JPH10165779A - 濾過膜モジュール - Google Patents

濾過膜モジュール

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JPH10165779A
JPH10165779A JP33201396A JP33201396A JPH10165779A JP H10165779 A JPH10165779 A JP H10165779A JP 33201396 A JP33201396 A JP 33201396A JP 33201396 A JP33201396 A JP 33201396A JP H10165779 A JPH10165779 A JP H10165779A
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JP
Japan
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filtration membrane
primary
membrane
housing
module
Prior art date
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Pending
Application number
JP33201396A
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English (en)
Inventor
Takanori Anazawa
孝典 穴澤
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DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価で耐圧性に優れた平膜モジュールを提供
すること。 【解決手段】 1次側筐体部と2次側筐体部が平面状の
濾過膜を挟んで濾過膜周辺において液密に接合されてい
る濾過膜モジュールであって、かつ1次側筐体部と2次
側筐体部とが濾過膜周辺以外の1ケ所以上の部分におい
て互いに接続されている濾過膜モジュール。 【効果】 部分濾過型のモジュールにおいては、圧力差
による膜面のたわみとそれによる1次側流路のショート
パスの発生や筐体の破壊を防止することができ、全濾過
型モジュールにおいても、モジュールの耐圧性を増すこ
とができるため、安価で耐圧性に優れた平膜モジュール
を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療、製薬工業、
食品工業などの分野で利用される平面状の濾過膜(即
ち、平膜)を組み込んだ濾過膜モジュールに関し、更に
詳しくは、耐圧性に優れた濾過膜モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】平膜を組み込んだ膜モジュールには、全
濾過型と部分濾過型(濃縮型又は回収型とも言われる)
があり、全濾過型は主として精密濾過に、部分濾過型は
主として限外濾過や逆浸透濾過にそれぞれ使用されてい
る。
【0003】平膜を使用する部分濾過型のモジュール、
即ち、1次側(原液側)に1次側流入口と1次側流出口
を有し、1次側流入口からモジュールに流入した原液の
一部が濾過膜を透過し、原液の残余は1次側流出口から
流出し、膜を透過した濾液は濾液側(2次側)に設けら
れた2次側流出口から流出するタイプのモジュールとし
ては、スパイラル型、プレート型(積層型又は一層型)
などの形状が知られている。スパイラル型は、通常、工
業用に主として使用される大膜面積モジュールに適用さ
れ、他方、プレート型は、通常、研究用に主として使用
される小膜面積モジュールに適用されている。これらの
中でも、特に小膜面積が必要とされる場合には、一層プ
レート型のものが、構造が単純で、低コストで製造でき
る、という理由から、好ましく使用されている。
【0004】しかしながら、これまでの一層プレート型
は、特に部分濾過型においては、濾過毎に膜を取り替え
るタイプであり、このタイプは、膜交換に手間がかかる
上、使用毎に洗浄が必要であるなど、取扱面での不便が
あるので、ディスポーザブルタイプのモジュールが求め
られていた。
【0005】全濾過型、部分濾過型にかかわらず、濾過
方法として、一次側を加圧する方法と二次側を減圧する
方法があるが、いずれの場合にも、膜面積当りの濾過量
を増すためには、膜両側の圧力差を大きくすることが好
ましい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一層型
