JPH025124B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 フイルタ要素には流体入口と流体出口とを有す
るハウジングと、その流体入口から流体出口へ流
れる流体の流線を横切るようにハウジングの中に
配置したフイルタシート材料とが含まれるのが普
通であつて、流体入口と流体出口の間を流れる流
体はすべてそのフイルタシート材料を通過しなく
てはならないようになつている。限定された区域
においてフイルタシート材料の表面積をできるだ
け大きくするため、フイルタシート材料は多数の
波形に折重ねられるのが普通である。フイルタシ
ート材料の上流側から進行する流体の流れは各波
形折重ね部の表面のある部分においてフイルタシ
ート材料を直接通過した後、フイルタ材料の下流
側から流体出口へと進行する。従つて、フイルタ
シート材料を通過する流体の流れは一回だけとな
るのが普通である。若しフイルタシート材料を多
数回通過することを必要とするなら、多数層のフ
イルタシート材料を準備しなくてはならない。

従つてフイルタ要素には同一又は異なる微小孔
寸法を有する多数層のフイルタシート材料が含ま
れると共に、通常はその中の粗目の各層を上流側
へ細目の各層を下流側へ直列に配置するのが一般
的なやり方であるので、比較的大きな粒子が先ず
粗目の層によつて除去された後、最も小さい粒子
が細目の層によつて除去される。このやり方にお
いて比較的大きな粒子が細目の層へ達する以前に
粗目の層により除去されるから、細目の層の耐用
期間が延長される。

フイルタ要素において多数層から成る複合フイ
ルタシート材料がしばしば使用されるけれども、
その数層は各層によつてそれぞれ選別的に除去さ
れる特定寸法の粒子夾雑物を集積するだけの余地
を設けるため普通は互に間隔をもたせなくてはな
らない。多数層のフイルタ組立体は例えばそれぞ
れダビツト、ローゼンベルグ氏に付与された1973
年10月16日付の米国特許第3765536号と、1973年
10月16日付の米国特許第3765537号とに記載され
ているが、この二つの特許の各層の一方を使用す
る単一層フイルタ要素は1972年10月31日付でダビ
ツド、ローゼンベルグ氏に付与された米国特許第
3701433号に記載されている。

しかし、数層の各々に対する利用度を均一にす
る方法がないので、その多数層組立体はその層数
に各層の普通の寿命を掛けた積に等しい係数によ
つて期待されるように延長される寿命を持つてい
ない。夾雑物除去の機能的重荷は依然として最も
細目の層に負わされている。多数層組立体の全体
的寿命は実際上第一に目詰まりする層、即ち普通
は最も細目の層の寿命より長くはない。それ故に
多数層組立体の寿命は最も細目の層の寿命よりほ
んの僅かに長いだけに過ぎない。

各層に対して同一細孔寸法のフイルタ材料を使
用した場合であつても、そのような多数層組立体
における第１層の下流側にある各層が第１層の破
壊又は他の故障の場合に第１層に対する補強物と
して作用する以上の何の役にも立たないから、多
数層組立体における寿命の延長の立場から有利な
ものではない。

この発明は全く異なる取組み方に基く単一のフ
イルタ層を利用して、即ち同一フイルタシートを
流過する流体をその途上において１回だけではな
く数回にわたつてフイルタ組立体を経由するよう
に強制して、夾雑物除去をより効率的にすると共
に、寿命の延長を得られるものである。多数のフ
イルタ層及び各フイルタ層間の集積区域を必要と
せずに、多数層フイルタ組立体の場合のように多
通過効果が達成される。その上、夾雑物の選択的
分離と集積のために最後のフイルタ層の上流にも
つと粗目の材料を利用しなくてはならないような
ことなく多通過が達成されるので、最終層の寿命
が延長される。数回流過する複合フイルタシート
の上流側における夾雑物集積用の普通の空所は全
く十分である。

流出過液をフイルタ組立体へ再循環すること
なく同一フイルタ要素を数回通過させるかの技術
はこれまで発見されていなかつた。利用可能な現
存フイルタカートリツジ組立体において、そのフ
イルタカートリツジは流れの線を横切つて定置さ
れるけれども、そのフイルタ要素が平坦又は波形
の何れであつてもフイルタ要素の表面は流体の流
れの大部分がフイルタの表面に沿つて、又はその
表面に対して小角度、普通は45゜以下の角度で流
過するように定置されるために、フイルタ自体を
流過するには90゜に及ぶ角度で旋回しなくてはな
らない。例えば波形のフイルタカートリツジの普
通の配置において、その上流の流れは各波形の表
面に沿つて流過した後各波形の層の中へ流入す
る。

本発明のフイルタ要素構造において、各波形層
は複合フイルタシートをそれ自体の上へ二重層と
して折重ねた後、次いでその二重層をそれ自体の
上へ流体の流線に対して少なくとも60゜から90゜に
及ぶ角度をもつて横方向に横切るように配置した
多数の波状に折重ねることによつて形成されるの
で、流体の流れはその全行程においての一つだけ
でなく数個のこの包旋体の二重層を横切つて進行
することができるため、流体出口までの途中にお
いてフイルタ要素を数回通過する。そうすること
によつて、フイルタ要素自体を通過する回数は包
旋状折重ね数に応じて少なくとも２通過から20通
過の多数に及ぶこともできる。

