JPS6249922A - 多層構造フイルタ−エレメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 狐；上の利用分野 本発明は多層構造フィルターエレメント、特に気体のＩ
過に適したフィルターエレメントに関する。

従来技術 近年、液体や気体中の微粒子を取除くための精密シ濾過
分野においては、合成樹脂微多孔膜がその優れた除粒子
性能か注目され、多用されている。

この種の膜には二つのタイプがある。表面から裏面まで
各微細孔が独立して貫通しているタイプと内部が極微細
繊維状の樹脂が３次元的に入り組んだ構造になっている
タイプである。前者は空孔率が必然的に小さくて圧力損
失が大きい為フィルターエレメントとしては特殊な場合
にしか使用されていない。従って、フィルターエレメン
トには後者の膜が使用されていることが多い。この膜フ
ィルターはその孔径よりら大きな粒子を補集する表面Ｉ
過機能と孔径よりも小さな粒子でも補集する面内Ｉ過機
能を併せ持っている。

気体シ濾過の場合は、特にこの面内Ｉ過の効果が大きく
、膜の平均孔径のｌ／２０の粒子まで高効率に補集する
ことが可能といわれている。しかしながら気体デ過の場
合、この種の膜フィルターには重大な欠点があることが
判明した。

即ち、膜フィルターのフィルターエレメントを用いて気
体をデ過する場合、気体を定常的に流している時は問題
ないが、供給開始時など瞬間的に過大圧力（パルス圧）
が膜にか＼ると膜フィルターを通ったシ濾過気体中に補
集されるべき大きさの粒子が多数混じていることを見出
した。これは、パルス圧がかかると、気体の孔内線速度
が急激に増大し、膜フィルターの補集能力が低下するこ
とにより、入口側気体中の粒子が補集されないで透過し
たり、それまで補集されていた粒子が再飛散して流出す
るためと判断される（以後、両者を含めて再飛散という
）。

一般に、この粒子の再飛散は膜フィルターには起らない
と信じられていた。これまでにも膜フィルターを用いた
フィルターエレメントの改良、工夫は数多くなされてき
たか、いずれらライフの延長や定常流での補集効率に注
目したものであった。

一方、多層構造フィルターエレメントについては従来か
ら知られている。例えば、特開昭５９−８２９１８号公
報にはシ戸液側（内層側）′ＪＦ３過層のシ濾過径が処
理液側（外層側）シ濾過層の平均孔径のＯＪ〜０．８倍
に設定した多層構造シ戸材を開示している。このＩ材は
そのシ濾過層が密接積層型であって、層間にスペーサー
としての空間層はなく、その用途は液体の処理である。

少なくとも多層ｒ材間に設けた空隙がガスシ濾過におけ
るダスト再飛散防止にａ用であることについて何ら示唆
していない。

特公昭５５−３３３６９号公報には、デ膜間に吸着材を
詰めた多層構造フィルターエレメントを開示しているが
、この発明は吸着材にもとづく水中溶解分子の吸着を目
的とするものであり、本発明フィルターエレメントのご
とき、空間部を有しない。ガス中のダストの再飛散防止
については同等提案していない。

特開昭６（１−６２０１８号公報は孔径の異なる２種類
のＰＴＦＥ多孔質膜を重ね合わせたフィルターエレメン
トを提案しているが、スペーサーの存在については何ら
提案していない。当然、ガスＩ過におけるダストの再飛
散防止については全く言及していない。

実公昭５５−２３６１４号公報には密度の異なる種類の
繊維層を重ね合わせたオイルフィルターを開示している
。このフィルターはエアフィルターとしても用い得るこ
とが示されているがスペーサーによる空隙の形成ならび
にそれによるダスト再飛散の防止については全く示唆し
ていない。

