(57)【要約】  本発明は、Ｖ字断面形状を有する複数のカセットを相互に接続することによって、チューブフィルターに用いられる膜ホルダーを形成するための方法である。この方法において、複数のカセットが、長手方向に一列になって連続的に配置され、且つ互いに接続されるようになっている。各カセットのＶ字断面は、２つの壁と、それら２つの壁の間に位置するブリッジ片とによって画定することができる。各壁は、複数の切欠部を有する。カセットは、一方のカセットの壁の切欠部が他方のカセットの全壁部によって掛け渡されるように、相互に接続されてもよい。カセットは、一緒にスナップ止めされることによって、それらのＶ字断面の基部の近くの位置で相互に接続されてもよい。さらに、本発明は、この方法によって得られる膜ホルダー、この方法及び膜ホルダーに用いられるカセット、及びこのような膜ホルダーが用いられるチューブフィルターに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的にＶ字断面形状を有する複数のカセットを相互に接続することによって、特にチューブフィルターに用いられる膜ホルダーを形成する方法において、
複数のカセットが、長手方向に一列になるように連続的に配置され、且つ互いに接続されることを特徴とする方法。
【請求項２】
複数のカセットが、横方向において互いに隣接して配置され、且つ相互に接続され、これによって、隣接する異なるカセットの列が形成され、
１つの列におけるカセット間の移行部分は、隣接する列におけるカセット間の移行部分に対して位置ずれするようになっていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
異なる長さのカセットが相互に接続されて、実質的に同じ全長を有するカセットの列が形成されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
実質的にＶ字断面の前記カセットのそれぞれは、２つの壁と、該２つの壁の間に位置するブリッジ片とによって画定されており、前記２つの壁のそれぞれは、複数の切欠部を有しており、
前記カセットは、一方のカセットの壁の切欠部が他方のカセットの全壁部によって掛け渡されるように、相互に接続されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記カセットの前記２つの壁のそれぞれは、前記切欠部と前記全壁部とを互い違いに有しており、一方の壁の前記切欠部は、他方の壁の前記全壁部と向き合って位置しており、
前記カセットは、互いに隣接するカセットの対応する壁の前記切欠部及び前記全壁部が常に横方向において互いに一列に並ぶように、相互に接続されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記カセットは、該カセットの実質的にＶ字断面の基部の近くの位置で相互に接続されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記カセットは、一緒にスナップ止めによって取付けられることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
特にチューブフィルターに用いられる膜ホルダーであって、実質的にＶ字断面形状を有する複数のカセットを相互に接続した膜ホルダーにおいて、
長手方向に一列になって連続的に配置された複数のカセットを相互に接続したことを特徴とする膜ホルダー。
【請求項９】
複数のカセットは、横方向において互いに隣接して配置され、且つ相互に接続され、これによって、隣接する異なるカセットの列が形成されており、
１つの列におけるカセット間の移行部分は、隣接する列におけるカセット間の移行部分に対して位置ずれしていることを特徴とする請求項８に記載の膜ホルダー。
【請求項１０】
前記相互に接続されるカセットは、各カセットの列が実質的に同じ全長を有するように、互いに異なる長さを有していることを特徴とする請求項９に記載の膜ホルダー。
【請求項１１】
実質的にＶ字断面を有する前記カセットのそれぞれは、２つの壁と、該２つの壁の間に位置するブリッジ片とを備えており、
前記２つの壁のそれぞれは、複数の切欠部を有しており、
前記カセットは、一方のカセットの壁の切欠部が他方のカセットの全壁部によって掛け渡されるように、相互に接続されていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の膜ホルダー。
【請求項１２】
前記カセットの前記２つの壁のそれぞれは、前記切欠部及び前記全壁部を互い違いに有しており、一方の壁の前記切欠部分は、他方の壁の前記全壁部と向き合って位置しており、
