JPH06182161A - 中空糸型カートリッジフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、細菌、微粒子などを除去するため
に使用する液体ろ過用の中空糸型カートリッジフィルタ
ーに関するものである。 【構成】 最大引っ張り応力が４５Kg/cm²以上、最大伸
びが３０％以上、内径に対する外径の比が１．４〜１．
８、内径が、 Ｐ_P ＝Ｐ_B −〔ｑ・ｌ／Ｋ_P ＋（２Ａ／Ｋ_F ）・ cosh
（Ｋ・Ｌ）〕 で与えられる値の−２０〜＋３０％以内で、かつ水透過
係数が１０００ l/m² ・hr・Kg/cm²以上の中空糸をルー
プ状に折り返し、折り返し部の他端を開口するようにし
てその収納ケースとともに１０〜２０mmの長さで集束固
定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、細菌、微粒子などを除
去するために使用する液体ろ過用の中空糸型カートリッ
ジフィルターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】流体のろ過用カートリッジフィルターと
して多数の折りひだをつけたフィルム状膜を有孔二重円
筒の間の空間に充填したいわゆるプリーツ型カートリッ
ジフィルターが主として用いられてきたが、近年、ろ過
速度を更に大きくしたり、逆洗ができるようにするため
にプリーツ膜に替えて中空糸膜を用いたものが開発され
るようになってきた。

【０００３】プリーツ型カートリッジフィルターは、各
社の製品が交換できるようにデザインが統一されている
ので、中空糸膜を用いた場合でもこれらと同じように互
換できることが望ましく、従来から種々の工夫がされて
きた。

【０００４】例えば、特開昭６２−７４４０８号公報に
は、プリーツ型カートリッジフィルターの有孔内筒の代
わりに無孔内筒を使用し、有孔外筒との間の空間に中空
糸を充填し、その上下両端を中空糸が開口するようにそ
れぞれポッティング材で集束固定したのち外部との液体
通路を有するキャップをその上下両端に接続してプリー
ツ型カートリッジフィルターと互換できるカートリッジ
フィルターが記載されている。

【０００５】また、特開昭６４−３０６０５号公報に
は、プリーツ型カートリッジフィルターの有孔外筒のみ
を利用し、この中に中空糸を充填して一端をポッティン
グ材で密封し、他端を中空糸が開口するようにして外筒
とともに集束固定したのち外部との液体通路を有するキ
ャップを接続してプリーツ型カートリッジフィルターと
互換できるようにしたものが記載されている。

【０００６】しかし、これらの中空糸型カートリッジフ
ィルターはかならずしも中空糸の長所とプリーツ型カー
トリッジフィルターとの互換性を充分に満足したものと
は言えない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】先ず、カートリッジフ
ィルターのデザインに関する問題点を指適すると、前記
のいずれの場合においても中空糸の両端がポッティング
材で集束固定されている。更に、特開昭６２−７４４０
８号公報ではプリーツ型カートリッジフィルターのデザ
インに似せるあまり、中空糸の充填容積が犠牲にされて
いるのでろ過速度が大きくならないものになっており、
特開昭６４−３０６０５公報では中空糸の充填量を増す
ために内筒を除去したので内筒の中にカートリッジフィ
ルター固定用のボルトを通すハウジングには適用できな
いものになっている。また、いずれの場合についても共
通に指適できるが、カートリッジフィルター用として適
切な設計がなされた中空糸が使用されているとは言えな
い。

【０００８】本発明の目的は、これらの欠点を解消して
カートリッジフィルター用として適切に設計された中空
糸を用いた、すべてのプリーツ型カートリッジフィルタ
ーと互換できる中空糸型カートリッジフィルターを提供
することにある。

