JP2008238003A

JP2008238003A - カートリッジフィルタ及びそれを用いた濾過装置

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Publication number: JP2008238003A
Application number: JP2007079862A
Authority: JP
Inventors: Shinpei Kani; 真平可児; Ikumi Miyazaki; 郁巳宮崎
Original assignee: Kurabo Industries Ltd; Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurabo Industries Ltd; Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-10-09
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: JP5156245B2

Abstract

【課題】全体がフッ素樹脂から形成されたカートリッジフィルタにおいて、従来にはない濾過面積と除粒子性能を併せ持ち、しかも目詰まりの心配がない優れた通液性を有するカートリッジフィルタを提供すること。
【解決手段】四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜２の両面に熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体３を重ねたサンドイッチ状シート４を、ヒダ長さが内筒と外筒の間の距離と略等しい第１ヒダ５と、ヒダ長さを外筒側から前記第１ヒダの長さの１／３〜２／３の長さに留めた第２ヒダ６とが交互に配置されるようにプリーツ状に折り曲げて円筒状にした濾過材１において、四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜２に、平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が１．５ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎ以下のフィルタ膜を使用するとともに、プリーツ状に折り曲げて円筒状にしたサンドイッチ状シートの第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みを１ｍｍ以下にし、全ヒダ数Ａ（個）と第２ヒダの頂部上を通過する基準円の円周Ｌ（ｍｍ）とが、Ａ≧２Ｌの関係を満たすようにする。
【選択図】図２

Description

本発明は全体がフッ素樹脂から形成されているカートリッジフィルタとそれを用いた濾過装置に関し、特に、高い除粒子性能と、優れた通液性を兼ね備えたカートリッジフィルタ及びそれを用いた濾過装置に関する。

近年、膜分離技術の著しい進展に伴い、膜分離技術を用いた水や薬品等の超清浄化技術が食品、医薬品および半導体分野等の各分野に幅広く利用されている。特に半導体集積回路製造プロセスに於ける微細加工分野で必要とされる薬液の清浄化用として、フッ素樹脂等の膜を用いたプリーツ状フィルタエレメント、すなわち、四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜の両面に熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体を重ねたサンドイッチ状シートをプリーツ状に折り畳んで円筒状に融着したフィルタエレメントが開発されている（特許文献１）。

特に半導体分野では、ウエハの大口径化が行われる一方、クリーンルームのスペースの問題等で洗浄機本体のコンパクト化、言い換えれば使用部材のコンパクト化が強く要求されてきている。これらのコンパクト化に反して、一方では、メモリの高集積化に伴い薬液フィルタへの要求は厳しく、より高い除粒子性能、流量特性と、孔が小さく濾過面積の大きいフィルタが望まれている。従って、この種のフィルタには、コンパクト化と性能向上とを同時に満足させるものが求められている。そこで、本願出願人は、プリーツ状フィルタエレメントを内筒と外筒の間に内挿したカートリッジタイプのフィルタ（以下、「カートリッジフィルタ」ともいう）において、プリーツ状フィルタエレメントの折り畳みヒダの幅を一ヒダ毎に外筒と内筒の間の距離とほぼ等しく、残りを外筒側に前記距離の１／３〜２／３に留めた構成（すなわち、ヒダ長さが内筒と外筒の間の距離と略等しい第１ヒダと、ヒダ長さを外筒側から前記第１ヒダの長さの１／３〜２／３の長さに留めた第２ヒダとを交互に設けた構成）とすることにより、除粒子性能を落とすことなく、限られた容積内で濾過面積を拡大化でき、それによって、濾過流量の増大を図ることができることを提案した（特許文献２）。

特公平６−９６１０１号公報特開平１１−１１４３８２号公報

しかしながら、近時、例えば、半導体分野においては、更なるメモリの高集積化等から使用薬剤の清浄化の要求レベルも一層高くなっており、それに伴い薬液フィルタの濾過面積を更に大きくすることが要求されてきている。そこで、ヒダ数を更に増加させて（ヒダの詰め込み量を増加させて）、濾過面積を拡大させることを検討したところ、ヒダ数を増加させたにもかかわらず、流量が向上しないという問題に遭遇し、さらには、目詰まりを生じるおそれもでてきた。

