説明

フィルタの洗浄および浄化システム

フィルタを洗浄および消毒可能なシステムである。フィルタ要素を消毒溶液を使用して流体濾過の方向と逆の方向に洗い流す。フィルタ完全性試験においてフィルタを加圧することによりフィルタの完全性を点検する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は流体を濾過する濾過システムに関し、特に、フィルタ要素を洗浄および浄化可能な濾過システムに関する。
【背景技術】
【0002】
濾過された流体が必要な適用は数多くある。例えば、医療、製薬、歯科または埋葬器具などの消毒または殺菌を行うために、濾過水は流体細菌浄化装置に使用される。この適用で重要なことは、浄化装置内に入り込む不純物を最小限にすることである。したがって、水を消毒または殺菌処理に関して使用する前に、水はフィルタに通される。フィルタは水を濾過するため繰り返し使用されるので、フィルタには汚染物質が充満し、そのためフィルタの効率が低下することになる。したがって、フィルタを定期的に洗浄する必要が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明はフィルタ要素を洗浄および浄化できる改良された濾過システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明により提供される方法は、(a)濾過すべき流体の源と連通する第1の入口ポートを有する第1のチャンバと、(b)少なくとも1つのフィルタポートを有する第2のチャンバと、(c)第1のチャンバと第2のチャンバの間に配置されたフィルタ要素と、(d)ドレンと連通する第1の出口ポートとが含まれるフィルタを操作する方法であって、
(1)第1の入口ポートからフィルタ内に流体を受け取り、(2)第1のチャンバからフィルタ要素を通して第2のチャンバにフィルタ内の流体を通過させて、流体を濾過し、(3)前記少なくとも1つのフィルタポートを通して、濾過された流体を第2のチャンバから取り除き、(4)第1の入口ポートを閉じ、(5)第1の出口ポートを開けてフィルタから排水し、(6)少なくとも1つのフィルタポートを通してフィルタ内に消毒溶液を受け取り、(7)第2のチャンバからフィルタ要素を通して第1のチャンバに消毒溶液を通過させて、フィルタ要素を効果的に洗浄する工程からなる。
【0005】
本発明による別の態様によれば、(a)第1のチャンバと、(b)第2のチャンバと、(c)第1のチャンバと第2のチャンバの間に配置されたフィルタ要素とを含むフィルタ要素を操作する方法であって、(1)第1のチャンバからフィルタ要素を通して第2のチャンバに流体を通過させ、(2)フィルタから流体を排出し、(3)第2のチャンバからフィルタ要素を通して第1のチャンバに消毒溶液を通過させることで、フィルタ要素を逆洗浄する工程からなる方法が提供される。
【0006】
本発明によるさらに別の態様によれば、(a)濾過すべき流体の源と連通する第1の入口ポートを有する第1のチャンバと、(b)消毒溶液を受け取る少なくとも1つのフィルタポートを有する第2のチャンバと、(c)第1のチャンバと第2のチャンバの間に配置されたフィルタ要素と、(d)ドレンと連通する第1の出口ポートとが含まれ、第1のチャンバからフィルタ要素を通して第2のチャンバに流体を通過させることで流体を濾過し、かつ第2のチャンバからフィルタ要素を通して第1のチャンバに消毒溶液を通過させることでフィルタ要素を洗浄する濾過システムが提供される。
【0007】
本発明によるさらに別の態様によれば、(a)第1のチャンバと、(b)第2のチャンバと、(c)第1のチャンバと第2のチャンバの間に配置されたフィルタ要素が含まれるフィルタを操作する方法であって、(1)圧縮空気を第1のチャンバに押し込み、(2) 第1のチャンバを所定の圧力に加圧し、(3)圧縮空気がフィルタ要素を通って第2のチャンバに移っているとき、第1のチャンバの圧力の低下を検出し、(4)検出した圧力の低下によってフィルタの完全性を決定する工程からなる方法が提供される。
【発明の効果】
【0008】
本発明の利点は、フィルタを浄化流体にさらすことでフィルタを効果的に洗浄および浄化できる濾過システムが提供される点である。
