JP5280847B2 - 濾過装置モジュール及び同モジュールを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は濾過装置モジュール及び同モジュールを製造する方法に関する。

本発明に係る濾過装置モジュールは、巻かれたシート材料の層からなる本体を具備し、前記本体は、内周及び外周表面と、巻き軸と、前記本体の巻き軸に沿って延びかつ前記内周表面と流体連通している通路とを有する。シート材料は、その中に形成された複数の開口を有し、前記開口は、前記本体におけるシート材料の巻かれた層の内部に少なくとも２つの種類のチャネルを形成し、前記チャネルは、内周表面から外周表面に向かう方向へ延びる。

前記本体の中に形成された第１の種類のチャネルは、一方の端部が本体の外周表面で口を開け、かつ内周表面に隣接して位置する他方の端部が閉鎖される。第２の種類のチャネルは、一方の端部が本体の内周表面で口を開けて前記通路と流体連通し、かつ外周表面に隣接して位置する他方の端部が閉鎖される。

異なる種類のチャネルは、濾過されるべき及び一方の種類のチャネルに進入する流体が、他方の種類のチャネルに到達して、これらの異なる種類のチャネルを分離する、シート材料によって形成された前記本体の一部を通り抜けて流動することによってのみ濾過装置モジュールを退出できるように、シート材料の一部によって相互に分離される。

一方の種類のチャネルは、前記濾過装置モジュールの流体入口と連通している。この種類のチャネルは、以下に入口チャネルと呼ばれ、もう一方の種類のチャネルは、もう１つの口、例えば、前記濾過装置モジュールの流体出口と連通しており、これらのチャネルは以下に出口チャネルと呼ばれる。

この種類の濾過装置モジュールが、例えば、ＰＣＴ出願国際公開第０３／０４１８２９（Ａ２）号パンフレットから一般に知られている。

この種類の別の濾過装置モジュールが、例えば、米国特許第２３３９７０３号明細書から知られている。

上述の濾過装置モジュールは、濾紙の濾過装置モジュール（米国特許第２３３９７０３号明細書）及び他の濾過装置材料（国際公開第０３／０４１８２９号パンフレット）に興味深い方策を提供するが、それらはいくつかの態様で効果的ではないことが判明している。

本発明の目的は、簡素で費用対効果が大きい手段によって濾過装置モジュールのより長い耐用年数もたらす、上で説明された種類の改良された濾過装置モジュールを提供することである。

本目的は、請求項１に記載の濾過装置モジュールによって実現される。

本濾過装置モジュールの本体は、その最も簡素な構成では、１つの入口チャネル及び１つの出口チャネルを有することができる。しかし、実用目的では、そのほとんどの用途で、本濾過装置モジュールの本体は、複数の入口及び出口チャネルを有することになる。

本発明の以下の説明は複数のチャネルを有する構成に言及する。ただし、これらの説明は上述の最も簡素な構成にもほとんど該当するものである。

本発明の第１の態様によれば、濾過装置モジュールが、入口チャネルを形成する開口の縁部に領域を有するシート材料から製造され、この領域の厚さは、これらの開口から遠隔のシート材料の厚さよりも小さい既定の厚さまで縮小される。

入口チャネルを形成する開口の近傍におけるシート材料のこのような構造は、入口チャネル側面上の表面積を増大させ、濾過装置モジュールの濾過容量を高め、それによって濾過装置モジュールの使用ライフを増加させる手段を設ける。

したがって、これらのラップロール濾過装置モジュールの入口チャネルによって設けられた表面積は、もはや濾過装置モジュールの濾過装置の領域及び容量に対する限定要素ではなく、他方で出口チャネルによって、即ち、濾過モジュールの下流に、設けられた表面積は、通常、濾過装置モジュールの使用ライフを決して限定しているものではなかった。

この効果は、層間の中の当該領域内に創出された間隙が、処理されるべき流体の中に含有された粒子の最大の態様よりも大幅に大きい限り、シート材料の厚さの相対的にわずかな低減で既に実現可能である。

入口チャネルを形成する開口の縁部におけるより小さい厚さのシート材料の領域は、変形されること、より特定的には、予め画定された厚さに圧縮されることが好ましい。

原理上、入口チャネルを形成する開口の縁部におけるシート材料の厚さを、例えば、機械加工作業によって低減するために様々な作業が利用されてもよいが、材料を予め画定された厚さに変形又は圧縮することが推奨される。これは、それ自体が圧縮性であるシート材料が使用されるときに特に該当する。

シート材料のより小さい厚さの領域は、出口チャネルを形成する開口に向かう方向へ延びることが好ましい。当然のことであるが、濾過処理が悪影響を受けない様態でのみ当該方向に延びる。そうする際に、この領域は、濾過装置モジュールの入口領域から、シート材料の本体を通り抜けて、最も近い出口チャネルに至る流体の流動経路の長さを最適化する手段を設ける。

本発明の他の好ましい実施形態では、より小さい厚さの領域が同じ種類の隣接する開口の方向へ延びるが、このように１つ又は複数の連続的な流路を形成する領域は、シート材料の巻き方向に沿って延びる。

このような実施形態は、入口チャネル表面積を最適化し、かつ濾過装置モジュールの使用ライフを最適化する。

濾過装置モジュールの本体を形成するためにシート材料を巻く前に、同材料を変形又は圧縮することに対する別法として、マクロ孔質材料の第１の条帯様要素が、入口チャネルを形成する開口を備えるシート材料領域を覆うために、シート材料と一緒に巻かれてもよい。条帯様形態のマクロ孔質材料を一緒に巻くことによって、入口チャネルを形成する開口を備える領域内におけるシート材料の圧縮が自動的に実現され、材料のマクロ孔質特徴により、シート材料の表面領域は、流体が濾過装置モジュールの入口側面上のシート材料表面に本質的に接触するのを妨害することなく、濾過されるべき流体に依然として到達可能である。随意選択的に、条帯様要素は、シート材料の開口と本質的に一致する開口を備えてもよい。

本文脈で使用されるマクロ孔質という用語は、顕著には濾過効果に寄与しないが、入口チャネル中の流体の流れを本質的に制約しないことが好ましい任意の３次元開放孔構造を意味する。

この場合も、ラップロールに使用されたシート材料を最大限に利用する、濾過装置モジュールの入口側面上に増大した表面積が設けられる。さらには、マクロ孔質材料の条帯様要素の使用は、濾過装置モジュールのための画定された圧力抵抗構造を設け、しかも濾過装置モジュールの本体を補強する役割も果たし得る。したがって、このような種類の濾過装置モジュールは、高荷重の用途にも使用可能である。

追加的な材料としてシート材料と一緒に巻かれたマクロ孔質材料は、入口チャネルを形成する開口の領域内におけるシート材料の圧縮に既につながっているが、マクロ孔質材料は、条帯様要素のマクロ孔質構造が、完成した濾過装置モジュールの中で維持されることを保証するために、少なくともシート材料よりも圧縮性が低いことが推奨される。マクロ孔質材料は本質的に非圧縮性であることがより好ましい。本質的に非圧縮性とは、濾過装置モジュールの製造に必要な圧縮力が印加されるとき、マクロ孔質材料が、そのマクロ孔質構造を本質的に変えないことを意味する。

一方では、増大した表面積を最大限に利用するために、他方では、濾過装置モジュールの構造全体を乱さないために、条帯様要素はテーパ付き縁部又はくさび形状断面を備える縁部を有することが推奨される。

このような構成では、シート材料の圧縮が、入口チャネルを形成する開口の領域内で最大になる一方で、その圧縮は、これらの開口から出口チャネルに向かう方向に延びる方向へ次第に低減される。

これは、条帯様要素を濾過装置モジュールに滑らかに組み込むことを可能にし、それは同時にシート材料の隣接層間における迂回路の回避に関して追加的な安全性を与える。

迂回路問題に関してさらなる安全性を与えるために、第２の条帯様要素が、出口チャネルを形成する開口を備えるシート材料領域を覆うようにシート材料と一緒に巻かれてもよい。第２の条帯様要素は、第１の条帯様要素と一緒に又は同要素とは別個に使用されてもよい。第２の条帯様要素は、出口チャネルの領域内においてシート材料を圧縮して、出口チャネルを形成する開口の周囲にシート材料を緊密に接触させる役割を果たすが、それは望ましくない迂回路に対する追加的な安全性を与える。

第２の条帯様要素は、シート材料の開口と本質的に整合する開口を有することが好ましい。

第２の条帯様要素が作製される材料が必ずしも非圧縮性である必要がないので、第２の条帯様要素が作製される材料は、シート材料と同じであってもよい。第２の条帯様要素の主機能は、迂回路に対するさらなる安全性を与えるように、出口チャネルの領域内に追加的な圧縮力を及ぼすことである。

したがって、第２の条帯様要素は、デプス式濾過装置材料から作製可能であるが、いくつかの用途では、本質的に非有孔材料からも作製可能である。さらには、第２の条帯様要素は、本質的に非圧縮性である材料から作製されてもよい。

第１の条帯様要素の場合と同様に、第２の条帯様要素もテーパ付き又はくさび形状断面の縁部を有する帯の形態を好ましくは有する。第１の条帯様要素のように、ここでも、くさび形状断面は、第２の条帯様要素をシート材料と一緒に滑らかに巻くことを可能にする。くさび形状の条帯様要素によって及ぼされる圧縮も、出口チャネルを形成する開口の縁部で最大であり、前記帯の縁部の方向へ次第に低減する。

開口は、それらの最小の態様における寸法が、濾過されるべき流体と接触しても膨潤しないシート材料を除いて、約０．５ｍｍを下回るべきではない。別様であれば、圧力降下の過剰な増大が観察される恐れがある。好ましくは、最小の態様は約１ｍｍ以上である。円形開口の場合には、この態様は開口の直径に対応する。開口の最大の態様は大きく異なり得る。

開口の形状は円、楕円、長円の形態又は細穴形状に限定されるものではなく、開口は任意の多角形の形態、例えば、長方形又は正方形形状を有してもよいことが容易に分かる。

本発明のさらなる態様によれば、入口チャネルを形成するシート材料の層（又は１巻き）の開口の大多数が、シート材料の隣接層の対応する開口と不完全に整合することが重要である。

入口チャネルを形成する、シート材料中の開口の特定のサイズ、形状、及び／又は配置によって、１つの層の開口が、本体中に設けられた入口チャネルの形成に同様に寄与する隣接層の開口とただ不完全に整合するように、増大した表面積が設けられる。驚くべきことに、開口のこのような不完全な整合は表面積を劇的に増大させることができるが、しかし同時に、圧力抵抗又は圧力降下の増大は、許容可能な値に限定された状態に留まる。

開口の重なりが平均して約９０％以下に達するとき、開口の不完全な整合は、表面積の増大という顕著な効果を与え、増大した汚損容量をもたらし、したがって濾過装置モジュールの増大した使用ライフをもたらす。したがって、入口チャネルの側面に対する圧力抵抗の増大にかなり敏感である用途では、平均して約９０％の開口の重なりが、従来技術で開示されたラップロールに勝る顕著な利点を与え得る。

