JPH0263528A - ガス状または液状分散系をろ過する方法および装置 - 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】 産業上の利用分野： 本発明はガス状または液状分散系を分散系側とろ過流体
側（透過流体側〕の間の圧力差を調節および維持するこ
とによって中空糸の多孔壁を介してろ過する方法および
装置に関し、その際分散系の透過性成分は中空糸の多孔
壁を介してのみ流れる。

従来の技術： 本発明はいわゆるデッドエンドろ適法（静的ろ適法とも
称される）およびこれに適する装置に関する。このろ適
法の特徴はろ過すべき分散系のナベての透過性成分がろ
材を通してのみ、すなわちこの場合中空糸の壁の孔を介
してのみ通過し、ろ材すなわち中空糸の多孔壁によって
保留された分散系の成分はろ材の前に果まつ、またはこ
れに沈積し、いわゆるフィルタクーキを形成することで
ある。それによってフィルタ能力は徐々に減退し、最後
にはたとえば逆洗によるろ材の洗浄またはろ材の交換が
必要になる。

高いフィルタ能力それゆえ大きい透過液通過率を達成す
るため、中空糸壁表面に対し非常に高い多孔率を有する
多孔壁を有する中空糸（多孔性中空糸）も使用された。

しかしこの場合中空糸はろ過すべき分散系のための流路
の縦軸に対しほぼ平行に配置された。したがって公知ろ
適法およびそのために使用する装置の欠点は分散系が中
空糸に沿ってそのほぼ縦方向に流れることである。中空
糸の長さはこの場合フィルタユニットたとえばいわゆる
中空糸キャンドルフィルタの長さにほぼ相当する。この
ようなフィルタキャンドルの長さはしばしば既存のフィ
ルタ装置の寸法によってあらかじめ与えられる。

それは一般に既存のフィルタ装置をほぼ不変化に留め、
常用のフィルタキャンドルのみＴｈ１ｌ糸フイルタキヤ
ンドルと置替えよ５とするからである。

その結果公知中空糸フィルタキャンドルの場合、多孔性
中空糸の長さを比較的大きくしなげればならず、それに
よって中空糸の内部に比較的高い流動抵抗すなわち高い
圧力損失が発生し、したがってフィルタ能力が著しく低
下した。

この公知フィルタキャンドルのもう１つノ欠点はフィル
タキャンドルの延長により多孔性中空糸も長くなり、し
たがって中空糸内の圧損が上昇することにある。その結
果フィルタキャンドルの延長によって達成される能力上
昇が多孔性中空糸の延長によって得られるフィルタ面積
拡大に比例しないことになる。中空糸フィルタキャンド
ルしたがって中空糸長さの延長は公知中空糸フィルタキ
ャンドルの場合、能力上昇が次第に小さくなり、最後に
は中空糸フィルタキャンドルの延長によって実際上もは
や超えることができない値に達する。この問題はとぐに
小さい内径および高い多孔率、それゆえ高い透、過能力
を有する中空糸のフィルタキャンドルの際に発生する。

発明が解決しようとする課題： それゆえ本発明の課題は少なくとも前記欠点を除去し、
とくに中空糸フィルタキャンドルの延長に正比例するフ
ィルタ能力上昇を達成する方法および装置を得ることで
ある。

課題を解決するための手段： この課題は本発明により請求項１記載の方法および請求
項３記載の装置により解決される。

作　　用　： 本発明の方法または本発明の装置の場合ろ過スヘき分散
系は装置（フィルタキャンドル）の縦軸とほぼ平行に流
れ、多孔性中空糸はこの流れの方向と直角に、それゆえ
装置の縦軸に対し平行またはほぼ平行でなく、配置され
、分散系は中空糸に対しほぼ直角に流れる。中空糸はと
くに直譚的に形成される。

したがって本発明の装置では中空糸の遺犬長さはほぼフ
ィルタキャンドルの（最大）直径に相当し、中空糸内の
分散系の透過成分の最大流路はほぼフィルタキャンドル
の（最大）直径ノ半分にしか相当しない。長さが直径の
数倍である常用（中空糸）フィルタキャンドルのように
本発明の装置の寸法全決定する場合、分散系の透過成分
のための最大流路はろ過性に中空糸に沿って流れる際の
分散系の最大流路すなわちろ過すべき分散系のための多
孔性中空糸をパックした流路の長さより著しく短い。

