TW202408642A - 包括具有混合褶皺高度的過濾元件的圓柱形多孔過濾器 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示具有混合褶皺高度之過濾元件、包含該等過濾元件之過濾器及使用該等過濾元件進行過濾的方法，其中面向內及面向外的褶皺具有不同褶皺高度。
Description
本發明係關於圓柱形多孔過濾器，其包括內芯及外籠，其中內芯與外籠之間具有環狀間隙，其中圓柱形中空多孔褶皺過濾元件配置於內芯與外籠之間的環狀間隙中，該環狀間隙具有寬度；其中圓柱形中空多孔褶皺過濾元件具有第一及第二末端表面，圓柱形中空多孔褶皺過濾元件包括複數個過濾元件群組，該複數個過濾元件群組中之各者包括第一過濾元件子群組，該第一過濾元件子群組包括第一橋，其後接著具有縱向反褶皺高度之複數個縱向反褶皺，該第一過濾元件子群組與第二過濾元件子群組交替，該第二過濾元件子群組包括第二橋，其後接著具有縱向褶皺高度之複數個縱向褶皺；其中第一橋及第二橋各自具有大於環狀間隙之寬度的高度；其中第一過濾元件子群組中之複數個縱向反褶皺具有具最高高度之第一反褶皺及具最短高度之第二縱向反褶皺，其中第一縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低65%至75%的範圍內；且其中第二過濾元件子群組中之複數個縱向褶皺具有具最高高度之第一縱向褶皺及具最短高度之第二縱向褶皺，其中第一縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低65%至75%的範圍內；第一橋、縱向反褶皺、第二橋及縱向褶皺處於覆疊狀態。
此項技術中需要改善的褶皺過濾元件。
本發明提供改良先前技術之缺點中之至少一些。自下文所闡述之描述，本發明之此等及其他優點將為顯而易見的。
本發明之態樣提供一種圓柱形多孔過濾器，其包括內芯及外籠，其中內芯與外籠之間具有環狀間隙，其中圓柱形中空多孔褶皺過濾元件配置於內芯與外籠之間的環狀間隙中，該環狀間隙具有寬度；其中圓柱形中空多孔褶皺過濾元件具有第一及第二末端表面，圓柱形中空多孔褶皺過濾元件包括複數個過濾元件群組，該複數個過濾元件群組中之各者包括第一過濾元件子群組，該第一過濾元件子群組包括第一橋，其後接著具有縱向反褶皺高度之複數個縱向反褶皺，該第一過濾元件子群組與第二過濾元件子群組交替，該第二過濾元件子群組包括第二橋，其後接著具有縱向褶皺高度之複數個縱向褶皺；其中第一橋及第二橋各自具有大於環狀間隙之寬度的高度；其中第一過濾元件子群組中之複數個縱向反褶皺具有具最高高度之第一反褶皺及具最短高度之第二縱向反褶皺，其中第一縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低65%至75%的範圍內；且其中第二過濾元件子群組中之複數個縱向褶皺具有具最高高度之第一縱向褶皺及具最短高度之第二縱向褶皺，其中第一縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低65%至75%的範圍內；第一橋、縱向反褶皺、第二橋及縱向褶皺處於覆疊狀態。
在圓柱形多孔過濾器的一態樣中，第一過濾元件子群組中之複數個縱向反褶皺具有具最高高度之兩個第一反褶皺，且具有最短高度之第二縱向反褶皺插入於具有最高高度之兩個第一反褶皺之間；且第二過濾元件子群組中之複數個縱向褶皺具有具最高高度之兩個第一褶皺，且具有最短高度之第二縱向褶皺插入於具有最高高度之兩個第一褶皺之間。
在一態樣中，各第一橋具有前第一橋表面及後第一橋表面；縱向反褶皺中之各者具有一對縱向反褶皺支腿，縱向反褶皺支腿中之各者具有第一縱向反褶皺支腿表面及第二縱向反褶皺支腿表面；各第二橋具有前第二橋表面及後第二橋表面；縱向褶皺中之各者具有一對縱向褶皺支腿，縱向褶皺支腿中之各者具有第一縱向褶皺支腿表面及第二縱向褶皺支腿表面；第一橋、縱向反褶皺、第二橋及縱向褶皺處於覆疊狀態，其中一個縱向反褶皺之縱向反褶皺支腿表面與一個縱向反褶皺之鄰接支腿的縱向反褶皺支腿表面、鄰近縱向反褶皺之縱向反褶皺支腿表面、後第一橋表面及前第二橋表面中之至少一個任一者緊密接觸；且一個縱向褶皺之縱向褶皺支腿表面與一個縱向褶皺之鄰接支腿的縱向褶皺支腿表面、鄰近縱向褶皺之縱向褶皺支腿表面、前第一橋表面及後第二橋表面中之至少一個任一者緊密接觸。
