WO2015072513A1 - ろ過エレメント、ろ過モジュール、ろ過コンポーネント、及びろ過処理ユニット - Google Patents

ろ過エレメント、ろ過モジュール、ろ過コンポーネント、及びろ過処理ユニット Download PDF

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WO2015072513A1
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filtration
fluid
fluid flow
cross
filtration element
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江崎聡
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株式会社クボタ
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    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/21—Specific headers, end caps

Definitions

  • the present invention relates to a filtration element, a filtration module, a filtration component, and a filtration treatment unit for separating or concentrating a fluid to be treated.
  • a porous filter made of ceramics or the like is used in a device for treating various fluids such as a water purification device, an exhaust gas purification device, and a carrier for a chemical reaction catalyst.
  • Organic filtration membranes such as hollow fiber membranes and flat membranes are frequently used in purification equipment for circulating water and biological treatment sewage used in buildings and factories. Since these organic filter membranes have a problem that their lifetime is short, a filtration element composed of a porous filter such as ceramics having a sufficiently long lifetime may be used as necessary. .
  • Patent Document 1 discloses a ceramic filter having a high filtration area in which the flow resistance of the filtrate in the partition wall is kept small, and is separated from the cells of the honeycomb structure via the cell wall, and outside the honeycomb structure. There has been proposed a monolithic ceramic filter having a communication gap communicating therewith.
  • Patent Document 2 proposes an apparatus for changing a feedstock for the purpose of reducing back pressure and effectively using a porous surface area. That is, the apparatus comprises a structure through which the feedstock is passed, the structure selected from the group consisting of an extruded monolithic structure and an embedded structure, the inner section, the outer section, the longitudinal axis, and the The walls defining two sets of open end passages extending along the longitudinal axis, the two sets of passages having different cross-sectional shapes or dimensions, and each of the passages in one set being in the other set
  • An apparatus that is adjacent to the exterior of the structure, or where the structure is an embedded structure, wherein at least some of the passages have an arc-shaped cross section. is there.
  • the conventional filtration element described above has a structure in which filtrate and backwash water flow through a ceramic substrate that becomes a porous body, filtration when the filtrate that has passed through the membrane on the substrate surface passes through the substrate. There was a problem that resistance increased and pressure loss occurred.
  • the filtration water volume differs between the central part where the filtration resistance is large and the peripheral part where the filtration resistance is large. Proceed quickly.
  • backwashing is performed to eliminate clogging caused by filtration, backwashing is not effective in the central part where filtration resistance is large, and the peripheral part is clogged so that it cannot be easily washed. There was also a problem.
  • An object of the present invention is to provide a filtration element, a filtration module, a filtration component, and a filtration processing unit that can be easily configured to have a large diameter while reducing the manufacturing cost and that has a relatively low filtration resistance and a long life. .
  • the first characteristic configuration of the filtration element according to the present invention is that a fluid flow hole is formed between a pair of opposing surfaces as defined in claim 1 of the claims. And a porous body in which a fluid to be treated is separated or concentrated between a peripheral surface sandwiched between the pair of opposed surfaces and an inner surface of the fluid flow hole, and a plurality of porous bodies are adjacent to each other It is in the point arrange
  • the fluid to be treated when the fluid to be treated flows into the fluid flow hole, the fluid to be treated is separated or concentrated by a porous body existing between the inner surface and the peripheral surface of the fluid flow hole. At this time, it is easily exuded from the peripheral surface against a small flow resistance without causing a large pressure loss. If the pore distribution of the porous material is adjusted in advance, the fluid to be treated is solid-liquid separated and the liquid is leached from the peripheral surface, or the liquid is leached from the peripheral surface and passed through the fluid flow hole. The fluid can be concentrated.
  • the porous bodies can be integrated by adding and firing the ceramics that serve as spacers on both ends of each porous body.
  • the porous member may be integrated so that a predetermined gap is formed with the resin serving as the spacer.
  • the third characteristic configuration includes the fluid flow hole so that the entire area of the inner surface faces the peripheral surface. Is formed between the pair of opposed surfaces.
  • the fluid to be treated is uniformly separated or concentrated from the entire inner surface of the fluid flow hole formed in the porous body toward the peripheral surface of the porous body, so that a very high treatment is achieved. Efficiency can be obtained.
  • the fluid passage is arranged so that a partial region of each inner surface faces the peripheral surface.
  • a plurality of flow holes are formed between the pair of opposed surfaces.
  • the fluid to be treated is uniformly separated or concentrated from the partial area facing the circumferential surface of the porous body to the circumferential surface among the inner surfaces of the plurality of fluid flow holes. Therefore, very high processing efficiency can be obtained as a whole, and sufficient strength can be secured.
  • each inner surface has a fluid flow hole facing the circumferential surface.
  • a plurality of fluid flow holes are formed between the pair of opposing surfaces so that the cross-sectional area occupies 75% or more of the cross-sectional area of all the fluid flow holes.
  • the fluid flow hole in which none of the inner surface faces the peripheral surface has a large pressure loss, and good separation or concentration of the fluid to be treated cannot be expected. If the cross-sectional area of such a fluid flow hole is less than 25% of the cross-sectional area of all the fluid flow holes, a very high processing efficiency can be obtained for the entire filtration element.
  • the sixth feature configuration is that, in addition to any one of the first to fifth feature configurations described above, the cross section is formed in a substantially triangular shape as described in claim 6.
  • a truss structure along the fluid flow hole can be realized, and even a long filtration element can ensure sufficient strength.
  • a large diameter filtration element having a hexagonal cross section can be formed, and as a result, fluid can flow through a limited cross section.
  • the flow outlet becomes closest packed.
  • the casing that houses the filtration element is usually formed in a cylindrical shape in order to ensure strength and reduce pressure loss.
  • the cross-section of the filtration element is substantially triangular, a shape with an outer periphery close to a circular shape along the inner surface of the casing is easily obtained, and space utilization efficiency is improved.
  • a plurality of filtration elements having an isosceles triangle cross section are arranged in parallel via a spacer member, a large-diameter filtration element having a regular octagonal outer periphery can be formed.
  • a plurality of cylindrical porous bodies having a substantially circular cross section are provided. Adjacent to each other, the cross section is formed in a regular polygon.
  • the casing that houses the filtration element is usually formed in a cylindrical shape in order to ensure strength and reduce pressure loss. If the cross section of the filtration element is a regular polygon, a shape close to a circular shape whose outer periphery is along the inner surface of the casing can be easily obtained, and the space utilization efficiency is improved.
  • the first characteristic configuration of the filtration module according to the present invention is as described in claim 8, wherein a plurality of filtration elements having any one of the first to seventh characteristic configurations described above are arranged in parallel and provided at the end. It is in the point which is supported by the support part integrally.
  • a filtration module including a large-diameter filtration element with very high processing efficiency can be realized by a plurality of filtration elements arranged in parallel so that a gap is formed through the spacer member.