【０００９】ところで、中空糸の外側から液体をろ過す
るときには中空糸の内側を流れるろ過液の圧力損失が大
きな問題になる。一方、この圧力損失を少なくするため
に中空糸を太くするとフィルターケースの中に充填でき
る中空糸の有効面積が小さくなる。したがって、圧力損
失と有効面積は相反する性質を持つことになり、最適な
太さが存在することが予想される。本発明者は、適当な
モデル液のろ過現象についてその物質収支式から解析的
に解が得られ、この解からろ過速度を最大にする中空糸
の太さを決定できることを見出した。しかしながら、従
来の中空糸を用いたカートリッジフィルターには人工
肺、血漿分離器など医療器用に開発された中空糸、ある
いは限外ろ過膜として開発された中空糸がそのまま利用
されており、最適なものではない。

【００１０】また、医療目的の使用条件や限外ろ過にお
ける使用条件に比べてカートリッジフィルターは一般工
業用として過酷な条件のもとで使用れる。したがって、
中空糸にはろ過圧力だけでなく大量に液体をろ過する際
に生じる中空糸への振動及び引っ張り荷重にも耐える強
度と柔軟性が要求される。

【００１１】また、中空糸の有効長を可能なかぎり大き
くするためにはポッティング材による容積損失をできる
だけ少なくする必要があるが、前記のように従来の中空
糸型カートリッジフィルターでは中空糸の両端がポッテ
ィング材で集束固定されている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、このような
要求を実現するための手段を鋭意研究した結果本発明に
至った。すなわち、本発明は、最大引っ張り応力が４５
Kg/cm²以上、最大伸びが３０％以上、内径に対する外径
の比が１．４〜１．８、内径が後述の数８の最大として
与えられる値の−２０〜＋３０％以内で、かつ水透過係
数が１０００ l/m² ・hr・Kg/cm²以上の中空糸をループ
状に折り返し、折り返し部の他端を開口するようにして
その収納ケースとともに１０〜２０mmの長さで集束固定
したことを特徴とする中空糸型カートリッジフィルター
である。

【００１３】

【作用】本発明の中空糸型カートリッジフィルターは、
過酷な使用条件にも耐え、最大のろ過速度が得られるよ
うに設計された中空糸が効率的に充填されており、従来
のプリーツ型カートリッジフィルターと同様に使用でき
るだけでなく、プリーツ型カートリッジフィルターだけ
でなく従来の中空糸型カートリッジフィルターに比べて
もろ過速度が大きく、逆洗もできるのである。

【００１４】

【実施例】次に添付図面に示した実施例に基づき更に本
発明の詳細を説明する。図１（ａ）は、カートリッジフ
ィルター用に使用する中空糸を最適設計するためのモデ
ル図である。一端がループ状（又はＵ字状）に折り返さ
れた中空糸５（多数の中空糸の内の２本を代表的に例示
している）は、他端で端部が開口するようにしてケース
２にポッティング材６で集束固定されている。水は入り
口１３からケース２の中に入り、中空糸５の外側から内
側に向かってろ過され、中空糸の中を通って端部から出
る。図１（ｂ）はこのろ過現象の物質収支式をえるため
の中空糸５の部分拡大図である。中空糸の外側では水の
圧力が同じであるとみなすことができるので物質収支式
は簡単になり、解析的に次の数８で示す解が得られる。

【００１５】

【数８】Ｐ_P ＝Ｐ_B −〔ｑ・ｌ／Ｋ_P ＋（２Ａ／Ｋ_F ）
・ cosh （Ｋ・Ｌ）〕 ただし、記号はそれぞれ以下の意味である。 Ｐ_P ：中空糸の内側の水のポッティング材との界面位置
における圧力、 Ｐ_B ：中空糸の外側の水の圧力（位置によらず一定）、 ｑ：中空糸１／２本当たりのろ過流量で、総ろ過流量
（カートリッジフィルターのろ過速度）Ｑ及び中空糸本
数Ｎと次式の関係にある。

【数９】ｑ＝Ｑ／２Ｎ

【数１０】２Ｎ＝εＤ² ／ｄ_o ² Ｄ：ケースの内径、 ε：中空糸充填率、 ｄ_o ：中空糸の外径、 ｌ：ポッティング部分の長さ、 Ｋ_p ：次式で表される変数である。