在另一態樣中，提供一種過濾流體之方法，該方法包括：使流體通過包括內芯及外籠之圓柱形多孔過濾器的態樣，其中內芯與外籠之間具有環狀間隙，其中圓柱形中空多孔過濾元件配置於內芯與外籠之間的環狀間隙中，該環狀間隙具有寬度；其中圓柱形中空多孔褶皺過濾元件具有第一及第二末端表面，圓柱形中空多孔褶皺過濾元件包括複數個過濾元件群組，該複數個過濾元件群組中之各者包括第一過濾元件子群組，該第一過濾元件子群組包括第一橋，其後接著具有縱向反褶皺高度之複數個縱向反褶皺，該第一過濾元件子群組與第二過濾元件子群組交替，該第二過濾元件子群組包括第二橋，其後接著具有縱向褶皺高度之複數個縱向褶皺；其中第一橋及第二橋各自具有大於環狀間隙之寬度的高度；其中第一過濾元件子群組中之複數個縱向反褶皺具有具最高高度之第一反褶皺及具最短高度之第二縱向反褶皺，其中第一縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低65%至75%的範圍內；且其中第二過濾元件子群組中之複數個縱向褶皺具有具最高高度之第一縱向褶皺及具最短高度之第二縱向褶皺，其中第一縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低65%至75%的範圍內；第一橋、縱向反褶皺、第二橋及縱向褶皺處於覆疊狀態。
在另一態樣中，提供一種圓柱形中空多孔褶皺過濾元件，該圓柱形中空多孔褶皺過濾元件包括複數個過濾元件群組，該複數個過濾元件群組中之各者包括第一過濾元件子群組，該第一過濾元件子群組包括第一橋，其後接著具有縱向反褶皺高度之複數個縱向反褶皺，該第一過濾元件子群組與第二過濾元件子群組交替，該第二過濾元件子群組包括第二橋，其後接著具有縱向褶皺高度之複數個縱向褶皺；其中第一橋及第二橋各自具有大於環狀間隙之寬度的高度；其中第一過濾元件子群組中之複數個縱向反褶皺具有具最高高度之第一反褶皺及具最短高度之第二縱向反褶皺，其中第一縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低65%至75%的範圍內；且其中第二過濾元件子群組中之複數個縱向褶皺具有具最高高度之第一縱向褶皺及具最短高度之第二縱向褶皺，其中第一縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低65%至75%的範圍內。
根據本發明之態樣，提供一種圓柱形多孔過濾器，其包括內芯及外籠，其中內芯與外籠之間具有環狀間隙，其中圓柱形中空多孔褶皺過濾元件配置於內芯與外籠之間的環狀間隙中，該環狀間隙具有寬度；其中圓柱形中空多孔褶皺過濾元件具有第一及第二末端表面，圓柱形中空多孔褶皺過濾元件包括複數個過濾元件群組，該複數個過濾元件群組中之各者包括第一過濾元件子群組，該第一過濾元件子群組包括第一橋，其後接著具有縱向反褶皺高度之複數個縱向反褶皺，該第一過濾元件子群組與第二過濾元件子群組交替，該第二過濾元件子群組包括第二橋，其後接著具有縱向褶皺高度之複數個縱向褶皺；其中第一橋及第二橋各自具有大於環狀間隙之寬度的高度；其中第一過濾元件子群組中之複數個縱向反褶皺具有具最高高度之第一反褶皺及具最短高度之第二縱向反褶皺，其中第一縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低65%至75%的範圍內；且其中第二過濾元件子群組中之複數個縱向褶皺具有具最高高度之第一縱向褶皺及具最短高度之第二縱向褶皺，其中第一縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低65%至75%的範圍內；第一橋、縱向反褶皺、第二橋及縱向褶皺處於覆疊狀態。
在一態樣中，圓柱形多孔過濾器，第一過濾元件子群組中之複數個縱向反褶皺具有具最高高度之兩個第一反褶皺，且具有最短高度之第二縱向反褶皺插入於具有最高高度之兩個第一反褶皺之間；且第二過濾元件子群組中之複數個縱向褶皺具有具最高高度之兩個第一褶皺，且具有最短高度之第二縱向褶皺插入於具有最高高度之兩個第一褶皺之間。
在另一態樣中，提供一種圓柱形中空多孔褶皺過濾元件，該圓柱形中空多孔褶皺過濾元件包括複數個過濾元件群組，該複數個過濾元件群組中之各者包括第一過濾元件子群組，該第一過濾元件子群組包括第一橋，其後接著具有縱向反褶皺高度之複數個縱向反褶皺，該第一過濾元件子群組與第二過濾元件子群組交替，該第二過濾元件子群組包括第二橋，其後接著具有縱向褶皺高度之複數個縱向褶皺；其中第一橋及第二橋各自具有大於環狀間隙之寬度的高度；其中第一過濾元件子群組中之複數個縱向反褶皺具有具最高高度之第一反褶皺及具最短高度之第二縱向反褶皺，其中第一縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低65%至75%的範圍內；且其中第二過濾元件子群組中之複數個縱向褶皺具有具最高高度之第一縱向褶皺及具最短高度之第二縱向褶皺，其中第一縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低65%至75%的範圍內。
