JP2000354746A - セラミック多孔体を用いた濾過器 - Google Patents

セラミック多孔体を用いた濾過器

Info

Publication number
JP2000354746A
JP2000354746A JP11167855A JP16785599A JP2000354746A JP 2000354746 A JP2000354746 A JP 2000354746A JP 11167855 A JP11167855 A JP 11167855A JP 16785599 A JP16785599 A JP 16785599A JP 2000354746 A JP2000354746 A JP 2000354746A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
casing
filter
units
unit
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11167855A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3277918B2 (ja
Inventor
Tatsutama Boku
辰珠 朴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP16785599A priority Critical patent/JP3277918B2/ja
Priority to US09/514,698 priority patent/US6361693B1/en
Priority to EP00301989A priority patent/EP1060784B1/en
Priority to DE60018510T priority patent/DE60018510T2/de
Priority to TW089110870A priority patent/TW506849B/zh
Priority to KR1020000032765A priority patent/KR100347498B1/ko
Publication of JP2000354746A publication Critical patent/JP2000354746A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3277918B2 publication Critical patent/JP3277918B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2422—Mounting of the body within a housing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/2429—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material of the honeycomb walls or cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24491—Porosity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material
    • B01D46/24492—Pore diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2455—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the whole honeycomb or segments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2462—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure the outer peripheral sealing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/247—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2474—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure of the walls along the length of the honeycomb
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2478—Structures comprising honeycomb segments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2482—Thickness, height, width, length or diameter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2484—Cell density, area or aspect ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2451—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure
    • B01D46/2486—Honeycomb filters characterized by the geometrical structure, shape, pattern or configuration or parameters related to the geometry of the structure characterised by the shapes or configurations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2498—The honeycomb filter being defined by mathematical relationships
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/06—Tubular membrane modules
    • B01D63/066—Tubular membrane modules with a porous block having membrane coated passages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B01D46/2403—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies characterised by the physical shape or structure of the filtering element
    • B01D46/2418—Honeycomb filters
    • B01D46/2425—Honeycomb filters characterized by parameters related to the physical properties of the honeycomb structure material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック多孔体をフィルターユニットとし
てケーシング内に配置した流体の濾過器において、被濾
