JPH01127003A - フィルターカートリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は微孔性濾過膜を組込んだ濾過用のフィルターカ
ートリッジに関するものであり、特に製薬工業における
薬剤の濾過や薬剤製造に用いられる洗浄水の製造のため
の精製水、純水の濾過、および半導体製造工業を初めと
する微細な加工を行なう電子工業分野において使用され
る超純水製造のための精製水、純水の濾過、食品工業に
おけるアルコール飲料の製造工程における濾過、実験室
における超純水製造のための精製水、純水の濾過その他
精密濾過に用いられ１０μｍ以下、特に１μｍ以下のサ
ブミクロンオーダーの微粒子や微生物を濾過する精密濾
過用のフィルターカートリッジの材料に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来、製薬工業分野あるいは食品工業分野特に発酵工業
においては精密濾過膜を流延し、その他の処理を施し巻
き上げたままの原反から円形に打抜いたフィルターディ
スクが用いられてきた。

このフィルターディスクは専用のホルダーに取付けて使
われるが、近年この取付けの手間を省略することを目的
としであるいは少量濾過を目的として多種の液体を短時
間で濾過できるようにフィルターを頻繁に取換えるよう
な濾過ライン用の濾過手段として、有効濾過面積が０．
０５〜０．４ｒｒｆ程度で濾過膜構造体とハウジングを
一体とした使い捨てフィルターカートリッジ（或はカプ
セル型フィルターカートリッジと称される）が用いられ
るようになって来た。また金属ハウジングに取付けて用
いる同様に有効濾過面積の小さい少量濾過用のミニフィ
ルターカートリッジと呼ばれるものも用いられている。

ミニフィルターカートリッジは、前述の使い捨てフィル
ターカートリッジの濾過膜構造体と濾過部分は同一また
は類似にしてハウジングに取付けるべくシール部分を有
する濾過膜構造体を有した構造である。使い捨てフィル
ターカートリッジおよびミニフィルターカートリッジと
してはプリーツタイプと、特開昭５６−１２９０１６号
公報に開示されるが如き平板型濾過ユニットを積層した
平板積層型フィルターカートリッジがある。

しかしながら、従来の平板型濾過ユニットにおいては、
例えば特開昭５６−１２９０１６号公報に開示された構
造は、平板状支持体が同心状の多数のリブ及びチャンネ
ル等を備え、このリブに濾過膜が貼着された構造である
ために、濾過膜とリブとを接着した部分は濾過膜として
の機能を果すことができない。すなわち、濾過膜として
の機能を果さない部分の面積が大きく、濾過膜全体の面
積からして濾過有効面積が少なくなってしまう問題があ
った。又、平板状支持体の表裏に多数個所で濾過膜が貼
着された構造であると、濾過膜に歪が出来易く各濾過膜
と平板状支持体との間の外周縁部及び内周縁部における
夫々密べい性を保証することが難しくなり、さらに、本
発明の対象の如く極めてコンパクトな構造の場合、その
加工が難しく工数を要するため価格的問題を生ずるだけ
でなく密べい性等の信頼性にも問題があった。さらに、
平板状支持体の構造、特に液流路の部分の構造が多数の
リブ、チャンネル等よりなる上記公報に開示されたもの
の如く複雑であると、濾過抵抗が大となり液流れが悪く
なるばかりか、濾過膜の実質的な濾過面積を減じてしま
うという問題を有していた。

本出願人は先に上記従来技術の問題点を解決するための
新たなフィルターカートリッジを提供した（特願昭６１
−２００１７９号）、。

すなわち、第１図に一部拡大断面図として示すように濾
過膜構造体１は、上下２組の例えば円盤状の濾過膜２に
より構成される最小単位の平板型濾過ユニットが複数個
積み重ねられた構成となっている。すなわち、中央には
連通孔５を有するコア４が設けられ、そのコア４の外周
に２枚の濾過膜２が貼着された内周リム３、外周リム６
を有する平板型濾過ユニットが複数個嵌合され積層され
る。この積層されたものの上下には濾過膜２を保護する
上部保護板７および下部保護板８が設けられている。濾
過膜２はその外周縁部１２および内周縁部１１の全域が
例えばリング状の外周リム６および内周リム３に貼着さ
れ液密性が保たれている。

又この外周リム６には、例えばユニット厚み方向に突出
した連結部分が設けられており、濾過ユニットが複数個
積み重ねられたときに、該連結部分同士が例えば接着さ
れることにより、リム円周方向において適宜間隔で上下
保護板７．８間を架は渡すような補強構造とすることが
できる。