在另一態樣中，提供一種過濾流體之方法，該方法包括：使流體通過包括內芯及外籠之圓柱形多孔過濾器的態樣，其中內芯與外籠之間具有環狀間隙，其中圓柱形中空多孔過濾元件配置於內芯與外籠之間的環狀間隙中，該環狀間隙具有寬度；其中圓柱形中空多孔褶皺過濾元件具有第一及第二末端表面，圓柱形中空多孔褶皺過濾元件包括複數個過濾元件群組，該複數個過濾元件群組中之各者包括第一過濾元件子群組，該第一過濾元件子群組包括第一橋，其後接著具有縱向反褶皺高度之複數個縱向反褶皺，該第一過濾元件子群組與第二過濾元件子群組交替，該第二過濾元件子群組包括第二橋，其後接著具有縱向褶皺高度之複數個縱向褶皺；其中第一橋及第二橋各自具有大於環狀間隙之寬度的高度；其中第一過濾元件子群組中之複數個縱向反褶皺具有具最高高度之第一反褶皺及具最短高度之第二縱向反褶皺，其中第一縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向反褶皺之高度在比第一橋之高度低65%至75%的範圍內；且其中第二過濾元件子群組中之複數個縱向褶皺具有具最高高度之第一縱向褶皺及具最短高度之第二縱向褶皺，其中第一縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低25%至35%的範圍內，且第二縱向褶皺之高度在比第二橋之高度低65%至75%的範圍內；第一橋、縱向反褶皺、第二橋及縱向褶皺處於覆疊狀態；較佳地，該方法包含獲得經過濾流體。
該方法之態樣可包含由外而內流動，其中待過濾流體自外籠經由過濾元件流動至內芯中，或包含由內而外流動，其中流體自內芯經由過濾元件流動至外籠。
在較佳態樣中，第一不可滲透端蓋連接至過濾元件之第一末端表面。
在一態樣中，各第一橋具有前第一橋表面及後第一橋表面；縱向反褶皺中之各者具有一對縱向反褶皺支腿，縱向反褶皺支腿中之各者具有第一縱向反褶皺支腿表面及第二縱向反褶皺支腿表面；各第二橋具有前第二橋表面及後第二橋表面；縱向褶皺中之各者具有一對縱向褶皺支腿，縱向褶皺支腿中之各者具有第一縱向褶皺支腿表面及第二縱向褶皺支腿表面；第一橋、縱向反褶皺、第二橋及縱向褶皺處於覆疊狀態，其中一個縱向反褶皺之縱向反褶皺支腿表面與一個縱向反褶皺之鄰接支腿的縱向反褶皺支腿表面、鄰近縱向反褶皺之縱向反褶皺支腿表面以及後第一橋表面及前第二橋表面中之至少一個任一者緊密接觸；且一個縱向褶皺之縱向褶皺支腿表面與一個縱向褶皺之鄰接支腿的縱向褶皺支腿表面、鄰近縱向褶皺之縱向褶皺支腿表面、前第一橋表面及後第二橋表面中之至少一個任一者緊密接觸。
典型地，一個縱向反褶皺之縱向反褶皺支腿表面與一個縱向反褶皺之鄰接支腿的縱向反褶皺支腿表面緊密接觸，且一個縱向反褶皺之反褶皺支腿表面亦可與鄰近縱向反褶皺之縱向反褶皺支腿表面或後第一橋表面或前第二橋表面緊密接觸，及/或一個縱向褶皺之縱向褶皺支腿表面與一個縱向褶皺之鄰接支腿的縱向褶皺支腿表面緊密接觸，且一個縱向褶皺之褶皺支腿表面亦可與鄰近縱向褶皺之縱向褶皺支腿表面、前第一橋表面或後第二橋表面緊密接觸。
在一些態樣中，第一橋具有在比內芯與外籠之間的環狀間隙大10%至25%之範圍內的高度，及/或第二橋具有在比內芯與外籠之間的環狀間隙大10%至25%之範圍內的高度。
有利地，過濾元件、包含過濾元件之過濾器及包含過濾器之過濾裝置可具有較低包裝密度及較高滲透率，同時維持所要壓差且減小膜面積，同時減小邊緣流動阻力。
根據本發明之態樣的過濾元件之具體實例通常為中空圓柱形形式且包括褶皺多孔介質，褶皺多孔介質包含複數個面向外的縱向反褶皺（具有面向外籠之褶皺尖端或冠部）及複數個面向內的縱向褶皺（具有面向內芯之褶皺尖端或冠部）之褶皺高度的混合。
現將在下文更詳細地描述本發明之組件中的各者，其中類似組件具有類似參考編號。
圖1以圖解方式繪示（其中為了易於參考，將褶皺展示為在壓縮之前為展開的以形成褶皺多孔過濾元件）褶皺圓柱形中空多孔過濾元件3000之態樣配置於穿孔內芯800與外籠900之間的環狀間隙G中，該環狀間隙具有寬度W；該褶皺圓柱形中空多孔過濾元件具有縱向軸線（參見圖3）以及第一及第二末端表面，圓柱形中空多孔褶皺過濾元件包括複數個過濾元件群組GRP，
