JPWO2007122909A1

JPWO2007122909A1 - プリーツ型フィルタカートリッジ

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Publication number: JPWO2007122909A1
Application number: JP2008512016A
Authority: JP
Inventors: 野村　芳城; 芳城野村
Original assignee: Entegris Inc
Current assignee: Entegris Inc
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2009-09-03
Also published as: KR20090006213A; WO2007122909A1; US20090283468A1; TW200815086A

Abstract

【課題】本発明はフィルタ材料（多孔質ろ過膜）の単位体積当たりの表面積を増大したプリーツ型フィルタカートリッジであって、同一の体積に対して従来よりも大きい流量を可能にするフィルタカートリッジに関する。【解決手段】プリーツ折りした多孔質膜と、前記膜の上流側のプリーツ折りした不織ネットと、前記膜の下流側のプリーツ折りした織成ネットとを、それらの縁部で一緒に接合してなるフィルタ材を収納したフィルタカートリッジである。このフィルタカートリッジは、プリーツ折りした多孔質膜と、前記膜の上流側のプリーツ折りした織成ネットと、前記膜の下流側のプリーツ折りした織成ネットとを、それらの縁部で一緒に接合してなるフィルタ材を収納した基準フィルタカートリッジに比して高い流量を有する。【選択図】図１

Description

本発明はプリーツ型フィルタカートリッジに関する。本発明は特にフィルタ材料の単位体積当たりの表面積を増大したプリーツ型フィルタカートリッジに関する。

膜型フィルタカートリッジでは、フィルタ材料の単位体積当たりの表面積を増大するためにプリーツ折りが利用され、それによりカートリッジの粒子保持容量を向上している。これらのプリーツ型フィルタカートリッジではカートリッジ内でドレイン層及び分離層として不織布が利用できる。

米国特許第５２７９７３１号は、プリーツ型フィルタの最適性能を達成するためには、比較的目の粗い上流側ドレイン層を設けてプリーツ間を流体が流下するための流体通路と固形分を捕集するための空間を提供する必要があることを記載している。同特許はまた、比較的目の粗い下流側ドレイン層を設けてろ液を内側フィルタ層からプリーツ間を流下させることが必要なこと、及び印加される圧力に抗するようにフィルタ媒体の支持を行うことが必要なことを記載している。同特許にはさらに、従来からこれらのドレイン層がフィルタ膜とは別個にフィルタ膜の両面に配置される不織布又はネット材から形成されることを記載している（ＧＢ−Ａ−１４６０９２５参照）。

米国特許第５５４３０４７号は、上流側ドレイン層と下流側ドレイン層が同一又は異なった構造を有しうる２つのドレイン層を備えたフィルタを記載している。同特許は、両ドレイン層が実質に同一の面方向（縁部から縁部への方向）の流れ抵抗を有するときに、フィルタ膜を横断する圧力降下が最小となり且つフィルタの耐用寿命が最長になることを記載している。さらに同特許は、ドレイン層が同一の材料から製作されているか否かに拘わらず、同一の面方向の流れ抵抗を有するように選択されることが好ましいことを記載している。製造を容易にするには、両ドレイン層に対して同一の材料を使用するのが有利であって、それにより両ドレイン層を通る同一の縁部方向の流れ抵抗を確保することができる。

同特許はさらに、上流側及び下流側ドレイン層が異なった特性を有してもよく、これらの特性は所望の作用を得るように変えることが可能であることを記載している。例えば、容器内でフィルタ膜のろ過面積を固定するために、フィルタ材（フィルタ膜とドレイン層の複合体）の厚さが固定されている場合、上流側ドレイン層の厚さは下流側ドレイン層の厚さよりも厚くすることがある。
米国特許第５２７９７３１号明細書ＧＢ−Ａ−１４６０９２５米国特許第５５４３０４７号明細書

本発明はフィルタ材料（多孔質ろ過膜）の単位体積当たりの表面積を増大したプリーツ型フィルタカートリッジであって、同一の体積に対して従来よりも大きい流量を可能にするフィルタカートリッジに関する。

