(57)【要約】【課題】液体中の溶存ガス及び固形物を同時に除去できるフィルターモジュールを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一態様に係るフィルターモジュールは、液体中の溶存ガス及び固形物を除去するフィルターモジュールであって、上記溶存ガスに由来するガスを透過させ、上記液体を透過させない１又は複数本の中空糸膜を備え、上記中空糸膜が、上記液体中の固形物を捕集可能な隙間を有するよう巻回された筒状構造体を形成している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中の溶存ガス及び固形物を除去するフィルターモジュールであって、
上記溶存ガスに由来するガスを透過させ、上記液体を透過させない１又は複数本の中空糸膜を備え、
上記中空糸膜が、上記液体中の固形物を捕集可能な隙間を有するよう巻回された筒状構造体を形成しているフィルターモジュール。
【請求項２】
上記中空糸膜が、巻回方向へ進行する螺旋形状に形成されている請求項１に記載のフィルターモジュール。
【請求項３】
筒状構造体を形成している上記中空糸膜を格納するケースと、
上記ケース内に配設され、上記中空糸膜の開口端を固定する保持部材と
をさらに備え、
上記ケースが、
上記液体を上記筒状構造体の内側又は外側に導入する導入口と、
上記筒状構造体を透過する上記液体を外部へ送出する送出口と、
上記溶存ガスに由来するガスを外部へ排出する排出口と
を有し、
上記保持部材が、
上記排出口を封止するように配設されており、上記中空糸膜の開口端から上記排出口へ上記溶存ガスに由来するガスを流通させる排出孔を有する請求項１又は請求項２に記載のフィルターモジュール。
【請求項４】
上記中空糸膜のバブルポイントが１５０ｋＰａ以上であり、
上記中空糸膜の気孔率が１０％以上３０％以下である請求項１、請求項２又は請求項３に記載のフィルターモジュール。
【請求項５】
上記中空糸膜の主成分がポリテトラフルオロエチレンである請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のフィルターモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルターモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体中の異物を除去するフィルターモジュールが様々な分野で用いられている。フィルターモジュールとしては、通常、除去される異物の性質や液体の性質に応じた適切なものが採用される。
【０００３】
例えばインクジェットプリンタに用いられるインクは、印刷時に微小な液滴となってノズルから噴射されるが、インク中に溶存気体が存在するとノズルが詰まる可能性がある。そこで、インク中の溶存気体を除去できる中空糸脱気モジュールが提案されている（特許文献１）。特許文献１の中空糸脱気モジュールは、複数の中空糸膜が円筒状に束ねられた中空糸膜束を備え、この中空糸膜束の内周面側にインクを供給するとともに中空糸膜の内側を減圧することでインク中の溶存気体を除去するものである。
【０００４】
また、例えば水処理用の糸巻型フィルタが提案されている（特許文献２）。特許文献２の糸巻型フィルタは、複数本の単繊維に撚りかけて集束した繊維束を複数本形成し、これらの繊維束に撚りかけて集束した２次繊維束を形成し、さらにこの２次繊維束を筒体に巻回したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１２０４８９号公報
【特許文献２】特開２００９−３４６４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の中空糸脱気モジュールは、インク中の溶存気体を除去できるものであるが、インク中に固形の異物が存在する場合には、この異物を除去することはできない。このため、インク中に溶存気体と固形物とが同時に存在する場合には、特許文献１の中空糸脱気モジュールとともに固形の異物を除去するための別のフィルターモジュールが必要となる。
【０００７】
一方、特許文献２の糸巻型フィルタは、濾過処理により水中の鉄分を除去できるものであるが、脱気処理を行うためには、別のフィルターモジュールが必要となる。
【０００８】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、液体中の溶存ガス及び固形物を同時に除去できるフィルターモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係るフィルターモジュールは、液体中の溶存ガス及び固形物を除去するフィルターモジュールであって、上記溶存ガスに由来するガスを透過させ、上記液体を透過させない１又は複数本の中空糸膜を備え、上記中空糸膜が、上記液体中の固形物を捕集可能な隙間を有するよう巻回された筒状構造体を形成している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係るフィルターモジュールは、液体中の溶存ガス及び固形物を同時に除去できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一態様に係るフィルターモジュールを示す概略的断面図である。
