JPH03224621A - 濾過機およびその使用方法 - 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１ 本発明は、液体や気体中に混入している固形物、不純物
、菌類等を除去するための濾過機およびその使用方法に
関し、特に逆洗を効率良くかつ容易に実施できる濾過機
に関する。

［従来の技術］ 従来、液体や気体の濾過機には多種多様なものがある。

これらを大別すると、砂濾過のような粒状物を充填した
層を通すことにより固形物や不純物を除去するものと、
カートリッジフィルターなどのようにある範囲の固定し
たポアサイズをもったエレメントで固形物や不純物を捕
捉、除去するものとがある。

いずれの方式も濾過材間の間隙（ポアサイズ）の大きさ
で固形物や不純物を捕捉することを基礎としている。砂
濾過のような粒状物充填方式やデプス型フィルターのよ
うな層濾過形式のものは、このほかに濾過材間陣中での
微粒子の熱運動などにより固形物などが濾過材に衝突、
捕捉される作用をもっている。

数的に表面濾過形式のものより層濾過形式のものの方が
固形物や不純物の捕捉率が高く、その保持率もよい。ま
た、逆洗洗浄については、砂濾過のような粒状物充填方
式の方が逆洗流により濾過材が展開されるので、捕捉保
持した固形物や不鈍物を剥離洗浄する性能が高く、カー
トリッジフィルターなどでは逆洗が困難なことが多い。

濾過材の洗浄については、一般に濾過運転時と逆の流れ
方向に洗浄流体を流通して濾過材を洗浄しているが、こ
の方法では洗浄時に弁などによって濾過機の流れ方向を
切り換えることが必要となり、そのために濾過機の前後
にそれぞれ切り換え弁を装備しなければならない。粒状
物充填方式のものは逆洗が容易である反面、充填粒状物
の間隙（ポアサイズ）がカートリッジフィルターのよう
に極小（ミクロン単位）にはできず、濾過精度をミクロ
ン単位に高めるには凝集剤や濾過助剤の注入を行うこと
が必要となり、また、濾過流速が小さいので、濾過層が
大きくなるという問題がある。

カートリッジフィルターなどでは数ミクロンまたは１ミ
クロン以下の高度な濾過精度をもたせることが可能であ
るが、洗浄が困難でそのために使い捨てにしなければな
らないという問題がある。

このような問題点を解決するために、カートリッジフィ
ルターのような簡易さと制御された１１過績度な持ち、
しかも、砂１ＪＩｌ過のような洗浄再使用ｒｉＪ能で、
洗浄操作が簡単なものとして特開昭６３−２！１４９１
１号の濾過機が提案されている。

［発明か解決しようとする３列コ 特開昭６３−２９４９１１　号の濾過機は、線材を畳折
または編み目状に編織し、筒または袋状に形成した一６
１！過エレメントの外側または内側から流体を流通させ
、このとき、濾過エレメントは編み目が縮小する方向に
力を作用させ、密となった線材間で流体中の固形物や不
純物が捕捉される。一方、逆洗時には、編み目を縮小し
ている力をほぐし目開きさせた状態で洗浄流体により逆
洗を行っている。

しかしながら、Ｅ記濾過機は、線材間の間隙により固形
物や不純物を除去するため、線材間の間隙（ポアサイズ
）を数ミクロン以下の大きさで制御することは困難であ
り、さらに筒状または袋状に形成されているため濾過面
積か小さいという問題点かあった。

本発明の目的は、ポアサイズが零点数ミクロンから数ミ
クロンという非常に小さい領域で制御された細孔径を有
し、しかも、砂濾過のように洗浄再使用６■能で、洗浄
操作か簡単な濾過機を提供することにある。

［２１題を解決するための手段コ すなわち、本発明の濾過機は、結晶性重合体を溶融賦形
してなる中空糸濾過膜と、該中空糸に印加する張力を調
整するための張力調整手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の濾過機の使用方法は、上記の濾過機を濾
過手段として使用した後、該濾過機内の中空糸を延伸し
て中空糸壁面の細孔の孔径を増大させた後、濾過時とは
逆方向に流体を流して中空糸の洗浄を実施することを特
徴とする。