本発明の別の利点は、フィルタを浄化流体にさらすことでフィルタを効果的に洗浄および浄化できる方法が提供される点である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明は典型的な細菌浄化システム5に関して使用される濾過システム10を特に参照して記載するが、これに限定するものではない。すなわち、本発明は流体の濾過が必要な広範なシステムに利用されるものである。
【0010】
図面を参照するに際して、図面は発明の好ましい実施の形態を説明するだけのものであり、これに限定するものではないことに留意されたい。図3−5は典型的な流体細菌浄化システム5に関し、本発明の好ましい実施の形態による濾過システム10を示す。流体細菌浄化システム5は一般に洗浄チャンバ200、スプレイ装置300、循環ポンプ400、および化学消毒装置(CDS)で構成される。洗浄チャンバ200には流体を集める流体だめ210が含まれる。流体だめ210に集められた流体を加熱するのに加熱要素220が設けられる。スプレイ装置300には洗浄チャンバ200内に流体を供給する複数のノズル310が含まれる。詳細は以下に述べるが、循環ポンプ400によって流体だめ210からシステム全体に流体が循環する。弁250、252および254で流体細菌浄化システム5の複数の流体経路にそって流体の流れが制御される。流体細菌浄化システム5はここに記載しない別の多くの流体経路を含むことができる。
【0011】
CDS500には、消毒溶液を形成するため流体(例えば濾過水)と反応する消毒濃縮液または試薬を含む図示しないカートリッジまたはカップを保持する図示しないハウジングが含まれる。消毒溶液は洗浄チャンバ200に供給され、そこで対象物(例えば医療器具)が消毒溶液に曝されて対象物の細菌浄化が行われる。また、消毒溶液は、以下に詳細に記載するように、本発明による濾過システム10に供給される。
【0012】
図1および2に本発明の好ましい実施の形態によるフィルタ20を示す。図2はフィルタ20を含む濾過システム10の詳細を示す概略図である。
フィルタ20は一般に外側ハウジング30、フィルタ要素50および基板70で構成される。外側ハウジング30には外面32と内面34がある。外側ハウジング30は基板70に固定されて空洞36を規定する液密容器を形成する。
【0013】
フィルタ要素50には外面52と内面54がある。フィルタ要素50も基板70に固定される。好ましい実施の形態では、フィルタ要素50は一般に比較的緻密な濾過媒体で作られた円筒構造である。好ましい実施の形態では、濾過媒体は0.1から0.5ミクロンの範囲で、さらに好ましくは約0.2ミクロンで粒子を濾過する寸法である。典型的な濾過媒体はPall社製のPall MCY4463DFLPH4フィルタカートリッジである。このカートリッジは細菌除去率が殺菌グレードで0.2μmのFluorodyne II親水性PVDF(二重層)濾過媒体である。
【0014】
図2を参照すると、外側チャンバ40はハウジング30とフィルタ要素50の間に規定される。内側チャンバ60はフィルタ要素50の内面54によって規定される。
基板70にはフィルタ20と流体連通する複数のポート72,74,76,78,80が含まれる。この場合、第1のポート72は外側チャンバ40と圧縮空気源の間を流体連通する空気管90に連結される。制御弁92、空気フィルタ94および(方向性)チェック弁96が空気管90に配置されて、以下にさらに詳しく記載するように、空気管90内の空気流の流れと方向が制御される。チェック弁96により流体はフィルタ20内へのみ流れる。好ましい実施の形態では空気フィルタ94は0.2ミクロンのフィルタである。
【0015】
図面で概略示すように、第2のポート74は流体管100と連結して、流体細菌浄化システム5と流体連通をする。制御弁102が流体管100にそって配置される。好ましい実施の形態では、制御弁102を閉じたとき(すなわち、エネルギーを付与していないとき)、制御弁102は「逆流」可能な構造になっている。この場合、弁102を閉じても流体は流体管100を通ってフィルタ20から流れ出るが、弁102を開くと(すなわち、エネルギーを付与すると)流体は流体管100を通ってフィルタ内に流れ込むだけである。
【0016】
ポート76は流体管110と連結して、内側チャンバ40と化学消毒装置(CDS)500の間で流体連通をする。制御弁76がCDS管110にそって配置される。好ましい実施の形態では、流体管110の一部112は内側チャンバ60内に延伸する。
