JP4533196B2 - 微粒子捕集装置 - Google Patents
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Description
本発明は気体中の微粒子を分離・除去するための装置に関するものであり、特に０．１〜１０μｍ程度の微粒子を高効率で分離することができるとともに、これを回収することのできる装置に係るものである。
従来より、気体中の粉塵等の微粒子を分離・除去するための装置には種々のものがあるが、現在報告されている分離限界径のおおよそはサイクロン方式の装置で５μｍ、スクラバ方式の装置で１μｍ、静電気方式の装置で０．２μｍ、バグフィルタ方式の装置で０．１μｍ、高性能フィルタでサブミクロンオーダーとされている。
しかしながら０．１〜１０μｍ程度の微粒子を気体中から高効率で分離するとともに、これを製品等として回収しようとした場合、現実には十分な能力を有する装置がないのが実情である。
まず慣性力によるサイクロンや重力沈降によるレシーバ等の装置は、処理風量の適応範囲が広いものの、０．１〜１０μｍ程度の微粒子の分離・回収は困難なものである。
またバグフィルタ方式の装置は、濾布に付着した微粒子を濾過層として利用することにより微粒子の捕集を行うものであるため、原理的に１００％の捕集は不可能なものであって、更にまた湿った微粒子を扱うのは不可である。
また静電気方式の装置は、イニシャルコストが高く、更にまた大風量向きの装置であるため小風量には不向きである。また高性能フィルタの中には０．１μｍ以下の微粒子の捕集ができるものもあるが、回収することは困難であり、更にまた湿った微粒子を扱うのは不可である（例えば特許文献１、２、３、４及び非特許文献１参照）。
まず慣性力によるサイクロンや重力沈降によるレシーバ等の装置は、処理風量の適応範囲が広いものの、０．１〜１０μｍ程度の微粒子の分離・回収は困難なものである。
またバグフィルタ方式の装置は、濾布に付着した微粒子を濾過層として利用することにより微粒子の捕集を行うものであるため、原理的に１００％の捕集は不可能なものであって、更にまた湿った微粒子を扱うのは不可である。
また静電気方式の装置は、イニシャルコストが高く、更にまた大風量向きの装置であるため小風量には不向きである。また高性能フィルタの中には０．１μｍ以下の微粒子の捕集ができるものもあるが、回収することは困難であり、更にまた湿った微粒子を扱うのは不可である（例えば特許文献１、２、３、４及び非特許文献１参照）。
このように既存の集塵機等の微粒子捕集装置では、０．１〜１０μｍ程度の微粒子を高効率で分離するとともに、回収することには限界がある。
特開平６−２８５３２１号公報
特開平７−９６１２７号公報
特開平８−２８１０４１号公報
特開２０００−２６２８２９公報
化学装置 １９９８年４月号第８４頁表
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、特に０．１〜１０μｍ程度の微粒子を高効率で分離・回収することができる、新規な微粒子捕集装置の開発を技術課題としたものである。
すなわち請求項１記載の微粒子捕集装置は、機密性を維持することのできる筐体と、この筐体内に配されたフィルタユニットとを具え、前記筐体に形成された給気口に供給される被処理気体中の微粒子を分離するように構成された装置において、前記フィルタユニットは、一対の円形側板の間をポールによって連結して成るハウジング内に、中空糸膜によって形成されたフィルタエレメントを具えて成るものであり、個々の中空糸膜が、一方の円形側板に形成された流出口に連通状態 とされ、更に前記フィルタユニットを囲繞するように通気性の分散板が設けられ、この分散板によって、フィルタエレメントの全域にわたって分散された被処理気体及び微粒子のうち、中空糸膜の表面からその内部に進入した被処理気体のみが、前記円形側板に形成された流出口を通じて外部に排気され、中空糸膜の外側に微粒子が付着するように構成されたものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、０．１〜１０μｍ程度の微粒子を高効率で気体中から分離することができる。
この発明によれば、０．１〜１０μｍ程度の微粒子を高効率で気体中から分離することができる。
また請求項２記載の微粒子捕集装置は、機密性を維持することのできる筐体と、この筐体内に配されたフィルタユニットとを具え、前記フィルタユニットに形成された流入口に供給される被処理気体中の微粒子を分離するように構成された装置において、前記フィルタユニットは、一対の円形側板の間をポールによって連結して成るハウジング内に、中空糸膜によって形成されたフィルタエレメントを具えて成るものであり、個々の中空糸膜が、一方の円形側板に形成された流入口に対して連通状態とされ、更に他方の円形側板に形成された流出口に対して連通状態とされることにより、流入口から中空糸膜の内部に進入した被処理気体及び微粒子のうち、被処理気体のみが中空糸膜を通過して外部に排気され、中空糸膜の内側に微粒子が付着するように構成されたものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、０．１〜１０μｍ程度の微粒子を高効率で気体中から分離することができる。
この発明によれば、０．１〜１０μｍ程度の微粒子を高効率で気体中から分離することができる。
また請求３記載の微粒子捕集装置は、前記要件に加え、前記中空糸膜によって分離された微粒子を回収するための機構を具えたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、フィルタエレメントに付着した微粒子を回収することができるため、微粒子捕集装置を医薬品等の粉体製品の製造に適用することが可能となる。