上で及び下で言及される重なりのパーセントは、本体全体の入口チャネルを形成する開口に関して計算された、それぞれの開口によって占有されるシート材料の領域の重なりに関するものである。

圧力抵抗又は圧力降下に対する敏感性がより低い用途では、不完全な整合は、約８０％以下の開口の平均的な重なりに対応し得るが、それは入口チャネル側面上により大きな表面積をさらに増大させる効果を与える。

開口の不完全な整合が約５０％未満の平均的な重なりに対応するとき、集塵容量及び使用ライフの増大効果は、もはや上で論じられた場合におけるほど顕著でなくなる一方で、同時に入口チャネルの圧力抵抗の増大がもはや無視できない要素になる。

したがって、開口の不完全な整合は、約５０％以上の平均的な重なりに対応することが好ましい。

入口チャネル側面上の表面積が増大するという有利な効果は、入口チャネルを形成する開口の本質的にすべてが、隣接する１つ又は複数の層の対応する開口と不完全に整合することを必ずしも要求するものではないことが当業者によって容易に理解される。しかし、入口チャネルを形成する開口の少なくとも約７５％（個数で）、より好ましくは少なくとも約８５％が、隣接層の対応する開口と不完全に整合することが推奨される。この方策は、本体全体にわたって入口チャネル表面のより均一な増大を保証する。

開口の不完全な整合は、異なる形状及び／又はサイズの開口を使用することによって実現されてもよいが、本発明によれば、それぞれの種類のチャネルのために、実質的に均一のサイズ及び形状の開口を使用することが推奨されており、それは開口が中に形成されているシート材料の生産を大幅に容易にする。

これは、濾過装置モジュール及び同モジュールを製造する器具の設計も容易にする。

入口チャネルを形成する開口の不完全な整合の前述の教示は、開口を相互に整合することを特定的に要求する米国特許第２３３９７０３号明細書の教示とは異なるものである。この参照文献は、開口を一致させるために開口の適切な間隔取りを特定的に要求する。濾過装置の有効性に対する妨げを回避するために、チャネルのわずかに不規則な縁部につながる開口のわずかに不規則な位置決めを超えるものはいずれも許容されない。

同じ教示が国際公開第０３／０４１８２９（Ａ２）号パンフレットから得られる。この参照文献は、巻き軸に対して３０°から９０°までチャネルの向きを許容する。

本発明の別の態様によれば、チャネルを形成する開口は、シート材料のステーによって相互から分離されることが好ましい。これらのステーは、濾過装置モジュールの動作時の実質的な差圧に耐えるために十分な安定性を本体に与えるように容易に設計可能である。

好ましい実施形態では、入口チャネルを形成する開口が、これらの開口を相互から分離するステーの、シート材料の巻き方向における延在部よりも長い同じ方向における延在部を有する。シート材料のこのような種類の設計は、開口間の中のステーがシート材料の隣接層の開口に重なって、チャネル構造を妨害する恐れを回避する。

チャネル、特に、入口チャネルの構造は、入口チャネルを形成する開口の不完全な整合に起因するチャネル表面中の突起及び凹所を示す簡素でほぼ管状の形態であり得る。しかし、チャネルの形態は、遥かにより複雑であってもよい。入口チャネルの開口が、巻き方向で測定されたステーの延在部よりも遥かに長い、同じ方向における延在部を有する場合には、複数の開口は、これらの開口を相互から分離するステーが様々な部分で交差する連続的なリング形状のチャネル構造を一緒に構成する入口チャネルを形成し得る。

この場合では、相対的に大きな表面積が１つの入口チャネル当たりに設けられ、他方では同時に、チャネル容積と交差するシート材料のステーが、濾過装置モジュールの動作時に入口チャネルの構造の十分な安定性を依然として与えるばかりでなく、本体を形成するために厳密かつ反復可能な様態でシート材料を巻くことを容易にする。

出口チャネルの表面積に対して入口チャネルの表面積を最大化し、他方でシート材料の消費を最小限に維持するために、入口チャネルを形成する開口の個数が、出口チャネルを形成する開口の個数よりも多いことが推奨される。

このような効果を促進する別の方策は、出口チャネルを形成する開口を入口チャネルを形成する開口よりも小さくすることである。

この方策の重要な効果は、出口チャネルを形成する開口のサイズを基準にして、開口のサイズの差が約１０％以上に達するときに観察され得る。

ラップロール本体を生産するために使用されたシート材料を最大限に利用するために、入口チャネルの個数は出口チャネルの個数よりも多いことが好ましい。

入口チャネルの個数は、出口チャネルの個数の２倍以上であり得る。

入口チャネルの個数が出口チャネルの個数の約３倍であるとき、シート材料の最大利用が可能であることを本発明者によって行われた計算が証明する。この最大利用は、安定性のある濾過構造を設けるためにシート材料を利用することに関連するばかりでなく、そのシート材料が、濾過装置モジュールの使用ライフを意味するその濾過装置容量に対して及ぼす効果にも関連する。

それぞれの種類のチャネルのためのシート材料中の開口は平行な列で配置されることが好ましい。これは、シート材料の容易な設計と、シート材料を最大限に利用するように様々な種類のチャネルの配置とを可能にする。

入口チャネルを形成する開口は２つ以上の隣接する列の集団で配置される一方で、出口チャネルを形成する開口はより少ない数の列の集団で配置されることが好ましい。出口チャネルを形成する開口の列の集団中の列数が１つだけでもよい。

これは、入口チャネルのために表面積を増大させ、他方では出口チャネルの表面積を必要最小限に維持することを可能にする。濾過中、入口チャネルに進入する流体は、シート材料を通り抜けて流動し、隣接する出口チャネルの中に回収される。

シート材料の最大利用は、２つ以上の入口チャネルが、濾過されるべき流体を１つの出口チャネルに供給することを要求する。

開口の不完全な整合を容易にするために、本発明に係る好ましい実施形態では、入口チャネルを形成する開口が、予め画定されたパターンで配置されており、それぞれのパターンがいくつかの開口を備え、前記パターンは、１つのパターン内部の同じ種類の開口間の距離が、２つの引き続くパターンに属する同じ種類の隣接する開口の距離とは異なるように、シート材料の長さ又は巻き方向に沿って多数回反復される。

これは、例えば、穿孔器具を使用してシート材料中にいくつかの開口を設けるとき、穿孔器具は、２つの穿孔動作において形成された隣接する開口間の距離が、一方の穿孔動作から得られる隣接する開口間の距離とは異なるように、隣接する開口パターンを形成するために心違いで使用される。

本発明の別の態様によれば、本モジュールの設計が、デプス式濾過装置特徴に対して有利に利用され得る。この目的のために、シート材料はデプス式濾過装置材料から選択され、本モジュールの前記シート材料は、巻かれたシート材料の層からなる本体が、迂回路を予め防止するデプス式濾過装置ユニットを構成するように、圧縮された状態に維持される。これらの方策は、濾過されるべき流体が、デプス式濾過装置材料を通り抜けて流動し、かつ入口から出口チャネルに至る短絡路をシート材料の隣接層間に見つけないことを保証する。

本体の重ねられた層の厚さがシート材料の同数の個別層の厚さの約９９％以下に達するようなシート材料の圧縮が、短絡路問題を解決するにはしばしば十分であることが判明した。必要とされる圧縮量は、当然のことであるが、容易に圧縮可能なシート材料では、本体のより顕著な圧縮が有利であり得るように、シート材料自体の圧縮性に依存する。

前述の限度内における本体の圧縮は、使用されたシート材料が、特に、処理されるべき流体に接触して膨潤する材料である場合に、迂回路問題を解決するのに適切である。このような場合では、本体が乾燥状態にあるシート材料に及ぼされる圧縮力に加えて、シート材料の膨潤の過程で創出された力が、本体内部でシート材料の隣接層を緊密に接触させることを支援する。

さらには、シート材料の膨潤時に生成された力は、圧縮力と同じ方向に作用するばかりでなく、迂回路の恐れを最小限するためにさらに寄与する、その方向と直交する方向においても作用する。

シート材料の膨潤によって創出された力は、弾性的／可塑的に変形可能なシート材料が使用されるとき、ただ単に圧縮力に追加されるだけではない。その場合には、この力の一部は、デプス式濾過装置材料の微小構造の一部の恒久的な変形をもたらすことになる。

濾過されるべき流体に接触しても膨潤しないシート材料が使用されるとき、弾性的に又は弾性的／可塑的に変形可能なシート材料の復元力は、シート材料の隣接層の緊密な接触を維持することのみに関与する。このような場合では、本体の多少より高い圧縮が推奨可能であり得る。

容易に圧縮可能なシート材料の使用は、濾過装置モジュールの濾過装置特性を変更し、異なる種類のシート材料を作製する必要もなく、本体中のシート材料を様々な濾過作業に適合させるための数多くの機会をもたらす。本体の圧縮の程度を変更することによって、シート材料の透過性が変更可能であり、変更された保持及び分離特性をもたらす。

セルロース系繊維の典型的なシート材料は、ユニット面積当たり約３００から約２０００ｇ／ｍ^２の質量と、約２から約７ｍｍ、より好ましくは約３から約６ｍｍの厚さとを有する。約４から約５ｍｍの厚さを有するセルロース系繊維のシート材料は、それらがシートの製造時に最も経済的な乾燥処理を可能とするので最も好ましい。

しかし、通常は、圧縮された本体の重ねられた層の厚さが、シート材料の同数の個別層の厚さの約２０％以上に達する。圧縮が当該限度よりも高ければ、集塵保持容量の望ましくない大きな低下をもたらす恐れがある。他方では、高い圧縮がより小さい粒子の濾過効率を向上させる。

本体を圧縮するためのさらに好ましい限度は、シート材料の重ねられた個別層の厚さの約５０％以上に対応する。この限度の範囲内の圧縮は、望ましい濾過装置特性に関して取り扱いがより容易である。

しかし、重ねられた個別層の約８５％以上の厚さまでの圧縮可能なシート材料の圧縮でしばしば十分であり、それは非常に適切な結果を与える。数多くの場合で、その圧縮は重ねられた個別層の約９７％から約８５％までの厚さに達することが好ましい。

いくつかの用途で、例えば、生物薬剤学又は食品技術分野では、用途の種類に関して認定済みの材料のみを使用することが最高度に重要である。

この点に関して、本発明の好ましい実施形態では、巻かれた層からなる本体が本質的に単体材料から成り、それは、本体がシート材料自体によって本質的に構成され、迂回路の無いデプス式濾過装置材料を提供するために、何らかの種類の粘着剤又は他の種類の補助剤若しくは手段の必要がない。

内周表面に隣接する第１の種類のチャネルの閉鎖は、流体不浸透材料、例えば、第２の種類のチャネルのシート材料の開口と整合すべき開口を含み、好ましくは通路を画定する管要素で、シート材料の対応する開口を覆うことによって遂行され得る。この管要素は、随意選択的に支持要素として機能してもよい。