本発明のとくに有利な形成によれば多孔性中空糸はろ過
すべき分散系のための流路の縦軸に対しほぼ垂直に配置
されるので、分散系は多孔性中空糸の縦軸に対しほぼ垂
直に中空糸に沿ってその周囲を流れる。

ろ液（透過りはとくにフィルタキャンドルの外周面で多
孔性中空糸からろ液捕集室または一通路へ入る。

本発明の装置の中空糸配置は普通の中空糸平面組織すな
わちたとえば中空糸マット、中空糸織物、中空糸フリー
ス等から個々のフィルタ要素を打抜き、互いに上下に積
重ね、このように得られた中空糸パックに中空糸端部を
埋込む埋込法全実施することによって達成される。次に
中空糸端部を埋込材の一部の除去によって露出し、すな
わち再び開放する。中空糸パックの層の内部で多孔性中
空糸は有利に平行に配置することができる。しかし中空
糸の無秩序の配置も可能である。隣接層の中空糸はさら
にとくに交差することができる。フィルタ要素の打抜は
切断部を同時に溶接しながら実施することもできる。

中空糸パックの横断面は任意であり、とくに円形、４角
形または６角形でるる。

多孔性中空糸も任意の横断面を有し、たとえば円形、ダ
円形等の横断面である。

駆動力たとえば圧力差を作用する際分散系のろ過が行わ
れるすべての多孔性中空糸が適当でらり、最適中空糸は
簡単な予備実験により選択することができる。適当な多
孔性中空糸を製造するため、多孔性中空糸を製造しうる
すべての有機および無機公知材料が適当である。中空糸
のためのそれぞれの適当な材料の選択はろ過すべき分散
系の化学的および物理的性質による。

中空糸とは任意の寸法および肉厚を有する管状または小
管状形成物、それゆえたとえばいわゆる毛管薄膜、中空
繊維、管状薄膜、小管、管、ホース等も表わす。これら
は可撓性てあり、または多少曲げ剛性であってよい。

中空糸内径は一般に１５０〜５５００μｍである。中空
糸の肉厚は所要の圧力差で中空糸がつぶれない限りでき
るだけ小さい方がよい。５０〜１５００μｍの範囲の肉
厚が一般にこの要求に適する。

中空糸の多孔壁の孔の（呼称）直径はそれぞれの使用分
野およびそのための特殊な要求により、通常０．０５〜
１０μｍの範囲にある。

多孔性中空糸の最大長さはその内径を考慮して選択され
、中空糸長さ対中空糸内径の比は１０００の値までが有
利である。しかし多孔性中空糸の最大長さは最大でも中
空糸パックの長さの半分までが望ましい。

本発明の方法および本発明の装置はガス（もしくはガス
混合物）または液体もしくは液体混合物から固体粒子を
ろ過するために適し、これには医薬、バイオテクノロジ
ーおよび化学工業の液体およびガスの無菌ろ過、エレク
トロニクス工業の最純水製造、飲料工業（ビール、ワイ
ン、ジュース）の殺菌ろ過、推進剤（たとえば飛行機の
〕のろ過、分析すべき流体の分析装置前のろ過、排ガス
および排気浄化等も含まれる。

さらに本発明の方法および本発明の装置はガスおよび液
体から液滴を分離するため、たとえば圧縮空気から油滴
、推進剤から水滴を分離するためなどに適する。

本発明の方法および本発明の装置の利点はとくに高透過
性中空糸すなわち孔容積の大きい壁を有する中空糸およ
び（または）小さい中空室横断面（内部空間〕および（
または）中空糸フィルタキャンドル長さが長い中空糸の
場合に発揮される。

中空糸パックの全長にわたるできるだけ均一なろ過能力
を達成するため中空糸パックは本発明によれば、ろ過す
べき分散系の流れ方向に多孔性中空糸のパック密度が上
昇し、かつ（または）中空糸の孔サイズ（孔直径〕が増
大し、かつ（または）孔容積すなわち面積単位当りの孔
数が増大し、かつ（または）パック密度を同じに維持し
て容積単位当り大きいフィルタ面積を得るため中空糸パ
ックを減少し、かつ（または）多孔性中空糸の長さ金大
きくするように形成される。これらすべての形成可能性
は前記のよううに個々にまたは任意の組合せで選択する
ことができる。