この発明によれば、フィルタエレメントに付着した微粒子を回収することができるため、微粒子捕集装置を医薬品等の粉体製品の製造に適用することが可能となる。
更にまた請求４記載の微粒子捕集装置は、前記請求項３記載の要件に加え、前記微粒子を回収するための機構は、フィルタユニットを加振するものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、微粒子を迅速に回収することができる。
この発明によれば、微粒子を迅速に回収することができる。
更にまた請求５記載の微粒子捕集装置は、前記請求項３記載の要件に加え、前記微粒子を回収するための機構は、フィルタユニットをパージするものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、微粒子を迅速に回収することができる。
この発明によれば、微粒子を迅速に回収することができる。
更にまた請求６記載の微粒子捕集装置は、前記請求項１、２、３、４または５記載の要件に加え、前記フィルタユニットは、メンテナンス時に洗浄されるものであることを特徴として成るものである。
この発明によれば、製品の品替えやフィルタユニットの交換等のメンテナンスを安全且つ確実に行うことができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
この発明によれば、製品の品替えやフィルタユニットの交換等のメンテナンスを安全且つ確実に行うことができる。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
本発明によれば、０．１〜１０μｍ程度の微粒子を気体中から高効率で分離・回収することができる新規な微粒子捕集装置を提供することができる。そしてこのような微粒子捕集装置を医薬品等の製造に適用することにより、製品の回収率が高くなり生産効率を高めることが可能となる。またメンテナンスを安全且つ確実に行うことができる。更に人体や自然に影響を及ぼす微粒子（有害物質）の放出・飛散を防止することができる。
本発明の微粒子捕集装置の最良の形態は以下の実施例に説明するとおりであって、形態を異ならせた複数の実施例毎に説明するものとする。なお詳しくは後述するが、本発明の微粒子捕集装置には、膜外捕集型のものと、膜内捕集型のものとがある。
また以下に示す実施例に対して、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
また以下に示す実施例に対して、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更を加えることも可能である。
まずはじめに本発明の微粒子捕集装置１のうち、一般家庭用や小型の無菌室内の雰囲気を浄化する場合のように、比較的小風量の被処理気体Ａを扱うのに適した小型の装置について説明すると、このものは図１に示すように、一例として中空円筒状の筐体２内にフィルタユニット５が具えられて成るものである。
〔膜外捕集型の微粒子捕集装置〕
このような小型の微粒子捕集装置１のうち膜外捕集型の装置は図１（ａ）に示すように構成されるものであり、前記筐体２は機密性を維持することのできるように構成され、この筐体２に対し、微粒子Ｇを伴う被処理気体Ａの給気口２０と、洗浄液Ｌの給液口２１及びドレン口２２が形成される。
なお前記筐体２の容積は、後述するフィルタエレメント５５に対して必要最低限の容積となるようにするものであり、これにより内部雰囲気の加熱、メンテナンスが容易に行われるようにするものであり、更に洗浄液Ｌの使用量を少なくすることができる。
このような小型の微粒子捕集装置１のうち膜外捕集型の装置は図１（ａ）に示すように構成されるものであり、前記筐体２は機密性を維持することのできるように構成され、この筐体２に対し、微粒子Ｇを伴う被処理気体Ａの給気口２０と、洗浄液Ｌの給液口２１及びドレン口２２が形成される。
なお前記筐体２の容積は、後述するフィルタエレメント５５に対して必要最低限の容積となるようにするものであり、これにより内部雰囲気の加熱、メンテナンスが容易に行われるようにするものであり、更に洗浄液Ｌの使用量を少なくすることができる。
また前記フィルタユニット５は図２（ａ）に示すように、一例として一対の円形側板５１、５２の間を三本のポール５３によって連結して成るハウジング５０内に、中空糸膜をフィルタエレメント５５として具えて成るものである。
前記中空糸膜は、一例としてシリコーンゴムを素材とし、柔軟性に富み、優れた破断強度と耐屈曲性を有するとともに、孔のない均質膜として形成されたものである。このため湿った微粒子Ｇであっても問題なく捕集することができるものである。
そして個々の中空糸膜は、一方の円形側板５１に形成された流出口５６に連通されるものであり、中空糸膜の表面からその内部に進入した被処理気体Ａが流出口５６を通じて外部に排気されるように構成されるものである。
なお前記フィルタユニット５は図１（ａ）に示すように、円形側板５１が筐体２の天板２３に形成された孔に内嵌めされ、更に円形側板５２が底板２３ａに形成された孔に内嵌めされて適宜シーラ等によって気密処理が施される。
またこの状態で筐体２内において前記フィルタユニット５を囲繞するように、パンチングメタル等によって形成された通気性の分散板３が配されるものであり、この分散板３の孔からフィルタエレメント５５にパージエアを吹き付けるためのパージ機構６が具えられる。なお前記分散板３には、中空糸膜への微粒子Ｇの固着防止のため適宜伝熱線等の加熱手段を具えるようにしてもよい。
