JPH08507958A - フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フィルタが、多孔性の重合体材料からなるフィルタチューブを有し、前記フィルタチューブは予め定められた平らな形状に収縮しやすい形に形成されており、また前記フィルタは前記フィルタチューブの周囲に設けられた支持スリーブを有し、前記支持スリーブは流体の流れに抵抗を与えたり、フィルタチューブとしての機能を果たすことなく内部の流体の圧力に対してフィルタチューブを支持する。前記支持スリーブを平らな形状に収縮しやすい形に形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 フィルタ 本発明は、フィルタ、フィルタの製造方法、及びフィルタを含む分離システム に関する。 米国特許第２，８６４，５０６号では限外濾過装置を開示しており、この限外 濾過装置はチューブ状の濾膜とこの濾膜全体を覆う多孔性スリーブからなる。濾 過される流体は圧力の基膜の供給端から捕集端に向かって流れる。濾液は濾膜及 びスリーブを通過するのである。濾膜を通過することが出来ない流体のなかの物 質は流体の中に残るので、濾膜の捕集端に於ける流体中の物質の濃度は上昇する のである。この濾過技術はクロスフロー濾過（cross-flow filtration）と呼ば れることもある。 チューブ状の濾膜に用いられるのに適切であると言われている物質の例として は、セルロース、パーチメント、ゴム及びプラスチック材料等があり、実施され る濾過の性質によって選択される。有孔スリーブに用いられるのに適切であると 言われている物質の例としては綿、ナイロン、モスリン、銅、ステンレス鋼及び ガラスがある。 クロスフロー濾過システムの問題点は、膜フィルタの内部表面に捕集される残 留物の除去である。この問題は重要である。つまり、捕集された物質をフィルタ の表面から除去することができなければ、濾過装置全体を取り替えなければなら なくなるのである。これは、それにかかるコスト のことを考えると好ましくない。 この問題は、米国特許第４，７６５，９０６号で開示されている装置に於いて 解決されており、そこでは微粒子フィルタ材料の層を有する２層からなるフィル タ支持材料を用いており、微粒子フィルタ材料としてはフロック、セルロース、 珪藻土などがあり、その上に金属水酸化物による第２の被覆をなすことが出来る 。装置からの残留物の除去は洗浄によって行われるが、このとき残留物と共に微 粒子フィルタ材料も除去されてしまう。つまり、フィルタ材料は装置が再使用可 能な状態となる前に、一旦取り替えられなければならないのである。 クロスフロー濾過システムで実施されるようなフィルタの清浄の問題は、内部 の流体の圧力が緩められた時、平らな形状に変形するようなフィルタを使用する ことによって解決できることが分かっている。 従って、本発明の１つの実施態様に於いては、フィルタが、 （ａ）予め定められた平らな形状に収縮しやすい形に設けられた、多孔性の重 合体材料からなるフィルタチューブと、 （ｂ）前記フィルタチューブの周囲に設けられ、流体の流れに抵抗を与えたり 、フィルタとしての機能を与えることなく、内部流体の圧力に対して支持を与え る多孔性の支持スリーブとを有する。 本発明のもう１つの実施態様に於いては、フィルタを製造する方法が、 （ａ）予め定められた平らな形状に収縮しやすい形に設けられた、多孔性の重 合体材料からなるフィルタチューブを形成する過程と、 （ｂ）前記フィルタチューブの周囲に設けられ、流体の流れに抵抗を与えたり 、フィルタとしての機能を与えることなく、内部流体の圧力に対して支持を与え る、多孔性の支持スリーブを与える過程とを有する。 本発明のフィルタは、濾過処理、例えばクロスフロー濾過に於いてフィルタチ ューブの内部表面に捕集された物質が、チューブが予め定められた平らな形状に 収縮するときに除去されるという利点を有する。収縮はフィルタチューブの圧力 が緩められた時に起こる。 支持スリーブは、予め定められた平らな形状に収縮しやすい形に形成されてい るのが望ましい。これによって、特にフィルタチューブと支持スリーブとが互い に整合して収縮をなすように互いに向かい合わせられた形で設けられている場合 、フィルタチューブの収縮と、それに伴うフィルタチューブの内部表面に捕集さ れた物質の放出とを促進することができるという顕著な利点が得られのである。 フィルタチューブ及び使用可能な支持スリーブの平らな形状は、内部の流体の 圧力が解除されたとき、すぐにその形状に戻るという意味で予め定められたもの である。この 平らな形状には一般に少なくとも２つの折り目があり、そこでチューブ若しくは スリーブが折り畳まれ、収縮時にはチューブ若しくはスリーブは同じ折り目のと ころで折り畳まれることになるのである。