複數個過濾元件群組GRP中之各者包括第一過濾元件子群組SG1，該第一過濾元件子群組包括第一橋B1（具有前第一橋表面及後第一橋表面），其後接著具有縱向反褶皺高度之複數個縱向反褶皺100A、200A，各第一過濾元件子群組SG1與第二過濾元件子群組SG2交替，該第二過濾元件子群組包括第二橋B2（具有前第二橋表面及後第二橋表面），其後接著具有縱向褶皺高度之複數個縱向褶皺100B、200B；
其中第一橋B1及第二橋B2具有大於環狀間隙之寬度的各別高度BH1、BH2；
其中第一過濾元件子群組SG1中之複數個縱向反褶皺具有具最高高度(O)H1之第一反褶皺及具最短高度(O)H2之第二縱向反褶皺，其中第一縱向反褶皺之高度(O)H1在比第一橋B1之高度BH1低25%至35%的範圍內，且第二縱向反褶皺之高度(O)H2在比第一橋B1之高度BH1低65%至75%的範圍內；且
其中第二過濾元件子群組SG2中之複數個縱向褶皺具有具最高高度(I)H1之第一縱向褶皺及具最短高度(I)H2之第二縱向褶皺，其中第一縱向褶皺之高度(I)H1在比第二橋B2之高度BH2低25%至35%的範圍內，且第二縱向褶皺之高度(I)H2在比第二橋B2之高度BH2低65%至75%的範圍內；
第一橋、縱向反褶皺、第二橋及縱向褶皺處於覆疊狀態（展示於圖2及圖3中）。
在此所繪示態樣中，第一過濾元件子群組SG1中之複數個縱向反褶皺具有具最高高度(O)H1之兩個第一反褶皺100A，且具有最短高度(O)H2之第二縱向反褶皺200A插入於具有最高高度之兩個第一反褶皺之間；且第二過濾元件子群組SG2中之複數個縱向褶皺具有具最高高度(I)H1之兩個第一褶皺100B，且具有最短高度(I)H2之第二縱向褶皺200B插入於具有最高高度之兩個第一褶皺之間。
根據此所繪示態樣，過濾元件中之群組及子群組具有相同設計及高度圖案（連續重複的單元及對稱定向），亦即，群組=子群組1：B1、(O)H1、(O)H2、(O)H1；子群組2：B2、(I)H1、(I)H2、(I)H1；群組=子群組1：B1、(O)H1、(O)H2、(O)H1；子群組2：B2、(I)H1、(I)H2、(I)H1；其中過濾元件具有任何合適數目個重複群組。
各褶皺包括一對支腿，各支腿具有內表面及外表面（因此，支腿具有相對內表面及相對外表面）、支腿長度及冠部或尖端，在該冠部或尖端處，支腿相接（鄰接）且褶皺摺疊。各支腿具有鄰接芯（對於縱向反褶皺）或籠（縱向褶皺）之根部，且褶皺分別自芯或籠軸向延伸。
在圖1中所展示之態樣中，褶皺中之對的各支腿之長度(O)H1及(I)H1相等，且該對褶皺中之各支腿的長度(O)H2及(I)H2相等。
如下文將更詳細地論述且在例如圖2及圖3中所展示，所形成的過濾元件將具有覆疊褶皺。因此，第一橋、縱向反褶皺、第二橋及縱向褶皺處於覆疊狀態，其中一個縱向反褶皺之縱向反褶皺支腿表面與一個縱向反褶皺之鄰接支腿的縱向反褶皺支腿表面、鄰接縱向反褶皺之縱向反褶皺支腿表面、後第一橋表面及前第二橋表面中之至少一個任一者緊密接觸；且一個縱向褶皺之縱向褶皺支腿表面與一個縱向褶皺之鄰接支腿的縱向褶皺支腿表面、鄰接縱向褶皺之縱向褶皺支腿表面、前第一橋表面及後第二橋表面中之至少一個任一者緊密接觸。
典型地，一個縱向反褶皺之各第二（內部）縱向反褶皺支腿表面與一個縱向反褶皺之鄰接支腿的第二（內部）縱向反褶皺支腿表面緊密接觸，且一個縱向反褶皺之第一（外部）反褶皺支腿表面亦可與鄰近縱向反褶皺之第一（外部）縱向反褶皺支腿表面或後第一橋表面或前第二橋表面緊密接觸，及/或一個縱向褶皺之各第二（內部）縱向褶皺支腿表面與一個縱向褶皺之鄰接支腿的第二（內部）縱向褶皺支腿表面緊密接觸，且一個縱向褶皺之第一（外部）褶皺支腿表面亦可與鄰近縱向褶皺之第一（外部）縱向褶皺支腿表面或前第一橋表面或後第二橋表面緊密接觸。
繪示性地，使用圖1中所繪示之態樣用於參考，在覆疊狀態下，後第一橋表面將與後續縱向反褶皺（100A）之第一縱向反褶皺支腿的第一（外部）縱向反褶皺支腿表面緊密接觸，第一縱向反褶皺支腿之第二（內部）縱向反褶皺支腿表面將與彼縱向反褶皺（100A）之鄰接第二縱向反褶皺支腿的第二（內部）縱向反褶皺支腿表面緊密接觸。彼縱向反褶皺（100A）之第二縱向反褶皺支腿的第一（外部）縱向反褶皺支腿表面將與後續（鄰近）縱向反褶皺（200A）之第一縱向反褶皺支腿的第一（外部）縱向反褶皺支腿表面緊密接觸，等等，參看圖1，例如，前第二橋表面將與縱向反褶皺（200A）之後的縱向反褶皺（100A）之第二縱向反褶皺支腿的第一（外部）縱向反褶皺支腿表面緊密接觸，且後第二橋表面將與後續（鄰近）縱向褶皺（100B）之第一縱向褶皺支腿的第一（外部）縱向褶皺支腿表面緊密接觸。