前記中空糸膜は、一例としてシリコーンゴムを素材とし、柔軟性に富み、優れた破断強度と耐屈曲性を有するとともに、孔のない均質膜として形成されたものである。このため湿った微粒子Ｇであっても問題なく捕集することができるものである。
そして個々の中空糸膜は、一方の円形側板５１に形成された流出口５６に連通されるものであり、中空糸膜の表面からその内部に進入した被処理気体Ａが流出口５６を通じて外部に排気されるように構成されるものである。
なお前記フィルタユニット５は図１（ａ）に示すように、円形側板５１が筐体２の天板２３に形成された孔に内嵌めされ、更に円形側板５２が底板２３ａに形成された孔に内嵌めされて適宜シーラ等によって気密処理が施される。
またこの状態で筐体２内において前記フィルタユニット５を囲繞するように、パンチングメタル等によって形成された通気性の分散板３が配されるものであり、この分散板３の孔からフィルタエレメント５５にパージエアを吹き付けるためのパージ機構６が具えられる。なお前記分散板３には、中空糸膜への微粒子Ｇの固着防止のため適宜伝熱線等の加熱手段を具えるようにしてもよい。
そして前記給気口２０、給液口２１及びドレン口２２に対して、それぞれバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を具えた管路が接続される。また前記流出口５６には排気ポンプＰを具えた管路が接続される。
また前記筐体２は、偏芯モータ等の適宜の加振機構を具えた加振器７に載置されるものである。
また前記筐体２は、偏芯モータ等の適宜の加振機構を具えた加振器７に載置されるものである。
本発明の微粒子捕集装置１のうち、小型の装置であり、且つ膜外捕集型の装置は一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の作動態様について説明する。
まずバルブＶ２、Ｖ３を閉じた状態でバルブＶ１を開放するとともに、排気ポンプＰを起動すると、被処理気体Ａは微粒子Ｇを伴って給気口２０から筐体２の内部に導入される。そして被処理気体Ａ及び微粒子Ｇは分散板３の作用によってフィルタエレメント５５の全域にわたって分散されるものであり、図２（ａ）に拡大して示すように、被処理気体Ａのみが中空糸膜の内部に進入し、微粒子Ｇは中空糸膜の外側に付着することとなる。
一方、中空糸膜を通過した被処理気体Ａは排気ポンプＰによって吸引され、外部に排気される。
まずバルブＶ２、Ｖ３を閉じた状態でバルブＶ１を開放するとともに、排気ポンプＰを起動すると、被処理気体Ａは微粒子Ｇを伴って給気口２０から筐体２の内部に導入される。そして被処理気体Ａ及び微粒子Ｇは分散板３の作用によってフィルタエレメント５５の全域にわたって分散されるものであり、図２（ａ）に拡大して示すように、被処理気体Ａのみが中空糸膜の内部に進入し、微粒子Ｇは中空糸膜の外側に付着することとなる。
一方、中空糸膜を通過した被処理気体Ａは排気ポンプＰによって吸引され、外部に排気される。
このような処理を継続し、フィルタエレメント５５が飽和した時点であるいはその前の段階で排気ポンプＰを停止し、微粒子Ｇの回収が図られるものである。具体的にはパージ機構６を機能させ、フィルタエレメント５５に対して気流を吹き付けるものであり、この気流によって中空糸膜の外側に付着していた微粒子Ｇは筐体２内に落下することとなる。
更に続いて、加振器７を機能させて筐体２に振動を加えると、この振動はフィルタユニット５に伝わり、中空糸膜の外側に付着していた微粒子Ｇは筐体２内に落下することとなる。
そしてドレン口２２から、あるいは天板２３を取り外すとともに適宜フィルタユニット５を筐体２から取り外す等して微粒子Ｇを回収するものである。
またメンテナンス時には、給液口２１から微粒子Ｇの溶剤を洗浄液Ｌとして筐体２内に供給し、この洗浄液Ｌに微粒子Ｇを溶解させてフィルタエレメント５５の洗浄を行うとともに、ドレン口２２から外部に排出し、微粒子Ｇ（溶質）の回収を行うものとする。
更に続いて、加振器７を機能させて筐体２に振動を加えると、この振動はフィルタユニット５に伝わり、中空糸膜の外側に付着していた微粒子Ｇは筐体２内に落下することとなる。
そしてドレン口２２から、あるいは天板２３を取り外すとともに適宜フィルタユニット５を筐体２から取り外す等して微粒子Ｇを回収するものである。
またメンテナンス時には、給液口２１から微粒子Ｇの溶剤を洗浄液Ｌとして筐体２内に供給し、この洗浄液Ｌに微粒子Ｇを溶解させてフィルタエレメント５５の洗浄を行うとともに、ドレン口２２から外部に排出し、微粒子Ｇ（溶質）の回収を行うものとする。
〔膜内捕集型の微粒子捕集装置〕
次に小型の微粒子捕集装置１のうち膜内捕集型の装置について説明すると、このものは図１（ｂ）に示すように構成されるものであり、前記筐体２は機密性を維持することのできるように構成され、この筐体２に対し、排気口２４が形成される。
なお前記筐体２の容積は、後述するフィルタエレメント５５に対して必要最低限の容積となるようにするものであり、これにより内部雰囲気の加熱、メンテナンスが容易に行われるようにするものであり、更に洗浄液Ｌの使用量を少なくすることができる。
次に小型の微粒子捕集装置１のうち膜内捕集型の装置について説明すると、このものは図１（ｂ）に示すように構成されるものであり、前記筐体２は機密性を維持することのできるように構成され、この筐体２に対し、排気口２４が形成される。
なお前記筐体２の容積は、後述するフィルタエレメント５５に対して必要最低限の容積となるようにするものであり、これにより内部雰囲気の加熱、メンテナンスが容易に行われるようにするものであり、更に洗浄液Ｌの使用量を少なくすることができる。
