JPH1128342A

JPH1128342A - カートリッジフィルター

Info

Publication number: JPH1128342A
Application number: JP18674997A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Namikawa; 均並河
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】カートリッジフィルターのろ過膜を通過する
液の流束を均一にすることができ、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、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カートリッジフィル
ターを提供する。【解決手段】コア及びその周りにろ過膜を有するカー
トリッジフィルターにおいて、該コアの内側に複数の概
同心円上に配置される筒状構造物を有し、該筒状構造物
の一端が上下いずれかのエンドプレートと互い違いに分
離していて他端が液密であり、ろ過膜を通過した液が該
複数の外周と内周よりなる空間を通って出口より回収さ
れることを特徴とするカートリッジフィルター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体のろ過に使用
されるカートリッジフィルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】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）、得られたサンドイッ
チ型の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号及び実公昭６３−３７０５２
号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
の異物を除去する事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】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１０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、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、ろ過膜
に対してろ過前の液にかかる重力に応じて、ろ過膜を通
過する液の流束の分布が出来る。この分布は、ろ過膜の
下部に行くほど上部に対して大きくなる。またこの分布
は、ろ過前の液の粘度や、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】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。カートリッジフィルターの目詰まりの程度
は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、カートリッジフィルタ
ーの一次側にか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、ろ過膜が破れたり、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、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。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、カ
ートリッジフィルターの上部と下部に於いては、被ろ過
液は下部の方が流束が大きくなる。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
の大きくなるろ過膜の下部からろ過差圧が大きくなる。
換言すれば、ろ過膜の下部から目詰まりを起こす。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、ろ過膜カートリッジフィル
ターのろ過寿命を長くするという観点から、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、ろ過前の液の流束を小さくすれば、流束
が大きい場合に比べて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、カートリッジフィルター
の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、該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いて、該ろ過膜の寿
命が延び、且つカートリッジ自身のろ過性能が長期間維
持できる低コストの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】上記問題は、コア及びそ
の周りにろ過膜を有するカートリッジフィルターにおい
て、該コアの内側に該ろ過膜でろ過された液を通過可能
にするための第一の筒状構造物が設けられていて、該第
１の筒状構造物の内側に第２の筒状構造物を有すること
を特徴とするカートリッジフィルターによって達成され
た。即ち、本発明の目的は下記の（１）〜（１１）によ
って達成された。１．コア及びその周りにろ過膜を有するカートリッジ
フィルターにおいて、該コアの内側に複数の概同心円上
に配置される筒状構造物を有し、該筒状構造物の一端が
上下いずれかのエンドプレートと互い違いに分離してい
て他端が液密であり、ろ過膜を通過した液が該複数の構
造物の外周と内周よりなる空間を通って出口より回収さ
れることを特徴とするカートリッジフィルター。２．上記複数の筒状構造物が第１の構造物と第２の構
造物からなり、第１の筒状構造物が第２の筒状構造物の
外側にある項１に記載のカートリッジフィルター。３．上記第１の筒状構造物の下端部が最下端部のエン
ドプレートとは分離していて他は液密であり、上記第２
の筒状構造物の上端部が最上端部のエンドプレートとは
分離していて他は液密である項１に記載のカートリッジ
フィルター。

【００１０】４．上記第１の構造物及び第２の筒状構
造物が、該カートリッジフィルターの他の構成要素と同
一の素材である項１に記載のカートリッジフィルター。５．上記素材が、ポリプロピレンよりなる項４に記載
のカートリッジフィルター。６．上記素材が、ポリエチレンよりなる項４に記載の
カートリッジフィルター。７．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項１に記載のカートリッジフィル
ター。８．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項１に記載のカートリッジフィル
ター。９．上記ろ過膜がポリスルホンよりなる項１に記載の
カートリッジフィルター。１０．上記ろ過膜の平均孔径が０．０５〜１０μｍで
ある項１に記載のカートリッジフィルター。１１．上記ろ過膜が一般式（１）または（２）で表さ
れるポリスルホンを原料として製膜される項１０に記載
のカートリッジフィルター。

【００１１】

【化２】

【００１２】以下に本発明の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。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１（Ａ）は一般的なプリーツ型
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。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、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、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
（図示なし）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
から集められ、出口（図示なし）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。図１（Ｂ）は、図１
（Ａ）のカートリッジフィルターの上端部を模式的に拡
大したものである。

【００１４】図２（Ａ）は本発明における、ろ過膜を通
過する液の流束を均一にするための筒状構造物があるプ
リーツ型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。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
の外側には外周ガード１１があり、ろ過膜を保護してい
る。コア１５ａの内側には第１の筒状構造物１５ｂが存
在する。更に、第１の筒状構造物１５ｂの内側には第２
の筒状構造物１５ｃが存在する。外周ガード１１、ろ過
膜１３、通液性シート１２、１４、コア１５ａ及び第１
の筒状構造物１５ｂと第２の筒状構造物１５ｃは、エン
ドプレート１６ａ、１６ｂにより、接着シールされてい
る。第１の筒状構造物１５ｂは、エンドプレート１６ｂ
とは液密に接着されていない（図示なし）。また、第２
の筒状構造物１５ｃはエンドプレート１６ａとは液密に
接着されていない。ろ過された液はガスケット（図示な
し）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（図示なし）から回収される。図２（Ｂ）
は、図２（Ａ）のカートリッジフィルターの上端部を模
式的に拡大したものであり、第２の筒状構造物１５ｃが
エンドプレート１６ａとは液密に接着されていない。

