JPWO2005014148A1 - 簡易型フィルタ装置 - Google Patents

Abstract

分離膜を試験するための処理原液の流路は最も単純な直線型（いわゆるインラインタイプ）であり、構成が最も簡単でありながら、濾過しようとする分離膜が流路に対してほぼ垂直に装着されるので、濾過効率がよく、この分離膜の膜性能を試験するための膜の着脱容易にかつ迅速に交換することができるフィルタ装置を提供することを課題とする。 一方の側に吐出口１３を他方の側に分離膜を載置する開口部２を有するボウル１と、原液を濾過する前記分離膜と、この分離膜を前記ボウル１に固定する、原液又は濾液を通過させる開孔を有するフィルタプレート５と、このフィルタプレート５を一側から押圧して濾過液の漏れを防止する凸状押圧部２３を一方の側に有し他方の側に原液の供給口１５を有するヘッド３と、前記ヘッド３を前記ボウル１に対して前記押圧状態に締着する手段、例えば前記ヘッド３と前記ボウル１に設けた互いに螺合する雌雄ねじ１９、２１又は別個のロッキングナット３３、とを有する簡易型フィルタ装置。

Description

本発明は、液体からゲルやその他の粒状物等の濾過、分離、又は精製を行うフィルタとして、又、そのフィルタに使用される濾過膜、分離膜、又は精製膜（以下「分離膜」と称する）の膜性能を簡単に試験することができるフィルタ装置に関するものである。

本発明のフィルタ装置は研究開発用の少量濾過、レジスト開発、薬剤開発、あるいはビール製造や製薬、半導体製造でのフォトレジスト溶液の浄化等、その他の分野で広く使用可能である。

少量の供給原液の濾過、分離、精製を行うフィルタ装置に対する需要は多い。又、処理原液に対する最適の分離膜を決定するためには、実際に分離膜を用いて処理すべき原液を処理することにより、その分離膜の膜性能を評価する必要がある。少量の処理原液に対する濾過、分離、精製を行うフィルタ装置は使用又は最適の分離膜を決定する評価試験に際しては、数多くの分離膜が使用されるが、従来の簡易型フィルタ装置では、一度に１枚の分離膜しか使用あるいは試験できず、１枚以上の任意の組合せにより分離膜を使用又は評価をする必要のある場合には複数のフィルタ装置を直列に使用したり、種類ごとに交換して１枚ずつ分離膜を試験し、得られた結果を総合的に評価する必要があった。従って、こうした場合には分離膜の組み込みや交換に手間を要し、全体の作業時間や評価時間も長く掛っていた。

従来から複数の分離膜を同時に試験することができるものが提案されており、このような複数枚の分離膜を一度に試験できる分離膜試験装置としては、例えば、特開平１１−１３７９７３号公報に示すようなものがある。

同公報に記載の分離膜試験装置は、円筒形で偏平な４つのセルを備えることで、複数枚の分離膜を一度に試験できるようになっている。このセルは、縦に積み重ねた形態をなし、各セルの間に第１〜第３の異なる種類の分離膜が各１枚ずつ装着される。処理原液はこれらの各分離膜に並列に供給され、第１〜第３の３枚の分離膜の膜性能を一度に行うことができるというものである。しかし、この装置も分離膜を複数枚直列に使用する場合の評価はできないという問題がある。又、複数の分離膜を直列に使用する場合にはフィルタ装置を複数直列に使用する必要があった。

特開平１１−１３７９７３号公報 特開２００２−０４６６５１号公報

しかし、特開平１１−１３７９７３号公報に示された従来の装置の場合には、周辺のケーシングや接続の様子が開示されていないので不明ではあるが、これらの一般的な構成を考慮すると構成が複雑であり小型化が困難であり、更に処理液は並列に処理するということで、同種の又は異種の複数の膜を同時に複数試験することはできるが、直列に配置される同種の膜又は異種の膜を複数枚使用して濾過の精度を上げようとする場合に、それらの総合的な効果を見ることができなかった。

又、上記の従来例の欠点を改良した発明が特開２００２−０４６６５１号公報に開示されている。しかし、同発明によれば装着された分離膜を交換する場合において、分離膜の交換や分解を比較的容易にかつ迅速に行えるようになるが、構造が複雑であり複数の膜の交換にはかなりの時間、例えば装置にセットする段取りの時間等が掛り、膜１枚の場合には却って時間が掛るという問題が生じている。又、直列に配置される同一又は種類の異なった複数の分離膜による総合的な効果を評価することはできず、又、直列にしたものについて評価し、あるいは直列に使用する場合には複数の別個のフィルタ装置を用いる必要があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構成でありながら膜の試験や少量の濾過が必要な場合には簡単に濾過ができ、一種以上の分離膜であっても複雑な組立や部品の追加等がなく簡単に組み込めて試験が容易にできるばかりでなく、分離膜の交換や分解も容易かつ迅速に行える分離膜用の簡易型のフィルタ装置を提供することを目的としている。本発明は特に、直列に配置される同一又は種類の異なった複数の分離膜による総合的な効果を評価することもできるフィルタ装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成としている。
（１）本発明は、一方の側に吐出口を他方の側に前記吐出口に連通した開口部を有するボウルと、原液を濾過する分離膜を保持又は固着した、原液又は濾液を通過させる開孔を有するフィルタプレートであって前記ボウルの前記開口部に収容された少なくとも１枚のフィルタプレートと、このフィルタプレートを一側から押圧して濾過液の漏れを防止する突状押圧部を一方の側に有し他方の側に原液の供給口を有するヘッドと、前記ヘッドを前記ボウルへ向けて押圧する手段とからなる簡易型フィルタ装置を提供する。

