特開 2022-45896 フィルターメディアの完全性を試験するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022045896

(43)【公開日】2022-03-22

(54)【発明の名称】フィルターメディアの完全性を試験するための方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 65/10 20060101AFI20220314BHJP

   B01D 61/14 20060101ALI20220314BHJP

   B01D 69/08 20060101ALI20220314BHJP

   B01D 69/06 20060101ALI20220314BHJP

【ＦＩ】

B01D65/10

B01D61/14 500

B01D69/08

B01D69/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2021119771

(22)【出願日】2021-07-20

(31)【優先権主張番号】20195249

(32)【優先日】2020-09-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(71)【出願人】

【識別番号】596064112

【氏名又は名称】ポール・コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100107456

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 成人

(74)【代理人】

【識別番号】100162352

【弁理士】

【氏名又は名称】酒巻 順一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123995

【弁理士】

【氏名又は名称】野田 雅一

(72)【発明者】

【氏名】ヘスライン， ラルフ

【テーマコード（参考）】

4D006

【Ｆターム（参考）】

4D006GA06

4D006GA07

4D006HA02

4D006HA18

4D006HA71

4D006JA02B

4D006JA25A

4D006JA27A

4D006JA63

4D006LA06

4D006MA01

4D006MA04

4D006MC63

4D006PC12

(57)【要約】

【課題】ハウジングに組み込まれた多孔質フィルターメディアのための完全性試験方法を提供すること。
【解決手段】ハウジングは、多孔質フィルターメディアによって上流部分及び下流部分に分離された内部と、上流部分と流体接続している入口と、下流部分と流体接続している出口とを備え、出口は、そこから離れた位置に閉鎖可能な端部を備える濾液導管に接続される。フィルターメディアは、その細孔が湿潤されて液体で満たされた状態で試験される。内部の下流部分及び濾液導管は液体で満たされる。濾液導管の遠くの閉鎖可能な端部は閉じられる。内部の上流部分は、下流部分内の液体を保持した状態で、排液されて試験ガスで満たされる。ガスで満たされた試験容積部は、濾液導管を介して下流部分に流体接続される。所定の試験差圧に対応する上流部分の試験ガスの圧力が発生され、この圧力レベルに維持される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上流側及び下流側を有する多孔質フィルターメディアの完全性を試験するための方法であって、
前記多孔質フィルターメディアがハウジングに組み込まれており、前記ハウジングが、前記多孔質フィルターメディアによって前記フィルターメディアの前記上流側の上流部分と前記フィルターメディアの前記下流側の下流部分とに分離された内部を備え、前記ハウジングが、前記内部の前記上流部分と流体接続している入口と、前記内部の前記下流部分と流体接続している出口とをさらに備え、前記出口が、前記出口から離れた位置に閉鎖可能な端部を備える濾液導管に接続されており、前記多孔質フィルターメディアが、所定のバブルポイントを有し、
前記方法が、
前記フィルターメディアの細孔が湿潤されて液体で満たされた状態の前記多孔質フィルターメディアを用意するステップと、
前記内部の前記下流部分及び前記濾液導管内のガスを追い出すために液体で満たされた、前記ハウジングの前記内部の前記下流部分及び前記濾液導管を用意するステップと、
前記濾液導管の前記遠くの閉鎖可能な端部を閉じるステップと、
前記内部の前記下流部分内の前記液体を保持した状態で、前記内部の前記上流部分を排液し、少なくとも、基本的に前記多孔質フィルターメディアの前記上流側の全体が試験ガスにさらされる程度まで、前記試験ガスで前記上流部分を満たすステップと、
前記液体で満たされた前記濾液導管を介して前記内部の前記下流部分に流体接続された、ガスで満たされた試験容積部を用意するステップと、
前記内部の前記下流部分の圧力を測定するための手段を用意するステップと、
所定の試験差圧に対応する前記試験ガスの圧力を前記内部の前記上流部分に発生させて、前記圧力をこの圧力レベルに維持するステップであって、前記所定の試験差圧が、前記多孔質フィルターメディアの前記所定のバブルポイントよりも低いステップと、
前記所定の試験差圧が確立されてから所定の時間後に前記圧力を測定するための前記手段によって前記試験容積部内の前記ガスの圧力を測定するステップと
を含み、
前記試験容積部が、前記所定のバブルポイントに対応するバブルポイントを有するフィルターメディアが試験されるときに約１００ｍｂａｒ以上の前記試験容積部内の前記ガスの圧力上昇が１０分以内に得られるように選択される、方法。

【請求項2】

前記試験容積部が、所定のバブルポイントを有するフィルターメディアが試験されるときに１０分以内に前記所定の圧力差の約０．１～約０．８倍、好ましくは約０．２～約０．６倍の前記試験容積部内の前記ガスの圧力上昇が得られるような容積に制限される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記試験ガスが、特に窒素である不活性ガス、及び空気からなる群から選択される、請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記多孔質フィルターメディアが、１つ以上のフィルターエレメントの形態で、好ましくは多孔質膜フィルターメディアの形態で提供され、前記多孔質膜フィルターメディアが、プリーツ状の膜フィルターメディア又は中空糸膜フィルターメディアである、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

濾過システムが、１つ以上の追加のハウジングを備え、前記ハウジングのそれぞれが、内部を有し、多孔質フィルターメディアを組み込んでおり、前記内部のそれぞれが、それぞれの前記多孔質フィルターメディアによって前記フィルターメディアの上流側の上流部分と前記フィルターメディアの下流側の下流部分とに分離されており、前記ハウジングのそれぞれが、その下流部分に出口を有し、任意選択で、前記下流部分の前記出口に接続された弁を有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記ハウジングが、特に食品及び飲料、化学、医薬品、並びにバイオテクノロジーの分野で液体を濾過するための工業用濾過システムの一部を形成する、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。

【請求項7】

多孔質フィルターメディアの完全性を試験するためのアセンブリであって、
１つ以上のハウジングであって、前記ハウジングのそれぞれが、上流部分と下流部分とに分離された内部を備え、前記ハウジングが、前記内部の前記上流部分と流体接続している入口と、前記内部の前記下流部分と流体接続している出口とをさらに備える１つ以上のハウジングと、
多孔質フィルターメディアであって、前記ハウジングの前記内部を前記多孔質フィルターメディアの上流側の前記上流部分と前記多孔質フィルターメディアの下流側の前記下流部分とに分離しており、１つ以上のフィルターエレメントの形態で設けられており、所定のバブルポイントを有する多孔質フィルターメディアと、
前記ハウジングの前記下流部分に流体接続可能な、ガスで満たされた試験容積部と、
前記試験容積部内の前記ガスの圧力を測定するための手段と、
前記ハウジングの前記内部の前記出口から前記試験容積部まで延びる流路を提供する濾液導管であって、前記出口から離れた位置に閉鎖可能な端部を備える濾液導管と、
前記ハウジングの前記上流部分内の試験ガスの圧力を所定の試験差圧まで上昇させ、前記圧力を前記圧力レベルに維持するのに適した圧力源であって、前記試験差圧が、前記多孔質フィルターメディアの前記所定のバブルポイントよりも低い圧力源と
を備える、アセンブリ。

【請求項8】

前記アセンブリが、特に食品及び飲料、化学、医薬品、並びにバイオテクノロジーの分野で液体を濾過するための工業用濾過システムの一部を形成する、請求項７に記載のアセンブリ。

【請求項9】

前記アセンブリが、多孔質フィルターメディアを組み込んだ２つ以上のハウジングを備え、前記ハウジングのそれぞれが、前記下流部分の前記出口に接続された弁を有する、請求項７又は８に記載のアセンブリ。

【請求項10】

前記フィルターエレメントがフィルターキャンドルの形態であり、及び／又は前記多孔質フィルターメディアがプリーツ状のフィルターメディア及び／又は膜フィルターメディア、特に中空糸膜フィルターメディアである、請求項７～９のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【請求項11】

