JP2010058081A - 限外濾過膜取り付け保持器 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の限外濾過膜ホルダーは、工業的に成型された使い捨ての膜一体型モジュールか、平膜単体が取り付けられる加圧容器式の保持器に限られていた。ここでは、膜表面での被濾過液の流れと圧力を膜全面に均等均一にすることで、膜の効率と使用時間の向上を図り、より低価格な膜単体を利用できる膜ホルダーを提供する。
【解決手段】限外濾過膜ホルダーにおいて、二枚の板１、２で膜を挟む構造とし、板１の中央から膜７に対し被濾液を加圧供給し、膜７の外周部に微細な隙間を有するスペーサー８を配置することで、膜面の液の流れが放射状に均一均等に流れるようにした。これにより、膜面の液の停滞、濃度斑が無くなり膜面全体での均一な濾過と性能維持が確保でき膜７の寿命も延ばすことができるものである。また、二枚の板で膜を挟む構造とすれば膜の交換も簡単に確実に行えるものである。
【選択図】図１

Description

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。

限外濾過装置では被濾過液を加圧し、濾過膜（以後、膜と言う）に接触経由して流すことで、より低分子量の物質を膜外に透過させることで、濾過精製を進行することができるが、膜は薄い高分子膜であるので被濾過液の圧力や取り扱い等で破損せぬように保持器（以後、ホルダーと言う）に収められる。

このホルダーには、既に膜がセットされ工業的に一体に成型組み立てされた分解再組み立てのできない一体型の使い捨てタイプと、平面の膜単体を取り付け組み立てることができ、繰り返し使用することが可能なタイプのホルダーの二種類がある。

工業的に一体成型製作されたものは、膜面に対し被濾過液が均一に斑なく流れるように詳細に流路設計され、金型を用いて膜とホルダー部が流路の成型を含め同時一体に成型されているから、膜面からの均一な濾過と、膜面の詰まりも防止する効果を有し、膜本来の寿命近くまで効率の良い濾過が可能である。しかし、このタイプは構造が複雑で、膜の交換ができず、高価な本体ごと使い捨てとなり、主に価格面で高価なことが普及を妨げている。

また、安価な単純平膜を用いる組み立て式のホルダーは、膜面での液の流れの制御ができないため、停滞や詰まりを生じ膜本来の性能を維持できず、目的の濾過を行うためには何度もこれを繰り返す必要があり、多くの時間を要するためこれも普及していない。

限外濾過において、膜表面の液の流れが均一で斑がなく、同時に均一な加圧が実現できれば、より効率的な濾過と、膜の詰まりも少なく、より寿命を延ばせることは分かっていたが、一般的に液の流れは常に流れ易い部分に偏って流れるから、簡単にはそれを実現できなかった。

これまでの、膜単体を取り付けることのできる膜保持器は、加圧可能な容器の底面に膜を固定し、被濾過液を容器に満たし加圧することで膜を透過し濾過する方法で、膜面に均一な流れを発生させるものではなかった。この方法では容器内の攪拌、循環は可能でも、膜面に均一な被濾過液の斑の無い流れを得る事はできないから、膜面での均一な濾過ができないばかりか、膜面の近くでの液の停滞による濃度、粘土の上昇による膜の詰まりを生じ易く、この一回の処理で十分な濾過精製は難しかった。

ここで提供する膜ホルダーはこのような従来の欠点を解決し、膜面に接する被濾過液の流れを均一にし、斑を無くすることで、膜の詰まりを防止し、膜の性能を維持し、膜寿命をも延ばすことができ、更に膜の交換も可能にする膜ホルダーを提供するものである。

膜面の直近に被濾過液を斑無く流すことで、膜面からの均一な濾過と、膜の詰まりを防止できることは述べたが、本発明は以下の方法と構造でこれを実現するものである。

液の圧力で変形しない材料でできた二枚の平板を重ね合わせ、その外周部分を液が漏れないように柔軟な密閉構造（以後、外周パッキンと言う）とし、被濾過液供給側の板（以後、板１と言う）面中央には被濾過液の供給口を設け、対面の濾液排出側の板（以後、板２と言う）中央には、濾液の排出口を設ける。