同様に、本体の外周表面に隣接する第２の種類のチャネルの閉鎖は、流体不浸透材料で第２の種類のチャネルのそれぞれの端部を覆うことによって、しかし第１の種類のチャネルは覆われずに残して遂行され得る。

別法では、第１及び第２の種類のチャネルのそれぞれの端部が、シート材料の１つ又は複数の他の巻きの非有孔部分によって遂行されてもよい。

シート材料によってこれらのチャネルの一端を安全に閉鎖するために、シート材料の最内及び最外層はそれぞれ、少なくとも本体が全体として圧縮される程度に圧縮されるときが好ましい。

これは、特にこれらのチャネルの端部分に、迂回又は漏れが生じる恐れがないことを保証し、このような方策は、この場合も当該目的のために粘着剤又は他の任意の補助材料を使用することをいずれも回避する。

より好ましくは、少なくとも数層、例えば、３つの最内層、及び少なくとも数層、例えば、３つの最外層が、本体の全体としての圧縮の程度に実質的に対応する程度まで圧縮される。当然のことであるが、濾過装置モジュールの構造及びその用途に応じて、さらにより多くの最内及び／又は最外層を使用してチャネルの端部分を閉鎖してもよい。

本発明に係る濾過装置モジュールは、任意の種類の支持構造を備えることなく設けられてもよく、濾過装置モジュールの内周表面が通路自体を構成してよいことが特に留意される。

しかし、本発明の他の態様によれば、特定の濾過用途では、本体の内周表面を支持する中空の支持部材を有することが有利であり得る。このような場合に、中空の支持部材は、本体の通路を画定することが好ましい。

このような中空の支持部材は、例えば、濾過されるべき流体に対して不活性である有機合成ポリマー材料から作製されもよい。中空の支持部材を作製するために好ましく使用されるこのようなポリマー材料の例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、一部又は全部がフッ化された炭化水素樹脂等である。

好ましい実施形態では、中空の支持部材は中空の心棒であり、この心棒の壁は、本体の内周表面に口を開けるチャネルの開放端を通路に到達させるために穿孔されている。同時に、この支持部材は、本体の外周表面で口を開けた状態に留まる第１の種類のチャネルの端部を閉鎖する手段としての役割を果たし得る。

シート材料は圧縮性でも又は非圧縮性でもよいことは、様々な時点で先に既に説明済みである。

好ましい実施形態では、シート材料が、圧縮可能な材料及び／又は濾過されるべき流体と接触して膨潤する材料を含む基材を備える。

いずれの場合も、製造時にシート材料を圧縮すること、濾過装置モジュールの動作中に本体を形成するシート材料を圧縮された状態に維持すること、及び／又は濾過されるべき流体と接触して膨潤する材料を使用することによって、迂回路の問題を回避するデプス式濾過装置ユニットとして使用可能である本体が提供される。

しかし、少なくとも多少の圧縮性があるシート材料は、実際に流体を濾過装置モジュールに通す必要もなく、迂回路問題に関して試験可能な本体に形成され得るので、このような材料が推奨される。

対照的に、膨潤可能であるが乾燥状態では本質的に非圧縮性である材料の使用は、濾過装置ユニットの完全な機能又は特徴を提供するためには、材料を流体に接触させることを要求する。

本発明のさらに別の態様によれば、シート材料が添加剤を取り込む基材を備え、前記添加剤は粒子形態にあることが好ましい。

本発明によれば粒子形態とは、任意の種類の粒子材料、例えば、それが顆粒状、繊維状、又は針状の形態であることを意味する。

シート材料中に存在する添加剤は、シート材料の重量を基準にして、約７０重量％に達することが好ましい。

これらの添加剤は有機又は無機由来でよい。

利用可能な添加剤のこの非常に広い範囲は、シート材料を様々な濾過作業に容易に適合させることを可能にし、シート材料の圧縮性又は膨潤性に関してその特徴に影響を与えることも可能にする。

さらには、濾過装置モジュールは、濾過とは異なる機能、特に、イオン交換、触媒反応、及び本モジュールの可能な濾過機能の利用を伴うか又は伴わない同様の処理を含む流体処理に使用可能である。

本発明の好ましい実施形態では、粒子添加剤は、特定の濾過作業を実行する機会を提供するように、有孔性の粒子添加剤から選択される。

別の実施形態では、添加剤は濾過助剤を含んでもよく、それは選択された濾過用途に合わせてシート材料を特定的に設計することを可能にする。

本発明の別の好ましい実施形態では、添加剤は、濾過と同時に又は濾過の代わりに、濾過されるべき流体の処理を実行することを可能にする処理剤を含む。

さらに別の実施形態では、添加剤は反応剤を含み、その場合に濾過モジュールは、流体の濾過時に又は濾過の代わりに、同流体の中に含まれる成分を変換する機会を提供する。

別の好ましい実施形態では、添加剤は吸収又は吸着剤を含んでもよく、それはシート材料及びその特徴を特定の濾過作業にさらに適合させることを可能にする。

使用可能な添加剤の例は、珪藻土、パーライト、ベントナイト、活性炭、ゼオライト、微晶質セルロース、及びＰＶＰＰ（架橋されたポリビニルピロリドン）である。

様々な添加剤に関する濾過作業の例は以下の通りである。

ＰＶＰＰは、それがポリフェノールの除去を可能とするので、ビールの安定化に使用されることが好ましい。

活性炭は、例えば、処理されるべき流体からタンパク質、着色剤、発熱性物質等を除去するために使用される。

珪藻土及び微晶質セルロースは、微細粒子に関する除去率を向上させる。微晶質セルロースは、添加剤から濾過液への鉱物質の放出が関心事であり得る用途で推奨される。

パーライトは、いわゆるトルーブラウム（ｔｒｕｂｒａｕｍ）を作製するために使用可能であり、それによって集塵保持容量を向上させる。

ゼオライトは、特定の構造及びその組成に応じて、結合金属イオン、水、及び同様物のための適正かつ汎用性のある添加剤である。

ベントナイトはワインの清澄に有用な添加剤である。

シート材料は有機ポリマー材料を含む基材を備えることが好ましい。有機ポリマー材料は、セルロース系繊維のような天然有機ポリマー材料でよい。特に、焼結若しくは発泡ポリマー材料又は有機繊維材料の形態にある合成ポリマーも、好ましい有機ポリマー材料である。

多くの濾過用途は無菌環境を必要とするので、好ましい実施形態では、シート材料が、殺菌可能な材料、即ち、濾過モジュールの濾過特性に影響を与えることなく、このモジュールの無菌化を可能とする材料から選択される。

濾過モジュールは、シート材料の数多くの層のための支持部材を有することなく、シート材料から作製され得ることは先に説明済みである。

しかし、本発明の他の態様によれば、特定の濾過用途のために本体の内周表面を支持する中空の支持部材を有することが有利であり得る。このような場合では、中空の支持部材は本体の通路を画定することが好ましい。

このような中空の支持部材は、例えば、濾過されるべき流体に関して不活性である有機合成ポリマー材料から作製され得る。中空の支持部材を作製するために好ましく使用されるこのようなポリマー材料の例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、一部又は全部がフッ化された炭化水素樹脂等である。

好ましい実施形態では、中空の支持部材が中空の心棒であり、この心棒の壁は、本体の内周表面に口を開けるチャネルの開放端を通路に到達させるために穿孔されている。

生物薬剤学及び他の分野、例えば、酵素生産過程における予備濾過及び精密濾過の分野における数多くの用途では、特定の要求に合わせて濾過性能を向上及び／又は適合させる必要性が生じるが、その要求は、通常、粉体又は懸濁液の形態にある濾過助剤を入口流に追加することによってしばしば満足させることができる。濾過助剤は、濾過装置の濾過特性を高める様態で濾過装置材料の表面上及び構造内部で回収された、得られる大部分の固体の特徴を変える。この改良が、処理されるべき処理流体に濾過助剤を追加することによって実現されるとき、それはボディフィード法と呼ばれる。この改良が、処理流体が導入される前に濾過装置に通して案内される流体に濾過助剤を追加することによって実現されるとき、それはプレコート法と呼ばれる。プレコート法は、ボディフィード法を利用して処理流体を濾過する前に実行可能であり、プレコート法に使用される流体は、処理流体と異なっても又は同じでもよい。

したがって、本発明の別の態様によれば、濾過装置モジュールが少なくとも１つの種類のチャネルを具備するが、そこではチャネル表面が、好ましくは有孔性の、本質的に連続的な層の形態にあるプレコートを支持する。このような種類のチャネルは、ほとんどの場合に入口チャネルとなる。

低減した厚さの領域によって、又はより特定的には開口の縁部における圧縮された領域によって創出された連続的な流路が存在する場合には、このような流路もプレコートを支持する表面を有することが好ましい。

マクロ孔質の条帯様要素を使用してより小さい厚さの領域を設ける場合には、マクロ孔質の条帯様要素によって設けられた表面も、前記プレコート材料の本質的に連続的な有孔層の形態にあり得るプレコートを支持することが好ましい。

他の好ましい実施形態では、プレコートが２つ以上の成分を含む。これは、前記材料の特性を特定の作業に適合させるためのさらなる可能性を与える。

材料の成分の少なくとも１つは、粒子形態にあることが好ましい。

特定の用途では、プレコートが有孔性の粒子成分を含む。有孔性の粒子成分は、濾過されるべき流体の処理及び／又は非濾過液の特定の成分の捕捉を行うための特定の目的に役立ち得る。

同様に、プレコートが、特定の用途では成分として濾過助剤を含み得る。

別の実施形態では、プレコートが、成分として処理剤及び／又は反応剤を含み得る。

さらに別の実施形態では、プレコートが、成分として吸収又は吸着剤を含み得る。

プレコートの前述の成分の例は以下の通りである。即ち、

珪藻土、パーライト、ベントナイト、活性炭、ゼオライト、微晶質セルロース、及びＰＶＰＰである。

有孔層のために特定の成分を選択する態様は、シート材料に添加剤を選択することに関連して先に論じた態様と本質的に同じであり得る。

上で説明された濾過装置モジュールは、多数の特定の要求、特に、酵素生産過程における生物薬剤学的な濾過処理又は精密濾過の分野の要求に適合するための汎用手段を提供する。

本体の少なくとも１つの種類のチャネルの表面上における、特に、有孔材料の連続層としてのプレコートの堆積は、濾過性能をさらに高める安価な手段を提供する。

本発明の他の態様によれば、濾過装置モジュールは、濾過装置モジュールの本体を濾過装置筐体又は他の既存の環境の中に収容するために、前記本体中の通路の両端に対接して前面と封止的に位置決めされるべき２つの端部品を具備することが好ましい。これらの端部品の少なくとも一方は、前記通路に到達させるための開口を備える。

端部品の前面は、前記本体の通路の両端に封止係合するために、封止要素を含み得る。濾過装置モジュールに中空の支持部材が設けられている場合には、端部品は前記支持部材の端面と協働することができる。

前記前面から突出する封止突縁を備える端部品を有することがさらに推奨され、前記突縁は、シート材料の少なくとも最内層に接触し、随意選択的にそれを圧縮するようにも設計され、それによって本体と端部品との間で封止要素が要らない封止を行う。