同一フイルタ要素をこのように多数の回数通る
ことによる驚くべき結果はその細孔寸法のフイル
タ要素に対して普通劣る夾雑物除去可能等級を飛
躍的に向上した点である。

例えば40ミクロンの夾雑物除去規格等級を有す
る比較的粗目のフイルタ要素は本発明のフイルタ
構造に折重ねて包旋形にした時、15ミクロン程
度、通常は20ミクロン程度の低い除去等級を発揮
する。これは顕著な成果であつて、本発明のフイ
ルタ構造においては、使用できそうもない程の更
に粗目の材料を使用することができることを意味
する。このことは、より大きな細孔寸法を有する
より粗目のフイルタが使用可能となるため、夾雑
物除去等級に対する流量を著しく増加することが
できる。

更に又それは多数層フイルタ組立体構造と比較
してその最終層としてよりもむしろ中間層の一つ
として多分使用されるようなもつと遥かに粗目の
フイルタをその代りに使用しても同等の成果を収
められることを意味する。これはフイルタの除去
等級が細目であればあるほどその費用が高くなる
のが普通であるから、経済的により多く貢献する
ことをも意味する。

本発明による包旋状フイルタ組立体は夾雑物を
漸進的ではあるが比較的均一に集積するから寿命
の延長という付加的長所を有する。

夾雑物は複合フイルタ要素を通過する流れの最
も速い所、又はフイルタ表面の他の部分よりも流
速の速いいずれかの所に集積しようとする。その
結果、本発明のフイルタ組立体において夾雑物は
複合フイルタ要素の実際上最後の包旋体層分の終
端においてまだ過されていない流れとぶつかる
第１包旋体層に集積しようとする。夾雑物がそこ
へ集積するに従つてこの部分が次第に目詰まりす
るため流れが減少するけれども、複合フイルタ要
素に沿つた流れは集積した夾雑物のない隣接する
次の部分の表面において増加する。このようにし
て、夾雑物は一つの包旋体から次の包旋体へと各
包旋体の表面に沿つて順次集積されると共に、複
合フイルタを最初にぶつかつた包旋体層から最後
にぶつかつた包旋体層の方へと順次閉塞する。フ
イルタ表面の最後にぶつかる部分はそのフイルタ
表面全体が閉塞されるまで最初にぶつかつた部分
に比べて夾雑物が比較的存在しないままでいるか
ら、フイルタ要素が実際上完全に閉塞されるまで
夾雑物の漸進的集積によつてフイルタ要素を横切
る高い圧力落差を生ずることにはならないし、更
にフイルタ要素が完全に閉塞される時までその表
面に沿つた夾雑物の集積は各包旋体の漸進的集積
作用が順序よく連続して行われるため最初の包旋
体から最後の包旋体に至るまで比較的均一であ
る。

本発明のフイルタ構造において二重層は前後へ
互に折重ねた層に配列されると共に、そのすべて
が流れの線を横方向に横切つて延在しているが故
に、その形態が普通の波形フイルタ構造とは異な
つている。本発明の構造を普通の波形構造からは
つきり区別するため、本発明の複合フイルタ要素
を包旋状と呼称すると共に、その各折重ね自体を
包旋体と呼称することとする。

それ故に、本発明に基づくフイルタ組立体は、
ハウジングを備え；前記ハウジングは、流体入口
と流体出口を備え；前記流体入口と前記流体出口
は、それぞれ流体室に開口し；複合フイルタ要素
は、前記流体入口から前記流体出口に流れる全て
の流体が通過するように、前記流体入口から前記
流体出口への流体流れの流線を横切るように、前
記流体室内に配置され；前記複合フイルタ要素
は、有孔性スペーサシート材料の間に挟まれたフ
イルタシート材料から成つている。さらに前記複
合フイルタ要素は、上流側と下流側とを有すると
共に、前記流体室を、前記複合フイルタ要素の上
流側において前記流体入口と連通する第１の部分
と、前記複合フイルタ要素の下流側において前記
流体出口と連通する第２の部分とに分割し；前記
複合フイルタ要素はそれ自体の上へ二重層として
折重ねられ、前記二重層はそれ自体の上へ複数の
包旋体層として折重ねられ、前記包旋体層の全体
にわたり各層の間には、前記流体室の前記第１の
部分と前記第２の部分のいずれか一方に流体的に
連通する開放流通内部空所が画定され；前記複数
の包旋体層は、前記流体室を横方向に横切ると共
に、前記流体入口から前記流体出口への流体流れ
の流線を前後に横切ることにより、前記流体入口
から前記流体出口への流路において、流体が、前
記複合フイルタ要素の前記上流側から前記下流側
へ前記フイルタシート材料を通過して進み、前記
フイルタシート材料の二重層の間の空間を通過
し、次いで前記下流側から前記上流側へ前記フイ
ルタシート材料を通過して戻り、さらに前記上流
側から前記下流側へ前記フイルタシート材料を通
過して進むことにより、前記開放流通内部空所と
前記二重層に関し反対側の空所との間において、
前記流体が、少なくとも３回、前記フイルタシー
ト材料の二重層を通過して包旋体折重ね層を横切
つている。

複合フイルタ要素はそれ自体へ前後に折重ねら
れるから、その組立体自体は２つの流体口付きの
流体室を有し且つ少なくとも２つの部分をもつ箱
形ハウジングの利用に役立ち、流体室を横切つて
延在する包旋状の複合フイルタ要素はハウジング
によつて、両流体口間における流線を横切つて保
持され、成るべくならその各包旋体が流体の圧力
差と流体の流れに抗して一様な固定的間隔をもつ
て支持されることが望ましい。