特に、チューブまたはスリーブが２つ の折り目を有する場合、それらの折り目は互いに対角方向をなす位置に設けられ 、チューブまたはスリーブが収縮した場合の形状が（チューブもしくはスリーブ の材料が簡単に折り畳まれることを条件として）実質的に平らなものとなる。 支持スリーブは、都合よく繊維から作られた布地（fabric）によって形成する ことが出来る。例えば、この布地は、編んだり、組んだり、織ったりすることに よって作られるものである。布地は少なくとも１つの折り目があるように形成さ れ、それによってスリーブを平らな形状に作ることが出来るのである。織り機を 適当に調整することによって、スリーブを必要とされる平らな形状のものとする べく、複数の折り目を有するスリーブに形成することができる。同様に、組むこ とによって作られた布地も必要な折り目を形成することが出来る。 支持スリーブはフィルタとは別個に形成することができ、フィルタは支持スリ ーブ内部のフィルタチューブとして装着されるように作られる。しかし、支持ス リーブはフィルタチューブの周囲に直接形成することも出来る。 支持スリーブは、その内部の断面が長手方向に沿って変 化する、不連続な形のものであるのが望ましく、従って、フィルタチューブにつ いても、少なくとも流体の圧力によって支持スリーブの内部表面に接触している ときには、同様に不連続な形であることが望ましい。これは、支持スリーブを形 成するときに適当な織り込みのパターンを選択して織ることによってなされる。 例えば、１つの若しくは複数の織り込みパターンとともに、綾織り、平織り及び ホップサッキングを組み合わせが用いられる。スリーブの特性はその領域ごとに 異なるが、この特性の違いは、例えば編み目の荒さ、繊維の直径もしくは堅さの 違いによるものであったり、例えばスリーブの堅さに変化をもたせるためにスリ ーブの織端に於いてより多くの繊維を組み込んだりすることによるものである。 スリーブの不連続性が、外側に使用される例えばクリップのような部品によって もたらされても良い。フィルタチューブの断面積が変化することによって、チュ ーブ内の流体の流れに乱流が発生し、これによってチューブの内部表面上の物質 の蓄積を低減することができるのである。 スリーブの材料はその領域ごとに変えることもでき、それによって例えばスリ ーブの硬さに変化をもたせることもできる。例えば、スリーブの一部の領域に、 硬い単繊維またはエラストマ材料の部分を組み込むことができる。 複数のフィルタチューブに対してそれぞれの支持スリーブを設けることによっ て好ましい支持をなすことができる。 例えば、織られた材料を平行に隔てて合わせることによって作られた支持体で、 その材料は各層が長手方向に伸び、互いに隔てられた縫着部に沿って縫着され、 隣り合った縫着部の間がそれぞれ分割されたスリーブとなるようなものによって 、各支持スリーブごとの複数のフィルタチューブに対する支持がなされるのであ る。この実施例に於いては、フィルタチューブが平らになったときの面が実質的 に支持体シートの面と平行になることが望ましい。 支持スリーブ用の好ましい材料は、例えば、ウェットレーイング（wet laying ）、エアレーイング（air laying）、メルトスピニング（melt spinning）、ス パンボンディング（spun bonding）若しくはニードルパンチング（needle punch ing）処理によって形成される材料から作られるような不織布地（non-woven fab ric）である。 スリーブは金属材料の繊維、天然若しくは合成重合体材料の繊維、または他の 材料の繊維から形成することができる。適当な材料の例としては、ステンレス鋼 、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレンのようなポリオレフィン、高分子 量のポリエチレン、ポリイミド、綿及び絹のような天然の繊維材料、及び炭素、 ガラス及びホウ素から作られる無機繊維物質、アスベストのような天然無機物質 などがある。とくに好ましい繊維はポリプロピレンから作られるものである。 支持スリーブは、その材料に従って選択された技術によ って収縮時に平らな形状になるように作られる。例えば、材料が力を加えことに よってプラスチックのように変形することのできるものであるならば、スリーブ の材料に折り目をつけるための技術を用いることができる。他に用いられる技術 としては、スリーブに熱を与える技術があり、それはスリーブが平らな形状に保 持されている状態で熱を加えることによって、スリーブの形状をそのようなもの に形成するというものである。この技術は特に重合体材料に向いたものである。 複数の技術を組み合わせることももちろん可能である。収縮状態に於けるフィ ルタチューブの外径は、収縮状態の支持スリーブの内径の約９５％より小さいこ とが望ましい。 