（２）好ましい形態では、前記（１）において、前記ボウル及び前記ヘッドに、雌ネジ又は雄ネジを設けて前記ボウル及び前記ヘッドを互いに螺合させ、ボウルとヘッドを互いに回転させることにより組み立てと気密・液密封止を実行できる。

（３）他の好ましい形態では、前記（１）又は（２）において、前記分離膜を保持又は固着したフィルタプレートとを複数枚重畳させ、同一又は異なった種類の複数の分離膜を使用した濾過、分離、又は精製、あるいは評価試験が可能となる。

（４）別の形態では、一方の側に吐出口を他方の側に前記吐出口に連通した開口部を有するボウルと、原液を濾過する分離膜を保持又は固着した、原液又は濾液を通過させる開孔を有するフィルタプレートであって前記ボウルの前記開口部に収容された少なくとも１枚のフィルタプレートと、このフィルタプレートを一側から押圧して濾過液の漏れを防止する突状押圧部を一方の側に有し他方の側に原液の供給口を有するヘッドと、前記ヘッドを前記ボウルに向けてそれらの軸線方向に押圧するロッキングナットとからなる簡易型フィルタ装置を提供する。

（５）他の好ましい形態では、前記（４）において、前記ボウル及びロック部材に互いに螺合するネジ部を設け、それらを互いに螺合させ、回転させることにより装置の組み立て及び軸線方向の押圧を可能にする。

（６）他の好ましい形態では、前記（４）又は（５）において、前記分離膜を有するフィルタプレートを複数枚重ねて載置し、同種の複数の分離膜、又は異なった種類の分離膜の使用を可能にする。

（７）他の好ましい形態では、ねじ締めの作用を容易にするために上記（２）の場合にはボウルの外面及びヘッドの外面に板状突起を設けて手掛け又は工具掛けとして使用することができる。

（８）又、（５）の場合にはボウルの外面に板状突起を設けて手掛け又は工具掛けとして使用することができる。

（９）又、前記（４）又は（５）の場合には、ロッキングナットがその周部の３個所に手掛けハンドルを設けることができる。

（１０）更に前記（１）又は（４）の場合には、前記フィルタプレートが底面に一定の高さの円周突起を有しており、一方前記ボウルの前記開口部の内底には前記円周突起を受容する円周溝を有し、前記フィルタプレートを前記ボウルに対して押圧することにより封止を行うことができる。

（１１）更に前記（１）又は（４）において、下面側に少なくとも１本の同心突起、好ましくは複数（実施例では３本）を備える押えリングが、前記少なくとも１つのフィルタプレートの上面に配置され、前記フィルタプレートの上面側には全周に延びる平坦面が設けられ、前記押えリングの前記同心突起が前記フィルタプレートの前記平坦面に押圧されて封止を行うようになっている。

（１２）更に前記（１１）において、前記押えリングはその上面側に平坦面を有し、この平坦面にはその上側に配置されるフィルタプレートの下面側に設けられた一定高さの円周突起が押圧されて封止されるか、又は前記ヘッドの突状押圧部がＯリングを介して押圧されて封止されている。

又、押えリングはその上面の前記平坦面を取り囲む周縁部を有し、フィルタプレートはその上面の前記平坦面を取り囲む周縁部を有し、押えリングがフィルタプレートの凹部に収容されたとき前記周縁部同志が互いに融着されるようになっている。これによりフィルタプレートと押えリングの結合一体化が可能となり、フィルタハウジングへの装脱が容易になる。

（１３）更に前記（１）又は（４）において、前記フィルタプレートの外周には指掛けタブが設けられ、それに対応して前記ボウルには前記指掛けタブの案内溝が設けられている。

以上の構成から明らかなように、上記（１）の発明によれば、処理原液の流路は最も単純な直線型（いわゆるインラインタイプ）であり、構成が最も簡単でありながら、濾過しようとする分離膜が流路に対してほぼ垂直に装着されるので、濾過効率がよく、この分離膜の膜性能を試験するための膜の着脱が容易でかつ迅速に交換することができる。

通常のフィルタはそれ自体で腰が弱くて洗浄はできないが、レジスト開発、薬剤開発等の実仕様ではカートリッジフィルタをいろいろな薬液で洗浄したものを使っている。本発明で仕様する分離膜を溶着等により支持したフィルタプレートは、使用後に取り出して洗浄し、再使用することが可能となる。

又、上記（２）に記載の発明によれば、ボウルとヘッドとは、ネジ部の締付け力により強固に封止されるので、濾過液の漏れや混ざりが防止でき、分離膜の交換や分解を容易にかつ迅速に行うことができる。

又、上記（３）に記載の発明によれば、複数膜の試験が容易にできるので複数の膜による分離の様子や効果を簡単に確認することができ、又、分離膜の交換や分解・組立も容易にかつ迅速に行うことができる。いいかえれば、一種類の複数の分離膜や多種類の複数の分離膜であっても、容易に組み込むことができるので、極めて容易に分離膜の試験や組合せを変えての試験もすることができる。