  • mounting and sealing to a casing or the like can be realized via a support portion provided at the end, separation or concentration treatment can be efficiently performed on most peripheral surfaces other than the support portion.
  • the top portion of the filtration element having the sixth characteristic configuration described above is positioned around the central axis so that the cross section is a regular polygon. It is in the point which is arranged in parallel and is supported by the support part provided in the edge part integrally.
  • the casing that houses the filtration module is usually formed in a cylindrical shape to ensure strength and reduce pressure loss. If the cross-sections of the filtration elements are formed in a substantially triangular shape and are arranged side by side so that the top is located around the central axis, a regular polygon close to a circular shape along the inner surface of the casing can be easily obtained. Use efficiency is improved. For example, if a plurality of filtration elements having an isosceles triangle cross section are arranged in parallel through a spacer member, a filtration element having a regular octagonal outer periphery can be formed.
  • a plurality of filtering elements having the sixth feature configuration are arranged so that the cross section is a triangle, and further, the cross section is a regular polygon.
  • the tops of the filtration elements are arranged side by side so as to be located around the central axis, and are integrally supported by a support provided at the end.
  • Each filtration element can be arranged so that a plurality of fluid flow holes are densely distributed, and a regular polygon whose outer periphery is nearly circular along the inner surface of the casing can be easily obtained, and space utilization efficiency is good.
  • a large-diameter filtration module can be obtained.
  • the support portion has an annular shape that integrally holds the plurality of filtration elements.
  • the cap a tape-like or thread-like holding member that forms a predetermined gap between the inner peripheral surface of the cap and the outer circumference of the plurality of filtration elements, and the gap formed between the holding members and between the filtration elements It is in the point provided with the sealing material which seals the gap
  • a predetermined gap is formed by the tape-like or thread-like holding member between the outer periphery of the end portion of the filtration elements arranged in parallel and the annular cap.
  • the fifth feature configuration includes a connecting portion that connects the support portions, and a plurality of filtration modules having any one of the first to fourth feature configurations described above are provided. It is in the point connected in the longitudinal direction.
  • the characteristic configuration of the filtration component according to the present invention is as described in claim 13, wherein the filtration module having any one of the first to fifth characteristic configurations described above is accommodated in a cylindrical casing, and the cylindrical casing
  • the fluid to be treated is supplied to each fluid flow hole from the fluid supply part provided in the above, and the processed fluid processed by each filtration element is taken out from the fluid outflow part provided in the cylindrical casing. In the point.
  • the to-be-processed fluid supplied from the fluid supply unit to the fluid flow hole of each filtration element is processed by each filtration element and accumulated in the cylindrical casing, and the processed fluid is discharged from the fluid discharge unit to the outside.
  • the characteristic configuration of the filtration processing unit according to the present invention is the same as described in claim 14, wherein a plurality of filtration components having the above-mentioned characteristic configuration are fixed in parallel, and the fluid supply parts of the filtration components are connected by the processed fluid header pipes. And the fluid outlet of each filtration component is connected by a treated fluid header tube.
  • the processed fluid is press-fitted from the processed fluid header pipe into the fluid supply portion of each filtration component fixed in parallel, and the processed fluid processed in each filtration component is each filtered component. From the fluid discharge section to the treated fluid header pipe and discharged to the outside.
  • a filtration element, a filtration module, a filtration component, and a filtration processing unit that can be easily configured to have a large diameter while reducing the manufacturing cost, and that have a relatively low filtration resistance and a long service life. Can now be offered.
  • FIG. 1A is a plan view of a filtration module according to the present invention
  • FIG. 1B is a front view thereof
  • FIG. 1C is a plan view of the filtration module in which the viewing direction is changed from FIG. (D) is the same front view
  • 2A is a plan view of a filtration element according to the present invention
  • FIG. 2B and FIG. 2C are perspective views thereof
  • FIG. 2D is a perspective view of a support portion.
  • 3A is a perspective view of a filtration element showing another embodiment
  • FIG. 3B is a plan view thereof
  • FIG. 3C is a front view thereof
  • FIG. 3D is a plan view of a filtration module.
  • FIG. 4A is a plan view of the filtration module
  • FIG. 4A is a plan view of the filtration module
  • FIG. 4A is a plan view of the filtration module
  • FIG. 4A is a plan view of the filtration module
  • FIG. 4A is a plan view of
  • FIG. 4B is a front view of the filtration module.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a filtration component in which a filtration module showing a cross section taken along line AA of FIG.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a filtration processing unit including the filtration component shown in FIG. Fig.7 (a) is a top view of the filtration element which shows another embodiment,
  • FIG.7 (b) is a top view of the filtration module comprised using the filtration element of Fig.7 (a).
  • FIG. 8 is an explanatory diagram for evaluating the cross-sectional area of the fluid flow hole.
  • the filtration module 10 is composed of a pair of upper and lower support parts 11 and 12 in the form of a disk, and six block-like filtration elements 1A to 1F fixed at both ends by the support parts 11 and 12.
  • Each of the elements 1A to 1F is configured such that six filtration elements 1 are arranged in parallel and the cross section is a substantially equilateral triangle.
  • a fluid flow hole 2 is formed between the pair of opposed surfaces 1a and 1b so that the pair of opposed surfaces 1a, 1b, It is comprised with the cylindrical porous body by which the to-be-processed fluid is isolate
  • the to-be-processed fluid is isolate
  • a plurality of porous bodies are arranged adjacent to each other via a spacer member 3 made of resin or ceramics so that a gap G is formed between the peripheral surfaces 1c of the porous bodies.
  • the porous body is made of, for example, ceramics that are formed by extrusion and becomes a porous body by firing, and the spacer members 3 are provided at least at both ends in the longitudinal direction along the fluid flow hole 2. In the case of a long length, the spacer member 3 may be appropriately provided also in the intermediate portion.
  • each porous body to be extruded is small, there is no cracking or breakage without using an expensive freeze-drying device or hot air forced circulation drying device in the drying process after extrusion, and it is easy to A filtration element can be constructed.
  • the fluid to be treated When the fluid to be treated flows into the fluid flow hole 2, the fluid to be treated is separated or concentrated by the porous body existing between the inner surface 2 a and the peripheral surface 1 c of the fluid flow hole 2, and a large pressure loss occurs. It exudes easily from the peripheral surface against a small flow resistance. If the pore distribution of the porous material is adjusted in advance, the fluid to be treated is separated into solid and liquid, and liquid is leached from the circumferential surface, or moisture is leached from the circumferential surface and passed through the fluid flow hole. The fluid can be concentrated.
  • the gap G is formed between the plurality of adjacent porous bodies via the spacer member 3, the pressure loss with respect to the fluid to be treated that has exuded to the outside from the peripheral surface 1c is difficult to increase, and the large-diameter having a small pressure loss A filtration element can be obtained easily.
  • the flow rate of the fluid to be processed flowing from the inner surface 2a of the fluid flow hole 2 to the peripheral surface 1c of the porous body does not greatly deviate, the clogging of the pores proceeds uniformly and even when backwashing is performed. The clogging is eliminated uniformly, and it can be used stably over a long period of time.