このような事情に鑑み、本発明の解決課題は、全体がフッ素樹脂から形成されたカートリッジフィルタにおいて、従来にはない濾過面積と除粒子性能を併せ持ち、しかも目詰まりの心配がない優れた通液性を有するカートリッジフィルタを提供することであり、また、そのようなカートリッジフィルタを利用したコンパクトかつ高性能の濾過装置を提供することである。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、カートリッジフィルタの濾過材であるプリーツ状フィルタエレメントに使用する四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜の除粒子性能が一定レベルを超えてさらに向上すると、フィルタ膜自体の通液性は低下するものの、それの両面に重ねる熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体として、線径が十分に小さく、厚みの薄いネット状支持体を組み合わせることで、カートリッジ内における濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）の全ヒダ数（ヒダの詰め込み数）を増やして、濾過面積を拡大しても、カートリッジフィルタが極めて良好な通液性を示すことを知見し、該知見に基き更に研究を進めることで本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明は、
（１）筒壁に液体通過孔を有する内筒および外筒と、
該内筒及び外筒の間に折り畳まれて組み込まれた濾過材であって、四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜の両面に熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体を重ねたサンドイッチ状シートを、ヒダ長さが内筒と外筒の間の距離と略等しい第１ヒダと、ヒダ長さを外筒側から前記第１ヒダの長さの１／３〜２／３の長さに留めた第２ヒダとが交互に配置されるようにプリーツ状に折り曲げて円筒状にし、その両側縁部を液密に融着した濾過材と、
該濾過材の両端部全面と液密に融着されている熱可塑性フッ素樹脂製キャップとを有するカートリッジフィルタであって、
前記四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜の平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が１．５ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎ以下であり、
前記プリーツ状に折り曲げて円筒状にしたサンドイッチ状シートの第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みが１ｍｍ以下であり、かつ、全ヒダ数Ａ（個）と第２ヒダの頂部上を通過する基準円の円周Ｌ（ｍｍ）とが、Ａ≧２Ｌの関係にあることを特徴とする、カートリッジフィルタ、
（２）筒壁に液体通過孔を有する内筒および外筒と、
該内筒及び外筒の間に折り畳まれて組み込まれた濾過材であって、四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜の両面に熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体を重ねたサンドイッチ状シートを、ヒダ長さが内筒と外筒の間の距離と略等しい第１ヒダと、ヒダ長さを外筒側から前記第１ヒダの長さの１／３〜２／３の長さに留めた第２ヒダとが交互に配置されるようにプリーツ状に折り曲げて円筒状にし、その両側縁部を液密に融着した濾過材と、
該濾過材の両端部全面と液密に融着されている熱可塑性フッ素樹脂製キャップとを有するカートリッジフィルタであって、
前記四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜の平膜状態での０．０５５μｍのＰＳ標準粒子における除粒子性能が５０％以上であり、
前記プリーツ状に折り曲げて円筒状にしたサンドイッチ状シートにおける第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みが１ｍｍ以下であり、かつ、全ヒダ数Ａ（個）と第２ヒダの頂部を通る基準円の円周Ｌ（ｍｍ）とが、Ａ≧２Ｌの関係にあることを特徴とする、カートリッジフィルタ、及び
（３）上記（１）又は（２）記載のカートリッジフィルタと、該カートリッジフィルタを収容するハウジングとを有し、
前記ハウジングには、
外部からハウジング内に未濾過液を流入させる液流入口と、
該液流入口より流入した未濾過液が、前記カートリッジフィルタの外筒の筒壁に形成した貫孔を通って濾過材へ到り、濾過材を通過後、内筒の筒壁に形成した貫孔を通って内筒の内部に流れ出る濾過済液をハウジング外へ排出する液排出口とが、形成されていることを特徴とする、濾過装置、に関する。

本発明のカートリッジフィルタによれば、優れた除粒子性能のフィルタ膜にて、大きな濾過面積で、目詰まりの心配がない優れた通液性を確保して、濾過が成されるため、高効率の濾過作業をトラブルなく安定に実施することができる。従って、当該カートリッジフィルタを使用することで、濾過性能と信頼性が従来にない高いレベルで両立した濾過装置を実現することができる。

以下、本発明をその好適な実施形態に即して説明する。
図１は本発明のカートリッジフィルタの一例の正面図、図２（ａ）は該一例のカートリッジフィルタの横断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）中の要部を拡大して示した模式図図３は該一例のカートリッジフィルタを搭載した濾過装置の内部を示す一部断面図である。

本発明のカートリッジフィルタは、当該一例のカートリッジフィルタ１００に示されるように、内筒１１および外筒２１と、内筒１１及び外筒２１の間にプリーツ状に折り曲げて円筒状にして組み込まれたフッ素樹脂製の濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）１と、該濾過材１の両端部全面と液密に融着されている熱可塑性フッ素樹脂製キャップ３１Ａ、３１Ｂとを少なくとも有する構造体である。