過流体の透過流量を高める。 【解決手段】 セラミック多孔体からなる複数のフィル
ターユニットが、ケーシングの両端面で固定されて、配
列・収納されており、該フィルターユニットを通じて形
成された被濾過流体用の流通経路と濾過流体用の排出経
路とを備えた濾過器であって、両流通経路は、ケーシン
グ両端面のフィルターユニット固定部分の一部を封止す
ることによって互いに分離されており、該フィルターユ
ニットには、流通経路と繋がる被濾過流体用の多数の流
通孔と濾過流体用の多数の内在流通孔と、セラミック多
孔体の実肉部を貫通する濾過流体排出用の多数の排出孔
とが設けられた基本構造をなし、前記一方向に直角な任
意の断面上で、前記複数のフィルターユニットの占有す
る面積が、ケーシング内側面積の３５％以上である濾過
器。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック多孔体
のフィルターユニットを用いた流体の濾過器、特に液体
の精密濾過、限外濾過、逆浸透分離およびガス分離に有
用な濾過器に関する。
【０００２】
【従来の技術】食品、薬品、半導体等の製造過程の流体
の濾過には、従来から有機質の多孔質膜からなるフィル
ターユニット（以下単にユニットとも言う）が多用され
てきた。しかしながら有機質の膜は、耐熱性、耐圧性、
耐薬品性に劣るため、それらに優れたセラミック多孔体
からなる膜に置き換わりつつある。また近年このセラミ
ックスからなる膜は、微生物培養の担体のようなバイオ
リアクターや触媒の担体としても用途が拡大しつつあ
る。
【０００３】最近はセラミック多孔体からなる膜の中で
も、特に高い透過性能を有するとともに、薄くても流体
圧に耐え得る高い機械的強度を有するもののニーズが高
まっている。透過性能を上げるには、気孔率を上げて膜
の透過抵抗を小さくするとともに、細孔径を小さくして
流体中のより微細な成分を分離できる、いわゆる分離能
力を上げる必要がある。しかしながらアルミナ（Ａｌ2
Ｏ3）に代表されるこれまで使われてきた通常のセラミ
ックスからなる多孔体では、その気孔率は高々４０％、
通常は高々３０％前後までであるため、濾過時の圧力損
失が大きくなる。このためその気孔のみを利用したユニ
ットは、効率が悪く以上述べたようなニーズには合わな
い。
【０００４】そこでこのような欠点を解消するため、セ
ラミックス多孔体を多層構造の円筒状に成形して実際に
流体を透過させる膜の部分を薄くし、圧力損失を下げる
ように設計されている。すなわちセラミック多孔体から
なるユニットの集合体であるフィルターモジュール（以
下単にモジュールとも言う）では、濾過機能を果たす多
孔質の膜、それを支持する基材部分、必要によってはさ
らに両者間に介在させる中間部分の数層からなる多層構
造で形成されている。
【０００５】これらのモジュールを実用化するには、さ
らに膜の透過単位面積当たりの流体の流量を上げるよう
なユニットの構造設計をし、その外寸も可能な限り小さ
くする必要がある。この目的のために開発された構造
が、モノリス型である。このユニットの断面は、図１９
に示すようになる。同図で１がフィルターユニットであ
るが、同図に示すように、セラミック多孔体２中に多数
の被濾過流体の流通孔３（以下単に流通孔またはセルと
も言う）が設けられた蓮根状をなしている。なお「被濾
過流体」とは、濾過される前の流体である。本発明では
「濾過流体」と言う用語も使うが、これは濾過された流
体である。モノリス型の構造例は、特表平１−５０１５
３４号公報、特表平３−５００３８６号公報およびスイ
ス特許ＣＨ６８１２８１号公報に紹介されている。モノ
リス型も基本的には細孔のある膜と、これを支持する基
材とからなる多層の構造をなしている。しかし図１９の
ような断面形状のモジュールの流通孔の内側を多層構造
にするには、かなり複雑な工程を経なければならず、コ
スト高になる。そこで前記した通常のセラミックスから
なる多孔体を用いて単層構造とし、膜を透過する流体の
圧力損失を下げようとすると、膜自体の厚みを薄くする
必要がある。実用上その厚みは１ｍｍ以下であるが、そ
の場合には膜の機械的強度が著しく低下する。
【０００６】一方通常５０％以上の高い気孔率を有しな
がらも高い機械的強度を有する窒化珪素系セラミックス
（窒化珪素および／またはサイアロンを主成分とするセ
ラミックス）からなる多孔体が、特開平７−５００４７
０号公報に紹介されている。このセラミック多孔体は、
平均アスペクト比が３以上の柱状窒化珪素および／また
はサイアロンの粒子と酸化物系結合相とからなり、前者
同志が直接か、または前者が後者を介して三次元にラン
ダムに拡がったネットワーク構造を有し、３点曲げ強度
が１００ＭＰａ以上のものである。このセラミック多孔
体を用いると、例えば上記のような単層構造の薄い膜で
も、その機械的強度が確保できる。ただしモノリス型の
ユニットを、単層構造の窒化珪素系セラミックス製のそ
れに単純に置き換えただけでは、その濾過流量は余り大
きくはならない。なぜなら、図１９に波状の矢印で示し
たように、特に中心付近の流通孔から外周面への流体の
移動距離が長いため、圧力損失が大きくなり、ユニット
全体の透過流量が、表面付近の流通孔からのそれによっ
てほとんど決まってしまうからである。
【０００７】なおかかるモノリス型のモジュールは、食
品や薬品の製造工程において通常クロスフロー濾過に広
く用いられている。この濾過方式では、図２０に示すよ
うに原液槽４から被濾過流体５を送液ポンプ６でモジュ
ール１を設けた濾過器に供給し、濾過流体をケーシング
の排出口から排出して回収するとともに、同モジュール
内の流通孔（セル）を通過した被濾過流体を循環路７を
経由して原液槽に戻し、再度これを濾過器に送り込む操
作を繰り返して濾過する。
【０００８】本発明者等は、透過抵抗が小さくこの濾過
方式に適しており、上記窒化珪素系セラミック多孔体に
よって単層構造の薄い膜で構成されたモジュールを、既
に特願平１０−１９８８１１号にて提案している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このようなモノリス型
フィルターモジュールを利用した濾過器においては、所
望の透過流量（単位時間当たりの濾過流体の流量すなわ
ち濾過速度）を大きくすることが重要である。そのため
には流体が、ユニットの集合体であるモジュール内で、
なるべく低い圧力損失で移動できるようにすることが必
要である。しかしながらその一方で、前述のように、膜
にはその細孔径サイズに依存する高い分離能力も要求さ
れる。したがってこの両者を巧くバランスさせる必要が
ある。さらにユニットは、通常一定容積のケーシング内
に多数配列して収められるため、透過流量を上げるため
に無闇にその容積を大きくすることもできない。
【００１０】以上述べたような要求に応えるためには、
ユニットがケーシング内に配列された状態で、（１）膜
の単位表面積当たりの流体の透過量を大きくすること、
（２）流体の排出経路での圧力損失を小さくすること、
および（３）濾過に有効な膜の表面積を上げることが重
要である。特公平６−１１３７０号公報や特開平５−１
４６６０９号公報には、ユニットを集合配列したモジュ
ールの事例が紹介されている。しかしながらこれらの事
例は、主に上記（３）の課題のみに対応したものであ
り、しかも個々のユニットの透過流量は小さい。一方上
記した特願平１０−１９８８１１号で提案されているモ
ジュールは、個々のユニットでの（１）および（２）の
課題は克服してはいるものの、（３）の課題への対応は
必ずしも十分であるとは言えない。
【００１１】本発明者は、以上の三つの課題を同時に解
消するため、上記特願平１０−１９８８１１号で提案さ
れたモジュール構造を活かしながら、特に透過流量を上
げるためのモジュール内のユニットの合理的な配置を試
