JP2013521124A - 濾過支持体の幾何学的形状及び膜 - Google Patents

Abstract

本発明は、流体媒体を濾過するための濾過要素であって、縦中央軸線（Ａ）を有する円筒形の硬質な多孔質基材を具備し、濾液が基材の周囲に得られるために、濾過されるべき流体媒体が流通することができる複数の通路を含み、通路が、基材内にその中央軸線（Ａ）に対して平行に設けられると共に、連続多孔質領域によって互いから分離された少なくとも３つの同心濾過領域を画定する。本発明は、中央軸線（Ａ）に最も近い多孔質領域（Ｚ_１）の平均厚さが、基材（１）の周囲に最も近い多孔質領域（Ｚ_ｎ−１）の平均厚さよりも小さく、多孔質領域の平均厚さが、基材の中央軸線（Ａ）から離れてその周囲に向かって移動する場合において隣の多孔質領域と同じ又はこれよりも小さいという点において特徴付けられる。

Description

本発明は、処理されるべき流体媒体に含まれる分子又は粒子の分離を保証するようにされた濾過要素を用いた、接線分離（ｌａ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｔａｎｇｅｎｔｉｅｌｌｅ）の技術分野に関する。本発明の主題は、さらに具体的には、硬質な多孔質支持体を具備する新規な濾過要素であって、濾過されるべき流体を循環させる通路が配置され、前記支持体が独特の幾何学的形状を有する、濾過要素に関する。

本発明の主題は、ナノ濾過、限外濾過、精密濾過、濾過又は逆浸透の分野において、特に有利な応用を確認することにある。

現状の技術では、筒状の又は平面状の支持体から作られた多数の濾過要素が既知である。特に、一連の通路が配置された、例えばセラミックである無機材料の多孔質支持体を具備する筒状のタイプの濾過要素が提案されてきた。この支持体には、例えば無機材料の１又は複数の分離層が付設されてもよく、この分離層は、一体的に繋げられた循環通路のそれぞれの表面に配置され、支持体に対して焼結することによって配置される。これらの層により、濾過要素の濾過特性を調節することができる。

筒状の濾過要素の分野では、硬質の多孔質支持体は、細長い形状のものであり、多くは多角形又は円形である直線的断面を有する。互いに対してかつ多孔質支持体の縦軸に対して平行な複数の通路を具備する多数の支持体が、特に本願出願人によって既に提案されている。例えば、ＣＥＲＡＳＩＶ社による特許文献１、ＣＯＲＮＩＮＧ社による特許文献２、ＯＲＥＬＩＳ社による特許文献３並びに本願出願人の特許文献４及び特許文献５では、円形でない一連の通路を具備する濾過要素が記載されている。例えば、特許文献１の図３は、通路が支持体の中央軸線に対して平行に配置されている支持体の断面図である。これらの通路は３つの濾過ゾーンを画定し、これらの濾過ゾーンは、同心に分布して、添付した図１においてＺ’_１及びＺ’_２で表された連続多孔質ゾーンによって互いから分離されている。機能するときに、通路は、一方では処理される流体媒体の入口室と、他方では出口室と連通する。通路の表面は、多くは、所与の方向に一方のいわゆる通路の入口端部から他方のいわゆる出口端部まで、通路内部を循環する流体媒体内に含まれる分子または粒子の分離を保証する少なくとも１つの分離層で覆われる。ふるい効果によって、当該濾過要素は、粒子又は分子であって、これらが接触する濾過要素のゾーンの孔よりも大きな直径を有するすべての粒子又は分子を保持する限りにおいて、処理されるべき製品の分子又は粒子の種を分離することを達成する。分離の際における、流体の移送は、支持体を通して、選択任意には存在するならば分離層を通して行われる。分離層及び多孔質支持体を通過する処理されるべき流体の部分は、「透過液」又は「濾液」と呼ばれ、濾過要素を包囲する収集室に回収される。

本願出願人は、このような支持体が、濾過作用の際に印加される圧力を考慮すると、高い圧力を受けて、これらの構造の一部の箇所に脆弱な箇所を有するおそれがあることを確認した。具体的には、本願出願人は、以前に言及したタイプの支持体内部に存在する応力場を評価し、最大応力が支持体の中央から離れて外側に向かって移動する方向に増加することを証明した。

国際公開第９３／０７９５９号 欧州特許第０７８０１４８号明細書 国際公開第００／２９０９８号 欧州特許第０７７８０７３号明細書 欧州特許第０７７８０７４号明細書

したがって、濾過要素の性能を改善することを切望する本願出願人は、本発明において、先行技術で提案された濾過要素の機械的性能を最適化するために、新規な支持体の幾何学的形状を提案する。