本発明の１つの形態によると、本発明は、プリーツ折りした多孔質ろ過膜と、前記膜の上流側に配置されたプリーツ折りした不織ネット又は穿孔フィルムネットと、前記膜の下流側に配置されたプリーツ折りした織成ネット又はドレイン層とを、それらの縁部に沿って互いに結合してなるろ過材を有するフィルタカートリッジを提供する。本発明のある実施形態では、上流側の不織ネット又は穿孔フィルムネットの厚さは、カートリッジを流通する液体の流量を増大するように選択される。他の実施形態では、下流側織成ネットの厚さよりも厚い上流側の不織ネット又は穿孔フィルムネットが使用できる。
本発明の各種の形態では、フィルタカートリッジは、ある体積を有し、プリーツ折りした多孔質ろ過膜と、前記ろ過膜の上流側に配置されたプリーツ折りした織成ネット又はドレイン層と（これらのろ過膜と両ネットとは一緒にプリーツ折りされ且つそれらの縁部に沿って結合されている）を収容しており、このフィルタカートリッジを流れる流体の流量は、それと同一の体積を有し、同一のプリーツ折り数を有する多孔質膜、その上流側に設けたプリーツ折りした織成ネット及びその下流側に設けたプリーツ折りした織成ネットよりなる基準（対照）フィルタカートリッジよりも大きい流量を許容する。

本発明のある実施形態によると、上流側に不織ネットを有するフィルタカートリッジは第１の膜面積を含んでおり、前記基準フィルタカートリッジは第２の膜面積を含んでおり、そして第１の膜面積／第２の膜面積の比が、第１の膜の流量／第２の膜の流量の比よりも小さく選択することができる。

本発明の他の形態によると、前記不織ドレイン層は織成ドレイン層と同一のプリーツ折り装置を利用して膜とともにプリーツ加工できる。

本発明のある実施形態によると、フィルタカートリッジは、膜の上流側に織成ネットを設け膜の下流側に織成ネットを設けた固定体積のカートリッジに対する膜面積のさらなる増大が、固定した一組の流れ条件及び圧力条件下にフィルタを流通する流体流量の減少を招くような体積を有する。

本発明のある実施形態によると、フィルタカートリッジは、膜の保持側に織成ネットをろ液側に織成ネットを設けたプリーツ密度のさらなる増大が、一組の固定された供給流れ条件及び圧力条件下にフィルタを流通する流体流の減少を招くような体積を有する。
膜の上流側に不織ネットを膜の下流側に織成ネットを有することにより、より大きい面積の膜をカートリッジ内に高密度で充填でき、その結果、膜の上流側に織成ネットを膜の下流側に織成ネットを有する同一体積の基準カートリッジに比して大きい流量を達成することができる。

フィルタカートリッジの他の形態では、膜の上流側に不織ネットを使用せず下流側に織成ネットを使用すると、固定体積に対する膜面積のさらなる増大が一組の固定された供給流れ条件及び圧力条件下にフィルタを流通する流体流量の減少を招くことを特徴としうる。

本発明のある実施形態によると、膜の保持側に不織ネットを使用せずろ液側に織成ネットを使用し、膜のプリーツ密度（単位弧長当たりのプリーツ数）をさらに増大すると、一組の固定された供給流れ条件及び圧力条件下にフィルタを流通する流体流の減少を生じる。

本発明のこれらの実施形態は、特に膜面積のさらなる増大がプリーツ型フィルタカートリッジの流れを減少させる場合に、カートリッジを多孔質膜の片側に織成ネットを他側に不織ネットを有するプリーツ型フィルタカートリッジを用いることにより、フィルタカートリッジを通る流れを改善する。ある実施形態では、膜は微細多孔質平面状シートである。不織ネット材料は多孔質膜の内面又は外面に配置することができ、膜と一緒にプリーツ折りすることができる。
１つの形態のプリーツ型フィルタカートリッジでは、不織材料を膜の保持側に配置することができ、一方織成又は非収縮性の材料からなるネットを膜のろ液側に配置することができ、そしてこの組み合わせ体（積層体）は一緒にプリーツ折りすることができる。１つの形態のプリーツ型フィルタカートリッジでは、不織材料を膜の外側に配置することができ、一方織成又は非収縮性の材料からなるネットは膜の内側に配置することができ、そしてこの組み合わせ体（積層体）は一緒にプリーツ折りすることができる。