又、上記（４）に記載の発明によれば、ロック部材の追加により、フィルタとボウル及びヘッドとの封止がより効果的になされるので、能率的な濾過をすることができる。フィルタの交換に際しての脱着やその容易さについては、前記他の発明と同様である。

又、上記（５）に記載の発明によれば、ロック部材はより具体的には、ロッキングナットとしており、フィルタとボウル及びヘッドとの封止が通常のネジにより効果的になされるので、確実に締付けられ効果的な濾過をすることができる。フィルタの交換に際しての脱着やその容易さについては、前記他の発明と同様である。

又、上記（６）に記載の発明によれば、上記（４）又は（５）において、前記フィルタプレートを複数枚重畳させることにより、従来大型で多段にすることが必要であった濾過フィルタを簡単な構成とすることができて、濾過の順序等も容易に変更が可能となる等、より効果的な濾過をすることができる。フィルタの交換に際しての脱着やその容易さについては、前記他の発明と同様である。従って、本発明によれば複数膜による濾過で試験やそれ以外の濾過であって、小容量を必要とする時には簡便に適用することができる。

上記（７）の好ましい形態では、上記（２）の場合にはボウルの外面及びヘッドの外面に板状突起を設けて手掛け又は工具掛けとして使用することができ、ねじ締めの作業が容易になる。

上記（８）の形態では、ボウルの外面に板状突起を設けて手掛け又は工具掛けとして使用することができる。

上記（９）の形態のように、ロッキングナットの周部の３個所に手掛けハンドルを設けると、更にヘッドの着脱が容易となる。

上記（１０）の形態では、前記フィルタプレートが底面に一定の高さの円周突起を有しており、一方前記ボウルの前記開口部の内底には前記円周突起を受容する円周溝を有し、前記フィルタプレートを前ボウルに対して押圧することにより、Ｏリングをいちいち使用しなくても充分な封止を行うことができ、作業性が上がり又、低コストになる。

上記（１１）の形態では、下面側に少なくとも１本、好ましくは複数本の同心突起を備える押えリングが、前記少なくとも１つのフィルタプレートの上面に配置され、前記フィルタプレートの上面側には全周に延びる平坦面が設けられ、前記押えリングの前記同心突起が前記フィルタプレートの前記平坦面に押圧されて封止を行うようになっている。このため、フィルタプレートに融着できない分離膜を含む複合分離膜を使用する場合にも、押えリングを利用して封止が可能となり、いちいちＯリングを使用しなくても分離膜周部の充分な封止を行うことができ、作業性が上がり又、低コストになる。

上記（１２）の形態では、前記押えリングはその上面側に平坦面を有し、この平坦面にはその上側に配置されるフィルタプレートの下面側に設けられた一定高さの円周突起が押圧されて封止されるので、複数個のフィルタプレートをＯリングを使用しないで重畳させることが可能となる。（但し最上部に使用される押えリングの場合には前記ヘッドの突状押圧部がＯリングを介して押圧されて封止される）。

又、押えリングはその上面の前記平坦面を取り囲む周縁部を有し、フィルタプレートはその上面の前記平坦面を取り囲む周縁部を有し、押えリングがフィルタプレートの凹部に収容されたとき前記周縁部同志が互いに融着されるようになっているので、フィルタプレートとの融着ができない分離膜でも、フィルタプレートと押えリングの結合一体化により封止保持することが可能となる。

上記（１３）の形態では、更に前記（１）又は（４）において、前記フィルタプレートの外周には指掛けタブが設けられ、それに対応して前記ボウルには前記指掛けタブの案内溝が設けられているが、上記のような封止手段によって原液や濾液への流通路とその外側の空間は隔離されるので、外部からの汚染の心配なしに作業性を向上することが可能となる。

以下好ましい実施例を参照して本発明を詳しく説明するが、使用する材質は従来から知られているこの種の材料が使用できる。

分離膜としてはＰＴＦＥ、ＰＥ、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＰＳＥ等の任意の微細孔分離膜が挙げられる。

分離膜を支持又は溶着するフィルタプレート（ホルダ）としてはＰＰ、ＰＥ、ＰＦＡ等の任意の樹脂材料が挙げられる。

ハウジングとして従来公知の剛性のあるプラスチック材料又は金属が使用できる。

図１〜図７を参照して本発明の第１の実施例による簡易型フィルタ装置を説明する。なお図の上下関係は説明の都合であり反転しても良いし、横にしても良いし、原液の供給口と濾液の吐出口が反転しても良い。

図１〜６、及び図２の部分拡大図である図７を参照すると、フィルタ装置は、下面に濾液の吐出口１３を上面に開口部２（又は凹所）を有するボウル１（又はカップ）と、この開口部２に挿入されて開口部底部に支持された１枚以上のフィルタプレート５と、フィルタプレート５の周部を気密及び液密に封止するためにフィルタプレート５の周部を開口部底部に向けて押圧する円環状の凸状押圧部２３を備え且つ原液の供給口１５を有するヘッド３とから構成されている。後で述べるようにフィルタプレート５には分離膜２５（図５又は図６）が支持される。