【数１１】Ｋ_p ＝πｄ_i ⁴ ／１２８μ ｄ_i ：中空糸の内径、 μ：水の粘度、 Ａ：次式で表される変数である。

【数１２】Ａ＝Ｋ・ｑ／２sinh（Ｋ・Ｌ） Ｋ：次式で表される。

【数１３】Ｋ² ＝Ｋ_F ／Ｋ_P

【数１４】Ｋ_F ＝πｄ_O ・Ｋ_M Ｌ：中空糸の有効長さ Ｋ_M ：外径基準の中空糸の水透過係数。

【００１６】他に制限がなければ数８で表される物質収
支式の第２項を最小にすることによって中空糸の内径を
決定することができる。しかしながら、前述のように中
空糸は、ろ過圧力、ろ過時あるいはろ過の瞬間停止、始
動時に発生する振動及び引っ張り荷重に耐える強度を持
たなければならない。

【００１７】中空糸が外圧を受けたときに潰れをおこさ
ない範囲は、圧縮応力が同じであるならば中空糸の内径
に対する外径の比によって定められる (例えば、小栗富
士雄、小栗達男共著、標準機械設計図表便覧、共立出版
(株) 参照）。一方、カートリッジフィルターが一般工
業用として使用できるためには３〜６Kg/cm²のろ過圧力
に耐えなければならない。本発明に使用しうる透水速度
を持つ中空糸では、内径に対する外径の比はおよそ１．
４〜１．８必要である。また、前記の振動あるいは引っ
張り荷重に対しては、上記の内径に対する外径の比の範
囲では、中空糸の内径がおよそ３００μｍ以上で、引っ
張り応力はおよそ４５Kg/cm²以上必要であることを見い
だした。

【００１８】したがって、これらの寸法範囲内で数８の
第２項が最小になるようにすればろ過速度が最大になる
中空糸を設計することができる。

【００１９】また、ろ過時あるいはろ過の瞬間停止、始
動時には中空糸のポッティング材で固定された部分と固
定されていない部分との界面に集中的に振動荷重が発生
する。中空糸が柔軟でなければこの部分で中空糸に亀裂
や切断が生じる。したがって、中空糸は引っ張り強度だ
けでなくこの荷重に耐える伸びも必要である。中空糸の
引っ張り強度が前記のように４５Kg/cm²以上であれば伸
びは３０％以上必要である。

【００２０】中空糸の外径基準の水透過係数が１０００
l/m² ・hr・Kg/cm²未満の場合には、中空糸の内側を流
れるろ過水の圧力損失は小さく、中空糸を細くして膜面
積を大きくする方がカートリッジフィルターとして大き
なろ過速度がえられる。すなわち、このような中空糸に
は現実的な最適設計値がなく、また水透過係数が小さい
のでカートリッジフィルターには不向きである。したが
って、本発明に使用する中空糸の水透過係数は、１００
０ l/m² ・hr・Kg/cm²以上、更に好ましく３０００ l/m
² ・hr・Kg/cm²以上である。

【００２１】ここで、数８の括弧内第１項はポッティン
グ材の長さｌに比例している。したがって、この長さは
短い方がよいが、強度上１０〜２０mmは必要である。

【００２２】前記の公知のカートリッジフィルターのよ
うに外筒（ケース２）だけを利用し、図１のようにその
中に一端をループ状に折り返した中空糸を充填してもよ
いが、プリーツ型カートリッジフィルターとの互換性及
びスケールアップの容易さから内筒を有する方が更に好
ましい。プリーツ型カートリッジフィルターは、各社の
製品が互換できるようにデザインがほぼ標準化されてお
り、外寸法は直径がおよそ７０mmで長さはおよそ２５cm
である。大量にろ過する場合にはこのカートリッジを直
列及び並列に多数接続して用いる。前記の内筒は、カー
トリッジを直列に接続するときに固定用ボルトを通すた
めにも利用される。この内筒は、プリーツ状に折り畳ん
だ膜の収納面積を最大にするために外筒の内径の１／２
の外径になっている。しかしながら、ろ過液の圧力損失
及び固定用ボルトの直径から見るとこの径はあまりにも
大きい。したがって、中空糸膜を使う場合には、この内
筒外径が外筒の内径の１／５〜１／３になるようにすべ
きである。