微細多孔質膜のケージに面する上流側に織成ネットを配置し、コアに面する下流側に織成ネットを配置する組み合わせは、フィルタカートリッジの一定の体積（ケージとコアの間の空間）内で利用可能な膜面積を増大することができる。本発明のある実施形態では、利用可能な流量とろ過面積は同様なプリーツ構造と膜面積と体積を有するが多孔質膜の両面に織成ドレイン層を有するフィルタカートリッジと比較して、ある実施形態では約１８％以上、他の形態では約２０％以上、さらに他の形態では約３０％以上、さらに他の形態では約４０％以上も増大することができる。

ある実施形態では、不織ネット又は穿孔ネット材料を使用することができる。この不織ネット又は穿孔ネットは織成ネットより厚い。不織ネットは例えばＤｅｘｍｅｔ２ＴＦ９−１００Ｈ厚さ２７０μｍ、Ｄｅｘｍｅｔ５ＴＦ８−１０５厚さ３９０μｍ(商品名、米国所在のＤｅｘｍｅｔ社製)が使用できるが、これらに限られない。ある場合には、不織ネットは熱可塑性であり、ある場合には接合可能なパーフルロ化材料であり、またある場合にはネットはプリーツ折りが可能であって且つ多孔質膜と縁部で接合できる熱可塑性材料である。本発明のある実施形態での織成材料は熱可塑性材料が可能であるがこれに限られず、またある場合にはＧｕｎｚｅ（不織ネットの商品名，グンゼ株式会社製）のようなパーフルオロ化材料である。

増加したろ過面積及び／又は流量は流体圧力を上昇したり、フィルタカートリッジの寸法を増したりすることなく得ることができる。これにより大型のポンプを使用することなく処理能力（スループット）を向上したり、またフィルタカートリッジの設置面積（フットプリント）を増大することなく粒子保持容量を増大することができる。

図１は各種の織成ネット材料及び不織ネット材料に対する流量を例示する。試験はＥｎｔｅｇｒｉｓ，Ｉｎｃ社（米国所在）より市販されているＡＴＸ及びＡＴＭフィルタカートリッジを、より多数のプリーツを有し、またネットの種類と構成のものに変更したものについて実施された。

図２は微細多孔質膜のケージに面する外側（上流側）に織成ネットをコアに面する内側（下流側）に織成ネットを配置した組み合わせ体（積層体）をプリーツ折りして、フィルタカートリッジ内の空間（ケージとコアの間の空間）で利用できるろ過膜面積を増大することを例示する。
図２は形式Ａのフィルタカートリッジが小さい膜面積を有すること、同一体積の形式Ｂのカートリッジよりも少ないプリーツ（単位弧あたりの数）を有することを示す。図２はまたプリーツ折りした上流側及び下流側膜表面にある織成ネットに対して、一定体積の形式Ａのカートリッジの膜面積を、それと同じ体積の形式Ｂのカートリッジを形成するように増大すると、供給条件が一定の場合に流体流れが減少することを示す。
これに対して、本発明に従い、形式Ａのフィルタカートリッジの膜の上流側にプリーツ折りした不織ネットを、下流側にプリーツ折りした織成ネットを接合し、そして一定体積の形式Ａのカートリッジの膜面積を同じ一定体積の形式Ｂのカートリッジになるように増大すると、一定の供給条件下に増大した流体流が導かれる。

図３は本発明の実施形態に使用するフィルタカートリッジが、コア、プリーツ折りした内側ネット、プリーツ折りした膜、及び支持ケージ内側のプリーツ折りした外側ネットを有することを例示する。

図４はフィルタカートリッジのコアとケージの間の空間（上下端板は図示せず）内に内側及び上流側ネットに接合されたプリーツ折りした微細孔膜を収容した状態を例示する断面図である。

本発明の構成と方法を詳しく説明する前に、本発明は特定の分子、組成物、方法、又は方式に限定されずそれらの変形が可能であることを理解すべきである。また本明細書で使用した用語は特定の実施例を説明するために使用したものであり、本発明は特許請求の範囲により限定される場合を除いて制限のためではないことを理解すべきである。