ボウル１の開口部２は円筒状内壁７と、底部を有し、底部は下に向けて緩く漏斗状に収斂して吐出口１３に延びる中央部分とフィルタプレート５の周部を支持する環状の平坦な周辺部とを有する。この周辺部には封止用の弾性Ｏリング１６を受ける円周溝が設けられている。図２に示すようにボウル１の円筒状内壁７の上側部分には雌ねじ２１が形成され、ヘッド３の外周面に施された雄ねじ１９と螺合している。更に、円筒状内壁７の直径を挟んだ対向部分には、フィルタプレート５のタブ１７、１７を受け入れる垂直な案内溝（縦溝）１８、１８が形成されている。図３に示すようにボウル１の下面には板状突起９が形成され、ヘッド３をボウル１に締着したり外したりする場合の手掛け又は工具掛けとして役立つ。

ヘッド３は円筒形の外周部にボウル１の雌ねじ２１に螺合する雄ねじ１９を有している。供給口１５の内端部は拡張してフィルタプレート５の濾過面に連通する空間４３を形成しており、空間４３を囲む壁は上記のようにフィルタプレート５の周部を気密及び液密に封止するためにフィルタプレート５の周部を開口部底部に向けて押圧する円環状の凸状押圧部２３を構成している。凸状押圧部２３の底面は水平面であり、Ｏリングを介して後述のフィルタプレート５を押圧して所定の封止を行う。ヘッド３の上端面にはねじ締めの際に手掛け（又は工具掛け）となる板状突起１１が形成されている。

図５又は図６に示すように、フィルタプレート５は多数の孔２７を有する。フィルタプレート５には凹入部３１を設け、その面に分離膜２５（仮想線で示した）を保持させる。この場合には分離膜２５は熱溶着によりフィルタプレート５の面に固着させるとよい。凹入部３１は複数のフィルタプレートを使用する場合に分離膜２５への分配流路を形成する。更に凹入部３１の面には多数の孔２７から放射状又は網目状に多数の溝２６を形成して実効濾過面積を増大する。フィルタプレート５の周部には周溝２９を設け、そこに封止用のＯリング２０を収容する。これにより、図２のように１枚以上のフィルタプレート５同志の外周部及びそれらとヘッドの凸状押圧部２３とを互いに封着することができる。

フィルタプレート５の直径を挟む２個所にはタブ１７、１７が形成されており、ボウル１の案内溝１８に嵌合するようになっている。これにフィルタプレート５は所定の位置に配置されるだけでなく、ヘッド３を締め込む際に回転を阻止される。

濾過、分離又は精製作業又は濾過膜の評価測定に先立ち、ボウル１の開口部２の底面周溝にＯリング１６を嵌め、次いで周溝２９にＯリング２０を嵌めた一枚又は複数枚のフィルタプレート５を、タブ１７と縦溝１８を利用して整列させ、ボウル１の開口部２に落とし込む。次いでヘッド３の外周の雄ねじ１９をボウル１の雌ねじ２１に螺合させ、板状突起１１を手又は工具を使って回してヘッド３をボウル１の開口部２内へ締め込む。これによりヘッド３の凸状押圧部２３がフィルタプレート５の周部を押圧して各部材間のＯリング１６、２０により液密及び気密な封止が得られる。このとき図２のように複数枚のフィルタプレート５を組み込むこともできるし、図４のように単一のフィルタプレート５を組み込むこともできる。このように、本発明のフィルタ装置は、目的に応じて単数又は複数枚のフィルタプレート５を組み込むことができる融通性に富む構造を有する。

なおこの実施例によるフィルタ装置は構造が単純であるので製造コストが低い利点があるが、ヘッド３の凸状押圧部２３とＯリング２０の間に摩擦摺動が起きるので、ねじ締めを注意深く行う必要がある点で若干不便である。次の実施例でこれを改良する。

次に図８〜図１４を参照して本発明の第２の実施例を説明する。この実施例は上記実施例のフィルタ装置よりも複雑であるが、気密性及び液密性が容易に得られる利点を有する。これらの図においても実施例１のフィルタ装置に対応する部材は同一の参照符号を使用する。

この実施例によるフィルタ装置は、下面に濾液の吐出口１３を上面に開口部又は凹所２を有するボウル１と、この開口部２に挿入されて開口部底部に支持された１枚以上のフィルタプレート５と、フィルタプレート５の周部を気密及び液密に封止するためにフィルタプレート５の周部を開口部底部に向けて押圧する円環状の凸状押圧部２３を備え且つ原液の供給口１５を有するヘッド３と、ヘッド３をボウル１に対して固定するためのロッキングナット３３から構成されている。

フィルタプレート５は実施例１のそれと同様な構造を有するので以下では必要な限度でのみ言及する。一方、ボウル１はこの例では円筒状内壁に雌ねじを具備しないし、ヘッド３はこの例では外周面に雄ねじを具備しない。

図９、図１０及び図９の円内拡大図１２を参照するに、ボウル１の開口部２は円筒状内壁７と、下に向けて緩く漏斗状に収斂して吐出口１３に延びる中央部分と、フィルタプレート５の周部を支持する環状の平坦な周辺部とを有する。周辺部には封止用の弾性Ｏリング１６を受ける円周溝が設けられている。図９に示すようにボウル１の円筒状外周面の上側部分には雄ねじ３７が形成され、ロッキングナット３３の内周面に施された雌ねじ３５と螺合している。更に、円筒状内壁７の直径を挟んだ対向部分には、フィルタプレート５のタブ１７、１７（図５参照）を受け入れる垂直な案内溝１８、１８が図２の場合と同様に形成されている。ボウル１の下面には板状突起９が形成され、ヘッド３をボウル１に締着しあるいは外す場合の手掛け又は工具掛けとして役立つ。