前記端部品は、前面から突出し、かつ本体の内周表面又は中空の支持部材と嵌り合う支持突縁を追加的に備えることが好ましい。本実施形態は、圧縮可能なシート材料が使用されるときに、濾過装置モジュールの本体と協働するように特に設計される。このような場合では、突縁が、くさび形状断面を有し、シート材料を圧縮して、同材料に封止効果を高めるより密度の高い構造を与えるように、シート材料の縁部の少なくとも一部に貫入することができる。

他の好ましい実施形態では、前記本体のシート材料の最内層の２つ以上に接触しかつそれらを圧縮するように設計された突出する突縁が、前記本体のシート材料の２つ以上の最内層に接触する２つの同心くさび形状リングの二重くさび形状構造を有してもよい。

支持部材が本体の内周表面を支持するために使用される場合に、中空の支持部材は、圧縮可能なシート材料に形をぴったり合わせて、端部品が本体の端部に封止係合しているときにシート材料のすべりを回避するように、本体の端部に隣接するその支持部材の一部の中に径方向へ延びる環状突起を有することが推奨される。

先に説明されたように、一旦、シート材料がデプス式濾過装置材料から作製されると、本モジュールは、巻かれた層からなる本体がデプス式濾過装置ユニットを構成するように圧縮されるときに有利である。

本発明のさらに別の態様によれば、濾過装置本体のシート材料の圧縮された状態を維持するために、固締手段が本体の外周表面上に位置決めされる。

この固締手段は、本体の外周表面に直接的に作用し、好ましくは第２の種類のチャネルを備える本体の当該領域に作用する。この方策は、迂回路の恐れに対して追加的な安全性を与える。

別の好ましい実施形態では、固締手段が、第１の種類のチャネルを備える領域を除く、本体のすべての領域の外周表面に直接的に作用する。これは、先に概説されたような迂回路問題に対して最大の安全性を与える。固締手段が流体不浸透性の材料から作製される場合には、それを使用して、本体の外周表面上で第２の種類のチャネルの端部を閉鎖することができる。別法の実施形態では、第２の種類のチャネルの閉鎖が別体の閉鎖要素によって行われ、その要素の上に固締手段が位置決めされてもよい。

別の実施形態では、出口チャネルを備える本体領域が、入口チャネルを備える当該領域よりも大きな程度に圧縮される。これは、濾過装置モジュールの入口側面上の表面積を増大させるために最大の柔軟性を与え、かつ迂回路問題に対して同じように最大の安全性を与える。

他の好ましい実施形態では、固締手段が、シート材料の最外層の開口と一致して、入口チャネルの形成に寄与する穴を含むシート様材料を備える。

さらには、好ましい固締手段が、無菌化条件下で、シート材料の本体の収縮特徴に少なくとも匹敵するような収縮特徴を示す。このような特色は、たとえ濾過装置モジュールが無菌化処理を受けなければならない場合でも、シート材料の本体の圧縮が維持されることを保証する。

固締手段の例は、網目型の材料又は穿孔された薄膜材料である。

有機合成薄膜材料、例えば、収縮薄膜が、固締手段として容易に使用可能である。

別法として、条帯様材料を使用してシート材料の本体を圧縮された状態に維持してもよい。

このような場合では、出口チャネルが配置される本体の円板様領域（このような領域は入口チャネルを形成する開口を含まない）を設けるように、異なる種類のチャネルの開口がシート材料の中に異なる列で配置されることが好ましい。

このような実施形態では、条帯は、出口チャネルを備える本体の円板様領域の外周表面上に位置決めされることが好ましい。

このような構成で、濾過装置モジュールの本体を形成するシート材料を最大限に利用するために、本体は、その両端面の近傍にかつそれらから離間されて、複数の出口チャネルを備えることが好ましい。これは、濾過装置モジュールの端面が開放状態に置かれ、濾過装置モジュールの入口側面と連通していることが可能であり、このような端面も濾過装置モジュールの濾過容量に寄与する点で、さらなる濾過装置容量をもたらす。

ポリマー材料から作製された条帯様又はシート様材料は、それが本体を形成するセルロース系シート材料と一緒に使用されるとき、無菌化時に両種類の材料に関して観察された収縮効果が同様であるので、収縮に関して有利な特性をしばしば有し得ることが判明している。

本体の個別層はシート材料の個別部分によって形成され得るが、これらの層の必ずしも全部ではないにしてもいくつかの層は、濾過装置モジュールの本体を形成するために螺旋に巻かれたシート材料の連続的な条帯から形成されることが好ましい。

本発明の他の態様によれば、濾過装置モジュールの本体を構成するシート材料が、好ましくは単体テープ、即ち、第１及び第２の端部分を有する１個のテープのみから成り、第１の端部分は位置決めされて内周表面を形成し、第２の端部分は濾過装置モジュールの本体の外周表面を形成する。テープのこれらの第１及び第２の端部分の少なくとも一方は、これらの２つの端部分間のテープの当該部分よりも小さい厚さを有することが好ましい。

内周表面を形成する第１の端部分、又はその少なくとも一部が、２つの端部分間のテープの当該部分よりも小さい厚さを有する場合には、濾過装置モジュールの本体の最内部分から始まる滑らかな巻きが保証される。

第２の端部分が、これらの２つの端部分間のテープの当該部分よりも小さい厚さを有する場合に、特に、固締手段は、シート材料のテープの第２の端部分が終端する領域内でも、本体の外周表面に緊密に当接している。

シート材料の第２の端部分には階段状構成が存在しないことが好ましい。

非常に滑らかに移行させるために、テープの第１及び／又は第２の端部分は、テープの長さ方向へテーパが付いている断面を有する。それによって、第１及び／又は最後の巻きの非常に滑らかな移行が実現され得る。

本発明はさらに、上で概説された濾過装置モジュールの製造方法に関し、このような方法は、
シート材料の中に開口を形成するステップと、入口チャネルを形成するために開口が設けられる領域内で、シート材料の厚さを所定の値に低減するステップと、内周表面及び外周表面を有する、多数の連続層の本体を形成するために支持要素の周囲にシート材料を巻くステップとを含む。

シート材料の厚さを低減するステップは、様々な様態で実現可能である。

いくつかの場合では、開口を形成する前に厚さの低減を実行することが好ましい。シート材料の性質に応じて、開口を形成するステップが容易化され得る。

いくつかのシート材料では、厚さの低減が開口の形成後に実行され得る。

多くの場合では、厚さの低減が、開口の形成と同時に実行され得る。開口を形成するために穿孔器具を使用することが特に推奨され、この穿孔器具には、入口チャネルを形成するための開口の領域内でシート材料を圧縮する圧縮要素が設けられる。

他の別法として、厚さの低減が、前記本体を形成するためにシート材料を巻いている間に実行され得る。

濾過装置モジュールの本体を形成するためにシート材料を巻く前に、同材料の変形又は圧縮することに対する別法として、マクロ孔質材料の第１の条帯様要素が、入口チャネルを形成する開口を備えるシート材料の領域を覆うために、シート材料と一緒に巻かれてもよい。条帯様形態にあるマクロ孔質材料を一緒に巻くことによって、入口チャネルを形成する開口を備える領域内におけるシート材料の圧縮が自動的に実現され、この材料のマクロ孔質の性質により、シート材料の表面領域は、流体が濾過装置モジュールの入口側面上のシート材料表面に本質的に接触することを妨害することなく、濾過されるべき流体が依然として到達可能である。随意選択的に、条帯様要素は、シート材料の開口と本質的に一致する開口を備えてもよい。

本文脈で使用されるマクロ孔質という用語は、顕著には濾過効果に寄与しないが、入口チャネル中の流体の流れを本質的に制約しないことが好ましい任意の３次元開口孔構造を意味する。

前記マクロ孔質要素は、入口チャネルを形成する開口と本質的に整合する開口を備えることが好ましい。この場合では、マクロ孔質要素は、可能な限りほとんど圧力降下を追加することはなく、かつ入口チャネルに対する流体の流れを妨害することはない。

厚さの低減は、シート材料の両面からシート材料の厚さを削減することが最も好ましい。それによって、複数の入口チャネルを相互連結するリング形状のチャネル構造の形成が大きく支援される。

迂回路問題に対してさらなる安全性を与えるために、第２の条帯様要素が、出口チャネルを形成する開口を備えるシート材料領域を覆うために、シート材料と一緒に巻かれてもよい。この第２の条帯様要素は、第１の条帯様要素と一緒に又は同要素とは別個に使用可能である。第２の条帯様要素は、出口チャネルの領域内でシート材料を圧縮して、出口チャネルを形成する開口周囲にシート材料を緊密に接触させる役目を果たすが、それは望ましくない迂回路に対して追加的な安全性を与える。

第２の条帯様要素の主機能が、迂回路に対してさらなる安全性を与えるように出口チャネルの領域内に追加的な圧縮力を与えることであるとき、第２の条帯様要素が作製される材料は必ずしも非圧縮性である必要がないので、第２の条帯様要素が作製される材料は、シート材料と同じ材料でよい。

したがって、第２の条帯様要素は、デプス式濾過装置材料から作製可能であるが、いくつかの用途では、本質的に非有孔性の材料からも作製可能である。さらには、第２の条帯様要素は、本質的に非圧縮性である材料から作製されてもよい。

好ましい実施形態によれば、内周表面及び外周表面を有する多数の連続的な層の本体を形成するために、シート材料を支持要素の周囲に巻く間、このシート材料は、巻き軸の周囲に巻かれて、これらの層のそれぞれを１つ又は複数の隣接層に緊密に接触させるために圧縮力によって圧縮され、該圧縮力はローラによって径方向に印加される。

本発明の方法によれば、巻き処理時にシート材料の本体と同時回転するローラによって、圧縮力を径方向に印加することが重要である。その場合に、慎重に制御された圧縮力が印加され得るばかりでなく、シート材料も非常に慎重に取り扱われるが、この圧縮力は、別々に印加されかつシート材料に及ぼされる張力によって創出される必要がないので、高い引っ張り強さを有する必要のないシート材料が使用可能である。

本体の重ねられた層の厚さがシート材料の同数の個別層の厚さの約９９％以下に達するようなシート材料の圧縮が、迂回路問題を解決するにはしばしば既に十分であることが判明している。上で詳細に説明されたように、必要とされる圧縮量は、当然のことであるが、より容易に圧縮可能なシート材料では、本体のより顕著な圧縮が有利であり得るように、シート材料自体の圧縮性に応じる。

しかし、通常は、圧縮された本体の重ねられた層の厚さは、シート材料の同数の個別層の厚さの約２０％以上に達する。圧縮がこの限度よりも高ければ、集塵保持容量の望ましくない大幅な低下をもたらす恐れがある。他方で、高い圧縮は、より小さい粒子の濾過効率を向上させる。したがって、ローラによって及ぼされる圧縮力の変更は、所与のシート材料の濾過特性を特定の濾過用途に適合させる手段である。