  • the fluid flow hole 2 is formed between the pair of opposed surfaces 1a and 1b so that the entire area of the inner surface 2a of the fluid flow hole 2 faces the peripheral surface 1c, the fluid formed in the porous body
  • the fluid to be treated is uniformly separated or concentrated from the entire inner surface of the flow hole 2 toward the peripheral surface 1c of the porous body, so that very high processing efficiency can be obtained.
  • the porous bodies can be integrated by adding the ceramics to be the spacers 3 to both ends of each porous body and firing them integrally.
  • the porous members may be integrated so that a predetermined gap is formed with the resin that becomes the spacer after firing the porous bodies.
  • the ceramic material ceramics capable of forming a porous body, such as alumina (Al 2 O 3 ) and cordierite, can be used.
  • the bonding material can also be obtained by mixing a binder with similar ceramics.
  • the porous body has an inner diameter of 3 mm, an outer diameter of 5 mm, a length of 250 mm, and a pore diameter of 0.05 to 1.8 ⁇ m.
  • the pore diameter may be appropriately set depending on the object to be separated or concentrated.
  • the porous body preferably has an inner diameter of 1 to 5 mm and an outer diameter of 2 to 10 mm, and a gap formed by the spacer member 3 is preferably set to a range of 0.5 to 2.0 mm.
  • the support portions 11 and 12 are provided with partition walls that are partitioned into shapes corresponding to the cross-sections of the block-shaped filtration elements 1A to 1F. Both ends are inserted into each section in such a posture that one apex of the filtering elements 1A to 1F faces the center, and the cross section is formed in a regular hexagon as a whole.
  • the sections of the support portions 11 and 12 are configured to be slightly larger than the cross section of the block-shaped filtration elements 1A to 1F. Therefore, as shown in FIG. 2 (c), the block-shaped filtration elements 1A to 1F are formed so that gaps are evenly formed between the sections of the support portions 11 and 12 and the peripheral surfaces of the filtration elements 1A to 1F.
  • a tape 4 such as a plastic paraffin film is wound around both ends of 1F.
  • Resin 5 for end sealing for example, epoxy resin, in the space formed by the thickness of the tape 4 with the end portions of the filtration elements 1A to 1F inserted into the sections of the support portions 11 and 12 and the gaps between the filtration elements 1 Or filled with silicone resin.
  • the support portions 11 and 12 are a tape-shaped cap that integrally holds the plurality of filtration elements 1A to 1F, and forms a predetermined gap between the inner peripheral surface of the cap and the outer periphery of the plurality of filtration elements.
  • the holding member 4 and the sealing material 5 for sealing the gap formed by the holding member and the gap between the filtration elements 1 are provided.
  • FIG. 3A shows another example of the filtration element 1.
  • the filtration element 1 is configured so that a partial region of each inner surface 2a of the fluid flow hole 2, that is, a band-shaped region along the longitudinal direction of the fluid flow hole 2 of the inner peripheral surface 2a is opposed to the peripheral surface 1c.
  • a plurality of, specifically six, fluid flow holes 2 are formed between the pair of opposed surfaces 1a and 1b.
  • the fluid to be treated is uniformly separated or concentrated from the partial region facing the peripheral surface 1c of the porous body toward the peripheral surface 1c. Overall, very high processing efficiency is obtained, and sufficient strength can be secured.
  • FIG. 8A shows that six fluid flow holes 2 are formed at equal intervals in a prism having a substantially equilateral triangular cross section, and at least a partial region of each inner surface 2a is a peripheral surface.
  • An example is shown in which the cross-sectional area of the opposing fluid flow holes is 100% of the cross-sectional area of all the fluid flow holes.
  • the cross-sectional area of the fluid flow hole 2 in which at least a partial region of each inner surface 2a faces the peripheral surface 1c occupies 75% or more of the cross-sectional area of all the fluid flow holes.
  • a plurality of fluid flow holes 2 may be formed between the pair of opposing surfaces 1a and 1b.
  • the three fluid flow holes 2B, 2C, and 2D in the central portion of the 15 fluid flow holes 2 have the entire area of the inner surface 2a as the circumferential surface 1c. Since they are not opposed to each other, the pressure loss is very large, and the separation or concentration treatment may not be performed efficiently. However, since the cross-sectional area of the fluid flow hole 2 having at least a partial region facing the peripheral surface 1c occupies 80% of the cross-sectional area of all the fluid flow holes, very high processing efficiency can be obtained as the entire filtration element. .
  • FIG. 3 (a) shows a state in which the transverse section is disposed oppositely on one surface of the circumferential surface 1c of the substantially triangular filtration element 1 and is joined via the spacer member 3.
  • FIG. 3 (b) the tops of the six filtration elements 1 are arranged side by side so as to be located around the central axis so that such joints are adjacent to each other. The state of being joined via is shown.
  • the ends of the filtration elements 1 are inserted into the sections of the support portions 11 and 12, as shown in FIG. 3 (d). Then, the space formed by the thickness of the tape 4 and the gaps between the filtration elements 1 are filled with the end seal resin 5 and, for example, an epoxy resin or a silicone resin as described above.
  • FIG. 5 shows a cross section of a filtration component 100 in which such a filtration module 10 is incorporated.
  • the filtration module 10 is accommodated in a cylindrical casing 101, and a rubber seal member 102 is interposed between the inner peripheral surface of the casing 101 and the outer peripheral surfaces of the support portions 11 and 12.
  • the fluid to be treated is supplied to each fluid flow hole 2 from the fluid supply part 110 provided in the cylindrical casing 100, and the processed fluid processed by each filtration element 1 from the fluid outflow part 120 provided in the cylindrical casing 100. It is taken out.
  • Reference numeral 130 is a fluid discharge portion.
  • the fluid to be processed supplied from the fluid supply unit 110 to the fluid flow hole 2 of each filtration element 1 is processed by each filtration element 1 and accumulated in the cylindrical casing 100, and the processed fluid is discharged from the fluid discharge unit 120 to the outside. Discharged.
  • FIG. 6 shows a filtration processing unit 200.
  • a plurality of filtration components 100 are fixed in parallel, the fluid supply part 110 of each filtration component 100 is connected to the treated fluid header pipe 110H, and the fluid outflow part 120 of each filtration component 100 is connected to the treated fluid header pipe 120H.
  • the fluid discharge part 130 is connected to the fluid discharge header pipe 130H.
  • a fluid to be treated is press-fitted from a fluid header to be treated into a fluid supply part of each filtration component 100 fixed in parallel, and a treated fluid processed in each filtration component is treated from a fluid discharge part of each filtration component. It flows to the finished fluid header pipe and is discharged to the outside.
  • the processed fluid header pipe 120H is provided with a valve for supplying a cleaning fluid. During cleaning, the cleaning fluid is supplied from the processed fluid header pipe 120H, and the washed waste liquid is supplied from the fluid discharge section 130 to the fluid discharge header pipe. It is discharged at 130H.
