KR20010049548A

KR20010049548A - 세라믹 다공 부재를 이용한 여과기

Info

Publication number: KR20010049548A
Application number: KR1020000032765A
Authority: KR
Inventors: 박진주
Original assignee: 오카야마 노리오; 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2001-06-15
Also published as: JP3277918B2; DE60018510D1; DE60018510T2; US6361693B1; EP1060784A1; EP1060784B1; TW506849B; JP2000354746A; KR100347498B1

Abstract

본 발명은 세라믹 다공 부재를 필터 유닛으로서 케이싱 내에 배치한 유체의 여과기에 있어서, 피여과 유체의 투과 유량을 높이는 것을 과제로 한다.

세라믹 다공 부재로 이루어지는 복수의 필터 유닛이 케이싱의 양 단부면에서 고정되어 배열·수납되어 있으며, 상기 필터 유닛을 통하여 형성된 피여과 유체용의 유통 경로와 여과 유체용의 배출 경로를 구비한 여과기로서, 양 유통 경로는 케이싱 양 단부면의 필터 유닛 고정 부분의 일부를 밀봉함으로써 서로 분리되어 있으며, 상기 필터 유닛에는 유통 경로와 이어지는 피여과 유체용의 다수의 유통 구멍과 여과 유체용의 다수의 내재 유통 구멍과, 세라믹 다공 부재의 실제 두께부를 관통하는 여과 유체 배출용의 다수의 배출 구멍이 마련된 기본 구조를 이루고, 일방향에 직각인 임의의 단면 상에서, 상기 복수의 필터 유닛이 점유하는 면적이 케이싱 내측 면적의 35% 이상인 여과기를 제공한다.

Description

세라믹 다공 부재를 이용한 여과기{FILTER WITH A CERAMIC PERFORATED MEMBER}

본 발명은 세라믹 다공 부재의 필터 유닛을 이용한 유체의 여과기, 특히 액체의 정밀 여과, 한외 여과, 역침투 분리 및 가스 분리에 유용한 여과기에 관한 것이다.

식품, 약품, 반도체 등의 제조 과정의 유체의 여과에는 종래부터 유기질의 다공질 막으로 이루어진 필터 유닛(이하, 단순히 유닛이라고도 함)이 많이 사용되어 왔다. 그러나, 유기질의 막은 내열성, 내압성, 내약품성이 뒤떨어지므로, 그들 성질이 우수한 세라믹 다공 부재로 이루어진 막으로 치환되고 있다. 또, 최근 이 세라믹으로 이루어진 막은 미생물 배양의 담체와 같은 바이오 리액터나 촉매의 담체로서도 용도가 확대되고 있다.

최근에는 세라믹 다공 부재로 이루어진 막 중에서도, 특히 높은 투과 성능을 갖는 동시에 얇아도 유체 압력에 견딜 수 있는 높은 기계적 강도를 갖는 것의 필요성이 높아지고 있다. 투과 성능을 높이려면 기공률을 올려서 막의 투과 저항을 작게 하는 동시에, 가는 구멍의 직경을 작게 하여 유체속의 보다 미세한 성분을 분리할 수 있는, 소위 분리 능력을 높일 필요가 있다. 그러나, 알루미나(A1₂O₃)로 대표되는 지금까지 사용되어 온 통상의 세라믹으로 이루어진 다공 부재에서는 그 기공률은 겨우 40%, 통상은 겨우 30% 전후 까지이므로, 여과시의 압력 손실이 커진다. 이로 인해, 그 기공만을 이용한 유닛은 효율이 나빠서 이상 설명한 바와 같은 요구에는 맞지 않는다.

그래서, 이와 같은 결점을 해소하기 위해 세라믹 다공 부재를 다층 구조의 원통형으로 성형하고, 실제로 유체를 투과시키는 막 부분을 얇게 하여 압력 손실을 낮추도록 설계되어 있다. 즉, 세라믹 다공 부재로 이루어진 유닛의 집합체인 필터 모듈(이하, 단순히 모듈이라고도 함)에서는 여과 기능을 수행하는 다공질의 막, 이를 지지하는 기초재 부분, 필요에 따라서는 또 양자 사이에 개재시키는 중간 부분의 수개층으로 구성되는 다층 구조로 형성되어 있다.

이들 모듈을 실용화하려면, 막의 투과 단위 면적당 유체의 유량을 한층 높이는 바와 같은 유닛의 구조 설계를 하고, 그 외부 치수도 가능한 한 작게 할 필요가 있다. 이 목적을 위해 개발된 구조가 모노리스형이다. 이 유닛의 단면은 도19에 도시한 바와 같이 된다. 동도면에서 도면 부호 1은 필터 유닛인데, 동도면에 도시한 바와 같이 세라믹 다공 부재(2) 속에 다수의 피여과 유체의 유통 구멍(3)(이하, 단순히 유통 구멍 또는 셀이라고도 함)이 설치된 연근 모양을 하고 있다. 또,「피여과 유체」라 함은 여과되기 전의 유체이다. 본 발명에서는「여과 유체」라는 용어도 사용하는데, 이것은 여과된 유체이다. 모노리스형의 구조예는 일본 특허 공표 평1-501534호 공보, 특허 공표 평3-500386호 공보 및 스위스 특허 CH 681281호 공보에 소개되어 있다. 모노리스형도 기본적으로는 가는 구멍이 있는 막과, 이를 지지하는 기초재로 구성된 다층 구조를 이루고 있다. 그러나, 도19와 같은 단면 형상의 모듈의 유통 구멍의 내측을 다층 구조로 하려면, 상당히 복잡한 공정을 거쳐야 되므로 비용이 높아진다. 그래서, 상기한 통상의 세라믹으로 이루어진 다공 부재를 이용하여 단층 구조로 하고, 막을 투과하는 유체의 압력 손실을 낮추고자 하면, 막 자체의 두께를 얇게 할 필요가 있다. 실용상 그 두께는 1㎜ 이하인데, 그 경우에는 막의 기계적 강도가 현저히 저하된다.