行錯誤してきた。その結果本発明に至った。
【００１２】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明の濾過器
は、セラミック多孔体からなる複数のフィルターユニッ
トが、ケーシングの両端面で固定されて、配列・収納さ
れており、同フィルターユニットを通じて形成された被
濾過流体用の流通経路と濾過流体用の排出経路とを備え
た濾過器であって、両流通経路は、ケーシング両端面の
フィルターユニット固定部の一部を封止することによっ
て互いに分離されている。さらに同フィルターユニット
は、セラミック多孔体を一方向に貫通して設けられた前
記流通経路と繋がる被濾過流体用の多数の流通孔と、一
部の流通孔の出入り口を封止して形成された前記流通経
路に繋がる濾過流体用の多数の内在流通孔とを備えてい
る。このいずれの流通孔とも前記一方向に直角な断面か
ら見て行単位または列単位で交互に整列配置されてい
る。以上のような流通孔の配置に加え、本発明のフィル
ターユニットには、セラミック多孔体の実肉部を挟んで
隣り合う内在流通孔の間および／または内在流通孔と前
記セラミック多孔体の外周面との間に、濾過流体を排出
するための多数の排出孔が、該実肉部を貫通して設けら
れている。そして本発明の濾過器では、以上述べた基本
構造に加えて、前記一方向に直角な任意の断面上で、前
記複数のフィルターユニットの占有する面積が、ケーシ
ング内側面積の３５％以上である。
【００１３】また本発明には、以上の基本構造であると
ともに、上記した一方向に直角な任意の断面上で、ケー
シングの内側におけるフィルターユニットの排出孔の平
均長さが、ケーシングの内径の１／２以下である濾過器
も含まれる。さらに同様なケーシングの内側断面におい
て、外径の異なるフィルターユニットが組み合わせ配列
されているものも含まれる。
【００１４】本発明の多孔体は、好ましくは平均アスペ
クト比３以上の柱状窒化珪素および／またはサイアロン
の粒子と、酸化物系結合層とから構成され、気孔率３０
〜７０％、平均透過径０．０１〜１０μｍ、３点曲げ強
度１００ＭＰａ以上の窒化珪素系セラミックスからなる
ものを用いる。窒化珪素系セラミックス以外のセラミッ
クス、例えばアルミナでは、細孔の断面形状が通常円形
である。これに対し窒化珪素系セラミックスでは細長い
スリット状であり、水銀圧入法で確認される最大の細孔
径よりも小さい、例えば１／５程度の粒子でも濾別する
ことができる。アルミナの場合は、水銀圧入法で確認さ
れる最大の細孔径未満の粒子は濾別できない。なお上記
した窒化珪素系セラミックスでは、水銀圧入法で確認さ
れる平均細孔径が０．００４μｍ程度のものも得られ
る。 なお本発明のユニットにおいて、その流通孔およ
び内在流通孔が行単位または列単位で交互に配列された
場合のそれぞれの配置ピッチは、優れた透過性能を維持
しつつ、必要な機械的強度や分離能を得るため０．５〜
３ｍｍの範囲とするのが望ましい。
【００１５】また本発明のケーシングは、その両端に外
部との接続自在な開口部と被濾過流体の流入口および排
出口とを備えたキャップが装着されているもの、その材
質が、プラスチック、金属およびセラミックスの少なく
とも１種で構成されているものも含まれる。またさらに
その両端面の上記した封止が、プラスチック、金属およ
びセラミックスの少なくとも１種で行われているもの、
および前記ケーシングの外径が１０〜５００ｍｍ、長さ
が１００〜２０００ｍｍの範囲内にあるものも含まれ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の濾過器は、セラミック多
孔体からなる複数のフィルターユニットが、それらを収
容するケーシング内に一定の並びで配置されている。す
なわち複数のフィルターユニットの集合体がフィルター
モジュールを形成し、モジュール全体としてその透過機
能を発現する。個々のフィルターユニットは、例えばそ
れを側面から見た図１およびそれを側面と直交する断面
で見た図２に示すように、その断面は、セラミック多孔
体２に一方向に貫通して被濾過流体を流す多数の流通孔
３をハニカム状に配置したモノリス型である。この流通
孔の一部は、ユニット両端の出入り口部で外部との流体
の出入りが遮断（封止）されており、この両端を封じら
れた封止部１３のある流通孔が内在流通孔１２である。
なお１４は後で述べる排出孔であり、１５はセラミック
多孔体の膜（本発明では実肉部とも言う）である。この
膜は、前記のような多数の微細な気孔を含んだ多孔質構
造であり、この部分で流体中は濾別される。
【００１７】図２の（１）は、図１のユニットを矢印Ａ
の方向から見た図である。また同図の（２）は、図１の
ユニットの長手方向に直角なＢＢ´断面を見たものであ
る。なお図２の（１）では、見えていない部分は点線で
示してある。これらの図によれば、流通孔３と内在流通
孔１２とはその一方向（この場合はユニットの長手方向
すなわち流通孔の貫通方向）に直角な任意の断面から見
ると、行単位または列単位で交互に整列して配置されて
いる。またそれらは、図のようにセラミックの実肉部１
５を挟んで互いに隣り合っている。なお図２の（１）と
（２）の実肉部１５を黒色の太実線で置き換えたのが、
図３である。同図の（１）と（２）は、図２のそれらに
対応させ、符号は図２に合わせてある。本発明の以降の
ユニットの断面は、この図をベースにして表す。
【００１８】なおケーシング内に配置された各ユニット
は、ケーシングの両端で固定され、そこで流通孔は前記
した循環経路と接続される。一方実肉部を透過して濾過
された流体（すなわち濾過流体）は、個々のユニットに
別途究孔された排出孔とケーシングの濾過液室に接続さ
れている排出経路から回収される。図１の例では、排出
孔は、図２の（２）に示すように、ユニットの長手方向
に直角な面の外方向にユニットの膜（実肉部）を貫いて
形成されている。濾過されていない流体（すなわち被濾
過流体）は、上記したモジュール内の流通経路から濾過
装置の循環経路を経て濾過液槽に戻り、再度濾過器に圧
送され繰り返し濾過される。
【００１９】図４は、ケーシングの一事例の斜視図であ
る。この事例では図示したケーシング８の長手方向に被
濾過流体が流れる。８０がケーシングの本体、８１がそ
の外部配管と接続されるキャップであり、８２は循環経
路への接続部、８３が濾過器の排出経路に接続され、濾
過流体を回収する排出口である。それを透視すると図５
のようになる。同図では一個のユニットが配置されてい
る。なお１６はケーシング内の空間部である濾過液室で
ある。ここは被濾過流体が流れる。
【００２０】断面が円形で同様な構造のケーシング内に
多数のフィルターユニットを配置した事例を図６および
図７に模式的に示す。図６は正方形断面のユニットを４
個、図７は正方形断面のユニットを１２個配置した例で
ある。左端の断面は、そのユニットの配列形態を示して
いる。図示されてはいないが、ケーシングされた個々の
ユニットの両端部の内在流通孔に対応する部分は、ケー
シングの端で封じられている。また図８および図９は、
ユニット配置の別の事例である。それぞれ正方形断面、
正六角形断面の異なるサイズのユニットを組み合わせて
いる。以上の例では丸いケーシング断面の内側に四角い
ユニットが配列されているが、さらにお互いの断面形状
を工夫し、ケーシングの内側断面内のユニットの占有す
る面積率を可能な限り高めることも、ケーシングの単位
体積当たりの透過流量を上げるために重要である。した
がって個々のフィルターの断面はいかなる形状でもよい
が、可能な限りケーシング内に空間を多く作らない方が
よい。さらに個々のユニット間の空間がケーシング内で
均等に分布するようにすると、流体が流れる際の圧力損