在圖2中所展示之態樣（具有覆疊褶皺之完全壓縮過濾元件）中，圓柱形內芯800沿著褶皺多孔過濾元件3000之內部周邊同軸地安置，且圓柱形籠900沿著過濾元件之外部周邊安置，且環狀間隙G存在於內芯與外籠之間，其中褶皺多孔過濾元件配置於內芯與外籠之間的間隙中，該間隙具有寬度W。
第一橋B1及第二橋B2具有大於環狀間隙之寬度的各別高度BH1、BH2，且因此橋B1及B2各自具有作為覆疊狀態之部分面向外籠及內芯彎曲的末端。在一些態樣中，第一橋具有在比內芯與外籠之間的環狀間隙大10%至25%之範圍內的高度，及/或第二橋具有在比內芯與外籠之間的環狀間隙大10%至25%之範圍內的高度。
如圖2中所展示，作為覆疊褶皺之部分，縱向反褶皺接近其尖端（面向外籠）彎曲，且縱向褶皺接近其尖端（面向內芯）彎曲。
褶皺之鄰接支腿的相對表面無需在過濾元件之整個軸向長度上緊密接觸，但緊密接觸區在軸向方向上之長度愈大，則更有效地使用過濾元件3000之內部周邊與外部周邊之間的空間。因此，鄰接支腿在連續區上緊密接觸，該連續區延伸過濾元件3000之軸向長度的至少大約50%，在一些態樣中，至少大約75%或大約95至100%。
對可用於本發明之多孔過濾元件中的多孔過濾介質500（參見圖3）之類型不存在特定限制，且其可根據待過濾流體及所要過濾特性進行選擇。較佳地，多孔過濾介質/過濾元件包括聚合介質。過濾元件/過濾器可用以過濾各種行業中所使用的流體，諸如液體、氣體或其混合物。舉例而言，過濾元件/過濾器可用以過濾微電子行業中用於濕式蝕刻清潔（例如，使用液體化學品或蝕刻劑以自晶圓移除材料的材料移除製程）之製程流體。化學機械平坦化（chemical-mechanical planarization；CMP），用於產生超純水（ultra pure water；UPW）且用於微影模組，且流體可包含例如標準清潔1（SC1）流體、標準清潔2（SC2）流體、異丙醇（IPA；包含熱IPA）、硫酸（H
2SO
4，包含熱H
2SO
4）、氫氧化四甲基四級銨（TMAH；包含熱TAMH）、過氧化氫（H
2O
2，包含熱H
2O
2）、氫氧化銨（NH
4OH；包含熱NH
4OH）及氟化氫（HF；包含熱HF）以及其他，該等流體獨立地使用或彼此混合。
典型地，褶皺多孔過濾元件包括或為膜。膜可具有任何合適的孔隙結構，例如孔隙大小（例如，如由起泡點或由例如美國專利4,340,479中所描述之K
L所證明，或由毛細凝聚流動式孔隙測定法（capillary condensation flow porometry）所證明）、平均孔隙大小；平均流動孔隙（mean flow pore；MFP）大小（例如，當使用孔率儀表徵時，例如Porvair孔率儀（英國諾福克之Porvair公共有限公司）或以商標POROLUX（Porometer.com；比利時）購得之孔率儀）、孔隙等級、孔隙直徑（例如，當使用例如美國專利4,925,572中所描述之經修改OSU F2測試表徵時），或移除等級介質。所使用的孔隙結構取決於待利用粒子之大小、待處理流體之組成及所處理流體之所要流出程度。在一些態樣中，膜具有（取決於應用）在10 nm至150 nm之範圍內的平均孔隙大小。
多孔膜可具有任何所要的臨界潤濕表面張力（critical wetting surface tension；CWST，如例如美國專利4,925,572中所定義）。如此項技術中已知的，可選擇CWST，例如，如另外在例如美國專利5,152,905、5,443,743、5,472,621及6,074,869中所揭示。典型地，膜具有在28達因/公分（28×10
-5N/cm）至34達因/公分（34×10
-5N/cm）之範圍內的CWST。
範例性膜揭示於美國專利4,702,840及4,900,449中。其他膜，包含揭示於美國專利4,906,374、4,886,836、4,964,989、5,019,260、4,340,479、4,855,163、4,744,132、4,707,266、4,203,848、4,618,533、6,039,872、6,780,327、6,783,937及7,189,322中之彼等膜，亦可為合適的。範例性膜包含但不限於耐綸膜、聚四氟乙烯（PTFE）膜、高密度聚乙烯（HDPE）膜及高度不對稱聚芳碸（HAPAS）膜。範例性膜可個別地使用或結合具有相同或不同特性之任何其他範例性膜使用。
過濾器/過濾元件可包含可具有不同結構及/或功能之額外元件、層或組件，例如以下各者中之任何一或多者中的至少一者：預濾件、支撐件、排流器、間隔及緩衝器。
