JPS6372304A - フイルタ−カ−トリツジ - 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１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１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１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１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なＰ遇する精密
濾過用のフィルターカートリッジの構造に関するもの雫
ある。

〔従来の技術〕

微孔性１過膜を組込んだフィルターカートリツジとして
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Ｃ過膜構造体を形成し、プラスチック部材ｆこの
円筒形の１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１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ｅ過
流量が大きく、前述の工業分野、実験室で大量１通用フ
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Ｐ遇し、フィルターを頻繁に取換えるような１過ライ
ン用の濾過手段として、有効１過面積がｏ、ｏｓ　〜Ｑ
、４ｍ、程度？２Ｆ’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Ｃ過膜構造体と１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ｆ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ｒ過ユニットを積層した平板型
濾過ユニット積層タイプ（或はスタックドディスクタイ
プと称される）がある。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Ｃ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は加えられる。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
ートリッジの平板型濾過ユニット積層タイプの構造製造
法は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
材を貼り合せて一体とした支持体もある）に外周部、内
周部あるいは必要に応じて所定の部位を接着した構成〒
ある。特に外周部と内周部は液密性のあるように接着に
よってシールされなければならない。平版状支持体は、
普通、２枚の１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ｒ過ユニットの中央部へ所望の流出がで
きるように、該支持体の内周部にＰＭ、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ｒ過ユニットの中央部に接着手段を施し複
数の平板型ｅ過ユニット同志を接着することにより該ユ
ニットの厚み方向に積層されたＣ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１過ユニツ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
カートリッジフィルター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型のＣ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
にはハウジングに七ッ卜すべく０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。

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の目的とするところは、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ｒ過モジュールを提供すること、小さな濾過圧−
？濾過すること、濾過′ｇＩ度をよくすること、カート
リッジフィルターの１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、を過コストを安価にすること、残液量の少な
いこと等を挙げることが出来る。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

しかじな２５１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、１過膜に濾過液圧に耐え得る強度をもたせる
ためＫ、平板状支持体が同心状の多数のリゾを備え、こ
のリグに濾過膜が貼着された構造ｔあるために、濾過膜
とリプとを接層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ロス部分の面
積が大きく、を過膜全体の面積からして１過有効ｌｆｆ
１槓が少なくなってしまう問題があった。

さらに、フィルターカートリッジの構造、特に液流路の
部分の構造が上記公報に開示されたものの如く複雑ｆあ
ると、液流れが悪くなるばかりか、エアー抜き、残液抜
き等圧おいても問題を抱えていた。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解消すべくなされたもの１あり、
濾過膜の有効面積が大きくでき、濾過膜が耐圧性に優れ
、かつ構造が簡便であると共に加工性に優れた１過膜構
造体を備えた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１ある。

〔発明の構成〕

本発明の上記目的は、支持体の上下に１過膜を有した平
板型ｒ過ユニットを具備して成る平版積層型のフィルタ
ーカートリッジにおいて、前記１過膜が該濾過膜と前記
支持体との間に設けた網状体により保持されるように構
成され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１過膜構造
体１の一部断面側面図フある。第２図は第１図の一部拡
大断面図１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を有して構成される最小単位の平板
型ｒ過ユニットが複数個積み重ねられた構成になってい
る。濾過膜構造体１は、その中央に、個々の平板型ｒ過
ユニットの中央開口部１０と連通ずる複数の連通孔５を
備えた筒状のコア４が設けられており、積み重ねられた
平板型デ過ユニットの上部及び下部には、Ｃ過ユニット
を保護する上部保護板７及び下部保護板８が設けられて
おり、さらに、ユニット厚み方向に沿った外周りプロが
上下保護板７，８間を架は渡し、かつ各ｒ過ユニットを
保持するように円周方向適宜間隔フ設けられている。な
おこの外周りゾロは、各ユニットとは、別体に構成して
もよいが、例えば各ユニットの外周リム１３にユニット
厚み方向に突出した部分を設け、各ユニットが積み重ね
られたときに形成されるようにしてもよい。