また、特に断らない限り本明細書で使用する技術用語は当業者に広く理解されている用語と同じ意味に解すべきである。本明細書に記載されている方法及び材料と類似又は均等な方法及び材料は、本発明の実施例の実施又は試験に使用できるが、好ましい方法、装置、及び材料は以下に説明する。ここに記載される全ての刊行物は引用により本明細書の一部の記載に代える。かかる引用は何ら本発明が先行発明による開示に対して新規でないと自認するものではないものと理解すべきである。

本発明の１つの実施形態では、プリーツ型フィルタカートリッジ、特にＭ形プリーツ（例えば実開昭６２−８７７１０のように、コア側よりケージ側の方に多くのプリーツ数が設定されたもの）、Ｗ形プリーツ（コア側よりケージ側の方に少ないプリーツ数が設定されたもの）、それらの組み合わせの形のプリーツを有するフィルタカートリッジにおける流体の流れを、織成ネットの代わりに不織ネット材料と置換することにより、改善するものである。不織ネット材料は多孔質膜の内外面に配置され、多孔質膜と共にプリーツ折りされる。ある実施形態では、不織ネット材料が多孔質膜の片面に，織成又は非収縮性ネット材料が他方の面に配置され、そしてこの組み合わせ体がプリーツ折りされる。プリーツ型フィルタカートリッジの他の実施形態では、不織ネット材料を膜のフィルタカートリッジの外面（外径面）に面する側に配置し、織成ネット材料又は非収縮性材料を膜のフィルタカートリッジの内面（内径面）に面する側に配置し、これらネット材料と膜の組み合わせを一緒にプリーツ折りし、また接合することができる。

本発明の実施例におけるフィルタ要素は、流体のろ過を行うために使用されるプリーツ折りした微細多孔質膜を含んでいる。ろ過は、微細多孔質膜による篩い分けや膜内部への捕捉などによる粒状物の除去、イオン交換樹脂又は吸着剤又はキレート剤などによる不純物分離などを含む。本発明のある実施形態では、複数のプリーツを含むプリーツ折りしたフィルタ要素が管状コアの周りに配置されて円筒体を形成する。例えば図４に模式的な断面図で示したように、各プリーツはコアからフィルタ要素の外面に向けて延びている。

プリーツ密度とはカートリッジの単位弧長又は単位線長当たりのプリーツ数（プリーツの山から山の数、又は谷から谷の数）を指す。弧は２つの点を結ぶ任意の滑らかな曲線であり、弧長はその長さである。あるプリーツ構造では、カートリッジの体積内（円筒形のフィルタカートリッジのケージとコアの間の空間）の上流側及び下流側織成ネット又はドレイン層を有する膜の面積又はプリーツ密度は、あるしきい値以上の値を有する。この場合に、例えば隣接プリーツの脚部（コア側からケージ側までのろ過膜の長さ）は、フィルタカートリッジ内の膜のために利用できる一定体積のフィルタカートリッジの体積に対して特定の膜プリーツ密度以上になり流量が減少し始める場合に、隣接プリーツは互いに接触し始める。膜の上流側に接着されたプリーツ折り不織ネットを持たず且つ膜の下流側に織成ネットを有するカートリッジの体積に対する膜面積又はプリーツ密度（単位弧長又は線長当たりのプリーツ数）のさらなる増大は、フィルタを流れる流体又は液体の流れを減少するであろう。

本発明のフィルタカートリッジを製造するためには各種のプリーツが使用できる。例えば、限定の意図はないが、プリーツ折りにはＷ形（高い山の間にケージ内面に達しない低い山折りがあり、コア側の方がプリーツ数が多い形）、Ｍ形（高い山の間にコア外面に達しない谷折りがあり、ケージ側の方がプリーツ数が多い形）及びこれらの組み合わせが可能である。ある実施例では、プリーツは隣接プリーツが密着する密着形（米国特許第５５４３０４７号参照）も可能である。

膜面積はプリーツの数とその幾何学的面積により決定できる。別法として、膜面積は同様な構成のプリーツ折りしたネットと膜を対照基準にして決定することができる。すなわち、この方法では既知面積の膜を有するフィルタカートリッジと試験すべきフィルタカートリッジの間で、一定圧力での流量を比較して、予め作成してある較正曲線により膜面積を決定する。