発明が解決しようとする問題点 本発明はシ濾過、特に気体Ｉ過において、一旦、フィル
ター上に補集された粒子またはダストがシ濾過工程での
圧力変動、特に作業の停止または開始にともなう圧力の
急激な変動、特にパルス圧により再飛散するのをＢ六１
ト１．−５戸渦京り庁の白トをＭることを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は複数の膜フィルター間に多孔性スペーサーによ
り空間層を設けた多層構造フィルターエレメントに関す
る。

本発明フィルターエレメントの一態様を第１図および第
２図に示す。

第を図は本発明フィルターエレメントのフィルタ一部（
３）の部分断面図であり、フィルター膜（１）および（
ｌ゛）の間にスペーサー（２）がサンドイッヂ状に挾ま
れて空間層（４）が形成されている。

第２図は円筒状多孔性支持体（５）上に、フィルターが
巻きつけられた状態を示す。（６）は支持体上の穴であ
る。フィルタ一部はさらに何層にも形成されてよいが、
通常二層でよい。

本発明で用いられる膜フィルターは樹脂製微多孔膜であ
って、厚み２０〜２００μｍ、平均孔径０．０■〜２０
μｍのものが好適である。素材はニトロセルロース、ト
リアセデルセルロース、再生セルロース、ポリ塩化ビニ
ル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリスルホン、ポ
リフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、ポリエチ
レン、ポリプロピレン等の膜が市販されており、好適に
用いられるがこれらに限定されるものではない。

膜フィルターに代えてノンウーブン等の繊維層を用いる
と、フィルタ一部が厚くなるのみならず再飛散防止効果
は不十分となる。

膜フィルターはシ濾過流体導入側（１）の方が、流出側
（ビ）より孔径が小さい方が比較的好結果が得られる。

本発明で用いられる多孔性スペーサーは、多数の穴状空
間を有し、膜間にサンドイッチしてフィルターエレメン
トを作ることができる程度の柔軟性を有するものが好ま
しい（穴状空間とはスペーサーの穴を通して反対側が見
えるような空間をいう）。該スペーサーの単穴の面積は
膜にパルス圧がかかった時に膜間距離の減少が少くとも
５０％以下に保持できる程度に小さいものが好ましい。

従って、多孔性スペーサーは必然的に外側膜の支持体と
しての機能も存する。該スペーサーの開孔率はその厚さ
及び使用する膜の強度と通気圧損に関係し一義的に決め
られない。下限はフィルターエレメントとして通気圧損
が大きくならないように、スペーサーの通気圧損が膜フ
ィルターの通気圧損の１／ｌＯ以下になるように設定す
るのが好ましい。多孔性スペーサーの厚さは開孔率及び
膜フィルターの厚さに関係する。一般に、膜フィルター
の犀さが小さい程スペーサーの厚さは大きくするのが好
ましい。更に、スペーサーの厚さは大きい程再飛散防止
効果は良くなるが、大きくしすぎるとフィルターエレメ
ントが大きくなるので好ましくない。通常は膜厚の１〜
２０倍が好ましい。

多孔性スペーサーの材料としては、織物、編物、不織布
等のスクリムクロス、熱可塑性樹脂の成形ネット、穴あ
きフィルムやシート等が使用される。

材質は特に限定されない。

多孔性スペーサーは片面又は両面が膜フィルターと接着
されていても構わない。又、本発明の空間層は薄いスペ
ーサーを２枚以上積層したものも含まれる。

スペーサーとしては不織布のごとく、ガス流路が複雑に
入りくんだものよりも、織物、穴あきフィルム、成形ネ
ットのごとく、ガス流路が迂回しないものが好ましい。

第１図におけるスペーサー（２）はこの様な形態、例え
ばネットの断面を示している。

本発明の多層構造フィルターエレメントがなぜ優れた再
飛散防止効果を有するかは定かではないが、おそらく、
パルス圧がかかった際に最内層の膜フィルターへのパル
ス圧の影響を空間層が軽減する為と推定される。

