JPS63218221A - フィルター - Google Patents

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】 本発明は多孔質膜７組込んだ型のフィルターに関する。

そのようなフィルターにおいて使用される膜は、多様な
重合体材料から製造することができ、あるいは無機材料
から製造することもできる。ある特定のタイプのフィル
ター膜は欧州特許ｍ１７８８３１号明細書に記載されて
いる。これらのタイプのフィルター膜の多くは、非常に
壊れ易く、フィルターハウジング内で適切に保持されな
ければ、それｔ通過する流れの圧力及び／または膜とハ
ウジングとの間でのような熱膨張差の影響により、使用
中に破損しうる０そのように壊れ易い膜について使用さ
れる支持体は、膜の面積のうちの多くが支持されずに残
こされることがないように設計される必要がある。典型
的な配置例は、英国特許第２０６３０８９号明細書に記
載されており、このものでは、膜支持表面が一対の周縁
ランドと、それら一対のランドの間に介在する一連周縁
リブとからなり、−緒に共通な平面表面を定め℃いる０
相隣れるリプの間隔は、どこにおいても、膜が上記表面
上に横たわるのに充分すぎるスパン！もたらすのに充分
でない間隔とされている。開示された配置例においては
、膜（重合体のタイプのもの）は、それぞれのランド及
びリプの表面に対してシールされることにより支持表面
へ付着されている０しかし、この配置は、それらの接合
部領域における膜に局部的に大きな歪をもたらしうるも
のであり、従ってこれは使用中の時期尚早な破損をもた
らす。この状態は、フィルターが高温で使用されている
場合、及び膜の熱膨張係数と支持体材料の熱膨張係数と
の間に著しい差異がある場合に（そして殊に脆弱材料か
ら膜が作られたものである場合に）、一層悪化されうる
。さらには、「直貞」流体通路Ｙ有するあるタイプの膜
フイルタ−、例えば前述の欧州特許第１７８８３１号明
細書に記載の如きフィルターにおいては、すべてのラン
ド及びリプにおいて膜を付着させると、利用可能有効表
面のうちの大きな部分が閉塞されるようになり、またそ
のような付着は正確に制御するのが困難である。

別の一手段は、添付＠１図に示した如ぎＯリングを使用
することである。この図面は薄いフィルター膜ＩＹ組込
んだフィルターの部分断面図である。濾過されるべき流
体は、普通は円筒状であり（平面で円状）、硬質材料で
作られているハウジングの蓋３と底４との間に定められ
た導入室２に入る。蓋３は、下方に坤びている畝５７ａ
ｌ−有しており、この畝はＯリング６を介して底４と密
封（クール）結合ｔなしている。底の上表面における一
連の周辺溝は、濾過された流体を捕集するチャンネル７
ン形成している。濾過済の流体は出口導管（図示せず）
へ送られる０膜ｌはチャンネル７０間の直立部分によっ
て物理的に支持されている０膜の確保は、膜を０リング
と底との間に挾持することによって達成されている。こ
の結合方式は、膜の端縁の保持及び密封を確実にするが
、操作中に（例えば膜と底の材料との間の熱膨張の差異
により）膜に掛かる力に対抗するように起こる膜の運動
（あるいは移動）を小さくする。しかし、０リングの使
用は効果的ではあるものの、比較内圧高価であり（殊に
使い捨て式のものについては高価であり）、またある種
のタイプの膜の固有な耐薬品性ン弱めるおそれがある◇
さらには、０す／グは効果的に働くためには厳格な公差
管理を必要とする。このようなことは、プラスチック材
料から一般的に射出成形して得られる高容積部品におい
て実践するのが困難である。

これらの諸問題は、本発明のフィルターによって解消さ
れる。本発明のフィルターは、（イ）ハウジング、（ロ
）フィルターを通過する流体７戸遇するだめの多孔質物
質製のフィルター膜、及び（）９柔軟性の不透過性物質
のシートからなり、その不透過性物質のシートを一方で
上記フィルター膜の周辺部に対しそして他方で上記ハウ
ジングに対して付着し、かくしてそのフィルター膜ｔハ
ウジングに関して浮動可能なようにフィルター膜をハウ
ジングに関して装置しであること！特徴としている。こ
の柔軟性物質のストＩＪクプは、非常に薄いのが好まし
く、さらには２０〜１００ξりσン、典型的には３０ミ
クロン程度の厚さのフィルム状のものが好ましいが、そ
れよりも一層厚い材料も良好な可撓性が保持される限り
使用することができ、例えば独立気泡フオーム材料を使
用することができる。フィルムストリップ用の材料は、
濾過されるべき物質に対して不活性であるべきであり、
ま　　　。