前記カセットは、互いに隣接するカセットの対応する壁の前記切欠部及び前記全壁部が常に横方向において互いに一列に並ぶように、相互に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の膜ホルダー。
【請求項１３】
前記全壁部のそれぞれは、湾曲した端縁を有していることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の膜ホルダー。
【請求項１４】
前記カセットは、該カセットの実質的にＶ字断面の基部の近くの位置で相互に接続されていることを特徴とする請求項８ないし１３のいずれか一項に記載の膜ホルダー。
【請求項１５】
前記カセットは、一緒にスナップ止めで取付けられていることを特徴とする請求項１４に記載の膜ホルダー。
【請求項１６】
前記カセットのそれぞれは、前記切欠部の位置において前記ブリッジ片からそれぞれ突出している複数のフックアームと、前記全壁部にそれぞれ形成された対応する数の凹部とを有していることを特徴とする請求項１２又は１５に記載の膜ホルダー。
【請求項１７】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法又は請求項８ないし１６のいずれか一項に記載の膜ホルダーに用いられる、実質的にＶ字断面形状を有しているカセット。
【請求項１８】
請求項１７に記載のカセットを複数有しているアセンブリであって、前記複数のカセットが、互いに異なる長さを有していることを特徴とするアセンブリ。
【請求項１９】
チューブを備えるチューブフィルターであって、
前記チューブの内部には、
請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法によって形成された膜ホルダー又は請求項８ないし１６のいずれか一項に記載の膜ホルダーと、
前記膜ホルダー内の互いに異なるカセットに分配された複数の中空糸膜と
が配置されている、チューブフィルター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実質的にＶ字断面形状を有する複数のカセットを相互に接続することによって、特にチューブフィルターに用いられる膜ホルダーを形成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の膜ホルダーの形成方法では、長手方向に延在している多数の半径方向溝を有する中心チューブを用い、いくつかの中間壁をこれら半径方向溝内に挿入するようになっている。これら中間壁のうちの２つの壁が、車輪のスポークのように中心チューブから突出しており、チューブ外面の一部と一緒に区画を形成することになる。この区間内に、多数の中空糸膜（hollow fiber membrane）が配置され、これらの中空糸膜は、多数のブラケット又はストラップを２つの壁の自由端縁にわたってピンと張ることによって、封がされるようになっている。膜ホルダーの全ての区画が中空糸膜によって充填されると、この膜ホルダーは、フィルターのハウジングとして機能する外側チューブ内に押し込まれる。最後に、外側チューブの両外端が、合成樹脂を注入することによってシールされるようになっている。
【０００３】
この方法は、特に手間が掛かって、高価であるため、大型の系列のものを製造するのに適していない。加えて、チューブフィルターのこの従来構造は、比較的多量の材料を必要とするので、コストがさらに増大することになる。現在、チューブフィルターを使用することが増加傾向にあるので、さらに効率的な製造技術と、材料をそれほど必要としない構造が必要とされている。
【０００４】
本出願人による特許文献１は、膜ホルダーを形成するための方法を記載しており、この方法では、多数の実質的にＶ字状の細長カセットが、互いに隣接して配置され、且つヒンジ接続される。ここで、ヒンジ接続部は、直線状ヒンジによって形成されるか、又は局部的な溶接によって形成されている。カセットの各々には、中空糸膜が充填され、次いで、ブラケット又はフィルムによって閉じられる。これらのブラケット又はフィルムも、ヒンジ接続部を有していてもよい。最後に、ヒンジ接続されたカセットは、ロール状にまとめられる（roll up）。カセットの側壁は、互いに当接しており、それらＶ字のカセットの切り取られた頂点部分は、内側のハウジングを画定する。また、ロール状にまとめられたカセットは、外側のハウジング内に押し込まれることになる。
【０００５】
この方法は、前述した従来の方法と比較して著しい改良をもたらしているが、それにも関わらず、多くの欠点を有している。側壁が波形状になっているので、これらのカセットは、射出成形によって形成されねばならない。チューブフィルターは、通常、１ｍ以上の長さを有しているので、従来の方法では、大型で且つ複雑な金型及び射出成形機を用いる必要があり、これによって、コストが著しく高くなる。さらに、この構造は、多量の材料を必要とするので、さらにコストが増大する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際特許出願第ＰＣＴ／ＮＬ２００８／０００２２０号