そのようなフイルタ組立体は1974年６月11日付
の米国特許第3815754号においてローゼンベルグ
氏により箱の形で提供されているが、そのフイル
タ組立体では包旋形又は波形シートの形によるフ
イルタ要素がハウジング内の各側面において保持
されると共に、それは接着作業中に取扱うことが
できるからハウジングの中へこのように組立てる
ことができる。この設計にはハウジングとフイル
タ要素の各側面との間における流体密封を確保す
るような方法によりハウジング内の各接近用開口
面を閉塞するための手段が含まれているので、ハ
ウジング内のフイルタ要素を経由して漏洩する如
何なる可能性をも防止することができる。この設
計はフイルタ組立体のすべての部品において、随
意的にフイルタ要素自体についても、プラスチツ
クの使用に役立つているのみならず、使い捨て可
能なフイルタ組立体の各構成部品を単一体と同じ
ように小さくまとめることもできる。このフイル
タ組立体は量産により廉価で大量に生産できるの
で、この組立体は一度の使用後使い捨て可能なも
のとして考慮することができる。

箱形設計が比較的高い流体圧力差において使用
され、各包旋体層が相互に捩曲又は圧潰されない
ように固定し支持されるべき時には、1980年２月
５日付ローゼンベルグ氏の米国特許第4187182号
記載の箱形フイルタ構造を使用することができ
る。

このフイルタ構造は概ね箱のような形態に組立
てられる第１と第２のハウジング部から成るハウ
ジングと、包旋状シートの形をした複合フイルタ
要素との組合せによつて構成されるが、そのハウ
ジングは間に流体室を規定する両端と、互に対向
する少なくとも４側面と、少なくとも２つの流体
口とを有すると共に、その両端と２つの互に対向
する側面とに沿つた複数の外側壁と、２つの開放
された側面と、各外側壁から間隔をもつて上記の
互に対向する２つの側面に沿つた少なくとも２つ
の内側壁とを備えている。又、上記のフイルタ要
素は両流体口の間の流体の流線を横切つて流体室
をも横切つて延在すると共に、ハウジングの各内
側壁端縁と他の部分との間にあるフイルタ要素の
互に対向する側面部分において内側壁の全長にわ
たり流体密的に保持される。又各側部キヤツプは
フイルタ要素の各側面に沿つて延在すると共にそ
の各側面へ流体密的に接合される。各側部キヤツ
プ、各内側壁及びハウジングの部分はフイルタ要
素の各側面及び各包旋体層を一緒に保持すると共
に流体室を横切つてフイルタ要素を定置するのみ
ならず、如何なる方向への変位にも抗して各層を
支持すると共に、フイルタ要素のすべての側面を
ハウジングに対して密封しているので、両流体口
間を流れる流体はフイルタ要素を通過しなくては
ならない。

好ましい実施例において、ハウジングの第１と
第２部分の係接部はフイルタ要素の対向側面の周
縁部分と係合してその部分をしつかり締着する。
若し希望すればその各係接部はフイルタ要素の細
孔を介して流体密に一体化することができるけれ
ども、これは不必要である。

好ましい実施例において、フイルタ組立体は立
方形の箱であつてその実質的に正方形である。し
かし如何なる形式の箱形でも使用することができ
る。

ハウジングの第１と第２部分は組立作業中その
各側面に側部キヤツプが取付けられるまでその各
側面において開放しているので、ハウジングの各
部分の内部へ完全に接近することができる。その
各開放側面を横切つて延在するフイルタ要素の各
側面は現場において形成され得る各側部キヤツプ
によつて次いで閉塞された上、各開放面を横切る
ハウジングの第１と第２部分へ接合される。フイ
ルタ要素の各側面は熱可塑性被覆材料の熱熔融液
を使用して各側部キヤツプを現場において成形又
は注封することにより容易に密封することができ
る。その結果、フイルタ要素のすべての側面がハ
ウジングの各側面へ即ち互に対向する１組の側面
は各側部キヤツプへ、又他の互に対向する１組の
側面はハウジングの第１と第２部分へ密封される
ので、両流体口間と流れる流体はすべてフイルタ
要素を流過しなくてはならない。

若し箱形式のハウジングが希望されないなら、
複合フイルタ要素の包旋された層は接着剤又はプ
ラスチツクの継ぎ目密封剤を使つてその各側縁を
密封することができるので、選定数の包旋体から
成る塔型構造体を形成することができる。

本発明による包旋状のフイルタ組立体の２つの
好ましい実施例が添付した各図面に図示されてい
る。

第１〜第３図に示すフイルタ組立体はベル形に
形成された２つの部分１，２から成るハウジング
を有するが、その各部分は周縁フランジ３，４と
流体管連結部５，６とを備えている。各連結部の
一方、この場合６は流体入口として、又この場合
他方の５は流体出口としての役目を果たす。各フ
ランジはその係接面において耐漏洩密封とするた
め互に接着又は融接される。その周縁における継
ぎ目において例えばナイロンの薄膜又は米国特許
第3701433号記載の形式であつて20〜50ミクロン
の細孔寸法を有するポリエステル織布から成る１
枚のフイルタ材料７が密封される。このシート７
は「ベツキサー」と呼ばれる商品のようなプラス
チツク押出し成形網から成るスペーサ層８と９の
間に挾まれているが、この３つの層は複合フイル
タ要素１０を構成する。この複合フイルタ要素は
一連の６つの包旋体１１，１２，１３，１４，１
５，１６に折重ねた二重層に折曲げられると共
に、二重層内において各対面層の間に空所１７を
有する。この空間１７は複合フイルタ要素の片側
においてフイルタ室１８と従つて流体管５とも流
体的に連通すると、同時に包旋された複合フイル
タ要素の反対側はフイルタ室１９と従つて流体管
６とも流体的に連通することがお判りと思う。

