JP2003519004A - クロスフロー濾過装置およびアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、接続管の数が少なく、固定板が簡便であるために低コストで製造可能であり、必要なクロスフロー濾過の性能に容量(capacity)を適応させる可変性が高く、かつ動作寿命が長いことを特徴とする、フィルタ・カセットを備えたクロスフロー濾過用の装置とアセンブリとに関する。本発明の装置（１）は、ホルダと、固定板およびその間に密閉式に圧入したフィルタ・カセットからなる少なくとも１つの濾過セグメント（２）とから構成されており、端板、分離板、分配板、および集液板として形成された固定板と、フィルタ・カセットとが相対移動可能にホルダ上に配設され、濾過セグメントは、少なくとも１つのフィルタ・カセット（４、４’）、分配板（５、５’）、および少なくとも１つの別のフィルタ・カセット（６、６’）の２つの配列（３、３’）から構成され、配列（３、３’）が２つの端板（７、７’）の間に配置され、かつ、濾液を放出するための共通の集液板（８）によって互いに連結される。本装置とアセンブリは逆浸透、ナノ濾過、透析、限外濾過、およびマイクロ濾過の分野で液体を処理するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は逆浸透、ナノ濾過、透析、限外濾過、およびマイクロ濾過の分野の液
体を処理するために使用されるクロスフロー濾過装置およびアセンブリに関する
。

【０００２】 フィルタ・カセットを備えたクロスフロー濾過のための装置は電機子、ポンプ
、および補助装置の他に、一般にホルダと、フィルタ・カセットと、固定板とか
らなっている。ホルダは固定板と、固定板の間に密閉式に圧入された少なくとも
１つのフィルタ・カセットとを保持する。そのために固定板はホルダ上に相対移
動可能に配設されている。固定板とフィルタ・カセットとは、対向する平坦な前
面および後面と、対向する狭い第１側壁および第２側壁と、対向する狭い第１縁
壁および第２縁壁とを有している。少なくとも１つの固定板は濾過される供給液
をフィルタ・カセットに供給し、かつ濃縮液および濾液をフィルタ・カセットか
ら放出するための接続管を有する分配板として形成されている。液体の供給およ
び／または放出が分配板の１つの表面だけで行われる場合は、単方向の分配板と
呼ばれ、液体の供給および／または放出が分配板の前面と後面とで行われる場合
は、双方向の分配板と呼ばれる。後者の場合は、フィルタ・カセットは分配板の
前面と後面との両側に配置されている。ドイツ公開公報第３４４１２４９号には
、フィルタ・カセットと、フィルタ・カセットが２枚の単方向固定板の間に固定
された、フィルタ・カセットを有するクロスフロー濾過用の装置とが記載されて
いる。一方は濾過される供給液を供給し、かつ濃縮液を放出するための分配板と
して形成され、他方は、適宜の接続管を有する、濾液の放出のための集液板とし
て形成されている。米国特許明細書第４７１５９５５号はホルダと、フィルタ・
カセットと、固定板とからなる装置を記載しており、固定板の１つは単方向分配
板として形成され、液体を供給し、かつ放出するための接続管全体が配設されて
いる。このような分配板を双方向の分配板として構成することは欧州特許明細書
第０３４５２０９ Ｂ１号で提案されている。これらの全ての装置の欠点は、こ
のような装置のクロスフロー濾過容量が、分配板と集液板との間に配置すること
ができるフィルタ・カセットの数によって限定されることにある。フィルタ・カ
セットの数はカセットの構造と、クロスフロー装置の、もしくはクロスフロー・
アセンブリのポンプ容量とに応じて１個ないし７個から１０個である。フィルタ
・カセットの数が多めである場合は、流入側の圧力損によって薄膜面の通過が不
均一になり、ひいてはフィルタ・カセットの薄膜面の活用度が不均一になり、そ
の結果、薄膜の詰まりが早くなり、かつクロスフロー濾過の効率が低下する。