また、板２には外周パッキンの内側に、もう一つのリング状のパッキン（以後、内側パッキンと言う）設ける。

膜はこの内側パッキン上に置かれるが、更に膜の上、つまり液供給側に微細で均一な隙間を有するリング状の挿入物（以後スペーサーと言う）を置き、１，２の二枚の板を締め付ける。これにより、スペーサーの微細で均一な隙間は、板１と膜の間で内側パッキンにより締め付けられるから、液供給口から加圧供給される被濾液の圧力はスペーサーの微細な隙間から逃げ難くなり、膜に対し均一に圧力が掛かる状態となる。

更に、板２には、外周パッキンと内側パッキンの間に循環被濾液の出口を設ける。

この構造により、板１の中央の供給口から圧送された被濾過液は、板１と膜の間に挟まれたスペーサーの厚さ分の空隙Aに均一に充満し加圧されるから、スペーサーのリング状の微細な隙間から均一に漏れ出す。
つまり、板１の中央から加圧供給された液は、放射状に均一に膜面を流れ、スペーサーの外周から均一に漏れ出し、循環被濾液の出口へ向かう。
膜面のこの均一な流れにより、膜面で液の濃度、粘土の上昇が生じないから、膜の詰まりが防止され、均一な濾過と、膜の寿命の延長が図られる。

このとき、リング状の均一で微細な隙間のスペーサーの抵抗は均一ではあるが大きいので、膜面には均一な圧力が掛かり、膜の裏面には低分子量の濾液が透過し、濾液排出口２から排出される。

以下、本案の実施例を図１の断面図に基づき詳述する。
図１は円盤状の保持器の断面図であるが、１，２は夫々この膜ホルダーの構造体である圧力で変形しない２枚の板であり、３の外周パッキンによりシールされ外周部に液が漏れない構造になっていて、夫々の中央部に設けられた、４は被濾過液の入り口、５は濾液の出口である。

更に、板１，２、の間には濾過膜７がパッキン６とスペーサー８に挟まれ取り付けられている。

被濾過液を液入り口４から、一定の圧力で送ると、板１と膜７に挟まれた空隙Ａに液が満たされ、掛かる圧力により膜７から低分子量の濾液が空隙１１に透過し、濾液排出口５から排出される。

同様に、この空隙１０を構成している外周のスペーサー８にも液の均等な圧力が掛かっているから、この微細な隙間から均等に液が漏れ出すが、この漏れ出しはスペーサー８の全周から均一に生じるので、板中央の４から供給された被濾液は、外周部のスペーサー８に向かい放射状に均一に流れることになる。

スペーサー８から漏れ出した液は循環被濾液出口９から回収され、ポンプ等で加圧され再び被濾液入り口４へ循環させ、連続的に運転する。

ここでは、板１，２を締め付けるクランプや固定構造、被濾過液の循環回路にあるべきポンプ、タンクなどは省略し記載していない。

本発明は上述のごとくに構成したから、以下のような効果を発揮する。
・ 液の流れが膜面上で均等、均一になるので、膜面全体使った濾過が可能になり濾過効率を最大値に近づけることができる。
・ 膜面に均一、均等な流れが生じるから、濃度斑、液の溜りが生じず濾過効率の維持と膜寿命の延長を図ることができる。
・ このホルダーは板を重ね合わせ固定しているクランプや固定構造を外すことで、簡単に上下に分割でき、濾過膜とスペーサーを容易に交換することができる。

本発明の実施例に係わる濾過膜ホルダーの全体断面図である。但し、両方の板を締め付け固定するクランプや固定構造は省略している。 本発明の部分拡大図と液の流れを矢印で表した。

符号の説明

１ 被濾駅供給側の板
２ 濾駅排出側の板
３ 外周部をシールするパッキン
４ 被濾過液の入り口
５ 濾液の出口
６ 内側パッキン
７ 濾過膜
８ 微細な空隙のあるスペーサー
９ 循環被濾過液出口
１０ 被濾液が充満し流れる空隙
１１ 透過濾液の溜まる空隙

Claims (1)

1. 限外濾過において、ろ過精製しようとする液（以下、被濾過液という）を濾過膜（以下、膜という）に接して加圧循環させるときに、円盤または多角形の膜面の中心部から被濾過液を送り、膜面の外周部を微細な隙間が形成されるようにシールすることで、膜面に対する圧力が均一で、被濾過液の流れが膜外周部に向かい放射状に斑なく流れるように構成した、限外濾過膜保持器。