第２図と第３図に示す通り、この複合フイルタ
要素は平坦な表面を有するが、その各側縁２１と
２２は箱形フイルタ構造内において側縁継ぎ目密
封とするため密封用ストリツプ又は接着剤によつ
て耐漏洩密に密封される。上記の箱形フイルタ構
造は1980年２月５日付のダヴツド、ローゼンベル
グ氏に付与された米国特許第4187182号において
解説され且つ特許請求の範囲により限定されたも
のとむしろ同様であつて、空所１７を介してフイ
ルタ室１８及び流体出口５と連通する内側をもつ
た包旋状塔型構造体を形成するが、その塔型構造
体の外側はフイルタ室１９及び流体入口６と連通
する。

作動に当つて流体は入口６からフイルタ室１９
へ流入する。その一部は複合フイルタ要素に沿つ
て流過するけれども、その一部は包旋体１６にお
いて複合フイルタ要素を横切つて空所１７ａへ流
入する。これは丁度過流である。

この部分は空所１７ａに沿つて包旋体１５の空
所１７ｂへ流入するけれども、その一部は複合フ
イルタ要素を直接横切つてフイルタ室１９の一部
である空所１９ａへ流入するように戻される。こ
こでその過流がフイルタ室１９からのまだ過
されない流れと合流し、その双方が包旋体１５の
複合フイルタ要素を横切つて空所１７ｂへ流入す
る。その過流の一部は再び空所１７ｂから包旋
体１４の空所１７ｃへ流入するけれどもその一部
は複合フイルタ要素を横切つて空所１９ｂへ流入
するように戻される。ここでその流れがフイルタ
室１９からのまだ過されない流れと合流した
上、包旋体１４において複合フイルタ要素を横切
つて空所１７ｃへ流入する。この流路は空所１９
ｃ、包旋体１３及び空所１７ｄと、空所１９ｄ、
包旋体１２及び空所１７ｅと、空所１９ｅ、包旋
体１１及び空所１７ｆと、最後の空所１９ｆとに
対して反覆される。従つて流体の流れは１３回に
も達するほど複合フイルタ要素を前後に横切つて
通過することができるが、このことは同一細孔寸
法の従来型波形フイルタ要素の場合のように１回
だけのものより実際上非常によい粒子除去等級を
提供するものであることが判ると思う。

一般的に言えば、フイルタ要素が40ミクロンの
除去規格等級を有するものと仮定すると、第１〜
第３図に示す構造に折重ねた包旋体の場合に20ミ
クロンの微粒子を過した時、そのフイルタ材料
の一回通過によつて粒子の50％が除去されるし、
第２回の通過によつて残りの微粒子の50％が除去
される。ｎ回の通過による除去率は、１−（0.5）ⁿ
であるから、４回の通過に対して、１−（0.5）⁴＝
0.938となる。従つて４回通過に対する効率は50
％から93.8％に改善される。そこで血液の1/2が
直列の４層を通過し他の1/2が１層のみを通過す
るものとしよう。その全体的効率は、（0.5＋
0.938）／２＝0.72＝〜72％であつて、その効率に
おいて50％近くの改善となるが、これは圧力落差
の増加なしに実現される。

第４〜第６図に示すフイルタ組立体は鋳型され
た第１と第２ハウジング部分２０Ａと２０Ｂによ
り内部に流体室２４が規定されるプラスチツクの
ハウジング２０を有する。流体管２５はハウジン
グ部分２０Ａの基部にあつて、流体管２６はハウ
ジング部分２０Ｂの基部にあるが、これら管は同
軸であることがおわかりと思う。各流体管の一方
は流体入口として、又他方は流体出口としての役
目を果たす。複合フイルタ要素３０はその両側が
同一である包旋体シートであるから流体は何れの
方向からでも流出入することができるが、成るべ
くなら入口として流体管２６から出口として流体
管２５へ流過する方が望ましい。

ハウジング部分２０Ａはその基部２９から外側
へ延出する両側面２８と２８′を有するが、ハウ
ジング部分２０Ｂは基部３４から外側へ延出する
両側面３２と３３を有する。ハウジング部分２０
Ａの各側面２８と２８′の終端に外側へ延出する
フランジ３５が形成されるが、ハウジング部分２
０Ｂの各側面３２と３３の終端にも外側へ延出す
るフランジ３６が形成される。各フランジ３５は
２組の単一リブ３７と３８を有するが、各フラン
ジ３６は単一リブ３９と二重リブ４０とを有する
と共に二重リブ４０の間にある縦溝４４は各リブ
３７の一方とそれぞれ嵌合する。複合フイルタ要
素３０の両端４２と４３は各リブ３７と４０によ
つて係合されると共に、係合位置において保持さ
れる。各リブ３８と３９は各フランジ３５と３６
において各ハウジング部分を一部材として保持す
るため一緒に接合される。そのような接合は例え
ば超音波溶接により、又は溶剤軟化法により、又
は熱融合法により実現される。