の部分濾過型モジュールの場合には、圧力差による膜面
のたわみと、それによる1次側の流体流路のショートパ
スの発生、あるいは筐体の破壊を防止するために、筐体
を頑丈に製作する必要があり、薄くて安価なプラスチッ
ク製モジュールの製造は困難であった。
【0007】一方、全濾過型モジュールは、小膜面積用
として、射出成形で製造されたプラチック製のハウジン
グに封入されたディスポーザブルタイプが多用されてい
る。しかしながら、この場合も耐圧性は低く、1次側を
加圧するする方法をとる場合、その強度の制約から1気
圧以上の圧力をかけることは困難であった。
【0008】本発明が解決しようとする課題は、安価で
耐圧性に優れた平膜モジュールを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、1次側筐体部と2次側筐体部が平面状の濾
過膜を挟んで濾過膜周辺において液密に接合されている
濾過膜モジュールであって、かつ1次側筐体部と2次側
筐体部とが濾過膜周辺以外の1ケ所以上の部分において
互いに接続されていることを特徴とする濾過膜モジュー
ル(以下、本発明のモジュールと称する。)を提供す
る。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明のモジュールは、1次側筐
体部と2次側筐体部が平膜即ち平面状の濾過膜(以下、
平膜や濾過膜を単に膜と称する。)を挟んで、膜周辺に
おいて、外部に対して及び膜表裏に関して液密に接続さ
れている構造を有するものである。
【0011】本発明のモジュールにおいて、1次側筐体
部と2次側筐体部の接続方法は任意であり、例えば、融
着(熔着)、接着、嵌合、ネジ式、ネジ止めなどが挙げ
られるが、これらの中でも、融着又は接着による方法が
好ましい。
【0012】1次側筐体部には、1次側筐体部内側と膜
とで囲まれた空間部とモジュール外部とを連絡する1次
側接続口が少なくとも1個設けられており、2次側筐体
部には2次側筐体部の内側と膜とで囲まれた空間部とモ
ジュール外部とを連絡する2次側接続口が少なくとも1
個設けられている。
【0013】モジュールが部分濾過を目的としたもので
ある場合には、1次側接続口は2個以上設けられる。即
ち、1次側流入口及び1次側流出口が設けられる。これ
らの接続口以外に、サンプリング用やエア抜き用の口を
設けることも可能である。2次側接続口としては1個以
上の接続口が設けられる。即ち、濾過流体の流出口であ
る2次側流出口が設けられ、それ以外にサンプリング用
やエア抜き用の口を設けることも可能である。
【0014】モジュールが全濾過を目的としたものであ
る場合には、1次側接続口は1個以上設けられる。即
ち、1次側流入口が設けられ、これ以外に、サンプリン
グ用やエア抜き用の口を設けることも可能である。2次
側接続口としては1個以上の接続口が設けられる。即
ち、2次側流出口が設けられ、これ以外にサンプリング
用やエア抜き用の口を設けることも可能である。
【0015】本発明のモジュールの特徴は、濾過膜モジ
ュールの1次側筐体部と2次側筐体部とが、膜周辺にお
いて互いに接続されている他、それ以外の1箇所以上の
部分において互いに接続されているところにある。
【0016】1次側筐体部と2次側筐体部の膜周辺以外
の接続部の接続方法は任意であり、融着(熔着)、接
着、嵌合、ネジ止めなどであり得るが、融着又は接着が
好ましい。この部分における1次側筐体部と2次側筐体
部との接続は、膜を通して接続してもよいし、接続部分
の膜を切除して行ってもよい。但し、この部分において
も、外部に対して及び膜表裏に関して液密である必要が
あり、必要に応じてオーリングなどを使用してもよい。
【0017】膜周辺部以外の接続部の数は、多いほど耐
圧性が増すが、一方で、有効濾過面積の減少と製造工程
の複雑化をもたらす。このため、有効膜面積が150c
2未満の場合には、膜周辺部以外の接続部の数は1〜
3箇所が好ましく、1箇所であることがさらに好まし
い。有効膜面積が150cm2〜1000cm2のモジュ
ールの場合には、1〜5箇所であることが好ましい。膜
周辺部以外の接続部が特に1箇所の場合には、該接続部
が膜の中心から膜の半径の25%以内にあることが好ま
しく、10%以内にあることがさらに好ましい。膜が円
形でない場合には、ここで言う膜の半径は膜の平均半径
とする。
【0018】膜周辺部以外の接続部の大きさは、面積に
して、有効膜面積の0.01〜5%の範囲が好ましい。
0.01%よりも狭いと強度が不足し、5%よりも広い
と有効膜面積の減少を招く傾向にあるので好ましくな
い。
