JPH10337450A

JPH10337450A - 精密ろ過膜カートリッジフィルター

Info

Publication number: JPH10337450A
Application number: JP14662897A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Namikawa; 均並河; Yukio Shinagawa; 幸雄品川; Sumio Otani; 純生大谷
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1997-06-04
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-12-22
Anticipated expiration: 2017-06-04
Also published as: JP3589379B2

Abstract

(57)【要約】【課題】精密ろ過膜カートリッジフィルターの精密ろ
過膜を通過する液の流束を均一にすることができ、精密
ろ過膜の局部的な目詰まり、特に重力方向の下部付近の
目詰まりが防止されて、該ろ過膜の寿命が延び、且つカ
ートリッジ自体のろ過性能が長期間維持できる低コスト
の精密ろ過膜カートリッジフィルターを提供すること。【解決手段】コア及びその周りに精密ろ過膜を具備す
る精密ろ過膜カートリッジフィルターにおいて、該精密
ろ過膜を通過する液の流束を均一にするための、上端に
開口部があり、他の部分は液密である筒状の構造物が設
けられていることを特徴とする精密ろ過膜カートリッジ
フィルターが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体の精密ろ過に使
用される、信頼性の高い精密ろ過膜カートリッジフィル
ターに関する。

【０００２】

【従来の技術】精密ろ過膜によるろ過に際して、ろ過流
量を大きくすると同時に取扱を容易にするために、様々
なろ過モジュールやろ過要素が製造販売されている。代
表的なろ過要素の一つは、ろ過膜をひだ折りするいわゆ
るプリーツ加工して一定の容量のカートリッジ中に収め
たカートリッジ型フィルターである。この場合、屈曲強
度の小さなろ過膜を使用した場合には、プリーツ加工時
に破損を生じ精密ろ過膜としての機能を失する。かかる
不都合を改善するために、従来のろ過膜を補強し、併せ
てろ過膜面同士の接触を防止するスペーサーの役割をさ
せるために、ろ過膜の両面を不織布や織布によってまた
は、ポリマーや金属等で形成されたネットによってはさ
み（例えば、特開昭６０−５８２０８号公報）、得られ
たサンドイッチ型の精密ろ過膜をプリーツ加工すること
が行われている。特公昭６３−２８６５４号公報及び実
公昭６３−３７０５２号公報に記されているような、円
盤積層型カートリッジフィルターも知られている。

【０００３】ろ過が、ろ過前の液をろ過膜を通して液内
の異物を除去することが目的である場合の異物として
は、超純水中のほこり等のゴミや、医薬、食品用途の場
合の細菌やウイルスが例として挙げられる。周知の通
り、ろ過前の液をろ過膜に通し、その膜の持つ最小孔径
部分より大きな異物を膜の表面や膜の内部で捕捉するろ
過操作により、ろ過後の液を得ることができる。また、
一般的にろ過膜において、ろ過前の液が接する面を１次
側の面、ろ過後の液が接する面を２次側の面と呼ぶ。

【０００４】精密ろ過膜カートリッジフィルターの使用
形態は、ハウジングと呼ばれる密閉可能な容器に取り付
けて使用されるのが一般的である。ハウジング内では、
カートリッジフィルターは地面に対して垂直方向に設置
されている。また、ろ過前の液が大容量である場合に
は、ハウジング内にカートリッジフィルターが並列に１
０本以上設置されることがある。ろ過前の液は、ハウジ
ング内部に進入した後、精密ろ過膜の一次側から二次側
にろ過され、コアを通過した後出口から回収される。こ
のとき、精密ろ過膜に対してろ過前の液にかかる重力に
応じて、精密ろ過膜を通過する液の流束の分布が出来
る。この分布は、精密ろ過膜の下部に行くほど上部に対
して速くなる。またこの分布は、ろ過前の液の粘度が低
い場合や、フィルター自身がろ過前の液に対して持つ抵
抗に依存して変化する。