한편, 통상 50% 이상의 높은 기공률을 가지면서도 높은 기계적 강도를 갖는 질화 규소계 세라믹(질화 규소 및/또는 사이알론을 주성분으로 하는 세라믹)으로 이루어진 다공 부재가 국제 공개 번호 제WO94/27929호 공보에 소개되어 있다. 이 세라믹 다공 부재는 평균 종횡비가 3이상인 주상(柱狀) 질화 규소 및/또는 사이알론의 입자와 산화물계 결합층으로 구성되고, 전자 끼리가 직접이든 또는 전자가 후자를 거쳐서 삼차원으로 불규칙하게 확산된 네트워크 구조를 갖고, 3점 굽힘 강도가 100 MPa 이상의 것이다. 이 세라믹 다공 부재를 이용하면, 예를 들어 상기한 바와 같은 단층 구조의 얇은 막이라도 그 기계적 강도를 확보할 수 있다. 단, 모노리스형의 유닛을 단층 구조의 질화 규소계 세라믹제의 것으로 단순히 치환하기만 한 경우에는 그 여과 유량은 그다지 커지지 않는다. 왜냐하면, 도19에 물결 모양의 화살표로 도시한 바와 같이, 특히 중심 부근의 유통 구멍으로부터 외주면으로의 유체의 이동 거리가 길기 때문에 압력 손실이 커져서, 유닛 전체의 투과 유량이 표면 부근의 유통 구멍으로부터의 투과 유량에 따라서 대부분 결정되어 버리기 때문이다.

또, 이러한 모노리스형의 모듈은 식품이나 약품의 제조 공정에 있어서 통상 크로스 플로우 여과에 널리 사용되고 있다. 이 여과 방식에서는 도20에 도시한 바와 같이 원액조(4)로부터 피여과 유체(5)를 송액 펌프(6)에 의해 모듈(1)을 설치한 여과기에 공급하여 여과 유체를 케이싱의 배출구로부터 배출하여 회수하는 동시에, 동모듈 내의 유통 구멍(셀)을 통과한 피여과 유체를 순환로(7)를 경유하여 원액조로 복귀시켜서 다시 이를 여과기로 송입하는 조작을 반복하여 여과한다.

본 발명자들은 투과 저항이 작아서 이 여과 방식에 적합하고, 상기 질화 규소계 세라믹 다공 부재에 의해서 단층 구조의 얇은 막으로 구성된 모듈을 이미 일본 특허 출원 평10-198811호에서 제안하고 있다.

이와 같은 모노리스형 필터 모듈을 이용한 여과기에 있어서는 소망하는 투과 유량(단위 시간당 여과 유체의 유량, 즉 여과 속도)을 크게 하는 것이 중요하다. 이를 위해서는 유체가 유닛의 집합체인 모듈 내에서 가능한 한 낮은 압력 손실로 이동할 수 있도록 하는 것이 필요하다. 그러나, 그 한편으로 전술한 바와 같이 막에는 그 가는 구멍의 직경 크기에 의존하는 높은 분리 능력도 요구된다. 따라서, 이 양자를 정교하게 조화시킬 필요가 있다. 그리고, 유닛은 통상 일정 용적의 케이싱 내에 다수 배열하여 수납되므로, 투과 유량을 높이기 위해 지나치게 그 용적을 크게 할 수도 없다.

이상, 기술한 바와 같은 요구에 부응하기 위해서는 유닛이 케이싱 내에 배열된 상태에서, (1) 막의 단위 표면적당 유체의 투과량을 크게 하는 것, (2) 유체의 배출 경로에서의 압력 손실을 작게 하는 것, 및 (3) 여과에 유효한 막의 표면적을 높이는 것이 중요하다. 일본 특허 공고 평6-11370호 공보나 특허 공개 평5-146609호 공보에는 유닛을 집합 배열한 모듈의 사례가 소개되어 있다. 그러나, 이들 사례는 주로 상기 (3)의 과제에만 대응한 것이며, 게다가 각각의 유닛의 투과 유량은 작다. 한편, 상기한 일본 특허 공개 평11-123308호에서 제안되어 있는 모듈은 각각의 유닛에서의 (1) 및 (2)의 과제는 극복하고 있기는 하지만, (3)의 과제에 대한 대응은 반드시 충분하다고는 할 수 없다.

본 발명자는 이상의 세가지 과제를 동시에 해소하기 위해, 상기 일본 특허 출원 평10-198811호에서 제안된 모듈 구조를 활용하면서, 특히 투과 유량을 높이기 위한 모듈 내의 유닛의 합리적인 배치를 시행 착오해 왔다. 그 결과, 본 발명에 이르렀다.

도1은 본 발명의 필터 유닛의 일 사례의 측단면도.

도2는 도1의 필터 유닛을 A 방향으로부터 본 정면도(a) 및 도1의 BB' 단면도(b).

도3은 도2의 (a) 및 (b)에 대응시켜 그 실제 두께부를 검은 실선으로 치환한 도면.

도4는 케이싱의 일예를 설명하는 사시도.

도5는 유닛을 배치한 케이싱의 일예를 설명하는 투시도.

도6은 유닛을 배치한 케이싱의 일예를 설명하는 투시도.

도7은 유닛을 배치한 케이싱의 일예를 설명하는 투시도.

도8은 복수의 유닛을 배치한 케이싱의 단면예를 도시한 도면.

도9는 복수의 유닛을 배치한 케이싱의 단면예를 도시한 도면.

도10은 복수의 유닛을 배치한 케이싱의 단면예를 도시한 도면.

도11은 복수의 유닛을 배치한 케이싱의 단면예를 도시한 도면.

도12는 복수의 유닛을 배치한 케이싱의 단면예를 도시한 도면.

도13은 복수의 유닛을 배치한 케이싱의 단면예를 도시한 도면.

도14는 유닛을 배치한 본 발명 실시예의 케이싱의 단면도.

도15는 유닛을 배치한 본 발명 실시예의 케이싱의 단면도.

도16은 유닛을 배치한 본 발명 실시예의 케이싱의 단면도.

도17은 유닛을 배치한 본 발명 실시예의 케이싱의 단면도.

도18은 유닛을 배치한 본 발명 실시예의 케이싱의 단면도.

도19는 종래의 세라믹제 모노리스형 필터 유닛의 단면도.