このような状況において、本発明は、
流体媒体を濾過するための濾過要素であって、
濾過要素が、縦中央軸線を有する円筒形の硬質な多孔質支持体と、支持体の周囲に濾液を収集するために、濾過されるべき流体媒体を循環させる複数の通路とを具備し、
通路が、支持体内にその中央軸線に対して平行に配置されると共に、同心に分布されかつ連続多孔質ゾーンによって互いから分離された少なくとも３つの濾過ゾーンを画定する、
濾過要素において、
中央軸線に最も近い多孔質ゾーンの平均厚さが、支持体の周囲に最も近い多孔質ゾーンの平均厚さよりも小さく、
多孔質ゾーンの平均厚さが、支持体の中央軸線から離れてその周囲に向かって移動する場合において隣の多孔質ゾーンと同じ又はこれよりも小さい、
濾過要素に関する。

各多孔質ゾーンは２つの濾過ゾーン同士の間に位置し、各濾過ゾーンは１又は複数の通路を具備する。具体的には、各連続多孔質ゾーンを、或る濾過ゾーンの外方包被（ｅｎｖｅｌｏｐｐｅ）と、支持体の中央から離れて周囲に向かって移動する方向に隣接する濾過ゾーンの内方包被との間に含まれるゾーンとして画定することができる。内方包被を画定するために、濾過ゾーンの通路の最低箇所（内方箇所又は向心箇所とも呼ばれる）が、多孔質支持体の中央に最も近い通路の箇所であることが考慮される。そして、内方包被が１つの同じ濾過ゾーンの各通路の最低箇所を一体的に繋げる曲線であって、この曲線が各通路の壁に対するその各通路の最低箇所における接線であることが考慮される。１つの実施形態によれば、濾過ゾーンのそれぞれでは、１つの同じ濾過ゾーンの各通路の最低箇所が、支持体の中心を中心とする円上に位置し、この円は内方包被に相当する。

外方包被を画定するために、濾過ゾーンの通路の最高箇所（外方箇所又は遠心箇所とも呼ばれる）が、多孔質支持体の中央から最も遠く離れた通路の箇所であることが考慮される。そして、外方包被が、同じ濾過ゾーンの各通路の最高箇所同士を繋げる曲線であり、この曲線が各通路の壁に対するその各通路の最高箇所における接線であることが考慮される。１つの実施形態によれば、濾過ゾーンのそれぞれでは、１つの同じ濾過ゾーンの各通路の最高箇所が、支持体の中心を中心とする円上に位置し、この円は外方包被に相当する。

多孔質ゾーンの「平均厚さ」は算術平均を意味する。本発明の実施形態の１つの変形例によれば、多孔質ゾーンは一定の厚さを有していてもよい。特に、図示されており以下に詳述されている１つの特殊な実施形態によれば、各多孔質ゾーンの境界を定める外方包被及び内方包被は２つの同心円であるように画定され、したがって各多孔質ゾーンは一定の厚さのものである。特許文献１の図３に示されている支持体に関しては、各多孔質ゾーンＺ’_１及びＺ’_２は同様に２つの同心円によって画定されるが、本発明に反して、多孔質ゾーンＺ’_１が、図１で理解できるように、多孔質ゾーンＺ’₂よりも大きな厚さを有する。

濾過ゾーンが円形である単一の中央通路から形成されるならば、内方包被及び外方包被は統合されて通路の輪郭に相当する。

多孔質ゾーンは、隣接する（又は一連の）濾過ゾーン同士の間に互いに異なる境界が存在するので、すなわち隣接する濾過ゾーン同士の間での合体又は重複がないので、連続的であるといえる。言い換えれば、１つの濾過ゾーンの通路は、隣接する濾過ゾーンの２つの通路同士の間に、たとえ部分的にも、位置することができない。