［作用］ 本発明においては、延伸操作により空孔を発生させた延
伸中空糸を濾過膜として用い、その外側からまたは中空
糸内部側から流体を流通させる。

このとき、あらかじめ配設された所定の粗孔径を有する
中空糸をそのまま用いてもよいし、あるいは除去する固
形物や不純物の大きさに応して、中空糸の延伸倍率を設
定し、壁面に所望の孔径の細孔を形成し、その孔径の大
きさにより流体中の固形物や不純物を捕捉する。結晶性
重合体を溶融賦形してなる未延伸中空糸は、延伸操作に
より壁面の孔径を０〜２．０４ｍ、空孔率を０〜８０％
の範囲で制御することができる。中空糸を延伸すると、
延伸倍率の増加につれて中空糸の壁面に空孔が発生し、
更に空孔の孔径は拡大する。延伸された多孔質中空糸は
、熱セットを行わないと弾性回復力（収縮力）が非常に
大きく、延伸中空糸を緩和させると空孔の孔径はたんた
ん小さくなり元にもどる。したがって、中空糸の壁面の
孔径および空孔率を上記範囲で可逆的に制御することか
可能である。

更に、中空糸壁面に発生した空孔は、壁の厚み方向に多
数積層されているため固形物や不純物の捕捉率が高く、
その保持率も良い。また、中空糸膜は単位体積当りの膜
面積を非常に大きくすることができるため、！道機を小
さくすることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明を更に詳細に説明する。

本発明の濾過機は、濾過膜としての中空糸１と、中空糸
に印加する張力を調整する張力調整手段２とを必須構成
要素として備え、更に通常は濾通機本体を形成するハウ
ジング３と、中空糸を固定し、かつ中空糸を濾Ａ膜とし
て機能させるための仕切部材としてのポツティング材４
とを有している。

中空糸ｌは結晶性重合体を溶融賦形して形成されたもの
である。ここに用いられる結晶性重合体としては、溶融
賦形延伸法により多孔質化が０Ｔ１１ヒな素材であれば
どの重合体でもよいが、ポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリ４−メチルペンテン−１等ポリオレフィン系およ
びポリフッ化ビニリデン、テトラフロロエチレン等フッ
素系の結晶性重合体が好ましい。

中空糸１は延伸処理により微多孔質化されたものてもよ
いし、未延伸糸あるいは延伸が不十分で微多孔質化され
ていない中空糸でもよい。微多孔質化された中空糸の場
合には、ボッティング部でのポツティング材との接着性
か良好であり、張力調整手段の移動が比較的少ない量で
中空糸の細孔径の変動が可能である。

逆に未延伸糸の場合には、延伸条件を選定することによ
り、細孔径を比較的自由に選定することができる。また
、中空糸の弾性回復力が大きい方が細孔径の変動が容易
なので、中空糸は熱セットされていないものであること
が望ましい。

また、一般に未延伸中空糸を延伸して多孔質化する場合
、熱延伸上程を併用した方が孔径、空孔率の大きなもの
が得られることが知られている。

したがって、張力調整手段による中空糸の延伸は熱延伸
を採用した方が、細孔径の制御の上からは好ましい。な
お、熱延伸に好適な温度と熱セットに好適な温度とは異
り、また、これらは結晶性重合体の柿順によっても太る
ので一律に規定できないか、熱延伸温度の万か低いので
熱セットが生じない状態で熱延伸することは可能である
。例えば結晶性重合体か高密度ポリエチレンであれば、
熱延伸に適した温度は８０〜１１０℃であり、方、熱セ
ットに適した温度は１１５〜１２５℃である。

本発明の濾過機に配設される張力調整手段は、濾過機内
に配設された中空糸に張力を加えて所望の倍率まで濾過
機内の中空糸を均一に延伸することにより、未延伸均質
中空糸を微多孔質化し、あるいは微多孔質中空糸の細孔
径を均一に増大させることが可能であるとともに、逆に
張力を解除して中空糸の細孔径を所望の値まで均一に縮
小させる緩和処理ができる機能を有するものである。

第１図は本発明の濾過機−例の模式図であり、第２図は
濾過機の断面図を示した図である。ハウジング３内には
多数本の中空糸１がループ状に収納されており、これら
中空糸１はそれぞれの開口端を出口１１に開口させてボ
ッティング材４により固定されている。濾過機本体内の
処理流体側と被処理流体側との気密は中空糸１と中空糸
１を固定したボッティング材４とで保っている。中空糸
１は他方を張力調整手段２の中空糸集束部材５により集
束保持されている。張力調整手段２にはネジを備えたり
ラド６があり、ロッド６は貫通スリーブ７を通ってハウ
ジング３の外部上方へ伸びている。貫通スリーブ７はハ
ウジング３の天板に気密固着されロッド６か貫通するた
めに設けられている。貫通スリーブ７とロッド６の間に
はシール８で気密を保持している。ロッド６のネジ部に
はハンドル９が取付けられ、このハンドル９を回転させ
ることにより張力調整手段を上下させ、中空糸集束部材
５を上下させ中空糸１を延伸または緩和処理することか
でき、中空糸１の壁面に細孔を発生させたり、孔径の拡
大、縮小を制御することができる。ハウジングには、被
処理流体の人口１０と処理流体の出口１１とが設けられ
ている。