  • the cross section of the filtration element 1 in a substantially triangular shape, a truss structure along the fluid flow hole can be realized, and sufficient strength can be secured even with a long filtration element.
  • a large diameter filtration element having a hexagonal cross section can be formed, and as a result, fluid can flow through a limited cross section. The flow outlet becomes closest packed.
  • the casing that houses the filtration element is usually formed in a cylindrical shape to ensure strength and reduce pressure loss. If the cross-section of the filtration element is substantially triangular, a shape with an outer periphery close to a circular shape along the inner surface of the casing is easily obtained, and space utilization efficiency is improved. For example, if a plurality of filtration elements having an isosceles triangle cross section are arranged in parallel via a spacer member, a large-diameter filtration element having a regular octagonal outer periphery can be formed.
  • a plurality of filtration elements made of a cylindrical porous body having a substantially circular cross section may be arranged adjacent to each other at a predetermined interval, and the cross section may be formed into a regular polygon. Good.
  • a plurality of filtration elements 1 having a substantially triangular cross section are arranged, and as shown in FIG. 8 (b), they are filtered so that the cross section becomes a regular polygon.
  • the tops of the elements 1 may be arranged side by side so as to be positioned around the central axis, and may be configured to be integrally supported by support portions 11 and 12 provided at the end portions.
  • Each filtration element can be arranged so that a plurality of fluid flow holes are densely distributed, and a regular polygon whose outer periphery is nearly circular along the inner surface of the casing can be easily obtained, and space utilization efficiency is good.
  • a large-diameter filtration module can be obtained.
  • a long filtration module can be manufactured very easily by providing a connection part for connecting the support parts 11 and 12 and connecting a plurality of filtration modules in the longitudinal direction.
  • the filtration element according to the present invention can be suitably used for separation or concentration of a fluid to be treated.
  • it can be suitably used for the purpose of separating impurities such as a drinking water production apparatus and an industrial pure water production apparatus, and can also be used as various gas separation apparatuses.
  • the pore distribution can also be used as a concentrating device for various raw materials. Further, it can be widely used as a gas separation filtration module in which, for example, a gasification catalyst is supported on a porous body to separate hydrogen gas from biodiesel fuel.
  • the filtration element according to the present invention is a porous body formed by the extrusion forming method.
  • other molding methods such as a press molding method may be used.
  • Each of the filtration elements described above has a fluid flow hole formed between a pair of opposed surfaces, and a fluid to be treated between the peripheral surface sandwiched between the pair of opposed surfaces and the inner surface of the fluid flow hole.
  • the porous body is separated or concentrated.
  • the porous body is coated with a thin particle ceramic on either the peripheral surface of the porous body or the inner surface of the fluid flow hole.
