。
【図３Ｂ】線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢに沿った、図３Ａの積層体の一部の詳細断面図を示す。
【図４】本発明による濾過装置を示す。
【図５Ａ】図４の濾過装置の変形例の断面を示す。
【図５Ｂ】図４の濾過装置の変形例の断面を示す。
【図５Ｃ】図４の濾過装置の変形例の断面を示す。
【図６Ａ】本発明の更なる濾過装置の更なる断面を示す。
【図６Ｂ】本発明の更なる濾過装置の更なる断面を示す。
【図６Ｃ】図６Ａの濾過装置の変更形態を示す。
【図６Ｄ】図６Ａの濾過装置と同様の濾過装置内に含まれるフィルタモジュールの変更形態を表す。
【図７Ａ】本発明の濾過装置の更なる実施形態およびその構成要素の組み立てステップを示す。
【図７Ｂ】本発明の濾過装置の更なる実施形態およびその構成要素の組み立てステップを示す。
【図７Ｃ】本発明の濾過装置の更なる実施形態およびその構成要素の組み立てステップを示す。
【図７Ｄ】本発明の濾過装置の更なる実施形態およびその構成要素の組み立てステップを示す。
【図８Ａ】同じく積層体として組み立てられた、本発明の代替的なフィルタモジュールを示す。
【図８Ｂ】同じく積層体として組み立てられた、本発明の代替的なフィルタモジュールを示す。
【図８Ｃ】同じく積層体として組み立てられた、本発明の代替的なフィルタモジュールを示す。
【図８Ｄ】同じく積層体として組み立てられた、本発明の代替的なフィルタモジュールを示す。
【図９Ａ】同じく積層体として組み立てられた、本発明の更なる代替的なフィルタモジュールを示す。
【図９Ｂ】同じく積層体として組み立てられた、本発明の更なる代替的なフィルタモジュールを示す。
【図９Ｃ】同じく積層体として組み立てられた、本発明の更なる代替的なフィルタモジュールを示す。
【発明を実施するための形態】
【０１３７】
図１Ａは、本発明によるフィルタモジュール１０を上面図で示しており、その一方で、図１Ｂ〜図１Ｇは、それぞれ線ＩＢ−ＩＢ、線ＩＣ−ＩＣ、線ＩＤ−ＩＤおよび線ＩＥ−ＩＥに沿った、フィルタモジュール１０およびその変形例の断面を示している。
【０１３８】
フィルタモジュール１０は、矩形状のフレーム要素１２と、シート材料から成る第１および第２のフィルタメディア１４、１６と、スペーサ要素１８とを備える。フレーム要素１２は、第１の開口部２０ａと第２の開口部２０ｂ（ここでは、上側開口部２０ａと下側開口部２０ｂ）を画定する互いに対向する２つの略平坦な面を備える。
【０１３９】
本発明によれば、フィルタメディアは、非対称膜を含む膜から、および積層されたフィルタメディアから選択されることが好ましい。
【０１４０】
フィルタメディア１４、１６は、フレーム要素１２の上側開口部２０ａと下側開口部２０ｂの両方を完全に覆い、かつ液密状態で（例えば、溶接継ぎ目２１により）フレーム要素１２に取り付けられる。
【０１４１】
フレーム要素１２およびフィルタメディア１４、１６は、スペーサ要素１８を収容し得る一体的な濾過液空間２２を形成する。フィルタメディア１４、１６がスペーサ要素１８に接触した状態にありかつスペーサ要素により支持される一方で、フィルタメディア１４、１６は、典型的には、スペーサ要素１８に接合されない。
【０１４２】
矩形状のフレーム要素１２は、少なくとも１つが多数のポート収容するフレームセクションとして働く互いに対向する２つのフレームセクションすなわち縁部２６、２８を備える。ポートまたは開口部は、フィルタモジュールを外側から内側へ動作させるときに、濾過液出口または透過液出口を提供する。図１Ａならびに図１Ｂおよび図１Ｃに示す本発明のフィルタモジュール１０の実施形態において、両縁部２６、２８は、濾過液が濾過液空間２２から両縁部２６、２８に排水され得るように開口部３０、３２を備える。
【０１４３】
フレーム要素のポート３０、３２を収容する互いに対向する縁部２６、２８は、それら縁部２６、２８の離間した位置に維持され、フレーム要素１８の横セクション３４、３５により互いに連結される。
【０１４４】
横セクション３４、３５の厚さは、ポート３０、３２を収容するフレームセクション２６、２８の厚さ未満であることが好ましい。フィルタモジュール１０のいくつかが積層体として配設されるときに、フレームセクション２６、２８は、フィルタメディア１４、１６の上流側表面間にかつ隣り合うフィルタモジュール１０の横セクション３４、３５にそれぞれ十分な間隙を提供してもよく、これにより、一方の横セクション３４（入口端部）から他方の横セクション３５（出口端部）にフレームセクション２６、２８に平行に延びる流体流路を画定する。
【０１４５】
スペーサ要素１８は、フレーム要素１２の一方の縁部２６から対向縁部２８に延びるいくつかのストリップ１９で構成される。ストリップ１９は、２つの隣り合うストリップ１９間の隙間２７に平行に配設される。隙間２７は、フレームセクション２６における濾過液出口３０のうちの１つからフレーム要素の対向端部にある別のフレームセクション２８の対応する濾過液出口３２に延びる流路を提供するように位置決めされることが好ましい。好ましくは、ストリップ１９を互いに横方向に連結してもよい。より好ましくは、スペーサ要素１８をフレーム要素１２に連結して、例えば、一体的な構成要素を形成してもよい。
