JP2007117980A - 限外濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続繰り返し濾過を続けることができ、濾液として排出した量を希釈液で供給しつつ撹拌しながら、異物の混入なしに定量的な濾過精製を自動的に行う装置を提供する。
【解決の手段】 これまで不確実であった限外濾過や透析作業であったが、密閉環境で被濾過液を繰り返し濾過しながら、希釈液を適量供給するのが理想であることは分かっていた。本発明ではこの理想を実現すべく、密閉回路での被濾過液の濾過膜部への送り出しと、その撹拌を気体の圧力と自動弁の操作で実現し、２つの容器への送り出し方向の切換えと希釈液の適正補給は、電子秤による連続計量による信号で、自動切換え弁を駆動し実現した。しかも機械式ポンプを用いずにこれを実現したから、簡素で故障が少なく、微量成分の混入の懸念も無く、残液の無駄などが少なくなり、完全自動化と省スペースを実現した。
【選択図】 図１

Description

発明が属する技術分野

本発明は、限外濾過装置及び透析装置に関するものである。

従来、限外濾過装置は、被濾過液を機械式ポンプ等で濾過膜に接触経由して１方向に他の容器へ送る方法であるが、この方法では、濾過は１回しか行われないから、濾過精製は不十分であり、容器の送り側、受け側を交換しつつこの作業を何度も繰り返し行う必要がある。

この濾過で、溶液と低分子量成分が濾液として外部に排出され、被濾過液は減少し、粘度の上昇が生じ、液の循環に支障をきたすので、水等の希釈液を補充し撹拌しなければならないが、これらの容器交換、希釈液の補充と容器内の撹拌は、空気中の開放状態でおこなわれている。

発明が解決しょうとする課題

高分子化学合成に係わる一連の作業の中で、不純物を除去する濾過精製作業は目的の合成物を得るために重要な工程であるが、上述のように、容器の交換と希釈液の補充、更に撹拌を開放状態で都度手作業により行っている。

このような開放状態での手作業は、定量的な処理を目的精度まで計画的に行うべき処理にはなりにくい難いばかりか、不純物を除去しようとする作業の目的に反し、空中の浮遊異物、特にカビの胞子、細菌などの混入は避けられず、その後の処理に大きな影響を与え目的の合成の成否に大きな災いとなるものである。

また、被濾過液の循環や希釈液補充に機械式ポンプを用いることは構造を複雑にし、故障の原因ともなるのであるが、用いられるポンプは比較的定量性のあるギアポンプ、チューブポンプ、ダイアフラムポンプなどであり、夫々以下のような欠点がある。

ギアポンプはギアの接触磨耗による被濾過液への微量成分の混入、チューブポンプ、ダイアフラムポンプはチューブ、ダイアフラムの寿命が短いここと、ポンプ内部に残ってしまう液量が多く、実験室レベルの少量の精製では、無駄が多くなる等の点である。

このように、限外濾過は問題が多いため、透析により精製を行うケースも多いのであるが、透析にもより多くの問題があり目的を達しているとは言い難く、以下のようである。

透析では被濾過液を半透膜の袋に封入し、希釈液に相当する低浸透圧の液に浸漬し、被濾過液の低分子量成分が半透膜を通過し、浸漬された希釈液に透出されるが、希釈液も同様に半透膜を通過し被濾過液を希釈する形で浸透する。しかし長時間行うはずの透析では希釈液の浸透の圧力で、半透膜の袋が破けたりする事故は珍しくないばかりか、どれ程低分子量成分が透出したかは計量の方法が無く、不明確、不確定であったりで、定量的な処理とは言い難いものであった。

このように、透析では事故が多いこと、定量的な処理とはいい難いことから、設備や装置があれば、限外濾過をすべきところであるが、以上に述べたように限外濾過にも問題が多く完全なものではないことから、普及の障害になっている。

課題を解決するための手段

本発明は、より精製度の高い処理を可能にする限外濾過装置に関するものであるが、容器の交換作業を不要とすべく、被濾過液が濾過膜に接触経由して、二つの容器の間を往復循環するように配管を接続し、これに設けた複数の自動弁の操作を、電子秤の計量信号によりおこなうことで、被濾液が二つの容器間の往復循環をするようにした。

そして、被濾液の往復循環、爆気撹拌、希釈液の補充などの動力を、全て空気圧や他の気体の圧力とすることで、機械式ポンプや撹拌機を用いずに同時におこない、また濾液排出の減量分を、二つの電子秤の合算信号で感知し、自動的に希釈液を補充するようにしたばかりか、この気体の圧力を動力とすることで、系全体を密閉回路とした。

発明の効果

上述したように、本発明の限外濾過装置は、従来の濾過透析などの精製作業における、頻繁な容器の交換や、回路の切り替えを伴う監視作業を、循環回路の自動切換えにより不要にし、希釈液の補充と撹拌作業も自動化、定量化し、開放作業による外部からの異物の混入の問題も密閉回路とすることで解決し、機械式ポンプを用いる構造上の欠点も気体の圧力を動力とすることで実現したから、限外濾過、透析に関するすべての問題を解決するばかりか、少スペースと装置の一体簡略化により、確実高精度の濾過精製が簡単かつ確実におこなえるようにしたものである。

以下、翻案の実施例を図１に基づき詳述する。
図１において、１は液の循環、供給、撹拌の動力になるべき圧縮気体供給装置であるが、配管１ａにより、フィルター２に接続され、気体中の不純物を除去し、自動弁３から配管４及び１６に接続され、清浄な圧縮気体が供給される。