【００１５】図３は、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、模式図として示した１事例
である。外周ガード４１とろ過膜４３及び多数の集液口
を持つコア４５は、エンドプレート４６ａ、４６ｂでそ
の各々と接する面において接着されている。一般的なろ
過工程において、ろ過膜４３の１次側は、ハウジング内
のろ過前の液に接している。外周ガード４１を通った液
は、ろ過膜４３の１次側から２次側へろ過され、コア４
５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。このように
してろ過膜を通過する液の流束は均一でなくなる。即
ち、上端部付近、中央部付近及ぶ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。

【００１６】図４は本発明における、ろ過膜を通過する
液の流束を均一にするための筒状構造物があるカートリ
ッジフィルターでのろ過前後の液の流れを、模式図とし
て示した１事例である。外周ガード５１とろ過膜５３及
び多数の集液口を持つコア５５は、エンドプレート５６
ａ、５６ｂでその各々と接する面において接着されてい
る。また第１の筒状構造物５５ｂは、エンドプレート５
６ｂと接着されているが、エンドプレート５６ａとは接
着されていない。更に第２の筒状構造物５５ｃは、エン
ドプレート５６ａと接着されているが、エンドプレート
５６ｂとは接着されていない。一般的なろ過工程におい
て、ろ過膜５３の１次側は、ハウジング内のろ過前の液
に接している。外周ガード５１を通った液は、ろ過膜５
３の１次側から２次側へろ過され、コア５５ａの集液口
５９ａを通る。次いで第１の筒状構造物５５ｂの下端部
にある通液口５９ｂ、第１のの筒状構造物５５ｂの内周
と第２の筒状構造物５５ｃの外周の間の空間、第２の筒
状構造物５５ｃの上端部に存在する集液口５９ｃ、第２
の筒状構造物５５ｃの中空空間を通り、出口５８より回
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。本発明による筒状
構造物を有するカートリッジフィルターの場合には、最
終的に集液口５９ｃの高さまでろ過された液が押し上げ
られる。このようにしてろ過膜を通過する液の流束はほ
ぼ同じ流束となる。即ち、上端部付近、中央部付近及ぶ
下端部付近の液の流れを示す（a2）、（b2）、及び（c
2）の上記流束は、（a2）≒（b2）≒（c2）である。

【００１７】本発明において使用することのできる第１
の筒状構造物及び第２の筒状構造物は、その断面が点対
称であることが望ましい。更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、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第１の筒状構造物及び第２の
筒状構造物は、その断面においては、ろ過膜と第１の筒
状構造物の外周との間の面積に対する第１の筒状構造物
の内周と第２の筒状構造物の外周との間の面積が、９０
％以上１１０％以下であることが好ましい。９０％より
小さい場合は、第１の筒状構造物の中空部分に進入する
液の流束が律束となり、カートリッジフィルター全体の
ろ過抵抗の上昇を招くことがある。また、１１０％を越
える場合はろ過膜を通過する液の流束を均一にするとい
う本発明の効果が充分達成されないことがある。また、
本発明において使用することのできる第１の筒状構造物
及び第２の筒状構造物は、その断面においては、第１の
筒状構造物の内周と第２の筒状構造物の外周との間の面
積に対する第２の筒状構造物の内周との間の面積が、９
０％以上１１０％以下であることが好ましい。９０％よ
り小さい場合は、第２の筒状構造物の中空部分に進入す
る液の流束が律束となり、カートリッジフィルター全体
のろ過抵抗の上昇を招くことがある。また、１１０％を
越える場合はろ過膜を通過する液の流束を均一にすると
いう本発明の効果が充分達成されないことがある。

【００１８】また、本発明において使用することのでき
る第１の筒状構造物は、その下端部にある通液口の面積
の合計が、第１の筒状構造物の内周と第２の筒状構造物
の外周の断面積か、ろ過膜と第１の筒状構造物の間の面
積のいずれか小さいものに対して、８０％以上１２０％
以下にすることが好ましい。８０％より小さくなる場合
は、ろ過後の液が通液口を通るときが、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下端において、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。また、本発明において
使用することのできる第２の筒状構造物は、その上端部
にある集液口の面積の合計が、第１の筒状構造物の内周
と第２の筒状構造物の外周の断面積か、第２の筒状構造
物の面積のいずれか小さいものに対して、８０％以上１
２０％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、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。