これによって、フィルタチューブが、内部の流体の圧力がかかっているときに 支持チューブの内部に延在可能であるという利点が得られる。更に重要な点とし て、チューブが流体の圧力が緩んだとき収縮して、チューブの内部表面に蓄積さ れた物質を放出するという点がある。これによってチューブに捕集された物質を 除去することが容易となる。フィルタチューブの材料は、流体の圧力の下でフィ ルタチューブが伸びるようなもので、支持スリーブの伸びよりもフィルタチュー ブの伸びの方が小さくなるようにものであることが特に望ましい。このようにし て、内部の流体によってかけられた圧力の下でフィルタチューブが満足な伸びを 示し、支持スリーブの内部の表面とフィルタチューブと が係合することになる。 本発明の１つの実施態様に於いて、フィルタは、 （ａ）多孔性の重合体材料からなるフィルタチューブと、 （ｂ）前記フィルタチューブの周囲に設けられ、流体の流れに抵抗を与えたり 、フィルタとしての機能を与えることなく、内部流体の圧力に対して支持を与え る多孔性の支持スリーブとを有し、 収縮状態のフィルタチューブの外径が収縮状態の支持スリーブの内径の約９５ ％より小さく、内部の流体による圧力の下での支持スリーブの伸びがフィルタチ ューブの伸びよりも小さく、その結果フィルタチューブは内部の圧力をかけられ た流体によって伸ばされ支持スリーブの内部の表面と係合することを特徴として いる。 フィルタチューブの多孔度は少なくとも約３５％、特に、サンプルの重量及び 容積から計算された濾膜の密度と、サンプルの理論的な密度とを比較して決定さ れた約５０％以上、例えば約７５％の多孔度を持つものが望ましい。フィルタチ ューブの重合体材料はミクロ細孔、例えばチューブの細孔構造の詳細が５００ｎ ｍ以下の分解能を持つ微視的検査によってのみ識別可能な程度の細孔を有するこ とが望ましい。濾膜の両面に通じた多くの通路を有することが一般的には望まし い。平均的な細孔の大きさは約１０μｍ程度が望ましく、約４μｍ以下であれば より好ましく、特に１μｍ以下、例えば約０．３μｍ程度のものが更に望まし い。平均的な細孔の大きさはこれらの値よりも著しく小さいもの、例えば１５０ μｍ以下になり得、本発明のフィルタを限外濾過に用いられるようなものにする ことができる。 フィルタチューブの肉厚は約５００μｍ以下であることが望ましく、約３００ μｍ以下であれはより好ましく、特に１５０μｍ以下、例えば７５μｍのものが 更に好ましい。 フィルタチューブは都合良く重合体材料から１つ若しくはそれ以上の数の技術 を用いて形成することができ、この技術は材料から細孔を形成する物質を除去す ること及び材料を引き伸ばすことを含む。例えば、チューブは充填剤を含む重合 体材料から作ることができる。充填剤の材料には、フィルタが使用中に接触する 物質に対して不活性のものを選択することができる。このために、充填剤をフィ ルタチューブの材料の中に残しておくことができるのである。 チューブは重合体材料と充填剤の混合物を薄膜状にし、それを伸ばして多孔性 のものとすることによって作られることが望ましい。この薄膜は折り畳んだもの を封着することによってチューブ状のものに形成される。この薄膜を、例えば押 し出し成型によって直接チューブ状のものに作っても良い。混合物は、例えば適 当な可塑剤のような、薄膜の変形を容易にして多孔性のものにしやすくする添加 物を含んでいても良い。特に適当な添加物としては、充填剤がない場合に混合物 の重合体と実質的に混合しないような可塑剤があげられる。 混合物の中の充填剤の量は、重合体の重量を１００とした場合の重量比で約５ ０から約３５０であるのが好ましく、更に好ましいのは約１００から約２５０程 度である。可塑剤の量に関しては同重量比で１から５０程度であるのが望ましく 、更に好ましいのは約２０から約４０程度である。 混合物には、他の添加物として酸化防止剤、紫外線安定剤、作用促進剤、分散 促進剤その他が含まれる。好ましい分散促進剤としては脂肪酸塩、特にステアリ ン酸塩がある。これは直接重合体組成に加えられるか、ステアリン酸とともに充 填剤と反応することによって形成される。分散促進剤の充填剤に対する量は前記 重量比で約１から約１０程度が好ましい。 混合物から形成された薄膜の変形度は幾つかの要素によって決定されるが、そ の要素には例えば、重合体、充填剤及び可塑剤の性質、可塑剤もしくは充填剤を 細孔から抽出するか否か、必要な細孔の大きさ等がある。一般的には、変形度を 大きく取って、多孔度を大きくすることが好ましい。例えは、薄膜を引き伸ばす ときの引き伸ばされる方向の大きさの変化は、少なくとも約５０％、好ましくは 約１００％程度であり、更に、少なくとも約２５０％、例えば少なくとも約４５ ０％まで引き伸ばすことがより望ましい。