JPS6393314A - 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、或いは半導体製造工業を初めと
する微細な加工を行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、または食品工
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、プラスチックの部材で
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、単位体
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ｎ過流量が大き
く、前述の工業分野、実験室での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
、あるいは多種の液体を短時間で濾過しフィルターを頻
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Ｏ，ＯＳ〜０．４ｎ？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（或い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。また同様に金属
ハウジングに取付けて用いる有効濾過面積の小さい少量
　ｉＩｉ適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しており、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存した
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ような平板型濾過ユニ
ットを積層した平板積層型フィルターカートリッジとに
分けられる。

使い（舎で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および製造法は
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、使い播
で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積層型フィルターカートリッジの構
造および製造法は特開昭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
。

平板状支持体は、普通２枚の濾過膜を表裏して貼り合せ
ることにより内部空間が構成され、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、該支持体の内周リムに濾
液流出用の中央開口部を備えた骨幹構造になっている。

又、複数の平板型濾過ユニット同士を接着させて積層す
ることにより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でミニフィルタ
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
グにセットするため０リングなどのシール材の溝を有す
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
トな濾過モジュールを堤供すること、小さな濾過圧で濾
過すること、濾過精度をよくすること、カートリッジフ
ィルター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
。

残液量の少ないこと等を載げることが出来る。

〔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、平板状支持体が上下２つの部材を貼り合わせた部
材であり同心状の多数のリブおよびチャンネル等を備え
、このリブに槍、過膜が貼着された構造であるために、
平板状支持体が複雑な構造で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。

また、平板状支持体の表裏に多数箇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および内周縁部における夫
々液密性を保証することが難しくなる。

さらに、本発明の対象の如く掘めてコンパクトな構造の
場合、濾過膜構造体は、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、液密性等の信鯨性
にも問題があった。

さらに、平板状支持体の構造が多数のリブおよびチャン
ネルをもった上記公報に開示されたちののように各平板
型濾過ユニットそれぞれ単体でフィルターチェンバーを
存するように複雑な構造であると、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
おいても問題があるばかりか平板状支持体の製作コスト
もかかりかつ組立てコストもかかった。

〔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頬
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、複数の平板型の濾過ユニットを積
層してなる濾過膜構造体を具備した平板積層型のフィル
ターカートリッジにおいて、前記濾過ユニットがそれぞ
れ１枚の濾過膜を備え、少なくとも２つの異なったタイ
プの濾過ユニットを交互に積層することにより、各濾過
膜をはさんで濾過流路の一次側と二次側を形成するよう
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Ｂ様について説明す
る。

第１図は本発明の実施態様を説明する要部断面図であり
、平板４１　ｉ型のフィルターカートリッジにおける濾
過膜構造体ｌの１部断面図である。第２図は第１図の濾
過ユニットの右側半分を拡大した断面図である。

第１図に示すように濾過膜構造体１は、上下どちらか一
方に１枚の例えば円盤状の濾過膜２を有した支持体９か
ら構成される平板型濾過ユニット（以下、単に「ユニッ
ト」と称する）が複数個積み重ねられた構造である。そ
して、ユニットは２つのタイプのものが交互に積み重ね
られることにより、フィルターチェンバーを形成するよ
うになされている。

上記ユニットの片方のタイプは、内周リム３ａと外周リ
ム６ａとが例えば放射状に形成されたチャンネル１５に
より連結された支持体９の上部に、濾過膜２が貼着され
た構成である。他方のタイプの支持体９は内周リム３し
、外周リム６ｂ、チャンネル１５により同様に構成され
ている０両タイプのユニットは、重ね合わせたときに、
内周リム３ｃ、３ｂ及び外周リム５ａ、５ｂの上下端面
部分において適宜嵌合することにより、濾過済の液の取
出口である中央開口部１４と濾過前の液の取入口１３と
を形成するようになされ、３ａ、３ｂ、６ｂ。

６ｃは固着シールされ一次側流路、２次側流路を形成す
る。すなわち、各支持体ごとに中央開口部１４及び取入
口１３を設ける構造としなくてもよく、支持体の構造が
簡略化して、成形性が向上する。

従って、取入口１３から濾過膜構造体ｌ内に流入した濾
液は、濾過膜２を通って濾過され、中央開口部１４を通
り、コア４の連通孔５から排出され所定の濾過が行われ
る。

濾過膜２はその内外周縁部が内周リム３ａ、３ｂ、３ｃ
、３ｄ及び外周リム６ａ、６ｂ、６ｃ。

６ｄの例えば上端部分に貼着シールされており、それ以
外の部分は貼着されていなくともよく、例えばチャンネ
ル１５に設けたリブ１６により、上下方向から挟み入む
ように適宜保持するように構成できる。このように構成
することによって、濾過膜２のを効濾過面積は大きくで
き、又、濾過圧及び逆圧に対しても耐圧性を高めること
ができる。