【００２３】図２は、本発明の好適な実施態様を示すカ
ートリッジフィルターの略図である。その概略構造は、
無孔内筒１をほぼ同芯状に有孔外筒２（前述のケース２
に対応する構成）内に配設するとともに、該内筒１の一
端を外筒２の底３に固着し、外筒２の開放端にはキャッ
プ４を密封状態で接続し、また内筒１と外筒２の間には
ループ状（又はＵ字状）に中央部を折り返した複数の透
水性中空糸５，…を配設し、かつその両端を一側にまと
めて前記内筒１の開放端と共に外筒２の開放端側にポッ
ティング材６で集束固定したものである。

【００２４】更に詳しくは、図２及び図３に示すよう
に、複数の透水性中空糸５は、無孔内筒１と、外周面に
孔７を持つ外筒２の間の空間に収納されている。無孔内
筒１と有孔外筒２はほぼ同芯状に配置され、該外筒２に
は内筒１と連通する内筒部分８を除いて無孔の底３を有
する。中空糸５は底３の近傍でループ状に折り返され、
他端は内筒１とともに端部が開口するように外筒２とポ
ッティング材６で集束固定されている。これらの開口部
分と外部との流体通路９を有するキャップ４は外筒２と
接続されている。即ち、前記内筒１の内部と内筒部分８
及び流体通路９とは直線状に貫通し、後述のボルトにて
ハウジングに取付けられるようにしている。

【００２５】内筒１、外筒２及び底３には通常、ポリ塩
化ビニル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリプロ
ピレン、ＡＢＳ樹脂などのプラスチック材料を用いる
が、一体成形品であってもよく、それぞれを超音波溶着
などで接着してもよい。

【００２６】多数の中空糸５は内筒１と外筒２の間の空
間の円筒軸に垂直な断面積に対して中空糸の外径断面積
の合計が４０〜６０％になるように充填される。中空糸
は公知の遠心注型法によってエポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、シリコン樹脂などのポッティング材６で中空糸と内
筒の端部が開口するようにして内筒及び外筒とともに集
束固定される。

【００２７】内筒１は、図４で示すように、このカート
リッジを複数直列に接続するときに使用する固定用ボル
トの通し穴であり、かつ下段のフィルターのろ過液の通
路にもなっている。図示したものは、本発明の中空糸型
カートリッジフィルター１０をハウジング１１内にガス
ケット１２を介して直列に３本並べたものを示し、ハウ
ジング１１には入口１３と出口１４を有し、内筒１を通
るボルト１５で固定される。処理液は、入り口１３から
ハウジング１１内に送られ、中空糸型カートリッジフィ
ルター１０の外筒２の孔７を通って中空糸５の外側から
内側へとろ過される。ろ過液は中空糸５の内側を通って
キャップ４とポッティング材６とで形成された集合室１
６に集められ、上段のカートリッジフィルターには流体
通路９及び内筒１を通って送られる。最上部のカートリ
ッジフィルターのろ過液通路９はハウジング１１のろ過
液出口１４に接続している。

【００２８】外筒だけを利用した図１の構造の中空糸型
カートリッジフィルターに対する図２の構造のものの利
点は以下の説明によって明らかである。数８で決定され
るろ過速度が最大になる最適中空糸の内径は中空糸が長
くなると太くなるので、例えば上記の標準サイズの２倍
あるいは３倍にしたときにはそれぞれの長さで最大のろ
過速度がえられるように変えなければならない。しか
し、太くすることによって中空糸の収納膜面積は小さく
なるので結局標準サイズのものを２あるいは３段接続し
たときに比べてろ過速度は小さくなる。したがって、経
済的にも性能的にも図２の構造の方が優れている。