この処理によって、薄膜の厚みは５分 の１以下まで薄くなる。 フィルタチューブの重合体材料としては、１つかそれ以 上の重合可能な二重結合を有する化合物の重合体、若しくは縮合可能な化合物の 縮合重合体から選択することができる。 重合性二重結合を有する化合物の重合体で有用なものは、２から１２の炭素原 子を有するエチレン系の不飽和炭化水素の重合体、例えばエチレン、プロピレン 、ｎ−ドデケン、及びメチルまたはエチルビニルエーテルのようなビニルエーテ ル類から選択されるものである。この化合物は、例えばハロゲン化物のようなも ので代用することができる。これらの化合物の共重合体を利用することも可能で ある。 濃縮された重合体で有用なものとしては、ジアミンのポリアミド及びジカルボ ン酸がある。 フィルタチューブ用の特に好ましい重合体の例としては、 ポリエチレン、 ポリプロピレン、 ポリブチレン、 ポリ（４−ｔ−ブチルスチレン） ポリ（ビニルメチルエーテル） ポリ（フッ化ビニリデン） エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体 テトラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレン共重合体 エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体 ポリ（６−アミノカプロン酸） ポリ（１１−アミノウンデカン酸） ポリ（エチレンテレフタラート） ポリ（ブチレンテレフタラート） ポリ（デカメチレンセバサミド） ポリ（ヘプタメチレンピメラミド） ポリ（オクタメチレンスベラミド） ポリ（ノナメチレンアゼラミド） ポリ（ヘキサメチレンアジポミド）等がある。 フィルタチューブの原料となる混合物に用いられる可塑剤の例としては、炭酸 エチレン、炭酸プロピレン、エチレングリコール、ジメチルエーテル、テトラヒ ドロフラン、トリグリム、テトラグリム、選択されたポリエチレンオキシド及び ポリエチレングリコール等がある。混合物から作られたものを引き伸ばした後に 、混合物から可塑剤を抽出するのが適切であろう。これは適当な溶媒を用いるこ とによって実施することができる。 フィルタチューブの原料に用いる適当な充填剤の例には以下のような塩、鉱物 その他がある。 塩としては、金属酸化物及び金属水酸化物（例えばカルシウム、マグネシウム 、バリウム、アルミニウム、チタン、鉄及び錫）、炭酸塩（例えばカルシウム、 マグネシウム及びリチウム）、塩化物及び硫酸鉛（例えばナトリウム、カリウム 、カルシウム及びリチウム）等がある。 鉱物としては、雲母、モントモリロナイト、カオリナイ ト、セロプルガイト、アスベスト、タルク、珪藻土及びバーミキュライト、合成 及び天然の沸石、そしてセメント等がある。 その他シリカ、及び沈殿した金属ケイ酸塩として、ケイ酸カルシウム、ポリケ イ酸アルミニウム、アルミニウムシリカゲル、固く中空の微小球や薄片をなし、 繊維形状を有するガラスの粒子等がある。 充填剤は、ほぼ球形をした粒子を含むのが好ましい。適当な粒子としては、直 径が約１０μｍより小さく、特に約５μｍよりも小さい、例えば約３μｍ以下の ものが望ましい。これらの材料によって薄膜上に均一な小径を有する細孔が設け られることになり、また、細孔の小径は充填剤の球の平均的な直径から予想する ことができる。更に、薄膜の物理的特性も、球状でない粒子の充填剤を用いて作 られた材料の特性と比較して強化されたものとなりうる。 本発明のフィルタは、フィルタを機械的に変形させ、内部に蓄積された物質を 取り除く手段を有するものとすることができる。例えば、フィルタアセンブリに 、フィルタをその一端から反対側の一端まで横切る１つ若しくはそれ以上の数の ローラーを備えるようにしてもよい。２つのローラーを、フィルタの両面を挟む 形で用いるのは特に好ましい。このフィルタには、フィルタに沿って設けられた 変形手段を動かす手段も備えることができる。 本発明の更に別の実施態様に於いては、上記の型のフィ ルタを用いた分離システムが提供される。ここでフィルタは螺旋状に配置するこ とができる。好ましくは、フィルタが、フィルタチューブが平らな形状になった ときになす面が螺旋の軸に対して垂直な方向から傾くように設けられ、実質的に その軸と平行になるように設けられることが望ましい。例えば、前記面と前記軸 との角度は約４５°より小さく、好ましくは約３０°以下、特に約１０°以下と なることが望ましい。分離システムはそのような形、例えば螺旋状に設けられた フィルタをその形に支持する手段を含むフィルタを有することが望ましい。これ には、例えばフィルタを巻き付けるピンの格子のようなものが考えられる。この ような実施例に於いては、フィルタチューブが平らな形状になったときになす面 が螺旋の軸に対して垂直な方向から大きく傾いたものであることが望ましい。