【０００５】精密ろ過膜カートリッジフィルターは、そ
のろ過前の液中の成分や異物によって目詰まりすること
により使用不能となる。精密ろ過膜カートリッジフィル
ターの目詰まりの程度は精密ろ過膜にかかるろ過差圧を
測定することにより推定することが出来る。言い換えれ
ば、精密ろ過膜カートリッジフィルターの一次側にかる
圧力と二次側にかかる圧力の差により知ることができ
る。目詰まりした精密ろ過膜カートリッジフィルターに
かかるろ過差圧は、４ｋｇ／ｃｍ²Ｇ以上と非常に大き
くなることがある。このような場合には、送液ポンプの
性能にも依るが、ろ過前の液が送液出来なくなったり、
精密ろ過膜が破れたり、精密ろ過膜カートリッジフィル
ター自身が壊れたりすることがある。この様に、精密ろ
過膜カートリッジフィルターをろ過に使用してからろ過
差圧が上昇して使用に耐えなくなるまでの時間や、累積
ろ過量を、ろ過寿命ということがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した如く、ろ過前
の液は、それにかかる重力及びろ過抵抗に従い、ハウジ
ング内の最短距離を通って精密ろ過膜の１次側から２次
側へ向かう。ろ過時、特に初期においては精密ろ過膜に
はほとんどろ過差圧がかかっていない場合がある。精密
ろ過膜カートリッジフィルターは地面に対して垂直に置
かれているから、精密ろ過膜カートリッジフィルターの
上部と下部においては、被ろ過液は下部の方が流束が大
きくなる。精密ろ過膜においてろ過の流束が大きい場合
は、小さい場合に比べて累積ろ過量が小さくなる傾向が
ある。このことから、相対的に流束の大きくなる精密ろ
過膜の下部からろ過差圧が大きくなる。換言すれば、精
密ろ過膜の下部から目詰まりを起こす。精密ろ過膜カー
トリッジフィルターが下部から順に目詰まりする場合
は、一様に目詰まりする場合と比べてろ過寿命が短くな
る。

【０００７】本発明者らは、精密ろ過膜カートリッジフ
ィルターのろ過寿命を長くする観点から、精密ろ過膜を
通過する液の流束を均一にする目的で、カートリッジフ
ィルターを地面に対して水平に置くこと、及びハウジン
グ上部からカートリッジフィルターを吊り下げ、ろ過前
の液をハウジング下部より進入させて、ろ過後の液を上
部より回収する方法を試みた。しかしながら、両者と
も、ろ過前の液にかかる重力の影響を小さくする方法で
はあるが、前者に関してはハウジング下部に存在するカ
ートリッジフィルターより順次目詰まりを起こすため、
ハウジング内フィルター全体としての長寿命化は見込め
なかった。また後者の場合は、ハウジング内部に大量の
ろ過前の液が残留する構造となるためにろ過後の液を使
用するという観点からは、非効率的な構造であった。ま
た、本発明者らは、精密ろ過膜を通過する液の流束を小
さくすれば、流束が大きい場合に比べて精密ろ過膜のろ
過寿命が延びるので、該流束を小さくし、且つろ過後の
液量を減少させない方法として、ハウジング内に存在す
るカートリッジフィルターの数量を多くする方法を考え
たが、この場合は設備投資が大きくなる。