図９、図１３及び図１４を参照すると、ヘッド３の供給口１５の内端部は拡張してフィルタプレート５の濾過面に連通する空間４３を形成している。空間の周壁は上に述べたようにフィルタプレート５の周部をＯリング２０を介して開口部２の底部に向けて押圧する円環状の凸状押圧部２３を構成する。ヘッド３の直径はボウル１の円筒状内壁７の直径よりわずかに小さく、ヘッド３が嵌合できるようになっている。又、ヘッド３の外周には、その回転を防止するため、ボウル１の縦溝１８、１８に嵌合するタブ４５、４５が設けられている。ヘッド３の上面外周部にはロッキングナット３３の作用部３９に接して締め付け力を受ける肩部４１が形成されている。このためフィルタプレート５はヘッド３の凸状押圧部２３から垂直方向（フィルタ装置の軸線方向）の締め付け力を受けることができる。

フィルタプレート５の構造は実施例１に関して図５及び図６に関連して説明したものと同様である。

次に図８及び図９を参照すると、ロッキングナット３３は、ヘッド３の肩部４１に衝接する作用部３９を有する環状平板部と内周面に雌ねじ３５を形成した円筒状外周壁とを有する。雌ねじ３５はボウル１の外周面の雄ねじ３７と螺合している。ナット３３の作用部３９は手掛け又は工具掛けとするために多角形に形成されている。

濾過又は分離作業又は濾過膜の評価測定に先立ち、ボウル１の開口部２の底面の周溝にＯリング１６を嵌め、次いで周溝２９にＯリング２０を嵌めた一枚又は複数枚のフィルタプレート５を、タブ１７と縦溝１８を利用して整列させ、ボウル１の開口部２に落とし込む。次いでタブ４５を縦溝１８に合わせた状態でヘッド３をボウル１の開口部２に挿入する。ついでロッキングナット３３をヘッド３の上に被せ、ロッキングナットの雌ねじ３５をボウル１の雄ねじ３７に螺合させて手又は工具を使用して回転させることによりねじ込む。これにより作用部３９及び肩部４１を介して締め付け力が凸状押圧部２３を介してフィルタプレート５のヘッドの周部に加えられ、Ｏリング１６、２０によりフィルタプレート５の周部が液密に封止される。この例でも、図９のように複数枚のフィルタプレート５を組み込むこともできるし、図１１のように単一のフィルタプレート５を組み込むこともできる。このように、本発明のフィルタ装置は、目的に応じて単数又は複数枚のフィルタプレート５を組み込むことができる融通性に富む構造を有する。

次に図１５〜図２３を参照して本発明の第３の実施例を説明する。この実施例は図８〜図１４に関連して説明した実施例２に類似しているが、フィルタプレートのシール部の構造、フィルタプレートの指掛けの構造、及びロッキングクナットの構造が異なる。これらの図においても実施例２のフィルタ装置に対応する部材は同一の参照符号を使用する。

図１５はこの実施例のフィルタ装置の斜視図であり、図１６は図１５の線ＸＶＩ−ＸＶＩに沿った断面図である。この実施例によるフィルタ装置は、開口部又は凹所２及び濾液の吐出口１３を有するボウル１と、この開口部２に挿入されて開口部底部に支持された１枚以上のフィルタプレート５と、フィルタプレート５の上面又はそこに配置された濾過膜を押えるための押えリング５５と、押えリング５５の周部を気密及び液密に封止するために押えリング５５の周部を凹所２の底部に向けて押圧する円筒状又は円環状の凸状押圧部２３を備え且つ原液の供給口１５を有するヘッド３と、ヘッド３をボウル１に対して固定するためのロッキングナット３３から構成されている。なおこの例では原液中の気泡、溶存ガスを引き出すガスベント５１が設けられている。

図１６において、ボウル１の開口部２は円筒状内壁７と、下に向けて緩く漏斗状に収斂して吐出口１３に延びる中央部分と、フィルタプレート５の周部を支持する環状の平坦な周辺部とを有する。周辺部には封止用の円周溝５７が設けられている。この溝にはフィルタプレート５の底面から突出する逆三角形断面の円周突起５９（図１８参照）が嵌り込んで封着を行う。ボウル１の円筒状外周面の上側部分には雄ねじ３７が形成され、ロッキングナット３３の内周面に施された雌ねじ３５と螺合している。更に、円筒状内壁７の一部にはフィルタプレート５の指掛けタブ６３（図１７〜１９参照）を受け入れる垂直な案内溝６５が設けられている。後述するフィルタプレート５の構造により、指掛けタブ６３は原液及び濾液の通路から隔離されるので、指掛けタブ６３が存在しても濾液の汚染は生じない。従って、このモデルによるとフィルタプレート５の組み込み及び交換が容易になる。各フィルタプレート５には図１７〜１９に示した方向タブ６７が設けられ、対応してボウル１の内壁７に縦溝（図示せず）が図２の場合と同様に形成されている。このためフィルタプレート５は上下の向きが常に正しく設定できる。