失を断面内でバランスさせ均等な流れになる。例えば以
上の例で全てのユニットを断面が円形のものに置き換え
てもよいが、その場合にはユニットの境目となる空間
が、ある部分では広く、またある部分では狭くなって均
等な空間の配置にならない。この空間の幅は、セル幅以
上とするのが好ましい。またユニット内の流体の流速を
モジュール全体で均一にし、安定した高い流量を得るた
めには、実肉部（膜）の厚みを均等にするとともに、そ
の厚みも薄くするのが望ましい。例えば本発明のユニッ
トの場合、膜の厚みは０．１〜０．９ｍｍ、そのばらつ
きは平均値の±２０％以内とするのが望ましい。
【００２１】ケーシング内の濾過面積（膜の表面積）を
稼ごうとするならば、単純には個々のユニットの外寸を
ケーシングの内寸に近づけるとともに、その使う個数を
できる限り減らすとともに、配置空間を減らせばよい。
極端に言えば、どんな大きな内寸のケーシングにも、そ
の内寸に近い一個のユニットでカバーすればよい。しか
し実際に我々が確認した結果によれば、個々のユニット
のサイズは、大き過ぎても小さ過ぎても透過流量が低下
し、場合によってはそれを製造する際の生産性も低下す
ることが分かった。なお実際にはユニットのサイズが透
過流量に及ぼす影響は、ケーシングのそれとの相対的な
配置関係およびユニットの配列状況に依存する。
【００２２】まず個々のユニットのサイズが、大きすぎ
る場合の透過流量低下の原因は、ユニット内部の流体の
透過圧力損失が増加する（流通時の透過抵抗が増加す
る）ことにある。つまり多孔体の実肉部を透過した後の
流体の一方向への排出経路が、長くなり過ぎるからであ
る。なおここでのユニットのサイズとは、その容積であ
り、上述の事例において長手方向のサイズが決まってお
れば、流体の主たる流動方向（ユニットの長手方向）に
直交する断面のサイズである。例えば同じケーシングサ
イズで、図５のように一個のユニットを配置した濾過器
と、図６のように同じ断面積のユニットを４個配置した
濾過器とを同じクロスフロー条件で比較したところ、ユ
ニットの総断面積がケーシングのそれの４０〜６０％を
占める（後述の占有率が４０〜６０％）場合、透過流量
は、後者の方が３０〜４０％高い。さらに図６のユニッ
トの周囲の配置空間に、より小さいサイズのユニットを
追加配置すると、四個の場合に比べさらに３０〜４０％
高い透過流量が得られる。つまり透過流量は、単にユニ
ットのサイズ増加分以上に向上する。また一個のユニッ
トでケーシングの内断面をカバーしようとすると、ユニ
ットのサイズも大きくせざるを得ない。一方ユニットを
通常の製造設備を使って安定かつ安価に製造できるサイ
ズには限界がある。したがってそのサイズが大き過ぎる
と、ハニカム状断面のセラミック多孔体の製造上問題が
生じる。例えば成形、焼成および搬送のための大規模か
つ高価な設備を準備する必要がある。また搬送時にその
形状を維持し、損傷を防ぐため多大な手間がかかる。そ
の結果生産性の低下を招き易くなる。
【００２３】一方個々のユニットのサイズが小さ過ぎる
と、個々のユニットではその流通経路が短くなるため、
そこだけでは流体の透過損失は小さくなるが、透過流量
を稼ぐために数多くのユニットを配置しなければならな
い。その結果ニットの境目の空間が増えるため、濾過に
有効な膜の表面積はそれ程増えない。また長手方向に垂
直な断面において、流体の流れる方向にユニット部分と
それらの境目の空間部分の繰り返しがより多くなるた
め、流体の定常流ができ難くなる。このため濾過器全体
の透過流量はかえって低下する。さらに多くのユニット
を作る必要があるため生産性も低下する。また複数のユ
ニットを組み合わせる場合には、図８に示すように、ケ
ーシングの中央部分に比較的断面の大きなユニットを配
置し、外側に向かうほどより小さいサイズのユニットを
配置すると、より大きな透過流量が得られる。
【００２４】本発明の濾過器は、その一方向（これは通
常被濾過流体の主流通方向）に直角な任意の断面上で、
配列された複数のフィルターユニットの占有する総面積
が、ケーシング内側面積の３５％以上である。好ましく
は６０％以上である。以下この面積の割合を単に「ユニ
ットの占有率」または「占有率」とも言う。占有率が３
５％未満では、ケーシングの単位容積当たりの膜の表面
積が小さくなり過ぎ、透過流量が著しく低下する。例え
ば図１〜図８にその事例を示すように、円筒状のケーシ
ング内に、その長手方向に流通孔を形成したユニットを
配置する場合を想定する。ケーシングの内径が３００ｍ
ｍの円形の場合、外径１７８ｍｍの円形断面の１個のユ
ニットを配置する（図５においてユニットの断面形状が
円形である配置、配置例１）か、または一辺が１５８ｍ
ｍの正方形断面のユニットを配置する（図５のような配
置、配置例２）と、ユニットの占有率は約３５％にな
る。また一辺が９２ｍｍの正方形の断面のユニット４個
を配置する（図６のような配置、配置例３）と、占有率
は約４８％になる。さらに配置例２の場合、例えばケー
シングの中央部分に上記サイズのユニットを配置した
後、さらにケーシングの内壁との間の空間に、一辺が６
０ｍｍの正方形断面のユニットを４個配置する（図９の
ような配置、配置例４）と、占有率は約５６％になる。
また一辺が６０ｍｍの正方形断面のユニットを１２個配
置する（図７のような配置、配置例５）と、それは約６
１％になり、さらに例えば図１０に示したような配置パ
ターンで、残りの空間に小さいサイズのユニットを配置
して行くと、それは６５％を越える。図１１ないし１３
は、ユニットの断面形状が六角形および円形の例であ
る。
【００２５】また本発明の濾過器は、上記のユニットの
占有率が少なくとも３５％以上であるととも、そのケー
シングの内側断面部分におけるユニットの排出孔の平均
長さが、ケーシングの内径の１／２（５０％）以下とす
るのが望ましい。さらに望ましくは１／１０〜１／４
（１０〜２５％）である。１／２より長くなると、排出
孔を通過する透過液の圧力損失が増え、透過流量が低下
するおそれがあるからである。なお排出孔の平均長さ
は、複数ユニットの全ての排出孔の累計長さを排出孔の
総個数で割った値である。図１のユニットの場合、排出
孔が被濾過流体の主流通方向に直交する断面上に４本ず
つ設けられており、その全ての長さがユニットの正方形
断面の一辺と同じである。この形態で排出孔が形成され
た断面が多数ある。排出孔が開けられた断面が１０面あ
れば、このユニットの排出孔の総数は４０である。今一
断面当たりの排出孔の数をｎ、このような断面の数をｍ
とする。例えば上記の配置例２の場合、これと同じ形態
で排出孔が形成されているとすると、排出孔の平均長さ
は１５８ｍｍである。これはケーシングの内径の約５２
％になる。また例えば上記の配置例４の場合、やはり同
じ形態で排出孔が形成されており、中央の大きなユニッ
トがｎ＝１５、ｍ＝２０、周囲の小さいユニットが、ｎ
＝６、ｍ＝２０であるとする。この時排出孔の合計長さ
は、１５８×１５×２０＋６０×６×２０＝５４，６０
０ｍｍ、排出孔の総数は１５×２０＋６×２０＝４２０
であるから、この場合の排出孔の平均長さは、５４，６
００／４２０＝１３０ｍｍとなる。これはケーシングの
内径の約４３％である。さらに配置例３および５では、
内径のそれぞれ約３１％および約２０％である。
【００２６】また本発明のモジュールのケーシングは、
内径で１０〜５００ｍｍ程度、内部の長さで１００〜２
０００ｍｍ程度の範囲のサイズとするのが望ましい。そ
の理由は、実際の濾過器の設置スペースを想定すると、
その外径はせいぜい５００ｍｍ程度、長さはせいぜい２
０００ｍｍ程度が、例えば大型のプラントのような特殊
な場合を除き、適正な限度であるからである。これより
大きくなると、通常の搬送や設置に手間がかかる。また
外径が１０ｍｍ、長さが１００ｍｍより小さくなると、