도20은 크로스 플로우 여과 방식을 설명하는 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 모노리스형 필터 유닛

2 : 세라믹 다공 부재

3 : 유통 구멍

4 : 원액조

5 : 피여과 유체

6 : 액송 펌프

7 : 순환로

8 : 케이싱

80 : 케이싱 본체

81 : 케이싱 캡

82 : 케이싱 순환 경로로의 접속부

83 : 케이싱 배출구

12 : 내재 유통 구멍

13 : 밀봉부

14 : 배출 구멍

15 : 세라믹 다공 부재의 실제 두께부(막)

16 : 여과액실

즉, 본 발명의 여과기는 세라믹 다공 부재로 이루어진 복수의 필터 유닛이 케이싱의 양 단부면에서 고정되어 배열·수납되어 있고, 이 필터 유닛을 통하여 형성된 피여과 유체용 유통 경로와 여과 유체용 배출 경로를 갖춘 여과기로서, 양 유통 경로는 케이싱 양 단부면의 필터 유닛 고정부의 일부를 밀봉함으로써 서로 분리되어 있다. 그리고, 이 필터 유닛은 세라믹 다공 부재를 일방향으로 관통하여 설치된 상기 유통 경로와 연결되는 피여과 유체용의 다수의 유통 구멍과, 일부 유통 구멍의 출입구를 밀봉하여 형성된 상기 유통 경로에 연결되는 여과 유체용의 다수의 내재 유통 구멍을 갖추고 있다. 이러한 유통 구멍은 모두 상기 일방향에 직각인 단면으로부터 보아 행단위 또는 열단위로 교대로 정렬 배치되어 있다. 이상과 같은 유통 구멍의 배치에 부가하여, 본 발명의 필터 유닛에는 세라믹 다공 부재의 실제 두께부를 사이에 두고 서로 이웃하는 내재 유통 구멍 사이 및/또는 내재 유통 구멍과 상기 세라믹 다공 부재의 외주면 사이에 여과 유체를 배출하기 위한 다수의 배출 구멍이 상기 실제 두께부를 관통하여 설치되어 있다. 그리고, 본 발명의 여과기에서는 이상 설명한 기본 구조에 부가하여, 상기 일방향에 직각인 임의의 단면상에서 상기 복수의 필터 유닛이 점유하는 면적이 케이싱 내측 면적의 35% 이상이다.

또, 본 발명에는 이상의 기본 구조인 동시에, 상기한 일방향에 직각인 임의의 단면상에서 케이싱의 내측에 있어서의 필터 유닛의 배출 구멍의 평균 길이가 케이싱의 내경의 1/2 이하인 여과기도 포함된다. 또, 동일한 케이싱의 내측 단면에 있어서 외경이 다른 필터 유닛이 조합 배열되어 있는 것도 포함된다.

본 발명의 다공 부재는 바람직하게는 평균 종횡비가 3이상인 주상 질화 규소 및/또는 사이알론의 입자와 산화물계 결합층으로 구성되고, 기공률 30 내지 70%, 평균 투과 직경 0.01 내지 10㎛, 3점 굽힘 강도 100MPa 이상의 질화 규소계 세라믹으로 구성되는 것을 이용한다. 질화 규소계 세라믹 이외의 세라믹, 예를 들어 알루미나에서는 가는 구멍의 단면 형상이 통상 원형이다. 이에 대하여 질화 규소계 세라믹에서는 가늘고 긴 슬릿 형상으로써, 수은 압입법으로 확인되는 최대의 가는 구멍의 직경보다도 작은, 예를 들어 1/5 정도의 입자라도 여과하여 분리할 수 있다. 알루미나의 경우는 수은 압입법으로 확인되는 최대의 가는 구멍의 직경 미만의 입자는 여과하여 분리할 수 없다. 또, 상기한 질화 규소계 세라믹에서는 수은 압입법으로 확인되는 평균 가는 구멍의 직경이 0.004㎛ 정도인 것도 얻을 수 있다. 또, 본 발명의 유닛에 있어서 그 유통 구멍 및 내재 유통 구멍이 행단위 또는 열단위로 교대로 배열된 경우의 각각의 배치 피치는 우수한 투과 성능을 유지하면서 필요한 기계적 강도나 분리 성능을 얻기 위해 0.5 내지 3㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 케이싱은 그 양단부에 외부와 접속 가능한 개구부와 피여과 유체의 유입구 및 배출구를 갖춘 캡이 장착되어 있는 것, 그 재질이 플라스틱, 금속 및 세라믹 중 적어도 1종으로 구성되어 있는 것도 포함된다. 또, 게다가 그 양 단부면의 상기한 밀봉이 플라스틱, 금속 및 세라믹 중 적어도 1종으로 행하여져 있는 것, 및 상기 케이싱의 외경이 10 내지 500㎜, 길이가 100 내지 2000㎜의 범위내에 있는 것도 포함된다.

본 발명의 여과기는 세라믹 다공 부재로 이루어진 복수의 필터 유닛이 그들을 수용하는 케이싱 내에 일정한 배열로 배치되어 있다. 즉, 복수의 필터 유닛의 집합체가 필터 모듈을 형성하고, 모듈 전체로서 그 투과 기능을 발현한다. 각각의 필터 유닛은 예를 들어 그것을 측면으로부터 본 도1 및 그것을 측면과 직교하는 단면으로 본 도2에 도시한 바와 같이, 그 단면은 세라믹 다공 부재(2)에 일방향으로 관통하여 피여과 유체를 흘려보내는 다수의 유통 구멍(3)을 벌집 형상으로 배치한 모노리스형이다. 이 유통 구멍의 일부는 유닛 양단부의 출입구부에서 외부와의 유체의 출입이 차단(밀봉)되어 있고, 이 양단부를 막은 밀봉부(13)가 있는 유통 구멍이 내재 유통 구멍(12)이다. 또, 도면 부호 14는 뒤에서 설명하는 배출 구멍이고, 15는 세라믹 다공 부재의 막(본 발명에서는 실제 두께부라고도 함)이다. 이 막은 상기한 바와 같은 다수의 미세한 기공을 포함한 다공질 구조로써, 이 부분에 의해서 유체는 여과되어 분리된다.

도2의 (a)는 도1의 유닛을 화살표(A) 방향으로부터 본 도면이다. 또, 동도면의 (b)는 도1의 유닛의 길이 방향으로 직각인 BB' 단면을 본 것이다. 또, 도2의 (a)에서는 보이지 않는 부분은 점선으로 도시되어 있다. 이들 도면에 의하면, 유통 구멍(3)과 내재 유통 구멍(12)은 그 일방향(이 경우는 유닛의 길이 방향, 즉 유통 구멍의 관통 방향)에 직각인 임의의 단면으로부터 보면, 행단위 또는 열단위로 교대로 정렬하여 배치되어 있다. 또, 이들은 도면과 같이 세라믹의 실제 두께부(15)를 사이에 두고 서로 이웃하고 있다. 또한, 도2의 (a)와 (b)의 실제 두께부(15)를 흑색의 굵은 실선으로 치환한 것이 도3이다. 이 도면의 (a)와 (b)는 도2의 (a)와 (b)에 대응시키고, 부호는 도2에 일치되어 있다. 본 발명의 이후의 유닛의 단면은 이 도면을 기초로 해서 표시한다.