【0017】
ポート78は水管120と連結して、外側チャンバ40と水入口の間で流体連通をする。好ましい実施の形態では、加熱された水が水入口から供給される。水は管120にそって水入口から外側チャンバ40に流れ込む。好ましい実施の形態では、流れ制御装置122および(方向性)チェック弁124が管120にそって配置される。流れ制御装置122によって水入口から外側チャンバ40への水の流れが制御される。チェック弁124により流体はフィルタ内へのみ流れる。
【0018】
ポート80は排水管130に連結して、外側チャンバ40とドレンの間で流体連通をする。流体は外側チャンバ40からドレンまで排水管130にそって流れる。制御弁132が排水管130にそって配置され、ドレンへの流体の流れが制御される。
【0019】
またポート38を外側ハウジング30に任意に形成することができる。ポート38は凝縮器管140に連結して、外側チャンバ40と凝縮器装置の間で流体連通をする。凝縮器装置には直接接触式の冷水凝縮器が含まれるのが好ましい。制御弁142を凝縮器管140にそって設け、凝縮器への流体の流れを制御する。
【0020】
管90と管110の間に流体連通をする管150が配置される。好ましい実施の形態では、管150は空気フィルタ94とチェック弁96の間の管に連結し、また制御弁116とポート76の間の管110にも連結する。連結管150にそってニードル弁152とチェック弁154が配置される。ニードル弁152に関して戻り管(バイパス管)155が設けられる。戻り管155にはチェック弁156が含まれる。戻り管155でニードル弁152に関係する高圧の状態が制御される。この場合、ニードル弁152を流れる流体に関係する圧力が所定の圧力を超えると、流体は戻り管155にそって流れて高圧の状態が防止される。
【0021】
管100と110の間に管105が配置され、その間で流体連通が行われる。好ましい実施の形態では、管105は制御弁102と洗浄チャンバ200の間の管100に連結し、また制御弁116とCDS500の間の管110に連結する。制御弁106が管105に配置される。
【0022】
好ましい実施の形態では、制御弁92,102,106,116,132および142はソレノイドで作動する。
図示しない制御ユニットで制御弁92、102,106,116,132,142および152、空気源および水入口に関係する流れ制御装置122が制御される。好ましい実施の形態では、制御ユニットはマイクロコントローラまたはマイクロコンピュータの形態をとる。この同じ制御ユニットで循環ポンプ400、弁250,252および254、さらに流体細菌浄化システム5の他の部品を制御するのが好ましい。
【0023】
本発明の好ましい実施の形態では、流体(液体)の流れが排水管130に関係するポート80に向かうようにフィルタ20を傾斜させる。これで外側および内側チャンバ40,60から液体が容易に出て行く。
【0024】
濾過システム10の操作について特に図3−5を参照して次に詳細に記載する。ここで開示する濾過システム10の操作方法は本発明の好ましい実施の形態を説明するためのものであり、発明を限定するものではない。
【0025】
流体細菌浄化システム5によって、(1)流体だめ210を濾過水で満たす充填モード、(2)消毒濃縮液をCDS500内で濾過水に溶解させて消毒溶液(例えば、過酢酸)を形成する溶解モード、(3)消毒溶液をフィルタ20内で循環させてフィルタ要素50を洗浄および消毒する逆流フィルタ洗浄モード、(4)洗浄チャンバ200内ですすぎ水を循環させるすすぎモード、(5)フィルタ20と洗浄チャンバ200から排水する排水モード、および(6)フィルタ20の完全性を試験するフィルタ試験モード、の1つ以上の操作が実行される。
【0026】