本体を圧縮するさらに好ましい限度は、シート材料の重ねられた個別層の厚さの約５０％以上に対応する。この限度内の圧縮は、実現されるべき濾過特性に関して取り扱いがより容易である。

しかし、重ねられた個別層の約８５％以上の厚さまでの圧縮可能なシート材料の圧縮でしばしば十分であり、それは非常に適切な結果を与える。大多数の場合で、この圧縮は、重ねられた個別層の約９７から約８５％の厚さに達することが好ましい。

本発明の上記及び他の利点は、図面の個別図の以下の説明から明白になろう。

図１は、巻かれたシート材料１３の層の本体１２を具備する、本発明の濾過装置モジュール１０を示す。

濾過装置モジュール１０の本体１２は、内周表面１４及び外周表面１６を備える。本体１２の内部には、この本体の内周表面と同じ長さを持つその巻き軸２０に沿って本体１２を貫通する通路１８が存在する。本体の内周表面は、中空の有孔心棒（図１に示されていない）の形態にある支持部材によって、図１の実施形態の中に構成される通路１８と流体連通している。

シート材料１３は、図１に示された実施形態の場合では円形状であり、外周表面１６に口を開ける第１の種類のチャネル２４を形成するように協働する多数の開口２２を備える。チャネル２４は、概ね本体１２の外周表面から内周表面に向かう方向へ延びる。

シート材料１３は、本体１２の内周表面１４に口を開ける第２の種類のチャネル２８を形成するように協働する複数の開口２６を備える（図１ａ参照）。チャネル２８は、概ね本体１２の内周表面から外周表面に向かう方向へ延びる。

言及しやすいように、第１の種類のチャネル２４は入口チャネルと呼ばれ、第２の種類のチャネル２８は出口チャネルと呼ばれる。

しかし、外周表面１６に口を開けるチャネル２４が出口チャネルとして機能してもよく、他方で内周表面１４に口を開けるチャネル２８が入口チャネルとしての役目をしてもよいことが本発明の範囲内であることに留意されるべきである。その場合には、流体の流れは、逆に通路１８からチャネル２８に進入して、シート材料１３の本体１２を通り抜け、出口チャネル２４が濾過液を回収してそれを外周表面１６に排出することになろう。

入口及び出口チャネル２４及び２８が、それぞれ本体１２の別々の円板形状部分（円板様領域）２９ａ及び２９ｂの中に形成されるように、開口２２及び２６は平行な列でシート材料１３の中に配置されることが好ましい。

濾過装置モジュール１０は、その両前面４８で、図７と関連してさらに詳細に説明される端部品１５０によって支持される。

図２は、図１の濾過装置モジュール１０のシート材料１３の３つの層を模式的に示す。図１の図示では、簡略化の理由で、入口チャネルを形成する開口の単一列のみが示されているが、図２は、入口チャネル２４のための好ましい開口パターンをより詳細に示す。

層３０ａは、外周表面１６を構成するシート材料１３の最外層に対応する。

層３０ｄは本体１２の中間層に対応し、層３０ｚは本体１２の内周表面１４を構成する最内層に対応する。

当然のことであるが、濾過装置モジュール１０の本体１２は、通常では遥かに多くの層３０を有し、前述の層３０ａ、３０ｄ、及び３０ｚは、本発明の濾過装置モジュール１０の機能を説明するのに必要な細部をすべて示すものである。

濾過装置モジュールにおいてシート材料１３を完全に利用するために、開口２２ａ、２２ｂ、及び２２ｃの３つの平行な列の集団が設けられ、これらの開口は円形断面である。

シート材料１３の利用をさらに最大化するために、開口２２ａ、２２ｂ、及び２２ｃのこれらの３つの列は、図３ｂの図示と関連して示され、かつさらに論じられる千鳥構成でそれらの列集団の内部に配置される。

図２は、濾過装置モジュール１０の構成の特定の他の細部を供するのではなく、主として、この濾過装置モジュールのシート材料１３の本体を通り抜ける流体の流れを説明する目的に役立つものである。

先に留意したように、シート材料の外層３０ａは、外周表面１６を構成し、処理されるべき流入する流体に曝され、かつ入口チャネル２４の形成に寄与する開口２２のみを備える。内周表面１４を構成する最内層３０ｚは、出口チャネル２８の形成に関与する唯一の種類の開口、即ち、開口２６を備える。

濾過装置モジュール１０の本体１２を通り抜ける流体の流れが、矢印８０、８２、８３、及び８４によって模式的に示されている。流入する流体は、入口チャネル２４に進入する様々な流れに分割される。

処理されるべき流体は、表面１６全体にわたって入口チャネル２４に進入した後、濾過装置モジュール１０の本体１２に流入する。入口チャネル２４はシート材料１３の最内層３０ｚによって閉鎖されているので、流体の流れは、入口チャネル２４を通過し続けて、内周表面１４と流体連結している通路１８に進入することはできない。

したがって、流体の流れは、それが開口２６によって構成された出口チャネル２８に到達するまで、矢印８２によって示されたように分散し、シート材料１３を通り抜けて流動し続ける。

出口チャネル２６の中では、濾過液が回収されて内周表面１４に排出され、そこでこの濾過液は、矢印８４によって示されたように結合される。

入口チャネル側面上に利用可能な大きい表面積を有することが重要であるので、本実施形態における入口チャネル２４の個数が、開口２２及び２６のサイズはほぼ同じであるが、出口チャネル２８の個数の約３倍である。

この図にも模式的に示されているように、本体１２の端面４８には、本体１２の端面４８を利用し、それらを濾過処理に関与させるように配置された出口チャネル２８の列が存在することが好ましい。

これが矢印８３によって示されており、本体１２の端面４８から出口チャネル２８に至る流れを示す。

図３ａ〜３ｃ及び４は、本発明の主態様を説明するために、図１の濾過装置モジュールの本体１２の中間部から切り取られた、濾過装置モジュール１０のシート材料１３の２つの層を示す。

流入する流体が、平行な列で配置される入口チャネル２４を経由して、シート材料１３の本体１２に進入する。いくつかの実施形態では、本体１２の機械的な安定性に影響を与えることなく内部チャネル側面上に最大の表面積を設けるために、シート材料１３の領域の最小部分を利用するように、入口チャネル２４の３つの列が千鳥構成で配置される。

表面積の増大が主として入口側面の関心事であるので、出口チャネル２６は、平行なチャネルの単一列として配置される。

図３ａ〜３ｃは、本発明によって提案された入口及び出口チャネル構造の様々な変形を示す。入口チャネルを形成する開口の縁部における領域が、図３ｂでは出口チャネルに関しても、所定の厚さに低減されている。

図５３ａでは、シート材料１３は、出口チャネル２８を形成する開口２６の単一列と交互する入口チャネル開口２２の単一列を備える。十分な表面を濾過装置モジュール１０の入口側面に設けるために、開口２２の断面は、出口チャネル２８を形成する開口２６の断面よりも遥かに大きい。

さらには、入口チャネル２４を形成する開口２２の縁部におけるシート材料１３の厚さは、その開口の両側で所定の厚さに低減されている。低減した厚さを有する開口２２の周囲領域は連続的なチャネル様構造９０を形成する。

このために、入口チャネル２４を形成する開口２２の周囲の表面領域９０も、流入流体がシート材料１３の表面に直接的にかつ分離しないで接触する表面積に寄与するので、利用可能な表面積が大幅に増大される。その場合に、シート材料１３の２つの隣接層が、開口２２の１つの列によって形成された入口チャネル２４を相互連結する連続的な螺旋チャネル９２を設ける。

シート材料１３内部の流体の流れは、出口チャネル２８に向かう方向で開口２２の壁間で生じるばかりでなく、低減した厚さを有する、開口２２の縁部の周囲領域からも生じる。

図５３ａから極めて明確に分かるように、シート材料の低減した厚さは、シート材料１３の両面に設けられるとき、シート材料１３に貫入するために、流入する流体に利用可能な表面積を増大させる。

既に前に説明されたように、濾過液は出口チャネル２８の中に回収されて、内周表面１４及び通路１８（両方とも図３ａに示されていない）に排出される。

図３ｂでは、ジグザグの入口開口２２の３つの平行列を含む開口パターンがシート材料１３の中に設けられているが、しかし、そこではシート材料の低減した厚さの領域９４及び９５が、入口チャネル２４を形成する開口２２の縁部の周囲領域内ばかりでなく、出口チャネル２８を形成する開口２６の縁部の周囲にも存在する。

この特定の実施形態では、シート材料１３の厚さの低減は、シート材料１３の一方の面のみに設けられている。

入口チャネル２４を形成する開口２２の断面及び出口チャネル２８を形成する開口２６の断面は、ほぼ同じである。しかし、入口チャネル２４の個数が出口チャネル２８に対して増加しているので、入口側面で利用可能な表面積は出口側面におけるよりも遥かに大きい。

図３ｃは、入口開口２２周囲の低減した厚さの領域９６の別の変形を示すが、他方では出口チャネル２８を形成する開口２６周囲の領域内の厚さは低減されていない。低減した厚さはシート材料１３の両面に設けられている。

この実施形態から、入口チャネル２４を形成するシート材料１３中の開口の縁部周囲における低減した厚さ領域の多様な構成が利用可能であり、実行されるべき濾過作業に従って選択可能であることが分かる。

図４は、濾過装置モジュール１１０の形態にある本発明の別の実施形態を示し、このモジュールは、シート材料１１３の２つの隣接層によって示された、その本体１１２の一部のみが図３ａ〜図３ｃと同様に本体から取り出された状態で示されている。

したがって、シート材料１１３の両方の層は、入口チャネル１２０を構成する開口１１８及び出口チャネル１１６を形成する開口１１４を含む開口パターンを有する。

入口側面上に増大した表面積を設けるために、マクロ孔質構造の条帯様要素１２２は、入口チャネル１２０を形成する開口１１８の周囲の領域内でシート材料１１３を圧縮するためにシート材料１１３と一緒に巻かれている。

入口チャネル１２０の周囲のシート材料１１３の低減した厚さのために、濾過装置領域が増大されている。入口側面上の表面積をさらに最大化するために、開口１１８の直径がより大きくされることが可能であり、他方では出口チャネルを形成する開口１１４の直径がより小さくされてもよい。

条帯様材料をシート材料１１３と一緒に滑らかに巻くことを可能にするために、かつ本体１１２の本質的に滑らかな外表面を可能にするために、条帯様要素１２２は二重くさび形状の断面を有し、そのテーパ付き縁部は入口チャネル１１６の方向に向いている。

条帯様要素１２２は、図４に示されたように、２つの平行な部分に分割可能であるが、これらの要素はまた、単体構造であってもよく、図４の図示から容易に実施可能である二重くさび形状を有してもよい。

図４に示された条帯様要素１２２の分割構造の場合に、開口１１８のそれぞれの列の出口チャネル１２０を相互連結する隣接層１１３の間には、これらの領域間の中で、出口チャネル１２０の領域内のシート材料１１３を退出する濾過液も循環できるように、螺旋チャネル１２４が設けられている。