特殊な場合を除き、ユニットのサイズも特別に小さくす
る必要があり、その製造に手間がかかるからである。
【００２７】
【実施例】実施例１ 図１４、１５に示す断面構造の本発明例および図１６に
示す断面構造の比較例のモジュールを作製した。図にお
いて、１は窒化珪素系セラミック多孔体からなるユニッ
ト、８はケーシング、１６はケーシング内の濾過液室
（空間部）、８３はケーシングの排出口である。なお個
々のユニットの断面は、拡大すると図３の（１）および
（２）のようになる。図１５には３種類のサイズのユニ
ットが配置されている。大きい方からＩ、ＩＩおよびＩ
ＩＩと表示されているが、その断面形状は、順に一辺１
７．１ｍｍ、８．１ｍｍおよび５．４５ｍｍの正方形で
ある。いずれも長さ（すなわち図の奥行き方向の長さ）
は５００ｍｍである。なお図１４のものは、この内のＩ
のサイズのユニットのみを１２個用いている。またいず
れのセルも、その実肉部（セル壁とも言う）の厚みは
０．２９ｍｍ（厚みのばらつきはユニットの平均値の±
１０％以内）であり、セル壁に囲まれたセルの内側の断
面は、一辺が１ｍｍの正方形をなしており、ユニット
Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩは、このセルがそれぞれ１３行×
１３列（セル数が１６９個）、６行×６列（セル数が３
６個）、４行×４列（セル数が１６個）で配列されてい
る。
【００２８】これらのユニットが図のように組み合わさ
れて、図１４および図１５の配置では、外径９１ｍｍ、
内径８８ｍｍ、内側長さ５００ｍｍの一つの大きなケー
シング内に複数のユニットが収納され、また図１６の配
置では、個々のユニットが外径２８ｍｍ、内径２６ｍ
ｍ、内側長さ５００ｍｍの別々のケーシング内に収納さ
れ、図１４および図１５のケーシングのスペースと同じ
大きさのスペース内に収まるように、７個のケーシング
単位を一つに集めた集合体を一つのモジュールとした。
ケーシングの両端には外径が１１０ｍｍで長さが３０ｍ
ｍのポリスルフォン製のキャップを取り付けた。
【００２９】窒化珪素系セラミックス多孔体のハニカム
状のユニットは、以下のようにして作製した。まず平均
粒径０．５μｍのα型のＳｉ3Ｎ4粉末に、従成分として
平均粒径１μｍのＹ2Ｏ3粉末を５重量％、Ａｌ2Ｏ3を５
重量％添加し、有機バインダーおよび水とともにニーダ
ーにて混練りした。次いでその混練物を押出成形してハ
ニカム状の成形体にした後、同成形体を５気圧の窒素雰
囲気中１８００℃で２時間保持して焼結した。この多孔
体の実肉部（膜の部分）は、平均アスペクト比が１０の
柱状窒化珪素粒子からなり、その粒子同志は一部分で従
成分を含む酸化物で繋がって三次元ネットワーク構造を
なし、気孔率６０％、平均透過径０．２μｍ、三点曲げ
強度が１７０ＭＰａの焼結体であった。なおこの平均透
過径は、それと同じ粒子径以上（この場合は０．２μｍ
以上）の標準粒子を含む標準流体を濾過し、それによっ
てこの標準粒子が９９．９９％以上捕集され、その透過
が阻止されたことを確認した場合のその粒子径とした。
したがってこの場合には、逆に標準流体中の０．２μｍ
未満の粒子を９９．９９％透過する濾過能力があること
になる。
【００３０】その後ハニカム構造体のセルの一列置きに
濾過液の排出用の孔（前記図３では１４が排出孔であ
る）をドリルによって開けた。この排出孔の形成面はい
ずれのユニットもその長手方向に２０面とした。すなわ
ち一面当たりの排出孔の数ｎはＩが５、ＩＩが３、ＩＩ
Ｉが２であり、排出孔形成面の数ｍは２０である。いず
れのユニットもその後同ハニカムの両端面の供給液流通
孔を予め速乾性エポキシ樹脂にて予備的に封止して、収
納する個々のユニットとした。
【００３１】その後個々のユニットは、それぞれのケー
シング内に配列して収め、その両端を耐薬品性エポキシ
樹脂によってケーシングの両端に固定し封止した。次ぎ
にその両端を切断し収納前に予備的に封止した箇所を除
いて、供給液の出入り口を開けた。それぞれのユニット
の濾過面積は、図１４、１５および１６の構造例でそれ
ぞれ約１．１８ｍ2、約１．４６ｍ2および約０．６９ｍ
2であった。。また図１４、１５および１６の構造例のユ
ニットの占有率は、順にほぼ５８％、７２％および５５
％であり、またユニットに設けた排出孔の平均長さのケ
ーシング内径に対する比率は、順にほぼ１９％、１３％
および６６％であった。
【００３２】これら３種類の濾過器を、図２０に示した
クロスフロー方式の装置内に取り付け、平均粒径０．２
μｍのアルミナ粒子を０．１重量％含む純水を被濾過流
体として流し、差圧１ｋｇ／ｃｍ2、濾過流体の循環流
速２ｍ／ｓｅｃの条件下にて、それぞれの濾過器の単位
時間当たりの透過流量（濾過能力）を比較した。その結
果、いずれの構造例でもアルミナ粒子の９９．９９％以
上の量が透過を阻止されて、分離性能については目的を
達成した。それぞれの構造例の透過流量は、図１４が８
２．３ｌ／ｍｉｎ、図１５が１０３．５ｌ／ｍｉｎ、図
１６が４５．１ｌ／ｍｉｎであった。これらを濾過器の
占有単位体積当たりに換算すると、図１４では１５．５
ｃｃ／ｃｍ3、図１５では１９．５ｃｃ／ｃｍ3、図１６
では８．４８ｃｃ／ｃｍ3となった。
【００３３】以上の結果より、以下のことが分かった。
（１）個々のケーシングに複数のユニットを組み合わせ
配置せず、個々のケーシングにユニットを１個ずつ配置
し、これらを集合させて、同じスペースに納めた図１６
の断面構造の濾過器では、個々のケーシング断面上での
ユニットの占有面積は７０％以上になるが、ユニットの
集合体としてのモジュールの透過流量は上記のように小
さくなる。これはこの構造では、結果的にモジュールの
単位体積当たりの濾過膜面積が小さくなるためである。
一方（２）ケーシング内に複数のユニットが配列された
本発明の図１４および１５の断面構造の濾過器では、顕
著に大きな透過流量が得られる。両者を比較すると、よ
りユニット占有率の高い図１５の構造の方が、図１４の
ものよりも約２６％大きな透過流量が得られる。
【００３４】実施例２ 外径８４ｍｍ、内径８０ｍｍ、長さ５００ｍｍのケーシ
ングを用意し、これに実肉部（膜の部分）が実施例１と
同じ窒化珪素系セラミック多孔体からなる図１７および
１８に示すユニット断面配置の濾過器を作製した。ユニ
ットは、いずれもそのセル壁（膜）の厚みが０．５ｍｍ
（厚みのばらつきはユニットの平均値の±１０％以
内）、セルが一辺４ｍｍの正方形断面のものとし、この
単位セル構造にて、セル数が１２１個（１１行×１１列
で配列）、外寸が一辺５０ｍｍの正方形であり、全長が
その一辺と同じ５０ｍｍで、その直径が０．７ｍｍの５
本の排出孔を備えたもの１個を、図１７のように上記ケ
ーシング内の中央に配置したアッセンブリー１と、 セ
ル数が２５個（５行×５列）でその外寸が一辺２３ｍｍ
の正方形であり、全長がその一辺と同じ２３ｍｍで、そ
の直径が０．７ｍｍの２本の排出孔を備えたもの４個
を、図１８のように上記ケーシング内に配置したアッセ
ンブリー２とを作製した。なお各アッセンブリーの膜の
表面積およびユニットの占有面積率は、アッセンブリー
１でそれぞれ０．２８８ｍ2および４９．６％、アッセ
ンブリー２でそれぞれ０．２８８ｍ2および４２．１％
であった。
【００３５】以上の構成でケーシング内にユニットを配
列した後、実施例１と同様にしてユニットの端の封止、
ケーシングのキャップの取り付けを行って各濾過器を作
製し、実施例１と同様な条件でクロスフロー濾過試験を
行った。その結果透過流量は、アッセンブリー１では１
６．８ｌ／ｍｉｎ．、アッセンブリー２では２１．８ｌ
／ｍｉｎ．となった。濾過膜の表面積が同じであるにも
かかわらず、アッセンブリー２の透過流量が大きくなる