次に充填モードについて図3を参照して記載する。フィルタ20を空にし、弁92,102,106,116,132,142および152を閉じた状態から始め、流れ制御装置122を制御して、加熱水を水入口から水管120を通して外側チャンバ40に入れる。この場合、水管120にそった水圧力によって方向性チェック弁124が開き、そのため加熱水は外側チャンバ40に流れ込む。外側チャンバ40に満たされた加熱水はフィルタ要素を(外面52から内面54に)通過して、濾過水として内側チャンバ60に入る。内側チャンバ60に満たされた濾過水は管100を通って内側チャンバ60から出て行く。前述したように、弁102は閉じたとき「逆流」可能な構造になっている。したがって、濾過水がフィルタ20の内側チャンバ60に入ると、水圧が弁102の出口側にかかる。したがって、濾過水は弁102を通って逆流することによって内側チャンバ60から出て行く。好ましい実施の形態では、弁250および252が制御されて、濾過水は流体だめ210に流れ、続いて循環ポンプ400で汲み出される。流体だめ210が所望のレベルまで充填されると、流れ制御装置122が閉鎖されて加熱水がこれ以上フィルタ20内に入ることが防止される。
【0027】
加熱水が最初にフィルタ20内に流れ込む際に、制御弁142を一瞬(例えば、1−5秒)開き、フィルタ20内の空気を凝縮器管140を通して凝縮器に通過させることもできる。
【0028】
溶解モードにおいては、濾過水をCDS500に供給することによって、消毒濃縮液が濾過水に溶解して消毒溶液が形成される。このために、弁106を開き、一方、弁102と116は閉じる。したがって、循環ポンプ400で汲み出された濾過水はフィルタ20に入ることなく循環ポンプ400からCDS500まで流れることができる。好ましい実施の形態では、流れ制御装置122を制御して、弁106が開いている間は、水のフィルタ20への流入が停止される。
【0029】
次に、逆流フィルタ洗浄モードについて図4を参照して記載する。CDS500からの消毒溶液は逆流操作のためフィルタ20に導入されて、フィルタ要素50を洗浄消毒する。このため、流れ制御装置を制御して、水入口からの水の流れを止める。さらに、排水弁132を開き、フィルタ20に残っている水を排水管130に通してドレンに流す。その結果、水は外側チャンバ40から取り除かれる。弁106は開いたままで、弁102および116を開き、消毒溶液を管110および100を通して内側チャンバ60に流す。内側チャンバ60に充填された消毒溶液はフィルタ要素を(内面54から外面52に)通過する。外側チャンバ40の消毒溶液は排水管130を通ってフィルタ要素20から出て行く。
【0030】
排水弁132の操作を制御して外側チャンバ40から水を除去することによってフィルタの洗浄が容易になる。この場合、水を除去すると、消毒溶液がフィルタ要素50を通過するので、外側チャンバ40に水がある場合に通常生じるフィルタ要素50の「濃度勾配」がなくなる。フィルタ洗浄によって消毒溶液は完全にフィルタ要素50を通過できる。「濃度勾配」は消毒溶液が外側チャンバ40に残っている水と混ざる結果として生じる。したがって、消毒溶液が内側チャンバ60から外側チャンバ40に通過するとき、より希薄になるので濃度勾配が起こるのである。
【0031】
すすぎモードでは、循環ポンプ400により、すすぎ水が洗浄チャンバ200を通って循環する。フィルタ20をすすぎ水から分離するために、弁102、106および116を閉じる。すすぎ水のバクテリア含有量は未知であるので、すすぎ水をフィルタ20に入れるのは好ましくない。しかし、すすぎ水が洗浄チャンバ200を通して循環している間に、循環ポンプ200に新しい濾過水を供給することは可能である。この場合、流れ制御装置122を制御して加熱水がフィルタ要素20内に流れる。この加熱水は前に述べたように濾過され、フィルタ20から管100を通って流体細菌浄化システム5に流れる。前述したように、フィルタ20から出て行く濾過水は弁102が閉じていても通過することができる。
【0032】
次に排水モードについて図5を参照して説明する。洗浄チャンバ200から排水する必要があるときは、フィルタ20からも排水するのがこのましい。この場合、流れ制御装置122を制御して加熱水が管120を介してフィルタに流れることを防止する。それから排水弁132を開いてフィルタ20から排水する。弁92を開き、空気源を活性化させて空気管90を通してフィルタに空気を供給することによって、フィルタ20に残っている水は除去される。この場合、空気管の空気圧でチェック弁96が開けられるので、空気は外側チャンバ40に入り、外側チャンバ40が加圧される。加圧された空気によって水は排水管130を通してドレンに押し出されるので、外側チャンバ40に残った水は排出されることになる。また、ニードル弁を開くと、空気源から内側チャンバに空気を入ることができ、内側チャンバ60は加圧される。この場合、管150の空気圧でチェック弁154が開き、空気は管110を通過して内側チャンバ60内に入る。内側チャンバ60内の残水はフィルタ20を「逆流」して管100を通って出て行く。なお、この排水操作の間は、弁102,106および116はずっと閉じられている。