また前記フィルタユニット５は図２（ｂ）に示すように、一例として一対の円形側板５１、５２の間を三本のポール５３によって連結して成るハウジンク５０内に、中空糸膜をフィルタエレメント５５として具えて成るものである。
前記中空糸膜は、一例としてシリコーンゴムを素材とし、柔軟性に富み、優れた破断強度と耐屈曲性を有するとともに、孔のない均質膜として形成されたものである。
そして個々の中空糸膜は、円形側板５１に形成された流入口５７及び円形側板５２に形成された流出口５６に対して連通されるものであり、流入口５７から中空糸膜の内部に進入した被処理気体Ａが中空糸膜を通過して外部に排気されるように構成されるものである。
なお前記フィルタユニット５は図１（ｂ）に示すように、円形側板５１が筐体２の天板２３に形成された孔に内嵌めされ、更に円形側板５２が底板２３ａに形成された孔に内嵌めされて適宜シーラ等によって気密処理が施される。
またこの状態で筐体２内において前記フィルタユニット５を囲繞するように、パンチングメタル等によって形成された通気性の分散板３が配されるものであり、この分散板３には中空糸膜への微粒子Ｇの固着防止のため適宜伝熱線等の加熱手段を具えるようにしてもよい。
前記中空糸膜は、一例としてシリコーンゴムを素材とし、柔軟性に富み、優れた破断強度と耐屈曲性を有するとともに、孔のない均質膜として形成されたものである。
そして個々の中空糸膜は、円形側板５１に形成された流入口５７及び円形側板５２に形成された流出口５６に対して連通されるものであり、流入口５７から中空糸膜の内部に進入した被処理気体Ａが中空糸膜を通過して外部に排気されるように構成されるものである。
なお前記フィルタユニット５は図１（ｂ）に示すように、円形側板５１が筐体２の天板２３に形成された孔に内嵌めされ、更に円形側板５２が底板２３ａに形成された孔に内嵌めされて適宜シーラ等によって気密処理が施される。
またこの状態で筐体２内において前記フィルタユニット５を囲繞するように、パンチングメタル等によって形成された通気性の分散板３が配されるものであり、この分散板３には中空糸膜への微粒子Ｇの固着防止のため適宜伝熱線等の加熱手段を具えるようにしてもよい。
そして前記流入口５７に対して、それぞれバルブＶ４、Ｖ２を具えた管路が接続され、流出口５６に対してバルブＶ５を具えた管路が接続される。また前記排気口２４には排気ポンプＰを具えた管路が接続される。
更に前記流入口５７に接続された管路には、フィルタエレメント５５内にパージエアを吹き付けるためのパージ機構６が具えられる。
また前記筐体２は、偏芯モータ等の適宜の加振機構を具えた加振器７に載置されるものである。
更に前記流入口５７に接続された管路には、フィルタエレメント５５内にパージエアを吹き付けるためのパージ機構６が具えられる。
また前記筐体２は、偏芯モータ等の適宜の加振機構を具えた加振器７に載置されるものである。
本発明の微粒子捕集装置１のうち、小型の装置であり、且つ膜内捕集型の装置は一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の作動態様について説明する。
まずバルブＶ２、Ｖ５を閉じた状態でバルブＶ４を開放するとともに、排気ポンプＰを起動すると、被処理気体Ａは微粒子Ｇを伴って流入口５７からフィルタエレメント５５の中空糸膜の内部に導入される。
そして図２（ｂ）に拡大して示すように被処理気体Ａのみが中空糸膜の外部に流出し、微粒子Ｇは中空糸膜の内側に付着することとなる。
一方、中空糸膜を通過した被処理気体Ａは排気ポンプＰによって吸引され、排気口２４から外部に排気される。
まずバルブＶ２、Ｖ５を閉じた状態でバルブＶ４を開放するとともに、排気ポンプＰを起動すると、被処理気体Ａは微粒子Ｇを伴って流入口５７からフィルタエレメント５５の中空糸膜の内部に導入される。
そして図２（ｂ）に拡大して示すように被処理気体Ａのみが中空糸膜の外部に流出し、微粒子Ｇは中空糸膜の内側に付着することとなる。
一方、中空糸膜を通過した被処理気体Ａは排気ポンプＰによって吸引され、排気口２４から外部に排気される。
このような処理を継続し、フィルタエレメント５５が飽和した時点であるいはその前の段階で排気ポンプＰを停止し、微粒子Ｇの回収が図られるものである。具体的にはバルブＶ５を開放した状態でパージ機構６を機能させ、フィルタエレメント５５の中空糸膜内に気流を吹き付けるものであり、この気流によって中空糸膜の内側に付着していた微粒子Ｇは流出口５６から外部に取り出されることとなる。
更に続いて、加振器７を機能させて筐体２に振動を加えると、この振動はフィルタユニット５に伝わり、中空糸膜の内側に付着していた微粒子Ｇは流出口５６から外部に取り出されることとなる。
またメンテナンス時には、流入口５７から微粒子Ｇの溶剤を洗浄液Ｌとして中空糸膜内に供給し、この溶剤に微粒子Ｇを溶解させてフィルタエレメント５５の洗浄を行うとともに、流出口５６から外部に排出し、微粒子Ｇ（溶質）の回収を行うものとする。
更に続いて、加振器７を機能させて筐体２に振動を加えると、この振動はフィルタユニット５に伝わり、中空糸膜の内側に付着していた微粒子Ｇは流出口５６から外部に取り出されることとなる。
またメンテナンス時には、流入口５７から微粒子Ｇの溶剤を洗浄液Ｌとして中空糸膜内に供給し、この溶剤に微粒子Ｇを溶解させてフィルタエレメント５５の洗浄を行うとともに、流出口５６から外部に排出し、微粒子Ｇ（溶質）の回収を行うものとする。