【０００８】本発明の目的は、精密ろ過膜カートリッジ
フィルターの精密ろ過膜を通過する液の流束を均一にす
ることができ、その結果、精密ろ過膜の局部的な目詰ま
り、特に重力方向の下部付近の目詰まりが防止されて、
該ろ過膜の寿命が延び、且つカートリッジ自体のろ過性
能が長期間維持できる低コストの精密ろ過膜カートリッ
ジフィルターを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は、コア及びそ
の周りに精密ろ過膜を具備する精密ろ過膜カートリッジ
フィルターにおいて、該精密ろ過膜を通過する液の流束
を均一にするための、上端に開口部があり、他の部分は
液密である筒状の構造物が設けられていることを特徴と
する精密ろ過膜カートリッジフィルターによって達成さ
れる。即ち、本発明の目的は下記の（１）〜（９）によ
って達成された。（１）コア及びその周りに精密ろ過膜を具備する精密ろ
過膜カートリッジフィルターにおいて、該精密ろ過膜を
通過する液の流束を均一にするための、上端に開口部が
あり、他の部分は液密である筒状の構造物が設けられて
いることを特徴とする精密ろ過膜カートリッジフィルタ
ー。（２）上記構造物が上記コアの内側にある（１）に記載
の精密ろ過膜カートリッジフィルター。（３）上記構造物がコア自身である（１）に記載の精密
ろ過膜カートリッジフィルター。（４）上記構造物の上端と下端に開口部があり、他の部
分は液密である（１）に記載の精密ろ過膜カートリッジ
フィルター。（５）下端の開口部の総面積が上端の開口部の総面積よ
り小さい（４）に記載の精密ろ過膜カートリッジフィル
ター。（６）精密ろ過膜カートリッジフィルターが、プリーツ
型カートリッジフィルターである（１）に記載の精密ろ
過膜カートリッジフィルター。（７）精密ろ過膜カートリッジフィルターが、円盤積層
型カートリッジフィルターである（１）に記載の精密ろ
過膜カートリッジフィルター。（８）上記精密ろ過膜がポリスルホンよりなることを特
徴とする（１）に記載の精密ろ過膜カートリッジフィル
ター。（９）上記精密ろ過膜の平均孔径が０．０５〜１０μｍ
である（１）に記載の精密ろ過膜カートリッジフィルタ
ー。以下に本発明の精密ろ過膜カートリッジフィルターの構
成について詳細に説明する。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は一般的なプリーツ型精密ろ
過膜カートリッジフィルターの全体構造を示す展開図の
１事例である。精密ろ過膜３は２枚の通液性シート２、
４によってサンドイッチされた状態でひだ折りされ、集
液口９を多数有するコアー５の廻りに巻き付けられてい
る。その外側には外周ガード１があり、精密ろ過膜を保
護している。円筒の両端にはエンドプレート６ａ、６ｂ
により、精密ろ過膜がシールされている。エンドプレー
トはガスケット７を介してフィルターハウジング（図示
なし）のシール部と接する。ろ過後の液体はコアの集液
口９から集められ、出口８から回収される。カートリッ
ジフィルターは出口が両端にあるものと一端にあるもの
が知られている。一般的には、出口が両端にあるもの
は、その一端を治具で封ずることにより、ろ過後の液を
他端の出口より回収する。

【００１１】図２は本発明における、精密ろ過膜の１次
側においてろ過前の液の流束を均一にするための構造物
が、コアの内側にあるプリーツ型精密ろ過膜カートリッ
ジフィルターの全体構造を示す展開図の１事例である。
精密ろ過膜１３は２枚の通液性シート１２、１４によっ
てサンドイッチされた状態でひだ折りされ、コア１５ａ
の廻りに巻き付けられている。その内側には集液口１９
を上端のみに有する構造物が設置されている。ひだ折り
された精密ろ過膜１３の外側には外周がーど１１があ
り、精密ろ過膜を保護している。円筒の両端にはエンド
プレート１６ａ，１６ｂにより、精密ろ過膜がシールさ
れている。エンドプレートはガスケット１７を介してフ
ィルタハウジング（図示なし）のシール部と接する。ろ
過後の液体はコアを通過後、構造物の集液口から集めら
れ、出口１８から回収される。

【００１２】図３は本発明における、精密ろ過膜の１次
側においてろ過前の液の流束を均一にするための構造物
が、コア自身であるプリーツ型精密ろ過膜カートリッジ
フィルターの全体構造を示す展開図の１事例である。精
密ろ過膜２３は２枚の通液性シート２２、２４によって
サンドイッチされた状態でひだ折りされ、集液口２９を
上端にのみ有する構造物（コア）２５の廻りに巻き付け
られている。その外側には外周ガード２１があり、精密
ろ過膜を保護している。円筒の両端にはエンドプレート
２６ａ、２６ｂにより、精密ろ過膜がシールされてい
る。エンドプレートはガスケット２７を介してフィルタ
ーハウジング（図示なし）のシール部と接する。ろ過後
の液体は構造物の集液口から集められ、出口２８から回
収される。

【００１３】図４は、従来の一般的なカートリッジフィ
ルターのろ過前後の液の流れを、模式図として示した１
事例である。外周ガード４１と精密ろ過膜４３及び多数
の集液口４９を持つコア４５は、エンドプレート４６
ａ、４６ｂとその各々と接する面において接着してい
る。精密ろ過膜４３の１次側の面は、ハウジング内のろ
過前の液に接している。外周ガード４１を通過した液
は、精密ろ過膜４３の１次側の面から２次側の面へ通過
してろ過され、コア４５の集液口４９を通って回収され
る。このとき、ろ過前の液にはそれ自身の重量がかかる
ため、相対的に下部に位置する液は、上部に位置する液
に比べて多くの圧力がかかることにより、ろ過流束が大
きくなる。この様にして、ろ過前の液の流束は精密ろ過
膜を通過する液の流束は均一ではなくなる。即ち、上端
部付近、中央部付近及び下端部付近の液の流れを示す
（ａ１）、（ｂ１）及び（ｃ１）の上記流束は、（ａ
１）＜（ｂ１）＜（ｃ１）である。