前記ハウジング／アセンブリが、前記ハウジングの前記上流部分と加圧試験ガス源とを流体接続するための入口弁を備える、請求項７～１０のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【請求項12】

前記アセンブリが、前記試験容積部と前記ハウジングの前記下流部分とを流体接続及び流体切断するための弁を備える、請求項７～１１のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【請求項13】

前記試験容積部が、前記試験容積部と環境とを流体接続するための出口を備える、請求項７～１２のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【請求項14】

前記ハウジングのそれぞれが、前記ハウジングの前記内部の前記上流部分に前記試験ガスを供給するための別個の入口及び弁を備える、請求項７～１３のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【請求項15】

前記試験容積部が、前記濾液導管の部分に設けられており、前記濾液導管部分が、中間に前記試験容積部を形成する上流弁及び下流弁によって画定されており、任意選択で出口を備える、請求項７～１４のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多孔質フィルターメディアの完全性を試験するための方法及び完全性試験用のアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、多孔質フィルターメディアは、液体から望ましくない成分を除去するために濾過デバイスで使用される。医薬品、食品加工及び飲料加工、並びにバイオテクノロジー産業の分野では、フィルターメディアは一定の性能基準を遵守する必要がある。フィルターメディアの完全性試験は、フィルターメディアが有効な性能基準を満たしていることを保証するための一手段を提供するものである。

【0003】

従来技術で使用されている完全性試験は、湿潤した多孔質フィルターメディアを通るガスの流量を測定する気液拡散試験である。多孔質フィルターメディアは、その上流側で、多孔質フィルターメディアのバブルポイントを下回る圧力を有する加圧ガスにさらされる。多孔質フィルターメディアが有効な性能基準を満たし、欠陥がない場合、ガス拡散効果に限定されるため、ガスの流量が比較的小さくなっていることが観察される。多孔質フィルターメディアに欠陥がある場合、多孔質フィルターメディアの欠陥部分を通るバルクガス流によって発生するかなり大きいガス流量が観察される。

【0004】

米国特許第８，６８９，６１０号明細書は、多孔質フィルターの完全性を試験するための方法を提案しており、そこでは、導管が、試験されるフィルターの下流に設けられ、液体で満たされる。導管は、フィルター材料の下流の液体を通るガスの拡散流に実質的に抵抗するような長さ対断面積比（ｌｅｎｇｔｈ ｔｏ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ａｒｅａ ｒａｔｉｏ）を有する。湿潤した多孔質フィルターは、その上流側で、多孔質フィルターのバブルポイントよりも低い圧力の加圧ガス、典型的には空気又は窒素にさらされる。ガス圧力は所定の速度でゆっくりと上昇し、試験されるフィルターメディアを通るガス流が、サンプルの下流の液体流の流量を測定することによって測定される。このように移動した液体の重さが量られ、移動した液体体積に基づいてガス流量が計算され、その結果、拡散ガス流の影響が基本的に排除される。得られた結果は、欠陥のないフィルターに対応するデータと比較される。

【0005】

多孔質フィルターの完全性を計るための別の手法が、米国特許第５，７８６，５２８号明細書に開示されている。提案された方法は、非湿潤性と見なされる液体を、試験される多孔質フィルターに使用するというものである。非湿潤性液体は、試験されるフィルターの上流側に塗布される。フィルターの下流側には液体がない。フィルターの完全性を測定するために、初期システム体積及びフィルターの加圧に関連する体積変化を使用して、複合流量変化を測定し、これを評価することにより、様々な流れ成分を区別して、試験されているフィルターの細孔径又はフィルターの欠陥を正確に判定する。後者は、前記フィルターの細孔への液体の侵入及びそこからの液体の漏れを表す第２の流れ成分に基づく。

【0006】

米国特許第６，３２４，８９８号明細書は、中空糸膜の完全性を試験するための方法を提案している。この方法は、膜の第１の面を空気にさらす一方で、第２の面を水にさらしたままにすることを含む。膜貫通圧力は、空気を膜の欠陥に押し通す。１組の膜に重大な欠陥があるかどうかを大まかに示すために、膜を通過する空気が収集され、その量が測定されて、許容可能な空気量と比較される。

【0007】

当技術分野で知られている、フィルターメディアの完全性試験のための方法は、試験条件を整えるために特別な試験環境及び／又はかなりの時間を必要とすることが多く、したがって、典型的には、工業用濾過プロセスを過度の期間にわたって中断することなく工業規模のフィルターアセンブリで実行することができず、及び／又は必要なレベルの精度及び再現性を実現していない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明の目的は、工業用濾過プロセスで使用されるフィルターアセンブリにも適用可能な信頼性の高い完全性試験方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様によれば、多孔質フィルターメディアの完全性を試験するための方法が、請求項１に記載のように提供される。本発明の試験方法は、非破壊完全性試験手順として設計されている。したがって、この試験は、通常の濾過システムの一部を形成するアセンブリ内で実施することができ、最小限の労力で完全性試験後に濾過動作を再開することを可能にする。

【0010】

上流側及び下流側を有する多孔質フィルターメディアは、ハウジングに組み込まれ、前記ハウジングは、多孔質フィルターメディアによって、フィルターメディアの上流側の又は上流側に隣接する上流部分と、フィルターメディアの下流側の又は下流側に隣接する下流部分とに分離された内部を備え、前記ハウジングは、内部の上流部分と流体接続している入口と、内部の下流部分と流体接続している出口とをさらに備え、前記出口は、前記出口から離れた位置に閉鎖可能な端部を備える濾液導管に接続され、前記多孔質フィルターメディアは、所定のバブルポイントを有する。前記ハウジング内に収容されるフィルターメディアは、単一のフィルターエレメント又は複数のフィルターエレメントによって設けることができる。

【0011】

多孔質フィルターメディアの特性は、様々な方法で、例えば平均細孔径、平均流量、圧力降下などによって定義することができるが、バブルポイントは、液体によって湿潤される多孔質フィルターメディアの重要な特性を定義するためのパラメータであり、容易に測定することができる。バブルポイントは、ＡＳＴＭ Ｆ３１６－０３（２０１９）に記載されている標準試験方法に従って測定することができる。欠陥のない多孔質フィルターメディアのバブルポイントが、本明細書では所定のバブルポイントとして扱われる。本発明の説明の文脈において、この用語は、多孔質フィルターメディアの重要なパラメータ及び重要な目標設定を指す。試験中にフィルターメディアを湿潤させるために選択される液体は、その表面張力により、結果として得られる所定のバブルポイントに何らかの影響を及ぼすため、所定のバブルポイントは試験液体の種類に関連付けられる。

【0012】

本発明による方法は、以下のステップ、すなわち、
フィルターメディアの細孔が湿潤されて液体で満たされた状態の多孔質フィルターメディアを用意するステップと、
内部の下流部分及び濾液導管内のガスを追い出すために液体で満たされた、ハウジングの内部の下流部分及び濾液導管を用意するステップと、
濾液導管の遠くの閉鎖可能な端部を閉じるステップと、
内部の下流部分内の液体を保持した状態で、内部の上流部分を排液し、少なくとも、基本的に多孔質フィルターメディアの上流側の全体が試験ガスにさらされる程度まで、試験ガスで上流部分を満たすステップと、
液体で満たされた前記濾液導管を介して内部の下流部分に流体接続された、ガスで満たされた試験容積部を用意するステップと、
内部の下流部分の圧力を測定するための手段、例えば圧力センサを用意するステップと、
所定の試験差圧に対応する試験ガスの圧力を内部の上流部分に発生させて、この圧力をこのような圧力レベルに維持するステップであって、前記所定の試験差圧が、多孔質フィルターメディアの所定のバブルポイントよりも低いステップと、
所定の試験差圧が確立されてから所定の期間後に圧力を測定するための手段によって示される試験容積部内のガスの圧力を測定するステップと
を含む。

【0013】

測定された圧力は、欠陥のないフィルターメディアを試験したときに同じ期間、例えば１０分以内に得られた圧力と比較される。測定された圧力が、特定の濾過環境のフィルターメディアに規定された所定の量だけ高い場合、完全性が試験されたフィルターメディアは欠陥があると見なされる。