【０１４６】
ストリップ１９は、フィルタモジュール１０の動作中にフィルタメディア１４、１６を支持するように設計された複数の突起２３を備える。加えて、スペーサ要素１８は、突起２３の先端を越えて延びる構造要素２５を備える。構造要素または案内要素２５は、フィルタメディア１４、１６の第１の側（例えば、上流側）に流体流れを導くために、フィルタメディア１４、１６のそれぞれの上流側表面上にチャンネル状構造３８をもたらすようにフィルタメディア１４、１６を変形させる。
【０１４７】
典型的には、図１Ａの案内要素２５に対して示すように、案内要素は、入口端部３４から出口端部３５に完全には延びないが、フレーム要素１２内における若干後退した位置で開始しかつ終端する。これにより、例えば溶接継ぎ目２１によりフィルタメディアをフレーム要素１２に取り付けることが容易になる。
【０１４８】
典型的には、案内要素を入口端部および出口端部から後退させる距離は、約５ｍｍ以上、より好ましくは約１０ｍｍ以上である。とはいえ、案内要素は、入口から出口端部に延びるモジュールの流体流路の長さの約８０％以上にわたって延びることが好ましい。
【０１４９】
フィルタメディア１４、１６は、斜めに、好ましくは流体流れを横切るように配向された乱流生成構造を上流側として働く第１の側に備えてもよい。このような構造の１つの例は、中央部分がリブ３１の他の部分よりも入口端部３４の近くに位置決めされる円弧状リブ３１として破線で概略的に示されている。
【０１５０】
チャンネル３８の流体流路に沿って、乱流を生成する効果を高めるいくつかのリブ３１を設けてもよい。これらの乱流は、フィルタメディアの上流側表面上への粒状物の堆積速度を下げ、かつフィルタメディアのより均一な使用をもたらす働きをしてもよい。
【０１５１】
図１Ｃは、外側から内側への濾過工程における未濾過液の流体流れ方向に平行である、図１Ａの線ＩＣ−ＩＣに沿ったフィルタモジュール１０の断面を示している。一体的な濾過液空間２２内において、濾過液は、ポート３０、３２への未濾過液の流体流れを横切る方向におけるストリップ１９間の隙間２７により導かれる。
【０１５２】
図１Ｄは、線ＩＢ−ＩＢよりもフィルタモジュール１０の供給入口３４に近い側の、図１Ａの線ＩＤ−ＩＤに沿った断面を示している。フィルタメディア１４、１６は、配設されて、図１Ｂの表示よりも小さい間隔の突起２３により支持され、その一方で、案内要素２５は、供給入口において流体流れチャンネルのより大きな断面が得られるように同じ高さを有する。
【０１５３】
図１Ｅは、案内要素２５の断面を増加させ、これにより、未濾過液用に設けられた流体流れチャンネルの断面積の変化の同様のまたは蓄積された効果がもたらされる、代替的な配置の線ＩＥ−ＩＥに沿った断面を示している。
【０１５４】
典型的には、流体流路の断面積の変化は、供給入口３４から濃縮液出口３５に略連続したものとなり、その一方で、段階的な変化はあまり好ましくない。
【０１５５】
更に、図１Ｆおよび図１Ｇでは、フィルタモジュール１０用のスペーサ要素の更なる変更形態が線ＩＤ−ＩＤに沿った断面で示されている。これらの変形例において、フィルタメディア用の支持突起２３’、２３”はそれぞれ、ジグザグ断面および正弦波状断面をそれぞれ有し、これにより、スペーサ要素１８の質量を低減してもよい。
【０１５６】
更に、突起２３、２３’および２３”は、フィルタメディア１４、１６を支持するためのより小さな接触領域を有するように設計してもよい。そして、突起の断面は、部分的に略三角形状（図示せず）を有してもよい。この特徴は、濾過工程でのより効果的な使用を実現するフィルタメディア１４、１６の排水性の向上をもたらす。
【０１５７】
この場合も、案内要素２５’および２５”は、それぞれ突起２３’および２３”を越えて延び、これにより、フィルタメディアを変形させてフィルタメディアの第１の側に流体流れチャンネルを形成する。
【０１５８】
一般的に、案内要素を、案内要素２５、２５’および２５”に対して示すような対称配置で設ける必要はない。
【０１５９】
代替的な配置では、案内要素をフレーム要素の一方側にのみ設けてもよい。フレーム要素の他方側では、フィルタメディアは、突起２３、２３’および２３”のような突起により支持されているに過ぎず、変形されない状態のままである。
【０１６０】
次いで、案内要素は、フレーム要素を越えて突出するように設計されることが好ましい。より好ましくは、案内要素の高さは、案内要素が、変形させたフィルタメディアを、突起により単に支持される隣接する更なるフィルタモジュールの変形されないフィルタメディアと接触させるような高さである。
【０１６１】
隣り合うフィルタモジュール間の形状嵌合が望ましい場合には、案内要素の高さを更により大きくしてもよく、かつ案内要素を含む側と反対のフレーム要素の側に、隣接するフィルタモジュールの案内要素が内部に延びる窪みを設けてもよい。このことが、複数のフィルタモジュールの積層体の機械的安定性の向上をもたらし得る。
【０１６２】