【００１４】図５は、精密ろ過膜を通過する液の流束を
均一にするための構造物がコアの内側に存在する、本発
明のカートリッジフィルターのろ過前後の液の流れを、
模式図として示した１事例である。一般的なカートリッ
ジフィルターと同様に、外周ガード５１と精密ろ過膜５
３、コア５５ａ及び構造物５５ｂの各々の端部は、エン
ドプレート５６ａ，５６ｂと接する面において接着して
いる。一方、構造物５５ｂの上端部はエンドプレート５
５ａと集液口５９ａを除き、接着している。この場合に
おいても、下部の液は上部の液に比べて多くの圧力がか
かる。しかし、構造物５５ｂが存在するので、下部の液
はろ過された後構造物５５ｂに遮られ、コア５３ａと構
造物５５ｂとの空間をカートリッジフィルター上部へと
移動する。次いで構造物５５ｂ上端にある集液口５９ｂ
よりカートリッジフィルター内部へと移動し出口５８よ
り回収される。一方、上部の液は下部の液に比べて精密
ろ過膜５３を通ってから集液口５９ｂまでの経路は短
い。よって、構造物５５ｂが一般的なカートリッジフィ
ルターのコアである場合と比較して、上部の液は下部に
対してろ過後から回収されるまでの時間が短くなること
から、精密ろ過膜５３を通過する液の流束は、上部と下
部とではその差は小さくなる。即ち、上端部付近、中央
部付近及び下端部付近の液の流れを示す（ａ２）、（ｂ
２）及び（ｃ２）の上記流束は、（ａ２）≒（ｂ２）≒
（ｃ２）である。

【００１５】図６は、精密ろ過膜を通過する液の流束を
均一にするための構造物がコア自身である場合の、本発
明のカートリッジフィルターのろ過前後の液の流れを、
模式図として示した１事例である。一般的なカートリッ
ジフィルター同様に、外周ガード６１と精密ろ過膜６３
及び構造物６５の各々の端部は、エンドプレート６６
ａ、６６ｂと接する面において接着している。一方、構
造物６５の上端部はエンドプレート６６ａと集液口６９
を除き、接着している。この場合においても、下部の液
は上部の液に比べて多くの圧力がかかる。しかし、構造
物６５が存在するので、下部の液はろ過された後構造物
６５に遮られ、精密ろ過膜６３と構造物６５との空間を
カートリッジフィルター上部へと移動する。次いで構造
物６５上端にある集液口６９よりカートリッジフィルタ
ー内部へと移動し出口６８より回収される。一方、上部
の液は下部の液に比べて精密ろ過膜６３を通ってから集
液口６９までの経路は短い。よって、構造物６５が一般
的なカートリッジフィルターのコアである場合と比較し
て、上部の液は下部に対してろ過後から回収されるまで
の時間が短くなることから、精密ろ過膜６３を通過する
液の流束は、上部と下部とではその差は小さくなる。即
ち、上端部付近、中央部付近及び下端部付近の液の流れ
を示す（ａ３）、（ｂ３）及び（ｃ３）の上記流束は、
（ａ３）≒（ｂ３）≒（ｃ３）である。また本発明で
は、精密ろ過膜６３と構造物６５との空間をろ過後の液
が通過するが、この場合、この空間を適当な大きさにす
ることでカートリッジフィルター下部と上部の流束の比
を適当に変えることができる。この様に、精密ろ過膜６
３の２次側に、ろ過前の液にかかる圧力の効果を小さく
するための構造物６５を設け、且つ、精密ろ過膜６３と
構造物６５との空間を適当な大きさにすることにより、
精密ろ過膜６３を通過する液の流束を均一にすることが
できる。