  • a membrane element in which a membrane having a smaller diameter than the pore diameter of the material may be used as the filtration element.
  • the specific configuration such as the size and shape of the filtration element and the number of filtration elements constituting the filtration module is not limited to the contents described in the above-described embodiment, and within the scope of the effects of the present invention. Needless to say, the design can be changed as appropriate.

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Abstract

　製造コストを低減しながらも容易に大口径に構成でき、しかも比較的ろ過抵抗が低く長寿命なろ過エレメントを提供する。　ろ過エレメントは、一対の対向面１ａ，１ｂの間に流体通流孔２が貫通形成され、前記一対の対向面１ａ，１ｂの間に挟まれた周面１ｃと前記流体通流孔２の内面２ａとの間で被処理流体が処理されるセラミックスの多孔質体で構成され、前記周面１ｃの間に間隙Ｇが形成されるようにスペーサ部材３を介して複数の多孔質体が隣接配置されている。

Description

ろ過エレメント、ろ過モジュール、ろ過コンポーネント、及びろ過処理ユニット
　本発明は、被処理流体を分離または濃縮等処理するろ過エレメント、ろ過モジュール、ろ過コンポーネント、及びろ過処理ユニットに関する。
　水の浄化装置、排ガスの浄化装置、化学反応用触媒の担体等、各種の流体を処理する装置にセラミックス等で構成された多孔質体フィルタが用いられている。
　ビルや工場内で使用する循環水の浄化設備や生物処理された汚水の浄化設備に、中空糸膜や平膜等の有機性のろ過膜が多用されている。これらの有機性のろ過膜は寿命が短いという問題があったため、必要に応じてこれらに比較して十分に寿命が長いセラミックス等の多孔質体フィルタで構成されたろ過エレメントが用いられる場合がある。
　例えば、特許文献１には、隔壁内におけるろ液の流動抵抗を小さく抑えた高ろ過面積のセラミックフィルタとして、ハニカム構造体のセルからセル壁を介して離隔して成り、ハニカム構造体の外部に連通する連通空隙を有するモノリス型セラミックフィルタが提案されている。
　特許文献２には、背圧を小さくし、多孔の表面積を有効に利用することを目的とする供給原料を変更する装置が提案されている。即ち、該装置がその中に供給原料を通過させる構造物からなり、該構造物が、押出一体構造物及び組込構造物からなる群より選択され、内側区域、外側区域、縦軸、及び該縦軸に沿って延在する２組の開放端通路を定義する壁からなり、該２組の通路が、互いに異なる断面形状または寸法を有し、一方の組の各々の通路が、他方の組の少なくとも１つの通路か、または該構造物の外部に隣接し、該構造物が組込構造物である場合には、少なくともいくつかの通路が円弧形状の断面を有することを特徴とする装置である。
特開平６－９９０３９号公報 特開平９－３１３８３１号公報
　上述した従来のろ過エレメントは、多孔質体となるセラミック基材を通してろ液や逆洗水を流す構造であるために、基材表面の膜を通過したろ過液が基材を通過する際のろ過抵抗が大きくなり圧力損失が生じるという問題があった。
　そこで、基材を通過する流体の距離を短くするために、基材に外部空間と連通するスリットや孔を形成するような構造が提案されている。しかし、基材を押出成形法で成形した場合には、押出方向に垂直な方向の加工が困難で、仮焼成した後に機械加工工程を経なければならないという問題もあった。
　処理量を稼ぐために大口径のろ過エレメントを構成すると、ろ過抵抗が大きな中心部と小さな周辺部とでろ過水量が異なるために、中心部に比べて透過水量が多い周辺部で膜の詰まりが早く進行する。ろ過に伴なって生じる目詰まりを解消するため、逆洗浄処理が行われる場合には、ろ過抵抗が大きな中心部は逆洗があまり効かず、周辺部は目詰まりが激しいため容易に洗浄できないという問題もあった。
　また、大口径のろ過エレメントを一体で押出成形すると、中心部と周辺部で素材の乾燥速度が大きく異なるためにひび割れが生じ易くなる。そのため凍結乾燥や温風による強制循環乾燥等の設備が必要となり、製造コストが嵩むという問題もあった。
　本発明の目的は、製造コストを低減しながらも容易に大口径に構成でき、しかも比較的ろ過抵抗が低く長寿命なろ過エレメント、ろ過モジュール、ろ過コンポーネント、及びろ過処理ユニットを提供する点にある。
　上述の目的を達成するため、本発明によるろ過エレメントの第一の特徴構成は、特許請求の範囲の書類の請求項１に記載した通り、一対の対向面の間に流体通流孔が貫通形成され、前記一対の対向面の間に挟まれた周面と前記流体通流孔の内面との間で被処理流体が分離または濃縮される多孔質体で構成され、複数の多孔質体が隣接配置されるとともに、隣接する多孔質体同士の前記周面の間に所定の間隙が形成されるようにスペーサ部材を介して配置されている点にある。
　例えば、被処理流体が流体通流孔に流入すると、流体通流孔の内面と周面との間に存在する多孔質体で被処理流体が分離または濃縮される。このとき大きな圧損が生じることなく小さな流動抵抗に抗して容易に周面から外部に滲出するようになる。多孔質体の細孔分布を予め調整しておけば、被処理流体を固液分離して液体を周面から滲出させ、或いは水分を周面から滲出させて流体通流孔を通過した被処理流体を濃縮することができる。
　隣接配置された複数の多孔質体は互いにスペーサ部材を介して間隙が形成されているので、周面から外部に滲出した被処理流体に対する圧損が増大しにくい。そのため、圧損の小さな大口径のろ過エレメントを容易く得ることができる。また、流体通流孔の内面から多孔質体の周面に流れる被処理流体の流量に大きな偏りが生じないため、細孔の目詰まりは一様に進行し、逆洗浄する場合でも一様に目詰まりが解消され、長期に亘って安定的に用いることができる。
　同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一の特徴構成に加えて、前記スペーサ部材が樹脂またはセラミックスで構成され前記流体通流孔に沿う長手方向の少なくとも両端部側に設けられている点にある。
　スペーサ部材がセラミックスで構成される場合には、各多孔質体の両端部側にスペーサとなるセラミックスを付加して焼成することで、各多孔質体を一体化できるようになる。スペーサ部材が樹脂で構成される場合には、各多孔質体にスペーサとなる樹脂で所定の間隙が形成されるように一体化すればよい。
　同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記内面の全域が前記周面と対向するように、前記流体通流孔が前記一対の対向面の間に形成されている点にある。
　上述の構成によれば、多孔質体に形成された流体通流孔の内面の全域からその多孔質体の周面に向けて一様に被処理流体が分離または濃縮処理され、非常に高い処理効率が得られるようになる。
　同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、各内面の一部領域が前記周面と対向するように、前記流体通流孔が前記一対の対向面の間に複数形成されている点にある。
　上述の構成によれば、複数の流体通流孔の各内面のうち、多孔質体の周面と対向する一部領域からその周面に向けて一様に被処理流体が分離または濃縮処理されるので、全体として非常に高い処理効率が得られ、さらに十分な強度も確保できるようになる。
　同第五の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、各内面の少なくとも一部領域が前記周面と対向する流体通流孔の断面積が、全流体通流孔の断面積の７５％以上を占めるように、前記流体通流孔が前記一対の対向面の間に複数形成されている点にある。