그리고, 케이싱 내에 배치된 각 유닛은 케이싱의 양단부에서 고정되고, 그 부위에서 유통 구멍은 상기한 순환 경로와 접속된다. 한편, 실제 두께부를 투과하여 여과된 유체(즉, 여과 유체)는 각각의 유닛에 별도로 천공된 배출 구멍과 케이싱의 여과액실에 접속되어 있는 배출 경로로부터 회수된다. 도1의 예에서는, 배출 구멍은 도2의 (b)에 도시한 바와 같이 유닛의 길이 방향에 직각인 면의 외측 방향으로 유닛의 막(실제 두께부)을 관통하여 형성되어 있다. 여과되지 않은 유체(즉, 피여과 유체)는 상기한 모듈 내의 유통 경로로부터 여과 장치의 순환 경로를 거쳐서 여과액조로 복귀되고, 재차 여과기로 압송되어 반복하여 여과된다.

도4는 케이싱의 일 사례의 사시도이다. 이 사례에서는 도시한 케이싱(8)의 길이 방향으로 피여과 유체가 흐른다. 도면 부호 80은 케이싱의 본체, 81은 그 외부 배관과 접속되는 캡이고, 82는 순환 경로에의 접속부, 83은 여과기의 배출 경로에 접속되어 여과 유체를 회수하는 배출구이다. 이것을 투시하면 도5와 같이 된다. 동도면에서는 한 개의 유닛이 배치되어 있다. 또, 도면 부호 16은 케이싱 내의 공간부인 여과액실이다. 이곳은 피여과 유체가 흐른다.

단면이 원형이며 동일한 구조의 케이싱 내에 다수의 필터 유닛을 배치한 사례를 도6 및 도7에 모식적으로 도시한다. 도6은 정사각형 단면의 유닛을 4개, 도7은 정사각형 단면의 유닛을 12개 배치한 예이다. 좌측 단부의 단면은 그 유닛의 배열 형태를 도시하고 있다. 도시되어 있지는 않지만, 케이싱된 각각의 유닛의 양단부의 내재 유통 구멍에 대응하는 부분은 케이싱의 단부에 의해 막혀 있다. 또, 도8 및 도9는 유닛 배치의 다른 사례이다. 각각 정사각형 단면, 정육각형 단면의 다른 크기의 유닛을 조합하고 있다. 이상의 예에서는 둥근 케이싱 단면의 내측에 네모난 유닛이 배열되어 있는데, 서로의 단면 형상을 더욱 더 연구하여 케이싱의 내측 단면내의 유닛이 점유하는 면적율을 가능한 한 높이는 일도 케이싱의 단위 체적당 투과 유량을 높이기 위해 중요하다. 따라서, 각각의 필터의 단면은 어떠한 형상이라도 좋지만, 가능한 한 케이싱 내에 공간을 많이 만들지 않는 편이 좋다. 또, 각각의 유닛 사이의 공간이 케이싱 내에서 균등하게 분포되도록 하면, 유체가 흐를 때의 압력 손실을 단면내에서 균일하게 하여 균등한 흐름이 된다. 예를 들어 이상의 예에서 모든 유닛을 단면이 원형인 것으로 치환해도 좋지만, 그 경우에는 유닛의 경계선이 되는 공간이 어느 부분에서는 넓고, 또 어느 부분에서는 좁아져서 균등한 공간의 배치가 되지 않는다. 이 공간의 폭은 셀폭 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 유닛 내의 유체의 유속을 모듈 전체에서 균일하게 하여 안정된 높은 유량을 얻기 위해서는 실제 두께부(막)의 두께를 균등하게 하는 동시에, 그 두께도 얇게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어 본 발명의 유닛의 경우, 막의 두께는 0.1 내지 0.9㎜, 그 편차는 평균값의 ±20% 이내로 하는 것이 바람직하다.

케이싱 내의 여과 면적(막의 표면적)을 확보하려면, 단순하게는 각각의 유닛의 외부 치수를 케이싱의 내부 치수와 비슷하게 하는 동시에, 그 사용하는 갯수를 가능한 한 줄이고 배치 공간을 축소하면 된다. 극단적으로 말하면, 어떠한 큰 내부 치수의 케이싱이라도 그 내부 치수와 비슷한 한 개의 유닛으로 감당하면 된다. 그러나, 실제로 우리가 확인한 결과에 따르면, 각각의 유닛의 크기는 너무 크거나 너무 작아도 투과 유량이 저하되고, 경우에 따라서는 그것을 제조할 때의 생산성도 저하되는 것을 알 수 있었다. 또, 실제로는 유닛의 크기가 투과 유량에 미치는 영향은 케이싱의 내부 치수와의 상대적인 배치 관계 및 유닛의 배열 상황에 의존한다.

우선, 각각의 유닛의 크기가 너무 큰 경우의 투과 유량 저하의 원인은 유닛 내부의 유체의 투과 압력 손실이 증가하는(유통시의 투과 저항이 증가하는) 데 있다. 즉, 다공 부재의 실제 두께부를 투과한 후의 유체의 일방향으로의 배출 경로가 너무 길어지기 때문이다. 또, 여기서의 유닛의 크기라 함은 그 용적이며, 상술한 사례에 있어서 길이 방향의 크기가 결정되어 있으면 유체의 주된 유동 방향(유닛의 길이 방향)에 직교하는 단면의 크기이다. 예를 들어, 동일한 케이싱 크기에서 도5와 같이 한 개의 유닛을 배치한 여과기와, 도6과 같이 동일한 단면적의 유닛을 4개 배치한 여과기를 동일한 크로스 플로우 조건으로 비교한 결과, 유닛의 총단면적이 케이싱 면적의 40 내지 60%를 점유하는(후술하는 점유율이 40 내지 60%) 경우, 투과 유량은 후자 쪽이 30 내지 40% 높다. 그리고, 도6의 유닛 주위의 배치 공간에 보다 작은 크기의 유닛을 추가 배치하면, 4개의 경우에 비해 또한 30 내지 40 % 높은 투과 유량을 얻을 수 있다. 즉, 투과 유량은 단순히 유닛의 크기 증가분 이상으로 향상된다. 또, 한 개의 유닛으로 케이싱의 내측 단면을 감당하려면 유닛의 크기도 크게 하지 않을 수 없다. 한편, 유닛을 통상의 제조 설비를 사용하여 안정되고 또한 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 크기에는 한계가 있다. 따라서, 그 크기가 너무 크면 벌집형 단면의 세라믹 다공 부재의 제조상 문제가 발생한다. 예를 들어 성형, 소성 및 반송을 위한 대규모이며 또한 가격이 비싼 설비를 준비할 필요가 있다. 또, 반송시에 그 형상을 유지하고 손상을 방지하기 위해 상당한 수고가 든다. 그 결과, 생산성의 저하를 초래하기 쉬워진다.