濾過材（円筒型プリーツ状フィルタエレメント）１は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示されるように、四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜２の両面に熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体３を重ねたサンドイッチ状シート４を、ヒダ長さが内筒１１と外筒２１の間の距離と略等しい第１ヒダ５と、ヒダ長さを外筒２１側から第１ヒダ５の長さの１／３〜２／３の長さに留めた第２ヒダ６とが交互に配置されるようにプリーツ状に折り曲げて円筒状にし、その両側縁部を、例えば、通常のインパルスシーラー等により液密に融着したものである。

なお、サンドイッチ状シートの両側縁部の融着は、熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体の一側縁部を長くし、これを他の側縁部の外側にかぶせて一体に融着するか、或いは、両側縁部間に熱可塑性フッ素樹脂フィルムを挟んで融着する態様や、両側縁部に熱可塑性フッ素樹脂製シールカバーをかぶせて融着する態様であってもよい。なお、熱可塑性フッ素樹脂シールテープや熱可塑性フッ素樹脂製シールカバーを用いたサンドイッチ状シートの両側縁部間の融着の態様については、特許文献１を参照することができる。

四フッ化エチレン樹脂（以下、「ＰＴＦＥ」ともいう）製微細孔フィルタ膜２は、濾過膜として公知であり、機械的強度が弱く、また濾過圧によっても容易に変形するものである。従って、熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体３はＰＴＦＥ製微細孔フィルタ膜２が全面積にわたって濾過に有効に働くためのスペーサーであると同時に濾過圧によるＰＴＦＥ製微細孔フィルタ膜２の変形を防ぐ役割を担う。また、上記のように、サンドイッチ状シートの両側縁部の融着のための融着材となる。熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体３の素材としては、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、エチレン−四フッ化エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、三フッ化塩化エチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、エチレン−三フッ化塩化エチレン共重合樹脂（ＥＣＴＦＥ）、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶｄＦ）、フッ化ビニル樹脂（ＰＶＦ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂（ＥＰＥ）等の熱可塑性フッ素樹脂が挙げられる。また、含フッ素熱可塑性エラストマーおよびその他の含フッ素共重合樹脂も使用可能である。特に好ましくは、耐薬品性、耐熱性の点でＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＰＥ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、特にＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＰＥである。

本発明において、熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体３の形態はフッ素樹脂又は含フッ素熱可塑性エラストマーの繊維からなる平織布、融着不織布、成形ネット等である。

濾過材（円筒型プリーツ状フィルタエレメント）１の両端部にはその全面に熱可塑性フッ素樹脂製キャップ３１Ａ、３１Ｂが液密に融着されている。融着させるキャップ３１Ａ、３１Ｂはそれぞれ、中央開口部３２を有していてもよく、一方が中央開口部３２を有し、他方が中央開口部を有さないキャップであってもよい。キャップ３１Ａ、３１Ｂの底部はキャップが容易に変形しないようにある程度の厚さが必要であり、通常、厚さが１．５ｍｍ以上、好ましくは３〜８ｍｍ程度である。キャップに使用するフッ素樹脂としては前述のフッ素樹脂をいずれも使用できるが、耐薬品性の点で、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＰＥ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥまたはＥＣＴＦＥが好ましく、特に好ましくはＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＰＥである。かかるキャプ３１Ａ、３１Ｂと濾過材１の端部との融着は、濾過材１の端部をキャップと嵌合し、これをキャップ用金型中でキャップの溶融温度以上に加熱し、溶融したキャップ（フッ素樹脂）中に、該温度を維持したまま濾過材１の端部を徐々に挿入し一体に融着させる。その際、濾過材１はキャップが十分溶融するまでホルダーでゆるく保持し、キャップが十分溶融した段階でわずかな荷重、例えば１〜１００ｇ／ｃｍ^２をかけ、加熱を続けながら溶融したキャップ中に徐々に沈降させる。こうすることで、濾過材１の端部のサンドイッチ状シート４（ＰＴＦＥ製微細孔フィルタ膜２）のヒダ間にキャップの樹脂が浸入し液密に融着される。なお、この濾過材端部の沈降（押し込み）に要する時間、押込速度等については、特許文献１を参照すればよい。なお、別の方法として、キャップを金型中で予め溶融し、これに濾過材端部を徐々に挿入することによって融着させてもよく、その際、濾過材端部の挿入によりキャップの温度が低下した場合は、該キャップが再び溶融温度に達するのを待って、濾過材端部を押圧挿入してもよい。