【0014】

完全性試験が、工業用濾過システムに組み込まれたフィルターアセンブリで実施される場合、多くの場合、内部の下流部分及び濾液導管は、典型的には、液体（濾液）で完全に満たすことができ、濾過の開始前にガスは既に追い出されている。一実施形態によれば、濾液は別の液体に交換されず、本発明による完全性試験のさらなるステップを直ちに実施することができる。その表面張力に起因する、所定のバブルポイントに対する濾液体の特定の影響を考慮に入れる必要がある。

【0015】

濾液導管の閉鎖可能な端部が閉じられると、閉鎖可能な端部は、完全性試験の終了までこのような状態のままである。

【0016】

試験容積部は、所定のバブルポイントに対応するバブルポイントを有するフィルターメディアが試験されるときに約１００ｍｂａｒ以上の圧力上昇が１０分以内に得られるように本発明に従って選択される。試験容積部のサイズのこの制限は、正確で再現可能な完全性試験を可能にし、完全性基準を満たすフィルターメディアと、欠陥があると見なされ得るフィルターメディアとの、妥当な期間内での明確な区別を実現する。

【0017】

試験容積部内のガスの圧力は、試験容積部内のガスと直接接触するように、圧力を測定するための手段（以下では、圧力センサとも呼ばれる）を配置することによって監視することができるが、圧力センサは、試験容積部の上流又は下流で、ハウジングの下流部分と、ハウジングの出口に接続された濾液導管とを満たす液体と接触するように配置することもできる。関連する圧力条件下での液体の非圧縮性により、圧力センサによって示される関連する圧力値は、試験容積部内の圧力変化を常に十分に正確に反映する。

【0018】

試験容積部に供給されるガスと上流部分に供給される試験ガスとは同じであっても異なっていてもよい。したがって、典型的には、試験容積部内のガスは、化学的に中性であり、流体中の測定可能な量と反応しない又はこれに溶解しないと考えられる窒素及び空気のようなガスから選択される。

【0019】

試験容積部内のガスの圧力の変化は経時的に連続的に監視することができるが、本発明によれば、典型的には、前記所定の期間の経過後、例えば圧力差が確立されてから数分後に１回だけ試験容積部内のガスの圧力を測定すれば十分である。

【0020】

本発明の別の態様によれば、多孔質フィルターメディアの完全性を試験するためのフィルターアセンブリが提供され、前記アセンブリは、１つ以上のハウジングであって、前記ハウジングのそれぞれが、多孔質フィルターメディアによってフィルターメディアの上流側の又は上流側に隣接する上流部分とフィルターメディアの下流側の又は下流側に隣接する下流部分とに分離された内部を有し、前記ハウジングが、内部の上流部分と流体接続している入口と、内部の下流部分と流体接続している出口とをさらに備え、前記多孔質フィルターメディアが、所定のバブルポイントを有する１つ以上のハウジングと、
ハウジングの下流部分に流体接続可能な、ガスで満たされた試験容積部と、
試験容積部内のガスの圧力を測定するための手段と、
ハウジングの内部の出口から試験容積部まで延びる流路を提供する濾液導管であって、出口から離れた位置に閉鎖可能な端部を備える濾液導管と、
所定の試験差圧に対応する試験ガスの圧力をハウジングの上流部分に発生させ、この圧力をこのような圧力レベルに維持するのに適した圧力源であって、前記試験差圧が、多孔質フィルターメディアの所定のバブルポイントよりも低い圧力源と
を備える。

【0021】

本発明のアセンブリは、別個の試験ユニットとして提供することができるが、実験室規模のみならず工業規模の多種多様なフィルターアセンブリの一部を形成することができる。

【0022】

さらに、本発明による方法は、フィルターメディアを湿潤させ、ハウジングの下流部分を満たすために多種多様な液体を使用して実施することができる。したがって、工業用フィルターアセンブリにおける通常の濾過プロセスで濾過された液体を排液して、この液体を特別な試験液体に置き換える必要はない。対照的に、濾過された液体（濾液）は、湿潤したフィルターメディア内、ハウジングの下流部分内、及びハウジングの出口に接続された濾液導管内に保持することができる。

【0023】

本発明によれば、試験容積部は、上記で指摘したように、比較的小さい容積に制限され、特別な試験ガスチャンバとアセンブリの下流部とを接続することによって設けることができるし、代替案では、ハウジングの出口の下流の濾液導管の一部に設けることができる。小さい容積の試験容積部は、より精度の高い完全性試験を実現する。さらに、例えば約５分の短期間で有意な試験結果を得ることができる。

【0024】

試験されるアセンブリ内に複数のハウジングが存在する場合、共通の試験容積部を使用することができるが、試験ガス容積部のサイズを決めるための基準は、依然として、上記で一般的に記載したように決定される。

【0025】

試験ガスは、多種多様な試験ガスから選択することができる。唯一の前提条件は、試験手順に対する実質的な障害を回避するなどのために、液体中の試験ガスの溶解度が比較的低いことである。典型的には、窒素又は空気が、特に親水性の多孔質フィルターメディアを湿潤させるために使用される水又は水系液体に対して、好ましい試験ガスである。フィルターメディアの湿潤性が悪い場合、アルコール／水の混合物が使用されてもよい。ここでも、窒素又は空気が好ましい好適な試験ガスである。フィルターメディアのバブルポイントは、フィルターメディアを湿潤させるために使用される液体に依存するため、所定のバブルポイントは、試験されるフィルターメディアを湿潤させるために使用される液体に応じて適宜調整する必要がある。

【発明の詳細な説明】

【0026】

好ましくは、試験容積部は、所定のバブルポイントに対応するバブルポイントを有するフィルターメディアが試験されるときに１０分以内に所定の試験差圧の約０．１～約０．８倍、好ましくは約０．２～約０．６倍の試験容積部内のガスの圧力上昇が得られるような容積に制限される。

【0027】

例えば、試験差圧が１２４０ｍｂａｒのレベルにある場合、１０分の所定の期間の経過時に、約１２０ｍｂａｒ以上、好ましくは約２００ｍｂａｒ～５００ｍｂａｒの範囲の好ましい圧力上昇が得られる。

【0028】

試験容積部のこれらの限界は、容易に測定することができ、さらに、試験されるフィルターメディアの完全性の測定を妥当な期間で容易に実施することを可能にする試験条件を提供することができる。したがって、所定の期間は数分、例えば５分又は１０分に設定されてもよい。したがって、完全性試験が工業用濾過システムで実施される場合、特に、適切なバブルポイントが液体とフィルターメディアとの組み合わせから得られる条件下では、フィルターメディアの下流の濾液を異なる液体に置き換える必要がないため、通常の濾過プロセスを短期間だけ中断すればよい。それでも、試験容積部内の圧力上昇は、欠陥のあるフィルターメディアと欠陥のないフィルターメディアとを明確かつ正確に区別することを可能にする。

【0029】

既に上記で言及したように、本発明による方法は、多種多様な環境で、したがって、特に食品及び飲料、化学、バイオテクノロジー、並びに医薬品の分野で液体を濾過するための工業用濾過システムの一部をハウジングが形成する環境でも実施することができる。

【0030】

特にこのような場合、ハウジングの内部の下流部分と濾液導管とを満たす液体は、フィルターアセンブリ内で通常濾過される流体の濾液であってもよい。これによっても、通常の濾過動作を再開するときの時間が節約される。

【0031】

さらに、フィルターメディアは、膜フィルターメディア、特に中空糸膜フィルターメディア又はプリーツ状の膜フィルターメディアであってもよい。本発明のさらなる態様によれば、多孔質フィルターメディアは、フィルターキャンドルの形態で提供されてもよい。