舉例而言，在圖3中所展示之過濾器3100的態樣中（其中以圖解方式展示過濾元件，未完全壓縮），除沿著過濾元件之內部周邊同軸地安置的圓柱形穿孔內芯800及沿著過濾元件3000之外部周邊安置的圓柱形外籠900以外，所繪示過濾器亦包含接觸過濾元件之多孔介質500之第一（例如，上游）表面的第一褶皺濾網501及接觸過濾元件之多孔介質500之第二（例如，下游）表面的第二褶皺濾網502，從而提供三層複合物。在過濾器包含第一及/或第二褶皺濾網之彼等態樣中，所提及的褶皺表面之間的接觸係指過濾元件之所提及表面上的濾網之間的接觸，例如，一個縱向反褶皺之第二（內部）縱向反褶皺支腿表面與一個縱向反褶皺之鄰接支腿的第二（內部）縱向反褶皺支腿表面緊密接觸，係指一個縱向反褶皺之第二（內部）縱向反褶皺支腿表面上的濾網與一個縱向反褶皺之鄰接支腿的第二（內部）縱向反褶皺支腿表面上之濾網緊密接觸。
形成過濾元件之組件（濾網、過濾介質）可藉由習知過濾器製造技術在波紋化之前或與波紋化同時地形成為複合物。
濾網（術語「濾網」亦包含「篩網」）防止過濾介質之相對表面彼此形成接觸，且使得當褶皺處於覆疊狀態時，流體能夠均勻地流動至過濾介質之表面的實質上所有部分或自過濾介質之表面的實質上所有部分流動。因此，實際上過濾介質之整個表面區域可有效地用於過濾。
多種濾網適合用於本發明之態樣中。濾網可由具有合適的沿邊流動特性之任何材料製成，亦即，對在平行於層表面之方向上流經層的流體具有合適阻力。排流網之沿邊流阻較佳足夠低使得排流層中之壓降小於過濾介質上之壓降，藉此提供流體沿著過濾介質之表面的均勻分佈。
典型地，根據本發明之態樣的過濾器3100將在過濾元件3000之一個或兩個末端處配備有端蓋850（圖3中僅展示其中之一者）。端蓋850可為盲（封閉）端蓋或開放端蓋，且其形成材料及其形狀可根據過濾條件及待接合端蓋之構件的材料來選擇。較佳地，端蓋850附接至過濾元件3000，但其亦可附接至內芯800或外籠900。習知技術可用以將端蓋附接至過濾元件。
視需要，在一些態樣中，可將對端蓋材料具有良好親和性之材料條帶形式的插入件波紋化至過濾元件3000之末端中，以改善過濾元件3000及端蓋850之兩個末端之間的密封。舉例而言，當端蓋由含氟聚合物製成時，可將諸如氟化乙烯-丙烯（FEP）樹脂之另一種含氟聚合物的條帶作為插入件波紋化至過濾元件之末端中。插入件僅需要足夠寬以將過濾介質接合至端蓋，且因此，其可僅延伸過濾元件3000之軸向長度的一部分。插入件之典型寬度為大約0.5吋。
過濾裝置及過濾器之態樣適合於由外而內流動，其中待過濾流體自外部周邊（例如，外籠）經由過濾元件流動至中空中心（例如，內芯），或其可用於由內而外流動，其中流體自中空中心（例如，內芯）經由過濾元件流動至外部周邊（例如，外籠）。
圖3中所繪示之過濾元件3000可藉由多種技術製造，例如，如描述於美國專利5,543,047中。
在一種技術中，過濾器複合物首先波紋化以形成波紋薄片、被切割成合適長度或合適數目個褶皺，且接著形成為圓柱形形狀。接著藉由習知方式將波紋薄片之縱向邊緣彼此密封以形成圓柱形過濾元件。接著在過濾元件3000插入至籠900中時，過濾元件之褶皺被覆疊。在已將過濾元件裝配至籠900中之後，將芯800插入至過濾元件10之中空中心中，且接著將端蓋附接至過濾元件之末端以形成完整過濾器。
包括過濾元件之過濾器安置於外殼中，該外殼包括至少一個入口及至少一個出口，且在入口與出口之間界定至少一個流體流徑，其中過濾器跨越流體流徑以提供過濾裝置。較佳地，過濾裝置為可滅菌的。可使用具有合適形狀且提供至少一個入口及至少一個出口的任何外殼。
殼體可由任何合適的剛性不可滲透材料製造，包含任何不可滲透熱塑性材料，其與處理中之流體相容。舉例而言，外殼可由諸如不鏽鋼之金屬或由聚合物製造。在較佳態樣中，外殼為聚合物，在一些態樣中為透明的或半透明的聚合物，諸如丙烯酸、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯樹脂。
以下實例進一步說明本發明，但當然不應將其解釋為以任何方式限制其範圍。
實施例
此實施例表明相較於包含具有覆疊縱向褶皺之市售過濾元件的測試過濾裝置（如美國專利5,543,047中大體描述），含有根據本發明之態樣的過濾元件之測試過濾裝置的滲透性有所改善。
使用Rabofsky PM600波紋機對過濾元件（聚四氟乙烯（PTFE）膜用於一個元件，高密度聚乙烯（HDPE）膜用於另一元件）進行打褶（具有上游及下游濾網），使得第一及第二橋高度為1吋（其中間隙之寬度為.85吋），(O)H1及(I)H1高度為0.6吋，且(O)H2及(I)H2高度為0.4吋（參見圖1及圖2）。PTFE膜具有80 nm之孔隙大小，且HDPE膜具有15 nm之孔隙大小。