内筒１１及び外筒２１はそれぞれその筒壁に複数の液体通過孔１２、２２を有する。内筒１１及び外筒２１は、濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）１をカートリッジ化するとともに、濾過作業中の濾過圧及びカートリッジフィルタの移送や設置作業等での外部衝撃等から濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）１を保護する機能を有する。また、内筒１１は濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）１を通過した濾過済液の取り出し流路を区画する役目もある。図３は当該一例のカートリッジフィルタ１００をハウジング１０１内に収容した濾過装置２００であり、図中の黒矢印はハウジング１０１の液体流入口１０２から流入した未濾過液を示している。ハウジング内に流入した未濾過液はカートリッジフィルタ１００の外筒２１に形成された液体通過孔２２からカートリッジフィルタ１００内に流入し、カートリッジフィルタの内筒（図示せず）を通って、キャップ３１Ａの中央開口部３２から、ハウジング１０１の液体排出口１０３を通って外部に排出される。

内筒１１及び外筒２１には、前述のフッ素樹脂のいずれも使用し得るが、耐薬品性と耐熱性の点でＰＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＰＥ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、特にＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＰＥが好ましい。また、カートリッジフィルタの用途によっては外筒３１にはステンレス、ハステロイＣ、Ｘ−アロイ、Ｈ−アロイ、ジェラニッケル等の材料を用いてもよい。

内筒１１及び外筒２１は、濾過材（円筒型プリーツ状フィルタエレメント）１の両端部とともに熱可塑性フッ素樹脂製キャップ３１Ａ、３１Ｂに融着してもよいが、内筒１１は濾過材（円筒型プリーツ状フィルタエレメント）１に内挿（内嵌）し、外筒２１は濾過材（円筒型プリーツ状フィルタエレメント）１の外装するだけにしてもよく、必ずしも、熱可塑性フッ素樹脂製キャップ３１Ａ、３１Ｂに融着する必要はない。

濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）１全体で一様に濾過が行われるように、内筒１１と外筒２１における複数の液体通過孔１２、２２は、図１に示されるように、筒壁全体に規則的に配列させるのが好ましい。なお、孔の大きさ、形状、孔の配置間隔等は、筒(部材）が自己支持性を消失しない範囲で任意に設定することができる。また、内筒１１及び外筒２１の筒壁の厚みも特に限定されないが、薄すぎると、濾過材の保護機能が低下し、厚すぎると、カートリッジフィルタの重量が大きくなって、取扱い性が低下する傾向となるので、１〜５ｍｍ程度とするのが一般的である。

本発明のカートリッジフィルタでは、
（Ａ）：濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）１を構成するサンドイッチ状シート４における四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜２が、平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が１．５ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎ以下（好ましくは１．０ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎ以下）となる通液性を有するものであること、
（Ｂ）：濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）１における第１ヒダ５と第２ヒダ６の重なり厚みが１ｍｍ以下（好ましくは０．９ｍｍ以下）であること、及び
（Ｃ）：濾過材（円筒型プリーツ状フィルタエレメント）の全ヒダ数Ａ（個）が第２ヒダ６の頂部を通る基準円Ｓ（図４参照）の円周をＬ（ｍｍ）としたときに、Ａ≧２Ｌの関係（好ましくはＡ≧２．２Ｌの関係）を満たすこと、が重要である。

すなわち、本発明のカートリッジフィルタでは、濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）１を構成するサンドイッチ状シート４における四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜２として、平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が１．５ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎ以下となる通液性を有するものを使用することが必須である（上記（Ａ））。このような通液性の四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜は、通常、平膜状態での０．０５５μｍのＰＳ（ポリスチレン）標準粒子における除粒子性能が５０％以上となる極めて高い除粒子性能を有する。なお、ここでの、「平膜状態での０．０５５μｍのＰＳ標準粒子における除粒子性能」とは、サンプル膜をエチルアルコールで濡らして通水後、濾過圧０．０７ＭＰａにて、０．０５５μｍのＰＳ標準粒子を含むＰＳ標準粒子調製液（ＪＳＲ社製「ＳＡＴＡＤＥＸ」０．０５５μｍ）を通液し、濾過液中のＰＳ標準粒子濃度をＵＶ分光計法にて測定し、ＰＳ標準粒子調製液からのＰＳ標準粒子の除去率を算出することで得られる。

上記の平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が１．５ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎ以下を示す四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜は、例えば、特公昭５１−１８９９１号公報、特公昭５６−１７２１６号公報又は特公平７−１１９３０３号などに記載されるような、四フッ化エチレン樹脂ファインパウダーのペースト押出によって得られる成形体を焼結後熱処理して結晶化度を高めた後、次いで一軸又は二軸に延伸を行なう方法で得ることができる。