表１は本発明の各種の実施例を例示するものであり、例えば実施例Ｍ３は、プリーツ折りした微細多孔質膜の上流側すなわち保持側にプリーツ折りした不織ネットすなわちドレイン層を設け、下流側すなわち、ろ液側にプリーツ折りした織成ネットすなわちドレイン層を設けた組み合わせ体の例を示す。表１は他のフィルタカートリッジも示し、例えば実施例Ｍ１は、Ｍ３と同様なプリーツ構造を有するが同一のカートリッジ体積に対して異なった膜面積を有し且つ織成ドレイン層を膜の両側に設けたものを例示する。

表１及び図１は、例えば実施例Ｘ１とＸ４のように、一定体積のカートリッジに対して、Ｘ４は膜の上流側に不織ネットを設け膜の下流側に織成ネットを使用することにより、さらに膜面積がＸ１からＸ４に増大し、それにより、一組の固定された流れ供給及び圧力条件下でフィルタカートリッジを流れる流体が増大する結果になることを示している。膜面積がＸ１に対して１３１２１ｃｍ²から１６６３２ｃｍ²に増大することは、上流側及び下流側の織成ネット又はドレイン層が使用された場合に、上流側に不織ネット又はドレイン層が使用される本発明の実施形態に比較して、それほど増大した流量は得られないであろう。なおバブルポイント圧力は膜の孔径に反比例し、流体と膜の表面張力と接触角に比例する。従って流体と膜の材質が一定ならバブルポイント圧力の逆数が孔径に比例する。

表１及び図１は、例えば実施例Ｍ１及びＭ２又はＭ３のように、一定体積のカートリッジにおいて膜面積のＭ１からＭ２またはＭ３へのさらなる増加に対し、膜の上流側に不織ネットを使用し膜の下流側に変性ネットを使用すると、一組の固定された流れ供給及び圧力条件下でフィルタカートリッジを通る流体の流れが増大する結果になることを示している。Ｍ１に対する１８２７２ｃｍ²から２３２８５ｃｍ²への膜面積の増大は、膜の上流側及び下流側に織成ネット又は層を使用すると、本発明の実施例に比して、それほど増大した流量を生じないであろう。

表１及び図１はまた、本発明の実施例例えば実施例Ｍ３によるフィルタカートリッジに対する膜面積を、第２の基準（従来）フィルタカートリッジ例えば実施例Ｍ１に対する膜面積により除したものは、Ｍ３の予備湿潤された場合の流量をＭ１の予備湿潤された場合の流量で除したものよりも小さいことを示している。これは表面積のわずかな上昇で流量が大きく増加するため有利である。

本発明の実施例では、図３に断面で示されているように、フィルタカートリッジ又はフィルタ要素は、コア３、多孔質膜７のコア側表面に面する内側（又は下流側）ネット（ドレイン層）５、該多孔質膜７、該多孔質膜７のケージ側の表面に面する外側（又は上流側）ネット（ドレイン層）９、及び前記ドレイン層と多孔質膜の周りに配置される前記ケージ１１より構成される。フィルタカートリッジは上下を封止する端部キャップ（図３には図示せず）を有し、これらの端部キャップの少なくとも一方には流体のための開口が設けられる。カートリッジのこれらの部材（膜及びドレイン層）の端部は、フィルタカートリッジに充分な一体性と強度を付与する適当な手段、例えば融着またはポッティングにより、フィルタカートリッジの一方又は両方の端部キャップに融着されて一体のフィルタカートリッジを構成する。一方又は両方の端部キャップはカートリッジをマニフォルドに取り付け（Ｏリング又はねじなどに限定されない）あるいは結合するために、取付具を具備することができる。ある実施例では、フィルタカートリッジはハウジングと共にマニホルドに結合でき、あるいは端部キャップの一方又は両方に、マニフォルド及び該マニフォルドに取り付けできる外部ハウジングへの交換可能に封着し又取り外すことができる取付具を設けることができる。

