JPH067648A - 応力釈放溝を具備するろ過装置 - Google Patents

応力釈放溝を具備するろ過装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体を清澄化或は殺菌するための、ろ過作業
中に故障を起こす恐れを減少するべく高圧に耐え得る前
記ろ過装置を提供すること。 【構成】 半径方向エネルギー配向体１８の先端部２４
及び周囲方向エネルギー配向体２０の先端部２２に超音
波エネルギーが集中されトップセクション１２及びベー
スセクションを形成するポリメリック材料が溶融せしめ
られる。溶融された十分なポリメリック材料によりろ過
装置１０の全周囲に沿っての液密シールがそこに形成さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はろ過膜及びろ過膜支持体
を含むろ過装置に関し、詳しくはろ過膜が、相互にシー
ルされたベースセクション及びトップセクション間に位
置決めされてなるろ過装置に関する。
【０００２】
【従来技術】本発明以前に於けるろ過装置ではろ過膜は
装置のベースセクション及びトップセクション間に位置
決めされている。入口手段がベースセクション及びトッ
プセクション間の空間に液体試料を導入するべく設けら
れる。ベースセクションには出口手段もまた設けられこ
れが前記液体試料をろ過膜に通し次いで前記空間及び出
口から除去する。ろ過膜はベースセクション及びトップ
セクション間で液体試料がマーケットを迂回しないよう
な様式に於てシールされる。即ち、このシールによっ
て、入口手段を通して導入された液体試料の全てが出口
手段から除去される以前にろ過膜を通過するようにな
る。このようなろ過装置は、溶剤中に含まれ分析装置等
の下流側の装置に目詰まり或は汚染を引き起こす恐れの
ある粒状物を除去するために使用される。こうした従来
からのろ過装置は、生物学的分析に先立っての媒体コン
ディショニング、発育因子、ウイルス、たんぱく質コラ
ム溶出液の殺菌のためにもまた使用され得る。ろ過膜は
ベースセクションの内側周囲表面に対しシールされ得或
はトップセクション及びベースセクションの双方に対し
それらの間部分に於てシールされ得る。ろ過膜は米国特
許ダイ４５０１６６３号に記載されるようにベースセク
ションに対してヒートシールされ或は溶剤によって接着
され得る。或はろ過膜は例えば米国特許第４６４０７７
７号に記載されるように、ベースセクション及びトップ
セクション間で超音波によって溶着され得る。従来技術
に於てはこの溶着が有効であるが、そうして溶着された
ろ過膜の耐圧は中程度、例えばポリエチレンを使用した
デバイスでは５０及び７５ｐｓｉ（約３．５１及び約
５．２７ｋｇｗ／ｃｍ2 ）、ポリカーボネート−ポリエ
ステル溶融合金から作製したデバイスでは７５及び１０
０ｐｓｉ（約５．２７及び約７．０３ｋｇｗ／ｃｍ2 ）
に過ぎない。
【０００３】トップセクション及びベースセクション
を、ろ過膜をその中間位置に位置決めした状態で超音波
溶着することもまた提案された。トップセクション及び
ベースセクションの何れかには三角形断面を有する超音
波エネルギー配向手段が設けられ、これがトップセクシ
ョン或はベースセクションの周囲に沿って伸延される。
この超音波エネルギー配向手段が超音波エネルギーをト
ップ或はベースセクションの周囲の、該超音波エネルギ
ー配向手段の接触する位置に集中させそれによりろ過装
置の周囲に沿ってのシールが為されこれが適切なシール
をもたらす。しかしながら、このシールの破壊圧力には
限界がある。なぜなら最終的な接着状態ではシールは比
較的剛直であり、従って破裂に先立つ剥離力を吸収する
能力には限界があるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、解決しようと
する課題は液体を清澄化或は殺菌するためのろ過装置に
して、ろ過作業中に故障を起こす恐れを減少するべく高
圧に耐え得る前記ろ過装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、連結ラ
インに沿って相互に連結されその間部分にろ過膜が介在
されてなるトップセクション及びベースセクションに応
力釈放手段が設けられる。この応力釈放手段には前記連
結ラインに隣り合って位置決めされた負荷再分配用溝が
含まれる。この負荷再分配用溝と前記連結ラインとは共
にろ過装置の全周囲に沿って伸延される。使用に際し、
ろ過装置内の圧力が高まるとトップセクション及びベー
スセクションが負荷再分配用溝位置で膨張して相互に離
間する。この膨張により、剥離力のもたらす圧力の幾分
かが連結ライン位置で引張力に変わる。トップセクショ
ン及びベースセクション間の接着は２組のエネルギー配
向手段を使用しての超音波溶着により形成される。第１
のエネルギー配向手段がトップセクション及びベースセ
クションの一方に位置決めされ、第２のエネルギー配向
手段が対向するトップセクション及びベースセクション
の他方を半径方向に伸延する複数のエネルギー配向体を
含んでいる。この半径方向に伸延する複数のエネルギー