更に別の代替的な配置では、案内要素が、フレーム要素の両側に、しかし、１つおきの位置にのみ設けられる。案内要素が省略される位置では、突起がフィルタメディアを支持してもよくおよび／または窪みを設けてもよい。隣接するフィルタモジュールの案内要素は、案内要素が変形させるフィルタメディアを隣接するフィルタモジュールの変形されないフィルタメディアと接触させ、かつ最終的に、隣接するフィルタモジュールに設けられた窪み内に延びてもよい。
【０１６３】
代替的に、フィルタモジュール１０のフレーム要素１２は、図２Ａに詳細に示されているスペーサ要素３６を含む。
【０１６４】
図２Ａのフレーム要素のスペーサ要素３６は、一体的な構造を有し、また、フィルタモジュールを外側から内側へのモードで動作させたときに、フィルタメディア１４、１６を変形させ、これにより、濾過液／透過液空間２２内において供給入口３４から出口３５に流体流れチャンネル３７に直交する方向にフィルタメディア１４、１６の上流側の未濾過液の流体流れを導く未濾過液流れチャンネルを形成する構造要素または案内要素３９を提供する。フレーム要素１２がフレーム要素１２の互いに対向する側に濾過液／透過液出口３０、３２を有する場合、濾過液流体流れを濾過液空間２２内で互いに対向する２方向に導いてもよい。
【０１６５】
案内要素３９は、供給入口３４から出口３５に延びる長手方向において、好ましくは、流体流れチャンネル３７が、濾過液／透過液出口３０、３２を備えるフレームセクション間を延びる位置で規則的に交差する。これにより、濾過液／透過液空間の排水性が高められる。しかしながら、このことは、フィルタメディアの変形により生成された流体流れチャンネルが実質的に影響を受けない状態であるので、フィルタメディアの上流側の未濾過液の流体流れ特性に顕著な影響を及ぼさない。
【０１６６】
スペーサ要素３６は、スペーサ要素３６の上表面からその下表面に至る規則的に配された複数の貫通孔（図示せず）を備え、これにより、フレーム要素１２内に一体的な濾過液空間２２を提供する。
【０１６７】
代替的に、フレーム要素１２は、図２Ｂに示すようなスペーサ要素４２を含んでもよい。この場合もまた、スペーサ要素４２は、スペーサ要素３６に対して図２Ａに示す配置と同様の配置で、スペーサ要素４２の互いに対向する表面上に構造要素または案内要素３９を備える。図２Ａのスペーサ要素３６とは対照的に、スペーサ要素４２は、（例えば、フレーム要素１２の上側から下側に至るフレームセクション２６、２８に隣接する）より少ない開口部４４を備え、これにより、フィルタモジュール１０内に一体的な空間２２を更に提供する。
【０１６８】
フレーム要素１２およびフィルタメディア１４、１６により画成された濾過液空間２２内に略均一な圧力状態をもたらすために、好ましくは、スペーサ要素４２には、両表面に排水層、例えば不織布シート材料（図示せず）が設けられる。
【０１６９】
案内要素は、特にフィルタモジュールのスペーサ要素および／またはフレーム要素の一体部分として形成される場合には、フィルタモジュールのスペーサ要素および／またはフレーム要素を補強する働きをしてもよい。典型的には、互いに（２つ反対方向の突起の箇所で測定される）スペーサ要素の厚さの約１０倍〜約５０倍に相当する横方向間隔を置いて案内要素を設けることが好ましい。突起２３の箇所で測定されたスペーサ要素の厚さが約１．５ｍｍであるフレーム要素については、隣り合う平行な案内要素間の横方向間隔が約１０ｍｍ〜約４０ｍｍの範囲であってもよい。このような設計は、スペーサ要素および／またはフレーム要素を大幅に安定させると同時に、濾過工程に能動的に関与するフィルタメディアの十分な表面積を保持する。
【０１７０】
図３Ａは、フィルタメディア５６を備えたフィルタモジュール５２、５４が積み重ねられた、本発明による好ましいフィルタモジュールセット５０を示している。
【０１７１】
図３Ａにおいて、フィルタモジュール５２、５４のセットまたは積層体５０は、フィルタモジュールの外側から内側への動作において、未濾過液の流体流れ５８がフィルタモジュール５２、５４のフィルタメディア５６の上流側（第１の側）を濾過液／透過液６０の流体流れに直交する方向に通るように配設される。
【０１７２】
フィルタモジュール５２、５４のフレーム要素６２、６４は、連続するフィルタモジュール５２、５４のフィルタメディア５６間に間隙を設けると同時に、好ましくはポートを収容するフィルタセクションに相当するフィルタモジュール５２、５４の互いに対向する両端部に、濾過液／透過液出口６６、６８を組み込むように設計される。濾過液／透過液出口６６、６８は、未濾過液５８の流体流れに直交する方向に導かれる濾過液／透過液流体流れ６０が生じるように配設される。
【０１７３】
フィルタモジュール５２、５４の出口６６、６８は、積層体５０の組み立てを容易にする、形状嵌合を伴う千鳥状の形態が積層体５０内に得られるように設計される。より具体的には、フィルタモジュール５２、５４のフレーム要素６２、６４は、フレーム要素６２、６４のセクションから横方向と縦方向に延びる突起７０、７２であって、出口６６、６８を組み込みかつ千鳥状の形態に組み立てられたときに形状嵌合をもたらす突起７０、７２を備える。
