(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】ろ過エレメント１は、一対の対向面の間に流体通流孔２が貫通形成され、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、前記周面の間に間隙が形成されるようにスペーサ部材を介して複数の多孔質体が隣接配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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の多孔質体フィルタが用いられている。
【０００３】
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が、ろ過膜の寿命が短いという問題があり、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なるろ過エレメントが用いられる場合がある。
【０００４】
このような例として、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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−９９０３９号公報
【特許文献２】特開平９−３１３８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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が、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。
【０００９】
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が、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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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するようなことが無く、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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るばかりか、十分な強度も確保できるようになる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【発明の効果】
【００４１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は本発明によるろ過モジュールの平面図、（ｂ）は同正面図、（ｃ）は（ａ）と視方向を変えたろ過モジュールの平面図、（ｄ）は同正面図
【図２】（ａ）は本発明によるろ過エレメントの平面図、（ｂ），（ｃ）は同斜視図、（ｄ）は支持部の斜視図
【図３】（ａ）は別実施形態を示すろ過エレメントの斜視図、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は同正面図、（ｄ）はろ過モジュールの平面図
【図４】（ａ）はろ過モジュールの平面図、（ｂ）はろ過モジュールの正面図
【図５】図４のろ過モジュール（図４（ａ）のＡ−Ａ線断面は示される）が収容されたろ過コンポーネントの断面図
【図６】図５の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
【図７】（ａ）は別実施形態を示すろ過エレメントの平面図、（ｂ）は（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
【図８】流体通流孔の断面積の評価説明図
【発明を実施するための形態】
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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するようなことが無く、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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、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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【符号の説明】
【００８１】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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