【発明の概要】
【０００７】
従って、本発明の目的は、前述した欠点を解消するか、又は前述した欠点を少なくともより小さくする、膜ホルダーを形成するための方法を提供することである。本発明の第１の態様によれば、これは、請求項１の特徴部分に記載されているような方法、すなわち、複数のカセットが、長手方向に一列になるように連続的に配置され、且つ互いに接続されることによって達成される。複数のカセットを連続的に配置することによって、個々のカセットを、膜ホルダーが用いられるチューブフィルターよりも短くすることができる。これらの比較的短いカセットは、小型の金型及び小さい射出成形機によって製造することができる。
【０００８】
複数のカセットが、好ましくは、横方向において互いに隣接して配置され、且つ相互に接続され、これによって、互いに異なる隣接するカセットの列が形成されており、１つの列におけるカセット間の移行部分は、隣接する列のカセット間の移行部分に対して位置ずれするようになっている。カセットを煉瓦積みの結合と同じように組み立てることによって、堅固な膜ホルダーが形成されることになる。
【０００９】
均一な寸法の膜ホルダーを得るために、異なる長さのいくつかのカセットを相互に接続して、実質的に同じ全長を有するカセットの列を形成することが推奨される。
【００１０】
第２の態様によれば、本発明の前述した方法において、各カセットの実質的にＶ字状の断面が、２つの壁と、それら２つの壁の間に位置するブリッジ片とによって画定されており、各壁が、複数の切欠部を有している。この態様において、カセットは、一方のカセットの壁の切欠部が他方のカセットの全壁部（full wall part）によって掛け渡されるように、相互に接続されるようになっている。従って、材料の消費を最小限に抑えながら、２つの互いに隣接するカセットの間に、閉じた壁を形成することができる。
【００１１】
また、カセットの各壁が、切欠部と全壁部とを互い違いに有し、一方の壁の切欠部が、他方の壁の全壁部と向き合って位置しており、カセットが、互いに隣接するカセットの対応する壁の切欠部及び全壁部が常に横方向において互いに一列に並んで位置するように、相互に接続される。この構成によれば、互いに隣接するカセットの間の壁を完全に均一な構造にすることできる。従って、中空糸膜を流れる液体は、チューブフィルターのどのようなポイント（位置）においても、同じようにチューブフィルターの中心に流れ込むことができる。
【００１２】
本発明の第３の態様によれば、カセットが、実質的にＶ字断面の基部の近くの位置で相互に接続される方法が提供される。このように接続することによって、強く且つ安定した構造となり、カセットを簡単に所望の最終的な形状にすることができる。好ましくは、カセットは、一緒にスナップ止めされるようになっている。スナップ接続は、迅速且つ容易に行うことができ、必要に応じて再び解除することもできる。
【００１３】
本発明は、さらに、特にチューブフィルターに用いられる膜ホルダーであって、実質的にＶ字断面形状を有する多数のカセットを相互に接続した膜ホルダーに関する。このような膜ホルダーは、本出願人の前述した特許文献１にも記載されている。
【００１４】
本発明の目的は、このタイプの改良された膜ホルダーを提供することである。本発明の第１の態様によれば、これは、長手方向に一列になって連続的に配置された複数のカセットを相互に接続した膜ホルダーによって達成することができる。この膜ホルダーの好ましい実施形態は、従属請求項９及び１０に記載されている。
【００１５】
本発明の第２の態様によれば、以下の膜ホルダーが提供される。詳しくは、実質的にＶ字断面を有するカセットの各々が、２つの壁と、それら２つの壁の間に位置するブリッジ片とを備えており、各壁が、複数の切欠部を有しており、カセットは、一方のカセットの壁の切欠部が他方のカセットの全壁部によって掛け渡されるように、相互に接続されている。膜ホルダーのこの好ましい実施形態が適用された発明が、請求項１２に記載されている。これ以外に、全壁部の各々は、好適には、湾曲した端縁を有しており、これによって、半径方向に延びるダクトが、互いに隣接するカセットの間に形成されるようになっている。
【００１６】
本発明のさらに他の態様によれば、カセットは、それらカセットの実質的にＶ字断面の基部の近くの位置で相互に接続されている。カセットは、好適には、一緒にスナップ止めによって取付けることができる。各カセットは、好ましくは、切欠部の位置においてブリッジ片からそれぞれ突出している多数のフックアームと、全壁部にそれぞれ形成された対応する数の凹部とを有している。従って、中空糸膜を収容することになるカセットの内側の空間を失うことなく、スナップ接続部を形成することができる。