図１６のように、ヘッド３の供給口１５の内端部は拡張してフィルタプレート５の濾過面に連通する空間４３を形成している。空間の周壁は上に述べたように押えリング５５を介してフィルタプレート５の周部を押さえるＯリング２０による開口部２の底部に向けて押圧する円環状の凸状押圧部２３を構成する。ヘッド３の直径はボウル１の円筒状内壁７の直径よりわずかに小さく、ヘッド３の下側部が嵌合できるようになっている。ヘッド３の上面外周部にはロッキングナット３３の作用部３９に接して締め付け力を受ける肩部４１が形成されている。このためフィルタプレート５と押えリング５５はヘッド３の凸状押圧部２３から垂直方向（フィルタ装置の軸線方向）の締め付け力を受けることができる。

ロッキングナット３３は、ヘッド３の肩部４１に衝接する作用部３９を有する環状平板部と内周面に雌ねじ３５を形成した円筒状外周壁とを有する。雌ねじ３５はボウル１の外周面の雄ねじ３７と螺合している。図１５のように、ロッキングナット３３はその外周部の互いに等角度に離間した３個所にハンドル５３を有することによりロッキングナット３３の締着と取り外しを容易にしている。ボウル１の周部にも同様なハンドル６１を設ける。適当な回り止めを有する場合にはボウル１にハンドル６１を設けなくても良い。

ヘッド３とロッキングナット３３は互いに相対回転しうる。このため、ヘッド３をフィルタプレート５及び押えリング５５上にＯリング２０を介して載せたのち、ロッキングナット３３を締め付けると、ヘッド３が押えリング５５に摩擦係止した状態でロッキングナット３３のみが回転するので、ヘッド３とフィルタプレート５と押えリング５５の間の封止手段の滑りが防止され、確実な封止力が得られる。

この実施例３のフィルタプレート５は、図１７（平面図）、図１８（図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面図）及び図１９（底面図）に示す。フィルタプレート５は凹入部を有し、凹入部の内底には平坦な保持面３１が設けられ、保持面３１の周部には無孔の平坦面が形成されている。保持面３１には少なくとも一枚の分離膜（図では鎖線で示した２枚の分離膜２５，２５’）が保持される。分離膜２５、２５’の保持には、フィルタプレート５の凹入部に押えリング５５を挿入し、その外周部の底面から突出する封止用同心状突起７５により分離膜の周部を保持面３１の周部の平坦面に押しあてる。フィルタプレート５は図２３に関連して説明するように、リング５５の周縁部７９とフィルタプレートの周縁部７０とは互いに溶着される。このためには両部材５と５５は同じ熱可塑性材料から製作する。

もしも分離膜２５，２５’の一方又は両方がフィルタプレート５と熱融着性の場合には分離膜はフィルタプレート５との熱融着しても良い。例えば熱溶着性のポリエチレン製分離膜と熱溶着できないフッ素樹脂製分離膜とを組み合わせる等の場合には、例えばポリエチレン分離膜２５をフィルタプレート５に融着し、フッ素樹脂分離膜２５’は単にその上に置き、その周辺部を押さえリング５５によりフィルタプレート５の保持面３１の平坦な周部に押しつける。

フィルタプレート５の上面は格子状に形成され、凹入部の面３１には格子間に網目状に連絡した多数の溝２６を形成して実効濾過面積を増大する。又、下面側には溝２６に出てくる濾液を集める一様に分布した多数の孔２７を有する。凹入部は複数のフィルタプレートを使用する場合に分離膜２５への分配流路を形成する。

既に述べたように、フィルタプレート５の外周部底面には逆三角形状の円周突起５９が突出している。円周突起５９は全周にわたり同じ高さであり、その先端は同一の平面内にある。円周突起５９はボウル１に形成した円周溝５７よりも広幅で且つ嵌合時に円周溝２７の底に達しないような高さに形成することにより、円周突起５９と溝５７の内外側壁上縁との間に弾性変形による封着が可能になるようにする。

フィルタプレート５には更に既に述べたように手掛けタブ６３と方向タブ６７が形成されており、指掛けタブ６３はボウル１の案内溝１８に嵌合し、方向タブ６７は対応した方向規制溝に嵌合するようになっている。これによりフィルタプレート５の着脱が容易になり、フィルタプレート５は表裏が正しく装着でき、更に、ヘッド３を締め込む際に回転することがない。

フィルタプレート５は更に凹入部に保持面３１を取り囲む平坦な段部６９を有する。この段部は以下で述べる押えリング５５の周部底面８１を受けて押えリングを保持するとともに、押えリングの弾性封着部７７の座屈を防ぐ役目もする。フィルタプレート５の周縁部７０はその内側に嵌合される押えリング５５の周縁部７９を受け入れ、互いに融着されるようになっている。

この実施例３の押えリング５５は、図２０（平面図）及び図２１（図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ断面図）に示されている。

押えリング５５には上面側に平坦面７１が形成され、底面に突出する３本（一般には複数）の逆三角状の同心状突起７５よりなる封止部を有する弾性封着部７７が形成され、そして上下面は開口７３により連通されて液体分配通路を構成している。３本の突起の先端は同一の平面内にある。平坦面７１はＯリング２０（図１６）の封止面となり、あるいは他のフィルタプレート５の円周突起５９に対する封止面となる。

押えリング５５は上方に突出する周縁部７９を有し、押えリング５５が分離膜２５、２５’を介在してフィルタプレート５の凹部に挿入されたときにフィルタプレート５の周縁部７０とほぼ同じ高さに並ぶ。押えリング５５の外周はフィルタプレート５の周縁部７０の内周面に嵌合する外径の突縁８３を有する。このため押えリング５５の周縁部７９とフィルタプレート５の周縁部７０との間には溶融樹脂の流入できる隙間ができる。この状態でホットプレートをこれらの周縁部の上に当てて加圧下に加熱すると両周縁は溶融してこの隙間に流入し、両者は互いに強固に融着すると共に分離膜を強く保持する。