チ ューブが変形される各ピンの位置に於いて与えられる乱流によって、フィルタチ ューブ内部の表面での物質の蓄積を低減することができる。 本発明の分離システムは本発明のフィルタを有し、各フィルタは濾過される流 体の流れの方向に平行に設けられ、適当なヘッダによって連通をなされている。 例えば、３つのフィルタが２つのヘッダによって流体の流れの方向に合わせて結 合され、ここで第１のヘッダは３つのフィルタへ供給路からの流れを分割し、第 ２のヘッダは３つのフィルタの流れを合流させて捕集路へ流す。本発明のフィル タの 連通は、都合良く、従来通り流体用チューブの連通をなすフィッティングを用い ることによってなすことができる。この特色によって、フィルタ間の連通を、単 純な形で、また都合よく低コストでなすことが出来るという利点を、本発明が有 することになる。また他の利点としては本発明のフィルタが強靭であること、特 にフィルタチューブの部分が強靭であることがあげられる。 フィルタの横方向の大きさは濾過作用の特徴によって決定されるが、小さいフ ィルタの方が通過する液体の容積が小さくなるのでより大きな効率を生み出すこ とが出来る。支持スリーブに対して都合のよい大きさは外径が約５０ｍｍ以下、 例えば約１２ｍｍ程度のものであるか、利用対象によっては約８ｍｍより小さな ものも可能である。この外径は約３ｍｍ以上、例えば約５ｍｍ以上のものである ことが望ましい。 本発明のフィルタは特にクロス濾過システムに於いて利用されるが、他の濾過 システムで使用することも考えられ、そのシステムではフィルタチューブの一端 から濾過されるべき流体を流し込み、チューブはその一端が封着され、濾液はフ ィルタチューブの濾過面を通してのみ流れて、その結果支持スリーブを通って流 れ出すことになるのである。本装置によれば、フィルタチューブに保持された残 留物は、周期的にフィルタの閉じられた一端を開き、分離容器に流し出すことに よって容易に戻すことができるのである。 以下本発明について実施例を参照しながら述べる。 １．重合体物質からなる多孔性チューブの形成 （ａ）以下の物質を、２つのスクリューを有する押し出し成型機に於いて溶解 混合することにより、かき混ぜてペレット（小球）化する。ここに示された比率 は重量比である。 低密度の鎖式ポリエチレン（Sclair 8405） １００ 炭酸リチウム（粒子の大きさ＜５μｍ） １１０ ステアリン酸リチウム １．１ この結果、混合物は押し出し成型によって平らなシート状になる。このシート状 になったものは機械の向きに４５０％引き延ばされる。シートのストリップ（st rip）は折り畳まれて、幅約２０ｍｍの封着をなされチューブが形成される。こ のチューブは熱及び圧力を与えることによって平らな形状に決められる。チュー ブは、コルター式ポロメータ（Coulter porometer）による測定が約０．２５μ ｍとなる平均的大きさを有する細孔と、約３０μｍの肉厚を有する。 （ｂ）以下の物質を、２つのスクリューを有する押し出し成型機に於いて溶解 混合することにより、かき混ぜてペレット（小球）化する。ここに示された比率 は重量比である。 低密度の鎖式ポリエチレン（Sclair 8405） １００ 球形のガラス（Potters-Ballotini Grade 5000） １４０ ステアリン酸リチウム １．４ 混合物が、２５ｍｍのピン及びダイスの組を用いたクロスヘッドダイスを通し て押し出し成型されることによって、チューブに形成される。押し出し成型され たチューブは空気による膨張によって大きさを決められ、空気を抜いて平らな形 状となるようにされる。平らな形状となったチューブは、再び９０℃で熱処理さ れ、速度の異なるニップローラー（nip roller）の間に挟み込まれて５３０％長 手方向に引き伸ばされる。 チューブの直径は約１２．５ｍｍ、平均的な細孔の大きさはコルター式ポロメ ータを用いた測定値で約1．７μｍ、そして肉厚は約６０μｍとなる。 （ｃ）以下の物質を、２つのスクリューを有する押し出し成型機に於いて溶解 混合することにより、かき混ぜてペレット（小球）化する。ここに示された比率 は重量比である。 ポリプロピレン（Appryl Grade 3030FNI） １００ 球形のガラス（Potters-Ballotini Grade 5000） １５０ ステアリン酸リチウム １．５ 混合物が、２５ｍｍのピン及びダイスの組を用いたクロスヘッドダイスを通し て押し出し成型されることによって、チューブに形成される。押し出し成型され たチューブは空気による膨張によって大きさを決められ、空気を抜いて平らな形 状となるようにされる。平らな形状となったチューブは、再び１０５℃で熱処理 され、速度の異なる密封ロー ラーの間に挟み込まれて５３０％長手方向に引き伸ばされる。 