上流側不織層及び下流側織成層を有する膜素材は粒子、イオン又はそれらを流体又はスラリから除去するために使用できる。ある実施形態では膜は深さ素材であり、他の実施形態では微細多孔質素材である。素材はプリーツ型フィルタカートリッジで使用されている任意の材料からそれぞれ構成することができる。これらの材料は紙、その他の再生セルロース又はニトロセルローズ等のセルロース材料；単独重合体、共重合体及び三元重合体等の熱可塑性のプラスチック、例えばポリエチレン（例えば超高分子量ポリエチレン）、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＦＡ、ＥＣＴＦＥ、及び他のフッ素化樹脂、特にパーフルオロ化熱可塑性樹脂；ＰＶＣ、ナイロン、ポリアミド、ポリスルホン、変性ポリスルホン（ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン及びポリフェニルスルホン等）、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＥＴ、それらの組み合わせ、等である。

微細多孔質膜の細孔は粒子に対して３ＬＲＶ以上のふるい保持率を有することができる。粒子寸法は約１μｍ以下であり、ある実施形態では約０．０５μｍであり、他の実施形態では約０．０３μｍである。膜はその表面にイオン除去性官能基、吸着剤、又は交換性材料（イオン交換樹脂、炭素等）を含むことができる。

織成ネットは、好ましくは単独重合体、共重合体、又は三元重合体等の熱可塑性材料であり、例えば超高分子量ポリエチレンのようなポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＦＡ、ＥＣＴＦＥ、及び他のフッ素化樹脂、特にパーフルオロ化熱可塑性樹脂；ＰＶＣ、ナイロン、ポリアミド、ポリスルホン、変性ポリスルホン（ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン及びポリフェニルスルホン等）、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＥＴ、それらの組み合わせ、等である。このようなネットの例はＧｕｎｚｅネット（商品名、グンゼ株式会社より市販）である。織成ネット（ネットは、膜支持体、ドレイン層、メッシュ、スクリーンとも称される）の位置は膜の下流側（内側、ろ液側、透過側、下流側とも呼ばれる）に設けることができる。ある実施例では不織ネットは織成ネットよりも厚い。

不織ネット又は開口フィルムはプラスチック製好ましくは熱可塑性材料製である。これらの限定されない材料の例には、単独重合体、共重合体及び三元重合体等の熱可塑性のプラスチック、例えばポリエチレン（例えば超高分子量ポリエチレン）、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ＰＶＤＦ、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＦＡ、ＥＣＴＦＥ、及び他のフッ素化樹脂、特にパーフルオロ化熱可塑性樹脂；ＰＶＣ、ナイロン、ポリアミド、ポリスルホン、変性ポリスルホン（ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン及びポリフェニルスルホン等）、ポリイミド、ポリカーボネート、ＰＥＴ、それらの組み合わせ、等である。穿孔フィルムの限定でない例は、Ｄｅｘｍｅｔ２ＴＦ９−Ｈ１０００．２７ｔ（厚さ２７０μｍ）、Ｄｅｘｍｅｔ５ＴＦ８−１０５０．３９ｔ（厚さ３９０μｍ）（いずれも米国コネチカット所在のＤｅｘｍｅｔ社製）等がある。不織ネット（膜支持体、ドレイン層、メッシュ、スクリーンとも呼ばれる）は膜の上流側又は保持側に配置される。
本発明のある実施形態では、不織ネットドレイン層は織成ドレイン層と同じひだ付け装置を使用して膜と共にプリーツ折りされる。不織ネットドレイン層は織成ネットと同じひだ付け装置で使用する場合に、織成ネットの場合と同様に静電気散逸特性を有することができる。本発明の他の実施形態では、不織又は穿孔ネットは織成ネットよりも厚くすることができる。

下流側ネット又はドレイン層はフィルタ装置のコアに近接して配置され、上流側ネット又はドレイン層はフィルタ装置のケージに近接して配置できる。本発明の実施形態においてプリーツ折りした膜の上流側に不織ドレイン層を配置すると、フィルタ媒体同士の接触が防止され、流体はプリーツ折りした膜の実質的に全ての部分に一様に流入し且つそこから流出することができる。こうしてフィルタ媒体の高い表面積がろ過のために有効に利用できる。

