JPS6397208A - 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
超純水製造のだめの糟製氷、′ＩＬ＠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１
μｍ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、単位時間当りの濾過流量が大き
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頚
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０．０５〜０．４Ｍ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しており、ハウジングに取付ける
べくシール機能を有した構造を有する濾過膜構造体であ
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とに分けられる。

（吏い（舎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
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だめの上部保護板
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
グにセントするためＯ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、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、平板上支持体が同心状の多数のりブおよびチャン
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。そのため本出願人は先に網状体物を支持体とし
、内周リムおよび外周リムに濾過膜を液密にシールした
平板状フィルターカートリッジを提案したが、濾過膜１
合成樹脂から成る網状体物および平板状支持体を接着す
る際接着強度が弱い、液密性が不十分であるといった問
題点が生じていた。

特に逆洗、圧力変動により逆圧がかかった場合、接着強
度が弱いことにより、液漏れが生じる可能性があった。

この問題を解決するため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もの
のように複雑であると、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。また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。

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して本出願人が先に出願した濾過膜
を平板状支持体の内周リムと外周リムにのみ接着した形
式のものに関し濾過膜および合成樹脂から成る網状体と
平板状支持体の接着力が不足し液密性に問題があった為
接着力不足を解決することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者達はこの問題について鋭意検討した結果、平板
状支持体への濾過膜の接着強度を増加させるため、濾過
膜を支持する平板状支持体の貼着部分表面を粗面化する
ことによって目的を果たすことが出来ることを見出した
。

即ち、本発明は１個また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、該
濾過ユニットの濾過膜を貼着する内周リムおよび外周リ
ムの上下表面を粗面化して、該粗面化した部位にそれぞ
れ濾過膜の内周縁部および外周縁部を貼着したことを特
徴とするフィルターカートリッジである。

本発明における平板型のフィルターカートリッジとして
は、従来使われて来た例えば特開昭５６−１２９０１６
号公報に開示された形式のものも、また本出願人が先に
出願した濾過膜を平板状支持体の内周リムおよび外周リ
ムだけに接着した形式のものにも適用される。

濾過ユニットの濾過膜を貼着する粗面化する内周リムお
よび外周リムの表面は、濾過膜の内周縁部、外周縁部の
貼着される幅に対応したものであるが、通常液密性およ
び貼着による有効面積の低減を考慮して、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
．１〜５ｆｉである。

また表面を粗面化する部分は、その他の貼着部分がある
場合例えばリブ等には、その部分にも施すことをさまた
げるものではない。

本発明の濾過膜を貼着する内周リムおよび外周リムの表
面の粗面化の方法としては濾過ユニットのプラスチック
成形時に行うことも出来るし、また成型後化学的粗面化
処理または機械的粗面化処理を行ってもよい。

〔作用〕

本発明の濾過膜を貼着する内周リムおよび外周リムの表
面を粗面化することにより、接着面積が増加するので接
着強度が増加する。また貼着面の粗面化により接着剤の
塗布する面が画定されるので貼着を正確に歪を与えるこ
となく行うことが出来る。

特に濾過面積を増大させ、濾過ユニットの構造を簡単化
する目的で、濾過膜を濾過ユニットの内周リムおよび外
周リムだけにおいて貼着するフィルターカートリッジに
おいては、フィルターの生命である液密性の保証がこれ
によって果たされることになり、接着強度が強いことは
接着面を少くすることにも結びつき、濾過膜の節約およ
び濾過ユニットの小型化に大きな役目を果すものである
。

また従来の平板状支持体の表裏に多数個所で濾過膜が貼
着された構造の場合、濾過膜に歪が出来易くそのため各
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
におけるそれぞれ液密性の保証が難しかったが、本発明
の接着面の粗面化によりその問題を解決することが出来
た。

〔実施例〕

本発明を１実施例について説明する。

第１図は、本発明の平板積層型のフィルターカートリッ
ジの１実施例の濾過膜構造体１の一部断面図である。第
２図は第１図の濾過ユニットの濾過膜を除した状態の支
持体のほぼ半分を拡大した平面図、第３図は濾過ユニッ
トのＡ−Ａ部分の断面図である。

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少単位の平板
型濾過ユニットが複数個積み重ねさ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が複数個嵌合されており、積層された内周リ
ム３の上下にはコア４に通じる濾過液取出口である中央
開口部１が形成されてまた濾過膜構造体１の最上部と最
下部には濾過膜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。