以下、実施例をあげて説明する。

実施例１ （１）フィルターエレメントの製造： 第２図に示すごときＰＦＡ製円節円筒状多孔性支持体）
（シ濾過部外径：１０ｍｍ、内径７ｍｍ、孔面積７　、
６　ｃｍ２、長さ４０ｍｍ）のＩ退部に住友電工社製Ｐ
ＴＦＥ膜（１’）（平均孔径５μｍ、厚さ１００μｍ）
を内側に、次いで多孔性スペーサー（２）としてＰＦＡ
ネット（糸径０．１５ｍｍ、５０メツシユ、厚さ０　、
３　ｍｍ）、その上に上と同じＰＴＦＥ膜（１）を積層
し、各層の両側縁部をヒートシールし、さらに両端部を
支持体と熱融着してチューブ状フィルターエレメントを
得た。このフィルターの有効シ濾過面積は１２．６ｃｍ
’であった。

（２）膜の汚染： 上で得たフィルターエレメント（７）をハウジングに入
れて第３図に示す装置（但し集気＊（１１）は取付けず
）に取付けた。除湿機で除湿した空気をカオリンクレー
微粉末の流動床（８）に通し、１５１．７分の流ｍて送
った。シャットオフバルブ（９）および（１０）を開放
し、上記カオリンクレーを含む空気をフィ）レター（７
）に通した。フィルターは徐々に目詰りし、差圧計（１
２）に示される圧力が０゜０３Ｋｇ／ａｍ”となった時
点でバルブ（ｌＯ）を閉じた。

流動床から得られるカオリンクレーの粒度分布を裏−１
に示す。

（３）再飛散粒子の測定： 第３図に示す装置に集気袋（１１）を取付け、シャット
オフバルブ（ｌＯ）を閉じておき、瞬間的に全開−全開
にして、その間に流れた空気を集気袋に集めた。この時
の瞬間最大入口圧（１３）をパルス圧とした。こうして
集めた空気中の粒子数をパーティクルカウンター（図示
せず）で測定した。

用いたパーティクルカウンターはりオン（株）製ＰＡＲ
ＴＩＣＬＥ　　Ｃ０ＵＮＴＥＲＫＣ−０１Ａであり、０
．３μｍ以上の粒子数を測定した。

得られた結果を表−２に示す。

実施例２〜４および比較例１〜３ フィルターの構成を表−２に示す以外実施例１と同様に
して、再飛散粒子を測定した。結果を表＝２に示す。な
お表−２中、膜の構造は空気の通過順に示しである。例
えば、ｌＯμ＋Ｓ＋５μは１０μ肩が最外層になる。Ｓ
はスペーサー、Ｓ゛は３枚のスペーサーを用いた場合を
示す。

発明の効果 フィルター膜の間にスペーサーを設けることにより、ダ
ストの再飛散防止効果が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフィルターエレメントのフィルタ一部
の模式的断面図、第２図はフィルターエレメントの一断
面図および第３図は実施例に用いた装置の概要図を示す
。 （１）、（１°）・・・フィルター膜、（２）・・・ス
ペーサー、（３）・・・フィルタ一部、（４）・・・空
間層、　（５）・・・支持体、（６）・・・孔、（７）
・・・フィルター、（１１）・・・集気袋、　　（１２
）・・・差　圧　計。 第１図 第２図 し

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の膜フィルター間に多孔性スペーサーにより空
   間層を設けた多層構造フィルターエレメント。 ２、気体濾過用である第１項記載のフィルターエレメン
   ト。 ３、膜フィルターの厚さが２０〜２００μｍである第１
   項記載のフィルターエレメント。 ４、膜フィルターの孔径が０．０１〜２０μｍである第
   １項記載のフィルターエレメント。 ５、膜フィルターが２層である第１項記載のフィルター
   エレメント。 ６、濾過流体導入側の膜フィルターの孔径が出口側の膜
   フィルターの孔径より小さい第５項記載のフィルターエ
   レメント。 ７、スペーサーの厚さがいずれの膜フィルターの厚さよ
   りも厚い第１項記載のフィルターエレメント。 ８、スペーサーが穴状空間を有する第１項記載のフィル
   ターエレメント。