【０００３】 分配板および集液板のフィルタ・カセット側の面は、板に接続されるフィルタ
・カセットの面の対応する開口と一致する、互いに離間した開口を備えている。
フィルタ・カセット内には通常は、濾過される供給液を供給するための開口と、
第１の狭い縁壁と平行に延びる直線上の、濾液を放出するための開口の第１部分
と、濃縮液を放出するための開口と、第２の狭い縁壁と平行に延びる直線上の、
濾液を放出するための開口の第２部分とが位置している。フィルタ・カセットの
開口向きの、分配板および集液板の開口は、狭い縁壁と平行に延び、また板の前
面および後面と平行に延びる、対応する管路に接合している。それぞれの管路は
少なくとも１つの側壁上で分配板および集液板から出る。米国特許明細書第４７
１５９５５号および欧州特許明細書第０３４５２９０ Ｂ１号によれば、濾液の
放出用の開口、または供給液の供給用、および濃縮液の放出用の開口は前面もし
くは前面および後面に対して鋭角をなして対応する管路に接合する。欧州特許明
細書第０４９８２１１ Ｂ１号によれば、濾液を放出するための開口は分配板の
前面にある濾液導管を介して中央に配置されている管路と連結されている。

【０００４】 先行技術の装置の他の欠点は、固定板に多数の接続管があり、それが高いコス
トにつながり、また漏損や汚染の原因になることである。濾液側（純性側）で計
算した場合、接続管の数が多いことは特に不利である。

【０００５】 その上、１枚の板に接続管全体を有する分配板には、穴、管路、および濾液導
管を狭いスペースに収納しなければならさないので製造コストが高いという欠点
がある。狭い側壁上のスペースが小さいために、管路の接続管を対向する双方の
側壁に据えつけなければならない場合が多く、それによって接続管へのアクセス
、および狭いスペースでの装置の設置の可能性が制約される。ＷＯ９６／２８２
４０号では、供給液を供給するための管路が分配板の後面に配設されることによ
って、この板を必然的に単方向の分配板として据えつけなければならないので、
装置の可変性が限定される。

【０００６】 本発明の目的は、接続管の数が少なく、固定板が簡便であるために低コストで
製造可能であり、必要なクロスフロー濾過の性能に容量を適応させる可変性が高
く、かつ動作寿命が高いことを特徴とする、フィルタ・カセットを備えたクロス
フロー濾過用の装置とアセンブリとを提供することにある。

【０００７】 上記の目的は特許請求の範囲第１項および５項の内容によって達成される。本
発明の好適な実施形態は従属クレームの特徴に記載されている。

【０００８】 本発明によるクロスフロー濾過のための装置は、ホルダと、固定板およびその
間に密閉式に圧入したフィルタ・カセットからなる少なくとも１つの濾過セグメ
ントとから構成され、端板、分離板、分配板、および集液板として形成された固
定板と、フィルタ・カセットとが相対移動可能にホルダ上に配設されている。濾
過セグメントは、少なくとも１つのフィルタ・カセット、分配板、および少なく
とも１つの別のフィルタ・カセットの２つの配列から構成され、該配列が２つの
端板の間に配置されると共に、濾液を放出するための共通の集液板によって互い
に連結される。少なくとも１つのフィルタ・カセットは通常は、２個ないし約１
０個の、好適には４個ないし５個のフィルタ・カセットからなるモジュール・ブ
ロックを構成する。