【０１７４】
突起７０、７２は、図３Ａに示すように、隙間により横方向と縦方向に互いに離間して配置される。
【０１７５】
図３Ｂは、フィルタモジュール５２、５４の積層体の一部の図３Ａの線ＩＩＩＢ−ＩＩＩＢに沿った断面を示している。
【０１７６】
図３Ｂは、フィルタモジュール５４のフレーム要素６４の突起７２がフィルタモジュール５２のフレーム要素６２の外周を越えて延びるフィルタモジュール５２、５４の千鳥状の配置を明示している。
【０１７７】
フィルタモジュール５２、５４の全てが組み立てられて積層体を形成するときに、個々のフィルタモジュール５２、５４の積層体を１つのユニットに固定する共通の熱溶着板８０にそれらフィルタモジュール５２、５４の全てを取り付けてもよい。同時に、熱溶着板８０は、フィルタモジュール５２、５４の積層体５０の面を封止する働きをする。
【０１７８】
熱溶着板８０によって積層体５０の面を封止する代替案として、突起７０、７２を横方向と縦方向により大きな寸法で設計することができ、これにより隙間を回避する。次いで、突起７０、７２を使用して、フィルタモジュール５２、５４を相互に溶着すると同時に任意で積層体５０の前記面上にシールを設けてもよい。そして、熱溶着板８０を省略してもよい。
【０１７９】
個々のフィルタモジュール５２、５４から濾過液／透過液６０を排水するための手段を提供するために、熱溶着板は、端部キャップ８６内に設けられ得る共通の濾過液／透過液室８４内に濾過液／透過液６０が収集され得るように、濾過液／透過液出口６６、６８に対応するように位置決めされる開口部８２を含む。端部キャップ８６は、フィルタモジュール５２、５４の積層体の前面の全てにわたって延びることが好ましい。
【０１８０】
個々の濾過モジュール５２、５４は、個々のフィルタモジュール５２、５４の膜５６を下流側（第２の側）で支持する一体形成されたスペーサ要素８８、９０を備えたフレーム要素６２、６４を備える。
【０１８１】
スペーサ要素８８、９０は、それぞれ、膜５６を支持するとともにフィルタメディア５６を変形させて未濾過液用の流体流れチャンネル９４を形成するように、突起９１と案内要素９２とを備える。
【０１８２】
図３Ｂの上部には、膜５６がまだフレーム要素６４に封着されていない状態にあるフィルタモジュール５４が示されている。フレーム要素には、突起９７と突起９７の両側の窪み９８とを含む封止領域９６が設けられる。膜５６をフレーム要素６４に接合するシール７８を形成するときに、窪み９８を満たすように突起９７の材料を溶融させて変形させる。これにより、平坦かつ平滑なシールの形成が容易になる。好ましくは、突起９７の溶融材料は、フィルタメディア５６に浸透する。
【０１８３】
図４には、ハウジング１０２とフィルタモジュール１０６の積層体１０４とを備える、本発明の濾過装置１００の第１の実施形態が、部分的に切り開かれた図で示されている。
【０１８４】
ハウジング１０２は、積層体１０４を収容しかつ入口室１１０と濃縮液収集空間１１２とを提供する部分的に管状の中央ハウジング１０８を含むいくつかの部分で構成される。入口室は、未濾過液供給用の分配器として働き、濃縮液収集空間１１２が設けられる端部と反対側の積層体１０２端部に配設される。
【０１８５】
ハウジング１０８は、積層体１０２のフィルタモジュール１０６のうちの最初と最後のフィルタモジュール１０６に平行に積層体１０２の互いに対向する２つの側を覆う平坦な壁部１２０を備えてもよい。
【０１８６】
平坦な壁部１２０を平面幾何学形状に安定させるために、平坦な壁部１２０を、リブ１２２を備えた外表面上に設けてもよい。それゆえ、流れチャンネル１１４、１１４’および１１４”は、それぞれ、平坦な壁部１２０に大きな圧力が作用する濾過中にそれらチャンネル１１４、１１４’および１１４”の幾何学形状を保持する（図５Ａ〜図５Ｃ参照）。
【０１８７】
直交方向に、積層体１０２の両端部に、濾過液収集空間１１４、１１６が設けられ、これら濾過液収集空間１１４、１１６を、任意で別体のキャップ形状部１１８、１２０として形成し、フィルタモジュール１０６の積層体１０４を収容するハウジング部１０８に溶着してもよい。
【０１８８】
図５Ａは、図４の線Ｖ−Ｖに沿ったフィルタ装置１００の断面を示している。図５Ａでは、未濾過液流体流れを種々のフィルタモジュール１０６に均等に分配する入口室１１０の機能が明らかである。濃縮収集室１１２は、種々のフィルタモジュール１０６から濃縮液を受け入れ、かつ排出口を提供する。隣り合うフィルタモジュール１０６間の流体流れチャンネル１１４は、入口室１１０から濃縮液収集空間１１２に延びる流体流れチャンネル１１４の全長にわたって同じ断面積を有する。
【０１８９】
図５Ｂでは、第１の開口部と第２の開口部を画定するフレーム要素の平坦面が楔形状の断面をもたらす鋭角で配設されるため、未濾過液用の流体流路１１４’の断面積が、濾過装置１００の入口１１０から出口１１２に連続的に減少する。
【０１９０】