また、第３図に示すように、濾過膜２はその外周縁部１
２の全域が内周リムと複数の放射状のチャンネル１５（
第２図参照）で連結されたリング状の外周リム６に貼着
され液密性が保たれる。またこの外周リム６には例えば
濾過ユニット厚み方向に突出した連結部分である外周り
ブ１７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、外周りプ１７同士が接合されることに
より、リム円周方向において適宜な間隔で上下保護板７
゜８間に架は渡すような補強構造とすることができる。

濾過膜２はその内周縁部１１が内周リム３の上下の粗面
化部分２０（第２図参照）に夫々固着され、その外周縁
部１２がその全周に亘って外周リム６の同じく粗面化部
分２０に貼着されシールされている。

この内周縁部１１および外周縁部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０．１〜５鶴が適当である。

第２図において外周リムは内周リム３と複数のチャンネ
ル１５で連結されている。

本発明における上記内外周リム３．６、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。

ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、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、ポ
リクロ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は例えば合成樹脂から
なる網状体を接着剤で点状に接着させたものを用いれば
強度的により好ましい。濾過膜は例えばポリアミド、ポ
リスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオ
ロエチレン、トリアセチルセルロース等を素材とした一
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１０μｍから２００μｍと薄い。

本発明における濾過膜２の接着形成おらび濾過膜と濾過
ユニットとの接着方法は、それぞれの部材の種類により
選択され、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
適用して接着させることができる。更に本発明による内
外周リム３゜６の表面を粗面化し接着することにより、
より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。

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３図の矢印で示
すようになっている。すなわち、ハウジング（図示しな
い）に流入した濾液は濾過ユニットの上下濾過膜２の外
側（１次側）より適宜液圧によって濾過膜２に浸透して
行き、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）に侵入し、ひきつづいて内周リム３の
上下に形成されたコア４の連通孔５に通じる複数の中央
開口部７０を通り、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ｉｌ！過が達成さ
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および外周リム６に固着された内周縁部１１と
外周縁部１２と濾過膜２の接着部分を除いた全領域であ
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
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、本発明により貼着支
持するところが少なく、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も
少なくすることが出来、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。

本発明は上記の様な１個また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
、該ユニットの濾過膜２を貼着する内周リム３および外
周リム６の粗面化部分２０を例えば機械的に粗面化して
溶剤型接着剤を用いそれぞれ濾過膜２の内周縁部１１お
よび外周縁部１２を貼着したことによって、この種のフ
ィルターの生命である液密性を充分保つことが出来た。

なお本発明は本実施例に限られるものではなく、第４図
に示すリム表面を溝状に加工する事などによっても同様
の効果を得る事が出来る。

〔発明の効果〕

本発明は１個また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
ットの濾過膜を貼着する内周リムおよび外周リムの表面
を粗面化して、それぞれ濾過膜の内周縁部および外周縁
部を貼着したことを特徴とするフィルターカートリッジ
により、濾過膜の接着強度を高め、液密性を確保するこ
とが出来ることにより濾過精度が向上し、濾過膜の接着
面積の少ないフィルターカートリッジの実現を確実にし
、濾過膜の有効面積を大きくすることによって濾過寿命
を長くできると共に、濾過圧を低くすることが出来るの
で濾過経費を低減させることが出来た。

また、本発明に係わる濾過ユニットは構造が面単に出来
るので、金型製作が簡単で、製作費を安くすることが可
能となった。また組立加工が簡単になり、液密性に優れ
、小型軽量化されたので安価な平板積層型フィルターカ
ートリッジを提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様を説明するフィルターカート
リッジの１実施例の一部材断面図、第２図は平盤型濾過
ユニットの濾過膜を除いた支持体の部分平面図、第３図
は第１図の濾過ユニットの要部を拡大した断面図、第４
図は第３図の粗面部を溝状にした実施例である。 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　　　　　１５・・・チ
ャンネル第　　１　　図 第　２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １個また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、該濾過ユニットの
   濾過膜を貼着する内周リムおよび外周リムの上下表面を
   粗面化して、該粗面化した部位にそれぞれ濾過膜の内周
   縁部および外周縁部を貼着したことを特徴とするフィル
   ターカートリッジ。