한편, 각각의 유닛의 크기가 너무 작으면 각각의 유닛에서는 그 유통 경로가 짧아지므로 그 부분에서만은 유체의 투과 손실이 작아지지만, 투과 유량을 확보하기 위해 수많은 유닛을 배치해야 한다. 그 결과, 유닛의 경계선의 공간이 증가하므로, 여과에 유효한 막의 표면적은 그만큼 증가하지 않는다. 또, 길이 방향으로 수직인 단면에 있어서, 유체가 흐르는 방향으로 유닛 부분과 그들 경계선의 공간 부분의 반복이 보다 많아지므로, 유체의 정상 흐름이 행하여지기 어려워진다. 이로 인해, 여과기 전체의 투과 유량은 오히려 저하된다. 게다가, 많은 유닛을 만들 필요가 있으므로, 생산성도 저하된다. 또, 복수의 유닛을 조합하는 경우에는 도8에 도시한 바와 같이 케이싱의 중앙 부분에 비교적 단면이 큰 유닛을 배치하고, 외측을 향할수록 보다 작은 크기의 유닛을 배치하면 보다 큰 투과 유량을 얻을 수 있다.

본 발명의 여과기는 그 일방향(이것은 통상 피여과 유체의 주 유통 방향)에 직각인 임의의 단면상에서, 배열된 복수의 필터 유닛이 점유하는 총면적이 케이싱 내측 면적의 35% 이상이다. 바람직하게는 60% 이상이다. 이하, 이 면적의 비율을 단순히「유닛의 점유율」또는「점유율」이라고도 한다. 점유율이 35% 미만에서는 케이싱의 단위 용적당 막의 표면적이 너무 작아져서 투과 유량이 현저히 저하된다. 예를 들어, 도1 내지 도8에 그 사례를 도시한 바와 같이 원통형의 케이싱 내에 그 길이 방향으로 유통 구멍을 형성한 유닛을 배치하는 경우를 가정하자. 케이싱의 내경이 300㎜의 원형인 경우, 외경이 178㎜인 원형 단면의 한 개의 유닛을 배치(도5에 있어서 유닛의 단면 형상이 원형인 배치, 배치예 1)하거나, 또는 한 변이 158㎜인 정사각형 단면의 유닛을 배치(도5와 같은 배치, 배치예 2)하면, 유닛의 점유율은 약 35%가 된다. 또, 한 변이 99㎜인 정사각형 단면의 유닛 4개를 배치(도6과 같은 배치, 배치예 3)하면, 점유율은 약 48%가 된다. 또, 배치예 2의 경우, 예를 들어 케이싱의 중앙 부분에 상기 크기의 유닛을 배치한 후, 또 다시 케이싱의 내벽과의 사이의 공간에 한 변이 60㎜인 정사각형 단면의 유닛을 4개 배치(도9와 같은 배치, 배치예 4)하면, 점유율은 약 56%가 된다. 또, 한 변이 60㎜인 정사각형 단면의 유닛을 12개 배치(도7과 같은 배치, 배치예5)하면, 그것은 약 61%가 되고, 또한 예를 들어 도10에 도시한 바와 같은 배치 패턴으로 나머지 공간에 작은 크기의 유닛을 배치해 가면, 그것은 65%를 넘는다. 도11 내지 도13은 유닛의 단면 형상이 육각형 및 원형인 예이다.

또한, 본 발명의 여과기는 상기 유닛의 점유율이 적어도 35% 이상인 동시에, 그 케이싱의 내측 단면 부분에 있어서의 유닛의 배출 구멍의 평균 길이를 케이싱 내경의 1/2(50%) 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1/10 내지 1/4(10 내지 25%)이다. 1/2보다 길어지면, 배출 구멍을 통과하는 투과액의 압력 손실이 증가하여 투과 유량이 저하할 우려가 있기 때문이다. 또 배출 구멍의 평균 길이는 복수 유닛의 모든 배출 구멍의 누계 길이를 배출 구멍의 총 갯수로 나눈 값이다. 도1의 유닛의 경우, 배출 구멍이 피여과 유체의 주 유통 방향에 직교하는 단면 상에 4개씩 설치되어 있으며, 그 전체의 길이가 유닛의 정사각형 단면의 한 변과 같다. 이 형태에서 배출 구멍이 형성된 단면이 다수이다. 배출 구멍이 개방된 단면이 10면이면 이 유닛의 배출 구멍의 총수는 40이다. 지금 1단면당 배출 구멍의 수를 n, 이와 같은 단면의 수를 m이라 한다. 예를 들어 상기 배치예 2의 경우, 이것과 같은 형태로 배출 구멍이 형성되어 있다고 하면, 배출 구멍의 평균 길이는 158㎜이다. 이것은 케이싱 내경의 약 52%가 된다. 또한 예를 들어 상기의 배치예 4의 경우, 역시 같은 형태로 배출 구멍이 형성되어 있으며, 중앙의 큰 유닛이 n = 15, m = 20, 주위의 작은 유닛이 n = 6, m = 20 이라 하자. 이 때 배출 구멍의 합계 길이는 158 × 15 × 20 + 60 × 6 × 20 = 54,600㎜, 배출 구멍의 총수는 15 × 20 + 6 × 20 = 420이므로, 이 경우의 배출 구멍의 평균 길이는 54,600/420 = 130㎜가 된다. 이는 케이싱 내경의 약 43%이다. 또한 배치예 3 및 5에서는 각각 내경의 약 31% 및 약 20%이다.

그리고 본 발명의 모듈의 케이싱은 내경이 10 내지 500㎜ 정도, 내부 길이가 100 내지 2000㎜ 정도 범위의 크기로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 실제 여과기의 설치 공간을 가정하면, 그 외경은 기껏 500㎜ 정도, 길이는 기껏 2000㎜ 정도가 예를 들어 대형 플랜트와 같은 특수한 경우를 제외하고는 적정한 한도이기 때문이다. 이보다 커지게 되면, 통상의 반송이나 설치에 수고가 든다. 또한 외경이 10㎜, 길이가 100㎜보다 작아지면 특수한 경우를 제외하고 유닛의 크기도 특별하게 작게 할 필요가 있으며, 그 제조에 수고가 들기 때문이다.