図５Ｃに示す形態は、第１の開口部と第２の開口部を画定するフレーム要素の平坦な面が、濾過装置の入口から出口に未濾過液用の流体流路１１４”の断面が徐々に増加するように配設される点で、逆の結果をもたらす。このことは、フィルタモジュール１０６の入口端部からフィルタモジュール１０６の出口への流体流路１１４”に沿って未濾過液の粘度が実質的に増加する用途において有効であり得る。
【０１９１】
図６Ａおよび図６Ｂは、図４および図５の濾過装置の変更形態を濾過装置１５０の形で２つの断面図で示している。
【０１９２】
濾過装置１５０は、フィルタモジュール１５６の積層体１５４を収容する管状ハウジング１５２を備える。
【０１９３】
ハウジングは、未濾過液を供給分配室１６０に供給するための入口１５８を提供する。ハウジングは、積層体１５４の対向端部において、濃縮液収集室１６２および濃縮液出口１６４を提供する。
【０１９４】
フィルタモジュール１５６は、入口または供給分配室１６０から濃縮液収集室１６２に延びる未濾過液用の真っ直ぐな流体流路１５７を備えるように設計される。
【０１９５】
直交する配向で管状ハウジング１５２の両端部に、濾過液収集空間１６６、１６８が、円筒状ハウジング１５２の互いに対向する端部における２つのカバー１７４、１７６の一部として設けられた２つの濾過液出口１７０、１７２と流体連通した状態で設けられる。濾過液収集空間１６６、１６８を積層体１５４に対して封止するかまたは封止状態で取り付け、濾過液収集空間１６６、１６８が積層体１５４の一部を形成してもよい。
【０１９６】
積層体１５４のフィルタモジュール１５６のうちの最初と最後のフィルタモジュール１５６は、カバー要素１８０、１８２で囲われる。カバー要素１８０、１８２は、積層体１５４のフィルタモジュール１５６に面する平坦な表面を備えた部分円筒状の本体を有する。
【０１９７】
対向する円筒形表面は管状ハウジング１５２の壁に支えられる。したがって、積層体１５４のフィルタモジュール１５６と流体流路１５７の配置の幾何学形状は、濾過動作中に高い圧力がこの幾何学形状に作用したとしても、本質的に変わらないままである。
【０１９８】
図６Ｃは、図６Ａおよび図６Ｂの本発明の濾過装置１５０の変更形態を濾過装置１９０の形で更に示している。
【０１９９】
濾過装置１９０は濾過装置１５０の構造と同様の構造を有し、それゆえ、同様の部分に対しては、同じ参照符号が使用されている。
【０２００】
したがって、濾過装置１９０は、フィルタモジュール１５６の積層体１９２を収容する管状ハウジング１５２を備える。
【０２０１】
ハウジングは、未濾過液を供給分配室１６０に供給するための入口１５８を提供する。ハウジング１５２は、積層体１９２の対向端部において、濃縮液収集室１６２および濃縮液出口１６４を提供する。
【０２０２】
直交する配向で管状ハウジング１５２の一方の端部に、濾過液収集空間１６６が、濾過液出口１７０と流体連通した状態で設けられる。濾過液収集空間１６６を積層体１５４に対して封止し、濾過液収集空間１６６が積層体１５４の一部を形成してもよい。
【０２０３】
濾過液収集空間１６６と反対側では、積層体１９２は、積層体１９２のその表面を封止するカバー板１９５で終端する。ハウジング１５２は、濾過液出口１７０と反対側の端部において閉じたカバー１９６で終端する。
【０２０４】
図６Ｃの形態では、ハウジング１５２をカバー１９６に恒久的に連結してもよい。
【０２０５】
このタイプの濾過装置１９０を生産環境内に固定的に装着してもよく、積層体１９２の交換が必要となる場合には、積層体１９２にアクセスし、ハウジング１５２から積層体１９２を容易に取り外して、新しい積層体１９２と交換するために、単にカバー１７４を取り外す必要があり、その後、カバー１７４がハウジングに再装着され、濾過装置１９０が、再び動作可能な状態となる。
【０２０６】
図６Ｂは、図６Ｃの実施形態の線ＶＩＢ−ＶＩＢに沿った断面を更に図示している。図６Ｂの実施形態には、入口室１６０から濃縮液収集室１６２に延びる真っ直ぐな流体流路１９４が設けられる。
【０２０７】
図６Ｄは、図６Ａのフィルタモジュール積層体１５４に細部の多くの点で類似している本発明によるフィルタモジュール２０４の積層体２０２を備えた濾過装置２００を示している。
【０２０８】
しかしながら、図６Ａのフィルタモジュールとは対照的に未濾過液に対して円弧形状の流体流路２０６を提供するフィルタモジュール２０４の設計には、大きな相違点がある。円弧形状の流路もしくは湾曲流路すなわち流れチャンネル２０６は、粒状物が堆積しかつフィルタメディアが汚損する傾向を減少させる働きをする乱流を流路全体にわたって生成し、これによりフィルタモジュール２００の有効寿命を延ばす。
【０２０９】
図７は、本発明の濾過装置２５０（図７Ｄ）の種々の部品と、複数のフィルタモジュールを組み立てかつそうして形成された積層体をハウジング内に更に組み込む本発明の方法にしたがって行われる一連のステップとを個々の図面７Ａ〜７Ｄに表している。
【０２１０】
図７Ａは、図３Ａおよび図３Ｂの複数のフィルタモジュール５２、５４で形成された積層体２６０を示している。
【０２１１】
フィルタモジュール５２、５４が既に図３Ａおよび図３Ｂにある程度詳細に示されかつ説明されているので、かかる図面および図面に関する説明について言及がなされ得る。