　内面の何れもが周面と対向しない流体通流孔は圧損が大きく、被処理流体の良好な分離または濃縮が期待できない。そのような流体通流孔の断面積が全流体通流孔の断面積の２５％未満であれば、ろ過エレメント全体として非常に高い処理効率が得られるようになる。
　同第六の特徴構成は、同請求項６に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、横断面が略三角形に形成されている点にある。
　ろ過エレメントの横断面を略三角形に形成することにより、流体通流孔に沿うトラス構造が実現でき、長尺のろ過エレメントであっても十分な強度を確保できるようになる。例えば、横断面が正三角形のろ過エレメントを、スペーサ部材を介して並設すれば、横断面が六角形の大口径のろ過エレメントを構成することができ、結果として限られた横断面に流体通流口が最密充填されるようになる。ろ過エレメントを収容するケーシングは、強度を確保し圧力損失を低減させるために通常は円筒形状に形成される。ろ過エレメントの横断面が略三角形であれば、外周がケーシングの内面に沿う円形状に近い形状が容易に得られ、空間利用効率が良くなる。例えば、横断面が二等辺三角形の複数のろ過エレメントを、スペーサ部材を介して並設すれば、外周が正八角形の大口径のろ過エレメントを構成することができる。
　同第七の特徴構成は、同請求項７に記載した通り、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、横断面が略円形状の筒状の多孔質体の複数が隣接配置され、横断面が正多角形に形成されている点にある。
　上述と同様、ろ過エレメントを収容するケーシングは、強度を確保し圧力損失を低減させるために通常は円筒形状に形成される。ろ過エレメントの横断面が正多角形であれば、外周がケーシングの内面に沿う円形状に近い形状が容易に得られ、空間利用効率が良くなる。
　本発明によるろ過モジュールの第一の特徴構成は、同請求項８に記載した通り、上述の第一から第七の何れかの特徴構成のろ過エレメントの複数が並設され、端部に設けた支持部で一体に支持されている点にある。
　上述の構成によれば、スペーサ部材を介して間隙が形成されるように並設された複数のろ過エレメントによって、処理効率が非常に高い大口径のろ過エレメントを備えたろ過モジュールが実現できる。しかも、端部に設けた支持部を介してケーシング等への装着やシールを実現できるので、支持部以外の大半の周面で効率的に分離または濃縮処理ができるようになる。
　同第二の特徴構成は、同請求項９に記載した通り、横断面が正多角形になるように上述した第六の特徴構成を備えたろ過エレメントの一頂部が中心軸周りに位置するように並設され、端部に設けた支持部で一体に支持されている点にある。
　ろ過モジュールを収容するケーシングは、強度を確保し圧力損失を低減させるために通常は円筒形状に形成される。ろ過エレメントの横断面が略三角形に形成され、一頂部が中心軸周りに位置するように並設されると、外周がケーシングの内面に沿う円形状に近い正多角形が容易に得られ、空間利用効率が良くなる。例えば、横断面が二等辺三角形の複数のろ過エレメントを、スペーサ部材を介して並設下ろ過モジュールであれば、外周が正八角形のろ過エレメントを構成することができる。
　同第三の特徴構成は、同請求項１０に記載した通り、横断面が三角形となるように第六の特徴構成のろ過エレメントが複数配列され、さらに横断面が正多角形になるようにそれらろ過エレメントの一頂部が中心軸周りに位置するように並設され、端部に設けた支持部で一体に支持されている点にある。
　複数の流体通流孔が最密に分布するように、各ろ過エレメントを配列することができ、外周がケーシングの内面に沿う円形状に近い正多角形が容易に得られ、空間利用効率の良い大口径のろ過モジュールを得ることができる。
　同第四の特徴構成は、同請求項１１に記載した通り、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記支持部は、前記複数のろ過エレメントを一体に保持する環状のキャップと、前記キャップの内周面と前記複数のろ過エレメントの外周との間に所定の間隙を形成するテープ状または糸状の保持部材と、前記保持部材で形成された間隙及び前記ろ過エレメント間の間隙を封止する封止材を備えている点にある。
　複数並設されたろ過エレメントの端部の外周と環状のキャップとの間に、テープ状または糸状の保持部材によって所定の間隙が形成される。当該間隙及びろ過エレメント間の間隙を封止材で封止すれば、封止材によってろ過モジュールの端面に被処理流体のシール面が形成されるようになる。
　同第五の特徴構成は、同請求項１２に記載した通り、前記支持部同士を連結する連結部を備え、上述した第一から第四の何れかの特徴構成を備えたろ過モジュールの複数が長手方向に連結されている点にある。
　複数のろ過モジュールの各端部の支持部同士を連結部によって長手方向に連結すれば、極めて容易に長尺のろ過モジュールを製作することができる。
　本発明によるろ過コンポーネントの特徴構成は、同請求項１３に記載した通り、上述した第一から第五の何れかの特徴構成を備えたろ過モジュールが、筒状ケーシングに収容され、前記筒状ケーシングに備えた流体供給部から各流体通流孔に被処理流体が供給され、前記筒状ケーシングに備えた流体流出部から各ろ過エレメントで処理された処理済み流体が取り出されるように構成されている点にある。
　流体供給部から各ろ過エレメントの流体通流孔に供給された被処理流体が各ろ過エレメントで処理されて筒状ケーシングに溜まり、処理済み流体が流体排出部から外部に排出される。
　本発明によるろ過処理ユニットの特徴構成は、同請求項１４に記載した通り、上述の特徴構成のろ過コンポーネントが複数台並設固定され、各ろ過コンポーネントの流体供給部が被処理流体ヘッダー管で接続され、各ろ過コンポーネントの流体流出部が処理済み流体ヘッダー管で接続されている点にある。
　上述の構成によれば、複数台並設固定された各ろ過コンポーネントの流体供給部に被処理流体ヘッダー管から被処理流体が圧入され、各ろ過コンポーネント内で処理された処理済み流体が各ろ過コンポーネントの流体排出部から処理済み流体ヘッダー管に流れて外部に排出される。
　以上説明した通り、本発明によれば、製造コストを低減しながらも容易に大口径に構成でき、しかも比較的ろ過抵抗が低く長寿命なろ過エレメント、ろ過モジュール、ろ過コンポーネント、及びろ過処理ユニットを提供することができるようになった。
図１（ａ）は本発明によるろ過モジュールの平面図、図１（ｂ）は同正面図、図１（ｃ）は図１（ａ）と視方向を変えたろ過モジュールの平面図、図１（ｄ）は同正面図である。 図２（ａ）は本発明によるろ過エレメントの平面図、図２（ｂ），図２（ｃ）は同斜視図、図２（ｄ）は支持部の斜視図である。 図３（ａ）は別実施形態を示すろ過エレメントの斜視図、図３（ｂ）は同平面図、図３（ｃ）は同正面図、図３（ｄ）はろ過モジュールの平面図である。 図４（ａ）はろ過モジュールの平面図、図４（ｂ）はろ過モジュールの正面図である。 図５は、図４（ａ）のＡ－Ａ線断面を示すろ過モジュールが収容されたろ過コンポーネントの断面図である。 図６は図５に示すろ過コンポーネントを備えたろ過処理ユニットの断面図である。 図７（ａ）は別実施形態を示すろ過エレメントの平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のろ過エレメントを用いて構成されたろ過モジュールの平面図である。 図８は流体通流孔の断面積の評価説明図である。
　以下に本発明によるろ過エレメント、ろ過モジュール、ろ過コンポーネント、及びろ過処理ユニットを説明する。
　図１（ａ）～（ｄ）には本発明によるろ過エレメント１が用いられたろ過モジュール１０が示されている。ろ過モジュール１０は、円盤状の上下一対の支持部１１，１２と、支持部１１，１２で両端部が固定支持されたブロック状の６個のろ過エレメント１Ａ～１Ｆで構成され、ブロック状のろ過エレメント１Ａ～１Ｆは、それぞれ６本のろ過エレメント１が並設されて横断面が略正三角形になるように構成されている。