上記の濾過膜構造体１の最小単位の一部である濾過ユニ
ットはその部分断面図として第２図に拡大して示すよう
に、上下２枚の濾過膜２が平行に配置され、その内周縁
部１１が内周リム３の上下に夫々固着され、各濾過膜の
裏側に濾過膜支持体として不織布あるいは網状体１４を
設け、該濾過膜の　　　　　；外周縁部１２がその全周
に亘って外周リム６に貼着されシールされている。

この場合、不織布または網状体１４は各濾過膜２とは接
着されておらず、第３図に平面図（濾過膜を除いである
）で示すように、濾過ユニット本体のスポーク部１５上
に載置されている。すなわち、濾過膜２とスポーク部１
５の間に介在し、液が透過する時の液圧に対して濾過膜
を裏側から支持している。（本発明では、このような状
態を濾過膜の裏側に支持体を設けと称する）。

このように不織布または網状体１４が各濾過膜２を内側
から支持するように設けられているので濾過有効面積を
大きくすることが出来る上、比較的高い濾過圧に対して
も充分耐えることができ、さらに濾過ユニットの組立て
工程の簡略化を図ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の構成のフィルターカセットにおいて、濾過膜とし
てメンブレンフィルターと称される多孔質膜が用いられ
、またその支持体としては不織布や高分子網状体が好ま
しく用いられるが、各濾過ユニットを組立てる際に次の
ような問題が生ずることがわかった。

すなわち、濾過膜を濾過ユニットの内外周リムに固着す
る場合に接着剤やヒートシールによって固着作業を行う
と、組立てる部材によってはクラックが入ることがある
。例えば、化学的に不活性であることや高温殺菌等に耐
えるような耐熱性のために濾過ユニット本体をポリスル
ホン等で作ることが好ましいが、上記固着作業を行うと
、固着後ユニット本体にクラックが入る傾向が大である
。

このため、濾過膜を固着した後に、組立てられた濾過ユ
ニットに１２０℃〜１８５°Ｃの温度でアニール（熱処
理）を施すことが行われるが、このアニールによって濾
過ユニット中に組込まれた不織布や高分子網状体が収縮
し、濾過膜の支持が不十分になり、濾過膜の破れ等の重
大な障害を生ずる恐れがある。

従って、本発明の目的は、上記の如く組立て後濾過ユニ
ットをアニールしても、組込まれた不織布や高分子網状
体が収縮を起こさないフィルターカートリッジを提供す
ることにある。

本発明の他の目的は、上記のフィルターカートリッジに
用いられる不織布または高分子網状体からなる濾過膜支
持体を低コストで提供することにある。

（問題点を解決するための手段〕 上記目的に以下にのべる本発明によって達成される。

すなわち、本発明は複数個の濾過ユニットを上下に積層
してなり、各濾過ユニットが上下２枚の濾過膜を一定間
隔で平行に配置することによって構成され、該濾過膜の
内周縁部及び外周縁部が該濾過ユニットの内周リム及び
外周リムにそれぞれ固着され、且つ各濾過膜の裏側に濾
過膜支持体として不織布または高分子網状体を設けたフ
ィルターカートリッジにおいて、該不織布または高分子
網状体からなる支持体が原反から打抜かれたものであり
、且つ原反から打抜かれる前に熱処理されていることを
特徴とするフィルターカートリッジである。

以下、本発明を実施例と共に詳細に説明する。

本発明のフィルターカートリッジは基本的には前記した
如き第１図乃至第３図に例示した構造を有している。従
って、これらの図を参照して本発明を説明する。

本発明におけるユニット本体の骨格となる内外周リム３
．６を有する平板状支持体９、上下保護板７．８および
コア４等の材質は、特に限定するものではないが、加工
性などの点からプラスチック樹脂が好適であり、中でも
不活性でありかつ適宜剛性を有する樹脂として、例えば
、ポリスルホン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポ
リオキシメチレン樹脂、ポリアミド、フェニル−ホルム
アルデヒド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、あるい
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
ル共重合体等のフッ素樹脂、ポリクロロトリフルオロエ
チレン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどを適宜選択
して用いることができる。

特に、例えば、高熱殺菌を必要とする場合には、不活性
と耐熱性に優れていることからポリスルホンが好ましく
、この場合特に本発明が有効に適用できる。

本発明において濾過膜支持体として介在させる不織布ま
たは高分子網状体は、材料としてポリエステル、ポリプ
ロピレンが好ましく、又繊維は長繊維のものが好ましい
。

これらの支持体は、作成の容易さやコストダウンの面か
ら、濾過ユニットの大きさに従った径のものを原反（不
織布または高分子網状体をシートあるいはロール状に加
工したもの）から打抜きで作る。この場合、本発明にお
いては、支持体を打抜く前に原反を約１２０°Ｃ〜１８
０’Ｃで５〜３０分間熱処理する。勿論熱処理温度は用
いる材料によって適宜選択する。加熱方法は特に限定さ
れない。

