JPS6197003A

JPS6197003A - カ−トリツジフイルタ−

Info

Publication number: JPS6197003A
Application number: JP59218234A
Authority: JP
Inventors: Jun Taga; 潤多賀
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1986-05-15
Also published as: AU4889685A; US4680118A; AU572438B2; EP0178635A2; EP0178635A3

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】本発明は、プリーツ型カートリッジフィルターに関する
ものである。

気体、液体の精密濾過、限外濾過、更には、分離膜等に
用いられる孔経５ミクロン以下の各種微多孔膜フイルタ
ーは、エレクトロニスクス、バイオテクノロジー、其他
各科学分野の技術革新に伴い益々その有用性を増して来
た。本発明は、現在使用されている各種フイルター、例
えば、溶液キヤスト法によるセルロース系。ポリアミド
系、ポリエステル系、ポリサルフオン等のメンブレン、
ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、がラ
ス等の繊維を用いた不織布、抄紙等によるデプス型フイ
ルター等を使用したプリーツ型カートリフジフイルター
の新しい構造を開発したもので、特に、従来大きな期待
がかけられながらその製造が不可能視されていたポリ４
フツ化工チレン（ＴＦＥ）のみで構成されるカートリッ
ジフィルター、又、現在治んどのカートリツジガ、直径
約７５粍（３インチ）の加熱モジユールを基準としてい
るが、更に効率的な直径５００粍、又はそれ以上の大口
径のカートリツジをも可能としたものである。

このように本発明は産業上大きな貢献をもたらすもので
ある。以下詳細な説明を述べるにあたり、上記各種のメ
デイアの中、現在最も困難と言われるＴＦＥメンブレン
　フイルター（以下メンフレンと略称）を使用したカー
トリツジ　フイルターに就て重点的に説明する。これは
、他のメデイアの使用に対しても特記しなく共、殆んど
共通に敷衍さるべきとの理由に基くからである。

メンブレンは、各方面より更に高度の精密化、耐高温、
耐化学薬品性等のより厳しい要求に対処せざるを得なく
なつて来た。そのため、カートリッジフィルターを構成
する総ての部材、すなわち、メンブレン、サポート材、
コマー、エンドキヤツプ、保護ケージ等が上記各要求に
応じられなくてはならない。しかし、現在これらに応え
られる材料は、前記ＴＦＥに代表される少数のフツ素系
ポリマーに限定されると言つて過言ではない。

特に、メンブレンに関しては、特公昭４２〜１３５６０
号、特開昭４９−１１８７６１号、特公昭５１〜１８９
９１号等の延伸膜、及び本発明者による特願昭５８〜２
０５４９６号、同昭５９〜１３５６９６号によるフツ化
アルコキシエチレンポリマー（ＰＦＡ）、フツ化エチレ
ンプロピレンエーテルコーポリマー（ＥＰＥ）、４フツ
化エチレン６フツ化ポソプロピレンコーポリマー（ＦＥ
Ｐ）等のポリマーによる精密直孔メンブレンがあるが、
現在最も多く使用されている延伸ＴＦＥメンブレンは、
極めて薄く、かつ、柔軟であるため、前記の従来の他の
メンブレン等を使用したプリーツ型カートリツジの構造
をそのま、適用することは不可能である。従来のメンブ
レンは、それ自体ほヾや自立性の膜であり、そのまヽ単
体、又は、片面、或いは両面をサポート膜で支持してプ
リーツ状に折りたヽみ固定し、上下端のシール部を所望
に加熱し、同じく予め成型したエンドキヤツプの接着面
を溶ゆう加熱し、この両面を突合せ溶着シールしている
が、ＴＦＥメンブレンは延伸膜であるため、予熱時すな
わち軟化温度領域に達した時点で急護に収縮し、溶着面
より后退し、シール不能となる、ヌ、エンドキヤツプが
ＴＦＥの場合は勿論、ＰＦＡ、ＥＰＥ等の場合において
も、フツ素系ポリマーは、分子間引力が小さいため溶着
には一定の圧力が必要である故に溶着面に簡単に加圧す
ることが困難である以上完全なシールは不能である。そ
のため、現在市場で見られるようにＴＦＥメンブレンを
ＰＰのサポーターで挟み、エンドキヤツプを同じくＰＰ
とし、ＴＦＥの融点より遥かに低いＰＰの溶ゆう温度領
域で上記突合せ溶着によるエンドシールを行わざるを得
ないのである。これでは、ＰＰの物性に拘束されるので
ＴＦＥメンブレンの価値は消滅したと言つて過言ではな
い。ちなみに、ＴＦＥの融点３２７℃、ＰＰの融点は１
６７℃である。