上記の濾過膜構造体１の最小単位である平板型濾過ユニ
ットは、第２図〜第４図に示すように。

支持体１５の上下に、夫々網状体１６に保持されｆｃ、
濾過膜２が設けられている。支持体１５は、例えば、中
心部分には内周リム３が、外周部分には外周リム１３が
形成されており、そして両リム３゜１３を連結する複数
のスポーク部１４を備えている。この支持体１５はその
全体が例えば射出成形などにより一体に形成されたもの
フもよいが、第３図に示すように、２段状の円筒形に形
成された内周リム６の一部を構成する小内部材３ａと、
スポーク部１４及び外周リム１６を備えた大内部材１′
５ａとが組み合わせられることにより、中央開口部１０
（第２図参照）を形成するように構成することができる
。

上記の如く構成された支持体１５の上下に、網状体１６
と１過膜２とを貼着して、１つの平板型１過ユニツトを
造り上げるが、１過膜２と支持体１５とは、内周リム６
及び外周リム１３０所において、すなわち、１過膜２の
内周縁部１１及び外周縁部１２の円周方向全域が貼り付
けられている。

従って、濾過前（−次９Ｍ）の液と濾過後（二次側）の
液との液密性が保たれる。又、このようにｒ過膜２全体
が網状体１６により保持されていることにより、従来の
如く濾過膜がその内周側から外周側までほぼ全域に亘っ
て極めて細かく支持貼着された構造にしなくても、濾過
圧に対して充分耐えることが１き、かつ濾過有効面積を
大きくすることかできる。

上記の場合は、濾過膜２及び網状体１６が共にそれらの
内外周縁部１１．１２においてのみ支持体１５に貼着し
た構造としたが、本発明においてはこのような態様に限
るもの１はなく、例えば、第４図に示すよう罠、内外周
縁部以外の濾過領域において、複数のスポット接着部１
７を有するように構成することができる。すなわち、ス
ポット接着部１７は少なくとも濾過膜２と網状体１６と
を極めて小さい面積で接着した部分１あり、さらに、ス
ポット接着部１７が支持体１５のスポーク部１４の上に
位置し、該スポーク部１４にも接着されていることが、
濾過膜２０強度面からはより好ましい。

このようにスイット接着部１７を設けることにより、濾
過［２の補強は一層確実になり、濾過圧に対する耐圧性
能が向上すると共に１例えば、ｅ過圧とは逆の液圧をか
けて洗浄する場合において、この逆圧九対する耐圧性能
も向上して、洗浄を容易かつ確実に行うことが１きる。

なお、スポット接ｆｉ＄１７の接着面積が極めて小さい
のｆ、濾過有効面積の減少を最小限に抑えることが出来
る。

上記の如く構成された平版型濾過ユニットは、円筒状の
コア４を芯とするように複数績み重ねられる。すなわち
、内周リム６の内径部分にコア４を嵌め合わせ、又、適
宜接着剤を用いて極めて容易に液密性を保つように組み
立てることが１きる。

従って、従来のように、平板型濾過ユニットを相互に接
着して積層することにより、中央の円筒形の液路を形成
しながら濾過膜構造体を形成した方式とは異なり、コア
４自身がすｆに中央液路な構成しており、かつ内周リム
６における濾過ユニット相互間の接着部分に加え、内周
リム６の内周面とコア４の外周面との間にも接着する部
分を有しているの雫、接着面積を大きくすることが１き
、精度の高い密閉性を保証することが極めて容易となる
。又、コア４を設けることで、芯合わせがよく組み立て
性に優れており、濾過膜構造体の剛性も高めることがで
きる。

なお、コア４の下方側の所は、従来と同様に）・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
ていることは官うまフもない。

上記の支持体１５、上下保護＆７，８、コア４、網状体
１６の材質は特に限定するものｔはないが。

加工性などの点からプラスチック樹脂が好適！あり、中
でも不活性フありかつ適宜剛性を有する樹脂として、例
えば、Ｉ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Ｐ、フェニルーホルムアルデヒド樹脂、ポリテト
ラフルオロエチレン、するいは四フッ化エチレン／ぞ−
フルオロアルキルビニルエーテル共重合体等のふっ素樹
脂、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリプロピレン
、−リエチレンなどを適宜選択して用いることが１きる
。

濾過膜２は、例えば、ナイロン、ポリスルホン、４リフ
ツ化ビニリデン、トリアセチルセルロース、ポリテトラ
フルオロエチレンなどを素材としたものを用いることが
で錬る。