したがって本発明の装置によってとくに下記の２ｉ要な
利点が達成されるニ ー中空糸フィルタキャンドルの長さは中空糸内の圧損の
増大およびフィルタキャンドルの全圧損の大きい上昇な
しに延長することができる。

−中空糸フィルタキャンドルの延長により延長に直接比
例してろ過能力が上昇する。

−高いパック密度を有する中空糸パックが均一な貫流可
能性をもって達成される。

−フィルタ能力はろ過すべき分散系の流れ方向に異なる
ように、すなわち増加または減少するように選択するこ
とができる。

一多孔性中空糸内の圧損はフィルタキャンドルの縦軸と
平行に配置した中空糸を有する常用の中空糸フィルタキ
ャンドルの場合より著しく小さい。

ろ過すべき分散系のための流路を包囲する埋込材料から
なる管の厚さ（肉厚ンは作業の際適用する圧力に耐える
ように選択しなげればならない。

本発明による中空糸フィルタキャンドルは適当数の中空
糸層を互いに上下に積重ね、次に中空糸端部を公知法で
埋込むことによって得られる。しかし同じ方法でまず短
いフィルタキャンドル部分ｔ−製造し、多数のこの部分
を所望長さの中空糸フィルタキャンドルに接合すること
もできる。個々の部分はこの目的で接着、溶接、中間に
シールを挿入した圧縮その他の方法で互いに結合するこ
とができる。

前記２つの場合のいずれでも個々の中空糸層および（ま
たは）個々の部分の間に支持板、支持り／グ、孔版、繊
維または金属織物等の強化材を配置することができる。

これらの強化材はろ過すべき分散系のための流路の埋込
材料たとえば封止剤からなる壁の強化に役立つように配
置し、いっしょに埋込むことができる。この方法で場合
により肉厚を薄く選択し、埋込材料を節約し、フィルタ
面積を大きくすることができる。

実施例二 次に本発明を図面により説明する。

第１ａ図は本発明の装置の部分１を示し、１つの層の多
孔性中空糸２は互いに平行に配置され、隣接する層の中
空糸２と交差し、場合により交差点で接触する。中空糸
２はその開放端部がろ過すべき分散系のため流路を包囲
する管状に形成された埋込材料３の局面に開口する。流
路は埋込材料３によって仕切られ、この中に多孔性中空
糸２の端部が埋込まれている。ろ過すべき分散系の供給
口は垂直に記入した２つの矢印で示されるように装置の
部分１の端面にある。

透過液（ろ液）はまず中空糸２の孔を通って中空糸２の
内部空間へ入り、次に数個所の矢印が示すように中空糸
の開放端部から出る。この実施例は装置の部分１の長さ
すなわちろ過すべき分散系のための中空糸２をパックし
た流路の長さを、中空糸の長さを増大せずに任意に延長
しうろことを明らかに示す。本発明の装置は第１ａ図に
示す部分１を多数互いに上下に積重ねることにより、ま
たはろ過すべき分散系のための中空糸２ｔ−パックした
流路の長さを多孔性中空糸２の最大長さの少なくとも２
倍に選択することにより製造することができる。その際
多孔性中空糸２の最大長さは最大でもろ過すべき分散系
のための多孔性中空糸２をパックした流路の長さの半分
である。

第１ｂ図は任意の長さの本発明の装置の平面図を示す。

この場合も多孔性中空糸２は層状に互いに上下に配置さ
れ、その際１つの層の中空糸２は互いに平行に互いに等
間隔に配置される。

隣接層の中空糸２はこの場合６Ｃｆまたは１２０゜の角
度で交差する。ろ過すべき分散系のための流路は同様円
形であるけれど、装置（フィルタキャンドル）の外側輪
かくはる角形横断面を有する。多孔性中空糸２の開放端
部はこの場合も多孔性中空糸２のための外側ｔ−６角形
に形成した管状埋込材料３の外面に開口する。この図は
本発明によって中空糸２の非常に均一な分布および非常
に規則的な配置が達成されることを非常に明らかに示す
。パック密度は簡単にたとえば多孔性中空糸２の相互距
離を減少することによって増大し、または逆にすること
ができる。