【０２１２】
積層体２６０は、フィルタモジュール５２、５４の各々の空間から積層体の外部への流体流路を提供する出口６６、６８を組み込んだ突起７０、７２により実質的に形成された互いに対向する２つの側面２６２、２６４を有する。
【０２１３】
更なる互いに対向する２つの側面２６６、２６８は、積層体２６０の上流側と下流側を表しており、上流側の面２６６が動作時には未濾過液供給入口に面し、下流側の面２６８が、濃縮液収集室と濃縮液出口に面する。
【０２１４】
積層体２６０の全高さに達するまで、単に複数のフィルタモジュール５２、５４を交互に重ねて配置することにより、フィルタモジュール５２、５４の積層体２６０を形成してもよい。フィルタモジュール５２、５４の突起７０、７２の千鳥状の位置決めが、既に形状嵌合による隣り合うフィルタモジュールの互いに対する正確な配向をもたらしているので、この時点で、フィルタモジュール５２、５４を互いに固定する必要はない。
【０２１５】
次のステップでは、図７Ｂに示すように、上板２７０および底板２７２が、積層体２６０の上部の上および底部の下にそれぞれ配置される。
【０２１６】
図７Ｂに示すような補完される積層体２６０は、完全に組み立てられたときに完全な濾過装置２５０を補う更なる部品を受ける準備の整った状態となる。
【０２１７】
図７Ｃは、それらの部品のいくつか、すなわち、層間要素２７４、側部キャップ２７６、端部キャップ２７８および分配器／収集器キャップ２８０を示している。
【０２１８】
互いに対向する側面２６２および２６４上に層間要素２７４を位置決めしてもよく、この層間要素２６４に設けられた開口部の列２８２が、フィルタモジュール５２および５４の突起７０、７２の出口開口部６６、６８と一致するように配設される。
【０２１９】
層間要素２７４を、側面２６２、２６４に溶着してもよく、これにより、これらの面を全体としての環境に対して封止する。
【０２２０】
側部キャップ２７６を積層体２６０の上部および底部に装着してもよく、かつ側部キャップ２７６は、エンドプレート２７０、２７２と置き換わるようにまたはエンドプレート２７０、２７２に取り付けられるように設計してもよい。
【０２２１】
側部キャップ２７６の格子状の凸構造２８４は、濾過装置２５０の動作中に積層体２６０の上部および底部において側部キャップ２７６の位置にかかるかなりの圧力に耐えるように設計される。
【０２２２】
端部キャップ２７８を、直接かまたは濃縮液用の収集空間および濃縮液出口２８６を内部に提供する層間要素２７４の上のいずれかで、両面２６２、２６４に位置決めしてもよい。
【０２２３】
残りの互いに対向する２つの面上には、供給分配室を伴う供給入口と濃縮液出口とをそれぞれ提供するために分配器／収集器キャップ２８０が装着される。分配器キャップとして使用される場合、キャップ２８０は、流入する流体を積層体２６０の種々の未濾過液流体流路に均一に分配するように働く流体流れ分配要素２８１を含むことが好ましい。
【０２２４】
本発明による濾過装置の更に別の実施形態を図８Ａおよび図８Ａに関連して説明する。
【０２２５】
図８Ａは、ほぼ矩形状のレイアウトを有する多数の同一形状のフィルタモジュール３０２の積層体３００を示している。
【０２２６】
フィルタモジュール３０２は、図１および図２に関連して説明されているものと同様に、フィルタモジュール３０２（詳細には図示せず）の各々の内部空間に通じるポートを収容するフレームセクション３０４、３０６をフレーム要素３０３の互いに対向する側に備えるフレーム要素３０３を備える。図８Ａの表示では、このようなフレームセクション３０４、３０６は、積層体３００の上部および底部に位置する。
【０２２７】
ポートを備えるフレームセクション３０４、３０６は、積層体３００において互いに対向する側面に位置するフレームセクション３０４、３０６を連結しかつ離間した状態で保持する横フレームセクション３０８、３１０よりも厚さが大きく、横セクション３０８が入口側に位置し、横セクション３１０が積層体３００の出口側に位置する。
【０２２８】
フィルタモジュール３０２のフレーム要素３０３は、積層体３００の組立中に複数のフィルタモジュール３０２を重ねて正確に位置決めするのに役立つラグ３１２、３１４、３１６をフレーム要素３０３の横セクション３０８、３１０に備える。
【０２２９】
フィルタモジュール３０２は、フィルタモジュール３０２のフレームセクション３０４、３０６において液密状態で互いに封止され、それに対して、横フレームセクション３０８、３１０が位置する側面は、開放した状態のままでありかつ積層体３００の必要な流体供給入口および流体出口を提供する。
【０２３０】
図８Ｂは、横フレームセクション３０８を含む積層体３００の面上に位置決めされ得る供給分配器キャップ３１８を示しており、クロスフロー濾過用途において濃縮液用の収集器キャップとして働く同様または更には同一のキャップを、フレーム要素３０３の横セクション３１０を含む積層体３００の側面上に配置することができる。
【０２３１】