【００１７】
最後に、本発明は、実質的にＶ字断面形状を有しているカセットに関するものであり、このカセットは、前述した方法及び／又は膜ホルダーにおいて用いることを意図しており、また、このような膜ホルダーが用いられるチューブフィルターにおいて用いることも意図している。
【００１８】
以下、３つの実施形態に基づいて、添付の図面を参照して本発明を説明する。図面において、対応する構成要素は、それぞれ、「１００」が足された参照番号によって示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態による膜ホルダーの斜視図であり、長手方向及び横方向に相互に接続された多数のカセットから構成された膜ホルダーの図である。
【図２】図１の膜ホルダーの半分の斜視図である。
【図３】図１及び２の膜ホルダーの一部を部分的に分解して示す斜視図である。
【図４】図１〜３の膜ホルダーに用いられる短いカセットを示す斜視図である。
【図５】図１〜３の膜ホルダーに用いられる長いカセットを示す斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による８つの区画を有する膜ホルダーの端面図である。
【図７】カセットが膜ホルダーの全長に沿って延在している本発明の第３の実施形態による膜ホルダーの図であり、図２に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の第１の実施形態による膜ホルダー１は、複数の第１及び第２のカセット２Ａ，２Ｂから構成されている。第１及び第２のカセット２Ａ，２Ｂは、長手方向及び横方向において互いに接続されるものであり、実質的にＶ字断面形状を有している。ここでは、第１のカセット２Ａは、相対的に長くなっており、第２のカセット２Ｂは、相対的に短くなっている。図示の例では、第２のカセット２Ｂの長さは、第１のカセット２Ａの長さの半分になっている（図２）。これ以外の点では、第１及び第２のカセット２Ａ，２Ｂは、同一の構造を有している（図４及び図５）。
【００２１】
各カセット２Ａ，２Ｂは、ブリッジ片３と、鋭角に閉じている２つの壁４，５とを有している。図示の例では、この角度は、円の全円弧が６つのカセット２Ａ，２Ｂを相互に接続することによって覆われるように、６０°になっている（図１）。ブリッジ片３を備えているので、カセット２Ａ，２ＢのＶ字断面形状は、Ｖ字の頂点部分が切り取られた形状になっており、これによって、カセット２Ａ，２Ｂは、組み立てられた状態において、中心ダクト６を画定することになる。壁４，５及びブリッジ片３の各組によって画定された空間は、区画７を形成しており、この区画７内に、一束の中空糸膜（ここでは、図示せず）が収容されることになる。この区画７の開いている側は、２つの壁４，５の上に間隔を置いて設けられる一連のブラケット又はストラップ（ここでは図示せず）によって、又は区画７の全長にわたって延在するフィルム（同様に、ここでは図示せず）によって、閉鎖することができる。
【００２２】
図示の実施形態では、各区画７は、カセット２Ａ，２Ｂの列の全体にわたって延在している。ここで、ある１つの列におけるカセット２Ａとカセット２Ｂとの間の移行部分（transition）１４が、隣接する列におけるカセット２Ａとカセット２Ｂとの間の移行部分１４に対して位置ずれするように、カセット２Ａ及び２Ｂが相互に接続されている（図２）。このようにして、煉瓦積みの結合構造と同じような結合構造が、カセット２Ａ，２Ｂ間に形成される。また、カセット２Ａ，２Ｂの各列が同一長さを有することを確実なものとするために、図示の実施形態では、１つの列において２つの第１のカセット２Ａが相互に接続されており、次の列において１つの第１のカセット２Ａ及び２つの第２のカセット２Ｂが相互に接続されており、これらの相互接続が、交互に行われるようになっている（図３）。
【００２３】
材料の消費を制限するために、カセット２Ａ，２Ｂの各壁は、切欠部８と全壁部（full wall part）９とを互い違いに有している。さらに、１つのカセット２Ａ，２Ｂの壁の切欠部分８が、隣接するカセット２Ｂ，２Ａの全壁部９によって掛け渡されるように、カセット２Ａ，２Ｂが互いに接続されている。従って、２つの隣接する区画７間に連続壁を形成するのに必要な材料の実質的に半分が節約されることになる。図示の例では、カセット２Ａ，２Ｂは、一方の壁４，５の切欠部８が他方の壁５，４の全壁部９と向き合って位置するように形成されている。さらに、カセット２Ａ，２Ｂは、互いに隣接するカセット２Ａ，２Ｂの対応する壁４，５の切欠部８及び全壁部９が常に横方向において互いに一列に並ぶように、相互に接続されている。