【００１６】本発明において使用することのできる構造
物は、その断面が点対称形であることが好ましい。さら
に好ましくは円形にすることである。このような断面の
形状は、精密ろ過膜の円周方向での流束を均一にするこ
とに役立つ。また本発明において使用することのできる
構造物は、その断面においては、構造物の中空部分の面
積がカートリッジフィルターでの構造物と精密ろ過膜の
間の面積に対して、５０％以上１５０％以下にすること
が好ましい。さらに好ましくは８０％以上１２０％以下
にすることである。中空部分の断面積が５０％より小さ
くなる場合は、ろ過後の液が中空部分を通過するとき
が、ろ過全体の律束となり、カートリッジフィルター使
用初期のろ過抵抗の上昇を招くことがある。また、１５
０％より大きい場合は、精密ろ過膜と構造物の間の面積
が充分でなくなるため、精密ろ過膜を通過する液の流束
を均一にするという、本発明の目的が充分達成されなく
なることがある。また、本発明において使用することの
できる構造物は、その上端部にある集液口の面積の合計
が、構造物中空部の断面積か、精密ろ過膜と構造物の間
の面積のいずれか小さいものに対して、８０％以上１２
０％以下にすることが好ましい。８０％より小さくなる
場合は、ろ過後の液が集液口に集められるときが、ろ過
全体の律束となり、カートリッジフィルター使用初期の
ろ過抵抗の上昇を招くことがある。また、１２０％より
大きい場合は、カートリッジフィルター上端において、
精密ろ過膜の１次側においてろ過前の液の流束を均一に
するという効果が小さくなり、カートリッジフィルター
全体としてのろ過寿命の低下を招くことがある。

【００１７】本発明において使用することのできる構造
物は、精密ろ過膜と構造物との空間にろ過後の液が残留
することを防ぐために、その下端に液抜きをするための
集液口を設けることもできる。構造物の下端に設ける集
液口は、その面積の合計が、上端の集液口の面積の合計
の０．１％以上１０％以下にすることが望ましい。０．
１％より小さい場合は、精密ろ過膜と構造物との空間に
残留したろ過後の液を速やかに回収することは難しくな
ることがある。また、１０％を越える場合は、精密ろ過
膜を通過する液の流束を均一にするという構造物の役割
が充分に達成できないことがある。

【００１８】本発明において使用することのできる筒状
の構造物は、精密ろ過膜との間に適当な空間を持つこと
で精密ろ過膜の１次側においてろ過前の液の流束を均一
にするという効果を得ることもできる。精密ろ過膜の強
度が充分でない場合は、精密ろ過膜のろ過寿命に達する
前に、１次側からのろ過前の液の圧力やその脈動によっ
て精密ろ過膜自身が破壊されることがある。このような
場合には、精密ろ過膜と構造物との間に精密ろ過膜の強
度を補強するための、多数の集液口を持つコアを設ける
と好ましい結果が得られることがある。また、精密ろ過
膜の強度が充分である場合や、精密ろ過膜と構造物との
空間を充分にとる必要のない場合には、構造物自身にろ
過膜の強度を補強するためのコアの役割をさせることが
できる。この場合には、カートリッジフィルターを作製
する工程上や、その経済効果において好ましい結果を与
えることがある。

【００１９】本発明に使用される、ろ過前の液の粘度
は、０．５ｃｐｓ以上１００ｃｐｓ以下、より好ましく
は０．５ｃｐｓ以上１０ｃｐｓ以下である。１００ｃｐ
ｓを越える粘度の液の場合は、ろ過前の液のフィルタに
対するろ過抵抗が、カートリッジフィルターの垂直方向
での重力による流束分布の効果よりも大きくなり、この
発明の効果が小さくなるからである。

【００２０】本発明で使用することのできる精密ろ過膜
は、平均孔径が０．０５〜１０μｍであるものが好まし
い。また、下記化学式（１）又は（２）で表されるポリ
スルホンを原料として用いて製膜されたものが好まし
い。

【００２１】

【化２】

【００２２】ポリスルホンペレットを用いて精密ろ過膜
３を製膜する方法を以下に示す。即ち、ポリスルホンペ
レットをホルムアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、２−ピロリド
ン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、スルホラン等の極性
有機溶媒に溶解する。溶媒は単独あるいは複数の種類の
溶媒の混合であってもよい。溶媒の溶解力を調整するた
めに非溶媒あるいは貧溶媒と呼ばれる、メタノール、エ
タノール、プロパノールあるいはブタノール等のアルコ
ール類や、水の如き溶媒を少量添加することが多い。添
加量は溶媒の種類にもよるが、よく使用される水の場合
は、製膜原液に対して０．０５重量％から６％までであ
る。