次に本発明の微粒子捕集装置１のうち、二酸化炭素ガス中に含まれる異物等を分離回収する場合のように、比較的大風量の被処理気体Ａを扱うのに適した中型の装置について説明すると、このものは図３、４に示すように、一例として支持脚８によって支持された筐体２内に濾過面積数十平方メートルのフィルタユニット５が具えられて成るものである。
〔膜外捕集型の微粒子捕集装置〕
このような中型の微粒子捕集装置１のうち膜外捕集型の装置は図３に示すように構成されるものであり、前記筐体２は機密性を維持することのできるように構成され、この筐体２に対し、微粒子Ｇを伴う被処理気体Ａの給気口２０と、洗浄液Ｌの給液口２１及びドレン口２２が形成される。
なお前記筐体２の容積は、後述するフィルタエレメント５５に対して必要最低限の容積となるようにするものであり、これにより内部雰囲気の加熱、メンテナンスが容易に行われるようにするものであり、更に洗浄液Ｌの使用量を少なくすることができる。
このような中型の微粒子捕集装置１のうち膜外捕集型の装置は図３に示すように構成されるものであり、前記筐体２は機密性を維持することのできるように構成され、この筐体２に対し、微粒子Ｇを伴う被処理気体Ａの給気口２０と、洗浄液Ｌの給液口２１及びドレン口２２が形成される。
なお前記筐体２の容積は、後述するフィルタエレメント５５に対して必要最低限の容積となるようにするものであり、これにより内部雰囲気の加熱、メンテナンスが容易に行われるようにするものであり、更に洗浄液Ｌの使用量を少なくすることができる。
また前記フィルタユニット５は実施例１で説明するとともに図２（ａ）に示したものが用いられる。前記フィルタユニット５は図３に示すように、筐体２の天板２３に形成された孔に円形側板５１が内嵌めされ、適宜シーラ等によって気密処理が施される。
更にこの実施例では、図２（ｃ）に示すようなフィルタユニット５も併用するものであり、このものは図２（ｂ）に示したフィルタユニット５をＵ字型に屈曲させたような形状を有する。
なおこのフィルタユニット５は図３に示すように、円形側板５１が筐体２の天板２３に形成された孔に内嵌めされ、適宜シーラ等によって気密処理が施される。
なおこのフィルタユニット５は図３に示すように、円形側板５１が筐体２の天板２３に形成された孔に内嵌めされ、適宜シーラ等によって気密処理が施される。
そしてこの状態で筐体２内において前記フィルタユニット５を囲繞するように、パンチングメタル等によって形成された通気性の分散板３が配されるものであり、この分散板３の孔からフィルタエレメント５５にパージエアを吹き付けるためのパージ機構６が具えられる。なお前記分散板３には適宜中空糸膜への粉粒体Ｇの固着防止のため伝熱線等の加熱手段を具えるようにしてもよい。
そして前記給気口２０、給液口２１及びドレン口２２に対して、それぞれバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を具えた管路が接続される。また前記流出口５６には排気ポンプＰを具えた管路が接続される。
また前記フィルタユニット５には、偏芯モータ等の適宜の加振機構を具えた加振器７が接続されるものである。
また前記フィルタユニット５には、偏芯モータ等の適宜の加振機構を具えた加振器７が接続されるものである。
本発明の微粒子捕集装置１のうち、中型の装置であり、且つ膜外捕集型の装置は一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の作動態様について説明する。
まずバルブＶ２、Ｖ３を閉じた状態でバルブＶ１を開放するとともに、排気ポンプＰを起動すると、被処理気体Ａは微粒子Ｇを伴って給気口２０から筐体２の内部に導入される。そして被処理気体Ａ及び微粒子Ｇは分散板３の作用によってフィルタエレメント５５の全域にわたって分散されるものであり、図２（ａ）（ｃ）に拡大して示すように、被処理気体Ａのみが中空糸膜の内部に進入し、微粒子Ｇは中空糸膜の外側に付着することとなる。
一方、中空糸膜を通過した被処理気体Ａは排気ポンプＰによって吸引され、外部に排気される。このものは適宜回収されて再利用されることが好ましい。
まずバルブＶ２、Ｖ３を閉じた状態でバルブＶ１を開放するとともに、排気ポンプＰを起動すると、被処理気体Ａは微粒子Ｇを伴って給気口２０から筐体２の内部に導入される。そして被処理気体Ａ及び微粒子Ｇは分散板３の作用によってフィルタエレメント５５の全域にわたって分散されるものであり、図２（ａ）（ｃ）に拡大して示すように、被処理気体Ａのみが中空糸膜の内部に進入し、微粒子Ｇは中空糸膜の外側に付着することとなる。
一方、中空糸膜を通過した被処理気体Ａは排気ポンプＰによって吸引され、外部に排気される。このものは適宜回収されて再利用されることが好ましい。
このような処理を継続し、フィルタエレメント５５が飽和した時点であるいはその前の段階で排気ポンプＰを停止し、微粒子Ｇの回収が図られるものである。具体的にはパージ機構６を機能させ、フィルタエレメント５５に対して気流を吹き付けるものであり、この気流によって中空糸膜の外側に付着していた微粒子Ｇは筐体２内に落下することとなる。
更に続いて、加振器７を機能させて筐体２に振動を加えると、この振動はフィルタユニット５に伝わり、中空糸膜の外側に付着していた微粒子Ｇは筐体２内に落下することとなる。
そしてドレン口２２から、あるいは天板２３を取り外すとともに適宜フィルタユニット５を筐体２から取り外す等して微粒子Ｇを回収するものである。
またメンテナンス時には、給液口２１から微粒子Ｇの溶剤を洗浄液Ｌとして筐体２内に供給し、この洗浄液Ｌに微粒子Ｇを溶解させてフィルタエレメント５５の洗浄を行うとともに、ドレン口２２から外部に排出し、微粒子Ｇ（溶質）の回収を行うものとする。