【0032】

本発明の好ましい実施形態によれば、試験ガスは、特に窒素である不活性ガス、及び空気から選択される。

【0033】

通常の空気に含まれる少量の二酸化炭素は、アセンブリ内に存在する液体とある程度化学反応する可能性があるが、再現性に悪影響を及ぼさないため、問題を引き起こさない。また、上記で特定した様々な試験ガスの溶解度の差は、試験結果に顕著に影響を及ぼさないため、許容可能である。

【0034】

本発明の方法によれば、フィルターアセンブリは、１つ以上の追加のハウジングを備えることができ、各ハウジングは、内部を有し、多孔質フィルターメディアを組み込んでおり、各内部は、それぞれの多孔質フィルターメディアによって、フィルターメディアの上流側の又は上流側に隣接する上流部分と、フィルターメディアの下流側の又は下流側に隣接する下流部分とに分離される。各ハウジングは、内部の下流部分に出口を有し、この出口は、典型的には、その一部が濾液導管を形成する共通の管システムに接続される。好ましくは、各出口に弁を接続して、各ハウジングのフィルターメディアの個々の試験を可能にすることができる。

【0035】

上記で指摘したように、本アセンブリは、好適には、濾過システム、特に、例えば食品及び飲料、化学、医薬品、並びにバイオテクノロジーの分野で液体を濾過するための工業規模の濾過システムの一部を形成することができる。

【0036】

したがって、試験のために多孔質フィルターメディアをその典型的な環境から取り外して分離する必要がない。

【0037】

非常に多くの場合、本アセンブリは、多孔質フィルターメディアを組み込んだ２つ以上のハウジングを備え、各ハウジングは、下流部分の出口に接続された弁を有する。したがって、ハウジングに組み込まれる１つの多孔質フィルターメディア／複数の多孔質フィルターメディアは、各ハウジングと、各ハウジングに別々に含まれる１つのフィルターメディア／複数のフィルターメディアとを試験するために構成することができる。

【0038】

さらなる態様によれば、多孔質フィルターメディアは、膜フィルターメディア、特に中空糸膜フィルターメディア又はプリーツ状の膜フィルターメディアの形態で提供される。

【0039】

前記ハウジング／アセンブリは、典型的には、ハウジングの内部の上流部分と加圧試験ガス源とを流体接続するための入口弁を備える。

【0040】

本発明によるアセンブリは、ハウジングの下流部分に対して試験容積部を流体接続及び流体切断するための弁を備えることができる。したがって、試験容積部は、工業用フィルターアセンブリの一体部分として設けることができ、本発明による完全性試験を行うときにハウジングの内部の下流部分に選択的に流体接続することができる。

【0041】

好適には、試験容積部は、試験容積部と環境とを流体接続するための出口を備える。したがって、試験容積部をフラッシング及び／又は排液することができ、試験容積部内の圧力を所定の試験条件に調整することができる。

【0042】

先に指摘したように、試験容積部の容積は、好ましくは、１つのフィルターメディア／複数のフィルターメディアの下流のアセンブリの容積と比較して比較的小さい容積に制限される。大型の工業用濾過システムの試験用に設計される場合であっても、典型的には、試験容積部は、約１０Ｌ以下、より好ましくは約５Ｌ以下、最も好ましくは約２Ｌ以下に制限することができる。

【0043】

あるいは、試験容積部は、中間に試験容積部を形成する上流弁及び下流弁によって画定され得る、ハウジングの下流の前記濾液導管の部分によって設けられてもよい。濾液導管のこのような部分は、好ましくは、導管の前記部分をフラッシング及び／又は排液し、前記部分をガスで満たすなどのために出口を備える。

【0044】

好ましくは、各ハウジングは、内部のその上流部分に別個の入口と、任意選択で、本発明の方法の実施中に上流部分に試験ガスを供給するための弁とを備える。

【0045】

本発明のこれらの及びさらなる態様及び利点は、図面、図面の以下の詳細な説明、及び例から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0046】

【図1】ＦＩＧ１Ａ～ＦＩＧ．１Ｅは従来技術による完全性試験における一連の試験ステップを概略的に示す。

【図2】ＦＩＧ．２Ａ～ＦＩＧ．２Ｄは本発明による完全性試験における一連の試験ステップを概略的に示す。

【図3】ＦＩＧ．３Ａ～ＦＩＧ．３Ｃは図２のＦＩＧ．２Ａ～ＦＩＧ．２Ｄの試験ステップの変更例を概略的に示す。

【図4A】下記の実施例で使用されるフィルターアセンブリを示す。

【図4B】下記の実施例で使用される別のフィルターアセンブリを示す。

【図4C】図４Ａ及び図４Ｂのフィルターアセンブリのフィルターエレメントを詳細に示す。

【図4D】図４Ａ及び図４Ｂのフィルターアセンブリのフィルターエレメントを詳細に示す。

【図4E】図４Ａ及び図４Ｂのフィルターアセンブリのフィルターエレメントを詳細に示す。

【図4F】図４Ａ及び図４Ｂのフィルターアセンブリのフィルターエレメントを詳細に示す。

【図5A】実施例で得られた結果の圧力／時間の図を示す。

【図5B】実施例で得られた結果の圧力／時間の図を示す。

【図6】本発明に従って使用及び試験される別の特定の種類のフィルターエレメントを示す。

【図7A】本発明によるアセンブリとして構成された複合的な工業用濾過システムを三次元図で示す。

【図7B】本発明によるアセンブリとして構成された複合的な工業用濾過システムを部分断面図で示す。

【発明を実施するための形態】

【0047】

図１のＦＩＧ．１Ａは、従来技術で知られている方法に従ってフィルターメディア１２の完全性を試験するためのアセンブリ１０を概略的に示す。アセンブリ１０はまた、濾過システム（ここでは図示せず）の一部を形成し、工業規模で未濾液（ｎｏｎ－ｆｉｌｔｒａｔｅ）の濾過を可能にすることができる。

【0048】

アセンブリ１０は、完全性が試験されるフィルターメディア１２を組み込んだフィルターエレメント１８を収容する内部１６を有するハウジング１４を備える。フィルターメディア１２は、ハウジング１４の内部１６を上流部分２０と下流部分２２とに分離する。

【0049】

ハウジング１４は、内部１６の上流部分２０に入口２４を備え、そこには、未濾液を供給する供給ライン２８に／供給ライン２８から内部１６の上流部分２０を接続又は切断するために弁２６が設けられている。

【0050】

ハウジング１４は、下流部分２２に、濾液を下流部分２２から濾液導管３２に排液することができる出口３０を備える。濾液導管３２は、典型的には、アセンブリ１０を下流のさらなる機器（ここでは図示せず）から分離することを可能にする弁３４を備える。

【0051】

内部１６の上流部分２０は試験ガス入口３６をさらに備え、試験ガス入口３６は、その目的については以下で説明する弁３８によって開閉することができる。

【0052】

通常の濾過中、その上流部分２０及び下流部分２２を有するハウジング１４並びに濾液導管３２は、完全に液体で満たされる。通常の濾過動作中の、上流部分２０及び下流部分２２の両方の圧力レベルは、典型的には、周囲圧力を上回る約１バール～約９バールの範囲である。

【0053】

完全性試験の準備をするとき、アセンブリ１０は、最終的にフィルターメディアを再生し、洗浄剤の残留物をアセンブリ１０から除去するために、洗浄及びフラッシングステップに供することができる。さらなるステップにおいて、アセンブリ１０は水で満たされる。このような状態が図１のＦＩＧ．１Ａに示されている。

【0054】

その後、アセンブリ１０は、図１のＦＩＧ．１Ｂの矢印によって示されているように、開かれた弁２６、３４によって実質的に完全に排液される。このステップは、追加の通気弁（図示せず）によって容易にすることができる。ただし、フィルターメディア１２を湿潤状態に保つように注意する必要がある。上流部分２０及び下流部分２２は、弁２６及び供給ライン２８によって排液されるが、濾液導管３２の容積部については、弁３４によってアセンブリ１０から排液される。