〈실시예 1〉

도14, 도15에 도시한 단면 구조의 본 발명예 및 도16에 도시한 단면 구조의 비교예의 모듈을 제작했다. 도면에 있어서, 도면 부호 1은 질화 규소계 세라믹 다공 부재로 이루어지는 유닛, 8은 케이싱, 16은 케이싱 내의 여과액실(공간부), 83은 케이싱의 배출구이다. 또 개개의 유닛의 다면은 확대하면 도3의 (a) 및 (b)와 같이 된다. 도15에는 3종류 크기의 유닛이 배치되어 있다. 큰 쪽으로부터 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ으로 표시되어 있는데, 그 단면 형상은 순서대로 한 변 17.1㎜, 8.1㎜ 및 5.45㎜의 정사각형이다. 모든 길이(즉 도면의 안 쪽 방향의 길이)는 500㎜이다. 또 도14의 것은 이 중에서 Ⅰ크기의 유닛만을 12개 이용하고 있다. 또한 어떠한 셀도 그 실제 두께부(셀 벽이라고도 함)의 두께는 0.29㎜(두께의 편차는 유닛 평균값의 ± 10% 이내)이며, 셀 벽에 둘러싸여진 셀의 내측 단면은 한 변이 1㎜인 정사각형을 이루고있으며, 유닛 Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ은 이 셀이 각각 13행 × 13열(셀 수가 169개), 6행 × 6열(셀 수가 36개), 4행 × 4열(셀 수가 16개)로 배열되어 있다.

이들의 유닛이 도면과 같이 조합되어, 도14 및 도15의 배치에서는 외경 91㎜, 내경 88㎜, 내측 길이 500㎜의 하나의 큰 케이싱 내에 복수의 유닛이 수납되고, 또한 도16의 배치에서는 개개의 유닛이 외경 28㎜, 내경 26㎜, 내측 길이 500㎜의 개개의 케이싱 내에 수납되고, 도14 및 도15의 케이싱 공간과 같은 크기의 공간 내에 수납되도록 7개의 케이싱 단위를 하나로 모은 집합체를 하나의 모듈로 했다. 케이싱의 양 단부에는 외경이 110㎜이고 길이가 30㎜인 폴리설폰제의 캡을 부착했다. 캡부를 포함하는 여과기 전체의 고유 면적은 5321 ㎠ 가 되게 하였다.

질화 규소계 세라믹 다공 부재의 벌집 형상의 유닛은 이하와 같이 하여 제작했다. 우선 평균 입경 0.5㎛의 α형의 Si₃N₄분말에 종성분으로서 평균 입경 1㎛의 Y₂O₃분말을 5 중량%, Al₂O₃를 5중량% 첨가하고, 유기 바인더 및 물과 함께 니더(kneader)로 혼련했다. 이어서 그 혼련물을 압출 성형하여 벌집 형상의 성형 부재로 한 후, 이 성형 부재를 5기압의 질소 분위기 중에서 1800℃로 2시간 보유하여 소결했다. 이 다공 부재의 실제 두께부(막 부분)는 평균 종횡비가 10인 주상 질화 규소 입자로 이루어지고, 그 입자 끼리는 일부분에서 종성분을 포함하는 산화물로 연결되어 3차원 네트워크 구조를 이루고, 기공율 60%, 평균 투과 직경 0.2㎛, 3점 굽힘 강도가 170MPa의 소결체였다. 또, 이 평균 투과 직경은 그것과 같은 입자 직경 이상(이 경우는 0.2㎛ 이상)의 표준 입자를 포함하는 표준 유체를 여과하고, 그에 의해 이 표준 입자가 99.99% 이상 포집되고, 그 투과가 저지된 것을 확인한 경우의 그 입자 직경으로 했다. 따라서, 이 경우에는 반대로 표준 유체 중의 0.2㎛ 미만의 입자를 99.99% 투과하는 여과 능력이 있게 된다.

그 후, 벌집 구조 부재의 셀의 일렬 걸러에 여과액의 배출용 구멍(상기 도3에서는 도면 부호 14가 배출 구멍임)을 드릴에 의해 뚫었다. 이 배출 구멍의 형성면은 어떠한 유닛도 그 길이 방향으로 20면으로 했다. 즉, 1면당 배출 구멍의 수(n)는 Ⅰ이 5, Ⅱ가 3, Ⅲ이 2이며, 배출 구멍 형성면의 수(m)는 20이다. 어떠한 유닛도 그 후 같은 벌집셀의 양 단부면의 공급액 유통 구멍을 미리 속건성(速乾性) 에폭시 수지로 예비적으로 밀봉하여 수납하는 개개의 유닛으로 했다.

그 후 개개의 유닛은 각각의 케이싱 내에 배열하여 수납하고, 그 양 단부를 내약품성 에폭시 수지에 의해 케이싱의 양 단부에 고정하여 밀봉했다. 다음에 그 양 단부를 절단하여 수납 전에 예비적으로 밀봉한 부위를 제외하고, 공급액의 출입구를 개방했다. 각각의 유닛의 여과 면적은 도14, 도15 및 도16의 구조예에서 각각 약 1.18㎡, 약 1.46㎡ 및 약 0.69㎡였다. 또한 도14, 도15 및 도16의 구조예의 유닛의 점유율은 순서대로 대략 58%, 72% 및 55%이며, 또한 유닛에 마련한 배출 구멍의 평균 길이의 케이싱 내경에 대한 비율은 순서대로 대략 19%, 13% 및 66%였다.

이들 3종류의 여과기를 도20에 도시한 크로스 플로우 방식의 장치 내에 부착하고, 평균 입경 0.2㎛의 알루미나 입자를 0.1 중량% 포함하는 순수(純水)를 피여과 유체로서 흘리고, 차압 1㎏/㎠, 여과 유체의 순환 유속 2m/sec의 조건 하에서 각각의 여과기의 단위 시간당의 투과 유량(여과 능력)을 비교했다. 그 결과, 어떠한 구조예라도 알루미나 입자의 99.99% 이상의 양이 투과를 저지하고, 분리 성능에 대해서는 목적을 달성했다. 각각의 구조예의 투과 유량은 도14가 82.3 ℓ/min, 도15가 103.5 ℓ/min, 도16이 45.1 ℓ/min이었다. 이들을 여과기의 점유 단위 체적당으로 환산하면, 도14에서는 15.5cc/min/㎤, 도15에서는 19.5cc/min/㎤, 도16에서는 8.48cc/min/㎤가 되었다.