各ハウジング部分２０Ａと２０Ｂの開放側面は
各側部キヤツプ４５と４５′によつて閉塞される
が、その一方４５は第６図に示されている。各側
部キヤツプは第４図に示す如く各ハウジング部分
２０Ａと２０Ｂへその各側面２２ａ，２３ａ，２
２ｂ，２３ｂに沿つて接合される。複合フイルタ
要素３０の４側面のうちの２側面はこのようにし
て各側部キヤツプへ密封されるが、他の２側面は
各ハウジング部分のリブ３７と４０の間へ噛み込
んで保持される。これで複合フイルタ要素の４側
面をすべて流体の流れに対し閉塞すると共に、ハ
ウジング内の流体室２４の２つの部分の間の流れ
を複合フイルタ要素の細孔を経由するもののみに
制約する。従つてハウジング２０の両流体口２５
と２６間の流れはすべて複合フイルタ要素を通過
しなくてはならない。

複合フイルタ要素は商品名「ベツクザー」のよ
うな押出されたポリプロピレン網の２枚のシート
３０ｂと３０ｃの間に挾まれたフイルタ要素３０
ａを有する。

フイルタ要素３０ａは如何なるフイルタシート
材料のものともすることができる。図示の要素は
ナイロン、アセチルセルローズ又はポリプロピレ
ン隔膜のような微小孔性プラスチツク膜のシート
から製作される。ポリエステルの網状織布のよう
なプラスチツク又はワイヤの網、又は不銹鋼ワイ
ヤの網、又はエポオキシ含浸紙、又は支持された
ナイロンの薄膜、及び他の形式のシート状フイル
タ要素も又使用することができる。流体室２４の
限られた空所において表面積を増大するためにこ
のフイルタ要素は波形にした四角形のシートであ
る。

第４〜第６図に示す箱形フイルタの組立ては次
の通りである。第４図を参照すると判る通り、各
ハウジング部分２０Ａと２０Ｂの各側面部２８，
２８′，３２，３３はそれらが互に接合された時
各ハウジング部分間の流体密を確保する特殊な構
造を備えている。ハウジング部分２０Ａの各対向
側面２８と２８′のフランジ３５は他のハウジン
グ部分２０Ｂの各側面３２と３３のフランジ３６
と互にぴつたり接合する。部分２０Ａのフランジ
３５は１対のリブ３７と３８を有すると共に、部
分２０Ｂのフランジ３６は１組の単一リブ３９と
１組の二重リブ４０とを有するが、各ハウジング
部分２０Ａと２０Ｂが正しい位置においてぴつた
り嵌合することを確保すると共に、フイルタシー
ト３０をその位置に保持するため部分２０Ａの各
リブ３７がその対向する二重リブ４０の間へ嵌入
される。

各部分２０Ａと２０Ｂがその各リブ３７と４
０、及び３８と３９が互に係接するように互に嵌
合された後、リブ３８と３９は密封部位４６（第
５図と第６図）において一体的な一部材構造にす
るためその双方を容易に融着することができる。

各リブ３８と３９の内側において各リブ３７と
４０はフイルタ要素の両端を各リブの間へ噛み込
んだまま保持する。

組立てにおいて、包旋状の複合フイルタ要素は
その両端４２と４３をハウジング部分２０Ｂのフ
ランジ３６と各リブ４０の上へ乗せたまま部分２
０Ｂの中へ滑入される。次いでハウジング部分２
０Ａは部分２０Ｂの上へ嵌入された後複合フイル
タ要素に対して巧妙に圧下されると共にフイルタ
要素の両端を各リブ３７と４０の間へ挾んで締め
付けると同時に、各ハウジング部分２０Ａ，２０
Ｂのフランジ３５及び３６と各リブ３７及び４０
の間へ緊密に係合させることによつて複合フイル
タ要素をその位置においてしつかりと保持する。
各リブ３８と３９をそれから超音波溶接により一
体化することによりその間に流体密関係を樹立す
ると共に、その両端及び複合フイルタ要素の第１
包旋体層を流体の流れに対して完全に閉塞する。

次に各側部キヤツプ４５と４５′を現場におい
て形成したものか、又は予め形成したものを各ハ
ウジング２０Ａ，２０Ｂと複合フイルタ要素の各
端縁５２，５３とへ各開口面４８，４９を横切つ
て接合するが、この際複合フイルタ要素の各側面
は各側部キヤツプへ接合されるので、複合フイル
タ要素の各側縁が流体室２４を横切る位置に固定
される作業が完成する。この作業は例えば接着剤
又は融着剤、又は接着剤又は樹脂、又は注封配合
剤を使つて実施することができる。これでフイル
タ組立体が完成したのでいつでも使用することが
できる。

フイルタ組立体は下記の順序によつて作動され
る。

流体の流れは何れの方向からでも流過すること
ができるけれども、成るべくなら流体管２６から
フイルタ組立体へ流入して複合フイルタ要素３０
の上流である流体室２４の上流部分２４ａへ進入
する方が望ましい。その流れは先ず複合フイルタ
要素の包旋体層３０ｄとぶつかる。