【0055】

図１のＦＩＧ．１Ｃは、完全性試験の開始直前の基本的に完全に排液された状態のアセンブリ１０を示す。図１のＦＩＧ．１Ｃに示されているように、フィルターエレメント１８の底部では、少量の液体４０、例えば、このような用途でよく使用される３０インチの濾過カートリッジの下流容積の約１０％以下に相当する約１００ｍＬ以下を許容することができる。

【0056】

その後、弁２６及び３４は閉じられ、この時点でアセンブリ１０は、完全性試験の準備が整う。依然として、フィルターエレメント１８のフィルターメディア１２は湿潤状態に保たれている。

【0057】

図１のＦＩＧ．１Ｄに示されているように、入口３６を通して内部１６の上流部分２０に試験ガスを供給するとき、弁３４及び３８は開状態にある。例示的な試験圧力は、周囲圧力を上回る約１．２バールであるが、これは、依然として、試験されるフィルターメディア１２のバブルポイント（この例では約１．６バール）を下回る。完全性試験は、上流部分２０に試験圧力を発生させた後に弁３４を閉じることによって開始される。

【0058】

したがって、内部１６の下流部分２２は、最初は依然として周囲圧力より下である。次に、試験ガスは、フィルターメディア１２の前後の圧力差がその所定のバブルポイントを下回ることから、ガス拡散プロセスによって湿潤したフィルターメディア１２を通って内部の下流部分２２に入る。下流部分２２及び導管３２内のガスの圧力は、弁３４が閉じられたままの状態で図１のＦＩＧ．１Ｅに示されているようにガスがフィルターメディアを通過するにつれてゆっくりと上昇する。下流部分の圧力は、圧力センサ５０によって検出される。１０分後に下流部分２２及び濾液導管３２で観察される圧力上昇は、下流部分２２及び導管３２で利用可能な容積にもよるが、実質的に１００ｍｂａｒ未満である。

【0059】

フィルターメディア１２に欠陥がある場合、この圧力上昇は幾分顕著になる。したがって、試験したフィルターメディアの状態を大まかに評価することが可能である。

【0060】

図２のＦＩＧ．２Ａ～ＦＩＧ．２Ｄは、従来技術による方法よりも著しく短い期間及び高い精度で試験結果をもたらす、本発明による完全性試験のための方法の各ステップを示す。

【0061】

図２のＦＩＧ．２Ａは、フィルターメディア１１２の完全性を試験するためのフィルターアセンブリ１００を示す。このアセンブリ１００もまた、濾過システム（ここでは図示せず）の一部を形成し、工業規模で未濾液の濾過を可能とする。

【0062】

アセンブリ１００は、完全性が試験されるフィルターメディア１１２を組み込んだフィルターエレメント１１８を収容する内部１１６を有するハウジング１１４を備える。フィルターメディア１１２は、ハウジング１１４の内部１１６を上流部分１２０と下流部分１２２とに分離する。

【0063】

ハウジング１１４は、内部１１６の上流部分１２０に入口１２４を備え、そこには、未濾液を供給する供給ライン１２８に／供給ライン１２８にから１１６の上流部分１２０を接続又は切断するために弁１２６が設けられている。

【0064】

ハウジング１１４は、下流部分１２２に、濾液を下流部分１２２から濾液導管１３２に排液することができる出口１３０を備える。濾液導管１３２は、出口１３０から離れた位置に弁１３４を備え、弁１３４は、アセンブリ１００を下流のさらなる機器（ここでは図示せず）から分離することを可能にする。

【0065】

内部１１６の上流部分１２０は試験ガス入口１３６をさらに備え、試験ガス入口１３６は、その目的については以下で説明する弁１３８によって開閉することができる。

【0066】

通常の濾過中、その上流部分１２０及び下流部分１２２を有するハウジング１１４並びに導管１３２は、図２のＦＩＧ．２Ａに示されているように、完全に液体で満たされる。通常の濾過動作中の圧力レベルは、ここでも、典型的には周囲圧力を上回る約１バール～約９バールであり得る。これまでのところ、アセンブリ１００は、図１のＦＩＧ．１Ａを参照して説明したアセンブリに対応する。

【0067】

さらに、アセンブリ１０とは対照的に、アセンブリ１００の導管１３２は、ガスで満たされたチャンバ１４０を備え、チャンバ１４０は、弁１４２を開閉することによって導管１３２に／導管１３２から流体接続及び流体切断することができる制限された試験容積部を提供する。典型的には、チャンバ１４０は、ドレン１４４と、ドレン１４４をチャンバ１４０に／チャンバ１４０から接続／切断するための弁１４６とを備える。さらに、チャンバ１４０は、チャンバ１４０を環境に対して通気するための弁１４８を備える。図２のＦＩＧ．２Ａに示されているチャンバ１４０は、既にフラッシング及び排液されている。通常の濾過動作中、典型的には、チャンバ１４０内の圧力は、弁１４２が閉じられていて、弁１４６及び／又は１４８が開状態にある状態で周囲圧力にある。

【0068】

完全性試験の準備をするとき、アセンブリ１００は、最終的にフィルターメディア１１２を再生し、洗浄剤の残留物をアセンブリ１００から除去するために、洗浄及びフラッシングステップに供することができる。さらなるステップでは、次に、アセンブリ１００は、フィルターメディア１１２を湿潤状態にし、内部１１６の下流部分１２２と、弁１３４までの濾液導管１３２とを、基本的にすべてのガスが追い出された状態にするために、典型的には水で満たされる。このような状態が図２のＦＩＧ．２Ａに示されている。

【0069】

次に、アセンブリ１００のハウジング１１４の内部１１６の上流部分１２０が、図２のＦＩＧ．２Ｂの矢印によって示されているように、開かれた弁１２６によって完全に排液される。排液は、弁１３８を開くことによって容易にすることができる。ただし、フィルターメディア１１２を湿潤状態に保つように注意する必要があり、このことは、下流部分１２２及び濾液導管１３２内に水を保持することによって容易になる。したがって、弁１３４は閉じられたままであり、チャンバ１４０は依然として濾液導管１３２から切断されている（弁１４２は依然として閉じられたままである）。上流部分１２０を排液するだけでよいということから、完全性試験のためにアセンブリ１００を準備する時間は既に短くなっている。少量の液体１５２が、内部１１６の上流部分１２０内に残っていてもよい。

【0070】

図２のＦＩＧ．２Ｃは、完全性試験の開始時の十分に排液された状態のアセンブリ１００のハウジング１１４の内部１１６の上流部分１２０を示す。弁１２６は閉じられており、試験ガスは、開かれた弁１３８を介してハウジング１１４の上流部分１２０に供給される。上流部分１２０では、フィルターメディア１１２の所定のバブルポイントを下回るレベルまで、例えば、周囲圧力を上回る所定のバブルポイントの約８０％に達するレベルまで、試験圧力差を発生させる。上流部分における試験ガスの圧力レベルは、このようなレベルに維持される。チャンバ１４０は、周囲圧力のガスで満たされた試験容積部を提供する。弁１４６、１４８が閉状態に保たれた状態で、その後、弁１４２は開かれる。

【0071】

完全性試験は、弁１４２を開くことによって開始され、これにより、ガスがフィルターメディア１１２を通って内部１１６の下流部分１２２に拡散することが可能となり、その結果、チャンバ１４０と流体接続するように設けられ得る圧力センサ１５０、又はフィルターメディア１１２の下流のアセンブリ１００の任意の他の部分、例えば導管１３２にも設けられ得る圧力センサ１５０によって測定される下流圧力レベルが、上昇する。

【0072】

試験容積部は、従来技術に従って使用されている試験容積部と比較して大幅に制限される。本例では、試験容積部は、従来技術による方法と比較して、試験開始後１０分以内に約４００ｍｂａｒ以上の試験ガスの圧力上昇が得られる程度に制限される。したがって、より短い時間で大幅に正確な試験結果を得ることができる。