【００１９】本発明において使用することのできる第１
の筒状構造物及び第２の筒状構造物は、その材質がカー
トリッジフィルターを構成する、ろ過膜を除く部材と同
一であることが望ましい。同一の部材を用いる場合は、
熱や超音波等を用いた溶着によりカートリッジフィルタ
ーを組み立てることができる。この方法は接着剤等を用
いないため、カートリッジフィルターからのろ過液中へ
の不要成分の溶出が起きないという点で有利である。こ
のような長所を有するより好ましい材質は、ポリプロピ
レンやポリエチレンである。ポリプロピレンやポリエチ
レンは化学的に安定であり、さらに安価であるという利
点を持つ。また、三酢酸セルロースやポリスルホンもカ
ートリッジフィルターを構成する部材として用いること
ができる。三酢酸セルロースは安価であり、またポリス
ルホンは耐熱性に優れるという特徴を持つ。

【００２０】本発明において使用することのできる、ろ
過前の液の粘度は、０．５ｃＰ以上１００ｃＰ以下、よ
り好ましくは１０ｃＰ以下である。１００ｃＰを越える
粘度の液の場合は、ろ過前の液のフィルターに対するろ
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。

【００２１】本発明で使用することのできるろ過膜は、
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）または（２）で表されるポリス
ルホンを原料を用いたものが好ましい。

【００２２】

【化３】

【００２３】ポリスルホンペレットを用いてろ過膜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。

【００２４】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場合には、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％を越える時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
さい時は充分な分離能力を持ったろ過膜は得られない。

【００２５】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時は、膜は支持体から
剥離せずに一体のまま洗浄・乾燥する。

【００２６】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２
ｇＨ₂Ｏ／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１０〜１００
０倍程度、またＢＥＴ方で測定したその比表面積は８〜
８０m²／ｇ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２０〜６０m²
／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。

【００２７】この様にして製膜されたろ過膜３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ろ過膜と液体
との接触面積を多くする役割がある。

【００２８】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。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が行われる。一方、
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。

【００２９】

【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。（ポリスルホン製ろ過膜の調整）ポリスルホンを素材と
する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１５０ｋＰａであった。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枚の間に上記ポリスルホ
ン製ろ過膜を挟んで、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
を溶着でシールする。円筒の両端５mmづつを切り落と
し、外周ガードに詰め、これを３本直列につないだ。コ
アの２次側に液密であり、且つ下端に通液口がある第１
のポリプロピレン製円筒構造物を内部に入れ、上端側の
エンドプレートに溶着固定した。更にその内側に液密で
あり、且つ上端に通液口がある第２のポリプロピレン製
円筒構造物を入れ下端側に出口を保持したまま下端部の
エンドプレートに融着固定し、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。

【００３０】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枚の間に上記ポリスルホ
ン製ろ過膜を挟んで、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。

【００３１】

【発明の効果】本発明の実施により、カートリッジフィ
ルターのろ過寿命を極めて容易に、且つ安価に長くする
ことができる。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
構造を表す図面である。

【図２】本発明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事例を表す図面である。

【図３】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４】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通液性シート３ろ過膜４通液性シート５コア６ａエンドプレート６ｂエンドプレート９集液口１１外周ガード１２通液性シート１３ろ過膜１４通液性シート１５a コア１５b 第１の筒状構造物１５c 第２の筒状構造物１６ａエンドプレート１６ｂエンドプレート１９集液口４１外周ガード４３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第１の筒状構造物５５ｃ第２の筒状構造物５６ａエンドプレート５６ｂエンドプレート５８出口５９ａ集液口５９ｂ通液口５９ｃ集液口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コア及びその周りにろ過膜を有するカー
トリッジフィルターにおいて、該コアの内側に複数の概
同心円上に配置される筒状構造物を有し、該筒状構造物
の一端が上下いずれかのエンドプレートと互い違いに分
離していて他端が液密であり、ろ過膜を通過した液が該
複数の構造物の外周と内周よりなる空間を通って出口よ
り回収されることを特徴とするカートリッジフィルタ
ー。
【請求項２】上記複数の筒状構造物が第１の構造物と
第２の構造物からなり、第１の筒状構造物が第２の筒状
構造物の外側にある請求項１に記載のカートリッジフィ
ルター。
【請求項３】上記第１の筒状構造物の下端部が最下端
部のエンドプレートとは分離していて他は液密であり、
上記第２の筒状構造物の上端部が最上端部のエンドプレ
ートとは分離していて他は液密である請求項１に記載の
カートリッジフィルター。
【請求項４】上記第１の構造物及び第２の筒状構造物
が、該カートリッジフィルターの他の構成要素と同一の
素材である請求項１に記載のカートリッジフィルター。
【請求項５】上記素材が、ポリプロピレンよりなる請
求項４に記載のカートリッジフィルター。
【請求項６】上記素材が、ポリエチレンよりなる請求
項４に記載のカートリッジフィルター。
【請求項７】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に記載のカート
リッジフィルター。
【請求項８】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に記載のカート
リッジフィルター。
【請求項９】上記ろ過膜がポリスルホンよりなる請求
項１に記載のカートリッジフィルター。
【請求項１０】上記ろ過膜の平均孔径が０．０５〜１
０μｍである請求項１に記載のカートリッジフィルタ
ー。
【請求項１１】上記ろ過膜が一般式（１）または
（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１０に記載のカートリッジフィルター。【化１】