また、本発明のカートリッジフィルタは、上記特定の通液性（除粒子性能）を有する四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜２と組み合せてサンドイッチ状シート（プリーツ状フィルタエレメント）４を構成する熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体３として、上記（Ｂ）で規定する第１ヒダ５と第２ヒダ６の重なり厚みが１ｍｍ以下となるものを使用することが必須である。上記（Ｂ）の「第１ヒダ５と第２ヒダ６の重なり厚み」とは、図５に示されるように、隣接する第１ヒダ５と第２ヒダ６の互いの外側のヒダ壁の外面間（すなわち、サンドイッチ状シートの４層分）の寸法（Ｌ１）のことであり、短寸のヒダである第２ヒダ６の略真中の位置おいて、第１ヒダ５と第２ヒダ６の互いの外側のヒダ壁の外面にマイクロメータ（ミツトヨ社製、Ｍ１１０−２５）の測定子を当接させて測定される。すなわち、プリーツ状フィルタエレメントにおけるヒダの繰り返しの基本単位の長さである。

第１ヒダ５と第２ヒダ６の重なり厚みが１ｍｍ以下であることは、従来のこの種のプリーツ状フィルタエレメントに比べてカートリッジ内でのヒダの厚みが薄く、特に、熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体の線径及び厚みが極めて小さいことを示している。かかる第１ヒダ５と第２ヒダ６の重なり厚みが１ｍｍ以下のプリーツ状フィルタエレメントを使用することで、カートリッジフィルタが良好な通液性を示す理由は定かではないが、かかる第１ヒダ５と第２ヒダ６の重なり厚みが１ｍｍ以下となるプリーツ状フィルタエレメントにおいて、上記（Ｃ）の式：Ａ≧２Ｌを満たす程度までヒダ数を増やす（すなわち、カートリッジ内のプリーツ状フィルタエレメントの詰め込み量を多くする）ことで、各ヒダが濾過に好適な形状に保持されつつ、カートリッジ内に通液しやすい隙間が形成されるものと考えられる。

上記の線径及び厚みが極めて小さい熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体としては、例えば、ＰＦＡ製ネットで、線径０．０３〜０．１ｍｍ（好ましくは０．０４〜０．０８ｍｍ）、６０〜２５０メッシュ（好ましくは１００〜２３０メッシュ）、厚み５０〜２００μｍ（好ましくは６０〜１５０μｍ）程度のものが用いられる。

本発明のカートリッジフィルタにおいて、四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜の平膜状態での通液性が低くなりすぎる（除粒子性能が高くなりすぎる）と、差圧が大きくなりすぎ、濾過装置に負荷がかかると共に目詰まりが増えることとなるので、四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜は、平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が０．３ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎ以上であるのが好ましい。また、第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みが小さすぎると、濾過対象の薬液がヒダの奥まで入り込むことができなくなり、目詰まりを引き起こし、却って流量が低下するおそれがある。したがって、第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みは０．５ｍｍ以上であるのが好ましい。さらに、プリーツ状フィルタエレメントの全ヒダ数Ａ（個）が多すぎると、フィルタ膜の詰めすぎにより、濾過対象の薬液がヒダの奥まで入り込むことができなくなり、目詰まりを引き起こし、却って流量が低下するおそれがある。このため、プリーツ状フィルタエレメントの全ヒダ数Ａ（個）は、Ａ≦３Ｌの関係を満たすものが好ましい。

図３に示されるように、本発明のカートリッジフィルタ１００は、液流入口１０２と液排出口１０３を有するハウジング１０１に収納されて、濾過装置（本発明の濾過装置）２００を構成する。外部から液流入口１０１より流入した未濾過液（図中の墨付き矢印）は、カートリッジフィルタ１００の外筒２１の筒壁に形成した貫孔２２を通って濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）１へ到り、濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）１を通過後、内筒１１の筒壁に形成された貫孔１２（図１参照）を通って、内筒１１の内部に流れ出る。

図６は濾過装置２００内の液体の流れを模式的に示した図であり、内筒１１の内部に流れ出た濾過済液（図中の白抜き矢印）は、キャップ３１Ａの中央開口部３２を通って液体排出口１０３から外部に排出される。

なお、図３に示されるように、ハウジング１０１は、カートリッジフィルタ１００の収容スペースを有する容器体１０１Ａと、液流入口１０２及び液排出口１０３を有する蓋部材１０１Ｂとを有し、これらを連結することで、カートリッジフィルタ１００が内包される構造になっている。なお、容器体１０１Ａと蓋部材１０１Ｂの連結は、図３に示すような、両者を拘持するグリップ部材１０４を用いて行ってもよいが、容器体１０１Ａと蓋部材１０１Ｂとに両者が嵌着する構造部を形成し、容器体１０１Ａと蓋部材１０１Ｂのみで連結されるようにしてもよい。