フィルタカートリッジのコア、ケージ、及び端部キャップはプラスチックから製作できる。ある実施形態では熱可塑性樹脂が使用できる。これらの限定でない例には、ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィンの共重合体又は三元重合体、ナイロン、ＰＴＦＥ樹脂、ＰＦＡ、ＰＶＤＦ、ＥＣＴＦＥ、及び他のフッ素化樹脂、特にパーフルオロ化熱可塑性樹脂、ポリカーボネート、ポリスルホン、変性ポリスルホン（ポリエーテルスルホン、ポリアリールスルホン、ポリフェニルスルホン等）、それらの混合物がある。

図１は織成及び不織ネット材料の各種の形態に対する水の流量を例示するグラフである。試験はＥｎｔｅｇｒｉｓ，Ｉｎｃ．（米国所在）から市販されているＡＴＸおよびＡＴＭフィルタカートリッジ（商品名）を、より多数のプリーツと各種の織成及び不織ネット配置を有するものに改造したものを使用して行った。

Ｘ１−Ｘ３は図２に示したようにＸ４（タイプＢ）よりも狭い全膜面積を有するプリーツ構造を有するＡＴＸカートリッジ（タイプＡ）を示す。一方Ｘ４（タイプＢ）は図２に示したようにＸ１−Ｘ３よりも高いプリーツ密度を有し、Ｘ１に比して約２７％大きい全膜面積と約１８％増大した流量を有する。

表１では、Ｍ１はＸ１カートリッジよりも約４０％大きい膜面積（１８２７８ｃｍ²）を有するＡＴＭカートリッジである。そのプリーツ構造はＸ１とは異なっている。

Ｘ１−Ｘ４に対する流れ試験の結果は、ネットの種類と位置（上流側、又は下流側）が流量に影響することを示している。Ｘ３とＸ４に対する結果はプリーツ折りした膜の上流側に不織又は穿孔フィルムを配置すると、固定したカートリッジの体積に対して、増大したフィルタ面積で増大した流れが可能になることを示している。

Ｍ１−Ｍ３に対する流れ試験の結果は、プリーツ折りした膜の上流側に不織ネット又は穿孔フィルムを配置すると、固定体積のフィルタカートリッジに対し、フィルタ面積の増大で増大した流量を可能にすることを示している。Ｍ２の結果はプリーツの上流側に不織ネットを配置すると、２７％増加したフィルタ面積が２０％増加した流量を与えることを示している。Ｍ３の結果は、不織ネットをプリーツ折りした膜の上流側に配置した場合、２０％のフィルタ面積の増加が約３２〜４０％の流量増加を与えることを示している。これらの結果は、プリーツ折りしたろ過膜の上流側に不織ネットを設け且つ下流側に織成ネットを設け、これらをプリーツ構造又は膜面積と組み合わせて、装置を流通する流体の高い流量を提供することができることを示している。

これらの結果は、フィルタ膜の上流側に不織ネットを及び下流側に織成ネットを設け、これらをプリーツ構造及び／又は膜面積と組み合わせることにより、フィルタ膜の上流側と下流側に織成ネットを設けた同様なろ過装置に比して、より多量の流体をろ過装置に流すことが可能になることを示している。流量のかかる増大が、ネット材料の位置及びプリーツ折りの組み合わせにより得られることは従来予測できなかったことである。

これらの結果は、フィルタ膜の上流側又は保持側に不織ネットを及び下流側又はろ液側に織成ネットを設け、これらをプリーツ構造（寸法、密度、形式（Ｍ形、Ｗ形、又はそれらの組み合わせ））と組み合わせることにより、フィルタ膜の上流側と下流側に織成ネットを設けた同様なろ過装置に比して、より多量の流体をろ過装置に流すことが可能になることを示している。流量のかかる非線形な増大が、ネット材料の位置、ネット材料の形状、及びプリーツ密度の組み合わせにより得られることは従来予測できなかったことである。

表１は異なった構造の織成及び不織支持体をプリーツ折りすることにより得られるフィルタに対するフィルタ面積、バブルポイント、及び流量を示す。
Ｇｕｎｚｅ（商品名）は厚さが２００μｍの織成ネットであり、Ｄｅｘｍｅｔ２ＴＦ９−Ｈ１００（商品名）は厚さが２７０μｍの不織ネットである。
多孔質膜の面積の増加率はＸ系列はＸ１，Ｘ２の平均値に対する増加割合（％）である。Ｍ系列面積の増加率はＭ１に対する増加割合である。
手動バブルポイントはバブルの発生を観測した時点での多孔質膜の上下流面間の圧力差である。