た膜に対して結合（接合）可能であるべきである。

適当な材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、
アーイオノマー、ネオプレンまたはｐｔｆｅ（ポリテト
ラフルオロエチレン）等がアル□フィルター膜は、任意
の適当な多孔質材料から製造できるが、本発明の技術は
、ハウジング内に適切に支持されなければ容易に破損さ
れる脆弱膜に殊に応用し５るものである０そのような脆
い、破損し易い膜の例は、酸化アルミニウム膜及びその
他の脆性無機質膜である。

一般的に用いられるフィルター膜は、円形の平面状シー
ト膜であるが、その他の形状、例えば長円形及び矩形の
ものもある。しかし、膜は必ずしも平面である必要はな
く、若干の場合には、管状または円錐状、あるいは波形
付きまたはリプ付きの膜のような非平面状膜を用いるの
が有利なことがある。管状または円錐状膜は、平坦な膜
！適当な形状に曲げまたはらせん巻きすることによって
、作ることができる。本発明の技術は、これらの非平面
状の種々の膜に対して応用できるが、フィルム（柔軟性
）ストリップを付着させる個々の方式は、膜の個の形状
により、また特定の用途の要求により決定される。

柔軟性ストリップは、個々の状況に応じて、種種な方法
で膜の周囲端縁へ付着できる。好ましくは、その接合は
膜の端部に沿っての漏洩を防ぐために連続的なシール結
合である０付着は、接着剤または溶剤接合により、ある
いは熱間もしくは冷間溶着または摩擦溶着により、固着
されたオーバーラツプ接合によるのが好ましく、その選
択は、付着されるべき両材質により、また意図されてい
る用途により大きく左右される。好ましくは、流動のた
めに可及的に多くの面積を残すように膜の周端部にでき
るだけ近いところに付着結合を形成するり 不透過性物質のシートの可撓性は膜の可撓性よりも可成
り大きいのが好ましい。このよう罠すると、所定位置に
なりたときに、膜はハウジングに関して「浮動」しうる
ようになり、従ってハウジング材質の移動（運動）から
ほとんど単離（あるいは隔離）されるようになる。使用
される膜の多（は、膜の平面における圧縮において非常
に弱（、そのような力は膜材料の座屈及び亀裂を迅速に
生じさせる。膜を装着するのに使用される可撓性シート
は膜の平面におけるそのような圧縮力を伝達せず、従っ
て上記のよ５な座屈や亀裂？防止する。

他方、可撓性シートは半径方向張力を伝達しうるが、膜
はこのような応力に対して非常に強いので、張力は問題
を起こさない。従っ℃、要するに、膜はハウジングと膜
との間の相対運動（相対移動）が膜の平面において著し
い圧縮力を掛けないように装着される必要がある。本発
明のフィルターにおいて使用される７一ト装置手段は、
膜の平面において作用する著しい圧縮応力を掛は得ない
。膜とそのハウジングとの間等で生じる相対回転による
捩れ応力も、著しい量では伝達されない。このことは、
シートが非締結であるかあるいは弛緩状態（すなわち、
何らかの形の張力下にない状態）の場合に殊に認められ
る。

本発明の技術は、グラスチック材料の射出成形により一
般的に作られるタイプの使い棄て式のプラスチック製フ
ィルターにおいて殊に有用である。

しかし、セラミックス、金属またはガラスのようなその
他の材料も、もし特定の状況のために適切であるならば
、使用することができる。本発明のフィルターは構成に
おいて第１図に示したフィルターと類似であり、このも
のは出口流動チャンネルを有する底部；その上に担持さ
れたフィルター膜；及び底部と密封結合されて膜の上に
濾過されるべき流体のための導入室を定めている蓋；か
らなっている。膜は、第１図の示される如きＯＩＪング
により固着されるのではな（、底部または蓋へのストリ
ップの付着によって固着される。かかる付着は、膜の周
辺に沿う漏洩を防ぐために連続的な結合の形であるのが
好ましい。その結合は、ストリップと膜との得の結合か
ら間隔７置かれて、それら二つの結合の間にストリップ
の小さな領域部分が残されるようにする。