以下の記載において詳述される特殊な実施形態によれば、本発明による濾過要素は、以下の特徴のいずれか、又はこれらの特徴の任意の組み合わせを有することができる。
− 互いに異なる平均厚さを有する隣接する２つの連続多孔質ゾーン間の平均厚さが、１．０１〜３．００倍、好ましくは１．１０〜１．７０倍変わる。
− 支持体の周囲に最も近い多孔質ゾーンの平均厚さ割る、中央軸線に最も近い多孔質ゾーンの平均厚さの比は、１．１〜６の範囲内、好ましくは１．２〜２．５の範囲内である。したがって、多孔質ゾーンの数に対応して、２つの一連の多孔質ゾーン同士の間の厚さの違いは、こうした比になるように選択されることになる。
− 支持体の外表面を支持体の外表面に最も近い濾過ゾーンから分離する周囲ゾーンの平均厚さは、支持体の外表面に最も近い濾過ゾーンを隣接する濾過ゾーンから分離する多孔質ゾーンの平均厚さよりも大きい。
− 複数の通路を有する１つの同じ濾過ゾーンの通路がすべて同一である。
− 支持体は、濾過ゾーンを単独で画定する、例えば円形の中央通路を具備する。
− 各濾過ゾーンに存在する通路の数は、支持体の中央から離れて周囲に向かって移動する方向に増加する。
− 支持体は円形断面又は多角形断面のものである。
− 通路の表面が少なくとも１つの無機濾過層で覆われている。
− 少なくとも２つの濾過ゾーンが複数の通路を具備する濾過クラウン（ｕｎｅ ｃｏｕｒｏｎｎｅ ｄｅ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）に相当し、通路が、透過液が通過できる多孔質隔壁によって分離されている。
− 多孔質ゾーンが支持体の中心と同心である。
− 複数の濾過ゾーンは、濾過ゾーンを単独で画定する１つのみの円形中央通路と、複数の通路を具備する濾過クラウンにそれぞれ相当する一連の濾過ゾーンであって、通路が、透過液を通過させることができる多孔質隔壁によって分離されており、濾過クラウンが中央通路と同心に分布している、一連の濾過ゾーンとのみからなる。
− 濾過クラウンが存在するならば、これらが以下の特徴のいずれか、又はこれらの特徴の任意の組み合わせを有してもよい。
○ 流通隔壁の幅は、１つの同じクラウン内部で等しく、１つのクラウンと別のクラウンとの間で等しい。
○ 各流通隔壁の幅がその全長にわたって一定である。
○ 濾過クラウンが同心円上に分布されている。
○ 各濾過クラウンにおいて、通路は、円形断面又は非円形断面のものであり、例えば、台形の断面を有する。
○ 濾過クラウンの互いに異なる通路は、支持体の中央に対する半径方向の対称軸線を有する。
○ 各濾過クラウンにおいて、通路が全て同一である。
○ 支持体が少なくとも４つの濾過クラウンを具備する。

様々な他の特徴は、本発明による支持体の実施形態を制限しない例として示す添付の図面を参照する以下の記載から明らかになる。

特許文献１による濾過要素の断面図。 本発明による濾過要素の実施形態の例の断面図。 図２Ａに類似するが全ての多孔質ゾーンの厚さが一定である、比較するために与えられた濾過要素の断面図。 本発明に適合する濾過要素の実施形態の別の例の断面図。

全体の記載では、支持体内部の厚さ、幅、断面及び方向の概念は、支持体の直線的な断面によって解釈されるべきものである。支持体の直線的な断面において、用語「支持体の軸線」及び「支持体の中央」は区別なく使用される。

図２Ａで理解できるように、無機濾過要素Ｉは、固相を含んでもあるいは含まなくてもよい様々なタイプの流体媒体、好ましくは液体に含まれる分子又は粒子を分離すること又は濾過することを保証する形状になっている。濾過要素Ｉは、或る材料であって、その移送抵抗が分離が行われるのに適している材料から形成される硬質の多孔質支持体１を具備する。具体的には、支持体１は、金属酸化物（特に二酸化チタン、酸化アルミニウム）、炭素、炭化ケイ素、若しくは窒化物、又は金属などの１又は複数の無機材料から形成される。支持体Ｉは、細長い形状のものであり、かつ縦中央軸線Ａに沿って延びる導管の形状をしているものである。多孔質支持体１は全体的に２〜１２μｍの等価平均孔径を有する。支持体１は直線的な断面を有し、この断面は、六角形でもよく、又は図に示されている実施形態のように円形でもよい。したがって、支持体１は円筒形外表面１_１を与える。

支持体１は、複数の通路Ｃ_１１，Ｃ_２１，Ｃ_２２…，Ｃ_２７，Ｃ_３１，Ｃ_３２…，Ｃ_３１３…（一般的にＣ_ｉｊと称される）を具備するように配置される。これらの通路Ｃ_ｉｊはそれぞれ表面２を有し、表面は、通路内部で循環する処理されるべき流体媒体に接触するようにされている、図示されていない少なくとも１つの分離層で覆われていてもよい。分離する１又は複数の層のタイプは、得られるべき分離特性又は濾過特性との関連で選択され、支持体と共に密接な接続を形成し、その結果、液体媒体からの圧力が多孔質支持体１に伝達される。具体的には、ミネラル濾過要素を製造するのに従来使用されている、例えば、二酸化チタン、酸化アルミニウム又はジルコニウムのタイプの少なくとも１つの金属酸化物を、任意選択には混合した状態で含む懸濁液から、こうした１又は複数の層を堆積させることができる。こうした１又は複数の層は、乾燥させた後に、その固結のために焼結作用を受けて、層を互いにかつ多孔質支持体１に結合させる。