更に続いて、加振器７を機能させて筐体２に振動を加えると、この振動はフィルタユニット５に伝わり、中空糸膜の外側に付着していた微粒子Ｇは筐体２内に落下することとなる。
そしてドレン口２２から、あるいは天板２３を取り外すとともに適宜フィルタユニット５を筐体２から取り外す等して微粒子Ｇを回収するものである。
またメンテナンス時には、給液口２１から微粒子Ｇの溶剤を洗浄液Ｌとして筐体２内に供給し、この洗浄液Ｌに微粒子Ｇを溶解させてフィルタエレメント５５の洗浄を行うとともに、ドレン口２２から外部に排出し、微粒子Ｇ（溶質）の回収を行うものとする。
〔膜内捕集型の微粒子捕集装置〕
次に中型の微粒子捕集装置１のうち膜内捕集型の装置について説明すると、このものは図４に示すように構成されるものであり、前記筐体２は機密性を維持することのできるように構成され、この筐体２に対し、給気口２０、洗浄液Ｌの給液口２１、ドレン口２２及び排気口２４が形成される。また前記給気口２０の下方にはバッフル板２０ａが具えられる。 なお前記筐体２の容積は、後述するフィルタエレメント５５に対して必要最低限の容積となるようにするものであり、これにより内部雰囲気の加熱、メンテナンスが容易に行われるようにするものであり、更に洗浄液Ｌの使用量を少なくすることができる。
次に中型の微粒子捕集装置１のうち膜内捕集型の装置について説明すると、このものは図４に示すように構成されるものであり、前記筐体２は機密性を維持することのできるように構成され、この筐体２に対し、給気口２０、洗浄液Ｌの給液口２１、ドレン口２２及び排気口２４が形成される。また前記給気口２０の下方にはバッフル板２０ａが具えられる。 なお前記筐体２の容積は、後述するフィルタエレメント５５に対して必要最低限の容積となるようにするものであり、これにより内部雰囲気の加熱、メンテナンスが容易に行われるようにするものであり、更に洗浄液Ｌの使用量を少なくすることができる。
また前記フィルタユニット５は、中空糸膜をフィルタエレメント５５として具えて成るものであり、この実施例では筐体２の内部空間のほぼ半分をフィルタエレメント５５が占めるように多量の中空糸膜が使用される。
そして個々の中空糸膜は、筐体２内をダイアフラム状に仕切るように配された円形側板５１に形成された流入口５７及び同様に筐体２内をダイアフラム状に仕切るように配された円形側板５２に形成された流出口５６に連通されるものであり、流入口５７から中空糸膜の内部に進入した気体が中空糸膜を通過し、排気口２４から外部に排気されるように構成されるものである。なお図示は省略するが、前記流出口５６は開閉が可能な構成とするものである。
またこの状態で筐体２内において前記フィルタユニット５を囲繞するように、パンチングメタル等によって形成された通気性の分散板３が配されるものであり、この分散板３には中空糸膜への粉粒体Ｇの固着防止のため適宜伝熱線等の加熱手段を具えるようにしてもよい。
そして個々の中空糸膜は、筐体２内をダイアフラム状に仕切るように配された円形側板５１に形成された流入口５７及び同様に筐体２内をダイアフラム状に仕切るように配された円形側板５２に形成された流出口５６に連通されるものであり、流入口５７から中空糸膜の内部に進入した気体が中空糸膜を通過し、排気口２４から外部に排気されるように構成されるものである。なお図示は省略するが、前記流出口５６は開閉が可能な構成とするものである。
またこの状態で筐体２内において前記フィルタユニット５を囲繞するように、パンチングメタル等によって形成された通気性の分散板３が配されるものであり、この分散板３には中空糸膜への粉粒体Ｇの固着防止のため適宜伝熱線等の加熱手段を具えるようにしてもよい。
そして前記給液口２１、給気口２０及びドレン口２２に対して、それぞれバルブＶ２、Ｖ４、Ｖ５及び流出口５６を具えた管路が接続される。また前記排気口２４には排気ポンプＰを具えた管路が接続される。
更に前記給気口２０に接続された管路には、フィルタエレメント５５内にパージエアを吹き付けるためのパージ機構６が具えられる。
更に前記給気口２０に接続された管路には、フィルタエレメント５５内にパージエアを吹き付けるためのパージ機構６が具えられる。
本発明の微粒子捕集装置１のうち、中型の装置であり、且つ膜内捕集型の装置は一例として上述したように構成されるものであり、以下この装置の作動態様について説明する。
まずバルブＶ２、Ｖ５を閉じた状態でバルブＶ４を開放するとともに、排気ポンプＰを起動すると、被処理気体Ａは微粒子Ｇを伴って給気口２０から筐体２の内部に導入される。
そして被処理気体Ａ及び微粒子Ｇはバッフル板２０ａの作用によってフィルタエレメント５５内の全域にわたって分散されるものであり、図２（ｂ）に拡大して示すように被処理気体Ａのみが中空糸膜の外部に流出し、微粒子Ｇは中空糸膜の内側に付着することとなる。
一方、中空糸膜を通過した被処理気体Ａは排気ポンプＰによって吸引され、排気口２４から外部に排気される。
まずバルブＶ２、Ｖ５を閉じた状態でバルブＶ４を開放するとともに、排気ポンプＰを起動すると、被処理気体Ａは微粒子Ｇを伴って給気口２０から筐体２の内部に導入される。
そして被処理気体Ａ及び微粒子Ｇはバッフル板２０ａの作用によってフィルタエレメント５５内の全域にわたって分散されるものであり、図２（ｂ）に拡大して示すように被処理気体Ａのみが中空糸膜の外部に流出し、微粒子Ｇは中空糸膜の内側に付着することとなる。
一方、中空糸膜を通過した被処理気体Ａは排気ポンプＰによって吸引され、排気口２４から外部に排気される。
このような処理を継続し、フィルタエレメント５５が飽和した時点であるいはその前の段階で排気ポンプＰを停止し、微粒子Ｇの回収が図られるものえである。具体的にはバルブＶ５及び流出口５６を開放した状態でパージ機構６を機能させ、フィルタエレメント５５の中空糸膜内に気流を吹き付けるものであり、この気流によって中空糸膜の内側に付着していた微粒子Ｇはドレン口２２から外部に取り出されることとなる。