이상의 결과로부터 이하의 것을 알 수 있었다. (1) 개개의 케이싱에 복수의 유닛을 조합하여 배치하지 않고, 개개의 케이싱에 유닛을 1개씩 배치하고 이들을 집합시켜 같은 공간에 수납한 도16의 단면 구조의 여과기에서는 개개의 캐이싱 단면 상에서의 유닛의 점유 면적은 70% 이상이 되나, 유닛의 집합체로서의 모듈의 투과 유량은 상기와 같이 작아진다. 이것은, 이 구조에서는 결과적으로 모듈의 단위 체적당의 여과막 면적이 작아지기 때문이다. 한편, (2) 케이싱 내에 복수의 유닛이 배열된 본 발명의 도14 및 도15의 단면 구조의 여과기에서는 현저하게 큰 투과 유량을 얻을 수 있다. 양자를 비교하면, 보다 유닛 점유율이 높은 도15의 구조 쪽이 도14의 것보다도 약 26% 큰 투과 유량을 얻을 수 있다.

〈실시예 2〉

외경 84㎜, 내경 80㎜, 길이 500㎜의 케이싱을 준비하고, 이에 실제 두께부(막 부분)가 실시예 1과 같은 질화 규소계 세라믹 다공 부재로 이루어지는 도17 및 도18에 도시한 유닛 단면 배치의 여과기를 제작했다. 유닛은 모두 그 셀벽(막)의 두께가 0.5㎜(두께의 편차는 유닛 평균값의 ± 10% 이내), 셀이 한 변 4㎜의 정사각형 단면인 것으로 하고, 이 단위 셀 구조에서 셀 수가 121개(11행 × 11열로 배열), 외부 치수가 한 변 50㎜의 정사각형이며, 전체 길이가 그 한 변과 같은 50㎜이고, 그 직경이 0.7㎜의 5개의 배출 구멍을 구비한 것 1개를 도17과 같이 상기 케이싱 내의 중앙에 배치한 조립체(1), 셀 수가 25개(5행 × 5열)로 그 외부 치수가 한 변 23㎜의 정사각형이며, 전체 길이가 그 한 변과 같은 23㎜이고, 그 직경이 0.7㎜인 2개의 배출 구멍을 구비한 것 4개를 도18과 같이 상기 케이싱 내에 배치한 조립체(2)를 제작했다. 또, 각 조립체의 막의 표면적 및 유닛의 점유 면적율은 조립체(1)에서 각각 0.288㎡ 및 49.6%, 조립체(2)에서 각각 0.288㎡ 및 42.1%였다.

이상의 구성에서 케이싱 내에 유닛을 배열한 후, 실시예 1과 같이 하여 유닛 단부의 밀봉, 케이싱 캡의 부착을 행하여 각 여과기를 제작하고, 실시예 1과 같은 조건으로 크로스 플로우 여과 시험을 행하였다. 그 결과, 투과 유량은 조립체(1)에서는 16.8 ℓ/min, 조립체(2)에서는 21.8 ℓ/min이 되었다. 여과막의 표면적이 같음에도 불구하고, 조립체(2)의 투과 유량이 커지는 것은 조립체(2) 쪽이 배출 구멍에서의 여과 유체 유통시의 압력 손실이 작아지기 때문이다.

〈실시예 3〉

실시예 1과 같은 순서로 제작한 같은 재질의 질화 규소계 세라믹 SN1, 질화 규소계 세라믹 SN2, 알루미나계 세라믹 AL 및 물라이트계 세라믹 ML로 이루어지는 다공 부재를 벌집 형상으로 한 유닛을, 표1의 실제 두께부의 두께로 조정했다. 표 중에서「SN2」표시의 질화 규소 세라믹제의 유닛은 이하와 같이 조정하여 제작했다. 우선 평균 입경 3㎛의 α형의 Si₃N₄분말에, 종성분으로서 평균 입경 1㎛의 Y₂O₃분말과 Al₂O₃분말을 모두 5 중량% 첨가하고, 유기 바인더 및 물과 함께 니더로 혼련했다. 이어서, 그 혼련물을 압출 성형하여 벌집 형상의 성형 부재로 한 후, 이 성형 부재를 1기압의 질소 분위기 중에서 1650℃로 3시간 보유하여 소결했다. 이 다공 부재의 실제 두께부는 평균 종횡비가 1.5인 질화 규소 입자로 이루어지며, 그 입자 끼리는 종성분을 포함하는 산화물로 이어져 3차원 네트워크 구조를 이루고, 기공율 35%, 평균 투과 직경 0.2㎛, 3점 굽힘 강도가 90MPa의 소결체였다.

또한 표 중의「AL」표시의 알루미나계 세라믹제의 유닛은 이하와 같이 조정하여 제조했다. 우선 평균 입경 1㎛의 α형의 Al₂O₃분말에, 종성분으로서 평균 입경 1㎛의 MgO 분말을 3중량% 첨가하고, 유기 바인더 및 물과 함께 니더로 혼련했다. 이어서, 그 혼련물을 압출 성형하여 벌집형의 성형 부재로 한 후, 이 성형 부재를 대기 중에서 1600℃로 30분 보유하여 소결했다. 이 다공 부재의 실제 두께부는 평균 입경 1㎛의 입자끼리가 종성분을 포함하는 산화물로 연결되어 있으며, 구형상의 기공이 분산하여 그 기공율이 30%, 평균 투과 직경이 0.2㎛, 3점 굽힘 강도가 40MPa의 소결체였다.

그리고 표 중의「ML」표시의 물라이트계 세라믹제의 유닛은 이하와 같이 조정하여 제조했다. 우선 평균 입경 1㎛의 α형의 Al₂O₃분말과, 평균 입경 1㎛의 SiO₂분말을 전자와 후자의 몰비가 3 : 2가 되도록 저울로 달아 취하고, 또한 이들 100 중량부에 대해 종성분으로서 1중량부의 Na₂O를 첨가한 후, 유기 바인더 및 물과 함께 이들을 니더로 혼련했다. 이어서, 그 혼련물을 압출 성형하여 벌집 형상의 성형 부재로 한 후, 이 성형 부재를 대기 중에서 1600℃로 30분 보유하여 소결했다. 이 다공 부재의 실제 두께부는 평균 종횡비가 4이고 평균 입경 2㎛의 물라이트 입자끼리가 종성분을 포함하는 산화물로 3차원 네트워크 형상으로 연결되어 있으며, 상기 SN1의 질화 규소계 세라믹과 같이 슬릿 형상의 기공이 분산하고, 그 기공율이 30%, 평균 투과 직경이 0.2㎛, 3점 굽힘 강도가 30MPa의 소결체였다.