なお、蓋部材１０１Ｂにはカートリッジフィルタ１００のキャップ３１Ａが螺合する凹部が形成されており、カートリッジフィルタ１００は蓋部材１０１Ｂに着脱可能に取り付けられる。カートリッジフィルタ１００は所定期間使用し、濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）１が消耗したら、新しいものと取り替えられる。

ハウジング１０１（容器体１０１Ａ、蓋部材１０１Ｂ）は、通常、前述のフッ素樹脂にて構成されるが、耐薬品性の点で、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＰＥ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥまたはＥＣＴＦＥが好ましく、特に好ましくはＦＥＰ、ＰＦＡ、ＥＰＥである。

以下、実施例と比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下に記載の実施例によって限定されるものではない。

［比較例１］
平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が３．４ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎの四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜（０．０５５μｍのＰＳ標準粒子における除粒子性能１０％）の両面に、ネット線径が０．１０ｍｍ、６０メッシュ、厚みが２００μｍのＰＦＡ製のネット支持体を重ねたサンドイッチ状シートを、第１ヒダ（ヒダ長さ：１７ｍｍ）と第２ヒダ（ヒダ長さ：９ｍｍ）を交互に、全ヒダ数が３００個となるように折り畳んで、シートの両側端を融着し、長手方向の両端にＰＦＡキャップを嵌め込んで融着固定して円筒状のプリーツ状フィルタエレメントを作製した（濾過面積：１．８ｍ^２）。第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みは１．４ｍｍであった。次に、こうして得たフィルタエレメントをＰＦＡ製の外筒（内径：８０ｍｍ、壁厚：２ｍｍ）と、ＰＦＡ製の内筒（外径が４６ｍｍ、壁厚２ｍｍ）の間の隙間に挿入して、カートリッジフィルタを作製した。なお、上記における、第２ヒダの頂部上を通過する基準円の円周Ｌは１９５ｍｍである。

下記の表１はかかるカートリッジフィルタのエタノール流量測定データであり、差圧と、エタノール流量（実測値、計算値）との関係を示す。なお、エタノール流量の測定は以下のようにして行った。

まず、カートリッジフィルタをハウジング１０１中にセットする。つづいて、エタノール薬液層と液流入口１０２とをマグネットポンプを介して接続する。なお、この配管の途中に圧力調整用弁付きバイパス配管を設けておく。さらに、液排出口１０３からエタノールが薬液層に循環できるような配管を設ける。

以上のように設置された濾過装置について、まずポンプを作動させ、エタノールを循環し、内部エアーを抜く。その後、ハウジング部分に設けた液流入口側圧力計及び液排出口側圧力計の圧力値を測定するとともに、一定時間の流量を測定し、１分間あたりの流量に換算することにより、エタノール流量値を得る。つづいて、バイパス弁を調整し、液流入口１０２側及び液排出口１０３側の差圧を変化させ、上記と同様に一定時間の流量を測定し、１分間あたりの流量を求める。少なくとも差圧４点以上について流量測定を行うこととする。

［比較例２］
平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が３．４ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎの四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜（０．０５５μｍのＰＳ標準粒子における除粒子性能１０％）の両面に、ネット線径が０．０５ｍｍ、２００メッシュ、厚みが１００μｍのＰＦＡ製のネット支持体を重ねたサンドイッチ状シートを、第１ヒダ（ヒダ長さ：１７ｍｍ）と第２ヒダ（ヒダ長さ：９ｍｍ）を交互に、全ヒダ数が４５０個となるように折り畳んで、シートの両側端を融着し、長手方向の両端にＰＦＡ製キャップを嵌め込んで融着固定してプリーツ状フィルタエレメントを作製した（濾過面積：２．７ｍ^２）。第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みは０．８ｍｍであった。こうして得たフィルタエレメントを、比較例１と同じ外筒及び内筒の間に挿入して、カートリッジフィルタを作製した。なお、比較例１と同様に、第２ヒダの頂部上を通過する基準円の円周Ｌは１９５ｍｍである。