【0073】

フィルターメディア１１２に欠陥がある場合、圧力上昇は経時的に著しく高くなる。

【0074】

完全性試験が完了すると、濾過プロセスを迅速に再開することができる。弁１４２を閉じることによって試験チャンバ１４０をアセンブリ１００から流体切断するだけでよい。このとき、アセンブリ１００の動作とは無関係に、必要に応じて、試験容積部を提供するチャンバ１４０をフラッシング及び排液してもよい。

【0075】

図３のＦＩＧ．３Ａ及びＦＩＧ３Ｂは本発明による完全性試験のための方法の各ステップを示し、この方法は、試験容積部が図２のＦＩＧ．２Ａ～ＦＩＧ．２Ｄのアセンブリ１００と比較した場合に異なる方法で提供される。

【0076】

図３のＦＩＧ．３Ａは、フィルターメディア２１２の完全性を試験するためのフィルターアセンブリ２００を示す。このアセンブリ２００もまた、濾過システム（ここでは図示せず）の一部を形成し、工業規模で未濾液の濾過を可能にすることができる。

【0077】

アセンブリ２００は、完全性が試験されるフィルターメディア２１２を組み込んだフィルターエレメント２１８を収容する内部２１６を有するハウジング２１４を備える。フィルターメディア２１２は、ハウジング２１４の内部２１６を上流部分２２０と下流部分２２２とに分離する。

【0078】

ハウジング２１４は、内部２１６の上流部分２２０に入口２２４を備え、そこには、未濾液を提供する供給ライン２２８に／供給ライン２２８から２１６の上流部分２２０を接続又は切断するために弁２２６が設けられる。

【0079】

ハウジング２１４は、下流部分２２２に、濾液を下流部分２２２から濾液導管２３２に排液することができる出口２３０を備える。典型的には、濾液導管２３２は、出口２３０から離れた位置のその閉鎖可能な端部に弁２３４を備え、弁２３４は、アセンブリ２００を下流のさらなる機器（ここでは図示せず）から分離することを可能にする。

【0080】

内部２１６の上流部分２２０は、図２のＦＩＧ．２Ａ／ＦＩＧ．２Ｃ及び弁１３８の動作に関連して既に説明したように弁２３８によって開閉することができる試験ガス入口２３６をさらに備える。

【0081】

通常の濾過中、その上流部分２２０及び下流部分２２２を有するハウジング２１４並びに導管２３２は、完全に液体で満たされる。通常の濾過動作中の圧力レベルは、ここでも、典型的には周囲圧力を上回る約１バール～約９バールであり得る。これまでのところ、アセンブリ２００は、図１のＦＩＧ．１Ａ及び図２のＦＩＧ．２Ａのアセンブリにそれぞれ対応する。

【0082】

しかしながら、アセンブリ２００は、弁２３４の下流の濾液導管２３２に配置された弁２５２をさらに備える。２つの弁２３４と２５２との間の導管２３２内の空間２５４は、本発明に従って制限された試験容積部を提供するためのチャンバとして機能する。アセンブリ２００の通常の濾過動作中、弁２３４及び２５２は開いたままである。

【0083】

図２のＦＩＧ．２Ａに関連して既に示し説明したものと同様に上流部分２２０が排液されると、弁２３４が閉じられたままの状態で、導管部分２５４の空間から液体を排液し、この空間を典型的には周囲圧力のガスで満たすために弁２５２は開かれる。その後、弁２５２は、再び閉じられ、このときアセンブリ２００内に所定の試験体積のガスを保持する。このような状態が図３のＦＩＧ．３Ｂに示されている。

【0084】

完全性試験時には、導管部分２５４の試験容積部と下流部分２２２とを流体接続するために、弁２３４が開かれる。アセンブリ及びその濾液導管２３２の向きに応じて、試験容積部のガスは、導管部分２５４に留まり得るが、そうでなければ、図３のＦＩＧ．３Ｃに示されているように例えば濾液導管２３２の部分２５６まで、上方に移動することも可能である。

【0085】

ここでも、試験容積部は、従来技術に従って使用されている試験容積部と比較して大幅に制限される。本例では、試験容積部は、従来技術による方法と比較して、試験開始後１０分以内に約４００ｍｂａｒ以上の試験ガスの圧力上昇が得られる程度に制限される。したがって、より短い時間でより正確な試験結果を得ることができる。

【実施例0086】

試験されるべきフィルターメディアを提供する６個のフィルターキャンドル３０４をその内部３０６に組み込んだハウジング３０２を備える例示的な試験アセンブリ３００を、図４Ａに示されているように構成した。ハウジングの内部の容積は約３０Ｌである。

【0087】

これらの具体的な例では、フィルターキャンドル３０４は、型番ＡＢ３ＢＢ７Ｗ３２（Ｐａｌｌ Ｃｏｒｐ．（米国ニューヨーク州）からＰａｌｌ ＢＢ Ｆｉｎａｌ Ｂｅｅｒ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｒｔｒｉｄｇｅｓとして入手可能な）のものである。各フィルターキャンドル３０４は軸線方向に位置合わせされた１０インチ（２５４ｍｍ）の長さの３個のフィルターエレメント３０５を備え、これらのエレメントはプリーツ状のポリエーテルスルホン膜の形態のフィルターメディアを提供する。フィルターエレメント３０５は、０．６ｍ^２の公称濾過面積と、１２４０ｍｂａｒの差圧での８ｍＬ／分の順方向流量限界とにより特徴付けられている。フィルターキャンドル３０４のフィルターメディアのバブルポイントは、水性媒体（ＤＩ水）中で試験する場合、約１６００ｍｂａｒになる。１組６個のフィルターキャンドル３０４（それぞれは３０インチのキャンドル長をもたらす３個の１０インチのフィルターエレメントを含む）の全体的な順方向流量限界は、１２４０ｍｂａｒの試験差圧で１４４ｍＬ／分になる。公称濾過面積は１０．８ｍ^２になる。

【0088】

内部３０６の上流部分３１２は、ハウジングの下端に、濾過される流体のための開口３１６又は入口を備える。内部の下流部分は、ハウジング３０２から濾液を排液するために設計された出口３１８を備える。

【0089】

入口３１６には、通常の濾過動作中に未濾液のための供給通路を提供する配管システム３２０が接続される。配管システム３２０は、未濾液のさらなる供給を遮断するために閉じることができる弁３２２を備える。

【0090】

配管システム３２０は、ハウジング３０２の内部３０６の上流部分３１２から流体を排液することを可能にするさらなる弁３２６を含む分岐部３２４をさらに含む。ハウジング３０２の内部３０６の上流部分３１２を排液するために、弁３２２は閉じられ、弁３２６は開かれる。

【0091】

ハウジング３０２の内部３０６の上流部分３１２は、ハウジング３０２の上側部分に、圧力源３３０に接続されたさらなる入口３２８を備える。圧力源３３０は、以下でより詳細に述べるように、試験ガス及び圧力差をもたらし、さらに、本発明による完全性試験に備えてハウジング３０２の内部３０６の上流部分３１２から未濾液を排液することを加速及び完了するために、内部３０６の上流部分３１２にガス、例えば試験ガスを供給するために使用することができる。

【0092】

ハウジング３０２の内部３０６の下流部分３１４の出口３１８は、ハウジング３０２から濾液を受け入れるように設計された導管３３６に接続される。濾液導管３３６は、試験容積部内のガスを提供するチャンバ３４０を取り付けることができる分岐部３３８をさらに含む。通常の濾過動作中、チャンバ３４０は、弁３４１を閉じることによって分岐部３３８から遮断される。さらに、チャンバ３４０には圧力センサ３４２が接続される。分岐部３３８より下流の濾液導管３３６の部分は、弁３４４を閉じることによって遮断することができる。

【0093】

アセンブリ３００の初期設置時に、アセンブリは、弁３２２が閉じられた状態で弁３２６及び分岐部３２４を介してアセンブリに供給される脱イオン水でフラッシングすることができる。フィルターキャンドル３０４のフィルターメディアが完全に湿潤され、空気が濾液導管３３６を介して、また、その閉鎖可能な端部では弁３４４を介してアセンブリから排出されることを確実にするように注意が払われる。このとき、チャンバ３４０は、弁３４１を閉じることによって分岐部３３８から遮断される。