チューブの平均的な細孔の大きさはコルター式ポロメータを用いた測定値で約 ０．２４μｍとなる。 （ｄ）以下の物質を、２つのスクリューを有する押し出し成型機に於いて溶解 混合することにより、かき混ぜてペレット（小球）化する。ここに示された比率 は重量比である。 低密度の鎖式ポリエチレン（Sclair 8405） １００ 炭酸リチウム（粒子の大きさは最大６μｍ） ２００ ステアリン酸リチウム ２ 混合物が、２５ｍｍのピン及びダイスの組を用いたクロスヘッドダイスを通し て押し出し成型されることによって、チューブに形成される。押し出し成型され たチューブは空気による膨張によって大きさを決められ、空気を抜いて平らな形 状となるようにされる。平らな形状となったチューブは、再び９０℃で熱処理さ れ、速度の異なる密封ローラーの間に挟み込まれて５３０％長手方向に引き伸ば される。 チューブの直径は約１２．５ｍｍ、平均的な細孔の大きさはコルター式ポロメ ータを用いた測定値で約０．７μｍ、そして肉厚は約７０μｍとなる。 ２．支持スリーブの形成 フロイデンベルク型ＦＦ２１２３によって形成される不織（non woven）ポリ プロピレン布地のシートは互いに面と 面が接触するように重ねられ、工業用バッグシーラ（bagsealer）を用いて、約 ２０ｍｍ間隔の２本の接合部分で互いに接合される。余分の布地を取り除いて平 らなチューブが形成される。 ３．デッドエンド濾過（DEAD-END FILTRATION） 実施例１ａのフィルタチューブと実施例２の支持スリーブから形成されたフィ ルタは、ナイロンのチューブと家庭用及び工業用ホースを接続する結合フィッテ ィングを用いて、その一端に於いて家庭用水道と連通をなされる。フィルタのも う一端は折り畳まれて閉じられ、クリップによって折り畳まれたままに保持され る。 水はフィルタに供給され、フィルタチューブ及び支持スリーブの壁を通して流 れ出るのが見られる。続けて行うフィルタチューブ内部表面の検査は、黄色もし くは茶色の保持された物質の層をむき出しにして行う。 ４．イースト溶液のクロスフロー濾過 ４．１ 実施例１ａのフィルタチューブ及びＩｎＨｏｍｅ社から「Standard Gre en Tube」の商標名で発売されている織り上げられた（woven）ポリエステルのチ ューブからなるフィルタを、第１図に概要が示された試験装置を用いて、主とし て水の濾過試験に使用する。試験装置には、フィルタのサンプル１、入力及び出 力圧力ゲージ２、３、フィルタに液体を循環させるポンプ４、液体用の貯蔵器５ 、熱交換器６、圧力制御バルブ７、流れ制御バルブ８、流れゲー ジ９、濾液が捕集されるサンプリングポイント１０がある。水は０．２ＭＰａ（ ２bar）の圧力でフィルタに供給され、クロスフローの流速は２時間で２１．ｍ ｉｎ^-1である。濾過膜を通過した流量は２時間後に８８．７１^-1．ｍ²．ｈ^-1と 計算される。 似たようなフィルタに対して、市販の乾燥したパン用イースト菌を水道水に分 散させて作った０．５％イースト溶液が、圧力０．２ＭＰａ（２bar）、クロス フローの流速を２時間で２１．ｍｉｎ^-1として濾過させるべく与えられる。膜に よる濾過は２時間後に１８１^-1．ｍ²．ｈ^-1になることが計算される。濾液の混 濁度は５９５ｎｍの紫外線吸収度によって決定される。初めに与えられた溶液の 混濁度と比ベて、１０００分の１以下に低下することが分かる。 ４．２ 実施例１ｂのフィルタで長さが１６０ｍｍのものを、実施例３．２で言 及したポリエステルチューブに挿入する。完成したフィルタは第１図に概略を示 されたテスト装置に取り付けられる。 このフィルタに対して、０．２ＭＰａ（２bar）の圧力でクロスフロー流速が ４１．ｍｉｎ^-1の水が濾過するために与えられる。３０分後、濾膜を通過した流 量は１４２１^-1．ｍ²．ｈ^-1と計算される。 次にこのフィルタに対して上記の０．５％イースト溶液を濾過すべく与える。 ３００分後、濾膜を通過した流量は１４．４１^-1．ｍ²．ｈ^-1と計算される。濾 液の混濁度は５ ９５ｎｍに紫外線吸収度によって決定される。溶液の混濁度は、初めに与えられ たものから５００分の１以下に低下することが分かる。 ４．３ 実施例１ｂのフィルタで長さが１６０ｍｍのものを、実施例３．２で言 及したポリエステルチューブに挿入する。完成したフィルタは第１図に概略を示 されたテスト装置に取り付けられる。 このフィルタに対して、０．２ＭＰａ（２bar）の圧力でクロスフロー流速が ２１．ｍｉｎ^-1の水が濾過するために与えられる。３０分後、濾膜を通過した流 量は９９１^-1．ｍ²．ｈ^-1と計算される。 次にこのフィルタに対して上記の０．５％イースト溶液を濾過すべく与える。 ３０分後、濾膜を通過した流量は１８１^-1．ｍ²．ｈ^-1と計算される。濾液の混 濁度は５９５ｎｍに紫外線吸収度によって決定される。