またメンテナンス時には、給液口２１から流入口５７を通じて微粒子Ｇの溶剤を洗浄液Ｌとして中空糸膜内に供給し、この溶剤に微粒子Ｇを溶解させてフィルタエレメント５５の洗浄を行うとともに、流出口５６を通じてドレン口２２から外部に排出し、微粒子Ｇ（溶質）の回収を行うものとする。
〔参考例〕
またメンテナンス時には、給液口２１から流入口５７を通じて微粒子Ｇの溶剤を洗浄液Ｌとして中空糸膜内に供給し、この溶剤に微粒子Ｇを溶解させてフィルタエレメント５５の洗浄を行うとともに、流出口５６を通じてドレン口２２から外部に排出し、微粒子Ｇ（溶質）の回収を行うものとする。
〔参考例〕
次に図５に示すように、微粒子捕集装置１を、超臨界微粒子製造装置を用いて医薬品等の微粒子Ｇを製造する際の捕集器１Ａとして適用した参考例について説明する。
なお前記捕集器１Ａ内は、その内部においてアセチルサリチル酸等の医薬品類の微粒子Ｇを生成するとともに、この微粒子Ｇを被処理気体Ａ（ここでは超臨界流体Ｆ及び助溶媒Ｈが気化したもの）から分離するとともに、これを回収して製品とするために供されるものである。
なお前記捕集器１Ａ内は、その内部においてアセチルサリチル酸等の医薬品類の微粒子Ｇを生成するとともに、この微粒子Ｇを被処理気体Ａ（ここでは超臨界流体Ｆ及び助溶媒Ｈが気化したもの）から分離するとともに、これを回収して製品とするために供されるものである。
なお前記超臨界微粒子製造装置についての詳しい説明はここでは省略するが、このものは溶質Ｍを助溶媒Ｈに溶解させるとともに、超臨界流体Ｆに混合させて得られた溶質溶解超臨界流体Ｓを、捕集器１Ａ内にノズル２５から噴霧して急速に膨張させることにより、所望性状の微粒子Ｇを得るための装置である。
そして前記超臨界微粒子製造装置には、前記超臨界流体Ｆを得るための系が具えられるものであり、図示は省略するが一例としてボンベ内に充填された二酸化炭素をチラーユニットにおいて冷却し、次いでポンプ及び予熱器によって昇圧、昇温することにより臨界点を超えさせるような構成が採られるものである。
因みに二酸化炭素は比較的安価で入手することができ、更に臨界温度が３１．１℃、臨界圧力が７．３８ＭＰａであり、常温、常圧で気体となるため分離操作が容易に行える溶媒である。
そして前記超臨界微粒子製造装置には、前記超臨界流体Ｆを得るための系が具えられるものであり、図示は省略するが一例としてボンベ内に充填された二酸化炭素をチラーユニットにおいて冷却し、次いでポンプ及び予熱器によって昇圧、昇温することにより臨界点を超えさせるような構成が採られるものである。
因みに二酸化炭素は比較的安価で入手することができ、更に臨界温度が３１．１℃、臨界圧力が７．３８ＭＰａであり、常温、常圧で気体となるため分離操作が容易に行える溶媒である。
次に前記捕集器１Ａについて説明すると、このものは図５に示すように、気密状態を維持できるように形成された筐体２と、この筐体２の内部に噴出部を臨ませるようにして配されるノズル２５とを具えて成るものである。
前記ノズル２５は前出の予熱器に接続されるものであり、ここから筐体２内に溶質溶解超臨界流体Ｓが噴出される。
前記ノズル２５は前出の予熱器に接続されるものであり、ここから筐体２内に溶質溶解超臨界流体Ｓが噴出される。
また筐体２の天板２３に形成された排気口２４の下方にはフィルタユニット５が接続されるものであり、この実施例では図２（ａ）に示したフィルタユニット５を二基具えるようにした。
なおこの実施例では膜外捕集型を採用したため、図２（ａ）に示したフィルタユニット５を用いたが、同じく膜外捕集型を採用する場合に図２（ｃ）に示したフィルタユニット５を用いてもよく、更には膜内捕集型を採用する場合に図２（ｂ）に示したフィルタユニット５を用いるようにしてもよい。
なおこの実施例では膜外捕集型を採用したため、図２（ａ）に示したフィルタユニット５を用いたが、同じく膜外捕集型を採用する場合に図２（ｃ）に示したフィルタユニット５を用いてもよく、更には膜内捕集型を採用する場合に図２（ｂ）に示したフィルタユニット５を用いるようにしてもよい。
この実施例で示す微粒子捕集装置１たる捕集器１Ａは一例として上述のようにして構成されるものであり、以下、この装置の作動態様について説明する。なおこの実施例では、溶質Ｍとしてアセチルサリチル酸を用い、溶媒として二酸化炭素の超臨界流体Ｆを用い、更に助溶媒Ｈとしてエタノールを用い、最終的に粒径０．０１ｍｍφ程度の微粒子Ｇを得るとともに、このものを回収する工程について説明を行う。
まず二酸化炭素ガスを、超臨界流体Ｆの圧力が１５ＭＰａＧ、温度が４５〜６０℃となるように昇圧、昇温し、この超臨界流体Ｆと溶質Ｍを溶解させた助溶媒Ｈとを混合して溶質溶解超臨界流体Ｓを生成する。
次いで筐体２内を大気圧とするとともに、ノズル２５から溶質溶解超臨界流体Ｓを噴霧させるものであり、このものは急速に膨張し、溶質溶解超臨界流体Ｓ中の超臨界流体Ｆは瞬時に気化し、更に助溶媒Ｈが速やかに気化し、このとき溶質Ｍたるアセチルサリチル酸が析出されて所望性状の微粒子Ｇが得られることとなる。
そして微粒子Ｇは筐体２の底面及びその付近に堆積して捕集されることとなる。
そして微粒子Ｇは筐体２の底面及びその付近に堆積して捕集されることとなる。
一方、前記気化した超臨界流体Ｆ及び助溶媒Ｈ、すなわち溶媒ガスＦＧ及び助溶媒ガスＨＧは、フィルタエレメント５５の中空糸膜の内部に進入し、これら溶媒ガスＦＧ及び助溶媒ガスＨＧ中の微粒子Ｇは中空糸膜の外側に付着することとなる。