市售過濾元件中之各者具有1吋之縱向褶皺高度。
根據本發明之態樣的過濾元件及市售過濾元件具有相同的穿孔內芯及外籠，以及.85吋的相同間隙寬度。各過濾元件在一個末端處具有開放端蓋且在另一末端處具有封閉端蓋，且置放於經配置以用於由外而內流動的測試外殼中。
相比具有市售過濾元件之測試裝置，具有根據本發明之態樣之過濾元件的測試裝置具有相同壓降，但膜面積較低。因此，根據本發明之態樣的過濾元件之滲透率（每單位壓降每單位面積之流量）展示高達25%的增強。
本文中所引用之所有參考文獻（包含公開案、專利申請案及專利）在此以引用之方式併入，該引用程度如同個別及特定地指示各參考文獻以引用之方式併入且全文闡述於本文中。
除非本文中另外指示或與上下文明顯矛盾，否則在描述本發明之上下文中（尤其在以下申請專利範圍的之上下文中），應將術語「一（a）」及「一（an）」以及「該」及「至少一個」及類似提及物的使用理解為涵蓋單數與複數兩者。除非本文中另外指示或與上下文明顯矛盾，否則使用後接一或多個項目之清單的術語「至少一者」（例如，「A及B中之至少一者」）應解釋為意謂選自所列項目之一個項目（A或B）或所列項目中之兩者或多於兩者的任何組合（A及B）。除非另外指示，否則術語「包括」、「具有」、「包含」及「含有」應解釋為開放式術語（亦即，意謂「包含但不限於」）。除非本文中另外指示，否則本文中值範圍的敍述僅意欲充當個別提及屬於該範圍的各獨立值的簡寫方法，且各獨立值併入本說明書中，如同在本文中個別地敍述一般。除非本文中另外指示或另外與上下文明顯矛盾，否則本文中所描述之所有方法可以任何合適次序執行。除非另外主張，否則使用本文中所提供之任何及所有實例或範例性語言（例如，「諸如」）僅意欲較好地闡明本發明而不對本發明之範圍造成限制。本說明書中之語言不應解釋為指示實踐本發明所必需之任何未主張要素。
本發明之較佳態樣描述於本文中，包含本發明人已知之進行本發明的最佳模式。在閱讀前文描述之後，彼等較佳態樣之變化對所屬技術領域中具有通常知識者而言可變得顯而易見。本發明人期望所屬技術領域中具有通常知識者在適當時使用此類變化，且本發明人意欲以不同於本文中特定描述之其他方式來實施本發明。因此，若適用法律准許，則本發明包含在隨附於本文之申請專利範圍中所敍述的主題之所有修改及等效物。此外，除非本文中另外指示或另外上下文明顯矛盾，否則本發明涵蓋上述要素以其所有可能變化形式之任何組合。
100A,200A:縱向反褶皺
100B,200B:縱向褶皺
500:多孔介質
501:第一褶皺濾網
502:第二褶皺濾網
800:穿孔內芯
850:端蓋
900:外籠
3000:褶皺圓柱形中空多孔過濾元件
3100:過濾器
B1:第一橋
BH1:第一橋高度
B2:第二橋
BH2:第二橋高度
G:環狀間隙
GRP:過濾元件群組
(I)H1:具有最高高度之第一縱向褶皺
(I)H2:具有最短高度之第二縱向褶皺
(O)H1:具有最高高度之第一縱向反褶皺
(O)H2:具有最短高度之第二縱向反褶皺
SG1:第一過濾元件子群組
SG2:第二過濾元件子群組
W:環狀間隙之寬度
[圖1]為以圖解方式展示用於製備根據本發明之態樣之過濾元件的具有混合褶皺高度之褶皺的圖式（其中為了易於參考，將褶皺展示為在壓縮之前為展開的以形成褶皺多孔過濾元件，且亦展示內芯及外籠），該圖式展示配置於內芯與外籠之間的環狀間隙中之褶皺圓柱形中空多孔過濾元件的態樣，該環狀間隙具有寬度；褶皺圓柱形中空多孔過濾元件包括複數個過濾元件群組，該複數個過濾元件群組中之各者包括第一過濾元件子群組，該第一過濾元件子群組包括第一橋，其後接著具有縱向反褶皺高度之複數個縱向反褶皺，各第一過濾元件子群組與第二過濾元件子群組交替，該第二過濾元件子群組包括第二橋，其後接著具有縱向褶皺高度之複數個縱向褶皺，其中面向外（尖端面向外籠；反褶皺；高度(O)H1至(O)H2）之第一及第二褶皺群組以及面向內（尖端面向內芯；高度(I)H1至(I)H2）之第一及第二褶皺群組具有相同設計及高度圖案（連續重複的單元及對稱定向），之後褶皺在所製備過濾器中壓縮在一起。
[圖2]為展示包含圖1所展示之過濾元件的過濾器之相片，其中橋及褶皺經壓縮，該相片亦展示覆疊的橋及褶皺（未展示過濾元件上游及下游之濾網層），其中橋以及第一及第二過濾元件子群組被標記。
[圖3]為展示根據本發明之另一態樣的過濾器之剖視透視圖解視圖的圖式，該過濾器包含圖1及圖2中大體展示之具有混合褶皺高度的過濾元件（過濾元件未完全壓縮）。
Claims (9)