溶液の混濁度は、初めに 与えられたものから５００分の１以下に低下することが分かる。 ５．フィルタの収縮 フィルタは実施例１ｂのフィルタチューブと、ＩｎＨｏｍｅ社から「Standard Green Tube」の商標名で発売されているポリエステルチューブからなる。完成 品のフィルタは第１図に概略が示されたテスト装置に取り付けられる。 このフィルタに対して、０．２ＭＰａ（２bar）の圧力でクロスフロー流速が ２．２１．ｍｉｎ^-１で４８時間に亘っ て、汚染された工業廃水を濾過すべく与える。その後、水の供給を遮断し５分間 かけてフィルタを空にする。フィルタチューブは実質的に、もとの平らな形に戻 る。その後、再び５５分間に亘って水を供給する。この６０分間のサイクルは７ 回以上繰り返され、濾膜を通過した流量は周期的に測定される。各サイクルのス タート時に、フィルタの捕集端から放出される水が変色されているのに気づかれ るであろうが、これはフィルタが元の形に戻る時にチューブの内面に蓄積された 物質を放出していることを示している。 第２図に示すのは、時間の経過とともに濾膜を通過する流量の変化であって、 一定圧力下の場合と、圧力が周期的に変化した場合についてそれぞれを比較して 示している。 ６．追加的な分離システム ６．１ 実施例４．３に示したフィルタを使用し、それを２．７ｃｍの間隔で４ つのスプリングクリップで止めることによってフィッティングに取り付ける。こ の結果、フィルタの横向きの大きさは約１５ｍｍから約７ｍｍに減る。 クロスフローモードでテストした場合の０．５％イースト溶液の濾膜を通過す る流量は、３００分後、クリップなしで同じクロスフロー流速と圧力のもとでテ ストした場合と比較して、約５０％高くなっていることが分かる。両実験の濾液 の混濁度に関しては顕著な違いが認められない。 ６．２ 分離システムは上記実施例４．３で述べたフィルタを３つ各１．０ｍの 長さのものを用いて作られる。この フィルタは適当なマニホルドによって平行に液体を受け入れるべく連通させられ ている。 このシステムに、入力圧力０．３ＭＰａ（３bar）及び合流されたクロスフロ ーの流速６１．ｍｉｎ^-1で、汚染された工業用排水を濾過させるべく与える。試 験中には、濾膜の横方向の大きさは、モータドライブユニットに接続されたロー ラーによって各２５ｃｍづつ隔てられて設けられた３つの点に於いて、約１５ｍ ｍから約９ｍｍ小さくなる。このドライブユニットによってローラーはチューブ に沿って前方及び後方に移動する。濾膜を通過する流量は周期的に測定される。 濾膜を通過する流量の変化は、第３図の、縦軸に流量、横軸に時間を取り、ロ ーラーを使用した場合、ローラーを静止して使用した場合、及びローラーを全く 使用しない場合とを比較して示したグラフに示されている。 ６．３ 分離システムは、実施例４．３に述べたフィルタを１３ｍｍの長さで使 用して作られる。このフィルタは、アクリルのシート上に取り付けられた直径６ ｍｍ、高さ２５ｍｍ、中心間の距離ほぼ１５ｍｍで互いに４５度をなす方向に直 線的に設けられたピンのアレイに螺旋状に巻き付けられて使用される。巻き付け られたフィルタの螺旋の内側の直径は約２０ｃｍである。更にアクリルのシート が、巻き付けられたフィルタを同じ場所に保持するために取り付けられる。圧力 がかかっている時のフィルタの横方向の 大きさは、ピンによるフィルタの歪みの結果、各ピンの位置に於いて約１５ｍｍ から約９ｍｍ小さくなる。このようにして、第４Ａ図及び第４Ｂ図に示されたよ うなシステムが形成される。 このシステムには、０．３ＭＰａ（３bar）の圧力とクロスフローの流速２１ ．ｍｉｎ^-1で、１％のパン用のイースト溶液が供給される。濾膜を通過する流量 は周期的に測定される。４００分後、少なくとも１５２１^-1．ｍ²．ｈ^-1の初期 値から３９１^-1．ｍ²．ｈ^-1まで流量が低下していることが認められる。４００ 分後の濾液の混濁度は、イースト溶液の混濁度よりも、少なくとも１０００分の １以下に小さくなっている。 ４００分後、クロスフローの流速及び圧力は１分間０に下げられ、フィルタチ ューブはもとの平らな形に戻される。その後、高くした流速８１．ｍｉｎ^-1、及 び下げた圧力０．０５ＭＰａ（０．５bar）のもとでフィルタ保持のための流れ （retentate flow）を再開し、６０秒間流す。６０秒間の出水の間に、フィルタ チューブの内面に蓄積されたイーストが除かれるために、フィルタ保持のための 流れの混濁度が劇的に上昇するのが認められる。 出水作業の後、普通の試験条件のもとで濾過が再開される。濾過再開時に於け る濾膜を通過する流量の初期値は６１１^-1．ｍ²．