【図２】図１のフィルターモジュールが備える中空糸膜を示す概略的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１３】
本発明の一態様に係るフィルターモジュールは、液体中の溶存ガス及び固形物を除去するフィルターモジュールであって、上記溶存ガスに由来するガスを透過させ、上記液体を透過させない１又は複数本の中空糸膜を備え、上記中空糸膜が、上記液体中の固形物を捕集可能な隙間を有するよう巻回された筒状構造体を形成している。
【００１４】
当該フィルターモジュールは、溶存ガスに由来するガスを透過させ、液体を透過させない１又は複数本の中空糸膜を備えているので、中空糸膜の内側を排気することにより液体中の溶存ガスを除去できる。また、中空糸膜は、液体中の固形物を捕集可能な隙間を有するよう巻回された筒状構造体を形成しているので、当該フィルターモジュールは、筒状構造体の内側及び外側間で液体を流通させることにより、液体中の固形物を捕集できる。つまり、当該フィルターモジュールは、液体中の溶存ガス及び固形物を同時に除去できる。
【００１５】
上記中空糸膜が、巻回方向へ進行する螺旋形状に形成されているとよい。これにより、当該フィルターモジュールは、筒状構造体が有する隙間を固形物の捕集に適するように調整できる。
【００１６】
筒状構造体を形成している上記中空糸膜を格納するケースと、上記ケース内に配設され、上記中空糸膜の開口端を固定する保持部材とをさらに備え、上記ケースが、上記液体を上記筒状構造体の内側又は外側に導入する導入口と、上記筒状構造体を透過する上記液体を外部へ送出する送出口と、上記溶存ガスに由来するガスを外部へ排出する排出口とを有し、上記保持部材が、上記排出口を封止するように配設されており、上記中空糸膜の開口端から上記排出口へ上記溶存ガスに由来するガスを流通させる排出孔を有するとよい。当該フィルターモジュールは、ケースの導入口に液体を導入し、ケースの排出口からガスを排気することにより、液体から溶存ガス及び固形物を容易に除去できる。
【００１７】
上記中空糸膜のバブルポイントが１５０ｋＰａ以上であり、上記中空糸膜の気孔率が１０％以上３０％以下であるとよい。これにより、当該フィルターモジュールは、十分な脱気速度で溶存ガスを適切に除去できる。ここで、バブルポイントとは、空孔の最大孔径に対応した指標であり、バブルポイント法（ＡＳＴＭ  Ｆ３１６−８６、ＪＩＳ−Ｋ３８３２（１９９０））による測定結果から求められる。具体的には、バブルポイント法によって、膜が乾燥している場合及び膜がイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）で濡れている場合について、膜の一方の側から空気で圧力を加えた際に膜の他方の側でバブリングが生じる圧力を測定する。したがって、バブルポイントが高いほど空孔の最大孔径が小さいことになる。また、気孔率とは、中空糸膜の体積に対する空孔の総体積の割合を示し、ＡＳＴＭ−Ｄ−７９２に準拠して中空糸膜の密度が測定されることによって求められる。
【００１８】
上記中空糸膜の主成分がポリテトラフルオロエチレンであるとよい。当該フィルターモジュールは、耐薬品性の高いポリテトラフルオロエチレンが中空糸膜に用いられることで、高い耐薬品性を示す。ここで、主成分とは、最も含有量の多い成分を示し、例えば含有量が５０質量％以上の成分を示す。
【００１９】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係るフィルターモジュールを説明する。
【００２０】
［フィルターモジュール］
図１のフィルターモジュール１は、液体中の溶存ガス及び固形物を除去するフィルターモジュールである。フィルターモジュール１は、溶存ガスに由来するガスを透過させ、液体を透過させない１又は複数本の中空糸膜２を備えている。フィルターモジュール１が備える中空糸膜２は、図２に示すように、液体中の固形物を捕集可能な隙間を有するよう巻回された筒状構造体を形成している。
【００２１】
フィルターモジュール１は、筒状構造体を形成している中空糸膜２を格納するケース３と、ケース３内に配設され、中空糸膜２の開口端２ａを固定する保持部材４とをさらに備えている。ケース３は、液体を筒状構造体の内側に導入する導入口３ａと、筒状構造体を透過する液体を外部へ送出する送出口３ｂと、溶存ガスに由来するガスを外部へ排出する排出口３ｃとを有している。保持部材４は、排出口３ｃを封止するように配設されており、中空糸膜２の開口端２ａから排出口３ｃへ溶存ガスに由来するガスを流通させる排出孔４ａを有している。フィルターモジュール１は、ケース３内に配設され、導入口３ａから導入された液体を筒状構造体の内側へガイドするガイド部材５をさらに備えている。