結果は図１に示してある。流量増加率（％）は実験Ｘ系列はＸ１とＸ２の平均値を基準にした増加率であり、実験Ｍ系列はＭ１を基準にした。本発明は基準フィルタカートリッジに比して大きい処理流量を可能にすることが分かる。
本発明は幾つかの好ましい実施例に関連して詳しく説明したが、他に変形例が可能である。従って、本発明の精神並びに請求の範囲の範囲は本書の記載及び好ましい実施例及び実施態様に限定されるべきではない。

プリーツ折りした微細多孔質膜の両面に各種の織成及び不織ネットを配置したフィルターカートリッジにおけるネットの種類と多孔質膜の面積と流量の関係を例示する。微細多孔質膜のケージに面する外側（上流側）に織成ネットをコアに面する内側（下流側）に織成ネット配置した組み合わせ体をプリーツ折りして、フィルタカートリッジ内の空間（ケージとコアの間の空間）で利用できるろ過膜面積を増大すること、またプリーツ折りした上流側及び下流側膜表面にある織成ネットに対して、固定体積のカートリッジの形式Ａに形式Ｂのカートリッジを与えるように膜面積を増大すると、固定供給条件下に流体流れが減少しうることを説明する。本発明の実施形態に使用するフィルタカートリッジが、コア、プリーツ折りした内側ネット、プリーツ折りした膜、及び支持ケージ内側のプリーツ折りした外側ネットを有することを例示する。フィルタカートリッジのコアとケージの間の空間（上下端板は図示せず）内に内側及び上流側ネットに接合されたプリーツ折りした微細孔膜を収容した状態を例示する断面図である。

符号の説明

３コア
５下流側ネット
７多孔質膜
９上流側ネット
１１ケージ

Claims

プリーツ折りした多孔質膜と、前記膜の上流側のプリーツ折りした不織ネットと、前記膜の下流側のプリーツ折りした織成ネットとを、それらの縁部で一緒に接合してなるフィルタ材を収納したフィルタカートリッジであって、前記フィルタカートリッジは、プリーツ折りした多孔質膜と、該膜の上流側のプリーツ折りした織成ネットと、該膜の下流側のプリーツ折りした織成ネットとを、それらの縁部で一緒に接合してなるフィルタ材を収納した基準フィルタカートリッジの流量に比して高い流量を有する、フィルタカートリッジ。
前記フィルタカートリッジは第１の膜面積を有し、前記基準フィルタカートリッジは第２の膜面積を有し、前記第１の膜面積／第２の膜面積なる比は、前記フィルタカートリッジの流量／前記基準フィルタカートリッジの流量なる比よりも小さい請求項１のフィルタカートリッジ。
前記不織ネットは前記膜と共に前記織成ネットと同一のプリーツ折り装置によりプリーツ折りされている、請求項１のフィルタカートリッジ。
プリーツ折りした多孔質膜と、前記膜の上流側のプリーツ折りした織成ネットと、前記膜の下流側のプリーツ折りした織成ネットとを、それらの縁部で一緒に接合してなる前記基準のフィルタ材を収納したフィルタカートリッジは、その体積が一定な状態で、前記膜の面積を増加すると、一定の流供給及び圧力条件下でフィルタカートリッジを流通する流量が減少するような体積を有する、請求項１のフィルタカートリッジ。
プリーツ折りした多孔質膜と、前記膜の上流側のプリーツ折りした織成ネットと、前記膜の下流側のプリーツ折りした織成ネットとを、それらの縁部で一緒に接合してなるフィルタ材を収納した基準フィルタカートリッジは、その体積が一定な状態で、前記膜のプリーツ密度を増加すると、一定の流量及び圧力条件下でフィルタカートリッジを流通する流量が減少するような体積を有する、請求項１のフィルタカートリッジ。
前記多孔質膜は平坦なシート状の微細多孔質膜である請求項１のフィルタカートリッジ。