【０００９】 濾過セグメントの構造によって、各々の濾過セグメントには、少なくとも１つ
のフィルタ・カセット、分配板、および少なくとも１つの別のフィルタ・カセッ
トの２つの配列から濾液がそれを介して放出される、共通の１枚の集液板しか必
要ない。それによって、４個のフィルタ・カセット、または４個のモジュール・
ブロック用に、先行技術では少なくとも４個の濾液接続管が必要であるが、２個
の濾液接続管しか必要ない。その上、濾過セグメントの構造によって、多数の濾
過セグメントを有する装置をモジュール式に拡張することが可能であり、その数
は実際的な理由によってしか制約されない。それによって、本装置をそのつどの
濾過の要求に合わせて必要な濾過能力にフレキシブルに適応させることができる
。濾過セグメント内に、（モジュール・ブロックの）少なくとも１つのフィルタ
・カセット、分配板、および（別のモジュール・ブロックの）少なくとも１つの
別のフィルタ・カセットの２つの配列を設けることによって、補足的な手段をと
せずに、分配板に隣接するどのようなフィルタ・カセット、もしくは分配板に隣
接するどのようなモジュール・ブロックにも類似して流入することが確実にされ
る。４個のフィルタ・カセット、または４つのモジュール・ブロックを使用した
場合、先行技術の装置では、中央に位置する隣接するフィルタ・カセット、もし
くはモジュール・ブロックの間に、補助的に分離板を使用することが必要になろ
う。

【００１０】 フィルタ・カセットと、端板、分離板、分配板、および集液板として形成され
た固定板とが、対向する平坦な前面および後面と、対向する狭い側板と、対向す
る狭い縁壁とを備えている本発明の好適な実施形態では、供給液を供給し、かつ
濃縮液を放出するための分配板は、前面および後面に、フィルタ・カセットの開
口全体に対応する、互いに離間した開口を備え、供給液を供給し、かつ濃縮液を
放出するための開口は、接続管を備えた側壁の少なくとも一方を出て、それぞれ
前面および後面と平行に、また縁壁と平行に延在する、供給液を供給し、かつ濃
縮液を放出するための管路を備えた側壁に接合している。これに対して、濾液用
の開口は前面から後面へと、かつ縁壁と平行に延在している。濾液を放出するた
めの集液板は、互いに離間した開口だけを前面と後面とに備えており、この開口
は濾液用のフィルタ・カセットの対応する開口と対応している。この開口は、接
続管を備えた側壁の少なくとも一方を出て、前面と後面とそれぞれ平行に、また
縁壁と平行に延在する、濾液の放出用の管路に接合する。分配板内の濾液を放出
するための管路を無くし、かつ濾液のための集液板の開口を上記のように限定す
ることによって、このような固定板を低コストで製造できる。

【００１１】 本発明の別の実施形態では、隣接する濾過セグメントは分離板として作用する
単一の端板によって互いに分離される。このような分離板は端板と同様に開口お
よび管路を有しておらず、従って低コストで製造できる。

【００１２】 本発明に基づく分配板および集液板によって、別の有利な実施形態では管路用
の接続管全体を側壁の一方に取り付けることが可能になる。このことは、本発明
の装置を壁のすぐ近傍に取り付けることができるような小さいスペースに、場所
を取らずに据えつけるためには特に重要であるが、それは片側からしか装置にア
クセスする必要がないからである。

【００１３】 固定板は平坦な前面および後面以外は、フィルタ・カセットと異なる外形を備
えることができる。従って固定板は、例えば多角形、円形、または楕円形の形状
を有することができる。このような実施形態では、対向する狭い側壁および縁壁
とは、フィルタ・カセットの対応する側壁および縁壁が固定板に突出することで
生ずるものと理解される。

【００１４】 濾過セグメントから形成される装置では、好適には純性側（濾液を放出するた
めの導管を有する濾液集液板）を固定的に配管することができ、これは薬学の分
野では特に重要である。

【００１５】 フィルタ・カセットを有する、クロスフロー濾過のための本発明によるアセン
ブリは、供給液の供給、濃縮液の放出、および濾液の放出用の共通の導管を経て
互いに連結された、前記の種類の少なくとも２つの装置からなっている。吐出口
全体が側壁の分配板および集液板にある好適な実施形態では、スペースおよびコ
ストが節減される。