供給分配キャップ３１８は、キャップ３１８内に入る流体流れを複数のフィルタモジュール３０２に略均等に分配する働きをする構造要素３１９を含む。濃縮液用の収集器キャップとして働く場合のキャップ３１８は、必ずしも構造要素３１９を有する必要はない。
【０２３２】
側部キャップ３２２を更に補強する曲面要素３２６により一部が覆われ得る格子状の形態を内部構造に含む、図８Ｃに示すような側部キャップ３２２を、積層体３００の前面３２０および後面３２２の上に取り付けてもよい。
【０２３３】
側部キャップ３２２の互いに対向する端部には、完成した濾過装置に変形させたときの積層体の取り扱いを容易にするハンドル３２８、３３０が設けられる。図８Ａの積層体３００と、分配器／収集器キャップ３１８と、２つの側部キャップ３２２とを含む、ほぼ完成している濾過装置が図８Ｄに示されている。
【０２３４】
図７Ｃに示すような端部キャップ２７８と同様に設計され得る、フィルタモジュール３０２のフレームセクション３０４、３０６から外に出る濾過液または透過液を受け入れる積層体３００の上部および積層体３００の底部の端部キャップを更に取り付けなければならない。
【０２３５】
図７Ａの積層体２６０と比較した積層体３００および積層体３００のフィルタモジュール３０２の設計の主な相違点は、矩形状のフィルタモジュール３０２の幅と長さとの比が異なる点である。
【０２３６】
フィルタモジュール３０２がフィルタモジュール３０２のフレームセクション３０４、３０６に沿って互いに封止状態で取り付けられるので、分配／収集キャップ３１８、側部キャップ３２２および端部キャップを、積層体３００にのみ接触する外周に沿って積層体に封止状態で接合してもよい。これら構成要素が必要な入口連結部および出口連結部を備えたハウジングとして働くので、フィルタモジュール３０２の積層体３００は、これらの構成要素が設けられたときに完全に動作可能である。
【０２３７】
複数のフィルタモジュールを積層体として封止状態で互いに接合するときに、好ましくは、シール要素を使用しない。フィルタモジュールを互いに取り付けて積層体を形成することを、溶着、接着剤による接合、締め付け連結などを含むがこれらに限定されない種々の方法で実現してもよい。
【０２３８】
積層体を形成するフィルタモジュールを接合する１つの好ましい方法は、ポートを収容するフレームセクションにおいてフレームモジュールを相互に直接接合することである。
【０２３９】
このようなタイプの接合を容易にするために、フィルタモジュールのフレーム要素は、ポートを収容するフレームセクションから外方に突出するフランジを含むことが好ましい。本発明のフィルタモジュール用の好ましいタイプのフレーム要素は、フレーム要素３６０の形で図９Ａ〜図９Ｃに示されている。
【０２４０】
フレーム要素３６０は、フィルタモジュールの内部から外部への流体接続を提供するポート３８２（図９Ｂ参照）を収容するフレーム要素３６０の互いに対向する端部に位置する２つのフレームセクション３６２を備えた略矩形形状を有する。
【０２４１】
フレーム要素３６０は、案内要素として働く構造要素３６８を互いに対向する表面上に備えた板状本体３６６を備え、スペーサ要素３６４と均一に形成される。スペーサ要素３６４は、（例えば、本体３６６の上側から下側に至るフレームセクション３６２に隣接する）より少ない開口部３７０を備え、これにより、フィルタモジュール内に一体的な空間を提供する。
【０２４２】
フレームセクション３６２は、形成すべきフィルタモジュールの入口端部と出口端部を画定する横フレームセクション３７２により互いに連結される。フレーム要素の横セクション３７２の厚さは、ポートを収容するフレームセクション３６２の厚さよりも小さい。したがって、互いに対向する２つの開口部３７４においてフレーム要素３６０にフィルタメディアが装着された時点で、流体流れのために十分な間隙が設けられる。
【０２４３】
フィルタモジュールの積層体の組み立てを容易にするために、フレーム要素３６０は、フレームセクション３６０の横セクション３７２に、フレーム要素３６０から外方に延びる図８Ａに示すようなラグまたはグリッパークランプ３８０を備える。
【０２４４】
フレーム要素３６０およびフレーム要素３６０に取り付けられたフィルタメディアにより画成された濾過液空間内に略均一な圧力状態をもたらすために、好ましくは、スペーサ要素３６４には、両表面に排水層、例えば不織布シート材料（図示せず）が設けられる。
【０２４５】
ポート３８２を収容するフレームセクション３６２には、図示の実施形態では円弧状断面を有する張出しフランジ３８４、３８５がフレームセクション３６２の全長にわたって設けられる。好ましくは、張出しフランジ３８４、３８５が、円弧状断面を備えて互いに対向する方向に配向される。このことにより、積層体の両端部に濾過液／透過液収集室を提供する同一形状の側部キャップの使用が可能となる。
【０２４６】
図９Ｃは、フィルタモジュール３９０が各々フレーム要素３６０を組み込んだ、複数のフィルタモジュール３９２の積層体３９０を部分図で示している。
【０２４７】