【００２９】中空糸にはポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリテトラフロロエチレン、ポリフッ化ビニリデ
ン、セルロースアセテート、再生セルロース、ポリスル
ホンなど種々の材質からなるものを使用することができ
る。これらのうちポリスルホンは他の素材に比べてろ過
速度が大きいだけでなく、強度及び耐熱性も高いので特
に好ましい。

【００３０】以下、具体例によって更に本発明を詳細に
説明する。

【００３１】中空糸の水透過係数は、折り返した長さが
約１０cmの中空糸２〜３本を、内径６mm、外径８mm、長
さ１５cmのガラス管の中に入れ、中空糸の端部が開口す
るようにウレタン樹脂で集束固定して作成したミニフィ
ルターを用いてろ過圧力を変えながら水のろ過速度を測
定し、各圧力での測定値をl/m²・hr・Kg/cm²の単位で表
し、ろ過圧力０に外挿したときの値で表した。ろ過には
分画分子量がおよそ６万の限外ろ過膜でろ過した２３〜
２７℃の水道水を使用し、測定温度の水の粘度を乗じて
ろ過速度を２０℃に補正した。

【００３２】（実施例１）図５は、図１の内径が６１mm
（Ｄ）の有孔外筒２の中に、内径に対する外径の比が
１．６で一端をループ状に折り返した平均有効長（ポッ
ティング材にふれていない中空糸の長さ）１９cm（Ｌ）
の中空糸５を外筒の内径断面積に対する中空糸の外径断
面積の合計の比率（充填率）が５５％（ε）になるよう
に充填し、中空糸の他端をポッティング材６で１５mm
（ｌ）集束固定したのちキャップ４を接続したカートリ
ッジフィルターを用いて粘度０．０１ポイズ（μ）の２
０℃の水をろ過するときろ過圧力が最小になる（換言す
れば同じ圧力でろ過速度が最大になる）中空糸の内径、
すなわち最適内径（ｄ_i ）を、水透過係数（Ｋ_M ）を１
０００〜１００００ l/m² ・hr・Kg/cm²の範囲で変えて
数８によって計算した結果を示している。

【００３３】図５の曲線ａは水透過係数に対応した最適
内径を、曲線ｂは最適内径の中空糸を用いたカートリッ
ジフィルターで２０℃の水をろ過圧力０．１Kg/cm²でろ
過したときのろ過速度、すなわち最大ろ過速度を示す。
中空糸の内径が最適値の−２０〜＋３０％以内であれば
最大ろ過速度に対する減少量はおよそ５％以内である。

【００３４】最適内径は、水透過係数が３０００ l/m²
・hr・Kg/cm²以下になると急に細くなり、１０００l/m²
・hr・Kg/cm²未満になると更に急速に細くなり０に近づ
く。あまりにも細い中空糸は生産性の点から現実的では
ない。したがって、本発明に使用しうる中空糸の水透過
係数は１０００ l/m² ・hr・Kg/cm²以上、更に望ましく
は３０００ l/m² ・hr・Kg/cm²以上である。

【００３５】図６は最適内径を有する中空糸を使用した
カートリッジフィルターのろ過速度がろ過圧力に比例す
ることを示している。すなわち、これらの中空糸は広い
ろ過圧力の範囲で最適であることを示している。

【００３６】（実施例２）図２のように外径２０mmの無
孔内筒１と内径６１mmの有孔外筒２の間の空間に中空糸
５を５５％充填した以外実施例１と同様にして中空糸の
内径とカートリッジフィルターのろ過速度との関係を前
述の数８から求めた。中空糸の最適内径は実施例１と同
一で、ろ過速度は図５の曲線ｃのように実施例１の曲線
ｂに比べて中空糸の収納膜面積に比例した。