【0094】

フィルターキャンドル３０４によって提供されるフィルターメディアの完全性試験に備えて、内部の上流部分から脱イオン水を排液するために弁３２２が閉じられ、その後、弁３２６が開かれる。弁３４４は、典型的には、このようなプロセスステップ中は閉じられ、これによりフィルターキャンドル３０４のフィルターメディアは湿潤状態に維持される。

【0095】

この時点で、内部３０６の下流部分３１４及び導管３３６は周囲圧力にある。試験容積部を提供するチャンバ３４０は、典型的には、弁３４６を開くことによって周囲圧力に保たれる。

【0096】

内部３０６の上流部分３１２の排液が完了すると、弁３２６は閉じられる。試験ガス、この例では空気が、フィルターキャンドル３０４のフィルターメディアの所定のバブルポイント（１６００ｍｂａｒ）の約８０％に相当する１２４０ｍｂａｒの圧力差となるまで、上流部分３１２に導入される。この（絶対）圧力レベルは、以下の試験手順の間にわたって維持される。

【0097】

弁３４６が閉じられ、チャンバ３４０と下流導管３３６とを接続する弁３４１が開かれ、チャンバ３４０内の試験容積部のガスの圧力の上昇が圧力センサ３４２によって測定される。

【0098】

図４Ｂは、アセンブリ３００にほぼ対応する基本構造を有するアセンブリ３８０を示す。したがって、同じ参照番号が使用されており、これに関連して図４Ａの上記の説明を参照することができる。

【0099】

しかしながら、試験容積部が、その上流端では弁３４１によって画定され、その下流端では弁３８２によって画定された、導管３３８の区画３８４によって設けられるという点で、アセンブリ３８０はアセンブリ３００とは異なる。さらに、導管３３８は圧力センサ３８６を備える。

【0100】

本発明による完全性試験に備えて、導管３３８の区画３８４は排液されて、周囲圧力のガスで満たされる。区画３８４の容積は、ここでも、１０分の制限時間内に著しい圧力上昇をもたらすように制限される。

【0101】

フィルターキャンドル３０４と、基本的にフィルターキャンドルを構成するフィルターエレメント３０５との構造のより詳細な図が、以下でより詳細に説明する図４Ｃ、図４Ｄ、及び図４Ｆで提供される。

【0102】

フィルターキャンドル３０４は、プリーツ状の多孔質フィルターメディア３５０としてポリエーテルスルホン膜を備え、単一開口端部を有するものである。フィルターキャンドル３０４の開口端部３０８は、ハウジング３０２の内部３０６を横断する壁部３１０の開口にシールして取り付けられ、フィルターキャンドル３０４は、フィルターキャンドル３０４の開口端部３０８が上方を向いた状態で通常の濾過動作の間にわたって前記壁部から垂直に垂下する。ハウジングの内部３０６は、フィルターキャンドル３０４のフィルターエレメント３０５のフィルターメディアによって上流部分３１２と下流部分３１４とに分離される。

【0103】

フィルターエレメント３０５の詳細な構造が図４Ｃで提供される。フィルターエレメントは、２５４ｍｍ（１０インチ）の長さを有し、０．６ｍ^２の公称濾過面積を有するプリーツ状のフィルターメディア３５０を提供する。上記で指摘したように、順方向流量限界は、１２４０ｍｂａｒの差圧で８ｍＬ／分である。このフィルターメディアの所定のバブルポイントは、約１６００ｍｂａｒである。

【0104】

プリーツ状のフィルターメディア３５０は、中空円筒構造内に設けられ、個々のプリーツ３５２は、内側の中空格子状支持構造３５４の周りに半径方向に配置される。プリーツ状のフィルターメディア３５０の外周には、中空格子状支持構造３５６が設けられる。フィルターエレメント３０５の上端３５８は開いており、一方、下端はエンドキャップ３６０によって閉じられる。

【0105】

図４Ｄは、フィルターエレメント３０５を２つの断面図（長手方向軸線に平行な断面図及び垂直な断面図）で概略的に示し、フィルターエレメント３０５に出入りする流体の流れを矢印で示す。

【0106】

図４Ｅ及び図４Ｆにそれぞれ示されているようにフィルターキャンドル３０４’、３０４を形成するために、２つ以上のフィルターエレメント３０５を軸線方向に位置合わせし、シールして接続することができる。このような構成では、最も下のフィルターエレメント３０５のみがそのエンドキャップ３６０を保持する。

【0107】

フィルターキャンドルは、軸線方向に配置された１つ以上のフィルターエレメント３０５を備えることができる。図４Ｄに示されているフィルターキャンドルは、１個のフィルターエレメント３０５のみからなる。図４Ｅに示されているフィルターキャンドル３０４’は、軸線方向に位置合わせされた２個のフィルターエレメント３０５を備え、一方、図４Ａ及び図４Ｂのアセンブリで使用されるフィルターキャンドル３０４は、図４Ｆに概略的に示されている、軸線方向に位置合わせされた３個のフィルターエレメント３０５を備える。

【0108】

例示を目的として、フィルターアセンブリ３００及び３８０の圧力センサ３４２及び３８６によってそれぞれ経時的に測定された圧力レベルが、図５Ａ及び図５Ｂの図に示されている。図５Ａに示されている値は、試験容積部（チャンバ３４０）が６８５０ｍＬに定められた設定に基づき、一方、図５Ｂに示されている値は、わずか１０００ｍＬの試験容積部（導管区画３８４）を用いて測定された値に対応する。

【0109】

図５Ａ及び図５Ｂは、異なる設定に関して、導管３３８並びにチャンバ３４０及び導管区画３８４内の圧力上昇にそれぞれ対応する下流部分３１４における圧力上昇を経時的に示す。

【0110】

最も下の曲線は、１８個すべてのフィルターエレメント３０５のフィルターメディアに欠陥がない場合にアセンブリ３００、３８０に関して実際に測定された圧力上昇を示す。すぐ上の曲線は、すべてのフィルターエレメントのフィルターメディアが、フィルターエレメントの仕様で規定されている有効な順方向流体流量の上限内にちょうどあるときにもたらされる圧力上昇を示す。

【0111】

フィルターエレメント３０５のうちの１つのフィルターメディアに小さい欠陥（ここでは、７０ｍＬ／分の順方向ガス流量をもたらす１つのピンチホールによって示される）がある場合、圧力レベルは、下から３番目の曲線によって示されているように経時的に上昇する。最も上の曲線は、このような規模の２つの欠陥が存在する場合の状況を明示している。

【0112】

図５Ａ及び図５Ｂの図のそれぞれの曲線の比較は、本発明による試験容積部の適切な制限が、短期間で有意で信頼性の高い完全性試験結果を得るという利点を明確に提供することを明示している。

【0113】

より大きい試験容積部は１０分以上の測定時間を必要とする（図５Ａ参照）が、試験容積部を大幅に縮小すると、５分後には既に完全なフィルターメディアと欠陥のあるフィルターメディアとの明確な区別が可能であり得る（図５Ｂ参照）。

【0114】

図６は、いくつかの修正が加えられたアセンブリ１００、２００、３００、及び３８０のいずれか１つで使用することができるフィルターエレメント４００を示す。フィルターエレメント４００は、接線流濾過用に設計されている。

【0115】

フィルターエレメント４００は、中空糸膜束４１２を形成するように互いに平行に配置された複数の中空糸膜４０２によって提供されるフィルターメディアを備える。中空糸膜束４１２は、第１の端部４２０に供給入口４２２を有し、反対側の第２の端部４４４に残液出口４４６を有する中空円筒ハウジング４１４内に配置される。