本発明によれば、同心状に分布した少なくとも３つの濾過ゾーンＦ_１，Ｆ_２，Ｆ_３…Ｆ_ｎ（一般的にＦ_ｉと称される）を含む。２つの隣接した（すなわち一連の）濾過ゾーンは、連続多孔質ゾーンＺ_１〜Ｚ_ｎ−１によって分離される。したがって、各多孔質ゾーンＺ_ｉは、２つの隣接する濾過ゾーンＦ_ｉ同士の間に挿入される。記載の残り部分では、濾過ゾーンが、支持体の周囲の方向に増加する様々な列を占有すると考えられる。したがって、考慮される２つの多孔質ゾーンに関して、周囲に最も近い多孔質ゾーンは、下方の列の多孔質ゾーンであると考慮される中央により近い多孔質ゾーンと比較して、上方の列と考慮される。

本発明の本質的な特徴によれば、多孔質ゾーンＺ_ｎ−１の平均厚さは多孔質ゾーンＺ_１の平均厚さよりも厚い。したがって、多孔質ゾーンの少なくとも一部では、支持体１の周囲に向かう、すなわち支持体１の外表面１_１に向かう方向に、次から次へと多孔質ゾーンの平均厚さが増加する。言い換えれば、上方の列の多孔質ゾーンの平均厚さは、隣接する下方の列の多孔質ゾーンの平均厚さと同一又はそれよりも厚く、下方の列の少なくとも１つの多孔質ゾーンの平均厚さは、上方の列の少なくとも１つの多孔質ゾーンの平均厚さよりも薄い。

図２Ａの例示では、支持体は６つの濾過ゾーンＦ_１〜Ｆ_６を具備する。第一の濾過ゾーンＦ_１は１つのみの中央通路Ｃ_１１から形成され、具体的には、中央通路により、支持体の中央における材料の堆積を避けることができる。示されている例では、中央通路Ｃ_１１は円形状のものであるが、八角形タイプの形状又は他の形状を提供することもできる。単一の中央通路の使用は、ＯＲＥＬＩＳ社による特許文献３に記載されているように支持体１の中央軸線から始まる花弁状配置での一群の通路と比較して、機械的に良好な強度を得ることに貢献する。単一の中央通路の存在により効果的に、支持体の中央に多孔質材料が存在することを避けて、それにより支持体の機械的強度を補強することができる。

他の濾過ゾーンＦ_２〜Ｆ_６はそれぞれ一連の通路から構成される。これらの濾過ゾーンのそれぞれは濾過クラウンに相当し、濾過クラウンでは、通路が濾液ための流通隔壁Ｐによって分離されている。これらの流通隔壁Ｐにより、濾液は、多孔質でもある周囲ゾーンＺｐが支持体１の外表面１_１においてその経路を終端させるまでは、支持体内部において１つの多孔質ゾーンから別の多孔質ゾーンへ進むことができる。

これらの濾過クラウンＦ_２〜Ｆ_６は、支持体の中央軸線Ａから離れて周囲に向かって移動する方向に、以下のように分布する。
− 第二の濾過ゾーンＦ_２は、台形の同一である７つの通路Ｃ_２１〜Ｃ_２７から構成されるクラウンから形成される。
− 第三の濾過ゾーンＦ_３は、台形の同一である１３個の通路Ｃ_３１〜Ｃ_３１３から構成されるクラウンから形成される。
− 第四の濾過ゾーンＦ_４は、台形の同一である２１個の通路Ｃ_４１〜Ｃ_４２１から構成されるクラウンから形成される。
− 第五の濾過ゾーンＦ_５は、台形の同一である２４個の通路Ｃ_５１〜Ｃ_５２４から構成されるクラウンから形成される。
− 第六の濾過ゾーンＦ_６は、台形の同一である２７個の通路Ｃ_６１〜Ｃ_６２７から構成されるクラウンから形成される。

したがって、各濾過ゾーンに存在する通路の数は、支持体の中央から離れて周囲に向かって移動すると増加する。これらの濾過クラウンＦ_２〜Ｆ_６は中央通路と同心に分布される。第二の濾過ゾーンＦ_２の通路Ｃ_２１，Ｃ_２２，…，Ｃ_２７の重心は中央軸線Ａと同軸の円上に配置され、この同軸円は、第三の濾過ゾーンＦ_３の通路Ｃ_３１，Ｃ_３２，…，Ｃ_３１３やその他の通路の重心が位置する同軸円よりも小さい直径を有する。