【００１６】 本装置およびアセンブリの濾過、洗浄、そそぎ、および殺菌はコンピュータ制
御で行われ、そのために分配板および集液板の接続管、および導管には、専門家
には周知の流量計、および／または圧力センサ、並びに制御可能な弁が装備され
、導管を経て洗浄剤、そそぎ剤、および殺菌剤が供給され、また放出される。ア
センブリまたは装置のその他の装置、または濾過セグメントを濾過動作に留めて
、個々の装置、または個々の濾過セグメントをスイッチ・オフでき、または別個
に指定の操作を行うことができることが特に有利である。

【００１７】 図１によれば、クロスフロー濾過のための装置１は図示されていないホルダ上
に配置された濾過セグメント２からなっている。濾過セグメント２は、フィルタ
・カセット４、４’、分配板５、５’、および別のフィルタ・カセット６、６’
からなる２つの配列３、３’から構成され、該配列３、３’は２つの端板７、７
’の間に配置され、かつ共通の集液板８によって互いに連結されている。集液板
８は濾液を放出する役割を果たし、その前面９および後面９’に、フィルタ・カ
セット４、４’、６、６’の開口に対応する、互いに離間した開口１０、１０’
と、互いに離間した開口１１、１１’とを備えている。これらはそれぞれ前面９
および後面９’と平行に、また縁壁１４、１５’と平行に延在する、濾液を放出
するための管路１２、１３に接合している。管路１２、１３は、接続管１７、１
８を備えた側壁１６から出ている。分配板５、５’は供給液を供給し、かつ濃縮
液を放出する役割を果たし、かつ前面１９、１９’と後面２０、２０’に、互い
に離間した濾液用の開口２１、２１’、供給液の供給用の開口２２、２２’、お
よび濃縮液用の開口２３、２３’を有しており、これらの開口はフィルタ・カセ
ットの開口全体と対応している。開口２２、２２’は供給液を供給するための管
路２４、２４’と、もしくは開口２３、２３’は濃縮液を放出するための管路２
５、２５’と鋭角をなして接合し、または、接続管２７、２７’、２８、２８’
を備えた側壁２６、２６’を出る逆送りの場合は逆に接合する。管路２４、２４
’および管路２５、２５’は分配板５、５’の前面１９、１９’、および後面２
０、２０’と平行に、並びに縁壁２９、２９’、３０、３０’と平行に延在して
いる。濾液用の開口２１、２１’は前壁１９、１９’から後壁２０、２０’へと
、また縁壁２９、２９’、３０、３０’と平行に延在している。

【００１８】 図２に示したアセンブリ３１は、分離板３２によって分離されたそれぞれ２つ
の濾過セグメント２からなる、クロスフロー濾過のための２つの装置１からなっ
ている。固定板７、５、８、５’、３２の間には、それぞれ５個のフィルタ・カ
セット４、４’からなるモジュール・ブロック３３が密閉式に圧入されている。
濾液の放出のための接続管１７、１８（図１）、濃縮液の放出のための接続管２
８、２８’（図１）、および供給液の供給のための接続管２７、２７’（図１）
には圧力計または流量計３４、３５、３６、および弁３７、３８、３９が装備さ
れているが、少なくとも共通の導管、および共通の、供給液を供給するための導
管４０、濃縮液を放出するための導管４１、および濾液を放出するための導管４
２をそれぞれ介して互いに連結されている。

【００１９】 濾過を実行するため、濾過される供給液は加圧され、導管４０を経て弁３８、
接続管２７、２７’（図１）、分配板５、５’を介してモジュール・ブロック３
３内に圧送され、そこでフィルタ・カセット４、４’の薄膜を通過し、濃縮液と
して接続管２８、２８’（図１）、弁３９、および共通の導管４１へと放出され
る。薄膜を浸透する部分は濾液として接続管１７、１８（図１）、弁３７、およ
び共通の導管４２を経て放出される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の装置の濾過セグメントの概略分解図である。