【0033】
フィルタ試験モードにおいてはフィルタ20の完全性を点検する。この操作モードでは、排水弁132を閉じ、凝縮器弁142を閉じ、流れ制御装置122を制御して入ってくる水を妨げ、さらに弁152、106および116を閉じる。それから、弁92を開いて空気源からの空気を空気管90を通して外側チャンバ40に入れる。管90にそって配置した圧力センサ160(例えば、圧力変換器)が外側チャンバ40内の圧力を監視するのに使用される。好ましい実施の形態では、外側チャンバを所定の圧力(例えば約40psi(276kPa))に加圧する。圧力センサ160はフィルタ要素50からガスが拡散することで生じる圧力の低下を監視し、フィルタ20の作動状態を決定するのに使用される。圧力センサは前述の制御ユニットに連結するのが好ましい、制御ユニットにはフィルタ完全性試験の合否を操作者に指示する可視または音声の指示器が含まれる。フィルタ完全性試験が完了した後、弁142を開き、空気を凝縮器に放出することでフィルタ内の圧力を抜く。
【0034】
消毒溶液用にフィルタ要素50を通って流れる流体の方向と、濾過操作の間に加圧水の濾過のためにフィルタ要素50を通って流れる流体の方向とは逆になるので、本発明が提供するフィルタ20の洗浄は改良されたものとなる。さらに、消毒溶液をフィルタ要素50に移す前に、フィルタ20から水が除去されるので、消毒溶液の濃度勾配がなくなる。
【0035】
本明細書を見て理解する際に、他人には他の修正や変更が生じうる。このような修正および変更はすべて特許請求の範囲またはそれと同等なものである限り、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【0036】
本発明は一定の部分および部分の配置において具体的な形態をとり、その好ましい実施形態は明細書で詳細に記述し、かつ一部を形成する付帯する図面で説明する。
【図1】内部を示すため部分的に剥がした、フィルタを含む濾過システムの斜視図である。
【図2】図1に示す濾過システムの概略図である。
【図3】図1に示す濾過システムの概略図であって、典型的な流体細菌システムに関連して使用され、充填モード操作中の図である。
【図4】図1に示す濾過システムの概略図であって、典型的な流体細菌システムに関連して使用され、循環モード操作中の図である。
【図5】図1に示す濾過システムの概略図であって、典型的な流体細菌システムに関連して使用され、排水モード操作中の図である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
(a)濾過すべき流体の源と連通する第1の入口ポートを有する第1のチャンバと、(b)少なくとも1つのフィルタポートを有する第2のチャンバと、(c)第1のチャンバと第2のチャンバの間に配置されたフィルタ要素と、(d)ドレンと連通する第1の出口ポートとが含まれるフィルタを操作する方法であって、
第1の入口ポートからフィルタ内に流体を受け取り、
第1のチャンバからフィルタ要素を通して第2のチャンバにフィルタ内の流体を通過させて流体を濾過し、
前記少なくとも1つのフィルタポートを通して、濾過された流体を第2のチャンバから取り除き、
第1の入口ポートを閉じ、
第1の出口ポートを開けてフィルタから排水し、
少なくとも1つのフィルタポートを通してフィルタ内に消毒溶液を受け取り、
第2のチャンバからフィルタ要素を通して第1のチャンバに消毒溶液を通過させて、フィルタ要素を効果的に洗浄する
工程からなる方法。
【請求項2】
フィルタ内に圧縮ガスを受け取る工程がさらに含まれる請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記第1のチャンバと連通する第2の入口ポートを通してフィルタ内に前記圧縮ガスを受け取り、第1の出口ポートを通して前記第1のチャンバから流体を押し出す、請求項2に記載の方法。
【請求項4】