配向体の１つは超音波溶着作業中に前記第１のエネルギ
ー配向手段と接触し且つ実質的に直交する。
【０００６】
【実施例】本発明のろ過装置はトップセクション及びベ
ースセクションを超音波で溶着することにより形成され
る。これらトップセクション及びベースセクションの各
々には第１及び第２の１組のエネルギー配向体が、相互
に交差し超音波溶着中に互いに接触するよう位置決めさ
れる。更に、各エネルギー配向体に隣り合って且つ半径
方向内側には溝が配列される。トップセクション及びベ
ースセクションが超音波溶着されることにより、エネル
ギー配向体の最小部分が溶融しそれにより、ろ過装置の
周囲に沿って所望のシールが為される。溝の実質部分は
開放状態のままに残され、超音波溶着中に生じる溶融プ
ラスチックのような材料はそこには存在しない。前記溝
は圧力を再配分してろ過装置の使用中に前記超音波溶着
されてなるシール部分に生じる応力を緩和或は軽減する
ための手段として機能する。本発明のろ過装置は、交差
型のエネルギー配向体並びに負荷再分配用の溝手段を使
用しない、同一寸法及び同一材料から構成される類似の
ろ過装置と比較してより高い内圧に耐えることが可能で
ある。例えば本発明の構造中、ポリエチレンから作製し
たデバイスの平均破裂強度は約１５０ｐｓｉ（約１０．
５４ｋｇｗ／ｃｍ2 ）であり、またポリカーボネート−
ポリエステル溶融合金から作製したデバイスでは約２５
０ｐｓｉ（約１７．５７ｋｇｗ／ｃｍ2 ）である。
【０００７】図１を参照するに、本発明のろ過装置１０
を形成するよう粗が相互に溶着される以前の状態で示さ
れている。このろ過装置にはトップセクション１２と、
ベースセクション１４と、微孔質膜或は限外膜のような
ろ過膜１６が含まれる。トップセクション１２には、こ
のトップセクション１２の全周囲に沿って伸延し且つ半
径方向に伸延する半径方向エネルギー配向体１８が含ま
れる。この半径方向エネルギー配向体１８の半径方向に
伸延しての配列状態は図４及び５に最も良く示される。
同じく図３及び４に図示されるように、トップセクショ
ン１２及びベースセクション１４には、隣り合う楔状部
分２３或は２５によって通路１９或は２１が画定され得
る。ベースセクション１４には、超音波エネルギーをそ
の先端部２２の領域に差し向け、ベースセクションを形
成するポリメリック材料を溶融せしめる作用を為す断面
が三角形状の周囲方向エネルギー配向体２０が含まれ
る。前記半径方向エネルギー配向体１８も同様に三角形
の断面形状を有し、超音波エネルギーを先端部２４に集
中させてトップセクション１２を形成するポリメリック
材料を溶融せしめる作用を為す。先端部２２及び２４は
超音波溶着中に相互に接触しそれら先端部と半径方向エ
ネルギー配向体１８及び周囲方向エネルギー配向体２０
間の空間にベースセクション及びトップセクションから
の溶融された十分なポリメリック材料が充填され次いで
固化し、ろ過装置１０の全周囲に沿っての液密シールが
そこに形成される。半径方向エネルギー配向体１８及び
周囲方向エネルギー配向体２０の相互の位置は逆転可能
である。つまり、半径方向エネルギー配向体１８をベー
スセクション１４に位置付け周囲方向エネルギー配向体
２０をトップセクション１２に位置決めして良い。何れ
の場合でも、トップセクション１２或はベースセクショ
ン１４に位置付けた周囲方向エネルギー配向体２０には
隣り合う溝３０が形成される。図１に示されるように、
ろ過膜１６を溝３０内部に伸延させそこで溶融されたポ
リメリック材料によってシール可能である。更には、ろ
過膜１６をベースセクション１４の周囲部分３２に対し
てヒートシールすることにより所望のシールを形成し得
る。消耗であればシールド３６（図２参照）が、溶融し
たポリメリック材料の流れをコントロールしてそれがろ
過膜１６と接触しないようにするための手段を提供す
る。
【０００８】半径方向エネルギー配向体１８及び周囲方
向エネルギー配向体２０を使用して空間２６を充填し所
望通りにシールするために、半径方向エネルギー配向体
１８の高さは代表的には約０．４ｍｍ及び０．６ｍｍの
間であり、一方、周囲方向エネルギー配向体２０の高さ
は半径方向エネルギー配向体１８のそれよりも高く、代
表的には０．６ｍｍ及び０．９ｍｍの間である。図２を
参照するに、本発明のろ過装置１０が超音波溶着後の状
態に於て示されている。超音波溶着中に形成された溶融
プラスチックが、シールド３６とベースセクション１４
との間に形成された通路３７の一部分の内部に伸延して
いる。溝３０はプラスチックの存在しない開放状態のま
ま残される。この溝が、ろ過装置１０に入口１１を通し
て液体が流入しそして出口１３から流出する時の開放領
域４２内の圧力変化時に表面３８及び４０間の長さの伸
長及び収縮を可能とする。この伸長及び収縮により圧力
が再配分されると共に、トップセクション１２及びベー
スセクション１４間の溶着部分４４に発生する応力が減
少される。かくして溶着部４４における一体性は、そう
した圧力吸収手段を設計上有さない現在入手し得るろ過
装置と比較してずっと大きい内圧に対し維持され得る。