下記の表２はかかるカートリッジフィルタのエタノール流量測定データであり、差圧と、エタノール流量（実測値、計算値）との関係を示す。

［実施例１］
平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が０．５８ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎの四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜（０．０５５μｍのＰＳ標準粒子における除粒子性能９９％）の両面に、ネット線径が０．０５ｍｍ、２００メッシュ、厚みが１００μｍのＰＦＡ製のネット支持体を重ねたサンドイッチ状シートを、第１ヒダ（ヒダ長さ：１７ｍｍ）と第２ヒダ（ヒダ長さ：９ｍｍ）を交互に、全ヒダ数が４５０個となるように折り畳んで、シートの両側端を融着し、長手方向の両端にＰＦＡキャップを嵌め込んで融着固定してプリーツ状フィルタエレメントを作製した（濾過面積：２．７ｍ^２）。第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みは０．９ｍｍであった。こうして得たフィルタエレメントを、比較例１と同じ外筒及び内筒の間に挿入して、カートリッジフィルタを作製した。なお、上記における、第２ヒダの頂部上を通過する基準円の円周Ｌは１９５ｍｍとなる。

下記の表３はかかるカートリッジフィルタのエタノール流量測定データであり、差圧と、エタノール流量（実測値、計算値）との関係を示す。

［比較例３］
実施例１で使用した四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜（０．０５５μｍのＰＳ標準粒子における除粒子性能９９％）の両面に、ネット線径が０．１０ｍｍ、６０メッシュ、厚みが２００μｍのＰＦＡ製のネット支持体を重ねたサンドイッチ状シートを、第１ヒダ（ヒダ長さ：１７ｍｍ）と第２ヒダ（ヒダ長さ：９ｍｍ）を交互に、全ヒダ数が３００個となるように折り畳んで、シートの両側端を融着し、長手方向の両端にＰＦＡ製キャップを嵌め込んで融着固定してプリーツ状フィルタエレメントを作製した（濾過面積：１．８ｍ^２）。なお、第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みは１．４ｍｍであった。次に、こうして得たフィルタエレメントを比較例１と同じ外筒及び内筒の間に挿入して、カートリッジフィルタを作製した。

下記の表４はかかるカートリッジフィルタのエタノール流量測定データであり、差圧と、エタノール流量（実測値、計算値）との関係を示す。

比較例１、２のカートリッジフィルタで使用したフィルタ膜は、平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が３．４ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎという、通液性の高い（除粒子性能は低い）フィルタ膜であり、比較例１のように、総ヒダ数が少なく、濾過面積がさほど大きくない範囲（濾過面積：１．８ｍ^２）では、カートリッジフィルタは良好な通液性を示し、安定した濾過作業を行えるが、比較例２のように、総ヒダ数を増やして、カートリッジフィルタ全体の濾過面積を従来のこの種のカートリッジフィルタにはなかった２．７ｍ^２まで拡大させると、カートリッジフィルタの通液性が著しく低下して、フィルタ膜にかかる負荷が大きくなって、安定な濾過作業が継続されにくいものとなってしまう（フィルタ膜の寿命低下や目詰まり等を起す危険性が高くなる）。

これに対し、実施例１のカートリッジフィルタは、フィルタ膜に、平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が０．５８ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎという、除粒子性能が極めて高く、通液性が低いフィルタ膜を使用し、総ヒダ数を、比較例２と同様の４５０個にして、カートリッジフィルタ全体における濾過面積を従来のこの種のカートリッジフィルタにはなかった２．７ｍ^２まで拡大させているが、優れた通液性を有しており、安定した濾過作業を行えるものであることが分かる。

なお、比較例３のカートリッジフィルタは、実施例１で使用した平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が０．５８ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎであるフィルタ膜を使用し、ネット支持体に従来汎用の比較的線径、厚みが大きいものを使用し、全ヒダ数を３００個（濾過面積：１．８ｍ^２）にして、カートリッジ内のプリーツ状フィルタエレメントの詰め込み量を少なくしたものであり、実施例１のカートリッジフィルタの通液性（表３のＥｔＯＨ流量の理論に対する実測）は、実施例１よりもヒダ数を大きく減少させた比較例３のカートリッジフィルタのそれ（表４とのＥｔＯＨ流量の理論に対する実測）と大差がなく、実施例１のカートリッジフィルタが通液性を損なうことなく、濾過面積を拡大できていることが分かる。

［実施例２］
平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が１．２５ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎの四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜（０．０５５μｍのＰＳ標準粒子における除粒子性能５０％）の両面に、ネット線径が０．０５ｍｍ、２００メッシュ、厚みが１００μｍのＰＦＡ製のネット支持体を重ねたサンドイッチ状シートを、第１ヒダ（ヒダ長さ：１７ｍｍ）と第２ヒダ（ヒダ長さ：９ｍｍ）を交互に、全ヒダ数が４５０個となるように折り畳んで、シートの両側端を融着し、長手方向の両端にＰＦＡ製キャップを嵌め込んで融着固定してプリーツ状フィルタエレメントを作製した（濾過面積：２．７ｍ^２）。なお、第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みは０．９ｍｍであった。こうして得たフィルタエレメントを、比較例１と同じ外筒及び内筒の間に挿入して、カートリッジフィルタを作製した。

