JPH07173B2 - フイルタ−カ−トリツジ - Google Patents

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構造に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

微孔性濾過膜を組込んだフィルターカートリッジとして
は、微孔性濾過膜をプリーツ状に加工して折り目をつ
け、このプリーツ折り目を平行にした方向に高さをもっ
た円筒形の濾過膜構造体を形成し、プラスチック部材で
この円筒形の濾過膜構造体の円筒内部と外部を保護し、
円筒形端部に他のプラスチック部材を接着してシールさ
れた構造体のプリーツタイプフィルターカートリッジが
従来多用されて来た。このプリーツタイプフィルターカ
ートリッジは、体積当りの濾過膜の組込み面積（有効濾
過面積）を大きくすることができるため、単位時間当り
の濾過流量が大きく、前述の工業分野、実験室で大量濾
過用フィルターとして重用されている。

このフィルターは専用のハウジング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て
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
過しフィルターを頻繁に取り変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0.05〜0.4m²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は普通プリーツタイプと、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
る。使い捨てフィルターカートリッジおよびミニフィル
ターカートリッジのプリーツタイプの構造及び製造法は
前述のハウジングに取付けて使用するプリーツタイプフ
ィルターカートリッジと本質的には同一であり、使い捨
てフィルターカートリッジのプリーツタイプの場合は濾
過膜構造体を形成後これをプラスチック製ハウジングに
挿入する工程が付け加えられる。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の平板積
層型フィルターカートリッジの構造、及び製造法は特開
昭56-129016号公報に記載されている様に基本的には以
下の通りである。外周および中心部を円形ないしは多角
形に打ち抜いた２枚の濾過膜を（円形の場合はドーナツ
状になる）、平行な面を有する平板状支持体（場合によ
っては２枚の成形部材を貼り合わせて一体とした支持体
もある）に外周縁部、内周縁部あるいは必要に応じて所
定の部位において貼着した構成である。特に外周縁部と
内周縁部は液密性のあるように貼着によってシールされ
なければならない。平板状支持体には、普通２枚の濾過
膜を表裏に貼り合せることにより構成された内部空間
が、濾過された液体の流路を形成するように設計されて
いる。すなわち、平板状支持体は上記の如く２枚の濾過
膜を内側から保持すると共に、濾過された液体が平板型
濾過ユニットの中央部へ所望の流出ができるように、該
支持体の内周縁部に濾液流出用の中央開口部を備えた骨
幹構造になっている。

そして平板型濾過ユニットの中央部に接着手段を施し複
数の平板型濾過ユニット同士を接着させることにより該
ユニットの厚み方向に積層された濾過膜構造体が形成さ
れる。この積層体の上部に濾過膜を保護するための上部
保護板が最上段の平板型濾過ユニットの濾過膜と一定の
間隔を設けて結合される。また最下部も同様の目的、ミ
ニフィルターカートリッジの場合はハウジングのセット
を確実にするための目的も加えて下部保護板が設けられ
る。このように形成された積層濾過膜構造体は使い捨て
フィルターカートリッジの製造の場合にはハウジングに
接着され、ミニフィルターカートリッジの製造の場合に
はハウジングにセットすべくＯリングなどのシール材が
はめ込まれる溝を有するシール部が接合される構造であ
った。

これら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に希望されるころは、例えば、一定
体積あたりの濾過面積を大きくする。すなわちコンパク
トな濾過モジュールを提供すること、小さな濾過圧で濾
過すること、濾過精度をよくすること、フィルターカー
トリッジの濾過ラインへの脱着を容易にすること、取扱
い時の擦過や衝撃による微孔性膜の損傷を防止するこ
と、濾過コストを安価にすること、残液量の少ないこと
等をあげる事が出来る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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
ぺ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
密ぺ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、エアー抜き、残液抜き等においても問題を抱えて
いた。又平板状支持体の製作コストもかかり且つ組立コ
ストもかかった。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、
濾過膜の有効面積が大きくでき、濾過膜の液密性の信頼
性に優れ、かつ構造が簡単であると共に加工性に優れた
濾過膜構造体を備えた安価なフィルターカートリッジを
提供することを目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明の上記目的は、１個又は複数個の濾過ユニットを
積層してなる平板型のフィルターカートリッジにおい
て、前記濾過ユニットは上下２枚の濾過膜を平行配置す
るべく、該濾過膜の内周縁部及び外周縁部が該濾過ユニ
ットの内周側に位置する内周リム及び外周側に位置する
外周リムに固着され、前記両リム及び前記上下２枚の濾
過膜によって画成され且つ前記内周リムに形成された中
央開口部によって外部と連通する領域に濾過膜支持体と
して紙、不織布あるいは網状体物を介在させたことを特
徴とするフィルターカートリッジにより達成される。