제작된 유닛은 모두 그 셀이 한 변 4㎜의 정사각형 단면이며, 셀벽의 두께 및 그 편차는 표1에 기재된 것이다. 또한 유닛의 외부 치수는 길이는 모두 500㎜로 하고, 단면 치수는 실시예 1과 같은 3개의 크기에다가 한 변이 25.4㎜ 및 12.3㎜인 것도 제작했다. 또 이들 벌집 부분 및 외부 치수는 압출 성형시에 조정했다. 이상의 각종 유닛을 조합하고, 실시예 1과 같은 형상의 케이싱 내에 배열·고정함으로써, 표1에 기재된 여러 가지의 유닛 점유 면적율의 여과기를 실시예 1과 같은 순서로 조립했다. 또 유닛에 형성된 배출 구멍의 평균 길이는 그 1단면당의 형성 갯수와 형성 단면수에 의해 조정했다. 그 후, 이들 여과기를 실시예 1과 같은 여과 조건으로 크로스 플로우 여과 시험을 행하고, 각각의 유량을 확인했다. 그 결과를 표1에 나타낸다. 또, 표에는 기재하지 않았지만, 질화 규소계 세라믹 SN2, 알루미나계 세라믹 AL 및 물라이트계 세라믹 ML로 이루어지는 다공 부재를 이용한 유닛에 대해서도 질화 규소계 세라믹 SN1과 마찬가지로 하여, 유닛의 면적 점유율 및 유닛 배출 구멍 평균 길이의 케이싱 내경비의 투과 유량으로의 영향을 확인했다. 그 결과, 투과 유량은 시료 22, 23 및 24와 같이 SN1(시료 11)에 비해 전체적으로 낮은 레벨이었지만, SN1과 같은 벌집 구조로 하면 투과 유량에 끼치는 효과는 SN1의 결과와 같은 경향이었다.

이상의 결과로부터, 이하의 것을 알 수 있었다. (1) 케이싱 내의 유닛의 면적 점유율을 35% 이상으로 하면, 그 이하의 경우에 비해 현저하게 높은 투과 유량의 여과기를 얻을 수 있다. 또한, (2) 이 점유율이 같은 구조인 경우, 유닛의 배출 구멍의 평균 길이를 케이싱 내경의 1/2 이하로 함으로써, 그 이상의 경우에 비해 현저하게 높은 투과 유량의 여과기를 얻을 수 있다. 더욱이, (3) 본 발명의 범위와 같은 벌집 구조로 한 경우, 여러 가지의 세라믹으로 이루어지는 다공 부재로 본 발명의 투과 유량의 향상 효과를 얻을 수 있다. 그 중에서도 특히, 본 발명의 청구항 4에 기재된 질화 규소계 세라믹 다공 부재로 이루어지는 유닛을 이용함으로써, 현저하게 높은 레벨의 투과 유량의 여과기를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 단면이 벌집 구조인 세라믹 다공 부재로 이루어지며, 내부에 특정한 유통·배출 경로를 갖는 복수의 필터 유닛을 케이싱 내에 특정한 공간 배치로 배열·수납함으로써, 여과막의 표면적 및 그 단위 표면적당의 투과 유량이 크고, 또한 배출 경로에서의 유체의 압력 손실이 작은 종래에 없는 높은 투과 유량의 여과기를 제공할 수 있다.

Claims

세라믹 다공 부재로 이루어진 복수의 필터 유닛이 케이싱의 양 단부면에서 고정되어 배열·수납되어 있고, 상기 필터 유닛을 통하여 형성된 피여과 유체용 유통 경로와 여과 유체용 배출 경로를 갖춘 여과기로서, 양유통 경로는 케이싱 양 단부면의 필터 유닛 고정 부분의 일부를 밀봉함으로써 서로 분리되어 있고, 상기 필터 유닛은 세라믹 다공 부재를 일방향으로 관통하여 설치된 상기 유통 경로와 연결되는 피여과 유체용의 다수의 유통 구멍과, 일부의 상기 유통 구멍의 출입구를 밀봉하여 형성된 상기 유통 경로에 연결되는 여과 유체용의 다수의 내재 유통 구멍을 구비하고, 양유통 구멍은 상기 일방향에 직각인 임의의 단면으로부터 보아 행단위 또는 열단위로 교대로 정렬 배치되어 있고, 또한 세라믹 다공 부재의 실제 두께부를 사이에 두고 서로 이웃하는 내재 유통 구멍 사이 및/또는 내재 유통 구멍과 상기 세라믹 다공 부재의 외주면 사이에 여과 유체 배출용의 다수의 배출 구멍이 상기 실제 두께부를 관통하여 설치된 기본 구조를 이루고, 상기 일방향에 직각인 임의의 단면상에서 상기 복수의 필터 유닛이 점유하는 면적이 케이싱 내측 면적의 35% 이상인 것을 특징으로 하는 여과기.
제1항에 있어서, 상기 일방향에 직각인 임의의 단면상에서 케이싱의 내측에 있어서의 상기 필터 유닛의 상기 배출 구멍의 평균 길이가 케이싱의 내경의 1/2 이하인 것을 특징으로 하는 여과기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 케이싱의 내측 부분에 단면 직경이 다른 복수의 필터 유닛이 조합 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 여과기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 다공 부재는 평균 종횡비가 3이상인 주상 질화 규소 및/또는 사이알론의 입자와 산화물계 결합층으로 구성되고, 기공률 30 내지 70%, 평균 투과 직경 0.01 내지 10㎛, 3점 굽힘 강도 100MPa 이상의 질화 규소계 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 여과기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 케이싱의 양단부에 외부와 접속 가능한 개구부와 피여과 유체의 유입구 및 배출구를 갖춘 캡이 장착되고, 또한 케이싱의 측면에는 외부와 접속 가능한 개구부와 여과 유체의 배출구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 여과기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 케이싱은 플라스틱, 금속 및 세라믹 중 적어도 1종으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 여과기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 케이싱 양 단부면의 밀봉은 플라스틱, 금속 및 세라믹 중 적어도 1종으로 행하여져 있는 것을 특징으로 하는 여과기.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 케이싱은 외경이 10 내지 500㎜, 길이가 100 내지 2000㎜인 것을 특징으로 하는 여과기.