第２図は本発明の装置の機能を説明する図である。本発
明のフィルタキャンドル６は透過液（ろ液）５を充てん
した容器４内に配置される。

装置（フィルタキャンドル）は１つの端面が閉鎖され、
相対する端面ばろ過すべき分散系８の供給系を形成する
ホース導管γと結合する。多孔性中空糸２はこの場合も
ろ過すべき分散系のための流路の縦軸に対しほぼ垂直に
配置され、分散系は中空糸の縦軸とほぼ垂直に中空糸を
回って流れる。中空糸２の壁の孔を通って中空糸２の内
部空間へ入る分散系の透過性成分（透過液、ろ液）は矢
印９によって示す方向に中空糸２を去る。この実施例に
よれば中空糸２の中空室内にある分散系の透過成分の最
長流路が分散系のろ過励に中空糸２の周囲を流れる際の
最長流路より著しく短いことが明らかである。これは図
示のように多孔性中空糸２の壷大長さがろ過すべき分散
系のための中空糸２をパックした流路の長さより著しく
小さいことによって達成される。もちろん多数のフィル
タキャンドル６を容器４内に配置し、共通または個々の
供給導管７に接続することもできる。

第３図に示す実施例によれば本発明の装置１は閉鎖され
たケーシング１２内に配置され、このケーシングはろ過
すべき分散系８のための入口孔およびろ液９のための出
口孔を備えるだけである。多孔性中空糸２のための管状
に形成した埋込材料１１は支持格子１３に包囲される。

多孔性中空糸２から出るろ液は支持格子１３を通ってま
ずフィルタキャンドルを管状通路の形に包囲する捕集室
１５へ入る。装置１のその他の構造は第２図に示す装置
および前記フィルタキャンドル６に相当する。

第４図に示す実施例によれば全部で６つの本発明による
フィルタキャンドル６が共通の隔壁１０に配置され、こ
の隔壁はろ過すべき）分散系８の分配室１６を導出すべ
きろ液９の捕集室１５と分離する。その他この室１５お
よび１６はケーシング１４によって仕切られる。この装
置の機能は第２および６図の説明ならびにその他の前記
実施例から明らかである。

第２〜４図により不発明の装置は開放容器（第２図）に
個々にまたは多数のユニットで、装置（フィルタキャン
ドル）のサイズに適する閉鎖した個々のケーシング（第
６図）または共通の閉鎖したケーシング（第４図）内の
多数のユニットの形で配）首しうろことが明らかである
。

本発明のフィルタキャンドルの既存装置への適合はフィ
ルタキャンドルの長さによって能力を制限されることな
く可能である。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明の装置の一部分の斜視図、第１ｂ図は
その１実施例の平面図、第２図は本発明の装置の機能説
明図、第６図は閉鎖ケーシングを有する実施例の縦断面
図、第４図は共通ケーシング内の３つの装置の縦断面図
である。 １・・・部分、２・・・中空糸、３，１１・・・埋込材
料、６・・・フィルタキャンドル、７・・・供給導！第
１ｏ図 Ｆ 第１ｂ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分散系側とろ液側（透過液側）の間の圧力差を調節
   および維持し、その際分散系の透過性成分が中空糸の壁
   の孔を通つてのみ流れる、中空糸の多孔性の壁を通して
   ガス状または液状分散系をろ過する方法において、分散
   系が中空糸とほぼ直角に流れ、中空糸の内部空間を流れ
   る分散系の透過成分の最大流路長さがろ過前に中空糸に
   沿つて流れる際の分散系の最大流路長さより著しく短い
   ことを特徴とするガス状または液状分散系をろ過する方
   法。 ２、中空糸の縦軸とほぼ垂直に分散系を流す請求項１記
   載の方法。 ３、分散系をろ過するための多孔性中空糸をパックした
   、ろ過すべき分散系の流路およびこの流路への少なくと
   も１つの供給口を有する請求項１または２記載の方法を
   実施する装置において、多孔性中空糸が互いに上下に重
   なる多数の中空糸層の形に配置され、中空糸の開放端部
   が管状に形成した埋込材料に埋込まれ、この埋込材料が
   ろ過すべき分散系の流路を包囲し、かつ分散系に対して
   不透過性であり、流路が分散系のための導出口を備えず
   、中空糸の最大長さが中空糸をパックした分散系の流路
   の長さより著しく小さいことを特徴とするガス状または
   液状分散系をろ過する装置。 ４、多孔性中空糸がろ過すべき分散系のための流路の縦
   軸に対しほぼ垂直に配置されている請求項３記載の装置
   。