図５から、入口チャネル２４を形成する開口２２は、シート材料１３の隣接層の対応する開口２２と不完全に整合することが明白である。開口２２の縁部の領域内におけるシート材料１５の低減した厚さは、簡略化の理由のために図示されていない。

入口チャネル２４は、本体１２の内周表面１４に隣接して位置するそれらの端部３４で閉鎖されており、前記通路１８とは連通していない。対応して、出口チャネル２８は、内周表面１４に隣接して位置するそれらの端部で口を開けるが、外周表面１６に隣接するそれらの対向端３６で閉鎖されている。濾過装置モジュール１０の本体１２中のチャネル２４及び２８のこの構造を設けるために、シート材料１３は、第１の端部分３８の中に、出口チャネル２８の形成のみに寄与する開口２６を備える。入口チャネル２４の形成に寄与し得る開口は、シート材料１３の当該部分３８の中には見られない。

シート材料１３は、その他方の端部分４０に、入口チャネル２４の形成のみに寄与する開口２２を備え、当該端部分４０の中には、出口チャネル２８の形成に寄与する開口２６は見られない。

通常、端部分４０及び３８の長さは、内周表面１４及び外周表面１６にそれぞれ隣接する、本体１２内部のシート材料１３の少なくとも２つの連続層によって、出口及び入口チャネルの閉鎖端３６及び３４がそれぞれ覆われて遮断されるようになっている。

これは、全体として本体１２の濾過特性が維持され、処理されるべき流体が、シート材料を迂回して、濾過装置モジュール１０の入口から濾過装置モジュールの出口に至る短絡路を見つけられないことを保証するには通常十分である。

本発明の濾過装置モジュール１０の濾過動作は、既に図２と関連してかなりより詳細に説明されている。

図５から分かるように、隣接層３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、及び３０ｄの開口２２は、入口チャネル２４の表面が、滑らかな管状表面を示すことはなく、入口チャネル２４の表面積を大幅に増大させ、それによって濾過装置モジュール１０の濾過容量及び使用ライフを増大させる複数の凹所４１ａ及び突起４１ｂをそれぞれ備えるように、不完全に整合する。

開口の不完全な整合を保証する他の方法も可能であり、本特許で企図された構造の中に包含される。例えば、それぞれが多少異なるサイズの断面及び／又は断面形状を有する多打抜き穴を使用して、開口ごとにサイズ及び／又は形状が異なる開口を創出することができよう。これらの開口の縁部は、本体を形成するために巻かれるとき、これらの開口の異なるサイズ、これらの開口の位置の任意のずれ、及び／又は異なる形状により、完全には整合しない。

同様に図５から明らかなように、シート材料１３の端部分３８の低減した厚さがその末端に存在しており、それは本体１２の外周表面１６における端部分４０に関しても同じように該当する。

テーパ付き区間４２及び４４をそれぞれ備える端部分３８及び４０を有することによって、本体１２全体にわたってシート材料１３の隣接層の完全な接触に寄与する、シート材料１３の滑らかな巻きが行われる。

本体１２の外周表面１６におけるシート材料１３の端部分４０のテーパ付き部分４４は、当該表面上に階段様の凹所をいずれも備えることがない、滑らかな外表面１６を設ける。

これは、入口チャネル２４から出口チャネル２８に至る迂回路を回避するように、一旦、濾過装置モジュール１０の本体１２が、本体１２のシート材料１３を、したがって本体１２を全体として圧縮された状態に維持する役目を果たす条帯様要素（固締手段）４６によって、圧縮状態で保持されると重要である。

条帯様要素４６は、圧縮手段として機能し、出口チャネル２８を備えるこのような本体１２の円板形状部分２９ａ上の本体１２の外周表面１６上に位置決めされる。入口チャネル２４を備える本体１２の部分２９ｂは、この条帯様要素４６によって覆われていない。したがって、出口チャネル２８を備える領域２９ａ内の本体１２の圧縮は、入口チャネル２４を収容する本体１２の部分２９ｂにおけるよりも多少高い。これは、迂回路問題を回避するためにかなり重要であり、濾過されるべき流体は、出口チャネル２８及び通路１８に到達する前に強制的にシート材料１３に通して流動させられる。

シート材料１３の端部分４０のテーパ付き端部分４４は、本体１２が本体全体にわたって均質の濾過特徴を有することを保証する均一な様態で、条帯様要素４６の圧縮力を外周表面１６全体の周囲に印加することを助ける。

本体１２のシート材料１３は、濾過装置モジュールがデプス式濾過装置ユニットとして機能することになるのか、それとも表面式濾過装置ユニットとして機能することになるのかに応じて、デプス式濾過装置材料であってもよいし、又は非有孔材料であってもよい。

本発明に有用なデプス式濾過装置材料のほとんどは圧縮又は変形され得る。恒久的である変形部分は、使用されたデプス式濾過装置材料に応じて異なる。

デプス式濾過装置材料は、可塑的又は恒久的に変形可能であるばかりでなく、シート材料１３が圧縮されると、シート材料１３の表面はその元の状態で完全には平面的ではないけれども、変形部の弾性部分がシート材料１３の隣接層を相互に密着状態に維持することを助けるように、少なくとも一部が弾性特性を示すことが好ましい。

本発明に従って使用された好ましいデプス式濾過装置材料は、異なる基部構造を有してもよい。例えば、不織繊維材料が、メルトブローン繊維、セルロース系繊維又は他の天然繊維、有機又は無機繊維、金属繊維、ガラス繊維、セラミック繊維等の基部の上に使用されてもよい。

織物材料も様々な繊維構造で可能である。織物材料は、単繊維材料、多繊維材料、及び／又は多層材料でよい。基部材料は、セルロース系材料又は他の天然繊維、有機又は無機繊維（後者は金属繊維を含む）でよい。

焼結織物材料、主としてプラスチック又は金属から作製された異なる構造及び粒径の焼結粉体材料を含む焼結材料も、シート材料１３として使用するのに適切なデプス式濾過装置材料であり得る。

さらには、異なる構造のプラスチック又は天然ポリマーの発泡材料が、本発明に有用なシート材料を構成してもよい。

セルロース系繊維の基部から製造されたデプス式濾過装置材料は、実質的に、即ち、濾過装置層の完全性を破壊することなく、その元の厚さの約２０％を優に下回って圧縮され得る。当然のことであるが、最大圧縮の程度は、セルロース系繊維と組み合わせられた添加剤が存在するか否かに応じる。このような添加剤は、非圧縮性が非常に適切であり、シート材料の重量を基準にして、約７０重量％に達する量が存在してもよい。

セルロース基部のシート材料が、本発明に適切に適合する。これらの材料は、２７００Ｎの圧縮力を使用して、例えば、元の厚さの約１２％の厚さまで圧縮可能である。これらの材料が元の厚さの約２０％の厚さを回復することが許容されるとき、弾性力は、例えば、５３０Ｎに達する。

本体１２を形成するためのシート材料１３として本発明に従って使用され得る有用なセルロース基部シート材料の他の例は、３６００Ｎの圧縮力で約３３％の厚さに圧縮可能であり、その元の厚さの約４５％の厚さまで解放されるときに２５０Ｎの弾性力を示す。

通常、セルロース系材料は水性媒体と接触するときに膨潤し、後者の例では、弾性力が、膨潤効果によって３１０Ｎまで増大し得る。

シート材料１３が、濾過されるべき流体と接触しても膨潤しない用途では、濾過されるべき流体と接触するときにシート材料が膨潤する場合におけるよりも多少高い圧縮が通常使用されることになる。濾過装置モジュール１０の安全な動作を保証するためには、それでしばしば十分である。

図５ａは、図５に示された濾過装置モジュールと同様の構造を有する濾過装置モジュール１０”を示す。したがって、図５を参照して上で供された説明が、以下の点を除いて同様に該当する。

図５に示された実施形態とは異なり、濾過装置モジュール１０”は、内周表面１４に向かって下方に延びる入口チャネル２４’を備え、この内周表面で、これらの入口チャネルは、随意選択的に支持部材として機能しかつ中空の有孔心棒の形態を有し得る閉鎖要素３５の流体不浸透部分によって閉鎖される。シート又は閉鎖部材３５の穿孔２７は、出口チャネル２８の一部である、シート材料の開口２６と整合する。濾過装置モジュール１０”を形成するために使用されたシート材料は、それが図５の実施形態における場合のように、入口チャネルに寄与する開口２２”が存在しない端部分３８を有することはない。

同様に、図５の実施形態とは異なり、濾過装置モジュール１０”を形成するために使用されたシート材料は、出口チャネル２８に寄与する開口が存在しない端部分４０を有することはない。

本体１２の外周表面１６上における出口チャネル２８の閉鎖は、随意選択的に圧縮手段として機能し得る閉鎖要素（条帯様要素４６）によって行われる。

濾過装置モジュール１０”の場合においても、シート材料の端部分が、図５に示されたようなテーパ付き構成（参照数字４２及び４４）を有することが好ましい。

本体１２の内周及び外周表面１４、１６上の入口及び出口チャネルの前述の別法による閉鎖も、本発明の範囲内の任意の他のチャネル構成で実施可能であることが十分に理解される。

本発明の別の態様が、図６に濾過装置モジュール１３０の本体１３２の部分切取りの形態で示されている。本体１３２は、ステー１４０によってシート材料１３４の長手方向へ分離される入口チャネル１３８を形成する開口１３６が設けられる螺旋に巻かれたシート材料１３４を備える。図６に示された例では、開口１３６が相対的に大きく、かつ長方形構成である。開口のサイズ、特に、シート材料１３４の長手軸の方向におけるこれらの開口の延在部のサイズを考慮すると、ステー１４０は、シート材料１３４の隣接層の対応するステーに合致することが考えられ得るが、それは本発明では関心事ではない。簡略化の理由のために、単一の厚さのみを有する、入口チャネル１３８を形成する開口１３６の周囲のシート材料が示されている。しかし、開口１３６の縁部における領域内のシート材料の低減した厚さによって設けられた拡大した表面積は、有孔層１４６で被覆されるべき拡大した表面を生み出すことが容易に考えられ得る。

ステー１４０は、主として本体１３２の構造を安定させる役割をし、これらのステーは、それらがシート材料１３４の隣接層のステーに接するかどうかにかかわらず、当該目的に役立つ。

さらには、シート材料１３４は、出口チャネル１４４を形成する開口１４２の列を備える。図６に示された実施形態の特殊な態様は、入口チャネル１３８の表面が、出口チャネル１４４に面する入口チャネル１３８の表面部分上で有孔層１４６によって覆われていることである。

この有孔層は、プレコート法、ボディフィード法、又はこれら２つの何らかの組合せによって堆積されてもよい。この層はまた、ボディフィード法の間に処理流体から濾過された物質を含有してもよい。プレコート又はボディフィード法によって特定的に追加された材料を含有するこのような層はいずれも、通常、プレコート層又は単にプレコートと呼ばれる。プレコートを創出する過程は、しばしばプレコーティングと呼ばれる。