一方、中空糸膜を通過した溶媒ガスＦＧ及び助溶媒ガスＨＧは排気ポンプＰによって吸引され、外部に排気されるとともに適宜回収・再利用される。
一方、中空糸膜を通過した溶媒ガスＦＧ及び助溶媒ガスＨＧは排気ポンプＰによって吸引され、外部に排気されるとともに適宜回収・再利用される。
このような処理を継続し、フィルタエレメント５５が飽和した時点であるいはその前の段階で排気ポンプＰを停止し、微粒子Ｇの回収が図られるものである。
具体的には天板２３を取り外すとともに、筐体２の底面及びその付近に堆積していた微粒子Ｇを回収するものである。
もちろんこのような作業に先立って、実施例１及び２で説明したパージ機構６あるいは加振器７を機能させ、フィルタエレメント５５に対して気流を吹き付け、この気流によって中空糸膜の外側に付着していた微粒子Ｇを筐体２内に落下させておくようにすることもできる。
具体的には天板２３を取り外すとともに、筐体２の底面及びその付近に堆積していた微粒子Ｇを回収するものである。
もちろんこのような作業に先立って、実施例１及び２で説明したパージ機構６あるいは加振器７を機能させ、フィルタエレメント５５に対して気流を吹き付け、この気流によって中空糸膜の外側に付着していた微粒子Ｇを筐体２内に落下させておくようにすることもできる。
更にまたフィルタユニット５を筐体２から取り外し、微粒子Ｇの溶剤たる洗浄液Ｌによって洗浄し、この洗浄液Ｌに微粒子Ｇを溶解させるとともに、この溶液から洗浄液Ｌを気化させて微粒子Ｇ（溶質）の回収を行うものとする。
もちろん実施例１及び２で説明したように、筐体２に対して給液口２１及びドレン口２２を設け、天板２３を取り外すことなく洗浄を行えるようにすることもできる。
もちろん実施例１及び２で説明したように、筐体２に対して給液口２１及びドレン口２２を設け、天板２３を取り外すことなく洗浄を行えるようにすることもできる。
１ 微粒子捕集装置
１Ａ 捕集器
２ 筐体
２０ 給気口
２０ａ バッフル板
２１ 給液口
２２ ドレン口
２３ 天板
２３ａ 底板
２４ 排気口
２５ ノズル
３ 分散板
５ フィルタユニット
５０ ハウジング
５１ 円形側板
５２ 円形側板
５３ ポール
５５ フィルタエレメント
５６ 流出口
５７ 流入口
６ パージ機構
７ 加振器
８ 支持脚
Ａ 被処理気体
Ｆ 超臨界流体
ＦＧ 溶媒ガス
Ｇ 微粒子
Ｈ 助溶媒
ＨＧ 助溶媒ガス
Ｌ 洗浄液
Ｍ 溶質
Ｐ 排気ポンプ
Ｓ 溶質溶解超臨界流体
Ｖ１ バルブ
Ｖ２ バルブ
Ｖ３ バルブ
Ｖ４ バルブ
Ｖ５ バルブ
１Ａ 捕集器
２ 筐体
２０ 給気口
２０ａ バッフル板
２１ 給液口
２２ ドレン口
２３ 天板
２３ａ 底板
２４ 排気口
２５ ノズル
３ 分散板
５ フィルタユニット
５０ ハウジング
５１ 円形側板
５２ 円形側板
５３ ポール
５５ フィルタエレメント
５６ 流出口
５７ 流入口
６ パージ機構
７ 加振器
８ 支持脚
Ａ 被処理気体
Ｆ 超臨界流体
ＦＧ 溶媒ガス
Ｇ 微粒子
Ｈ 助溶媒
ＨＧ 助溶媒ガス
Ｌ 洗浄液
Ｍ 溶質
Ｐ 排気ポンプ
Ｓ 溶質溶解超臨界流体
Ｖ１ バルブ
Ｖ２ バルブ
Ｖ３ バルブ
Ｖ４ バルブ
Ｖ５ バルブ
Claims (6)
- 機密性を維持することのできる筐体と、この筐体内に配されたフィルタユニットとを具え、前記筐体に形成された給気口に供給される被処理気体中の微粒子を分離するように構成された装置において、前記フィルタユニットは、一対の円形側板の間をポールによって連結して成るハウジング内に、中空糸膜によって形成されたフィルタエレメントを具えて成るものであり、個々の中空糸膜が、一方の円形側板に形成された流出口に連通状態 とされ、更に前記フィルタユニットを囲繞するように通気性の分散板が設けられ、この分散板によって、フィルタエレメントの全域にわたって分散された被処理気体及び微粒子のうち、中空糸膜の表面からその内部に進入した被処理気体のみが、前記円形側板に形成された流出口を通じて外部に排気され、中空糸膜の外側に微粒子が付着するように構成されたものであることを特徴とする微粒子捕集装置。
- 機密性を維持することのできる筐体と、この筐体内に配されたフィルタユニットとを具え、前記フィルタユニットに形成された流入口に供給される被処理気体中の微粒子を分離するように構成された装置において、前記フィルタユニットは、一対の円形側板の間をポールによって連結して成るハウジング内に、中空糸膜によって形成されたフィルタエレメントを具えて成るものであり、個々の中空糸膜が、一方の円形側板に形成された流入口に対して連通状態とされ、更に他方の円形側板に形成された流出口に対して連通状態とされることにより、流入口から中空糸膜の内部に進入した被処理気体及び微粒子のうち、被処理気体のみが中空糸膜を通過して外部に排気され、中空糸膜の内側に微粒子が付着するように構成されたものであることを特徴とする微粒子捕集装置。
- 前記中空糸膜によって分離された微粒子を回収するための機構を具えたことを特徴とする請求項１または２記載の微粒子捕集装置。
- 前記微粒子を回収するための機構は、フィルタユニットを加振するものであることを特徴とする請求項３記載の微粒子捕集装置。
- 前記微粒子を回収するための機構は、フィルタユニットをパージするものであることを特徴とする請求項３記載の微粒子捕集装置。
- 前記フィルタユニットは、メンテナンス時に洗浄されるものであることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の微粒子捕集装置。
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