蓋及び底部は、接着剤により、溶着により、あるいはナ
ツト及びボルトのような機械的手段により、−緒に付着
される。必要ならば、蓋と底部と）間にストリップの周
端部をトラップ把持することによりシール効果を得ても
よく、かかる構成は、ストリップ及び（従って）膜のた
めの付着作用７なす。

本発明のより一層の理解のために、本発明のいくつかの
具体例を添付図面を参照して説明するＯ第２図において
、フィルター膜ｌは、底部材４に対して、薄いストリッ
プ８により付着されている。丸型フィルター（最も一般
的な形）においては、ストリップ８は環状であり、従っ
て第２図はストリップ８０半分の断面を示している。ス
トリップ８は柔軟性シート材料、例えばポリエチレンま
たはポリプロピレンのようなプラスチック材料から作ら
れ、そして典型的には３０ミクロン程度の厚さである。

ストリップ８には二つの連続的な環状接合（両者相離れ
ている）が形成され、すなわち、その一つ（９）はスト
リップと膜との間に、そして別の一つ（１０）はストリ
ップと底部４の上面の周縁との間に形成される。それら
の接合を形成する方法は、接合されるべき両材料によっ
て左右され、接着剤または溶剤接着、熱間または冷間溶
着あるいは摩擦溶着等を適宜使用できる。第２Ａ図の部
分拡大断面図においては、膜の透過通路中ヘストリップ
８の材料を押し込む圧力を用いた冷間溶着の結果が例示
されている。ここに示された膜は、前述の欧州第１７８
８３１号明細書に記載されたものである。

二つの接合部９．ｌＯの間の間隙１１は、膜とハウジン
グの相隣れる部分３，４との間の相対移動（運動）から
膜を隔離するように機能するひずみ領域を定めている。

かかるひずみ領域の存在によって、膜がハウジングに関
して「浮動」可能となり、かくして、ハウジングに関し
ての膜のわずかな程度の移動（運動）が、運転（操作）
中に起る応力を解放できるようになる。ストリップ８は
このような移動（運動）を相殺するように曲がりそして
坤長することができ、か（して脆弱な膜を破損させない
ようにする。また、ストリップは膜の端部も保護し、端
部が亀裂を生じないようにし、また亀裂が形成されても
その亀裂が膜の内方へ生長しないようにする。接合部９
，１ｏの間隔、従ってひずみ領域の幅は、意図された個
々の構成により決定されるが、図示された典型的な円状
平面構造における二つの接合部間の半径方向距離につい
ての概略の指針は、膜の直径の３〜６％に相尚スる範囲
である０ 可及的に大きな可撓性を与えるためにストリップは非常
に薄いが、それが信頼性のある接合部を与えられない程
に薄くてはならない０我々は２０〜１００ミクロンの範
囲の厚さについて試験を実施したところ、３０ミクロン
で殊に良好な結果が得られた。発泡材料である独立気泡
ポリエチレン発泡体から作ったストリップについても試
験馨実施したが、これらのストリップは、はるかに厚く
、典型的にはＯ１５〜２．００鰭である０ストＩＪツブ
８を備えた膜は、底部４の上表面に固定されるのではな
く、表面凹凸（射出成形部品において一般的に認められ
る表面凹凸）に自由に形状合致するものであり、経験に
よればこのような合致性は膜を良好和装着するのに要求
される表面性状の規格を緩和しうろことが判明した０従
来はそのような表面性状規格が非常に厳格であり、高い
不合格率及びコスト増をもたらすものであった。また本
発明によれば、温度変動による問題は膜とそのハウジン
グとの間の固有な「浮動」により容易に解消できるＱ 第３図は、ストリップ８の周囲部をフィルターのハウジ
ングの底部４と蓋３との間にトラップ把持することによ
り接合１０を形成した別の態様のものを示している。こ
れは同じ目的を達成するが、フィルターの外部寸法を、
所定の大きさの有効膜面積について、減少可能とする０
蓋３はストリップ８の上面と蓋３との間のもう一つの接
合１２によって付着されており、このような接合は前述
の方法のいずれかによって形成できる。別法として、蓋
３を底部４へ付着するためにボルト（複数）のような機
械的手段〉設けてもよく、この場合には、ストリップ８
はそれら二つの部品間のシール材として作用する。