その流れの一部はその層の複合フイルタ要素を
通過して複合フイルタ要素３０の折重なつたシー
トの間にある内部空所５５に流入する。空所５５
へ流入した流れの一部は空所５５に沿つて複合フ
イルタ要素の次の包旋体層まで流れるけれども、
その一部は複合フイルタ要素を通つてその包旋体
層と次の包旋体層の間にある上流側流体室２４ａ
の一部分２４ｃの中へ還流する。流体室２４ａ内
のまだ過されない流体の一部とこの過液の一
部とは次いでこの包旋体層の複合フイルタ要素を
通過してこの層内の空所５５へ流入するなど、数
個の包旋体層のすべてを通過しながら、複合フイ
ルタ要素３０の折重なる部分が各フランジ３５と
３６のレベルにおいて始まる第１包旋体層にまで
達する。

複合フイルタ要素３０の最後の過層は各フラ
ンジ３５と３６の間において流体室２４を横切つ
て延在すると共にフイルタ室２４の上流側部分２
４ａをその下流側部分２４ｂから分離する。複合
フイルタ要素の各包旋体層内の空所５５は複合フ
イルタ要素３０の折重なつた最初の部分において
フイルタ室の下流側部分２４ｂの中へ開放してい
る。下流側部分２４ｂの中の過液は流体口２５
を経てフイルタ組立体から流出する。

流体口２５と２６における流体管接続は希望す
る任意の要領で行うことができる。医学的用途に
対しては標準型血液用スパイクとソケツトを使用
することができる。

フイルタの各ハウジング部分と各側部キヤツプ
とは任意の合成プラスチツク材料から製作するこ
とができる。熱可塑性又は溶剤可溶性プラスチツ
ク材料は接合が容易であるから好ましい材料であ
るけれども、接合が終わるまでは熱可塑性、熔融
性、又は熱軟化性重合段階にあつて、接合した後
樹脂の硬化によりもはや分離不可能な構造物の製
造を完成することができる熱硬化性樹脂を使用す
ることもできる。そのような構造物は各ハウジン
グ部分と複合フイルタ要素の間及び各側部キヤツ
プと複合フイルタ要素の間における流体密を破壊
する危険性を伴うことなく耐圧容器として使用す
ることができる。高圧蒸気消毒条件下で軟化しな
いほど十分に高い軟化点を有する熱可塑性樹脂は
医学的用途に好ましい材料である。使用可能なプ
ラスチツク材料の代表的なものは、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソブ
チレン、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエステ
ル、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリアリール、及びポリオキシメチレンであ
る。ポリテトラフルオロエチレンと、ポリトリフ
ルオロクロロエチレンも使用することができる。

どのようなフイルタ媒体でも成るべくフイルタ
シートの形ならフイルタ要素として使用すること
ができる。医学的用途としてはフイルタ媒体の細
孔寸法が50ミクロン以下、成るべくならフイルタ
組立体を通るバクテリヤが阻止される0.3ミクロ
ン以下のものが通常は好ましい。バクテリヤが通
過できないフイルタシートにはポール氏等に付与
された1966年３月１日付の米国特許第3238056号、
1966年４月19日付の米国特許第3246767号、1967
年11月21日付の米国特許第3353682号、及び1971
年３月31日付の米国特許第3573158号明細書に記
載された隔膜フイルタ及びフイルタシートが含ま
れる。

更に有用な金属性フイルタシート材料として次
のような織布又は不織布のワイヤ網が含まれる
が、例えば不銹鋼のスクリーンと、不銹鋼のワイ
ヤマツトなどである。金属のフイルタシートは熔
融又はポツテイング技法、又は接着剤を使用する
ことによつて容易にプラスチツクのハウジング材
料へ流体密的に接合することができる。

フイルタ媒体は同一又は異なる細孔寸法を有す
る１枚又は複数枚のフイルタシートから成る。そ
の１枚又は複数枚のシートは波形に形成されると
共に、各フイルタシートの片面又は両面において
該シートを並置的に支持するため波形にした少な
くとも１枚の有孔性支持兼排液部材を有する。

互に接触して並置された２枚又はそれ以上のフ
イルタシートはその各シートのどこかに何らかの
欠陥がたまたまあるかも知れないから優れてい
る。２枚のシートを対面して並置することによつ
て２つの欠陥が互に重ねられる可能性は極めて小
さくなる。

比較的剛性の有孔性支持兼排液部材はフイルタ
シートよりも高い剛性と、出合うフイルタシート
を横切る液体圧力差に打ち勝つに足る強度とを有
する。

適当な有孔性内外面支持体は金属又はプラスチ
ツクから製作することができると共に、例えば多
孔性シート又はプレート、又はプラスチツクのフ
イラメント又は押出し品から製作した織られた又
は不織の又は押出し網の形とすることができる。
好ましい有孔性シートは合成樹脂状材料の押出し
網から製作される。任意の如何なる熱可塑性合成
樹脂状材料でも使用できるが、そのような材料は
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、
ポリスチレン、ポリアミド、アセチルセルロー
ズ、エチルセルローズ、アセチルブチルセルロー
ズ、塩化ビニルと酢酸ビニルとの共重合体、ポリ
塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、塩化ビニリデ
ンと塩化ビニルとの共重合体、ポリビニルブチラ
ール、ポリトリフルオロクロロエチレン、ポリメ
タクリル酸メチル、及び合成ゴムである。