【0116】

ハウジングは、第１の端部４２０及び第２の端部４４４に隣接する２つの透過液出口４５０、４５２をさらに備える。未濾液体は、ハウジング４１４に入ると、供給入口４２２に隣接する、個々の中空糸４０２の端部から個々の中空糸４０２内に導かれる。この液体は、残液出口４４６に向かう方向に中空糸４０２内を流れる一方で、この液体及び／又はその成分の一部は、中空糸膜４０２を横切って、ハウジング４１４内に溜まり、透過液として透過液出口４５０、４５２を通って排液される。

【0117】

この液体の残りの部分は、残液出口４４６を介して排液される。

【0118】

フィルターエレメント４００及びそのフィルターメディア、すなわち中空糸膜４０２は、上記で説明したフィルターエレメント３０５と同様に完全性に関して試験することができる。とられる唯一の追加の手続きは、中空糸４０２の膜のみわたって試験時に圧力差を発生させるために残液出口４４６を閉じることである。

【0119】

それ以外は、この種類のフィルターメディアに対して本発明を実施するために、完全性試験のための先に説明した手続きのみが守られるべきである。

【0120】

図７Ａ及び図７Ｂは、例えばビール濾過用の工業規模の濾過システム５００を示す。

【0121】

システム５００は、ラック５０２上に構成され、平行な２つの列としてラック５０２上に設置された８つのフィルターアセンブリ５１０を備える。フィルターアセンブリ５１０は、図４Ａの文脈で説明したものと同様に構成されるが、それぞれが１０インチ（２５４ｍｍ）の長さの４つのフィルターエレメントを備える７つのフィルターキャンドルによってハウジング当たりで約５０％多くの濾過面積を提供するという違いがある。

【0122】

図７Ｂは、前列のアセンブリ５１０の内部５２０が見えるシステム５００の断面図を示す。各アセンブリ５１０は、内部５２０を有するハウジング５１２を備える。内部５２０の上側部分には、７つのフィルターキャンドル５２６を受け入れるように設計された７つの開口５２４を提供する分離壁５２２が配置される。各フィルターキャンドル５２６は、図４Ｆに関連して示し説明したものと同様に、軸線方向に位置合わせされた４つのフィルターエレメント５２８から構成される。

【0123】

すべてのアセンブリ５１０は、それらの下端で、未濾液をアセンブリ５１０に供給する共通の供給ライン構造５４０に接続される。

【0124】

すべてのアセンブリ５１０は、それらの上端で、フィルターアセンブリ５１０からの濾液を受け入れる共通の濾液導管構造５５０に接続される。典型的には、システム５００は、アセンブリ５１０及び濾液導管構造５５０、したがってシステム５００の下流部全体を通気することを可能にする、濾液導管構造５５０に接続された通気導管５５２を備える。

【0125】

システム５００は、例えば図７Ａ及び図７Ｂに示されているようにチャンバ５６０を備えることができ、チャンバ５６０は、システムの完全性試験を行う必要があるときに試験容積部を提供する、通気導管５５２の一部を形成する。このようなチャンバ５６０は、システム５００の恒久的な部分を形成する。チャンバ５６０を組み込んだ通気導管５５２の区画は、典型的には、弁５６２及び弁５６４を備え、これにより、チャンバ５６０は容易に通気し、フラッシングし、排液することができる。

【0126】

システム５００のさらなる代替設計によれば、試験容積部は、導管構造５５０の通気導管５５２とは別個に設けられてもよい（図示せず）。

【0127】

図７Ａ及び図７Ｂのシステム５００は、フィルターキャンドル５２６が図４Ａ及び図４Ｂの実施形態で使用されているフィルターエレメントに基づいて構成される場合、１３０ｍ^２の公称濾過面積を提供することができる。システム５００は、全体として、約１５０ｈＬ／ｈ～約２５０ｈＬ／ｈの速度でビールを濾過することが可能である。すべてのアセンブリ５１０を同時に試験する場合、最大拡散順方向ガス流量は、１．８Ｌ／分を幾分超える量になる。典型的には、このような設定は回避され、各アセンブリ５１０は、２２４ｍＬ／分の最大拡散順方向ガス流量で別々に試験される。完全性試験時に、各アセンブリ５１０は、共通の試験容積部５６０を使用して別々に試験することができる。

【0128】

本発明を説明する文脈（特に、以下の特許請求の範囲の文脈）における「ある（ａ）」及び「ある（ａｎ）」及び「その（ｔｈｅ）」及び「少なくとも１つ」という用語及び同様の指示対象の使用は、本明細書に別段の記載がない限り、又は文脈上明確な矛盾がない限り、単数及び複数の両方を包含すると解釈されるべきである。１つ以上の項目のリストの後に続く「少なくとも１つ」という用語の使用（例えば、「Ａ及びＢの少なくとも１つ）は、本明細書に別段の記載がない限り、又は文脈上明確な矛盾がない限り、リストされた項目から選択される１つの項目（Ａ若しくはＢ）又はリストされた項目のうちの２つ以上の項目の任意の組み合わせ（Ａ及びＢ）を意味すると解釈されるべきである。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」という用語は、別段の指摘がない限り、制限のない用語（すなわち、「含むが、これに限定されない」を意味する）として解釈されるべきである。本明細書における値の範囲の記載は、本明細書に別段の記載がない限り、範囲内にある個別の値のそれぞれに個々に言及する簡略な方法として機能することを単に意図しており、個別の値のそれぞれは、それが本明細書に個々に記載されているかのように本明細書に組み込まれる。本明細書で説明されているすべての方法は、本明細書に別段の記載がない限り、又は文脈上明確な矛盾がない限り、任意の適切な順序で実行することができる。本明細書で提供されているありとあらゆる例、又は例示の言葉（例えば、「など」）の使用は、本発明をより明らかにすることを単に意図しており、別段の主張がない限り、本発明の範囲を限定するものではない。本明細書におけるどんな言葉も、特許請求されていない要素を本発明の実施に不可欠なものとして示しているとは解釈されるべきではない。

【0129】

本発明者に知られている、本発明を実施するための最良態様を含む、本発明の好ましい実施形態が、本明細書では説明されている。これらの好ましい実施形態の変形例は、前述の説明を解読することで、当業者に明らかになり得る。本発明者らは、当業者がこのような変形例を適切に採用すると予期しており、本発明者らは、本発明が本明細書で具体的に説明されているのとは異なる方法で実施されることを意図している。

【符号の説明】

【0130】

１０、１００、２００、３００、３８０、５１０…アセンブリ、１２、１１２、２１２、３５０…フィルターメディア、１４、１１４、２１４、３０２、４１４…ハウジング、１６、１１６、２１６、３０６、５２０…内部、１８、１１８、２１８、３０５、４００、５２８…フィルターエレメント、２０、１２０、２２０、３１２…上流部分、２２、１２２、２２２、３１４…下流部分、２４、１２４、２２４、３１６、３２８…入口、２６、３４、３８、１２６、１３４、１３８、１４２、１４６、１４８、２２６、２３４、２３８、２５２、３２２、３２６、３４１、３４４、３４６、３８２、５６２、５６４…弁、２８、１２８、２２８…供給ライン、３０、１３０、２３０、３１８…出口、３２、１３２、２３２、３３６…濾液導管、３６、１３６、２３６…試験ガス入口、４０、１５２…液体、５０、１５０、２５０、３４２、３８６…圧力センサ、１４０、３４０、５６０…チャンバ、１４４…ドレン、２５４…導管部分、２５６…濾液導管の部分、３０４、３０４’、５２６…フィルターキャンドル、３０８…開口端部、３１０…壁部、３２０…配管システム、３２４、３３８…分岐部、３３０…圧力源、３５２…プリーツ、３５４、３５６…中空格子状支持構造、３５８…上端、３６０…エンドキャップ、３８４…区画、４０２…中空糸膜、４１２…中空糸膜束、４２０…第１の端部、４２２…供給入口、４４４…第２の端部、４４６…残液出口、４５０、４５２…透過液出口、５００…システム、５０２…ラック、５２２…分離壁、５２４…開口、５４０…供給ライン構造、５５０…濾液導管構造、５５２…通気導管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【外国語明細書】