- 一種圓柱形多孔過濾器，其包括： 一內芯及一外籠，其中該內芯與該外籠之間具有一環狀間隙，其中一圓柱形中空多孔褶皺過濾元件配置於該內芯與該外籠之間的該環狀間隙中，該環狀間隙具有一寬度； 其中該圓柱形中空多孔褶皺過濾元件具有第一及第二末端表面，該圓柱形中空多孔褶皺過濾元件包括複數個過濾元件群組， 該複數個過濾元件群組中之各者包括一第一過濾元件子群組，該第一過濾元件子群組包括一第一橋，其後接著具有縱向反褶皺高度之複數個縱向反褶皺，該第一過濾元件子群組與一第二過濾元件子群組交替，該第二過濾元件子群組包括一第二橋，其後接著具有縱向褶皺高度之複數個縱向褶皺； 其中該第一橋及該第二橋各自具有大於該環狀間隙之該寬度的一高度； 其中該第一過濾元件子群組中之該複數個縱向反褶皺具有具一最高高度之一第一反褶皺及具一最短高度之一第二縱向反褶皺，其中第一縱向反褶皺之該高度在比該第一橋之該高度低25%至35%的範圍內，且該第二縱向反褶皺之該高度在比該第一橋之該高度低65%至75%的範圍內；且 其中該第二過濾元件子群組中之該複數個縱向褶皺具有具一最高高度之一第一縱向褶皺及具一最短高度之一第二縱向褶皺，其中該第一縱向褶皺之該高度在比該第二橋之該高度低25%至35%的範圍內，且該第二縱向褶皺之該高度在比該第二橋之該高度低65%至75%的範圍內； 該第一橋、該等縱向反褶皺、該第二橋及該等縱向褶皺處於一覆疊狀態。
- 如請求項1之圓柱形多孔過濾器，其中該第一過濾元件子群組中之該複數個縱向反褶皺具有具該最高高度之兩個第一反褶皺，且具有該最短高度之該第二縱向反褶皺插入於具有該最高高度之該兩個第一反褶皺之間；且 其中該第二過濾元件子群組中之該複數個縱向褶皺具有具該最高高度之兩個第一褶皺，且具有該最短高度之該第二縱向褶皺插入於具有該最高高度之該兩個第一褶皺之間。
- 如請求項1或2之圓柱形多孔過濾器，其中一第一不可滲透端蓋連接至該過濾元件之該第一末端表面。
- 如請求項1或2之圓柱形多孔過濾器，其中 各第一橋具有一前第一橋表面及一後第一橋表面； 該等縱向反褶皺中之各者具有一對縱向反褶皺支腿，該等縱向反褶皺支腿中之各者具有一第一縱向反褶皺支腿表面及一第二縱向反褶皺支腿表面； 各第二橋具有一前第二橋表面及一後第二橋表面； 該等縱向褶皺中之各者具有一對縱向褶皺支腿，該等縱向褶皺支腿中之各者具有一第一縱向褶皺支腿表面及一第二縱向褶皺支腿表面； 該第一橋、該等縱向反褶皺、該第二橋及該等縱向褶皺處於一覆疊狀態，其中 一個縱向反褶皺之一縱向反褶皺支腿表面與該一個縱向反褶皺之一鄰接支腿的一縱向反褶皺支腿表面、一鄰近縱向反褶皺之一縱向反褶皺支腿表面、一後第一橋表面及一前第二橋表面中之至少一個任一者緊密接觸；且 一個縱向褶皺之一縱向褶皺支腿表面與該一個縱向褶皺之一鄰接支腿的一縱向褶皺支腿表面、一鄰近縱向褶皺之一縱向褶皺支腿表面、一前第一橋表面及一後第二橋表面中之至少一個任一者緊密接觸。
- 如請求項1或2之圓柱形多孔過濾器，其中該等第一橋具有在比該內芯與該外籠之間的該環狀間隙大10%至25%之一範圍內的高度。
- 如請求項1或2之圓柱形多孔過濾器，其中該等第二橋具有在比該內芯與該外籠之間的該環狀間隙大10%至25%之一範圍內的高度。
- 一種處理流體之方法，該方法包括：使該流體通過如請求項1或2之圓柱形多孔過濾器。
- 如請求項7之方法，其包含使待過濾之該流體通過該外籠、該圓柱形中空多孔褶皺過濾元件及該內芯。
- 一種圓柱形中空多孔褶皺過濾元件，其包括： 複數個過濾元件群組，該複數個過濾元件群組中之各者包括一第一過濾元件子群組，該第一過濾元件子群組包括一第一橋，其後接著具有縱向反褶皺高度之複數個縱向反褶皺，該第一過濾元件子群組與一第二過濾元件子群組交替，該第二過濾元件子群組包括一第二橋，其後接著具有縱向褶皺高度之複數個縱向褶皺；其中該第一橋及該第二橋各自具有大於環狀間隙之寬度的一高度；其中該第一過濾元件子群組中之該複數個縱向反褶皺具有具一最高高度之一第一反褶皺及具一最短高度之一第二縱向反褶皺，其中第一縱向反褶皺之該高度在比該第一橋之該高度低25%至35%的範圍內，且該第二縱向反褶皺之該高度在比該第一橋之該高度低65%至75%的範圍內；且其中該第二過濾元件子群組中之該複數個縱向褶皺具有具一最高高度之一第一縱向褶皺及具一最短高度之一第二縱向褶皺，其中該第一縱向褶皺之該高度在比該第二橋之該高度低25%至35%的範圍內，且該第二縱向褶皺之該高度在比該第二橋之該高度低65%至75%的範圍內。
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