押えリング５５の平らな周部底面８１はフィルタプレート５に設けられた平らな段部６９と係合して両部材５と５５を固定関係に保持し、又、同時に同心状突起７５を有する弾性封着部７７の座屈を防ぐ。

この実施例ではフィルタプレート５、分離膜２５、２５’及び押えリング５５は予め一体化された部品として構成される。

図２３はフィルタプレート５に分離膜２５、２５’を保持させ、これを押えリング５５により押え、両部材５と５５を互いに熱融着して一体に形成してフィルタプレートユニットを構成した状態を示す。

既に説明したように、フィルタプレート５の凹入部に押えリング５５を挿入し、その外周部の底面から突出する封止用同心状突起７５により分離膜の周部を保持面３１の周部の平坦面に押し当てる。又、フィルタプレート５の段部６９は押えリング５５の周部底面８１を支持する。フィルタプレート５の凹入部に挿入した押えリング５５の周縁部７９とフィルタプレートの周縁部７０の内周面との間には、押えリングの周りの突縁８３のために隙間があるので、周縁部７９と周縁部７０の上からホットプレートを当てて押圧すると、周縁部７０と７９は溶融して押しつぶされて融着し、又、溶融した樹脂はこれら周縁部７０と７９の間の隙間に流れ、図２３に示したように平坦化した溶着部Ｗを形成する。この平坦化した溶着部Ｗの上面は平坦面７１にほぼ一致する。

図２２は実施例３のフィルタ装置において二枚以上のフィルタプレート５が使用される場合を示す。この例では二枚のフィルタプレート５と二個の押えリング５５が使用されており、フィルタプレート５、５間の封止は、下側の押えリング５５の平坦面７１に、上側のフィルタプレート５の底面の円周突起５９が当接し、ロッキングナット３３の締着力により封止力を行うようになっている。

濾過又は分離作業又は濾過膜の評価測定に先立ち、分離膜２５及び／又は２５’は図２３のようにフィルタプレート５と押えリング５５に組み込まれて一体のフィルタプレートユニットに形成されているものとする。

ついで、指掛けタブ６３と垂直な案内溝６５及び方向タブ６７を利用して、フィルタプレート５をボウル１の開口部２の底面に落とし込む。これによりフィルタプレート５底面の円周突起５９がボウル１の円周溝５７に嵌合して封止する。必要なら更に別のフィルタプレート５と押えリング５５を同様に装着する。これにより、上側のフィルタプレート５の円周突起５９が下側の押えリング５５の平坦面７１に当接する。最後にヘッド３をロッキングナット３３と共にボウル１に載せ、ヘッド３の下端部をボウル１の開口部２に挿入し、ロッキングナット３３の雌ねじ３５をボウル１の雄ねじ３７に螺合させ、ハンドル５３、場合により更にハンドル６１を利用し手又は工具でロッキングナット３３を回転させることによりねじ込む。これにより作用部３９及び肩部４１を介して締め付け力が凸状押圧部２３を介してフィルタプレート５のヘッドの周部に加えられ、Ｏリング２０、弾性封着部７７の３本の同心状突起７５、円周突起５９及び円周溝５７によりフィルタプレート５の周部が液密に封止される。これにより原液及び濾液の流路は、案内溝６５等から完全に隔離される。なお、図１６のように単一のフィルタプレート５を組み込むこともできるし、図２２のように複数枚のフィルタプレート５を組み込むこともできる。このように、本発明のフィルタ装置は、目的に応じて単数又は複数枚のフィルタプレート５を組み込むことができる融通性に富む構造を有する。

以上のように、本発明によると、分離膜を試験するための処理原液の流路は最も単純な直線型（いわゆるインラインタイプ）であり、構成が最も簡単でありながら、濾過しようとする分離膜が流路に対してほぼ垂直に装着されるので、濾過効率がよく、この分離膜の膜性能を試験するための膜の着脱が容易でかつ迅速に交換することができるフィルタ装置が提供される。

［図１］本発明の実施例１によるフィルタ装置の平面図である。
［図２］同フィルタ装置の断面図である。
［図３］同フィルタ装置の底面図である。
［図４］同フィルタ装置の１つの使用形態を示す断面図である。
［図５］本発明の２つの実施例に共通なフィルタプレートの平面図である。
［図６］図５のフィルタプレートのＶＩ−ＶＩ断面図である。
［図７］図２のフィルタ装置の部分拡大図である。
［図８］本発明の実施例２によるフィルタ装置の平面図である。
［図９］同フィルタ装置の断面図である。
［図１０］同フィルタ装置の底面図である。
［図１１］同フィルタ装置の１つの使用形態を示す断面図である。
［図１２］同フィルタ装置の部分拡大図である。
［図１３］同フィルタ装置のヘッド単体の平面図である。
［図１４］同フィルタ装置のヘッド単体の断面図である。
［図１５］本発明の実施例３によるフィルタ装置の斜視図である。
［図１６］同フィルタ装置のＸＶＩ−ＸＶＩ断面図である。
［図１７］同フィルタ装置に使用するフィルタプレートの平面図である。
［図１８］図１７のフィルタプレートのＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面図である。
［図１９］同フィルタプレートの底面図である。
［図２０］押えリングの平面図である。
［図２１］図２０の押えリングのＸＸＩ−ＸＸＩ断面図である。
［図２２］実施例３のフィルタ装置において二枚のフィルタプレート５が使用される図１６と同様な断面図である。
［図２３］フィルタプレートと分離膜と押えリングとを一体に形成したフィルタプレートユニットを示す部分断面図である。