ｈ^-1と計算され、濾液の混濁 度はイースト溶液のそれと比べて少なくとも１０００分の１以下になる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（ａ）予め定められた平らな形状に収縮しやすい形に設けられた、多孔性の 重合体材料からなるフィルタチューブと、 （ｂ）前記フィルタチューブの周囲に設けられ、流体の流れに抵抗を与えたり、 フィルタとしての機能を与えることなく、内部流体の圧力に対して支持を与える 多孔性の支持スリーブとを有することを特徴とするフィルタ。 ２．予め定められた平らな形状に収縮しやすい形に形成された、支持スリーブを 有することを特徴する請求項１に記載のフィルタ。 ３．前記フィルタチューブと前記支持スリーブとが、互いに整合して収縮をなす ように、互いに向かい合わせられた形で設けられることを特徴とする請求項２に 記載のフィルタ。 ４．前記支持スリーブが繊維から作られた布地からなることを特徴とする請求項 １乃至３の何れかに記載のフィルタ。 ５．前記繊維が金属物質であることを特徴とする請求項４に記載のフィルタ。 ６．前記繊維が重合体物質であることを特徴とする請求項４に記載のフィルタ。 ７．前記スリーブの材料に力を加えて変形させ折り目を付けることによって、前 記支持スリーブが予め定められた平らな形状に収縮しやすい形に形成されている ことを特徴と する請求項４乃至６の何れかに記載のフィルタ。 ８．前記支持スリーブが予め定められた平らな形状に収縮しやすい形となるよう に熱処理を施されることを特徴とする請求項４乃至７の何れかに記載のフィルタ 。 ９．収縮状態の前記フィルタチューブの外径が収縮状態の前記支持スリーブの内 径の約９５％より小さく、内部の流体による圧力の下での前記支持スリーブの伸 びが前記フィルタチューブの伸びよりも小さく、前記フィルタチューブが内部の 圧力をかけられた流体によって伸ばされて前記支持スリーブの内部の表面と係合 することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のフィルタ。 １０．前記フィルタチューブの他孔度が少なくとも約３０％であることを特徴と する請求項１乃至９の何れかに記載のフィルタ。 １１．前記フィルタチューブの肉厚が約１５０μｍより小さいことを特徴とする 請求項１乃至１０の何れかに記載のフィルタ。 １２．請求項１乃至１１の何れかに記載のフィルタを螺旋状に巻き付けられた形 で有することを特徴とする分離システム。 １３．前記フィルタが、前記フィルタチューブが収縮したときの平らな形状をな す平面と前記螺旋の軸とが実質的に平行となるように設けられることを特徴とす る請求項１２に記載の分離システム。 １４．前記フィルタを前記螺旋形状に維持する手段を有することを特徴とする請 求項１２または１３に記載の分離システム。 １５．前記維持手段が前記フィルタを巻き付けるピンのアレイであることを特徴 とする請求項１４に記載の分離システム。 １６．（ａ）予め定められた平らな形状に収縮しやすい形に設けられた、多孔性 の重合体材料からなるフィルタチューブを形成する過程と、 （ｂ）前記フィルタチューブの周囲に設けられ、流体の流れに抵抗を与えたり 、フィルタとしての機能を与えることなく、内部流体の圧力に対して支持を与え る、多孔性の支持スリーブを与える過程とを有することを特徴とするフィルタの 製造方法。 １７．重合体材料からなるチューブを、それを多孔性のものにするべく引き伸ば す過程を有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。 １８．前記チューブを引き伸ばす過程が、前記チューブが平らな形となっている 状態で実施されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。 １９．前記支持スリーブを予め定められた平らな形状に収縮しやすい形にする過 程を有することを特徴とする請求項１乃至１６の何れかに記載の方法。 ２０．前記支持スリーブの形を決める過程が、前記支持ス リーブに折り目を付けるように前記支持スリーブの材料に力を加える過程を有す ることを特徴とする請求項１９に記載の方法。 ２１．前記支持スリーブの形を決める過程が前記支持スリーブに熱を与える過程 を有するとを特徴とする請求項１９または２０に記載の方法。 ２２．（ａ）多孔性の重合体材料からなるフィルタチューブと、 （ｂ）前記フィルタチューブの周囲に設けられ、流体の流れに抵抗を与えたり、 フィルタとしての機能を与えることなく、内部流体の圧力に対して支持を与える 多孔性の支持スリーブとを有し、 収縮状態の前記フィルタチューブの外径が収縮状態の前記支持スリーブの内径 の約９５％より小さく、内部の流体による圧力の下での前記支持スリーブの伸び が前記フィルタチューブの伸びよりも小さく、前記フィルタチューブが内部の圧 力をかけられた流体によって伸ばされて前記支持スリーブの内部の表面と係合す ることを特徴とするフィルタ。