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ｒ液の経路は第２図の矢印１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ｒ液は、内外周が封止された上下濾過膜２の外
９１１（−次側）の適宜液圧によって濾過膜２に浸透し
て行き、内周縁部１１、外周縁部１２及びスポット接着
部１７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ｇｓ（二次側）に進入し、ひ
きつづいて内周１シム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を
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１過膜２の濾過作用に供する部分は、内
周リム６に固着された内周縁部１１および外周縁部１２
以外のほぼ全領域１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−から外周貴ま１はぼ全
域に亘って細かく支持体に貼着支持された構造のものに
比べて、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。又、濾過膜２はその
全体が網状体１６によって保持されているの１、該濾過
膜２自体が比較的塵の弱い材質によって構成された場合
１あっても、濾過圧に対する耐圧性を持たせることが１
き、さらに、上記の支持体１５の形状が、従来に比べて
極めて簡略化した液路な形成するようになされていると
とにより、ｒ液の流れが良く、濾過工程の終段における
ｒ液洩量を少なくすることができ、例えばエアー抜きや
残液抜きを容易九行うことができる。又、濾過膜２及び
網状体１６が上記の如く支持体１５のスポーク部１４に
スポット接着されていることにより、濾過膜強度が向上
すると共に、例えば濾過膜構造体１の洗浄等における逆
圧を高くしても充分耐えることが１きる。

上記実施態様においては、外周りプロを設けて濾過膜２
の外周を支持するようにして濾過膜２の位置規制を行う
と共にユニット間隔を一定に保ち、かつ１過膜構造体１
の取り扱い性を向上させているが、必ずしも外周りゾロ
を設けない構造ｆあってもよい。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明は、濾過膜が網状体
に保持された構成であり、濾過膜の強度が実効的に高め
られていることにより、従来の如く濾過膜は、複雑な構
造の支持体に細かく接着する必要がなくなるので、濾過
膜の１過作用に供する有効面積を大きくすることが１き
、目詰まり等の点ρ１ら濾過寿命を長くでき、かつ濾過
圧を小さくすることが１きると共に耐圧性を向上１きる
のフ、１過効率が良くなり迅速な濾過工程を行うことが
できる。又、平板型濾過エエットをコアに嵌合するよう
にして組立てる構成とすることにより、例えば液密性、
剛性等において信頼性の高い濾過膜構造体を提供するこ
とがｔ’ぎる。又、本発明による平板型濾過ユニットは
、支持体の構造が簡略化されているの１、Ｐ液の流路の
簡略化を図ることができ、エアー抜きあるいは残液抜き
等を極めて容易に行うことが１きる等の種々の効果を奏
する。

従って、本発明によれば、組立て性がよく、有効濾過面
積が大きく、且つ濾過圧が小さくて濾過効率が良く、さ
らに液密性にも優れ、小型軽量化を容易に促進できると
共に安価でかつ精密濾過に適した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一面
図、第２図はｍ１図の一部拡大断面図、第３図は本実施
態様における濾過膜の支持体の部分分解斜視図、ｗ、４
図は本実施態様における平板型濾過ユニットの概略平面
図である。 図中符号； １・・・濾過膜構造体、　　　２・・・濾過膜、３・・
・内周リム、　　　　　３ａ・・・小内部材。 ４・・・コア、　　　　　　　５・・・連通孔、６・・
・外周りプ、　　　　　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、１６・・
・外周リム、　　　　　１５ａ・・・大内部材、１４・
・・スポーク部、　　　　１５・・・支持体、１６・・
・網状体、　　　　　　１７・・・ヌボツ）４９着部。 第　　１　　図 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）支持体の上下に濾過膜を有した平板型濾過ユニット
   を具備して成る平板積層型のフィルターカートリッジに
   おいて、前記濾過膜が該濾過膜と前記支持体との間に設
   けた網状体により保持されるように構成されたことを特
   徴とするフィルターカートリッジ。 ２）前記支持体が濾過ユニット半径方向に放射状に延び
   た複数のスポーク部を備えたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のフィルターカートリッジ。 ３）前記濾過膜及び前記網状体で濾過領域において、前
   記支持体にスポット接着されたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項又は第２項に記載のフィルターカートリ
   ッジ。 ４）前記平板型濾過ユニットが該ユニットとは別体でカ
   ートリッジ中心部を構成するコアに支持されたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
   記載のフィルターカートリッジ。