【０００９】図６を参照するに本発明のろ過装置の別態
様が示され、シールドが周囲方向エネルギー配向体２０
と同一のセクションに位置決めされろ過装置の全周囲に
沿って伸延されている。ベースセクション１４に位置付
けられたシールド４６がトップセクション１２の第１の
溝４８内に伸延される。第２の溝５０がベースセクショ
ン１４に形成される。ろ過膜１６がベースセクション及
びトップセクションに於てシールされる。第１及び第２
の溝４８及び５０は前述の様式に於てろ過装置の使用中
の応力を釈放する作用を為す。半径方向エネルギー配向
体１８及び周囲方向エネルギー配向体２０はそれらの代
表的な初期の相対高さに於て点線で示されている。この
状態は図７及び８にも示される。
【００１０】図７を参照するに本発明のろ過装置の、２
つのシールド５２及び５４を使用してなる別態様が示さ
れる。これら２つのシールドはトップセクション１２の
第１の溝５６及びベースセクション１４の第２の溝６０
へと夫々伸延される。第１及び第２の溝５６及び６０そ
してシールド５２及び５４が前述の様式に於てろ過装置
の使用中の応力を釈放する作用を為す。図８を参照する
に２つの溝６２及び６４を使用し、シールドを設けない
本発明のろ過装置の別態様が示される。溝６２及び６４
が前述の様式に於てろ過装置の使用中の応力を釈放する
作用を為す。
【００１１】
【発明の効果】ろ過作業中に生じる圧力を吸収しより高
圧に耐え得る前記ろ過装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のろ過装置を形成するトップセクショ
ン、ベースセクションそしてろ過膜の、超音波溶着に先
立つ状態で示す部分的に断面で示す部分斜視図である。
【図２】本発明のろ過装置を形成するトップセクショ
ン、ベースセクションそしてろ過膜の、連結状態での部
分断面図である。
【図３】本発明のベースセクションの部分平面図であ
る。
【図４】本発明のトップセクションの部分平面図であ
る。
【図５】図４を線５−５で切断した部分断面図である。
【図６】本発明の構造に対する別体様の応力釈放手段の
部分断面図である。
【図７】２つのシールドを使用する、本発明の別態様の
応力釈放手段の部分断面図である。
【図８】シールドを有さない、本発明の別態様の応力釈
放手段の部分断面図である。
【符号の説明】
１０：ろ過装置 １１：入口 １２：トップセクション １３：出口 １４：ベースセクション １６：ろ過膜 １８：半径方向エネルギー配向体 ２０：周囲方向エネルギー配向体 ２３：楔状部分 ２５：楔状部分 ３０：溝 ３６：シールド ３８：表面 ４０：表面 ４２：開放領域

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の周囲部分を具備するトップセクシ
    ョン及び第２の周囲部分を具備するベースセクション、
    第３の周囲部分を具備する多孔質のろ過膜をふくみ、前
    記第２の周囲部分が前記第１の周囲部分に対しシールさ
    れ前記第３の周囲部分が前記ベースセクションに対して
    シールされ、前記多孔質のろ過膜が前記トップセクショ
    ン及びベースセクション間に位置決めされてなるろ過装
    置であって、 前記トップセクションに流体入口を設け、 前記ベースセクションに流体出口を設け、 前記第２の周囲部分を前記第１の周囲部分に対しシール
    するためのシール手段にして、前記トップセクション及
    びベースセクションの一方の全円周に沿って伸延する第
    １のエネルギー配向体と半径方向に伸延し前記第１のエ
    ネルギー配向体と接触し且つ前記トップセクション及び
    ベースセクションの他方に位置付けられた複数の第２の
    エネルギー配向体とを含む前記シール手段を設け、 前記トップセクション或はベースセクションの前記第１
    及び第２のエネルギー配向体の一方に隣り合って位置決
    めされた溝を設けてなる前記ろ過装置。
  2. 【請求項２】 第１のエネルギー配向体はベースセクシ
    ョンに位置決めされている請求項１のろ過装置。
  3. 【請求項３】 第１のエネルギー配向体はトップセクシ
    ョンに位置決めされている請求項１のろ過装置。
  4. 【請求項４】 トップセクション或はベースセクション
    に設けた溝及び第１のエネルギー配向体間にシールド延
    長部を設け、該シールド延長部が、第２のエネルギー配
    向手段を位置付けてなる前記トップセクション或はベー
    スセクションから伸延される請求項１、２或は３に記載
    のろ過装置。
  5. 【請求項５】 トップセクション或はベースセクション
    は共に１つの溝を含んでいる請求項１のろ過装置。
  6. 【請求項６】 トップセクション或はベースセクション
    は共にシールドを含み、該シールドは該シールドを設け
    た前記セクションに隣り合うセクション内の溝と整列す
    る請求項５のろ過装置。
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