これは又、ＴＦＥメンフレンと全く同樣な技法で作られ
た超高分子量ＰＥ延伸メンブレンにも該当するが、ＰＥ
の融点が低いのでカートリツジ化は困難と言える。

本発明は、この種の極めて有用なメンブレンを工業的に
有効に利用することの出来るカートリツジの構造を提供
するものである。

次に図面により本発明を説明する。

第一図は本発明のプリーツ型カートリッジフィルターの
縦断面図で、左半図はメンブレンを折りたヽみプリーツ
状とし、カートリツジのコア上にセツトしたところで未
だメンブレンの上下端をシールしていないところを示し
、右半図は、シール機構を示す。

先ず左図より、１）は、カートリツジの円板状エンドプ
レートで、上部のプレートには中央の濾液通路の間口部
１′）があり、下部のそれは閉鎖されている。２）はコ
マー円筒で、３）の濾液流出孔か多数■を貫通している
。又、この両端は、１）にネジ、又は溶着等により接合
されており、或は、１）と一体に成型されることもある
。４）はＴＦＥメンブレンで、第二図のように、外側５
）、内側６）、のサポータ−、例えばＴＦＥクロス、又
はメツシユ等で挟まれているが、両端部が所望の長さだ
け、５）、６）、よりはみ出すように長くしてある。又
、図示しないが、このはみ出し部分は、后述の理由によ
り、第三図７）、８）の厚さ方向の中間部、すなわち、
第一図Ａ−Ａ線断面の位置で予め多孔膜でないＴＦＥ、
ＰＦＡ、ＦＥＰ等の他のフィルムをヒートシール等の溶
、接着手段により継足したものとすることも行われるこ
のフィルム継足し方法は特に大口径カートリツジの場合
有用である。

第三図７）は、１）のフランジ状部で放射状溝８）をう
がつことにより多数のフィン９）が形成されている。こ
のフィンは、メンブレンのプリーツ間隔を規正し、コマ
ー上に整然と所在すべき称にするためで、更に后記のメ
ンブレンの未端部を折りたヽみ■束する場合支持基体と
もなるものである。このフィンは又、７）に多数の溝を
切込み、別に成型したフィンを差込み固定し形成しても
良い。又、このフィンは図示しないが、２）のコマー円
筒上濾過有効長全長に亘り短册型のプレートとしても良
い。この場合には、プレート面に濾液が流れ易いように
微細な溝、を設けるか又は、微細な波型板とするのが望
ましく、サポーターとしてツクロス、メツシユを省略す
ることができる。

猶、サポーターの剛性が高く、しつかりしたものである
ときは、このフィンをも省略することも可能である、こ
の機構に就ては后述する。

これうのフィンは、カートリツジのプリーツ数に対応し
て、プリーツの山数と同数、又は、２〜５分の１程度の
数設けられる。ちなみに、直径７０粍カートリツジの場
合プリーツ数は５０〜９０山、直径５００粍の場合、１
，０００〜２，０００山又はそれ以上の山数となること
もある。

今、第二図の組合せたメンブレンを第三図７）のプレー
ト円板にうがつた８）の谷、フィン９）の山、又は図示
しないがコア上の短册型プレートフィンに対応させ折込
んでプリーツ状にセツトレ、メンブレンの未端をヒート
シール等で接合円筒状とする。この際、前記の如く５）
、６）、のサポーターは、上下の７）面上よりはみ出な
い長さであるが、メンブレン４）は、７）面より第一図
左図の如くはみ出している。次に、右図で示すように、
はみ出た部分をコマー方向にしぼるように７）面上で折
りたヽみ集束し、コマー元部１０）で、ＴＦＥ等で作ら
れた糸、ひも、又は締具等で強く締結する。これが１１
）である。次に４）の余分の部分を溶断切除溶封する。