先ず、配管４に流れる気体は、配管４ａ、４ｂから夫々被濾過液容器５及び６に導かれ、各底部から被濾過液を撹拌しながら泡となって容器内に充満するが、容器排気弁である自動弁７は三方弁で、容器５では排気用配管７ａを閉じているので加圧され、中の被濾液Ａは配管９ａを通過し自動三方弁９に圧送され、この時の弁の方向条件により、配管１０を通って、濾過膜部１１に達する。

ここで、被濾液は濾過膜に接し、低分子量の成分は配管１３より容器１４へ濾液１５として排出されるが、大分子量の成分は配管１２から自動三方弁８に至り、この時の弁の方向条件により、配管９ｂを経て容器６には流れるが、配管２１方向には自動弁２０が閉じているので液が流れることはない。

しかし、常時、配管４ｂより圧縮気体が容器６にも送られ被濾過液Ｂを撹拌しつつ充満するが、自動三方弁７の方向条件により、配管７ｂを通じ容器６は大気中に開放されており、容器６は加圧されることはない。故に、自動三方弁７、８、９の上記の方向条件では、容器６内の被濾過液Ａは一方的に容器６に送られ被濾過液Ｂとして溜まり、容器５の被濾過液が無くなるまで続くことになる。

この時、容器５、６は夫々電子秤２３ａ、２３ｂの上に設置されていて、常にその重さが計量されており、容器５の被濾過液が所定の重さ以下になった場合、容器内が空であることを感知し自動三方弁７、８、９にこれまでと反対の流路切換えの信号を与える。これにより、被濾液の流れはこれまでとは反対に、容器６から濾過膜部１１を経由し、容器５の方へ移動する流れとなり、この動作を繰り返す。

更に、この電子秤２３ａ、２３ｂは、容器５、６の両方の合算重量も感知していて、濾過膜部１１で濾液１５として排出されたことによる被濾過液の減量を感知し、自動弁２０を開くことで、配管１６から、タンク１７に加圧された気体の圧力により、希釈液１８が自動弁２０、配管２１より、配管１２に接続して自動三方弁８を経由し、この図では容器６に希釈液が補充され、同時に４ｂより供給されている気体の泡により撹拌される。そして、補充量が濾液排出前の、容器５、容器６の合計重量まで補充されたときに、自動弁２０は閉じ供給は止まる。このように、濾液が排出され被濾液の重量が減ったのと同じ重量分だけ都度、希釈液が自動供給され、無人自動密閉運転を繰り返し行うことができる。

この運転を繰り返し続けると、タンク１７の希釈液１８が無くなり、レベルスイッチ２２が作動することで、自動弁３が閉じ、圧縮気体の供給が止まるので、被濾液の循環が止まり、濾過精製が完了し密閉状態のまま自動停止しその後の処理を待つことになる。

この運転完了を確認後は、濃縮を行う必要があるが、手動弁２３を閉じとし、希釈液の供給補充を停止し再度運転を行えば、これまで伸べたように被濾過液は容器５と容器６の間を、濾過膜部１１を経由して繰り返し循環し、微量残っている低分子量成分とこれまでに補給された希釈液が濾液として排出され、被濾過液を同様に密閉状態のまま自動的に濃縮することもできる。

なお、本実施例では記載していないが、各配管回路には減圧弁、流量調節弁を夫々取り付け、圧力や流量の調整を図ることができる。

発明の効果

本考案は以上詳述した如くに構成したから、下記の効果を奏する。
▲１▼運転の動力に圧縮気体を用いることで、機械式ポンプを用いずに液循環が可能となり、この気体で液の撹拌も行う事ができるようにしたから、ポンプ、撹拌機などが不要となり構造が簡単で故障が少ない装置となった。
▲２▼密閉回路を構成したことで、取り扱い処理中の異物の混入を完全に防止できるようになった。
▲３▼機械式ポンプを用いないので、管路装置内に残る液量も少なく、無駄が少いばかりか小型省スペース化が図られた。
▲４▼被濾過液の容器を電子秤で計量する構造としたことで、濾液排出と希釈液の追加供給とその量の制御が可能になり、完全自動連続運転を実現した。
▲５▼希釈液の供給を停止した運転を行えば、被濾過液の濃縮も行うことができる。

本発明の実施例に係わる限外濾過装置の全体図である。

符合の説明

１ 圧縮気体発生装置または、装置からの圧縮気体の供給
３ 圧縮気体、供給停止自動弁
５・６ 被濾過液容器
７ 被濾過液容器排気切換え、自動３方弁
８ 濾過後の被濾液戻り自動３方弁
９ 被濾過液送り児童３方弁
１１ 濾過膜部
１７ 希釈液タンク
２０ 希釈液供給自動弁
２２ 希釈液タンク空信号用液面センサー
２３ａ・２３ｂ 被濾液計量電子秤
２４ 希釈液供給手動弁

Claims (2)

1. 濾過精製しようとする液（以下、被濾過液という）の濾過循環が、２つの容器の間で濾過膜に接触経由して繰り返されるように配管し、複数の自動弁の切り替えでこれをおこない、濾液排出による減量分と補充すべき希釈液の量を、２つの容器を計量する電子秤の計量信号により制御しながら、繰り返し自動運転をおこなう限外濾過装置。
2. 被濾過液の循環濾過と、希釈液の補充及び容器内の撹拌を、フィルターを通過した清澄な気体の圧力でおこなうことで、機械式ポンプを用いずに密閉回路を構成した請求項１記載の限外濾過装置。

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