第１図は、蓋３に形成された環状畝１３と底部４の上面
に形成された■型溝１４（上記′ｆＡ１３と協働）との
間にストリップ８の周囲端をトラップ把持した別の一態
様！示す。蓋３は適宜な手段により底部４へ直接に取り
付けられ、ストリップ８によってクール効果がもたらさ
れる。

第５図は環状フィルターにおける本発明の使用を示ｊｏ
第５図は、実際は複数のフィルターユニットの積重体を
なしているものの一つのユニットの断面図である０各ユ
ニツトの下面は直下のユニットの蓋として機能する０中
央孔１５は（図示されていない）手段によってチャンネ
ル７へ連絡されており、かくして濾過済の流体！捕集す
るようになっている。流体の流動の一般的方向は矢印Ａ
によって示されている０図示のフィルター膜１は環状で
あり、二つの環状ストリップ１６ｔ１７（それぞれはス
トリップ８と同様）によって固定されている０第５図に
おいて、ストリップ１６．１７の接合方法は、第２図に
ついて示したものと同様であるが、その他の方法？用い
ることもできる０第６図は膜と付着ストリップからなる
フィルター膜組付は体の平面図であり、この組付は体は
、ストリップ８と一体のつまみ１８ン付けることにより
取扱い易くしたものである。図面において、膜の端部は
点線１９によって表わされている。つ１み１８以外は、
第６図に示した組付は体は、第２〜４図に示した具体例
に用いられうるものと同様である。しかし、周囲に同間
隔に付けられた複数のつまみ！取付けることにより取扱
いが容易になり、従ってその組付は体を現存の装置にお
ける取替用フィルター素子として使用することができる
ようになる。現在（従来）の装置は、フィルターハウジ
ングに内臓されたＯリングのようなシール材を既に有す
る場合が多いので、第６図のフィルター組付は体は、第
１図に示されたような方式と同様な方式でそのようなシ
ール材を用いることになろうが、この場合は、ストリッ
プ８０周辺部に近接した部分（ストリップ８０部分）に
対してＯリング！押し付けるようにし、従りてフィルタ
ーが組豆てられるときには最も外側の接合１０が形成さ
れる。

若干の応用において、膜の形状は、脆い膜では、例えば
大きなスパン幅または非平滑表面によって破損されてし
まうような、形状となることでありうる。このような場
合、膜組付は体は、第７図に示すように、補強層！さら
に含んでもよい。この場合、膜ｌはフィルターの底部４
の相反対偶の直立端部同志の間の可成り大きな距離に架
かると期待される。簡明のために、第７図に図示された
膜組付は体の曲がりの程度は著しく誇張されている。

補強層２・０、例えば箔メッシ瓢からなる補強層は、膜
の下側に配置されて膜？支持するようになっている。ス
トリップ８７次いで取付けることができる。これは前例
のように底部に直接取付けるのでなく、層２０のはみ出
た端ｇ２１に取付けて、取替え（交換）のために使用で
きる一体組付は体を作る。層２０．膜１及びストリップ
８からなる組付は体は、適宜な手段によってハウジング
に取付けられる。電解法で形成された箔メッシェは、そ
のような場合に良好な支持体となり、そしてストリップ
８がその補強層２０に接合されうろことが判明した。こ
の非常に薄い組付は体（典型的には５０〜１５０ミクロ
ンの厚さ）は、現存（従来）のフィルターに対して、低
価格で、後から取付けることができる。図示してない別
の態様においては、ストＩＪツブ８は端部２１よりも外
方へ延びて、第２．３または４図に関しての前記説明の
方式で底部４へ直接に取り付けられるような、幅を有す
る。

かかる構成においては、ストリップは、底部への付着に
加えて、さらに層２ｏへ取付けられることも、取付けら
れないこともある。

上記各態様における取付はストリップ８（または１６．
１７）のために用いられる材料は、入手容易でかつ安価
であり、押出吹込製品から切断またはパンチによって切
り出される。キャストフィルムもストリップのために使
用することができ、キャストフィルムは方向特異性がな
いので好ましい材料といえる。