前記のようにＴＦＥメンブレンは極めて柔軟で、Ｊ度マ
シユマロの如き状態であるからこの結束は極めて実施し
易く、かつ、有効にシールが行われる。但し、大口径カ
ートリツジの場合メンブレンが厚い時、又、硬い材質で
あるときは、集結束個所に隙間が出来、濾液のバイパス
を形成するおそれが生ずるので、この対策として、前述
のように多孔膜でない他のフィルムをメンブレンの上下
に継足し結束することになるが、この部分のフィルムは
、許容される物性範囲で薄いものを使用するのが望まし
い、そして更にこの集結部位に后記の溶ゆうシール等を
実施するのが良い。又、この場合第一図左下図に示すよ
うに、１２）の線で４）を予めカギ型に溶断シールし、
１０）で結束することも行われる、この時結束部の容積
は小さくなり溶着が簡単に実施できる。大口径の時有利
である。

次に、予め成型した保護キヤツプ１３）を１）にかぶせ
る。１３）の内径下部にはリング状突起１４）が、７）
面上のリング状溝１５）とカミ合うようになつており、
折りたヽんだ４）のメンブレンを適当な冶具により強く
押込みシールする。

えは次の溶着時の加熱が溶着部以外に及ばないよう防止
する役目も備えていることになる。

次に、このまヽの状態で、１０）の結束部と、１３）の
内径上部１６）を適当な熱源、又は溶接棒等を用い該部
を溶着、或いは金型を使用し、射出、圧縮等の成型技法
を用い一体化し強固なシールをほどこす。これが１７）
である。

猶、この際、円筒状、又は、后記する縦に複数個に分割
可能な保護ケージ１８）を、第一図右図のようにセツト
する。１９）はケージの濾液流入開口である。更に、１
）、１３）、ダ共にＴＦＥで出来ており、結束部か溶わ
うシール困難の場合、図示しないが、１）及び１３）に
ネジを設け、又は、別に成型したＴＦＥ製ブツトを用い
て１３）と１）を結合する。又、下部底シールにおいて
、第一図右図の如く１）に立上り部を設けず、従つて上
記の結束が実施出来ない時、結束の一変形として、上部
１４）、１５）のカミ合せを、より大きい断面形状を持
つ１４′）、１５′）とし、場合により、のこぎり山状
、等としこの部分で強く持込み又は挟み込み、更には前
記のように溶着一体化シール、又は、図示しないがネジ
等で圧縮シールを行う。この１４′）、１５′）による
シールメカンズムは、大口径カートリツジのみなうず長
方形開口を有するプリーツ型、及び従来の箱型プリーツ
ユニツトのエンドシールに於ても有効に利用でき、これ
らも本発明に包含される。

猶、このシール部には、接着剤、シーラント等を有効に
用いるべきで、特にコマー等が金属製の場合等有用であ
る。

次に、第四図は、前述のフィン、等を用いないで第二図
に示す、５）、６）のメンブレンサポーターのみで本発
明を実施するに就ての部分説明図で、２）はコマー、３
）は同濾液流通孔、１８）は保護ケージ、１９）は同濾
液流入開口である。

２）の外周面、１８）の内周面の間には、４）５）、６
）のメンブレン及びサポーターの組合せたプリーツの積
線が、所定の整然とした間隔で並ぶ樣、又、その位置を
固定する樣三角形断面の浅溝２０）がコアの有効濾過面
全長に亘り、或いは第一図７）の■、及びその位置に、
プリーツの山数と同数或いは２〜３分の１の数刻まれて
いる。

コア面上に組立られるプリーツの山頂、すなわち稜線が
この２０）溝にさし込まれるようにし、次いで、円筒状
又は、分割された１８）のケージ内周面の２０）溝にも
同樣にプリーツの稜線がさし込まれることにより、プリ
ーツは整然と並び固定される。１８）の保護ケージは、
円筒状のものより縦に複数個に分割されるものの方がカ
ートリツジを組立を工程で作業がし易い。

次に前述のように、メンブレンの端部を折りたヽみ集束
、シールを行う。猶、このフィンのない場合のサポータ
ーは、メンブレン集束時にプリーツの山形がくずれない
ようフィンの役目をするものであるから、剛性のある、
材質のメツシユ、不織布、クロス等を用いなければなら
ない。