【0019】本発明のモジュールは、膜が円形のもの
が、耐圧性の向上などの点から好ましく、その他には正
方形や長方形などの矩形(角を丸めたものを含む)が好
ましい。本発明のモジュールにおいて使用する濾過膜の
有効膜面積は、10〜1000cm2 の範囲が、本発明
の効果が十分に発揮されるので好ましい。
【0020】本発明のモジュールは、また、部分濾過、
特に限外濾過に使用される場合に効果が発揮されるた
め、使用する濾過膜は限外濾過膜、特に分画分子量3千
〜100万の限外濾過膜であることが好ましい。
【0021】本発明のモジュールが部分濾過を目的とし
たものである場合には、1次側筐体内側と濾過膜とで囲
まれた空間部に、1次側流入口と1次側流出口とをつな
ぐ1次側流路が設けられる。1次側流路の形状は任意で
あり、例えば直線状、放射状、渦巻き形、ジグザグ形
(折りたたみ直線形)などであり得るが、渦巻き形又は
ジグザグ形であることが、原液の膜表面流速を高くでき
るという効果の面から好ましい。これらの流路は複数で
あってもよい。
【0022】また、部分濾過型、全濾過型に係わらず、
2次側筐体内側と濾過膜とで囲まれた空間部に、膜を透
過した濾液を2次側流出口に導く2次側流路が設けられ
る。2次側流路の形状は任意であり、例えば、焼結体な
どの多孔質体の細孔、網、碁盤目状の溝、放射状の溝、
1次側流路と対称な形状などであり得る。
【0023】本発明のモジュールは、1次側筐体部及び
2次側筐体部がプラスチック製である場合に特に効果的
である。プラスチックの材質は任意であるが、例えば、
スチレン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、ポリスルホ
ン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹
脂、ポリアミド系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、塩素系
樹脂、フッ素系樹脂、ポリエーテル又はポリチオエーテ
ル系樹脂、ポリケトン系樹脂などの熱可塑性樹脂が好ま
しい。また、本発明のモジュールは、1次側筐体部及び
2次側筐体部が射出成形で成形されたものの場合に特に
有効である。
【0024】本発明のモジュールは、1層プレート型濾
過膜モジュールのみではなく、積層プレート型濾過膜に
も適用できる。
【0025】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明は、これらの実施例に記載の範囲に限定され
るものではない。
【0026】[実施例1] (膜モジュールの作製)図1に、本実施例の濾過膜モジ
ュールの部品見取り図並びに組立見取り図を示した。直
径7cm、厚み約0.2mmの円形で、分画分子量3万
のポリアクリル酸エステル系限外濾過膜3を、図1に示
した膜位置仮想線13、13′の位置において、AS樹
脂(アクリロニトリル−スチレン共重合体)製の1次側
筐体部1と2次側筐体部2で挟む形に組み込み、膜周辺
部においてオーリング(図示せず。オーリング溝4、
4′を図示)により外部に対して液密であると同時に膜
の表裏に関して液密として、1次側筐体部1と2次側筐
体部2を超音波融着して円盤状の1層プレート型濾過膜
モジュール15を作製した。
【0027】このモジュールの1次側筐体部1には、1
次側流入口5と1次側流出口8が設けられている。ま
た、1次側筐体部1の内側と膜1とで区切られた空間に
は、1次側筐体部1と一体成形された渦巻き状の仕切り
6により、渦巻き状の1次側流路7が形成されていて、
1次側流入口5と1次側流出口8を連結している。
【0028】膜3の中心部には、直径6mmの円形の孔
14が穿たれ、この孔の部分において1次側筐体部と2
次側筐体部とは融着され連結されている。また、孔の周
囲、幅約3mmの円環状の部分において、膜は1次側筐
体部及び2次側筐体部に液密に融着されている。
【0029】1次側における仕切り6の幅は1mm、高
さは2mmであり、1次側流路は断面が矩形であって、
幅は3mm、深さは1.5mmである。この膜モジュー
ルの有効膜面積は約17cm2であった。
【0030】一方、膜モジュールの2次側筐体部2の中
心から12mm離れた位置に、2次側流出口9が設けら
れ、2次側筐体部2の内側と膜1で囲まれた空間には渦
巻き状の仕切10により、渦巻き状の2次側流路11が
成形されていて、2次側流出口9に連絡している。仕切
り10には、中心を通る直交した2本の直線上に並ぶよ
うに多数の切欠き12が形成されている。
【0031】2次側の仕切りの幅は1mm、高さは1.