　図２（ａ），（ｂ）に示すように、ブロック状のろ過エレメント１Ａ～１Ｆは、一対の対向面１ａ，１ｂの間に流体通流孔２が貫通形成され、一対の対向面１ａ，１ｂの間に挟まれた周面１ｃと流体通流孔２の内面２ａとの間で被処理流体が分離または濃縮される筒状の多孔質体で構成されている。
　多孔質体の周面１ｃの間に間隙Ｇが形成されるように、樹脂またはセラミックスで構成されるスペーサ部材３を介して複数の多孔質体が隣接配置されている。当該多孔質体は、例えば押出成形され、焼成によって多孔質体となるセラミックスで構成され、スペーサ部材３は流体通流孔２に沿う長手方向の少なくとも両端部側に設けられている。長尺の場合には、中間部にも適宜スペーサ部材３を設けてもよい。
　押出成形される各多孔質体は小型であるため、押出成形後の乾燥工程で高価な凍結乾燥装置や温風強制循環乾燥装置を用いなくてもひび割れや破損することが無く、容易く大口径のろ過エレメントを構成することができるようになる。
　被処理流体が流体通流孔２に流入すると、流体通流孔２の内面２ａと周面１ｃとの間に存在する多孔質体で被処理流体が分離または濃縮されて、大きな圧損が生じることなく小さな流動抵抗に抗して容易に周面から外部に滲出する。多孔質体の細孔分布を予め調整しておけば、被処理流体を固液分離して液体を周面から滲出させたり、水分を周面から滲出させて流体通流孔を通過した被処理流体を濃縮したりすることができる。
　隣接配置された複数の多孔質体は互いにスペーサ部材３を介して間隙Ｇが形成されているので、周面１ｃから外部に滲出した被処理流体に対する圧損が増大しにくく、圧損の小さな大口径のろ過エレメントを容易く得ることができる。また、流体通流孔２の内面２ａから多孔質体の周面１ｃに流れる被処理流体の流量に大きな偏りが生じないため、細孔の目詰まりは一様に進行し、逆洗浄する場合でも一様に目詰まりが解消され、長期に亘って安定的に用いることができる。
　流体通流孔２の内面２ａの全域が周面１ｃと対向するように、流体通流孔２が一対の対向面１ａ，１ｂの間に形成されているので、多孔質体に形成された流体通流孔２の内面の全域からその多孔質体の周面１ｃに向けて一様に被処理流体が分離または濃縮処理され、非常に高い処理効率が得られるようになる。
　スペーサ部材３がセラミックスで構成される場合には、各多孔質体の両端部側にスペーサ３となるセラミックスを付加して一体に焼成することで、各多孔質体を一体化できるようになる。スペーサ部材が樹脂で構成される場合には、各多孔質体を焼成した後にスペーサとなる樹脂で所定の間隙が形成されるように一体化すればよい。
　各ろ過エレメント１は、ムライト（3Al2O3・2SiO2）系セラミックスに水と有機バインダ等を添加して得られる流動状のセラミックスを、押出成形機を用いて押出成形することにより長尺部材を得、乾燥工程を経た後に長尺部材の両端部側にスペーサ部材３となる接合材を所定量塗布した状態で焼成することによって得られる。セラミック材料として、これ以外にアルミナ（Al2O3）やコージュライト等、多孔質体が形成可能なセラミックスを用いることができる。接合材も同様のセラミックスにバインダを混入することにより得られる。
　本実施形態では、多孔質体の内径が３ｍｍ、外径が５ｍｍ、長さが２５０ｍｍに形成され、細孔径は０．０５～１．８μｍの範囲に設定されている。尚、細孔径は分離または濃縮対象によって適宜設定されればよい。多孔質体の内径は１～５ｍｍ、外径は２～１０ｍｍの範囲に設定され、スペーサ部材３によって形成される間隙は０．５～２．０ｍｍの範囲に設定されることが好ましい。
　図２（ｄ）に示すように、支持部１１，１２は、ブロック状のろ過エレメント１Ａ～１Ｆの横断面と対応した形状で区画する隔壁が設けられ、図１に示すように、ブロック状のろ過エレメント１Ａ～１Ｆの一頂点が中心を向く姿勢で両端部が各区画に挿入され、全体として横断面が正六角形に構成されている。
　製造ばらつき等を考慮して、ブロック状のろ過エレメント１Ａ～１Ｆの横断面よりも支持部１１，１２の区画がやや大きなサイズで構成されている。そこで、図２（ｃ）に示すように、支持部１１，１２の区画とのろ過エレメント１Ａ～１Ｆの周面との間に均等に間隙が形成されるように、ブロック状のろ過エレメント１Ａ～１Ｆの両端部側には、例えばプラスチックパラフィンフィルムのようなテープ４が巻回されている。ろ過エレメント１Ａ～１Ｆの端部を支持部１１，１２の区画に挿入した状態でテープ４の厚みによって形成される空間及び各ろ過エレメント１同士の間隙に端部シール用の樹脂５、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂が充填されている。
　つまり、支持部１１，１２は、複数のろ過エレメント１Ａ～１Ｆを一体に保持する環状のキャップと、キャップの内周面と複数のろ過エレメントの外周との間に所定の間隙を形成するテープ状の保持部材４と、保持部材で形成された間隙及びろ過エレメント１間の間隙を封止する封止材５を備えている。
　図３（ａ）には、ろ過エレメント１の他の例が示されている。当該ろ過エレメント１は、流体通流孔２の各内面２ａの一部領域、ここでは内周面２ａのうち流体通流孔２の長手方向に沿う帯状の領域が周面１ｃと対向するように、流体通流孔２が一対の対向面１ａ，１ｂの間に複数、具体的には６本形成されている。
　複数の流体通流孔２の各内面２ａのうち、多孔質体の周面１ｃと対向する一部領域からその周面１ｃに向けて一様に被処理流体が分離または濃縮処理されるので、全体として非常に高い処理効率が得られ、十分な強度も確保できる。
　上述した例と同様、図８（ａ）には、横断面が略正三角形の角柱に均等間隔で６本の流体通流孔２が形成され、各内面２ａの少なくとも一部領域が周面と対向する流体通流孔の断面積が、全流体通流孔の断面積の１００％である例が示されている。
　しかし、本発明によるろ過エレメント１は、各内面２ａの少なくとも一部領域が周面１ｃと対向する流体通流孔２の断面積が、全流体通流孔の断面積の７５％以上を占めるように、流体通流孔２が一対の対向面１ａ，１ｂの間に複数形成されていればよい。
　例えば、図８（ｂ）に示す例では、１０本の流体通流孔２のうち中央部の１本の流体通流孔２Ａは、内面２ａの全領域が周面１ｃと対向していないために圧損が非常に大きく、分離または濃縮処理が効率的には行われない虞がある。しかし、少なくとも一部領域が周面１ｃと対向する流体通流孔２の断面積が、全流体通流孔の断面積の９０％を占めるため、ろ過エレメント全体として非常に高い処理効率が得られる。
　同様に、図８（ｃ）に示す例では、１５本の流体通流孔２のうち中央部の３本の流体通流孔２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、内面２ａの全領域が周面１ｃと対向していないために圧損が非常に大きく、分離または濃縮処理が効率的には行われない虞がある。しかし、少なくとも一部領域が周面１ｃと対向する流体通流孔２の断面積が、全流体通流孔の断面積の８０％を占めるため、ろ過エレメント全体として非常に高い処理効率が得られる。
　図３（ａ）では、横断面が略三角形のろ過エレメント１の周面１ｃの一面で対向配置され、スペーサ部材３を介して接合された様子が示されている。図３（ｂ）には、このような接合部が隣接するように、６本のろ過エレメント１の一頂部が中心軸周りに位置するように並設され、互いの対向面がスペーサ部材３を介して接合された状態が示されている。
　図３（ｃ）に示すように、両端部側にテープ４が巻回された後に、図３（ｄ）に示すように、各ろ過エレメント１の端部が支持部１１，１２の区画に挿入され、テープ４の厚みによって形成される空間及び各ろ過エレメント１同士の間隙に端部シール用の樹脂５、上述と同様例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂が充填される。
　図４（ａ），（ｂ）には、このようにして構成されたろ過モジュール１０が示されている。さらに、図５には、このようなろ過モジュール１０が組み込まれたろ過コンポーネント１００の断面が示されている。ろ過モジュール１０は、円筒状のケーシング１０１に収容され、ケーシング１０１の内周面と支持部１１，１２の外周面との間にゴム製のシール部材１０２が介装されている。