ボディフィード法の１つの例は、流体製品を濾過する処理を開始し、次いでその流れの中へ、水（又は他の適切な流体）と混合された濾過助剤粉体を濾過装置の上流の混合弁を介して連続的に射出するものである。水と粉体との混合物の体積流量は、処理流体の体積流量に比べて典型的に小さくなろう。ボディフィードではないプレコート法も同様に遂行され得る。例えば、水と混合された濾過助剤粉体は、処理流体が濾過装置システムの中へ導入される前に、このシステムを介して供給され得る。一旦、十分に厚いプレコートが濾過装置チャネルの中で実現されると、水と混合された濾過助剤の供給が停止されて処理流体の濾過が開始される。

入口チャネル１３８のプレコートは、特定の処理又は濾過用途に応じて様々な材料から構成されてもよく、濾過助剤、反応剤、処理材料、吸収若しくは吸着物質、又は他の成分を含んでよい。

プレコート層１４６を構成する成分には粒子材料が特に推奨されるが、このような成分の特定の例は、珪藻土、パーライト、ベントナイト、活性炭、ゼオライト、微晶質セルロース、及びＰＶＰＰである。

入口チャネル１３８のプレコーティングは、本体１３２の特性を様々な処理及び／又は濾過作業に適合させる汎用手段を提供する。

流体の処理は、本体１３２の濾過特性を利用しても又はしなくても、濾過装置モジュール１３０によって実行可能である。

濾過媒体とプレコートとの組み合わせられた濾過特性は、処理流体の性質、並びに濾過処理の流量、圧力、及び温度仕様を含む数多くの要素に依存する。特に本発明に関連して言えば、濾過特性はプレコートの厚さによって影響され、開口１３６の他のサイズをどのようにするかは、プレコートの厚さを考慮した後のことである。数多くの処理では、プレコートが開口１３６のサイズに比べて薄い状態にあるときに最適性能が得られる。しかし、最適処理は、プレコートの有孔性及び他の特徴に応じて、開口１３６を完全に又はほぼ完全に満たすことであり得る。

本発明のさらに別の態様が図７に示されている。

図１に示された実施形態の記述に関連して既に説明されたように、通路１８は、濾過装置本体１２を貫通して一方の端面４８から他方の端面に達する。

濾過装置モジュール１０の本体を筐体、特に、既存の筐体又は既存の濾過装置組立体の内部に収容するために、通路１８を（既存の）環境に適合させることが必要である。このような適合に関する随意選択が図７に示されている。図７に示された提案によれば、端部品１５０が、本体１２の端面４８に、この端面の中心部分の中で封止係合する。端部品は、その少なくとも１つが通路１８に到達するための開口を備えるが、図７に示されたように、存在する場合には支持部材３２にも係合する。

端部品１５０は封止要素を備えてもよいが、図７に示されたように、端部品には、本体１２の端面４８に向けられたそれらの前面から突出する封止突縁１５２、１５４を設けることが推奨される。

突縁１５２及び１５４は、これらの断面が図７に示されたように、これらがシート材料１３の層の縁部の中へ突出することを可能にする円錐形状を有することが好ましく、その結果として、このシート材料が圧縮されて、処理又は濾過されるべき流体により高い流れ抵抗を創出する。

最内突起１５４は、突起１５２よりも大きく設計されることが好ましい。

支持部材３２は、突縁１５４が最内層１３ａの縁部の中へ突出すると、この最内層を形成するシート材料１３が降伏するための多少の空間を設けるように、テーパ付き部分３３を示す。

図７における場合のように、支持部材３２を使用して通路１８を画定するとき、このような支持部材は、端部品１５０が本体１２の端面４８に装着され、突出する突縁１５２及び１５４がシート材料１３の層の縁部に進入すると共に同材料を圧縮するときに、シート材料１３が支持部材３２に対して定位置に保持されることを保証する角度付き突起１６０を、本体１２の端面４８に隣接するその支持部材の端部分上に有する。

本発明のさらに他の態様が図８に示されている。

図８は、上で説明された濾過装置モジュールのための製造方法の模式図を供する。

本発明に係る方法が、本発明に係る濾過装置モジュールの本体を形成するために使用されるべきセルロース系の濾過装置材料に関して以下に説明される。このようなセルロース系シート材料１３は、保管ロール１７０から供給され、この保管ロール１７０から穿孔機械１７２に移動するが、この穿孔機械は、作製されるべき濾過装置モジュールの入口及び出口チャネルのための開口を形成する穿孔器具１７４を具備する。

前述のように、穿孔器具１７４は、例えば、図３ａから３ｃに関連して先に説明したように、入口チャネル及び／又は出口チャネルを形成する開口の領域周囲でシート材料１３の圧縮を可能にする圧縮要素（図示せず）を備えることが好ましい。穿孔されたシート材料１３’は、穿孔機械１７２の下流で、穿孔されたシート材料１３’を取り上げて、それを最終的な濾過装置モジュールに巻き付ける巻き機械１７６に供給される。別法として、入口チャネルを形成する開口の縁部における低減した厚さの領域は、開口の形成前又は形成後のいずれかに、別のステップにおいて形成されてもよい。

巻き処理中、シート材料１３’の隣接層間の密着を保証し、ローラ１７８によって圧縮力を径方向に印加することが重要である。

ローラ１７８によって及ぼされた圧縮力は、矢印１８０によって図８に示したように径方向であるべきである。

好ましくは、ローラ１７８は摩擦を生み出すことがなく、巻き付けて濾過装置モジュールを形成すると、圧縮力１８０が印加されかつシート材料１３’によって感受される領域が、ローラ１７８の実際の接触点又は接触線及び濾過装置モジュール１０の巻きを越える領域にわたって広がるべきである。

濾過装置モジュール１０が完成したら、シート材料１３’は、シート材料１３’の移動方向に対して直交する線に沿って切断され、濾過装置モジュール１０は、巻きステーション１７６から取り出されても依然として圧縮された状態に維持され、濾過装置モジュール１０の本体を圧縮された状態に維持するために圧縮要素が定位置に配置されることになろう。

穿孔器具１７４は、巻き処理の初めでは、濾過装置モジュール１０の通路１８と連通することになるチャネルのための開口のみを創出するように動作するが、濾過装置モジュール１０の本体の外周表面と連通する種類のチャネルを形成することになるような開口は創出しない。

この穿孔動作は、濾過装置モジュール１０本体の最内部分の巻かれた濾過装置材料本体のほぼ２つ以上の層を形成する一定長さのシート材料１３が穿孔されてしまうまで継続される。

その後で、穿孔機械１７２の穿孔動作は全開動作、即ち、濾過装置モジュール１０の通路１８及び内周表面に口を開けるチャネルのための開口ばかりでなく、濾過装置モジュール１０の外周表面に口を開けるチャネルのための開口も穿孔する動作に切り換えられる。

巻き処理の終了近くで、穿孔動作は、濾過装置モジュールの外周表面１６に口を開けるチャネルを形成する開口のみが作製されるが、濾過装置モジュール１０の通路１８に口を開けるチャネルを形成する開口がもはや作製されないように、再び変更される。

この動作は、濾過装置モジュール１０の本体の外周表面に口を開けるチャネルを形成する開口のみを備えるシート材料１３’のほぼ２つ以上の層が、濾過装置モジュール１０の本体の上に巻かれているような時間にわたって継続する。

先に留意したように、シート材料１３’の端部分は、巻き機械１７６の中で濾過装置モジュール１０を形成するために巻かれるシート材料１３’の最前部分が、濾過装置モジュール１０の本体中に階段様構造を創出するのではなく、螺旋形態のシート材料１３’の滑らかな巻きを可能とするように、テーパ付き形態であり得る。濾過装置モジュール１０の本体の上に巻かれるシート材料１３’の末端部分も、濾過装置モジュール１０の外周表面上に滑らかな表面が実現されており、階段様構造を回避し、かつモジュール１０の外周表面１６の上に固定された圧縮要素が、それらの包囲する表面部分のすべてに緊密に当接することを保証するように、テーパ付き区間を有する。

巻き機械１７６の中で巻かれるとき、シート材料に対して付与された圧縮力１８０は、濾過装置モジュール１０の本体の所望の圧縮程度を実現するために調節可能である。

圧縮の程度は、提案された用途及びこの巻き処理で使用されたシート材料１３の性質によって決められる。

図８に関連して、本発明の方法が、穿孔機械１７２の段階的穿孔動作に関連して説明されているが、連続的な穿孔動作が実行されてもよいことが容易に考えられ得る。当然のことであるが、その場合に、穿孔器具は異なる外観を有しなければならないが、しかし、そのような種類の穿孔手順でもまた、一方の種類のチャネル及び／又は他方の種類のチャネルのための開口を形成する個々の穿孔器具の入切を切り換えることが可能であろう。

しかし、図８に示された断続的様態での穿孔は、それが、少なくとも入口チャネルの開口に関する限り、濾過装置モジュール１０のための本体を形成するために巻かれるときに開口が相互と不完全に整合するような様態で、開口をより容易に設けることを可能とするので推奨される。このような方法によって実現された利点は、本発明の一般的な記述で詳細に説明されている。

このために、図８に関連して説明された穿孔動作において、穿孔器具１７４の２つの行程間で、同じ種類のチャネルを形成する隣接開口が、穿孔器具１７４の一方の穿孔動作で作製された一方の穿孔パターンの内部で同じ種類の２つの隣接開口が示すものとは異なる、シート材料１３の長さ方向の距離をまさに有するように、穿孔されるべきシート材料は、穿孔器具に対してその位置が調節されることが必要になろう。この距離はより大きくても又はより小さくてもよいが、穿孔されたシート材料１３’が濾過装置モジュール１０の本体を形成するために巻かれるとき、その効果は、図５に最も適切に示されている開口の不完全な整合をもたらすことになる。

巻かれたシート材料の層からなる本体を有する本発明の濾過装置モジュールの第１の実施形態の図である。 図１の濾過装置モジュールのシート材料の数層を示す模式図である。 図１の濾過装置モジュールのシート材料の数層を通る部分断面図である。 図１の濾過装置モジュールのシート材料の数層を通る部分 図１の濾過装置モジュールのシート材料の数層を通る部分 図３ａ〜３ｃに示された構造に対する別法の実施形態の図である。 図１に従う濾過装置モジュールを通る部分断面図である。 図５の濾過装置モジュールの変形の図である。 本発明の他の実施形態に係る濾過装置モジュールのシート材料の様々な層を模式的に示す部分断面図である。 図１に従う濾過装置モジュールの端部分の部分断面図である。 本発明に係る濾過装置モジュールの製造方法の一部を示す模式図である。

Claims (59)