【００２４】
全壁部９は、湾曲した端縁１０をさらに有しており、これによって、組み合わされた状態において、段差のついた壁が、隣接するカセット２Ａ，２Ｂ間のそれぞれの箇所に画定されることになる。従って、段差のついた壁によって、切欠部８の位置に中空糸膜が配置されないようになるので、これらの切欠部８は、液体が中空糸膜から中心ダクト６に流れることを可能とする半径方向に延びる通路を画定することになる。この目的のために、切欠部８は、その下端１３が開口している。
【００２５】
カセット２Ａ，２Ｂは、それらの実質的にＶ字状断面の基部の近くの位置、すなわち、それらのブリッジ片３の位置において相互に接続されている。図示の例では、カセット２Ａ，２Ｂは、一緒にスナップ止めによって取付けられている。これを行うために、各カセット２Ａ，２Ｂは、切欠部８の位置においてブリッジ片３からそれぞれ突出している複数のフックアーム１１を有している。各カセット２Ａ，２Ｂは、全壁部９に対応する数の凹部１２を有しており、凹部１２は、全壁部９のそれぞれに形成されている。２つのカセット２Ａ，２Ｂは、フックアーム１１を凹部１２内に取付けることによって、迅速且つ容易に互いに接続することができる。図示の例では、実施形態におけるフックアーム１１及び凹部１２は、カセット２Ａ，２Ｂが互いに対していくらか枢動可能になるように構成されている。従って、カセット２Ａ，２Ｂは、後続のカセット２Ａ，２Ｂへの接続の際に適切な位置に簡単に配置することができるようになっている。
【００２６】
いったん全てのカセット２Ａ，２Ｂが相互に接続され、膜ホルダー１が形成されると、カセット２Ａ，２Ｂによって画定された全ての区画７が中空糸膜によって充填され、その後、中空糸膜を密閉するために、区画７が覆われることになる。次いで、このように充填された膜ホルダー１は、外側ハウジング内に押し込まれ、その後、チューブの両端が、従来の方法に従って合成樹脂によってシールされることになる。
【００２７】
膜ホルダー内に形成される区画の数は、原理的に自由に選択可能になっている。具体的には、各カセット１０２Ａ，１０２Ｂの壁１０４，１０５間の狭角を４５°に設定することによって、８つの区画１０７を有する膜ホルダー１０１を形成することができる（図６）。カセット１０２Ａ，１０２Ｂの構造、カセット１０２Ａ，１０２Ｂを互いに接続する方法、及びカセット内への中空糸膜の充填の仕方は、各々、第１の例示的な実施形態と同じ構成にすることができる。
【００２８】
膜ホルダーを形成するために互いに接続されるカセットの数も、自由に選択することができる。カセットの製造コストの観点から、現在のところ、複数の比較的短いカセットを一列に連続的に並べて配置することが推奨されるが、より大型の系列の場合、チューブフィルターの全長にわたって延在するカセットを利用すると、有利な場合がある。これは、カセット当たりの製造コストが増えることになるが、組立コストを低減させることになるためである。
【００２９】
図７は、カセット２０２から構成された膜ホルダー２０１の例を示しているが、これらのカセット２０２は、各々、膜ホルダー２０１が用いられるチューブフィルターと略同じ長さを有している。従って、この実施形態では、長手方向において、いかなる移行部分も存在していない。これ以外の点では、これらのカセット２０２の構造は、第１の実施形態のカセット２Ａ，２Ｂの構造と全く同じである。
【００３０】
本発明によれば、前述した方法によって、膜ホルダーを簡単、迅速、且つ材料の消費を最小限に抑えて形成することができる。
【００３１】
本発明をいくつかの実施形態に基づいて説明してきたが、本発明がこれらの実施形態に制限されないことは明らかである。従って、ここで選択された実施形態における個々のカセット及び互いに隣接するカセットを長手方向及び横方向において接続するやり方が、図示されているものと異なっていてもよい。図示されている例に比べて多い又は少ない数のカセットが、互いに接続されるようになっていてもよい。さらに、本発明の全ての新規の態様は、別の観点から、従来の方法に個別に適用されてもよいし、又は関連する利点を維持しながら従来の膜ホルダーと組み合わせて適用されてもよい。従って、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によってのみ定義されることになる。
【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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【国際調査報告】
2012512021.tif 000010
2012512021.tif 000011
2012512021.tif 000012