下記の表５はかかるカートリッジフィルタのエタノール流量測定データであり、差圧と、エタノール流量（実測値、計算値）との関係を示す。

表５から、実施例２のカートリッジフィルタも、平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が１．２５ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎという、除粒子性能が極めて高いものであり、濾過面積を従来のこの種のカートリッジフィルタにはなかった２．７ｍ^２まで拡大させているが、実施例１と同様に優れた通液性を有しており、安定した濾過作業を行えるものであることが分かる。

本発明のカートリッジフィルタの一例の正面図である。図（ａ）は図１のカートリッジフィルタの横断面図、図（ｂ）は図（ａ）の要部を拡大した模式図である。図１のカートリッジフィルタを搭載した濾過装置のハウジング内部を示す図である。本発明のカートリッジフィルタのフィルタエレメントにおける第２ヒダの頂部上を通過する基準円を説明する図である。本発明のカートリッジフィルタのフィルタエレメントにおける第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みの測定方法を説明する図である。濾過装置内の液体の流れを模式的に示した図である。

符号の説明

１濾過材（プリーツ状フィルタエレメント）
２四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜
３熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体
４サンドイッチ状シート
５第１ヒダ
６第２ヒダ
１１内筒
２１外筒
１００カートリッジフィルタ

Claims

筒壁に液体通過孔を有する内筒および外筒と、
該内筒及び外筒の間に折り畳まれて組み込まれた濾過材であって、四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜の両面に熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体を重ねたサンドイッチ状シートを、ヒダ長さが内筒と外筒の間の距離と略等しい第１ヒダと、ヒダ長さを外筒側から前記第１ヒダの長さの１／３〜２／３の長さに留めた第２ヒダとが交互に配置されるようにプリーツ状に折り曲げて円筒状にし、その両側縁部を液密に融着した濾過材と、
該濾過材の両端部全面と液密に融着されている熱可塑性フッ素樹脂製キャップとを有するカートリッジフィルタであって、
前記四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜の平膜状態での差圧７０ｋＰａ時のエタノール流量が１．５ｍＬ／ｃｍ^２・ｍｉｎ以下であり、
前記プリーツ状に折り曲げて円筒状にしたサンドイッチ状シートの第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みが１ｍｍ以下であり、かつ、全ヒダ数Ａ（個）と第２ヒダの頂部上を通過する基準円の円周Ｌ（ｍｍ）とが、Ａ≧２Ｌの関係にあることを特徴とする、カートリッジフィルタ。
筒壁に液体通過孔を有する内筒および外筒と、
該内筒及び外筒の間に折り畳まれて組み込まれた濾過材であって、四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜の両面に熱可塑性フッ素樹脂製ネット支持体を重ねたサンドイッチ状シートを、ヒダ長さが内筒と外筒の間の距離と略等しい第１ヒダと、ヒダ長さを外筒側から前記第１ヒダの長さの１／３〜２／３の長さに留めた第２ヒダとが交互に配置されるようにプリーツ状に折り曲げて円筒状にし、その両側縁部を液密に融着した濾過材と、
該濾過材の両端部全面と液密に融着されている熱可塑性フッ素樹脂製キャップとを有するカートリッジフィルタであって、
前記四フッ化エチレン樹脂製微細孔フィルタ膜の平膜状態での０．０５５μｍのＰＳ標準粒子における除粒子性能が５０％以上であり、
前記プリーツ状に折り曲げて円筒状にしたサンドイッチ状シートにおける第１ヒダと第２ヒダの重なり厚みが１ｍｍ以下であり、かつ、全ヒダ数Ａ（個）と第２ヒダの頂部を通る基準円の円周Ｌ（ｍｍ）とが、Ａ≧２Ｌの関係にあることを特徴とする、カートリッジフィルタ。
請求項１又は２記載のカートリッジフィルタと、該カートリッジフィルタを収容するハウジングとを有し、
前記ハウジングには、
外部からハウジング内に未濾過液を流入させる液流入口と、
該液流入口より流入した未濾過液が、前記カートリッジフィルタの外筒の筒壁に形成した貫孔を通って濾過材へ到り、濾過材を通過後、内筒の筒壁に形成した貫孔を通って内筒の内部に流れ出る濾過済液をハウジング外へ排出する液排出口とが、形成されていることを特徴とする、濾過装置。