のは、アッセンブリー２の方が排出孔での濾過流体流通
時の圧力損失が小さくなるためである。
【００３６】実施例３ 実施例１と同じ手順で作製した同じ材質の窒化珪素系セ
ラミックＳＮ１、窒化珪素系セラミックスＳＮ２、アル
ミナ系セラミックスＡＬおよびムライト系セラミックス
ＭＬからなる多孔体をハニカム状としたユニットを、表
１の実肉部の厚みで調整した。表中の「ＳＮ２」表示の
窒化珪素セラミックス製のユニットは、以下のように調
製した。まず平均粒径３μｍのα型のＳｉ3Ｎ4粉末に、
従成分として平均粒径１μｍのＹ2Ｏ3粉末とＡｌ2Ｏ3粉
末をいずれも５重量％添加し、有機バインダーおよび水
とともにニーダーにて混練した。次いでその混練物を押
し出し成形してハニカム状の成形体とした後、同成形体
を１気圧の窒素雰囲気中で１６５０℃で３時間保持して
焼結した。この多孔体の実肉部は、平均アスペクト比が
１．５の窒化珪素粒子からなり、その粒子同士は従成分
を含む酸化物で繋がって三次元ネットワーク構造をな
し、気孔率３５％、平均透過径０．２μｍ、三点曲げ強
度が９０ＭＰａの焼結体であった。
【００３７】また表中の「ＡＬ」表示のアルミナ系セラ
ミックス製のユニットは、以下のように調製した。まず
平均粒径１μｍのα型のＡｌ2Ｏ3粉末に、従成分として
平均粒径１μｍのＭｇＯ粉末を３重量％添加し、有機バ
インダーおよび水とともにニーダーにて混練した。次い
でその混練物を押し出し成形してハニカム状の成形体と
した後、同成形体を大気中で１６００℃で３０分保持し
て焼結した。この多孔体の実肉部は、平均粒径１μｍの
粒子同士が従成分を含む酸化物で繋がっており、球状の
気孔が分散し、その気孔率が３０％、平均透過径が０．
２μｍ、三点曲げ強度が４０ＭＰａの焼結体であった。
【００３８】さらに表中の「ＭＬ」表示のムライト系セ
ラミックス製のユニットは、以下のように調製した。ま
ず平均粒径１μｍのα型のＡｌ2Ｏ3粉末と、平均粒径１
μｍのＳｉＯ2粉末を前者と後者のモル比が３：２とな
るように秤取し、さらにこれら１００重量部に対し、従
成分として１重量部のＮａ2Ｏを添加した後、有機バイ
ンダーおよび水とともにこれらをニーダーにて混練し
た。次いでその混練物を押し出し成形してハニカム状の
成形体とした後、同成形体を大気中で１６００℃で３０
分保持して焼結した。この多孔体の実肉部は、平均アス
ペクト比が４で平均粒径２μｍのムライト粒子同士が従
成分を含む酸化物で三次元ネットワーク状に繋がってお
り、上記ＳＮ１の窒化珪素系セラミックスのように、ス
リット状の気孔が分散し、その気孔率が３０％、平均透
過径が０．２μｍ、三点曲げ強度が３０ＭＰａの焼結体
であった。
【００３９】作製されたユニットは、いずれもそのセル
が一辺４ｍｍの正方形断面であり、セル壁の厚みおよび
そのばらつきは、表１に記載のものである。またユニッ
トの外寸は、長さはいずれも５００ｍｍとし、断面寸法
は実施例１と同じ三つのサイズに加え、一辺が２５．４
ｍｍおよび１２．３ｍｍのものも作製した。なおこれら
ハニカム部分および外寸は、押し出し成形時に調整し
た。以上の各種ユニットを組み合わせ、実施例１と同じ
形状のケーシング内に配列・固定することによって、表
１に記載の種々のユニット占有面積率の濾過器を、実施
例１と同様の手順でアッセンブリーした。なおユニット
に形成した排出孔の平均長さは、その一断面当たりの形
成本数と形成断面数によって調整した。その後これらの
濾過器を実施例１と同じ濾過条件でクロスフロー濾過試
験を行い、それぞれの流量を確認した。その結果を表１
に示す。なお表には記載しないが、窒化珪素系セラミッ
クスＳＮ２、アルミナ系セラミックスＡＬおよびムライ
ト系セラミックスＭＬからなる多孔体を用いたユニット
についても、窒化珪素系セラミックスＳＮ１と同様にし
て、ユニットの面積占有率およびユニット排出孔平均長
さのケーシング内径比の透過流量への影響を確認した。
その結果透過流量は、試料２２、２３および２４のよう
にＳＮ１のそれ（試料１１）に比べ全体に低いレベルで
はあったが、ＳＮ１と同じようなハニカム構造にする
と、透過流量に及ぼす効果は、ＳＮ１の結果と同じ傾向
であった。
【００４０】
【表１】
【００４１】以上の結果から、以下のことが分かった。
（１）ケーシング内のユニットの面積占有率を３５％以
上にすると、それ以下の場合に比べ顕著に高い透過流量
の濾過器が得られる。また（２）同占有率が同じ構造の
場合、ユニットの排出孔の平均長さをケーシング内径の
１／２以下にすることによって、それ以上の場合に比べ
顕著に高い透過流量の濾過器が得られる。さらに（３）
本発明範囲の同じようなハニカム構造とした場合、種々
のセラミックスからなる多孔体で本発明の透過流量の向
上効果が得られる。中でも特に本発明の請求項４に記載
の窒化珪素系セラミック多孔体からなるユニットを用い
ることによって、顕著に高レベルの透過流量の濾過器が
得られる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、断面がハニカム構造の
セラミック多孔体からなり、内部に特定の流通・排出経
路を有する複数のフィルターユニットを、ケーシング内
に特定の空間配置で配列・収納することによって、濾過
膜の表面積およびその単位表面積当たりの透過流量が大
きく、かつ排出経路での流体の圧力損失が小さい従来に
無い高い透過流量の濾過器が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルターユニットの一事例の側断面
図である。
【図２】図１のフィルターユニットをＡ方向から見た正
面図（１）および図１のＢＢ´断面図（２）である。
【図３】図２の（１）および（２）に対応させて、その
実肉部を黒い実線に置き換えた図である。
【図４】ケーシングの一例を説明する斜視図である。
【図５】ユニットを配置したケーシングの一例を説明す
る透視図である。
【図６】ユニットを配置したケーシングの一例を説明す
る透視図である。
【図７】ユニットを配置したケーシングの一例を説明す
る透視図である。
【図８】複数のユニットを配置したケーシングの断面例
を示す図である。
【図９】複数のユニットを配置したケーシングの断面例
を示す図である。
【図１０】複数のユニットを配置したケーシングの断面
例を示す図である。
【図１１】複数のユニットを配置したケーシングの断面
例を示す図である。
【図１２】複数のユニットを配置したケーシングの断面
例を示す図である。
【図１３】複数のユニットを配置したケーシングの断面
例を示す図である。
【図１４】ユニットを配置した本発明実施例のケーシン
グの断面図である
【図１５】ユニットを配置した本発明実施例のケーシン
グの断面図である
【図１６】ユニットを配置した本発明実施例のケーシン
グの断面図である
【図１７】ユニットを配置した本発明実施例のケーシン
グの断面図である
【図１８】ユニットを配置した本発明実施例のケーシン
グの断面図である
【図１９】従来のセラミック製モノリス型フィルターユ
ニットの断面図である。
【図２０】クロスフロー濾過方式を説明する図である。
【符号の説明】 １、 モノリス型フィルターユニット ２、 セラミック多孔体 ３、 流通孔 ４、 原液槽 ５、 被濾過流体 ６、 液送ポンプ ７、 循環路 ８、 ケーシング ８０、 ケーシングの本体 ８１、 ケーシングのキャップ ８２、 ケーシングの循環経路への接続部 ８３、 ケーシングの排出口 １２、 内在流通孔 １３、 封止部 １４、 排出孔 １５、 セラミック多孔体の実肉部（膜） １６、 濾過液室
【手続補正書】
【提出日】平成１２年３月１７日（２０００．３．１
７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】これらのユニットが図のように組み合わさ