最後の濾過ゾーンＦ_６は、周囲ゾーンＺｐによって支持体１の外表面１_１から分離される。この周囲ゾーンＺｐを、支持体１の外表面１_１と最後の濾過ゾーンＦ_６の各通路の外方箇所（遠心箇所又は最高箇所とも呼ばれる）を接続する曲線との間に存在するゾーンとして画定することができる。この曲線を以前のように画定してもよく、すなわちこの曲線が各溝の壁に対するその壁の最高箇所での接線であってもよく、又はこの曲線が支持体１の外輪郭１_１に対する割線であるならば、支持体の周囲に最も近い濾過ゾーンの通路の最高箇所を通過する曲線のように、支持体の外表面１_１と相似するものであってもよい。

図示した例では、各濾過ゾーンでは、１つの同じ濾過ゾーンの各通路の向心箇所は、支持体の中心を中心とする円上に位置し、この円は考慮している濾過ゾーンの内方包被に対応する。同様に、各濾過ゾーンでは、１つの同じ濾過ゾーンの各通路の遠心箇所は、支持体の中心を中心とする円上に位置し、この円は考慮している濾過ゾーンの外方包被に対応する。したがって、各多孔質ゾーンの境界を定める外方包被及び内方包被は２つの同心円であり、それにより各多孔質ゾーンは一定の厚さとなっている。中央通路Ｃ_１１を隣接する濾過ゾーンから、すなわち第二の濾過ゾーンＦ_２から分離させる（多孔質ゾーンＺ_１の厚さｅ_ｚ１に対応する）距離は、最後の濾過ゾーンＦ_６を支持体の中心方向に隣接する濾過ゾーンから、すなわち第五の濾過ゾーンＦ_５から分離させる（多孔質ゾーンＺ_５の厚さｅ_ｚ５に対応する）距離よりも短い。支持体の中央軸線から離れて移動する方向に、少なくとも一部の多孔質ゾーンの厚さがこのように増加されて、残余分（ｌｅ ｒｅｔｅｎｔａｔ）によって、又は水撃作用などの導入の作用により発生した液圧事象（ｌｅｓ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ｈｙｄｒａｕｌｉｑｕｅｓ）によって及ぼされる圧力の影響を最小化する。このために、図示された例では、第三の多孔質ゾーンＺ_３から開始して、２つの一連の多孔質ゾーンを考慮するならば、最も外方に位置する多孔質ゾーンの平均厚さ割る、支持体の中央方向に最も近い多孔質ゾーンの平均厚さの比は常に１よりも高い。例示された図２Ａでは、多孔質ゾーンＺ_１，Ｚ_２，Ｚ_３は同じ厚さである。多孔質ゾーンＺ_３から、濾過ゾーンの平均厚さは、支持体の周囲１_１の方向に増加している。厚さの比、ｅ_ｚ４／ｅ_ｚ３及びｅ_ｚ５／ｅ_ｚ４は１．１４〜１．１７である。

濾過要素の機械的強度をさらに増大させるように、例示した図２Ａでは、支持体１の外表面１_１から最後の濾過クラウンＦ_６を分離させる周囲ゾーンＺｐがまた、多孔質ゾーンＺ_５の平均厚さよりも厚い。それにもかかわらず、好ましくない変形例によれば、この周囲ゾーンＺｐが多孔質ゾーンＺ_５の厚さと同一の厚さを有するようにしてもよい。例示されている図２Ａでは、周囲ゾーンＺｐの平均厚さは、多孔質ゾーンＺ_５の平均厚さの約１．１３倍に相当する。

本発明による貢献を明確にするために、１０ＭＰａ（１００ｂａｒ）の圧力に相当する負荷が各通路に印加されたときの、支持体内部に存在する応力場を評価する試験が行われた。図２Ａに適合する支持体は、比較するために準備された図２Ｂに適合する支持体と比較された。図２Ｂに適合する支持体では、多孔質ゾーンＺ_１〜Ｚ_５の平均厚さは一定であり、０．７ｍｍである。

アバカス（Ａｂａｑｕｓ）・ソフトウェアによって得られた結果が、表１及び表２において以下にまとめられている。

表１は、図２Ａに記載の、本発明に適合する支持体に関する。

表２は、図２Ｂに記載の比較支持体に関する。

これらの結果、本発明に適合する厚さの新規な分布が、平均圧力を顕著に減少させることを可能にすると共にこれらの応力のさらなる均一な分布を提供することが明らかに証明された。