前記少なくとも1つのフィルタポートの第1のポートを通して前記第2のチャンバに前記圧縮ガスを受け取り、前記少なくとも1つのフィルタポートの第2のポートを通して前記第2のチャンバから流体を押し出す、請求項2に記載の方法。
【請求項5】
前記フィルタに受け取る前に前記圧縮ガスを濾過する、請求項2に記載の方法。
【請求項6】
前記流体は水である、請求項1に記載の方法。
【請求項7】
前記ガスは空気である、請求項1に記載の方法。
【請求項8】
前記第1のチャンバは外側チャンバであり、かつ前記第2のチャンバは内側チャンバである、請求項1に記載の方法。
【請求項9】
前記第1の出口ポートは前記第1のチャンバと連通する、請求項1に記載の方法。
【請求項10】
(a)第1のチャンバと、(b)第2のチャンバと、(c)第1のチャンバと第2のチャンバの間に配置されたフィルタ要素とを含むフィルタを操作する方法であって、
第1のチャンバからフィルタ要素を通して第2のチャンバに流体を通過させ、
フィルタから流体を排出し、
第2のチャンバからフィルタ要素を通して第1のチャンバに消毒溶液を通過させる
工程からなる方法。
【請求項11】
圧縮ガスをフィルタ内に押し込んで第1および第2のチャンバから流体を排出する工程がさらに含まれる請求項10に記載の方法。
【請求項12】
濾過システムであって、
濾過すべき流体の源と連通する第1の入口ポートを有する第1のチャンバと、
消毒溶液を受け取る少なくとも1つのフィルタポートを有する第2のチャンバと、
第1のチャンバと第2のチャンバの間に配置されたフィルタ要素と、
ドレンと連通する第1の出口ポート
とが含まれ、
第1のチャンバからフィルタ要素を通して第2のチャンバに流体を通過させることで流体を濾過し、かつ第2のチャンバからフィルタ要素を通して第1のチャンバに消毒溶液を通過させることでフィルタ要素を洗浄する濾過システム。
【請求項13】
圧縮ガスをフィルタ内に受け取るため前記第1のチャンバと連通する第2の入口ポートがさらに含まれ、圧縮ガスによって第1のチャンバから流体を押し出すことでフィルタ内の残留流体を排除する、請求項12に記載の濾過システム。
【請求項14】
前記圧縮ガスは空気である、請求項13に記載の濾過システム。
【請求項15】
前記少なくとも1つのフィルタポートの第1のポートを通して前記第2のチャンバ内に圧縮ガスを受け取り、前記少なくとも1つのフィルタポートの第2のポートを通して前記第2のチャンバから流体を押し出す、請求項12に記載の濾過システム。
【請求項16】
前記圧縮ガスは空気である、請求項15に記載のシステム。
【請求項17】
前記流体は水である、請求項12に記載のシステム。
【請求項18】
前記第1のチャンバは外側チャンバであり、前記第2のチャンバは内側チャンバである、請求項12に記載のシステム。
【請求項19】
前記第1の出口ポートは前記第1のチャンバと連通する、請求項12に記載のシステム。
【請求項20】
(a)第1のチャンバと、(b)第2のチャンバと、(c)第1のチャンバと第2のチャンバの間に配置されたフィルタ要素が含まれるフィルタを操作する方法であって、
圧縮空気を第1のチャンバに押し込み、
第1のチャンバを所定の圧力に加圧し、
圧縮空気がフィルタ要素を通って第2のチャンバ内に移っているとき、第1のチャンバの圧力の低下を検出し、
検出した圧力の低下によってフィルタの完全性を決定する
工程からなる方法。
【請求項21】
前記所定の圧力は約40psi(276kPa)である、請求項20に記載の方法。
【請求項22】
第1のチャンバを加圧している間に、少なくとも1つのフィルタポートを通して第2のチャンバから第2のチャンバ内の流体を排出する、請求項20に記載の方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公表番号】特表2007−503964(P2007−503964A)
【公表日】平成19年3月1日(2007.3.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−532974(P2006−532974)
【出願日】平成16年5月12日(2004.5.12)
【国際出願番号】PCT/US2004/014817
【国際公開番号】WO2004/103413
【国際公開日】平成16年12月2日(2004.12.2)
【出願人】(505214191)ステリス インク (25)
【Fターム(参考)】