【図２】 本発明のアセンブリの実施形態の概略図である。

【符号の説明】

１ クロスフロー濾過装置 ２ 濾過セグメント ３、３’ 配列 ４、４’ フィルタ・カセット ５、５’ 分配板 ６、６’ 別のフィルタ・カセット ７、７’ 端板 ８ 共通の集液板 ９、９’ 前面および後面 １０、１０’、１１、１１’ 互いに離間した開口 ４、４’、６、６’ フィルタ・カセットの濾液用開口 １２、１３ 濾液放出用管路 １４、１５ 縁壁 １６ 側壁 １７、１８ 濾液放出用の接続管 １９、１９’ 分配板の前面 ２０、２０’ 分配板の後面 ２１、２１’ 濾液用開口 ２２、２２’ 供給液供給用開口 ２３、２３’ 濃縮液放出用開口 ２４、２４’ 供給液供給用管路 ２５、２５’ 濃縮液放出用管路 ２６、２６’ 側壁 ２７、２７’ 供給液供給用接続管 ２８、２８’ 濃縮液放出用接続管 ２９、２９’、３０、３０’ 分配板５、５’の縁壁 ３１ アセンブリ ３２ 分離板 ３３ モジュール・ブロック ３４、３５、３６ 圧力計、または流量計 ３７、３８、３９ 弁 ４０ 供給液供給用導管 ４１ 濃縮液放出用導管 ４２ 濾液放出用導管

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年２月１６日（２００２．２．１６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホルダと、固定板およびその間に密閉式に圧入したフィルタ
   ・カセットからなる少なくとも１つの濾過セグメントとから構成されたクロスフ
   ロー濾過装置であって、 端板、分離板、分配板、および集液板として形成された固定板と、フィルタ・
   カセットとが相対移動可能にホルダ上に配設され、かつ、 濾過セグメントは、少なくとも１つのフィルタ・カセット、分配板、および少
   なくとも１つの別のフィルタ・カセットの２つの配列から構成され、該配列は２
   つの端板の間に配置されると共に、濾液を放出するための共通の集液板によって
   互いに連結される、前記装置。
2. 【請求項２】 フィルタ・カセットと固定板とは、対向する平坦な前面およ
   び後面と、対向する狭い側壁と、対向する狭い縁壁とを備え、かつ、 供給液を供給し、かつ濃縮液を放出するための分配板は前面および後面に、フ
   ィルタ・カセットの開口全体に対応する、互いに離間した開口を備え、供給液を
   供給するための開口、および濃縮液を放出するための開口は、接続管を備えた側
   壁の少なくとも一方を出て、それぞれ前面および後面と平行に、また縁壁と平行
   に延在する、供給液を供給するための開口、および濃縮液を放出するための管路
   を備えた側壁に接合し、かつ濾液用の開口は前面から後面へと、かつ縁壁と平行
   に延在し、 濾液を放出するための集液板は、濾液用のフィルタ・カセットの対応する開口
   と対応する、互いに離間した開口を前面と後面とに備え、かつ濾液を放出するた
   めの開口は、接続管を備えた側壁の少なくとも一方を出て、それぞれ前面および
   後面と平行に、並びに縁壁に平行に延在する、濾液を放出するための管路に接合
   する、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 隣接する濾過セグメントは分離板として作用する端板によっ
   て互いに分離される請求項１および２に記載の装置。
4. 【請求項４】 管路用の接続管の全体が側壁の一方に取り付けられる、請求
   項１から３に記載の装置。
5. 【請求項５】 供給液の供給用、濃縮液の放出用、および濾液の放出用の共
   通の導管を経て互いに連結された、請求項１から４に記載の少なくとも２つの装
   置からなる、フィルタ・カセットを有するクロスフロー濾過のためのアセンブリ
   。