【００３７】（実施例３）最大引っ張り応力４８Kg/c
m²、内径及び外径がそれぞれ５００μｍ及び８００μｍ
（内径に対する外径の比が１．６）、水透過係数７９０
０ l/m² ・hr・Kg/cm²のポリスルホン製中空糸１６００
本を用いて（充填率５５％）実施例１と同じ構造のカー
トリッジフィルターを作成した。このフィルターの水の
ろ過速度は、１４ l/0.1Kg/cm²・分で数８から求められ
る最大ろ過速度とほぼ一致した。このフィルターを中空
糸の外側から窒素ガスで加圧したところ３．５Kg/cm²以
下の圧力では中空糸に変形は生じなかったが、４．５Kg
/cm²以上では中空糸が部分的に偏平に変形した。

【００３８】（実施例４）最大引っ張り応力６０Kg/c
m²、内径及び外径がそれぞれ５００μｍ及び８００μ
ｍ、水透過係数が６６００ l/m² ・hr・Kg/cm²のポリス
ルホン中空糸を用いた以外実施例３と同様にしてカート
リッジフィルターを作成した。このフィルターの水のろ
過速度は１２ l/0.1Kg/cm²・分で、数８から求められる
最大ろ過速度にほぼ一致した。実施例３と同様にして耐
圧を調べたところ少なくとも５．７Kg/cm²以下の圧力で
は中空糸の変形は生じなかった。

【００３９】（実施例５）最大引っ張り応力６０Kg/c
m²、内径及び外径がそれぞれ５００μｍ及び７００μｍ
（中空糸の内径に対する外径の比が１．４）、水透過係
数が６７００ l/m²・hr・Kg/cm²の中空糸の耐圧を実施
例３と同様にして測定した。３．５Kg/cm²以下の圧力で
は中空糸の変形は生じなかったが、４．５Kg/cm²以上で
は偏平に変形した中空糸も観察された。

【００４０】（実施例６）最大引っ張り応力７１Kg/c
m²、内径及び外径がそれぞれ４７０μｍ及び７５０μｍ
（中空糸の内径に対する外径の比が１．６）、水透過係
数が３３００ l/m²・hr・Kg/cm²のポリスルホン中空糸
１８００本（充填率５５％）を用いて実施例１と同じ構
造のカートリッジフィルターを作成した。このフィルタ
ーの水のろ過水速度は８ l/0.1Kg/cm²・分で、数８から
求められる最大ろ過速度にほぼ一致した。また、実施例
３と同様にして耐圧を測定したところ、少なくとも７．
１Kg/cm²以下の圧力では中空糸の変形は生じなかった。

【００４１】（比較例１）内径及び外径がそれぞれ３１
０μｍ及び４６０μｍ、水透過係数が８０００ l/m² ・
hr・Kg/cm²の中空糸４８００本（充填率５５％）を用い
て実施例１と同じデザインのカートリッジフィルターを
作成した。このフィルターの水のろ過速度は１２ l/0.1
Kg/cm²・分で、最適中空糸（内径５００μｍ、外径８０
０μｍ）を用いた場合に比べて、収納膜面積が１．７倍
であるにもかかわらずろ過速度は８５％であった。

【００４２】（実施例７）実施例４で使用した中空糸１
４００本（充填率５５％）を用いて実施例２の構造のカ
ートリッジフィルターを作成した。このフィルターの水
のろ過速度は１１l/0.1Kg/cm²・分で、数８から求めら
れる最大ろ過速度にほぼ一致した。

【００４３】（実施例８）実施例７で作成したカートリ
ッジフィルターを図４のようにして２本直列に接続した
とき水のろ過速度は２１ l/0.1Kg/cm²・分であった。

【００４４】（実施例９）外筒を長くして平均有効長が
４４cmの実施例４の中空糸を用いた以外実施例１と同様
にしてカートリッジフィルターを作成した。このフィル
ターの水のろ過速度は１９ l/0.1Kg/cm²・分であった。

【００４５】実施例８と比べると実施例９のフィルター
は、収納膜面積が１．２６倍にもかかわらずろ過速度は
９０％であり、スケールアップしたときには無孔内筒を
有する構造の方が優れていることが判る。