加えて、図２Ａの計算された最大応力の値は、図２Ｂの６７．４ＭＰａと比較して５８．８ＭＰａである。したがって、本発明に適合する厚さの新規な分布は、脆弱である局部的なゾーンを顕著に減少させる。

図３は、本発明の実施形態の別の例であって、支持体１が５つの濾過ゾーンＦを具備する例を示すものである。これらの濾過ゾーンは、支持体１の中央軸線Ａから離れて周囲１_１に向かって移動する方向に、以下のように分布される。
− 第一の濾過ゾーンＦ_１は、円筒形状の単一の中央通路Ｃ_１１から形成される。
− 第二の濾過ゾーンＦ_２は、台形の同一である６つの通路Ｃ_２１〜Ｃ_２６から構成されるクラウンから形成される。
− 第三の濾過ゾーンＦ_３は、台形の同一である１０個の通路Ｃ_３１〜Ｃ_３１０から構成されるクラウンから形成される。
− 第四の濾過ゾーンＦ_４は、台形の同一である１５個の通路Ｃ_４１〜Ｃ_４１５から構成されるクラウンから形成される。
− 第五の濾過ゾーンＦ_５は、台形の同一である２０個の通路Ｃ_５１〜Ｃ_５２０から構成されるクラウンから形成される。

本発明の本質的な特徴によれば、中央通路Ｃ１１を隣接する濾過ゾーンから、すなわち第二の濾過ゾーンＦ_２から分離させる（多孔質ゾーンＺ_１の厚さｅ_ｚ１に対応する）距離は、最後の濾過ゾーンＦ_５を支持体の中央軸線Ａの方向に隣接する濾過ゾーンから、すなわち第四の濾過ゾーンＦ_４から分離させる（多孔質ゾーンＺ_４の厚さｅ_ｚ４に対応する）距離よりも短く、その他も第二の濾過ゾーンＺ_２まで同様である。多孔質ゾーンＺ_１及びＺ_２が同一の厚さである（ｅ_ｚ１＝ｅ_ｚ２）一方で、多孔質ゾーンの厚さは、ゾーンＺ_２からゾーンＺ_４まで、支持体の中央から周囲に向かって増加する（ｅ_ｚ２＜ｅ_ｚ３＜ｅ_ｚ４）。

例示された図３では、例示された図２Ａと同様に、最後の濾過クラウンＦ_５を支持体１の外表面１_１から分離させる周囲ゾーンＺｐはまた、最後の多孔質ゾーンＺ_４の平均厚さよりも厚い。

本発明による支持体が、図２Ａ及び図３に図示されているように、少なくとも４つの濾過ゾーンＦを具備するならば、支持体の中央軸線から離れてその周囲に向かって移動する方向に１つの多孔質ゾーンから次の多孔質ゾーンまでの厚さの変動に関して、同じ係数を適用することを選択してもよく、あるいは異なる係数を適用することを選択してもよい。

本発明では、図２Ａ及び図３に示すように、濾過ゾーンは、単一の中央通路Ｃ１１のみに相当し、かつ本発明で画定されたような、支持体の中央軸線に対して同心に分布した通路のクラウンに相当する場合がある。

同様に、本発明では、図２Ａ及び図３に示すように、濾過クラウンの様々な通路は、濾過表面を最適化するために、支持体の中央に対して対称である半径方向軸線を有してもよいが、しかしながら他の構成を提供することもできる。

さらに、図２Ａ及び図３に示されるように本発明では、支持体が３つよりも多い多孔質ゾーンを具備するときに、多孔質ゾーンの一部のみが異なる厚さのものであることができる。支持体の中央に最も近い複数の多孔質ゾーンＺが同一の厚さであってもよい一方で、多孔質ゾーンの数に応じて、１つ、２つ又は３つの最後の多孔質ゾーンのみが、支持体１の中央Ａから離れて周囲に向かって移動する方向に厚さを増加させるものであってもよい。それにもかかわらず、全ての多孔質ゾーンが支持体１の中央Ａから周囲に向かって増加する互いに異なる平均厚さを有することを想定することができる。

本発明では、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示すように、有利には、様々なクラウンの通路が、これらのそれぞれのクラウン内において一定かつ同一の間隔で配置されているものの、他の構成を提供することもできる。