この方法はカートリツジの製作コストを低下させ得る利
点がある。

以上、図面により本発明を詳述したが、本発明は、従来
のプリーツ型カートリッジフィルターに比して遥かに製
作が簡単であり、シールの確実さは大きな信頼を與え、
更に低コスト化をるたらす大きな利点を有す。又、その
製作が不可能視されていた部品総てがＴＦＥよりなる、
いわゆるオールＴＦＥカートリツジは本発明で初めて可
能となつたのである。これは従来夢のカートリツジとも
言われ、全世界の関係分野からその出現を屈望されてい
たもので正に夢を実現させたものと言えよう。猶、ＴＦ
Ｅメンブレンは極めて柔軟であるため作業中僅かの張力
、特に延伸の直角方向に伸び易く、そのため孔径の拡大
が起り得る。これはプリーツに折た、む時稜線部に発生
し易い。このような外力による伸びを防ぐには、稜線と
なる部位を加熱バーにより軟化收縮させることで解決で
きる。これは折たヽみ工程で実施するのが良く、この時
折りぐせをつけることになるので都合がよい。更に、■
メンブレンの上下端部の集束部が他のフィルムを継足し
た場合、この継足したフィルムを二軸延伸フィルムとし
集結終了時点で加熱收縮を行えば、いわゆる收縮包装と
同じ効果で、タイトなエンド部を再現する。

以上、本発明に就き主としてＴＦＥメンブレンのカート
リツジに就いて説明したが冒頭に述べたように本発明は
これに限定されることなく、すべての濾材のメンブレン
、不織布、抄紙等の精密濾過、限外濾過、又は、分離膜
■等の分野に於て有効に用いることが出来る。又、形状
に就ても従来のカートリツジは、殆んど外径約７０粍（
３インチ）のモジユールで、長さも、２５０粍（１０イ
ンチ）〜１．０１６粍（４０インチ）、を基準としてお
り、大容量の濾過流体を得るには、これらを多数組合せ
て使用せざるを得なかつた、これはしばしば約１００本
の多数となり、接続部も多いためシール不良が起り易く
極めて非能率で設備■も嵩むことを余議なくされていた
。本発明は、大口径カートリツジも簡単に実現出来、一
例として、外径４００粍、コア径２００粍、長さ１，０
００粍の場合有効濾過面積１２０〜２００ｍ２のものが
可能である。ちなみに従来のカートリツジを組合せた濾
過ユニツトの一例を示せば、径３インチ、長さ４０イン
チのカートリツジ８９本、有効濾過面積１７８ｍ２、こ
れのハウジング寸法、外径１，２７０粍、長さ１，７２
７粍、である。ブランズウイツク社３５６ＭＳＯＨ４−
８ＦＤ−（１５０型）次に空気清淨用ＨＥＰＡフイルタ
ーユニツトは、縦６１０粍、横６１０粍、奥行２９０粍
、有効濾過面積２４ｍ２（日本無機（株）アトモス、ミ
クロフイルター）、以上の例から見て本発明が如何に優
れているか論を俟たないであろう。

小口径の場合に於ても、従来の３インチ径長さ１０イン
チカートリツジの有効面積は通常０．４ｍ２〜０．７ｍ
２であるが、本発明は、４インチ径長さ１０インチで１
．５ｍ２〜１．７０ｍ２となり径１インチの増がで的４
倍のキヤパシテイである。これによリジヨイント個所を
減らし、ハウジング其他設備を簡略化引いてはトータル
コストを大巾に低下させることができる。

又、大口径と中小口径カートリツジを多重に組合せてよ
りコンパクト化することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第一図は、本発明のプリーツ型カートリッジフィルター
の縦断面図で、左半図は、未だシールを実施していない
状態を示し、右半図は、シールを実施した状態を示す。第二図は、メンブレンフイルターをサポーターで挟みプ
リーツ状を形成した状態を示す一部切欠き実体図。第三図は、エンドプレートの放射状フィンの第一図Ａ−
Ａ線断面の部分図。

Claims

【特許請求の範囲】

微多孔膜のプリーツ型カートリッジフィルターで、多孔
膜の有効濾過部の高さ以上の部分が、多孔膜の延長、又
は、他のフィルムを継足したものであること。更に該部
が、エンドプレート、又は、コマーに設けられたフィン
、或いはサポーターの上部に折りたヽみ取まとめられて
おり、糸、ひも、又は締具により、エンドプレート、又
はコアの開口部、末端部に固結され、当該部に溶着、接
着剤、或いはシーラント等によるシール機構が設けられ
ていることを特長とする多孔膜プリーツ型カートリッジ
フィルターの構造。