【００２３】上記ポリスルホン溶液に、通常多孔構造を
制御するものとして膨潤剤あるいは発泡剤と称される無
機電解質、有機電解質、高分子等を、少なくとも１種類
加える。本発明で使用できる膨潤剤としては、ポリエチ
レングリコールやポリビニルピロリドンの如き親水性高
分子、食塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硫酸ナト
リウム、塩化亜鉛、臭化マグネシウム等の無機酸の金属
塩、酢酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、酪酸カリウム等
の有機酸塩類、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポ
リビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド等
の高分子電解質、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウ
ム、アルキルメチルタウリン酸ナトリウム等のイオン系
界面活性剤等が用いられる。これらの膨潤剤は単独でポ
リマー溶液に加えてもある程度の効果を示すものもある
が、これら膨潤剤を水溶液として添加すると、特に顕著
な効果を示すことがある。膨潤剤の添加量は添加によっ
て溶液の均一性が失われることがない限り特に制限はな
いが、通常製膜原液量の０．５重量％から３５重量％で
ある。製膜原液としてのポリスルホン濃度は５から３５
重量％、好ましくは１０から３０重量％である。３５重
量％を越えるときは得られる微孔性膜の透水性が実用的
な意味を持たない程小さくなり、５重量％よりも小さい
ときは充分な分離能力を持った精密ろ過膜は得られな
い。

【００２４】上記のようにして調整した製膜原液を支持
体の上に流延し、流延直後あるいは一定時間をおいて凝
固液中に支持体ごとポリマー溶液膜を浸漬する。凝固液
としては水が最も一般的に用いられるが、ポリマーを溶
解しない有機溶媒を用いても良く、またこれら非溶媒を
２種以上混合して用いてもよい。支持体としては、通常
銅板やステンレス板の如き金属板、ポリエステルやポリ
エチレンの如きプラスチックシート及び硝子板が使用で
きる。凝固液中でポリマーが析出して孔を形成した流延
膜は必要に応じて支持体から膜を剥離し、この後水洗、
温水洗浄、溶剤洗浄等を行い、乾燥する。支持体として
不織布・織布あるいは紙を用いたときは、膜は支持体か
ら剥離せずに一体のまま洗浄・乾燥する。

【００２５】目詰まりしにくく長時間のろ過性能を有し
しかもろ過層が膜内部に隠れていて傷がつきにくいとい
う特徴を有する内部最小孔径層のポリスルホン膜の製膜
方法について簡単に記す。製膜原液を支持体上に流延し
た液膜の表面に温度１５〜６０℃、相対湿度１０〜８０
％、風速０．２〜４ｍ／秒の範囲で調節した空気を２〜
４０秒間あてることによって、溶媒蒸気の蒸発量と雰囲
気からの非溶媒蒸気吸収量（湿分の吸収）を適宜調節す
ることに重要な技術がある。このような調製は、例えば
製膜原液を流延支持体上に流延し、２５℃、絶対湿度が
２ｇＨ₂Ｏ／ｋｇＡｉｒ以上の空気を０．２ｍ／秒以上
の風速で流延面に当てることによって、液膜の最表面層
から１μｍ以上、好ましくは１〜３０μｍの深さにコア
セルベーション相を形成させることができる。その後直
ちに凝固液中に浸漬し多孔性膜を形成させる。このよう
にして得られた膜は、コアセルベーションを起こさせた
部分の最深部が最小孔径層となる。このような内部最小
孔径層膜の表面の孔径に対して裏面の孔径は１０〜１０
００倍程度、またＢＥＴ法で測定したその比表面積は８
〜８０m²／ｇのものが得られる。膜の機械的強度と、ろ
過能力の両方を兼ね備える好ましい比表面積の範囲は２
０〜６０m²／ｇである。膜の空隙率を大きくすると水
（液体）の透過性がよくなるが、あまり空隙率が大きく
なりすぎると、膜は脆くなって使用に耐えなくなる。従
って好ましい空隙率は５５〜８７％であり、特に好まし
くは７０〜８４％である。膜の空隙率は製膜原液中のポ
リスルホン濃度と膨潤剤濃度との影響を大きく受ける。
ポリスルホン濃度が少なく膨潤剤濃度が多いと空隙率は
大きくなる。製膜直後の空気中から吸収する水分量や凝
固液温度にも若干は影響を受ける。