【００４６】

【発明の効果】本発明の中空糸型カートリッジフィルタ
ーは従来のプリーツ型カートリッジフィルターと互換で
きるだけでなく、適切な強度を維持しながらろ過速度が
最大になるように中空糸が最適設計されているので経済
的効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中空糸型カートリッジフィルターの一
実施例とろ過現象を解析するためのモデルを示し、
（ａ）は簡略断面図、（ｂ）は変数の設定を示してい
る。

【図２】本発明の他の実施例を示す簡略断面図である。

【図３】同じく要部の一部省略拡大断面図である。

【図４】従来のプリーツ型カートリッジフィルター用の
ハウジングに本発明のカートリッジフィルターを３本直
列に接続して使用する場合を示す簡略断面図である。

【図５】数８によって得られた水透過係数と中空糸の最
適内径との関係を示すグラフである。

【図６】数８によって得られたろ過速度とろ過圧力の関
係を水透過係数をパラメータとして示したグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 内筒 ２ ケース（外筒） ３ 底 ４ キャップ ５ 中空糸 ６ ポッティング材 ７ 孔 ８ 内筒部分 ９ 流体通路 １０ 中空糸型カートリッジフィルター １１ ハウジング １２ ガスケット １３ 入口 １４ 出口 １５ ボルト １６ 集合室

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 最大引っ張り応力が４５Kg/cm²以上、最
   大伸びが３０％以上、内径に対する外径の比が１．４〜
   １．８、内径が次の数１の最大として与えられる値の−
   ２０〜＋３０％以内で、かつ水透過係数が１０００ l/m
   ² ・hr・Kg/cm²以上の中空糸をループ状に折り返し、折
   り返し部の他端を開口するようにしてその収納ケースと
   ともに１０〜２０mmの長さで集束固定したことを特徴と
   する中空糸型カートリッジフィルター。 【数１】Ｐ_P ＝Ｐ_B −〔ｑ・ｌ／Ｋ_P ＋（２Ａ／Ｋ_F ）
   ・ cosh （Ｋ・Ｌ）〕 ただし、記号はそれぞれ以下の意味である。 Ｐ_P ：中空糸の内側の水のポッティング材との界面位置
   における圧力 Ｐ_B ：中空糸の外側の水の圧力（位置によらず一定） ｑ：中空糸１／２本当たりのろ過流量で、総ろ過流量
   （カートリッジフィルターのろ過速度）Ｑ及び中空糸本
   数Ｎと次式の関係にある。 【数２】ｑ＝Ｑ／２Ｎ 【数３】２Ｎ＝εＤ² ／ｄ_o ² Ｄ：ケースの内径 ε：中空糸充填率 ｄ_o ：中空糸の外径 ｌ：ポッティング部分の長さ Ｋ_p ：次式で表される変数である。 【数４】Ｋ_p ＝πｄ_i ⁴ ／１２８μ ｄ_i ：中空糸の内径 μ：水の粘度 Ａ：次式で表される変数である。 【数５】Ａ＝Ｋ・ｑ／２sinh（Ｋ・Ｌ） Ｋ：次式で表される。 【数６】Ｋ² ＝Ｋ_F ／Ｋ_P 【数７】Ｋ_F ＝πｄ_O ・Ｋ_M Ｌ：中空糸の有効長さ Ｋ_M ：外径基準の中空糸の水透過係数。
2. 【請求項２】 中空糸の収納ケースが、内筒部分を除い
   て無孔の底を有するほぼ同芯状になるように配置された
   有孔外筒と無孔内筒からなる請求項１記載の中空糸型カ
   ートリッジフィルター。
3. 【請求項３】 中空糸の水透過係数が３０００ l/m² ・
   hr・Kg/cm²以上である請求項１記載の中空糸型カートリ
   ッジフィルター。
4. 【請求項４】 中空糸の内径が３００〜７００μｍであ
   る請求項１記載の中空糸型カートリッジフィルター。
5. 【請求項５】 中空糸の有効長が１５cm〜２０cmである
   請求項１記載の中空糸型カートリッジフィルター。
6. 【請求項６】 中空糸がポリスルホンである請求項１記
   載の中空糸型カートリッジフィルター。