本発明の実施形態の様々な例において示された別の特徴によれば、全ての流通隔壁Ｐ（流通経路及び接続経路とも呼ばれる）は、支持体の中央を通過する対称軸線を有する。

さらに、好ましくは、１つの同じクラウン内部の流通隔壁Ｐはほぼ同一の厚さｌを有する。１つの実施形態、特に図２Ａ及び図３で示された実施形態によれば、或るクラウンの２つの隣接する通路同士の間に配置された流通隔壁Ｐの幅ｌが、これら全ての長さＬにわたって一定であるようにされる。明らかに、流通隔壁Ｐの幅ｌは、その流通隔壁Ｐの境界を定める２つの通路の２つの側壁３００を分離する距離として取られるものである。この幅ｌはまた、１つの濾過クラウンから別の濾過クラウンまで同一でもある。本願出願人は、ＣＥＲＡＳＩＶ社による特許文献１及びＣＯＲＮＩＮＧ社による特許文献２に記載されているような透過経路の幅の変動が、濾過要素が受ける機械的な応力を考慮すると、体系的に脆弱な箇所になる幅の狭い箇所を当然に生じさせることを確認した。周囲方向に向かって一定の幅ｌである透過経路を使用することは、濾過要素の機械的な特徴の最適化を提供する。一定の幅ｌを有する経路と、これらの経路を画定する通路の断面積及び数を一定に維持しつつ支持体の中央から周囲に向かって増加する幅を有する経路との間で比較するならば、変動する幅を有する経路の最小幅は、一定幅を有する経路の幅よりも狭い。したがって、この狭い幅の箇所は機械的に脆弱な箇所になる。さらに、一定幅ｌを有する経路を選択することは、押出し圧力がさらに一定になるので、より良好な製造収率を提供する。

経路の幅ｌを以下のように画定することができる。各クラウン内部では、通路は円形でない直線区分を有する。示された例では、クラウンの通路は台形のものである。通路は、支持体の周囲１_１に面する壁１００（外壁と呼ばれる）と、支持体の中央Ａに面する壁２００（内壁と呼ばれる）と、内壁２００を外壁１００と接続させる２つの側壁３００とを有する。多くは、側壁３００は、接続する隅肉部又は接続部４００によって内壁２００及び外壁１００に接続される。一部の場合では、内壁は、２つの側壁３００を接続する隅肉部４００に交換されてもよい。半径方向壁３００は、その境界を画定する、通路の内壁２００及び外壁１００に隅肉部４００によって接続された直線Ｌの区分によって形成される。経路の幅ｌは、接続隅肉部４００同士の間に位置するこれらの直線区分Ｌに対応する部分にわたる経路の幅ｌとみなされる。

加えて、全ての通路が、図２Ａ及び図３に示されているように、１つの同じクラウン内部で同一であるときに、これらの通路は、対称であるという理由で、全てがクラウンにおいて全く同じに位置決めされると好ましい。

Claims (20)