5mmであり、2次側流路は断面が半円であって、幅は
3mm、深さは1.5mmである。また、切欠きの形状
も半径1.5mmの半円である。
【0032】1次側筐体部1に形成された1次側流路7
と2次側筐体部に形成された2次側流路11は対称形に
形成されており、膜を隔てて相対する様に組み立てられ
ている。従って、1次側流路を構成する仕切りと2次側
流路を構成する仕切りもまた対称の形状に形成されてい
て、1次側流路の仕切りと2次側流路の仕切りが膜を隔
てて相対するように組み立てられている。
【0033】(耐圧試験)このモジュールにメチレンブ
ルーで着色した水により、圧力0.1MPaの加圧試験
を行ったところ、1次側流路の仕切り部の着色は認めら
れなかった。即ち、1次側筐体部内側と膜面の間の間隙
(1次側流路のショートパス)の発生は認められなかっ
た。
【0034】[比較例1]濾過膜が孔を有せず、濾過膜
周辺以外における1次側筐体部と2次側筐体部の接続部
を設けないこと以外は実施例1と同様のモジュールを作
製し、実施例1と同様の試験を行ったところ、1次側流
路の仕切り部の着色が認められた。即ち、圧力0.1M
Paにおいて筐体が膨らみ、1次側筐体部内側と膜面の
間に間隙(1次側流路のショートパス)が生じた。
【0035】
【発明の効果】本発明の濾過膜モジュールは、安価で耐
圧性に優れた平膜モジュールである。即ち、本発明の濾
過膜モジュールは、部分濾過型のモジュールにおいて
は、圧力差による膜面のたわみとそれによる1次側流路
のショートパスの発生や筐体の破壊を防止することがで
き、全濾過型モジュールにおいても、モジュールの耐圧
性を増すことができる優れたものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の濾過膜モジュールの一例である1次側
筐体部の表及び裏、2次側筐体部の表及び裏、膜並びに
濾過膜モジュールの見取り図ならびに組立見取り図であ
る。
【符号の説明】
1 1次側筐体部 2 2次側筐体部 3 濾過膜 4 オーリング溝 4′ オーリング溝 5 1次側流入口 6 仕切り 7 1次側流路 8 1次側流出口 9 2次側流出口 10 仕切り 11 2次側流路 12 切欠き 13 膜位置仮想線(外周部) 13′ 膜位置仮想線(内周部) 14 濾過膜の孔 15 濾過膜モジュール

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1次側筐体部と2次側筐体部が平面状の
    濾過膜を挟んで濾過膜周辺において液密に接合されてい
    る濾過膜モジュールであって、かつ1次側筐体部と2次
    側筐体部とが濾過膜周辺以外の1ケ所以上の部分におい
    て互いに接続されていることを特徴とする濾過膜モジュ
    ール。
  2. 【請求項2】 濾過膜が円形である請求項1記載の濾過
    膜モジュール。
  3. 【請求項3】 1次側筐体部と2次側筐体部とが互いに
    接続されている濾過膜周辺以外の部分が、濾過膜の中心
    から濾過膜の半径の25%以内にある請求項1又は2記
    載の濾過膜モジュール。
  4. 【請求項4】 1次側筐体部に接続口として1次側流入
    口及び1次側流出口が設けられている請求項1、2又は
    3記載の濾過膜モジュール。
  5. 【請求項5】 1次側流入口と1次側流出口とをつな
    ぐ、筐体内側と濾過膜とで囲まれた空間部で構成される
    1次側流路の形状が、渦巻き形又はジグザグ形である請
    求項4記載の濾過膜モジュール。
  6. 【請求項6】 1次側筐体部及び2次側筐体部が、プラ
    スチック製である請求項1〜5のいずれかに記載の濾過
    膜モジュール。
  7. 【請求項7】 濾過膜の有効膜面積が、10〜1000
    cm2 の範囲にある請求項1〜6のいずれかに記載の濾
    過膜モジュール。
  8. 【請求項8】 濾過膜が分画分子量3千〜100万の限
    外濾過膜である請求項1〜7のいずれかに記載の濾過膜
    モジュール。
JP33201396A 1996-12-12 1996-12-12 濾過膜モジュール Pending JPH10165779A (ja)

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