【００２２】
＜中空糸膜＞
中空糸膜２は、一方向に巻回された筒状構造体を形成している。また、図２では図示されていないが、中空糸膜２は、巻回方向へ進行する螺旋形状に形成されている。具体的には、フィルターモジュール１が１本の中空糸膜２を備えている場合は、１本の中空糸膜２と１又は複数本の補強線とを螺旋状に撚り合わせた撚り線を筒状に巻回することにより筒状構造体が形成される。フィルターモジュール１が複数本の中空糸膜２を備えている場合は、複数本の中空糸膜２を螺旋状に撚り合わせた撚り線を筒状に巻回することにより筒状構造体が形成される。なお、中空糸膜２は、液体を流通させる壁部を有する筒状の支持体の外周面に巻回されてもよい。
【００２３】
筒状構造体を形成している中空糸膜２は、後述する保持部材４側に開口端２ａを有しており、開口端２ａから真空引き可能に構成されている。また、筒状構造体は、液体中の固形物を濾過によって捕集可能な隙間を有している。
【００２４】
筒状構造体が有している固形物を捕集可能な隙間は、液体の性質や液体中の固形物の大きさ等によって最適な値が異なるため特に限定されない。しかしながら、例えば液体としてインクジェットプリンタ用インク等が用いられる場合には、上記隙間の下限としては、２５μｍが好ましく、５０μｍがより好ましく、１００μｍがさらに好ましい。一方、上記隙間の上限としては、１０００μｍが好ましく、５００μｍがより好ましく、２５０μｍがさらに好ましい。上記隙間が上記下限に満たないと、筒状構造体が液体を透過させないおそれや液体の濾過速度が低下するおそれがある。逆に、上記隙間が上記上限を超えると、液体中の固形物が適切に除去されないおそれがある。
【００２５】
なお、筒状構造体が有している隙間とは、中空糸膜２が液体に浸漬されかつ開口端２ａから真空引きされる状態において、螺旋状に撚り合わされて隣接する中空糸膜２間の隙間又は筒状に巻回されて隣接する中空糸膜２間の隙間を示す。また、中空糸膜２間に形成される隙間の大部分が上記範囲内にあるものに限定されず、例えば中空糸膜２の全長の１０％以上が上記隙間を有するものであってもよい。
【００２６】
筒状構造体は、液体中の固形物を適切に濾過可能な厚さを有している。筒状構造体の径方向の平均厚さの下限としては、１ｍｍが好ましく、１．５ｍｍがより好ましく、２ｍｍがさらに好ましい。一方、上記平均厚さの上限としては、３０ｍｍが好ましく、２５ｍｍがより好ましく、２０ｍｍがさらに好ましい。上記平均厚さが上記下限に満たないと、固形物が適切に除去されないおそれがある。逆に、上記平均厚さが上記上限を超えると、濾過速度が低下するおそれやフィルターモジュール１が大型化するおそれがある。
【００２７】
中空糸膜２は、溶存ガスに由来するガスを透過させ、液体を透過させない多孔質の中空糸膜である。中空糸膜２のバブルポイントの下限としては、１５０ｋＰａが好ましく、２００ｋＰａがより好ましく、２５０ｋＰａがさらに好ましい。一方、中空糸膜２のバブルポイントの上限としては、５００ｋＰａが好ましく、４５０ｋＰａがより好ましく、４００ｋＰａがさらに好ましい。中空糸膜２のバブルポイントが上記下限に満たないと、液体が中空糸膜２を透過するおそれがある。逆に、中空糸膜２のバブルポイントが上記上限を超えると、溶存ガスが適切に除去されないおそれや脱気速度が低下するおそれがある。
【００２８】
また、中空糸膜２の気孔率の下限としては、１０％が好ましく、１２％がより好ましく、１５％がさらに好ましい。一方、中空糸膜２の気孔率の上限としては、３０％が好ましく、２７％がより好ましく、２５％がさらに好ましい。中空糸膜２の気孔率が上記下限に満たないと、溶存ガスが適切に除去されないおそれや脱気速度が低下するおそれがある。逆に、中空糸膜２の気孔率が上記上限を超えると、液体が中空糸膜２を透過するおそれがある。
【００２９】
中空糸膜２は、樹脂組成物により形成されている。中空糸膜２の主成分はポリテトラフルオロエチレンである。中空糸膜２を形成する樹脂組成物には、他の樹脂や潤滑剤等の添加剤が含まれていてもよい。
【００３０】
＜ケース＞
ケース３は、筒状構造体を形成している中空糸膜２を格納し、上下方向を長手方向とする略円柱形の容器である。ケース３は、円筒状の本体部と、本体部の上部に配設され、本体部との間にガイド部材５を固定する円盤状の上蓋部と、本体部の下部に配設され、本体部との間に保持部材４を固定する円盤状の底蓋部とを有している。また、ケース３は、上蓋部に形成され、外部から液体を導入する導入口３ａと、本体部の側壁に形成され、液体を外部へ送出する送出口３ｂと、底蓋部に形成され、ガスを外部へ排出する排出口３ｃとを有している。
【００３１】
＜保持部材＞