複数のフィルタモジュール３９２のフレームセクション３６２は、積層体３９０の側面を形成し、フランジ３８４、３８５が、隣接するフィルタモジュール３９２のフレーム要素のフレームセクションの下縁部を受ける。積層体３９０が組み立てられた時点で、フランジ３８４、３８５を加熱し、後続のフィルタモジュールの下縁部に封止状態で取り付くように変形させてもよく、これにより液密シールを形成する。
【符号の説明】
【０２４８】
１０…フィルタモジュール、１２…フレーム要素、１４、１６…フィルタメディア、１８…スペーサ要素、１９…ストリップ、２０ａ…第１の開口部、２０ｂ…第２の開口部、２１…溶接継ぎ目、２２…濾過液空間、２３、２３’、２３”…突起、２５、２５’、２５”…案内要素、２６、２８…フレームセクション、２７…隙間、３０…濾過液出口、３０、３２…ポート、３４、３５…横セクション、３６…スペーサ要素、３７…流体流れチャンネル、３９…案内要素、４２…スペーサ要素、４４…開口部、５０…フィルタモジュールセット、５２、５４…フィルタモジュール、５６…フィルタメディア、５８…未濾過液、６０…濾過液／透過液、６２、６４…フレーム要素、６６、６８…濾過液／透過液出口、７０、７２…突起、７８…シール、８０…熱溶着板、８２…開口部、８６…端部キャップ、８８、９０…スペーサ要素、９１…突起、９２…案内要素、９４…流体流れチャンネル、９６…封止領域、９８…窪み、１００…濾過装置、１０２…ハウジング、１０４…積層体、１０６…フィルタモジュール、１０８…ハウジング、１１０…入口室、１１２…濃縮液収集空間、１１４、１１４’、１１４”…流れチャンネル、１１４、１１６…濾過液収集空間、１１８、１２０…キャップ形状部、１２０…平坦な壁部、１２２…リブ、１５０…濾過装置、１５２…管状ハウジング、１５４…積層体、１５６…フィルタモジュール、１５７…流体流路、１５８…入口、１６０…供給分配室、１６２…濃縮液収集室、１６４…濃縮液出口、１６６、１６８…濾過液収集空間、１７０、１７２…濾過液出口、１７４、１７６…カバー、１８０、１８２…カバー要素、１９０…濾過装置、１９２…積層体、１９４…流体流路、１９５…カバー板、２００…濾過装置、２０２…積層体、２０４…フィルタモジュール、２０６…流体流路、２５０…濾過装置、２６０…積層体、２６２、２６４…互いに対向する２つの側面、２７０、２７２…エンドプレート、２７４…層間要素、２７６…側部キャップ、２７８…端部キャップ、２８０…分配器／収集器キャップ、２８１…流体流れ分配要素、２８２…開口部の列、２８４…格子状の凸構造、２８６…濃縮液出口、３００…積層体、３０２…フィルタモジュール、３０３…フレーム要素、３０４、３０６…フレームセクション、３０４、３０６…フレームセクション、３０８、３１０…横フレームセクション、３０８…横セクション、３１２、３１４、３１６…ラグ、３１８…供給分配器キャップ、３１９…構造要素、３２０…前面、３２２…側部キャップ、３２２…後面、３２６…曲面要素、３２８、３３０…ハンドル、３６０…フレーム要素、３６２…フレームセクション、３６４…スペーサ要素、３６６…本体、３６８…構造要素、３７０…開口部、３７２…横フレームセクション、３７４…２つの開口部、３８０…ラグまたはグリッパークランプ、３８２…ポート、３８４、３８５…張出しフランジ、３９０…積層体、３９２…フィルタモジュール。
【図１Ａ】
2016030257.tif 000003
【図１Ｂ】
2016030257.tif 000004
【図１Ｃ】
2016030257.tif 000005
【図１Ｄ】
2016030257.tif 000006
【図１Ｅ】
2016030257.tif 000007
【図１Ｆ】
2016030257.tif 000008
【図１Ｇ】
2016030257.tif 000009
【図２Ａ】
2016030257.tif 000010
【図２Ｂ】
2016030257.tif 000011
【図３Ａ】
2016030257.tif 000012
【図３Ｂ】
2016030257.tif 000013
【図４】
2016030257.tif 000014
【図５Ａ】
2016030257.tif 000015
【図５Ｂ】
2016030257.tif 000016
【図５Ｃ】
2016030257.tif 000017
【図６Ａ】
2016030257.tif 000018
【図６Ｂ】
2016030257.tif 000019
【図６Ｃ】
2016030257.tif 000020
【図６Ｄ】
2016030257.tif 000021
【図７Ａ】
2016030257.tif 000022
【図７Ｂ】
2016030257.tif 000023
【図７Ｃ】
2016030257.tif 000024
【図７Ｄ】
2016030257.tif 000025
【図８Ａ】
2016030257.tif 000026
【図８Ｂ】
2016030257.tif 000027
【図８Ｃ】
2016030257.tif 000028
【図８Ｄ】
2016030257.tif 000029
【図９Ａ】
2016030257.tif 000030
【図９Ｂ】
2016030257.tif 000031
【図９Ｃ】
2016030257.tif 000032
【外国語明細書】
2016030257000001.pdf