　筒状ケーシング１００に備えた流体供給部１１０から各流体通流孔２に被処理流体が供給され、筒状ケーシング１００に備えた流体流出部１２０から各ろ過エレメント１で処理された処理済み流体が取り出される。符合１３０は、流体排出部である。
　流体供給部１１０から各ろ過エレメント１の流体通流孔２に供給された被処理流体が各ろ過エレメント１で処理されて筒状ケーシング１００に溜まり、処理された流体が流体排出部１２０から外部に排出される。
　図６には、ろ過処理ユニット２００が示されている。ろ過コンポーネント１００が複数台並設固定され、各ろ過コンポーネント１００の流体供給部１１０が被処理流体ヘッダー管１１０Ｈに接続され、各ろ過コンポーネント１００の流体流出部１２０が処理済み流体ヘッダー管１２０Ｈに接続され、流体排出部１３０が流体排出ヘッダー管１３０Ｈに接続されている。
　複数台並設固定された各ろ過コンポーネント１００の流体供給部に被処理流体ヘッダー管から被処理流体が圧入され、各ろ過コンポーネント内で処理された処理済み流体が各ろ過コンポーネントの流体排出部から処理済み流体ヘッダー管に流れて外部に排出される。
　尚、処理済み流体ヘッダー管１２０Ｈには、洗浄流体を供給するバルブが設けられ、洗浄時には処理済み流体ヘッダー管１２０Ｈから洗浄流体が供給され、洗浄された廃液が流体排出部１３０から流体排出ヘッダー管１３０Ｈに排出される。
　上述したように、ろ過エレメント１の横断面を略三角形に形成することにより、流体通流孔に沿うトラス構造が実現でき、長尺のろ過エレメントであっても十分な強度を確保できるようになる。例えば、横断面が正三角形のろ過エレメントを、スペーサ部材を介して並設すれば、横断面が六角形の大口径のろ過エレメントを構成することができ、結果として限られた横断面に流体通流口が最密充填されるようになる。
　ろ過エレメントを収容するケーシングは、強度を確保し圧力損失を低減させるために通常は円筒形状に形成される。ろ過エレメントの横断面が略三角形であれば、外周がケーシングの内面に沿う円形状に近い形状が容易に得られ、空間利用効率が良くなる。例えば、横断面が二等辺三角形の複数のろ過エレメントを、スペーサ部材を介して並設すれば、外周が正八角形の大口径のろ過エレメントを構成することができる。
　同様に、横断面が略円形状の筒状の多孔質体でなるろ過エレメントの複数が所定の間隔を隔てて隣接配置され、横断面が正多角形に形成されるように構成されていてもよい。
　図８（ａ）に示すように、横断面が略三角形に形成されたろ過エレメント１が複数配列され、さらに図８（ｂ）に示すように、横断面が正多角形になるようにそれらろ過エレメント１の一頂部が中心軸周りに位置するように並設され、端部に設けた支持部１１，１２で一体に支持されるように構成されていてもよい。
　複数の流体通流孔が最密に分布するように、各ろ過エレメントを配列することができ、外周がケーシングの内面に沿う円形状に近い正多角形が容易に得られ、空間利用効率の良い大口径のろ過モジュールを得ることができる。
　また、支持部１１，１２同士を連結する連結部を備え、ろ過モジュールの複数を長手方向に連結することにより、極めて容易に長尺のろ過モジュールを製作することができる。
　本発明によるろ過エレメントは、被処理流体の分離または濃縮に好適に用いることができる。特に飲料水製造装置、工業用純水製造装置等、不純物を分離する用途に好適に用いることができ、各種のガス分離装置としても用いることもできる。
　さらには、細孔分布を調整することにより、各種の原材料の濃縮装置としても用いることができる。また、例えば多孔質体にガス化触媒を担持させて、バイオディーゼル燃料から水素ガスを分離するようなガス分離用のろ過モジュールとしても広く利用可能である。
　上述した実施形態では、ろ過エレメントを構成する多孔質体が押出形成法を用いたセラミックス成形体で構成される例を説明したが、本発明によるろ過エレメントは押出形成法により成形された多孔質体に限定されることはなく、プレス成型法等の他の成形法を用いてもよい。
　上述したろ過エレメントは、何れも一対の対向面の間に流体通流孔が貫通形成され、一対の対向面の間に挟まれた周面と流体通流孔の内面との間で被処理流体が分離または濃縮される多孔質体を備えて構成される例を説明したが、多孔質体の周面または流体通流孔の内面の何れかに細い粒径のセラミックスで膜付けを行ない、多孔質体の細孔径よりも小径の膜を形成した膜エレメントをろ過エレメントとして用いてもよい。
　また、ろ過エレメントのサイズや形状、及びろ過モジュールを構成するろ過エレメントの数等の具体的構成は上述した実施形態で説明した内容に限定されるものではなく、本発明による作用効果を奏する範囲において適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
１：ろ過エレメント
１ａ，１ｂ：対向面
１ｃ：周面
２：流体通流孔
２ａ：内面
３：スペーサ部材

Claims (14)

  1. 　一対の対向面の間に流体通流孔が貫通形成され、前記一対の対向面の間に挟まれた周面と前記流体通流孔の内面との間で被処理流体が分離または濃縮される多孔質体で構成され、
    　複数の多孔質体が隣接配置されるとともに、隣接する多孔質体同士の前記周面の間に所定の間隙が形成されるようにスペーサ部材を介して配置されているろ過エレメント。
  2. 　前記スペーサ部材が樹脂またはセラミックスで構成され前記流体通流孔に沿う長手方向の少なくとも両端部側に設けられている請求項１記載のろ過エレメント
  3. 　前記内面の全域が前記周面と対向するように、前記流体通流孔が前記一対の対向面の間に形成されている請求項１または２記載のろ過エレメント。
  4. 　各内面の一部領域が前記周面と対向するように、前記流体通流孔が前記一対の対向面の間に複数形成されている請求項１または２記載のろ過エレメント。
  5. 　各内面の少なくとも一部領域が前記周面と対向する流体通流孔の断面積が、全流体通流孔の断面積の７５％以上を占めるように、前記流体通流孔が前記一対の対向面の間に複数形成されている請求項１または２記載のろ過エレメント。
  6. 　横断面が略三角形に形成されている請求項１から５の何れかに記載のろ過エレメント。
  7. 　横断面が略円形状の筒状の多孔質体の複数が隣接配置され、横断面が正多角形に形成されている請求項１から５の何れかに記載のろ過エレメント。
  8. 　請求項１から７の何れかに記載のろ過エレメントの複数が並設され、端部に設けた支持部で一体に支持されているろ過モジュール。
  9. 　横断面が正多角形になるように請求項６記載のろ過エレメントの一頂部が中心軸周りに位置するように並設され、端部に設けた支持部で一体に支持されているろ過モジュール。
  10. 　横断面が三角形となるように請求項６記載のろ過エレメントが複数配列され、さらに横断面が正多角形になるようにそれらろ過エレメントの一頂部が中心軸周りに位置するように並設され、端部に設けた支持部で一体に支持されているろ過モジュール。
  11. 　前記支持部は、前記複数のろ過エレメントを一体に保持する環状のキャップと、前記キャップの内周面と前記複数のろ過エレメントの外周との間に所定の間隙を形成するテープ状または糸状の保持部材と、前記保持部材で形成された間隙及び前記ろ過エレメント間の間隙を封止する封止材を備えている請求項８から１０の何れかに記載のろ過モジュール。
  12. 　前記支持部同士を連結する連結部を備え、請求項８から１１の何れかに記載のろ過モジュールの複数が長手方向に連結されているろ過モジュール。
  13. 　請求項８から１２の何れかに記載のろ過モジュールが、筒状ケーシングに収容され、前記筒状ケーシングに備えた流体供給部から各流体通流孔に被処理流体が供給され、前記筒状ケーシングに備えた流体流出部から各ろ過エレメントで処理された処理済み流体が取り出されるように構成されているろ過コンポーネント。
  14. 　請求項１３記載のろ過コンポーネントが複数台並設固定され、各ろ過コンポーネントの流体供給部が被処理流体ヘッダー管で接続され、各ろ過コンポーネントの流体流出部が処理済み流体ヘッダー管で接続されているろ過処理ユニット。
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