【００２６】この様にして製膜された精密ろ過膜は、通
常公知の方法でひだ折り加工される。通液性シート２、
４としては不織布、織布、紙およびまたはネット等が用
いられる。ひだ折り加工されたろ材は両端部を揃えるた
めにカッターナイフ等で両端部の不揃い部分を切り落と
し、円筒状に丸めてその合わせ目のひだ部を、超音波融
着やヒートシール等で熱可塑的に液密にシールしたり、
あるいは接着剤を用いて液密にシールする。通液性シー
トの一般的な役割は、第一にろ過する液体を膜ひだの内
部に導いてカートリッジに折り込まれた膜全体を有効に
ろ過に使用できるようにすることである。通液性シート
の第二の役割は精密ろ過膜の保護である。従って通液性
シートは空隙を多く有して通液抵抗の少ない性質と、適
度の強度を要求される。更に本発明においては第三の役
割として、ろ過に際して気泡を容易に放出して精密ろ過
膜と液体との接触面積を多くする役割がある。

【００２７】プリーツひだの幅は、通常５mmから２５mm
になるようにプリーツする。本発明では気泡を放出しや
すくするために、５mmから１２mmにするのが好ましい。
特に７mmから１０．５mmにすることが好ましい。エンド
シール工程はエンドプレート材質によって方法がいくつ
かあるが、いずれも従来知られた公知技術によって行わ
れる。エンドプレートに熱硬化性のエポキシ樹脂を使用
するときは、ポッティング型中に調合したエポキシ樹脂
接着剤の液体を流し込み、予備硬化させて接着剤の粘度
が適度に高くなってから、円筒状ろ材の片端面をこのエ
ポキシ接着剤中に挿入する。その後加熱して完全に硬化
させる。エンドプレートの材質がポリプロピレンやポリ
エステルの如き熱可塑性樹脂のときは、熱溶融した樹脂
を型に流し込んだ直後に円筒状ろ材の片端面を樹脂の中
に挿入する方法が行われる。一方、既に成型されたエン
ドプレートのシール面のみを熱板に接触させたり赤外線
ヒーターを照射したりしてプレート表面だけを溶融し、
円筒状ろ材の片端面をプレートの溶融面に押しつけて溶
着する方法も行われる。

【００２８】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を詳しく説明す
るが、本発明はこの実施例の内容に限定されるものでは
ない。

【００２９】（ポリスルホン製精密ろ過膜の調製）ポリ
スルホンを素材とする精密ろ過膜の製膜実例を示す。ポ
リスルホン（アモコ社製Ｐ−３５００）１５部、Ｎ−
メチル−２−ピロリドン７０部、ポリビニルピロリドン
１５部、塩化リチウム２部、水１．３部を均一に溶解し
て製膜原液を作成する。これを製品厚さが１８０μｍに
なるように流延し、温度２５℃、相対湿度５０％、風速
１．０ｍ／秒の空気を８秒間流延した液膜表面に当て、
直ちに２５℃の水を満たした凝固浴中へ浸漬し微孔性膜
を得た。この膜の水によるバブルポイントは１５０ｋＰ
ａであった。

【００３０】（実施例１）繊度1.5dのポリプロピレンで
目付け５０g/m²の不織布シートを製造した。この不織布
２枚の間に実施例１の膜を挟んで、ひだ幅１０mmにプリ
ーツし、その１４５山分のひだをとって円筒状に丸め、
その合わせ目をエポキシ接着剤でシールする。円筒の両
端５mmづつを切り落とし、その切断面をエポキシ接着剤
でシールした。これを３本直列につなぎ、コアの２次側
に液密であり、且つ一端に通液口があるポリプロピレン
製筒状構造物を内部に入れ、長さ８０ｃｍのカートリッ
ジフィルターに仕上げた。このカートリッジフィルター
を用いて、ビールのろ過を５００Ｌ／ｈで行った。ろ過
差圧が１．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇとなるまでに３６日かかっ
た。

【００３１】（比較例１）繊度1.5dのポリプロピレンで
目付け５０g/m²の不織布シートを製造した。この不織布
２枚の間に実施例１の膜を挟んで、ひだ幅１０mmにプリ
ーツし、その１４５山分のひだをとって円筒状に丸め、
その合わせ目をエポキシ接着剤でシールする。円筒の両
端５mmづつを切り落とし、その切断面をエポキシ接着剤
でシールした。これを３本直列につないで長さ８０ｃｍ
のカートリッジフィルターに仕上げた。このカートリッ
ジフィルターを用いて、ビールのろ過を５００Ｌ／ｈで
行った。ろ過差圧が１．０ｋｇ／ｃｍ²Ｇとなるまでに
３０日かかった。