押出しプラスチツク網は色々な模様のものを利
用することができる。ある場合にはそのプラスチ
ツクは一方向の押出された網のリンクが該リンク
と同一直径を有する他方向押出された網リンクと
共に形成した開口織物模様を有する。他の場合に
は押出された各リンクの幅が一方向において他の
方向より広いため網の長手方向又は横方向又は円
周方向に延在する多数のリブを形成する。一般的
に好ましい網において、押出された各リンクは一
様な直径を有するか、又は若し一方が他方より大
なる直径を有するなら、大なる直径の押出物は波
形フイルタ要素の各包旋体又は各波形が詰まるの
を最小限にするため網の円周方向に延在するよう
に配置する。押出網のうち利用可能なものに四角
形の孔を開口した斜め模様を有するものや、三角
形の孔を形成する長手方向の押出しにより交差斜
め模様が２等分されたものもある。しかしこれら
の何れをも利用することができる。

「スパンボンデツド」と呼ばれる不織材料は押
出し成形された熱可塑性合成樹脂のフイラメント
がまだ軟い間に不織マツトの形に載置することに
よつて準備することができる。柔かい繊維は互に
接着するが、冷却した時一体的集団のフイラメン
ト状不織構造を形成する。この技法はガラス繊
維、ポリアミツド及び他の熱可塑性繊維に適用す
ることができる。

網はまた押出し成形中又は成形後にエンボスさ
れる熱可塑性樹脂の押出し成形シートからも形成
されるが、そのシートを次いで引き伸ばすことに
よつてエンボスされた部位に孔ができるのでシー
トの形をした網が形成される。

多孔質のシートも使用することができるが、こ
の場合はシートに細長い貫通孔をパンチによつて
穿孔するか、又は穿孔すべき部位を局部的に加熱
することによつて形成することができる。

スパンポンドされた不織材も又不織マツトとし
て２つの形式の繊維を載置することによつて準備
することができるが、その一方の形式の繊維は他
方より低い溶融点を有し小割合である。このウエ
ブを一方の繊維の軟化点以上に加熱した時、その
繊維は他方の繊維へしつかり接合される。この技
法は商業的にポリエステルの繊維に適用される。

支持兼排液部材はフイルタシートの片面又は両
面に取付けるか、又は各フイルタシート層の間へ
挾むことができる。そのようにした複合フイルタ
要素は次いで所望数の波形と深さとを持つた波形
に成形される。従つて、各支持兼排液部材の波形
はフイルタシートの波形と合致するので、これら
の各シートはフイルタシートに対して波形並置支
持関係を樹立する。

この発明による箱形フイルタ組立体はフイルタ
シートの周辺形状に順応するため、その側面数を
任意に選定することができる。フイルタシートは
成るべく正方形又は長方形の方が望ましいけれど
も、三角形、六角形、五角形及び八角形を含む直
線側面の如何なる多角形の形態にすることもでき
る。従つて添付図に示すハウジングの実施例は正
方形又は長方形のフイルタ要素に対する四側面の
箱形であつて、これは最も簡単で好ましい形状で
ある。しかし、五角形、六角形、七角形、八角形
及び更に高い多角形の箱形にもすることができ
る。