れて、図１４および図１５の配置では、外径９１ｍｍ、
内径８８ｍｍ、内側長さ５００ｍｍの一つの大きなケー
シング内に複数のユニットが収納され、また図１６の配
置では、個々のユニットが外径２８ｍｍ、内径２６ｍ
ｍ、内側長さ５００ｍｍの別々のケーシング内に収納さ
れ、図１４および図１５のケーシングのスペースと同じ
大きさのスペース内に収まるように、７個のケーシング
単位を一つに集めた集合体を一つのモジュールとした。
ケーシングの両端には外径が１１０ｍｍで長さが３０ｍ
ｍのポリスルフォン製のキャップを取り付けた。これに
よって、キャップの外径が１１０ｍｍ、ケーシングの長
さが５００ｍｍ、キャップの長さが両端では６０ｍｍと
なるので、キャップ部を含めた濾過器全体の占有体積
は、円周率をπとしてπ×（１１／２）2×５６より、
５３２１ｃｍ3となった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】これら３種類の濾過器を、図２０に示した
クロスフロー方式の装置内に取り付け、平均粒径０．２
μｍのアルミナ粒子を０．１重量％含む純水を被濾過流
体として流し、差圧１ｋｇ／ｃｍ2、濾過流体の循環流
速２ｍ／ｓｅｃの条件下にて、それぞれの濾過器の単位
時間当たりの透過流量（濾過能力）を比較した。その結
果、いずれの構造例でもアルミナ粒子の９９．９９％以
上の量が透過を阻止されて、分離性能については目的を
達成した。それぞれの構造例の透過流量は、図１４が８
２．３ｌ／ｍｉｎ、図１５が１０３．５ｌ／ｍｉｎ、図
１６が４５．１ｌ／ｍｉｎであった。これらを濾過器の
占有単位体積当たりに換算すると、図１４では１５．５
ｃｃ／ｍｉｎ／ｃｍ3、図１５では１９．５ｃｃ／ｍｉ
ｎ／ｃｍ3、図１６では８．４８ｃｃ／ｍｉｎ／ｃｍ3と
なった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｃ１２Ｎ 11/14 Ｃ１２Ｎ 11/14 Ｆターム(参考） 4B033 NA11 NB02 NB24 NB27 NB64 NB68 NC04 NE02 4D006 GA03 GA06 GA07 GA41 JA02A JA02C JA05A JA06A JA25A JA25B JA25C JA56A JA70A KA63 KE03Q KE03R MA04 MA22 MA24 MA31 MB11 MB15 MB16 MC03 PC01 PC11 PC42 4D019 AA01 AA03 BA05 BD01 CA01 CA03 CB01 CB02 CB06 4D058 JA32 JB06 KB05 LA01 LA04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 セラミック多孔体からなる複数のフィル
    ターユニットが、ケーシングの両端面で固定されて、配
    列・収納されており、該フィルターユニットを通じて形
    成された被濾過流体用の流通経路と濾過流体用の排出経
    路とを備えた濾過器であって、両流通経路は、ケーシン
    グ両端面のフィルターユニット固定部分の一部を封止す
    ることによって互いに分離されており、該フィルターユ
    ニットは、セラミック多孔体を一方向に貫通して設けら
    れた前記流通経路と繋がる被濾過流体用の多数の流通孔
    と、一部の該流通孔の出入り口を封止して形成された前
    記流通経路に繋がる濾過流体用の多数の内在流通孔とを
    備え、両流通孔は、前記一方向に直角な任意の断面から
    見て行単位または列単位で交互に整列配置されており、
    かつセラミック多孔体の実肉部をはさんで隣り合う内在
    流通孔の間および／または内在流通孔と前記セラミック
    多孔体の外周面との間に、濾過流体排出用の多数の排出
    孔が、該実肉部を貫通して設けられた基本構造をなし、
    前記一方向に直角な任意の断面上で、前記複数のフィル
    ターユニットの占有する面積が、ケーシング内側面積の
    ３５％以上である濾過器。
  2. 【請求項２】 前記一方向に直角な任意の断面上で、ケ
    ーシングの内側における前記フィルターユニットの前記
    排出孔の平均長さが、ケーシングの内径の１／２以下で
    ある請求項１に記載の濾過器。
  3. 【請求項３】 前記ケーシングの内側部分に断面径の異
    なる複数のフィルターユニットが組み合わせ配列されて
    いる請求項１または２に記載の濾過器。
  4. 【請求項４】 前記セラミック多孔体が、平均アスペク
    ト比３以上の柱状窒化珪素および／またはサイアロンの
    粒子と、酸化物系結合層とから構成され、気孔率３０〜
    ７０％、平均透過径０．０１〜１０μｍ、３点曲げ強度
    １００ＭＰａ以上の窒化珪素系セラミックスからなる請
    求項１ないし３のいずれかに記載の濾過器。
  5. 【請求項５】 前記ケーシングの両端に、外部との接続
    自在な開口部と被濾過流体の流入口および排出口とを備
    えたキャップが装着され、かつケーシングの側面には、
    外部との接続自在な開口部と濾過流体の排出口が設けら
    れている請求項１ないし４のいずれかに記載の濾過器。
  6. 【請求項６】 前記ケーシングが、プラスチック、金属
    およびセラミックスの少なくとも１種で構成されている
    請求項１ないし５のいずれかに記載の濾過器。
  7. 【請求項７】 前記ケーシング両端面の封止が、プラス
    チック、金属およびセラミックスの少なくとも１種でな
    されている請求項１ないし６のいずれかに記載の濾過
    器。
  8. 【請求項８】 前記ケーシングは、外径が１０〜５００
    ｍｍ、長さが１００〜２０００ｍｍである請求項１〜７
    のいずれかに記載の濾過器。
JP16785599A 1999-06-15 1999-06-15 セラミック多孔体を用いた濾過器 Expired - Fee Related JP3277918B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16785599A JP3277918B2 (ja) 1999-06-15 1999-06-15 セラミック多孔体を用いた濾過器
US09/514,698 US6361693B1 (en) 1999-06-15 2000-02-28 Porous ceramic filter
EP00301989A EP1060784B1 (en) 1999-06-15 2000-03-10 Porous ceramic filter
DE60018510T DE60018510T2 (de) 1999-06-15 2000-03-10 Poröses keramisches Filter
TW089110870A TW506849B (en) 1999-06-15 2000-06-03 Porous ceramic filter
KR1020000032765A KR100347498B1 (ko) 1999-06-15 2000-06-14 세라믹 다공 부재를 이용한 여과기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16785599A JP3277918B2 (ja) 1999-06-15 1999-06-15 セラミック多孔体を用いた濾過器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000354746A true JP2000354746A (ja) 2000-12-26
JP3277918B2 JP3277918B2 (ja) 2002-04-22