以下、図面に例示した本発明の実施態様について説明す
る。

第１図は本発明の一実施態様の要部を示す図であり、平
板積層型のフィルターカートリッジにおける濾過膜構造
体１の一部断面側面図である。第２図は本発明に係る濾
過ユニットの一部拡大断面図である。

第１図に示すように濾過膜構造体１は、上下２枚の例え
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が複数個嵌合され又は接着されており、積層
された内周リム３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。さらに、
濾過膜２はその外周縁部12の全域が例えばリング状の外
周リム６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
れたいときに、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間を架け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
ットの部分断面図を第２図に拡大して示すように、該濾
過ユニットは上下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、該上
下２枚の濾過膜の間に濾過膜支持体として紙、不織布あ
るいは網状体物14を介在させ、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てあ
る程度の幅を有するように構成することが好ましく、具
体的には0.1〜5mmが適当である。

又、紙、不織布あるいは網状体物14は、上下２枚の濾過
膜２とは全く接着されておらず、該濾過膜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。

なお、紙、不織布あるいは網状体物14と内外周リム3,6
とが接着された構成であってもよいことは云うまでもな
い。

本発明における上記の内外周リム3,6、上下保護板7,8お
よびコア等の材質は、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、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、
ポリフッ化ビニリデン、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。

濾過膜２は、熱可塑性樹脂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
100〜200μｍ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。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数な工程を踏
まないで、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。

本発明における、上下２枚の濾過膜の間に濾紙のような
紙、不織布あるいは網状体物を濾過膜支持体として介在
させる。不織布あるいは網状体物の材料としては特に限
定する必要はないが、例えばポリエステル、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く、そ
の観点よりスパンボンドの製造法で作ったものを用い
る。又不織布あるいは網状体物と濾過膜とは接着させな
いことが好ましい。

又、濾過膜の外周縁部をシールして支持する手段として
は、前述したものだけに限らず濾過膜外周縁部を貼着け
る外周リムの形状、更に濾過ユニットとしての外周リム
の支持方法としても、濾過膜の有効濾過面積を大幅に減
少させなければ如何様な手段を用いてもよい。

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
如くなっている。すなわち、図示しないハウジング内に
流入した濾液は、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に繋がった連通
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。

このように上記濾過膜２の濾過作用に供する部分は、内
周リム３に固着された内周縁部11および外周縁部12以外
の全領域であるので、従来の平板型濾過ユニットタイプ
の如く、濾過膜が内周側から外周側までほぼ全域に亘っ
て細かくリブ又はチャンネルを配置し、濾過膜を支持体
に貼着支持された構造のものに比べて、本発明は貼着支
持するところが少く濾過面積を大きくすることができる
と共に、濾過圧を小さく抑えることもできる。さらに、
従来の如く濾過膜２をその内側から保持して濾液の通過
経路を複雑にする支持体が設けられていないので、濾液
の流れが良く、濾過工程の終段における濾液残量を少な
くすることができ、例えばエアー抜きや残液抜きを容易
に行うことができる。

〔発明の効果〕 本発明は１個又は複数個の濾過ユニットを積層してなる
平板型フィルターカートリッジにおいて、該濾過ユニッ
トが上下２枚の濾過膜を平行に設置し、該上下２枚の濾
過膜の間に濾過膜支持体として紙、不織布あるいは網状
体物を濾過膜と接着せずに介在させたフィルターカート
リッジであるので、濾過膜の有効面積を大きくできるこ
とにより濾過寿命を長くできると共に、濾過圧を小さく
することができる。

又本発明に係わる濾過膜ユニットは構造が簡単であり、
液密性に優れ、小型軽量化のできた安価な平板積層型の
フィルターカートリッジを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施態様の要部を一部破断した側面
図、第２図は本発明に係わる濾過ユニットの一部拡大断
面図である。 図中符号： １……濾過膜構造体、２……濾過膜、３……内周リム、
４……コア、５……連通孔、６……外周リム、７……上
部保護板、８……下部保護板、10……中央開口部、11…
…内周縁部、12……外周縁部、14……紙、不織布あるい
は網状体物。

フロントページの続き (72)発明者 森谷 郁郎 神奈川県小田原市扇町２丁目12番１号 富 士写真フィルム株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−258708（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−129016（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１個又は複数個の濾過ユニットを積層して
   なる平板型のフィルターカートリッジにおいて、前記濾
   過ユニットは上下２枚の濾過膜を平行配置するべく、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
   側に位置する内周リム及び外周側に位置する外周リムに
   固着され、前記両リム及び前記上下２枚の濾過膜によっ
   て画成され且つ前記内周リムに形成された中央開口部に
   よって外部と連通する領域に濾過膜支持体として紙、不
   織布あるいは網状体物を介在させたことを特徴とするフ
   ィルターカートリッジ。