1. 流体媒体を濾過するための濾過要素で（Ｉ）あって、
   縦中央軸線（Ａ）を有する円筒形の硬質な多孔質支持体（１）と、支持体（１）の周囲に濾液を収集するために、濾過されるべき流体媒体を循環させる複数の通路（Ｃ_１１，Ｃ_２１，Ｃ_２２…Ｃ_３１，Ｃ_３２…Ｃ_ｎ１，Ｃ_ｎ２…）とを具備し、
   通路（Ｃ_１１，Ｃ_２１，Ｃ_２２…Ｃ_３１，Ｃ_３２…Ｃ_ｎ１，Ｃ_ｎ２…）が、支持体（１）内にその中央軸線（Ａ）に対して平行に配置されると共に、同心に分布されかつ連続多孔質ゾーン（Ｚ１，Ｚ_２…Ｚ_ｎ−１）によって互いから分離された少なくとも３つの濾過ゾーン（Ｚ１，Ｚ_２…Ｚ_ｎ−１）を画定する、
   濾過要素において、
   中央軸線（Ａ）に最も近い多孔質ゾーン（Ｚ_１）の平均厚さが、支持体（１）の周囲に最も近い多孔質ゾーン（Ｚ_ｎ−１）の平均厚さよりも小さく、
   多孔質ゾーンの平均厚さが、支持体の中央軸線（Ａ）から離れてその周囲に向かって移動する方向に隣の多孔質ゾーンと同じ又はこれよりも小さい、
   濾過要素。
2. 連続多孔質ゾーン（Ｚ_１，Ｚ_２…Ｚ_ｎ−１）が、濾過ゾーンの外方包被と、支持体（１）の周囲の方向に隣接する濾過ゾーンの内方包被との間に位置するゾーンに相当する、
   請求項１に記載の濾過要素（Ｉ）。
3. − 濾過ゾーンのそれぞれでは、１つの同じ濾過ゾーンの各通路の内方箇所が、支持体の中心を中心とする円上に位置し、この円はこの濾過ゾーンの内方包被を画定し、
   − 濾過ゾーンのそれぞれでは、１つの同じ濾過ゾーンの各通路の外方箇所が、支持体の中心を中心とする円上に位置し、この円はこの濾過ゾーンの外方包被を画定し、
   − 各多孔質ゾーンが、２つの同心円によって境界を定められて、一定の厚さのものになっている、
   請求項２に記載の濾過要素（Ｉ）。
4. 互いに異なる平均厚さを有する隣接する２つの連続多孔質ゾーン（Ｚ_１，Ｚ_２…Ｚ_ｎ−２，Ｚ_ｎ−１）間の平均厚さが、支持体（１）の縦中央軸線（Ａ）から離れて周囲に向かって移動する方向に、１．０１〜３．００倍、好ましくは１．１０〜１．７０倍変わる、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
5. 支持体の周囲に最も近い多孔質ゾーンの平均厚さ割る、中央軸線に最も近い多孔質ゾーンの平均厚さの比は、１．１〜６の範囲内、好ましくは１．２〜２．５の範囲内である、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
6. 支持体（１）の外表面（１_１）と支持体（１）の外表面に最も近い濾過ゾーン（Ｆ_ｎ）とを分離する周囲ゾーン（Ｚｐ）の平均厚さは、支持体（１）の外表面に最も近い濾過ゾーン（Ｆｎ）と隣接する濾過ゾーン（Ｆ_ｎ-１）とを分離する多孔質ゾーン（Ｚ_ｎ−１）の平均厚さよりも大きい、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
7. 複数の通路を有する１つの同じ濾過ゾーンの通路（Ｃ_ｎ１，Ｃ_ｎ２…）がすべて同一である、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
8. 濾過ゾーン（Ｆ_１）を単独で画定する、例えば円形の中央通路（Ｃ_１１）を具備する、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
9. 少なくとも２つの濾過ゾーン（Ｆ_２，Ｆ_３…Ｆ_ｎ）が複数の通路を具備する濾過クラウンに相当し、通路が透過液のための流通隔壁（Ｐ）によって分離されている、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
10. これらの濾過ゾーンは、濾過ゾーン（Ｆ_１）を単独で画定する１つのみの円形中央通路（Ｃ_１１）と、複数の通路を具備する濾過クラウンにそれぞれ相当する一連の濾過ゾーン（Ｆ_２，…Ｆ_ｎ）であって、通路が、透過液のための流通隔壁（Ｐ）によって分離されており、濾過クラウンが中央通路（Ｃ_１１）と同心に分布している、一連の濾過ゾーンとのみからなる、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
11. 流通隔壁（Ｐ）の幅（ｌ）は、１つの同じクラウン内部で等しく、１つのクラウンと別のクラウンとの間で等しい、
    請求項９又は１０に記載の濾過要素（Ｉ）。
12. 各流通隔壁（Ｐ）の幅（ｌ）がその全長にわたって一定である、
    請求項９、１０又は１１に記載の濾過要素（Ｉ）。
13. 濾過クラウン（Ｆ２，Ｆ３…Ｆ_ｎ）が同心円上に分布されている、
    請求項９〜１２のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
14. 各濾過クラウン（Ｆ２，Ｆ３…Ｆ_ｎ）において、通路は円形の断面のものである、
    請求項９〜１３のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
15. 各濾過クラウン（Ｆ_２，Ｆ_３…Ｆ_ｎ）において、通路は、非円形断面のものであり、例えば台形断面のものである、
    請求項９〜１４のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
16. 濾過クラウンの互いに異なる通路は、支持体の中央に対する対称軸線を有する、
    請求項９〜１５のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
17. 少なくとも４つの濾過クラウン（Ｆ_２，Ｆ_３，Ｆ_４…Ｆ_ｎ）を具備する、
    請求項９〜１６のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
18. 各濾過ゾーンに存在する通路の数は、支持体（１）の中央（Ａ）から離れて周囲（１_１）に向かって移動する方向に増加する、
    請求項１〜１７のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
19. 支持体（１）は円形断面又は多角形断面のものである、
    請求項１〜１８のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。
20. 通路（Ｃ_１１，Ｃ_２１，Ｃ_２２…Ｃ_３１，Ｃ_３２…Ｃ_ｎ１，Ｃ_ｎ２…）の表面（２）が少なくとも１つの無機濾過層で覆われている、
    請求項１〜１９のいずれか１項に記載の濾過要素（Ｉ）。

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