【００３２】

【発明の効果】本発明の精密ろ過膜カートリッジフィル
ターは、ろ過寿命が長く、極めて経済的な構造を導入す
ることによりなされたものである。その結果カートリッ
ジフィルターを使用する工程のコストを安価にすること
ができる。特に膜の両表面の孔径が膜内部の最小孔径層
の孔径の２倍以上であるポリスルホン製異方性構造膜カ
ートリッジフィルターにおいて効果が著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的なプリーツ型カートリッジフィルターの
構造を模式的に表す展開図である。

【図２】本発明の一つの実施態様における、プリーツ型
カートリッジフィルターの構造の１事例を模式的に表す
展開図である。

【図３】本発明の一つの実施態様における、プリーツ型
カートリッジフィルターの構造の１事例を模式的に表す
展開図である。

【図４】一般的なカートリッジフィルターでのろ過前後
の液の流れを模式的に表す図面である。図内の矢印は、
ろ過前後の液の流れる方向を示す。

【図５】本発明の実施態様における、カートリッジフィ
ルターでのろ過前後の液の流れを模式的に表す図面であ
る。図内の矢印は、ろ過前後の液の流れる方向を示す。

【図６】本発明の実施態様における、カートリッジフィ
ルターでのろ過前後の液の流れを模式的に表す図面であ
る。図内の矢印は、ろ過前後の液の流れる方向を示す。

【符号の説明】

１外周ガード２不織布３精密ろ過膜４不織布５コア６ａエンドプレート６ｂエンドプレート７ガスケット８出口９集液口１１外周ガード１２不織布１３精密ろ過膜１４不織布１５ａコア１５ｂ構造物１６ａエンドプレート１６ｂエンドプレート１７ガスケット１８出口１９ａ集液口１９ｂ集液口２１外周ガード２２不織布２３精密ろ過膜２４不織布２５コア２６ａエンドプレート２６ｂエンドプレート２７ガスケット２８出口２９集液口４１外周ガード４３精密ろ過膜４５コア４６ａエンドプレート４６ｂエンドプレート４８出口４９集液口５１外周ガード５３ろ過膜５５ａコア５５ｂ構造物５６ａエンドプレート５６ｂエンドプレート５８出口５９ａ集液口５９ｂ集液口６１外周ガード６３精密ろ過膜６５コア６６ａエンドプレート６６ｂエンドプレート６８出口６９集液口（ａ１）液の流れを示す線（ｂ１）液の流れを示す線（ｃ１）液の流れを示す線（ａ２）液の流れを示す線（ｂ２）液の流れを示す線（ｃ２）液の流れを示す線（ａ３）液の流れを示す線（ｂ３）液の流れを示す線（ｃ３）液の流れを示す線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア及びその周りに精密ろ過膜を具備す
る精密ろ過膜カートリッジフィルターにおいて、該精密
ろ過膜を通過する液の流束を均一にするための、上端に
開口部があり、他の部分は液密である筒状の構造物が設
けられていることを特徴とする精密ろ過膜カートリッジ
フィルター。
【請求項２】上記構造物が上記コアの内側にある請求
項１記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
【請求項３】上記構造物がコア自身である請求項１に
記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
【請求項４】上記構造物の上端と下端に開口部があ
り、他の部分は液密である請求項１に記載の精密ろ過膜
カートリッジフィルター。
【請求項５】下端の開口部の総面積が上端の開口部の
総面積より小さい請求項４に記載の精密ろ過膜カートリ
ッジフィルター。
【請求項６】精密ろ過膜カートリッジフィルターが、
プリーツ型カートリッジフィルターである請求項１に記
載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
【請求項７】精密ろ過膜カートリッジフィルターが、
円盤積層型カートリッジフィルターである請求項１に記
載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
【請求項８】上記精密ろ過膜がポリスルホンよりなる
請求項１に記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。
【請求項９】上記精密ろ過膜の平均孔径が０．０５〜
１０μｍである請求項１に記載の精密ろ過膜カートリッ
ジフィルター。
【請求項１０】上記精密ろ過膜が下記式（１）又は
（２）で表されるポリスルホンを原料として製膜される
請求項９に記載の精密ろ過膜カートリッジフィルター。【化１】