保持部材４は、排出口３ｃを封止するように配設される円盤形の部材であり、ケース３に対して中空糸膜２の開口端２ａを固定する。保持部材４は、中空糸膜２の開口端２ａの外周面側を埋めるようにエポキシ樹脂等のポッティング材により形成されており、中空糸膜２の開口端２ａから排出口３ｃへガスを流通させる排出孔４ａを有している。排出孔４ａは、例えば筒状構造体の下部を覆うようにポッティング材を盛った後、開口端２ａを露出させるようにこのポッティング材の一部を取り除くことにより形成されるとよい。
【００３２】
＜ガイド部材＞
ガイド部材５は、導入口３ａから筒状構造体の内側へ通じる導入孔５ａを有する円盤形の部材であり、導入口３ａから導入された液体を筒状構造体の内側へガイドする。ガイド部材５は、筒状構造体の上部を固定するようにエポキシ樹脂等のポッティング材により形成されている。なお、ガイド部材５は、液体が導入口３ａから送出口３ｂへ直接進入しないように筒状構造体の上部とケース３の内壁の上部との間を封止するように配設されると好ましいが、液体を筒状構造体の内側へガイドできる構成であれば特に限定されない。
【００３３】
［フィルターモジュールの使用方法］
フィルターモジュール１は、排出口３ｃから中空糸膜２内を真空引きし、かつ導入口３ａから液体を進入させて用いる。導入口３ａから導入された液体は、筒状構造体の内側に導かれた後、筒状構造体の外側へ透過し、送出口３ｂから外部へ送出される。液体中の溶存ガスに由来するガスは、中空糸膜２を透過することにより中空糸膜２の内側に進入した後、中空糸膜２の開口端２ａ及び排出口３ｃを経由して排出される。また、液体中の固形物は、液体が筒状構造体の内側から外側へ透過する際に、筒状構造体が有する隙間によって捕集される。つまり、送出口３ｂからは溶存ガス及び固形物が除去された液体が送出される。
【００３４】
（利点）
当該フィルターモジュール１は、溶存ガスに由来するガスを透過させ、液体を透過させない１又は複数本の中空糸膜２を備えているので、中空糸膜２の内側を排気することにより液体中の溶存ガスを除去できる。また、中空糸膜２が、液体中の固形物を捕集可能な隙間を有するよう巻回された筒状構造体を形成しているので、当該フィルターモジュール１は、筒状構造体の内側及び外側間で液体を流通させることにより、液体中の固形物を捕集できる。したがって、当該フィルターモジュール１は、液体中の溶存ガス及び固形物を同時に除去できる。
【００３５】
また、当該フィルターモジュール１は、筒状構造体を形成している中空糸膜２を格納するケース３を備えているので、ケース３の導入口３ａに液体を導入し、ケース３の排出口３ｃからガスを吸引することにより、液体から溶存ガス及び固形物を容易に除去できる。
【００３６】
また、中空糸膜２が巻回方向へ進行する螺旋形状に形成されているので、当該フィルターモジュール１は、筒状構造体が有する隙間を固形物の捕集に適するように調整できる。このため、当該フィルターモジュール１は、液体中の固形物を適切に除去できる。
【００３７】
また、中空糸膜２のバブルポイント及び気孔率が脱気に好適な範囲内であるので、当該フィルターモジュール１は、十分な脱気速度で液体中の溶存ガスを適切に除去できる。
【００３８】
また、当該フィルターモジュール１は、耐薬品性の高いポリテトラフルオロエチレンを中空糸膜２の主成分としているので、高い耐薬品性を示す。このため、当該フィルターモジュール１は、様々な液体を用いることができる。
【００３９】
［他の実施形態］
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【００４０】
上記実施形態では、ケース３が、液体を筒状構造体の内側に導入する導入口３ａと、筒状構造体を透過する液体を外部へ送出する送出口３ｂと、溶存ガスに由来するガスを外部へ排出する排出口３ｃとを有するものについて説明したが、ケース３は、筒状構造体の外側へ液体を導入し、筒状構造体の内側から液体を送出するものであってもよい。つまり、ケース３は、液体を筒状構造体の外側に導入する導入口と、筒状構造体を透過する液体を外部へ送出する送出口と、溶存ガスに由来するガスを外部へ排出する排出口とを有するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明の一態様に係るフィルターモジュールは、液体中の溶存ガス及び固形物を同時に除去できる。
【符号の説明】
【００４２】
１  フィルターモジュール
２  中空糸膜（筒状構造体）
２ａ  開口端
３  ケース
３ａ  導入口
３ｂ  送出口
３ｃ  排出口
４  保持部材
４ａ  排出孔
５  ガイド部材
５ａ  導入孔
【図１】
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【図２】
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