符号の説明

１ ボウル
２ 開口部
３ ヘッド
５ フィルタプレート
７ 円筒状内壁
９ 板状突起
１１ 板状突起
１３ 濾液の吐出口
１５ 原液の供給口
１６ Ｏリング
１７ タブ
１８ 案内溝
１９ 雄ねじ
２０ Ｏリング
２１ 雌ねじ
２３ 凸状押圧部
２５ 分離膜
２６ 溝
２７ 多数の孔
２９ 周溝
３１ 保持面
３３ ロッキングナット
３５ 雌ねじ
３７ 雄ねじ
３９ 作用部
４１ 肩部
４３ 空間
４５ タブ
５１ ガスベント口
５３ ハンドル
５５ 押えリング
５７ 円周溝
５９ 円周突起
６１ ハンドル
６３ 指掛けタブ
６５ 案内溝
６７ 方向タブ
６９ 段部
７０ 周縁部
７１ 平坦面
７５ 同心状突起
７７ 弾性封着部
７９ 周縁部
８１ 周部底面
８３ 突縁

Claims (14)

1. 一方の側に吐出口を他方の側に前記吐出口に連通した開口部を有するボウルと、原液を濾過する分離膜を保持又は固着した、原液又は濾液を通過させる開孔を有するフィルタプレートであって前記ボウルの前記開口部に収容された少なくとも１枚のフィルタプレートと、このフィルタプレートを一側から押圧して濾過液の漏れを防止する突状押圧部を一方の側に有し他方の側に原液の供給口を有するヘッドと、前記ヘッドを前記ボウルへ向けて押圧する手段とからなるフィルタ装置。
2. 前記押圧する手段は前記ボウル及び前記ヘッドに形成された互いに螺合する雌ネジ及び雄ネジであり、これらを相互に回転させることにより前記押圧を行うようにした請求項１記載のフィルタ装置。
3. 前記分離膜を保持又は固着したフィルタプレートは複数枚重ねて載置した請求項１又は２記載のフィルタ装置。
4. 一方の側に吐出口を他方の側に前記吐出口に連通した開口部を有するボウルと、原液を濾過する分離膜を保持又は固着した、原液又は濾液を通過させる開孔を有するフィルタプレートであって前記ボウルの前記開口部に収容された少なくとも１枚のフィルタプレートと、このフィルタプレートを一側から押圧して濾過液の漏れを防止する突状押圧部を一方の側に有し他方の側に原液の供給口を有するヘッドと、前記ヘッドを前記ボウルに向けてそれらの軸線方向に押圧するロッキングナットとからなるフィルタ装置。
5. 前記ボウル及び前記ロッキングナットに互いに螺合するネジ部を設け、それらを互いに回転させることにより前記ヘッドを前記ボウルに向けて押圧する請求項４記載のフィルタ装置。
6. 前記分離膜を保持又は固着したフィルタプレートを複数枚重ねて載置した請求項４又は５記載のフィルタ装置。
7. 前記ボウルの前記一方の側の外面に手掛け用の板状突起を設けた請求項２又は５記載のフィルタ装置。
8. 前記ヘッドの前記他方の側の外面に手掛け用の板状突起を設けた請求項２記載のフィルタ装置。
9. ロッキングナットがその周部の３個所に手掛けハンドルを有する請求項４又は５記載のフィルタ装置。
10. 前記フィルタプレートが底面に一定の高さの円周突起を有しており、一方前記ボウルの前記開口部の内底には前記円周突起を受容する円周溝を有し、前記フィルタプレートを前ボウルに対して押圧することにより封止を行う請求項１又は４に記載のフィルタ装置。
11. 下面側に少なくとも１本の同心突起を備える押えリングが、前記少なくとも１つのフィルタプレートの上面に配置され、前記フィルタプレートの上面側には全周に延びる第１の平坦面が設けられ、前記押えリングの前記同心突起が前記フィルタプレートの前記第１の平坦面に押圧されて封止を行うようになっている、請求項１又は４に記載のフィルタ装置。
12. 前記押えリングはその上面側に第２の平坦面を有し、この第２の平坦面にはその上側に配置されるフィルタプレートの下面側に設けられた一定高さの円周突起が押圧されて封止されるか、又は前記ヘッドの突状押圧部がＯリングを介して押圧されて封止されている請求項１１のフィルタ装置。
13. 前記フィルタプレートの外周には指掛けタブが設けられ、それに対応して前記ボウルには前記指掛けタブの案内溝が設けられている請求項１又は４に記載のフィルタ装置。
14. 前記フィルタプレートは前記第１の平坦面を取り囲む第１の周縁部を有し、前記押えリングは前記第２の平坦面を取り囲む第２の周縁部を有し、前記押えリングが前記フィルタプレートの凹入部に収容されたとき、前記第１及び第２の周縁部同志が互いに融着されるように構成されている、請求項１１又は１２に記載のフィルタ装置。

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