この発明によるフイルタ組立体は広汎な医学的
用途を有するので、例えば血液の過、輸血、及
び血液が人体に還流される以前にフイルタを経て
循環されなくてはならない体外血液注入手術に使
用することができる。このフイルタは例えば吸入
治療装置から患者を隔離する呼吸用フイルタのよ
うな患者に対するあらゆる種類の流体及びガスの
投与配管や、静脈内投与の流体の過などのよう
に狭いスペースの中に実質的に拡大したフイルタ
面を有する使い捨て可能な小型フイルタを必要と
する如何なる場合の用途にも使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるフイルタ組立体の一実施
例を示す長手方向縦断面図であつて、その複合フ
イルタ要素が包旋状塔型構造の形である場合を示
す。第２図は第１図のフイルタ要素を矢の方向か
ら見た２−２線に沿う端面図であつて、その方向
は流体入口から流体出口の方を見た場合である。
第３図は第１図のフイルタ要素を矢の方向から見
た３−３線に沿う端面図であつて、その方向は流
体出口から流体入口の方を見た場合である。第４
図は本発明による箱形フイルタを示す分解組立図
であつて、２つのハウジング部分とシートの形を
したフイルタ要素と２つの側部キヤツプとを含む
組立て以前の各構成部品を示す。第５図は第４図
のフイルタ組立体を示す部分的断面を有する側面
図である。第６図は第４図のフイルタ組立体を示
す部分的断面を有する他の側面図であつて、各側
部キヤツプの一方の方を見た場合である。 １，２：ハウジングの各部分、３，４：各部分
１，２の接合フランジ、５，６：流体出入口（流
体管連結部）、７：フイルタシート材料、８，
９：スペーサシート（支持兼排液部材）、１０：
複合フイルタ要素、１１〜１６：包旋体、１７
（１７ａ〜１７ｆ）：空所、１８，１９：流体室
（フイルタ室）、２０：ハウジング（２０Ａと２０
Ｂとの組合せ）、２４：流体室（２４ａ〜２４ｃ
を含む）、２５，２６：流体口（流体管連結部）、
３０：複合フイルタ要素、３０ａ：フイルタ要
素、３０ｂ，３０ｃ：スペーサシート（網状組
織）、２８，２８′：ハウジング部分２０Ａの側
面、３２，３３：ハウジング部分２０Ｂの側面、
３５，３６：部分２０Ａ，２０Ｂのフランジ、３
７，３８，３９，４０：リブ、４２，４３：複合
フイルタ要素３０の両端、４５，４５′：側部キ
ヤツプ、４６：密封部位（接合線）、４８，４
９：開放側面、５５：内部空所。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジングを備え； 前記ハウジングは、流体入口と流体出口を備
   え； 前記流体入口と前記流体出口は、それぞれ流体
   室に開口し； 複合フイルタ要素は、前記流体入口から前記流
   体出口に流れる全ての流体が通過するように、前
   記流体入口から前記流体出口への流体流れの流線
   を横切るように、前記流体室内に配置され； 前記複合フイルタ要素は、有孔性スペーサシー
   ト材料の間に挟まれたフイルタシート材料から成
   り； 前記複合フイルタ要素は、上流側と下流側とを
   有すると共に、前記流体室を、前記複合フイルタ
   要素の上流側において前記流体入口と連通する第
   １の部分と、前記複合フイルタ要素の下流側にお
   いて前記流体出口と連通する第２の部分とに分割
   し： 前記複合フイルタ要素はそれ自体の上へ二重層
   として折重ねられ、前記二重層はそれ自体の上へ
   複数の包旋体層として折重ねられ、前記包旋体層
   の全体にわたり各層の間には、前記流体室の前記
   第１の部分と前記第２の部分のいずれか一方に流
   体的に連通する開放流通内部空所が画定され； 前記複数の包旋体層は、前記流体室を横方向に
   横切ると共に、前記流体入口から前記流体出口へ
   の流体流れの流線を前後に横切ることにより、前
   記流体入口から前記流体出口への流路において、
   流体が、前記複合フイルタ要素の前記上流側から
   前記下流側へ前記フイルタシート材料を通過して
   進み、前記フイルタシート材料の二重層の間の空
   間を通過し、次いで前記下流側から前記上流側へ
   前記フイルタシート材料を通過して戻り、さらに
   前記上流側から前記下流側へ前記フイルタシート
   材料を通過して進むことにより、前記開放流通内
   部空所と前記二重層に関し反対側の空所との間に
   おいて、前記流体が、少なくとも３回、前記フイ
   ルタシート材料の二重層を通過して包旋体折重ね
   層を横切ることを特徴とする、包旋状多層フイル
   タ組立体。 ２ 前記ハウジングは、２つの相互に連係するハ
   ウジング部分から成り；前記ハウジング部分が、
   前記複合フイルタ要素の両側にそれぞれ係合し、
   前記複合フイルタ要素を把持し；さらに液密なシ
   ールが集成されることを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項に記載の包旋状多層フイルタ組立体。 ３ 前記ハウジングが、長方形の箱であることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の包旋
   状多層フイルタ組立体。 ４ 前記ハウジングが、２つの鐘形部分から成
   り、これらの部分が、前記複合フイルタ要素を間
   に挟持した状態で、相互に結合されることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１項に記載の包旋状多
   層フイルタ組立体。 ５ 前記ハウジングが、６つの側面を備え、２つ
   の側部キヤツプが取付けられた箱であり；４つの
   対抗する側面は、前記ハウジングにより画定さ
   れ、２つの対抗する側面は、前記２つの側部キヤ
   ツプにより画定され；前記複合フイルタ要素は、
   ２つの側面と２つの端部を備えたシート形状であ
   り、；前記端部は、それぞれ前記ハウジングの対
   抗する側面の一方に液密に密封され、前記各側部
   は、それぞれ対抗する側部キヤツプの一方に液密
   に密封されることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項に記載の包旋状多層フイルタ組立体。 ６ 前記流体入口及び前記流体出口が同軸である
   ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
   の包旋状多層フイルタ組立体。 ７ 前記複合フイルタ要素が、50ミクロン以下の
   微小孔寸法を有することを特徴とする、特許請求
   の範囲第１項に記載の包旋状多層フイルタ組立
   体。 ８ 前記フイルタ要素が、0.3ミクロン以下の微
   小孔寸法を有することを特徴とする、特許請求の
   範囲第１項に記載の包旋状多層フイルタ組立体。 ９ 前記ハウジングが、プラスチツク材料製であ
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記
   載の包旋状多層フイルタ組立体。 １０ 前記プラスチツク材料が、熱可塑性樹脂で
   あることを特徴とする、特許請求の範囲第９項に
   記載の包旋状多層フイルタ組立体。 １１ 前記熱可塑性樹脂が、ポリプロピレンであ
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１０項に
   記載の包旋状多層フイルタ組立体。 １２ 前記ハウジングが、２つのハウジング部分
   から成り；各ハウジング部分は、フランジ端を有
   する外側側壁により画定され；前記流体入口が、
   一方のハウジング部分に取付けられ、前記流体出
   口が、他方のハウジング部分に取付けられ；前記
   ２つのハウジング部分が、前記フランジ端におい
   て相互に結合され、一体的なハウジングが形成さ
   れることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に
   記載の包旋状多層フイルタ組立体。 １３ 前記複合フイルタ要素が、前記側壁の間に
   おいて対抗する端部部分に把持されることを特徴
   とする、特許請求の範囲第１２項に記載の包旋状
   多層フイルタ組立体。 １４ 前記複合フイルタ要素が、前記フランジ上
   のリブの間で噛み込まれることにより、前記ハウ
   ジング部分に把持されることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１３項に記載の包旋状多層フイルタ
   組立体。 １５ 前記２つのハウジング部分及び前記側部キ
   ヤツプが結合され、一体的なフイルタ組立体を形
   成することに特徴を有する、特許請求の範囲第１
   ２項に記載の包旋状多層フイルタ組立体。