上記の支持体９に設けられる濾過膜２は従来の如く２枚
ではなく、１枚でよいので、各ユニットの加工性は一段
と向上する。

なお、濾過膜構造体１の上下端部には、上下保護板７．
８が設けられており、該構造体ｌの剛性が良好に保たれ
、又、上下保護板７．８と上下端のユニットとの間にも
フィルターチェンバーが形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適当であり、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、ポリフッ化ビニリ
デン、ポリスルホン、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、あるいは四フフ化エチレ
ンと、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体等
の弗素樹脂、ボリク１コロトリフルオロエチレン等を適
宜選択して用いることができる。

本発明において使用する濾過膜２は例えばトリアセチル
セルロース、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ
スルホン、ポリテトラフルオロエチレンを素材とした一
般にメンブレンフィルターと称せられている多孔質のも
ので、厚みは約１０〜２００　　μｍと薄い。

本発明における濾過膜２の接着方法は、溶剤型の接着剤
を用いる方法、熱架橋型の接着剤を用いる方法、あるい
は、ヒートシールの方法等を適用して容易に接着させる
ことができる。

なお、コア４の下方側は従来同様にハウジング（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
は言うまでもない。

このように上記濾過ＩＩＩ　２の濾過作用に供する部分
は、内周リム３　ａ　、　　３　ｂｔ云ミ３　ｃ　、　
　３　ｄおよび外周リム６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄに固着
された内周縁部と外周縁部との接着部分を除いた全領域
であるので、従来の子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
ブまたはチャンネルを配置し、濾過膜をそれらの支持体
に貼着支持した構造のものに比べて、本発明は貼着支持
するところが少なく、ｉＩｉ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。

上記実施態様においては、支持体９のチャンネル１５に
リブ１６等を形成して濾過膜２をその濾過領域において
保持できるような構成としたが、本発明はこのような構
造に限るものではなく、例えば第３図に示すようにチャ
ンネル１５にリブを形成しない構造とすることもできる
。この場合は例えば、濾過膜２は紙、不織布あるいは網
状体と適宜貼り合わせた少なくとも二重構造とすること
により、′ａ過膜２の機械的強度を補強することができ
る。

又、この場合においても、ｉｌｌ過Ｉｌｌ　２が貼着さ
れた支持体９をコア４に嵌合して適宜接着しながら積み
重ねることにより、取入口１３から入った濾液が濾過膜
２を通過して中央開口部１４から出て行くようなフィル
ターチェンバーを形成することができる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明は支持体に１枚の濾過膜を設
けた平板型濾過ユニットを複数個積層することにより、
フィルターチェンバーが形成されるように構成されてい
るので、従来、最も困難とされている濾過膜の貼着工程
を半減することができ、又、従来の如く各ユニットが夫
々フィルターチェンバーを備えた？ｉ雑な構造とする必
要が無く、支持体の形状が節略化できて成形性が向上し
、かつ濾液流路の複雑化を回避することができるので、
濾過工程終段等における残液抜きを容易かつ確実に行う
ことができる。又、濾過膜と支持体との貼着部分が少な
く濾過存効面積が大きく構成されているので、濾過圧を
低くすることができると共に、濾過寿命を長くすること
ができる。

従って、本発明によれば、構造が簡単で成形性並びに組
立性に優れ、かつ濾過効率に優れ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図は本発明の実施Ｂ様を説明するフィルターカート
リッジの１部所面図、第２図は第１図の濾過ユニットの
右側半分を拡大した断面図、第３図は第２図に示す実施
態様の変形例であり、第２図と同様の部分の断面図であ
る。 １・・・濾過膜構造体、　　２・・・濾過膜、３ａ、３
ｂ、３ｃ、３ｄ−内周リム、 ４・・・コア、　　　　　　５・・・連通孔、６ａ、６
ｂ、６ｃ、６ｄ−−−外周リム、７・・・上部保護板、
　　　　８・・・下部保護板、９・・・支持体、　　　
　　１３・・・取入口、１４・・・中央開口部、　　　
１５・・・チャンネル、１６・・・リフ゛。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の平板型濾過ユニットを積層してなる濾過膜構造体
   を具備した平板積層型のフィルターカートリッジにおい
   て、前記濾過ユニットがそれぞれ１枚の濾過膜を備え、
   少なくとも２つの異なったタイプの濾過ユニットを交互
   に積層することにより、各濾過膜をはさんで濾過流路の
   一次側と二次側を形成す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。