膜の形状は普通円形であり、従ってストリップ８は環状
形となるが、場合によっては長円形や矩形、その他の形
状の膜が見受けられる。さらには、膜は非平面状、例え
ば波形付き、リプ付き、管状、円錐状等であってもよく
、本発明の技術はこれらの非円形及び／または非平面の
ものについても応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｏリングシール材を組込んだフィルターの概
略縦断面図。 第２〜４図は本発明のフィルターの具体例の縦断面図。 第２Ａ図は第２図の部分拡大図。 第５図は本発明により構成された環状フィルターの底部
の縦断面図。 第６図は現存フィルターのための交換用フィルター素子
組付は体として使用するためのフィルター膜組付は体の
平面図。 第７図は補強されたフィルター膜を用するフィルター底
部の縦断面図。 フィルター膜　・・・・　ｌ 柔軟性不透過性シートストリップ・・・・　８ハウジン
グ底部　・・・・　４ ハウジング蓋　・・・・　３

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）ハウジング、（ロ）フイルターを通過する
   流体を濾過するための多孔質物質製のフイルター膜、及
   び（ハ）柔軟性の不透過性物質のシートからなり、その
   不透過性物質のシートを一方で上記フイルター膜の周辺
   部に対しそして他方で上記ハウジングに対して付着し、
   かくしてそのフイルター膜をハウジングに関して浮動可
   能なようにフイルター膜をハウジングに関して装着して
   あることを特徴とするフイルター。
2. （２）不透過性物質のシートはフイルター膜の周縁に沿
   って付着されたストリップの形態であり、かつその不透
   過性物質のシートはフイルター膜と同じ平面においてフ
   イルター膜よりも横方向へはみ出るようにフイルター膜
   に付着されている特許請求の範囲第１項記載のフイルタ
   ー。
3. （３）ストリップはフイルター膜の周縁に沿って連続的
   である特許請求の範囲第２項記載のフイルター。
4. （４）柔軟性シートをなす材料の可撓性はフイルター膜
   の可撓性よりも著しく大きい特許請求の範囲第１〜３項
   のいずれかに記載のフイルター。
5. （５）柔軟性物質のシートは、柔軟性物質もフイルター
   膜へ固着するための第１の確保線と柔軟性物質をハウジ
   ングへ固着するための第２の確保線とを有し、その第２
   の確保線が柔軟性シートの表面に沿って第１の確保線と
   間隔を置かれており、それらの配置は、二つの確保線の
   間の間隔が柔軟性物質とハウジングとの間の相対運動か
   らフイルター膜を隔離するように機能しうるたわみ領域
   を限定するような配置である、ことを特徴とする特許請
   求の範囲第１〜４項のいずれかに記載のフイルター。
6. （６）第１の確保線は連続的なシール結合の形態をなす
   特許請求の範囲第１〜５項のいずれかに記載のフイルタ
   ー。
7. （７）第２の確保線は連続的なシール結合の形態をなす
   特許請求の範囲第５または６項記載のフイルター。
8. （８）フイルター膜は実質的に平坦であり、そして第２
   の確保線はフイルター膜の平面において、第１の確保線
   よりも、フイルター膜に関して外側に配置されている特
   許請求の範囲第５、６または７項記載のフイルター。
9. （９）フイルター膜はハウジングのほぼ平面の内側表面
   に対向して配置され、その内側表面のフイルター膜から
   離れた側においてハウジングは中空であって、濾過され
   るべき流体のための導入室を定めており、その内側表面
   には相互連絡した溝が形成されて、それらの溝が出口オ
   リフイスへ連続しており、それらの相互連続溝が一緒に
   なって濾過済の流体のための出口室を定めている特許請
   求の範囲第５〜８項のいずれかに記載のフイルター。
10. （１０）フイルター膜を支持するようにフイルター膜に
    対向して配置された補強材料の層をさらに含む特許請求
    の範囲第１〜９項のいずれかに記載のフイルター。
11. （１１）補強材料が箔メッシュである特許請求の範囲第
    １０項記載のフイルター。
12. （１２）ハウジングに付着された補強層に対して、柔軟
    性不透過性物質のシートが付着されている特許請求の範
    囲第１０または１１項記載のフイルター。
13. （１３）フイルター膜は脆い材料から作られたものであ
    る特許請求の範囲第１〜１２項のいずれかに記載のフイ
    ルター。