このように予め熱処理することによって原反は収縮する
ので、これから打抜いた支持体を用いると、濾過膜を固
着後、ユニット本体にクラックの入るのを防止するため
のユニットをアニールする場合、網状支持体が収縮し、
濾過膜を破損する等の問題を防ぐことができる。

本発明で用いる不織布または高分子網状体１４は前記し
たと同様、第２図及び第３図に示すように、濾過膜１１
の裏側、すなわち、濾過膜１１とユニット本体のスポー
ク部１５との間にフリーの状態で設けられる。網状体１
４をこのようにユニット本体と接着させることなく設け
ることにより、ユニットの組立を容易にすることができ
、スポーク部の存在により、濾過膜を有効に支持するこ
とができる。

濾過膜２は、例えばポリスルホン、トリアセチルセルロ
ースを素材とした一般にメンブレンフィルターと称され
ている多孔質のもので、厚みは約１００〜２５０ａｍと
薄いが腰の強さは比較的あり、機械的強度にも優れてお
り、孔径分布がシャープなうえ、空孔率が高いので濾過
抵抗が小さい。従って、濾過膜２の内側全体を支持部材
により細かく貼着補強した構造としなくても、例えば液
圧等に充分耐えることができる。この場合、濾過膜の細
孔（連続泡）の孔径分布として、人波側の孔径を出液側
の孔径より大きくした非対称型にすることが好ましく濾
過効率を向上させることができる。

又、濾過膜２は内周縁部１１及び外周縁部１２がシール
されているが、この接着方法としては、例えば、溶剤型
の接着剤を用いた方法、放射線架橋型の接着剤を用いた
方法、熱架橋型の接着剤を用いた方法あるいは、ヒート
シール法等を適用して容易に接着することができる。従
って、上下２枚の濾過膜２のシールは極めて簡便で複雑
な工程を踏まないので、確実な液密性を保証することが
できる。

なお、コア４の下方側は、従来と同様にハウジング（図
示しない）と液密性を保って連結する構造を有している
ことは云うまでもない。

また、この内周縁部１１及び外周縁部１２における貼着
の幅（半径方向の幅）は特に限定するものではないが、
液密性および貼着による有効濾過面積の低減等を考慮し
である程度の幅を肴するように構成することが好ましく
、具体的には０．１〜５ｍが適当である。

濾過膜２を固着した後に、組立てた濾過ユニットを１２
０°Ｃ−１８０°Ｃで３０分〜１２時間アニールし、濾
過膜の固着によりユニット本体にクランクが入るのを防
止する。

上記の如く構成した濾過膜構造体１を備えたフィルター
カートリッジにおける濾液の経路は第２図の矢印で示す
如（なっている。すなわち、図示しないハウジング内に
流入した炉液は、封止された上下濾過膜２の外側（１次
側）、適宜液圧によって濾過膜２に浸透して行き、内周
縁部１１及び外周縁部１２以外の全領域において微粒子
や微生物等の不純物が濾過されて濾過膜２の内側（２次
側）に進入し、ひきつづいて内周リム３に形成された複
数の中央開口部１０を通り、この中央開口部１０に繁が
った連通孔５からコア４の中空部分を経て、フィルター
カートリッジから排出され所望の濾過工程がなされる。

〔発明の効果〕

本発明の濾過ユニットは、濾過膜を固着後ユニット本体
にクランクの入るのを除するためにユニットをアニール
する場合、支持体として用いた不織布や高分子網状体が
熱収縮を起こさず、濾過膜の破損等の問題を生じない。

また、本発明によるときは、不織布また高分子網状体を
原反でアニールしてから打抜いて支持体としているので
、既にアニールされ熱変形を起こ第１図は本発明が適用
されるフィルターカートリッジの１例を示す一部破断側
面図、 第２図は同濾過ユニットの一部拡大断面図、第３図は同
濾過ユニットの濾過膜を除いた場合の平面図である。

１−−−−濾過膜構造体　２−一一一濾過膜３−−−−
内周リム　　　４−−−−コア６−−−−外周リム　　
　９−一−−平板状支持体１４−−−−不織布または高
分子網状体１５−−−−スポーク部 第１図 第２図 Ｉ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数個の円板状の濾過ユニットを上下に積層して
   なり、各濾過ユニットが上下２組の濾過膜を一定間隔で
   平行に配置することによって構成され、該濾過膜の内周
   縁部及び外周縁部が該濾過ユニットの内周リム及び外周
   リムにそれぞれ固着され、且つ各濾過膜の裏側に濾過膜
   支持体として不織布または高分子網状体を設けたフィル
   ターカートリッジにおいて、該不織布または高分子網状
   体からなる支持体が原反から打抜かれたものであり且つ
   原反から打抜かれる前に熱処理されていることを特徴と
   するフィルターカートリッジ。