1. 巻かれたシート材料の層からなる本体を具備する濾過装置モジュールであって、
   前記本体は、内周表面及び外周表面と、巻き軸と、前記本体の前記巻き軸に沿って延び、前記内周表面と流体連通する通路とを有し、
   前記シート材料は、前記本体における前記巻かれたシート材料の層の内部に２つの種類のチャネルを形成する、前記シート材料の中に形成された複数の開口を有し、
   これらのチャネルは、前記内周表面から前記外周表面に向かう方向へ延び、
   第１の種類のチャネルは、一方の端部が前記本体の前記外周表面で開口し、かつ前記内周表面に隣接して位置する他方の端部が閉鎖され、
   第２の種類のチャネルは、一方の端部が前記本体の前記内周表面で開口し、前記通路と流体連通し、かつ前記外周表面に隣接して位置する他方の端部が閉鎖され、
   前記入口チャネルに進入する濾過されるべき流体が、前記出口チャネルに到達して、これらの異なる種類のチャネルを分離する前記シート材料によって形成された前記本体の一部を通り抜けて流動することによってのみ濾過装置モジュールを出ることができるように、前記第１と第２の種類のうち一方の種類のチャネルは、シート材料の一部によって前記第１と第２の種類のうち前記他方の種類のチャネルから分離されており、
   前記一方の種類のチャネルは、当該濾過装置モジュールの流体入口と連通する入口チャネルであり、チャネルの前記種類の他方は、当該濾過装置モジュールの出口と連通する出口チャネルである濾過装置モジュールにおいて、
   前記シート材料は、前記入口チャネルを形成する前記開口の縁部に領域を有し、前記領域の厚さが前記開口から遠隔の前記シート材料の厚さよりも小さく、これにより、前記入口チャネル側の表面積を増加させ、前記濾過装置モジュールの濾過容量を高めることを特徴とする、濾過装置モジュール。
2. 前記入口チャネルを形成する前記開口の縁部における、より小さい厚さのシート材料の前記領域は、所定の厚さに圧縮される、請求項１に記載の濾過装置モジュール。
3. 前記シート材料のより小さい厚さの前記領域は、出口チャネルを形成する開口に向かう方向へ放射状に延びる、請求項１又は２に記載の濾過装置モジュール。
4. 前記領域は同じ種類の隣接開口の方向へ延び、１つ又は複数の連続的な流路を形成する前記領域は、前記シート材料の巻き方向に沿って延びる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
5. マクロ孔質材料の第１の条帯様要素が、前記入口チャネルを形成する前記開口を備える前記シート材料の前記領域を覆うために、前記シート材料と一緒に巻かれる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
6. 前記マクロ孔質材料は本質的に非圧縮性である、請求項５に記載の濾過装置モジュール。
7. 前記第１の条帯様要素は、くさび形状断面を有する帯の形態を有する、請求項５又は６に記載の濾過装置モジュール。
8. 前記シートの前記圧縮は、前記シート材料の両面で実行される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
9. 第２の条帯様要素が、前記出口チャネルを形成する前記開口を備える前記シート材料の前記領域を覆うために、前記シート材料と一緒に巻かれ、前記条帯様要素は、前記シート材料の前記開口と本質的に整合するための開口を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
10. 前記第２の条帯様要素は非有孔性材料から作製される、請求項９に記載の濾過装置モジュール。
11. 前記第２の条帯様要素は、くさび形状断面を有する帯の形態を有する、請求項９又は１０に記載の濾過装置モジュール。
12. 前記開口は、シート材料のステーによって相互から分離される、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
13. 前記入口チャネルを形成する前記開口は、前記開口を相互に分離する前記ステーの、前記シート材料の巻き方向における延在部よりも長い、同じ方向における前記延在部を有する、請求項１２に記載の濾過装置モジュール。
14. 前記入口チャネルを形成する前記開口の個数が、前記出口チャネルを形成する前記開口の個数よりも大きい、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
15. 前記入口チャネルの個数が前記出口チャネルの個数よりも多い、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
16. 前記入口チャネルの個数が、前記出口チャネルの個数に比べて２倍以上である、請求項１５に記載の濾過装置モジュール。
17. 前記第１と第２の種類のそれぞれにおけるチャネルについての前記シート材料の中の前記開口は、平行な列で配置される、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
18. 前記第１と第２の種類のうち一方の種類のチャネルについての前記開口は２つ以上の隣接する列で配置される一方で、前記第１と第２の種類のうち他方の種類のチャネルについての前記開口はより少ない数の列の集団で配置される、請求項１７に記載の濾過装置モジュール。
19. 前記入口チャネルを形成する前記開口は予め画定されたパターンで配置され、前記パターンは、１つのパターンに属する同じ種類の開口間の距離が、異なるパターンに属する同じ種類の隣接する開口の距離とは異なるように、前記シート材料の長さ又は巻き方向に沿って多数回反復される、請求項１〜１８のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
20. 前記シート材料は、前記巻かれた該シート材料の層からなる前記本体がデプス式濾過装置ユニットを構成するように、圧縮された状態に維持されるデプス式濾過装置材料である、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
21. 前記シート材料の前記圧縮は、前記本体における前記重ねられた層の厚さが同じ数のシート材料の個別層の厚さの約９９％以下に達するようになっている、請求項２０に記載の濾過装置モジュール。
22. 前記本体における前記重ねられた層の厚さは、同じ数のシート材料の個別層の厚さの約２０％以上に達する、請求項２１に記載の濾過装置モジュール。
23. 前記重ねられた層の厚さは約９７％から約８５％に達する、請求項２２に記載の濾過装置モジュール。
24. 前記シート材料の最内層及び／又は最外層が、少なくとも前記本体が圧縮される程度に圧縮される、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
25. ２つの前記最内層及び／又は２つの前記最外層は、前記本体の圧縮の程度に実質的に対応する程度に圧縮される、請求項２４に記載の濾過装置モジュール。
26. 前記シート材料は、圧縮可能な材料及び／又は濾過されるべき前記流体と接触して膨潤する材料を含む基材を備える、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
27. 前記シート材料は添加剤を取り込む基材を備え、前記添加剤は好ましくは粒子形態にある、請求項１〜２６のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
28. 前記添加剤は、前記シート材料の重量を基準にして、約７０重量％に達する量で存在する、請求項２７に記載の濾過装置モジュール。
29. 前記添加剤は本質的に非圧縮性の粒子成分を含み、他方で前記シート材料の前記基材は、圧縮可能な材料及び／又は濾過されるべき前記流体と接触して膨潤する材料を含む、請求項２７又は２８に記載の濾過装置モジュール。
30. 前記添加剤は有孔性の粒子添加剤を含む、請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
31. 前記添加剤は濾過助剤を含む、請求項２７〜３０のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
32. 前記添加剤は処理剤を含む、請求項２７〜３１のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
33. 前記添加剤は反応剤を含む、請求項２７〜３２のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
34. 前記添加剤は吸収又は吸着剤を含む、請求項２７〜３３のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
35. 前記添加剤は、珪藻土、パーライト、ベントナイト、活性炭、ゼオライト、微晶質セルロース、及びＰＶＰＰから選択される、請求項２７〜３４のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
36. 前記シート材料は基材を備え、前記基材は有機ポリマー材料を含む、請求項１〜３５のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
37. 前記本体の前記内周表面は中空の支持部材によって支持され、前記中空の支持部材は、好ましくは中空の心棒であり、随意選択的に前記第１の種類のチャネルを前記内周表面で閉鎖する、請求項１〜３６のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
38. 前記モジュールは、前記本体の前記外周表面の上に位置決めされた固締手段を具備し、前記固締手段は、前記シート材料を圧縮された状態に維持する、請求項１〜３７のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
39. 前記固締手段は、前記第２の種類のチャネルを前記外周表面で閉鎖する、請求項３８に記載の濾過装置モジュール。
40. 前記本体は、前記本体の両端面の近傍に及び前記両端面から離間して複数の出口チャネルを備える、請求項１〜３９のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
41. 前記出口チャネルを形成する前記開口は、前記本体の前記巻き軸を中心とした前記本体の円板様領域の中に配置され、前記円板様領域は、入口チャネルを形成する開口を備えない、請求項１〜４０のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
42. 前記シート材料は、第１及び第２の端部分を有する単体テープから成り、前記テープの前記端部分の少なくとも一方は、前記２つの端部分間の中の前記テープの前記部分よりも小さい厚さを有する、請求項１〜４１のいずれか一項に記載の濾過装置モジュール。
43. 前記テープの前記第１及び第２の端部分の少なくとも一方は、前記テープの長さ方向へテーパが付いている断面を有する、請求項４２に記載の濾過装置モジュール。
44. 請求項１〜４３のいずれか一項に記載の濾過装置モジュールを製造するための方法であって、前記シート材料の中に前記開口を形成するステップと、入口チャネルを形成するために開口が設けられる領域内で、前記シート材料の厚さを所定の値に低減するステップと、内周表面及び外周表面を有する多数の連続層の本体を形成するために、支持要素の周囲に前記シート材料を巻くステップとを含む、方法。
45. 前記厚さを低減するステップは、前記開口を形成するステップの前に実行される、請求項４４に記載の方法。
46. 前記厚さを低減するステップは、前記開口を形成するステップの後に実行される、請求項４４に記載の方法。
47. 前記厚さを低減するステップは、前記開口を形成するステップの間に実行される、請求項４４に記載の方法。
48. 前記厚さを低減するステップは、前記開口を形成する穿孔器具を使用して実行され、前記穿孔器具は圧縮手段を備える、請求項４７に記載の方法。
49. 前記厚さを低減するステップは、前記本体を形成するために前記シート材料を巻くステップの間に実行される、請求項４４に記載の方法。
50. 圧縮可能なシート材料が使用され、前記シート材料を前記巻くステップは、マクロ孔質の本質的に非圧縮性の条帯様要素を前記シート材料と一緒に巻くステップを含む、請求項４９に記載の方法。
51. 前記マクロ孔質要素は、前記入口チャネルを形成する前記開口の前記開口と本質的に整合する開口を備える、請求項５０に記載の方法。
52. 前記厚さを低減するステップは、前記シート材料の両面から厚さを低減することによって実行される、請求項４４〜５１のいずれか一項に記載の方法。
53. 前記巻くステップは、前記出口チャネルを形成する前記開口を備える前記シート材料の領域内で条帯様要素を一緒に巻くステップを含み、前記条帯様要素は、前記出口チャネルを形成する前記開口と本質的に整合する開口を備える、請求項４４〜５２のいずれか一項に記載の方法。
54. 前記条帯様要素は、材料の圧縮性が大きくても前記シート材料の圧縮性である、前記材料から作製される、請求項５３に記載の方法。
55. 前記条帯様要素は、本質的に非圧縮性の材料から作製される、請求項５３に記載の方法。
56. 前記条帯様要素は非有孔性材料から作製される、請求項５３〜５５のいずれか一項に記載の方法。
57. 請求項４４〜５６のいずれか一項に係る方法であって、前記シート材料は、前記１つ又は複数の隣接層のそれぞれを緊密に接触させるために、前記巻き軸の周囲に巻かれるときに圧縮力によって圧縮され、前記圧縮力はローラによって径方向に印加される方法。
58. 前記圧縮力は、前記本体における重ねられた層の厚さが、同じ数のシート材料の個別層の厚さの約９９％以下に達するように調節される、請求項５７に記載の方法。
59. 前記本体における前記重ねられた層の厚さが、同じ数のシート材料の個別層の厚さの約２０％以上に達する、請求項５８に記載の方法。
    

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