第３図は中空糸を延伸した時の多孔質中空糸膜のラメラ
禎層構造を示した模式図である。結晶性重合体を溶融賦
形して得られた未延伸中空糸を延伸すると第３図のよう
な構造が中空糸の壁の厚み方向に形成される。積層ラメ
ラ１３とミクロフィブリル１２、ミクロフィブリル集合
体１５の間に空孔１４が形成されている。この状態で被
処理流体は第１．２図の矢印で示すように人口１０から
図示しないポンプなどにより濾過機本体の内部へ送られ
中空糸を通って出口＋１１より排出される。この際、中
空糸壁に発生した空孔により被処理流体中の固形物や不
純物が捕捉され濾過作用をなされる。濾過開度は延伸操
作により積層ラメラ間の距離を変え、空孔の大きさを変
えることにより制御できる。

逆洗浄の場合には、ハンドル９を延伸方向に回転させ、
中空糸集束部材５をト方に持ち上げ、中空糸１の延伸倍
率を高くする。延伸倍率を高くすることにより積層ラメ
ラ間が大きくなるに伴い空孔も大きく拡大される。空孔
が拡大された状態で第１．２図と逆の方向に洗浄流体を
流すことにより、中空糸１に捕捉されていた被流体中の
固形物や不純物は中空糸ｌから簡単に剥離され、人口ｌ
Ｏから排出される。この逆洗浄操作時には図示しない切
り換え弁などにより濾過機前後の流路を切り換えて流れ
方向を制御すればよい。また２逆洗浄操作後は、ハンド
ル９を張力を解除するよう逆方向に回転させ、濾過状態
に戻すことにより中空糸は緩和処理され、中空糸壁の空
孔の孔径も元に戻り再使用が可能である。

第４図は本発明の濾過機の別の態様を示したもので、中
空糸か濾過機内に！型で収納されている。すなわち、中
空糸の一方の開口端は出口１１に開［−１させてボッテ
ィング材４で固定されているが、他方は中空糸の開Ｌ１
＠を開口させない状態で接着材等により集束部材１６に
固定されている。

張力調整手段２により集束部材１６を移動させることで
、中空糸に加わる張力を調整し、中空糸の壁面に形成さ
れた細孔の孔径を変化させることができる点では、第１
図の濾過機と全く同様の機能を有している。

［発明の効果コ 本発明の濾過機によれば、カートリッジ型の濾過機で孔
径を数ミクロン以下のオーダーで制御された濾過結反を
保ちながら、従来困難であった逆洗浄による中空糸の十
分な再生を中空糸の延伸および緩和操作による孔径の制
御により簡単に実現することができる。

特に逆洗時に中空糸壁面の細孔の孔径を拡大させるので
捕捉物が容易に剥離でき、洗浄水量と洗浄時間が大幅に
少なくなり、濾過効率の改善と再生使用による大幅な経
済的メリットを提供することができる。更に、中空糸を
用いているために膜面積を大きくできるためコンパクト
な濾過機が実現できる。また、中空糸壁の厚み方向に濾
過層が積層されているため、固形物や不純物の捕捉率が
高く、保持率も良い濾過機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の濾過機の一例を示した模式図であり、
第２図はその断面図である。第３図は中空糸が延伸され
空孔が発生した時のラメラ積層構造を示した模式図であ
る。第４図は、本発明の濾過機の他の態様例を示す模式
断面図である。 １・・・中空糸　　　　　　２・・・張力調整手段３・
・・ハウジング　　　　４・・・ボッティング材５・・
・中空糸集束部材　　６・・・ロンドア・・・貫通スリ
ーブ　　　８・・戸シール９・・・ハンドル　　　　　
１０・・・入口１１・・・出口 １２・・・ミクロフィブリル １３・・・積層ラメラ　　　１４・・・空孔１５・・・
ミクロフィブリル集合体 １６・・・集束部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）結晶性重合体を溶融賦形してなる中空糸濾過膜と、
   該中空糸に印加する張力を調整するための張力調整手段
   とを備えたことを特徴とする濾過機。 ２）請求項１記載の濾過機を濾過手段として使用した後
   、該濾過機内の中空糸を延伸して中空糸壁面の細孔の孔
   径を増大させた後、流体を濾過時とは逆方向に流して中
   空糸の洗浄を実施することを特徴とする濾過機の使用方
   法。