Family

ID=15857351

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16785599A Expired - Fee Related JP3277918B2 (ja) 1999-06-15 1999-06-15 セラミック多孔体を用いた濾過器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6361693B1 (ja)
EP (1) EP1060784B1 (ja)
JP (1) JP3277918B2 (ja)
KR (1) KR100347498B1 (ja)
DE (1) DE60018510T2 (ja)
TW (1) TW506849B (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008517198A (ja) * 2004-10-14 2008-05-22 サン・ゴバン・サーントル・ドゥ・ルシェルシェ・エ・デチュード・ウーロピーン 内部機関の排気ガス濾過構造体、及び関連の排気管路
JP2009515097A (ja) * 2005-11-07 2009-04-09 ジオ２ テクノロジーズ，インク． 耐火性排気濾過法およびその装置
WO2023162352A1 (ja) * 2022-02-28 2023-08-31 日本碍子株式会社 リアクタモジュール及び分離膜モジュール

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4049501B2 (ja) 2000-01-24 2008-02-20 日本碍子株式会社 セラミックス構造体
DE10160855A1 (de) * 2001-12-12 2003-06-26 Schumacher Umwelt Trenntech Filterelement und Filtervorrichtung für die Cross-Flow-Filtration
WO2003095377A1 (en) 2002-05-13 2003-11-20 Industrial Ceramic Solutions, Inc Filtration system suitable for regeneration employing microwave energy
US20040043888A1 (en) * 2002-08-28 2004-03-04 Noritake Co., Limited Compositions and methods for making microporous ceramic materials
DE102005005464B4 (de) * 2005-02-04 2007-06-14 Uhde Gmbh Verbunde keramischer Hohlfasern, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
DE102005005467A1 (de) * 2005-02-04 2006-08-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verbunde keramischer Hohlfasern, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
JP4607689B2 (ja) * 2005-07-07 2011-01-05 日本碍子株式会社 ハニカム構造体
WO2011067823A1 (ja) 2009-12-01 2011-06-09 イビデン株式会社 ハニカムフィルタ及び排ガス浄化装置
WO2011101295A1 (de) * 2010-02-22 2011-08-25 3C Membrane Ag Verfahren zum herstellen eines membranmoduls sowie membranmodul
US8591622B2 (en) * 2010-10-29 2013-11-26 Corning Incorporated Filter apparatus with porous ceramic plates
FR3026846B1 (fr) * 2014-10-03 2016-12-23 Commissariat Energie Atomique Dispositif de mesure du gonflement et de l'impregnation d'un enrobe bitumineux en contact avec une solution de lixiviation, et procede associe
FR3035599B1 (fr) * 2015-04-29 2019-03-22 Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen Filtres assembles pour la filtration de liquides
FR3036626B1 (fr) * 2015-05-29 2019-12-20 Technologies Avancees Et Membranes Industrielles Element de separation avec un reseau tridimensionnel de circulation pour le milieu fluide a traiter
FR3045398A1 (fr) * 2015-12-18 2017-06-23 Saint-Gobain Centre De Rech Et D'Etudes Europeen Filtre monolithique

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01501534A (ja) 1967-12-21 1989-06-01 セラメム　コーポレーション クロスフロー濾過装置
JPH01503265A (ja) 1987-04-02 1989-11-02 モトローラ・インコーポレーテッド 小型パーソナル通信機用アンテナ・チューニング装置
US5009781A (en) 1987-04-02 1991-04-23 Ceramem Corporation Cross-flow filtration device with filtrate network and method of forming same
CH681281A5 (en) 1990-04-12 1993-02-26 Johannes Wieser Linhart Dipl I Particle filter for sepg. process materials - comprises particulate porous elongated block with 1st channel for raw mixt. and 2nd channel for permeate
JPH04893A (ja) 1990-04-17 1992-01-06 Sony Corp ホワイトバランス調整回路
JPH04892A (ja) 1990-04-17 1992-01-06 Sony Corp ホワイトバランス調整回路
JPH05146609A (ja) 1991-12-02 1993-06-15 Toshiba Ceramics Co Ltd セラミツクフイルタ装置
JPH0611370A (ja) 1992-06-26 1994-01-21 Yokogawa Electric Corp 電磁流量計
KR0136298B1 (ko) 1993-05-20 1998-04-25 구라우치 노리타카 세라믹 다공체 및 이의 제조방법
DK175061B1 (da) 1994-03-02 2004-05-10 Apv Pasilac As Membranfiltreringsarrangement
JPH09100179A (ja) 1995-07-26 1997-04-15 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化ケイ素質多孔体およびその製造方法
JP3067740B2 (ja) 1997-08-20 2000-07-24 住友電気工業株式会社 セラミックス製フィルターモジュール

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008517198A (ja) * 2004-10-14 2008-05-22 サン・ゴバン・サーントル・ドゥ・ルシェルシェ・エ・デチュード・ウーロピーン 内部機関の排気ガス濾過構造体、及び関連の排気管路
JP4731564B2 (ja) * 2004-10-14 2011-07-27 サン・ゴバン・サーントル・ドゥ・ルシェルシェ・エ・デチュード・ウーロピーン 内部機関の排気ガス濾過構造体、及び関連の排気管路
JP2009515097A (ja) * 2005-11-07 2009-04-09 ジオ２ テクノロジーズ，インク． 耐火性排気濾過法およびその装置
WO2023162352A1 (ja) * 2022-02-28 2023-08-31 日本碍子株式会社 リアクタモジュール及び分離膜モジュール

Also Published As

Publication number Publication date
TW506849B (en) 2002-10-21
EP1060784A1 (en) 2000-12-20
US6361693B1 (en) 2002-03-26
JP3277918B2 (ja) 2002-04-22
EP1060784B1 (en) 2005-03-09
KR100347498B1 (ko) 2002-08-07
DE60018510T2 (de) 2005-08-04
DE60018510D1 (de) 2005-04-14
KR20010049548A (ko) 2001-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6214227B1 (en) Ceramic filter module
JP3277918B2 (ja) セラミック多孔体を用いた濾過器
EP0780148A1 (en) Filtration device or membrane device with increasing thickness walls
JP5266190B2 (ja) フィルタ用メンブレンおよびフィルタ用メンブレン製造方法
KR100232013B1 (ko) 모노리스형 세라믹 필터
AU2007263408B2 (en) Ceramic filter
EP2161073B1 (en) Inorganic separation membrane complex, and production thereof
EP0787524A1 (en) Device for altering a feed stock and method for making and using same
US5607586A (en) Multichannel inorganic element for filtering a fluid
JP2022051537A (ja) 分岐型フィルタ及び使用方法
EP0923983A1 (en) Monolithic ceramic filter
KR100671867B1 (ko) 세라믹 필터
KR100858951B1 (ko) 여과기 및 여과기의 역세척 방법
JP3400829B2 (ja) モノリス型セラミックフィルター
KR100671380B1 (ko) 세라믹 필터
JP2002143655A (ja) セラミックフィルタ及びセラミックフィルタの製造方法
JP4519376B2 (ja) 多孔質フィルターの製造方法
CN100377761C (zh) 陶瓷过滤器
JP2013212982A (ja) セラミックフィルタ及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090215

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090215

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100215

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110215

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120215

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120215

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130215

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140215

Year of fee payment: 12

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees