DE69835655T2

DE69835655T2 - Monolithisches Keramikfilter

Info

Publication number: DE69835655T2
Application number: DE69835655T
Authority: DE
Inventors: Yasuo Hnada-city Akitsu; Masanori Nagoya-city Katsu
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2018-12-17
Also published as: EP0923983A1; JPH11169679A; EP0923983B1; DE69835655D1

Description

Hintergrund der Erfindung und Beschreibung des Standes der Technik
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen monolithischen Keramikfilter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für das Filtern von Wasser und anderen Flüssigkeiten.
In den Dokumenten JP-B-16819, JP-A-86918, JP-A-6-99039 und dergleichen ist ein monolithischer Keramikfilter offenbart, der mit porösen keramischen Filtrationsmembranen, deren Feinporen einen mittleren Durchmesser haben, der kleiner ist als derjenige von den Feinporen eines porösen keramischen Stützkörpers, an der Innenumfangsfläche der Trennwände versehen ist, die jeden der zahlreichen Strömungskanäle definieren, die sich parallel zueinander entlang der Längsrichtung des keramischen Stützkörpers erstrecken; wobei den Filter ein Anteil einer zu behandelnden Flüssigkeit durchdringt, die zu jedem der Strömungskanäle von einem seiner Enden durch die keramischen Filtrationsmembrane so zugeführt wird, dass sie in die inneren Abschnitte der Trennwände eindringt und aus dem keramischen Stützkörper durch die Trennwände ausströmt.
Da der monolithische Keramikfilter solche Merkmale besitzt wie beispielsweise ein hohes Abscheidevermögen, eine hohe Festigkeit, hohe korrosionsbeständige Eigenschaften, eine hohe Stabilität gegenüber einem chemischen Waschen und eine lange Lebensdauer, hat er dahingehend Aufmerksamkeit erregt, dass er organischen Membranfiltern, die hauptsächlich aus organischen Filtrationsmembranen wie beispielsweise synthetischem Harz bestehen, überlegen ist.
Es wurde ein Versuch unternommen, den Filtrationsbereich durch Vergrößern eines monolithischen Keramikfilters des genannten Typs zu erhöhen, um einen solchen vergrößerten Filter für die Behandlung von großen Wassermengen wie beispielsweise bei der Wasserversorgung oder anderen großen Flüssigkeitsmengen (zu behandelnden Flüssigkeiten) zu benutzen. Allerdings gibt es dahingehend ein Problem, dass die Durchlässigkeit einer zu behandelnden Flüssigkeit pro Einheit des Filtrationsbereichs verringert ist, da die Durchlässigkeit für eine zu behandelnde Flüssigkeit wie beispielsweise die Wasserdurchlässigkeit verringert ist; da, je größer der monolithische Keramikfilter wird, auch der Strömungswiderstand im Inneren umso größer wird. Somit sind die Effekte bei der Verbesserung der Filtrationsfähigkeit nicht so hoch, wie sie in dem Fall erwartet werden, in dem die Filtergröße vergrößert wird, um das Filtrationsvermögen zu erhöhen.
Um das vorgenannte Problem zu lösen, ist in dem Fall des keramischen Filters, der von den Fällen, die in den genannten Patentveröffentlichungen vorgeschlagen wurden, in JP-B-6-16819 (nachstehend ist diese als die erste Veröffentlichung bezeichnet) vorgeschlagen ist, eine Vielzahl von Schlitzen vorgesehen, die sich von der Außenumfangsfläche eines keramischen Stützkörpers zu dem Mittelabschnitt erstrecken. Zusätzlich wird eine Vorrichtung für das Abdichten der offenen Enden von jedem der Strömungskanäle, durch die ein Schlitz hindurch läuft, verwendet.
In dem Fall des keramischen Filters, der in JP-A-6-86918 (nachstehend ist diese als die zweite Veröffentlichung bezeichnet) vorgeschlagen ist, wird der Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitt verwendet, der in dem keramischen Stützkörper ausgebildet ist, durch den Wandabschnitte verlaufen, die mit Trennwänden einstückig gestaltet sind und die dicker als die Trennwände sind.
In dem Fall des keramischen Filters, der in JP-A-6-99039 (nachstehend ist diese als die dritte Veröffentlichung bezeichnet) vorgeschlagen ist, sind eine Vielzahl von Nuten oder Aussparungen eingebaut, die sich von der Außenumfangsfläche eines keramischen Stützkörpers zu dem Mittelabschnitt erstrecken. Es ist auch eine Vorrichtung für das Abdichten der offenen Enden von jedem der Strömungskanäle, durch die Nuten oder Aussparungen verlaufen, vorgesehen.
In dem Fall der vorgenannten keramischen Filter wird ein keramischer Stützkörper als Basiskörper im Allgemeinen durch Extrusion geformt und dann gebrannt. Da während des Formens mit Leichtigkeit eine Verformung auftreten kann, ist es allerdings schwierig, einen keramischen Stützkörper mit einer besonderen Gestalt auszubilden. Zudem ist der durch Formen und Brennen ausgebildete keramische Stützkörper so zerbrechlich und so hart, dass es schwierig ist, den keramischen Stützkörper in eine besondere Gestalt zu schneiden, und der keramische Stützkörper wird während des Schneidens mit Leichtigkeit beschädigt, was eine beträchtliche Verringerung seiner Festigkeit verursacht.
Daher ist es durch die Verfahren des Formens und Schneidens schwierig, entweder eine Vielzahl von Schlitzen, die sich von der Außenumfangsfläche des keramischen Stützkörpers zu dem Mittelabschnitt erstrecken, oder eine Vielzahl von Nuten oder Aussparungen auszubilden, wie dies in dem Filter der Fall ist, der in der vorgenannten ersten und dritten Veröffentlichung vorgeschlagen ist. Zusätzlich gibt es dahingehend ein Problem, dass die Festigkeit des keramischen Stützkörpers durch Schnitte beträchtlich verringert ist. Wie bei dem keramischen Filter, der in der vorgenannten zweiten Veröffentlichung vorgeschlagen ist, verringern sich, falls Wandabschnitte ausgebildet sind und mit Trennwänden einstückig gestaltet sind und dicker als die Trennwände sind, und durch den keramischen Stützkörper hindurch verlaufend vorgesehen sind, um Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitte auszubilden, die Probleme mit dem Schneiden durch geeignetes Auswählen einer Formdüse, die für das Extrusionsformen verwendet wird. Allerdings bestehen weiterhin Probleme dahingehend, dass der Filtrationsbereich durch die Räume, die durch die Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitte belegt sind, verkleinert ist, und die Effekte des Verminderns des Strömungswiderstands im Vergleich mit einer Verringerung des Filtrationsbereichs gering sind.
Ein herkömmlicher monolithischer Keramikfilter ist von der WO-A-88/07 398 bekannt und hat einen porösen keramischen Stützkörper mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern, die erste und zweite Strömungskanäle definieren, die sich in seiner Längsrichtung parallel zueinander erstrecken; Trennwände für das Definieren der ersten und zweiten Strömungskanäle; und keramische Filtrationsmembrane, die nur an den Innenumfangsflächen der Trennwände vorgesehen sind, die die ersten Strömungskanäle definieren. Die Durchdringungskanäle sind durch Schneiden oder Bohren ausgebildet. Die keramischen Filtrationsmembrane haben einen Porendurchmesser, der kleiner ist als derjenige des keramischen Stützkörpers, so dass ein Anteil der zu behandelnden Flüssigkeit, die von einem Ende oder beiden Enden des keramischen Stützkörpers zu jedem der ersten Strömungskanäle zugeführt wird, durch die keramischen Filtrationsmembrane dringt und in die Trennwände eintritt, und dann aus dem keramischen Stützkörper durch die Trennwände ausströmt. Eine Aufreihung der zweiten Strömungskanäle erstreckt sich zu den Außenumfangsflächen des keramischen Stützkörpers hin. Offene Längsenden von jedem der Strömungskanäle, die die Aufreihung der zweiten Strömungskanäle bilden, sind mit Abdichtelementen abgedichtet, die aus einem porösen Material hergestellt sind, dessen Poren einen kleineren Durchmesser haben als die Poren der keramischen Filtrationsmembrane.
Ein weiterer ähnlicher monolithischer Keramikfilter ist von der WO-A-90/03831 bekannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen monolithischen Keramikfilter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, dass der Filter dazu in der Lage ist, den Strömungswiderstand zu reduzieren, und er eine hohe Festigkeit, eine hervorragende Durchlässigkeit und eine hohe Filtrationseffizienz besitzt.
Gemäß der Erfindung wird dieses Aufgabe durch einen monolithischen Keramikfilter gelöst, der die Merkmale des Anspruchs 1 hat.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Bei einem keramischen Filter gemäß der vorliegenden Erfindung sind die keramischen Filtrationsmembrane nicht an den Innenumfangsflächen der Trennwände vorhanden, die zumindest eine Aufreihung von Fließkanälen definieren, die in Reihe ausgebildet sind, parallel zueinander sind, und sich zu der Außenumfangsfläche des keramischen Stützkörpers hin in einer linearen Form oder einer gebrochenen Form erstrecken. Die entsprechenden offenen Enden der Strömungskanäle in der Längsrichtung sind mit einem Abdichtelement abgedichtet, das einen Feinporendurchmesser hat, der gleich dem oder geringer als derjenige von Feinporen der keramischen Filtrationsmembrane ist.
Vorzugsweise ist die Anzahl der zweiten Strömungskanäle im Vergleich zu der Anzahl der ersten Strömungskanäle, die andere Aufreihungen ausbilden, kleiner. Die seitliche Breite von mindestens einem der zweiten Strömungskanäle ist breiter als diejenige von jedem ersten Strömungskanal, der die anderen Aufreihungen ausbildet.
Zudem kann sich die Gestalt von jedem zweiten Strömungskanal von jedem ersten Strömungskanal unterscheiden, der die anderen Aufreihungen bildet. Die Seitentrennwand zwischen den Strömungskanälen ist dicker als diejenige, die die ersten Strömungskanäle definiert. Die Außenwand des äußersten Strömungskanals der zweiten Strömungskanäle kann dünner sein als diejenige des äußersten Strömungskanals der ersten Strömungskanäle, die die anderen Aufreihungen bilden. Die Trennwände zwischen den zweiten Strömungskanälen sind in einer Parallelrichtung geneigt, in der die Trennwände der ersten Strömungskanäle angeordnet sind.
Die Außenwand der äußersten Strömungskanäle der zweiten Strömungskanäle ist durch Öffnungen gestaltet, die in dem Außenumfang des keramischen Stützkörpers ausgebildet sind, und mit einem Abdichtelement abgedichtet, wobei das Abdichtelement einen Feinporendurchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser der Feinporen bei dem Außenumfang. Die Breite der zweiten Strömungskanäle können in der Außenumfangsrichtung des keramischen Stützkörpers schrittweise größer sein.
Ein hohler Abschnitt, mit dem die Aufreihung verbunden ist, ist in dem keramischen Stützkörper ausgebildet. Die Seitentrennwand zwischen den zweiten Strömungskanälen ist dünner als diejenige zwischen den ersten Strömungskanälen, die die anderen Aufreihungen bilden.
In der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „ein kleinerer Feinporendurchmesser" sowohl, dass der maximale Feinporendurchmesser kleiner ist als derjenige eines keramischen Stützkörpers, der ein Vergleichsobjekt ist, als auch, dass ein durchschnittlicher Feinporendurchmesser kleiner ist als derjenige des keramischen Stützkörpers.
Bei dem monolithischen Keramikfilter mit dem vorgenannten Aufbau sind die keramischen Filtrationsmembrane nicht an den Innenumfangsflächen der Trennwände vorhanden, die mindestens eine Aufreihung der Strömungskanäle definieren, die parallel zueinander in Reihe ausgebildet sind, und sich zu der Außenumfangsfläche des keramischen Stützkörpers hin in einer linearen Form oder einer gebrochenen Form erstrecken, und wobei diese Strömungskanäle und Trennwände als Ganzes einen Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitt bilden, der sich in dessen paralleler Richtung erstreckt. Zusätzlich ist das offene Längsende von jedem dieser Strömungskanäle abgedichtet, so dass die zu behandelnde Flüssigkeit, die zu dem vorderen Ende des keramischen Filters zugeführt wird, nicht in diese Strömungskanäle strömt.
Aus diesem Grund strömt eine gefilterte Flüssigkeit, die in die Trennwände von den benachbarten Strömungskanälen durch die keramischen Filtrationsmembrane eingetreten ist, mit Leichtigkeit in die Strömungskanäle, die die Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitte bilden, womit aufgrund des Eintritts ein Filtrat durch die Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitte in einer parallelen Richtung strömt, das Äußere des keramischen Stützkörpers erreicht und aus dem Keramikfilter strömt.
In dem keramischen Filter der vorliegenden Erfindung wird im Übrigen ein Schritt für das Gießen und Anhaften einer geschlämmten keramischen Tonmasse für die Filtrationsmembranausbildung als Mittel für das Ausbilden keramischer Filtrationsmembrane an dem Innenumfang der Trennwände, die die Strömungskanäle definieren, genutzt. Falls allerdings beim Ausbilden der keramischen Filtrationsmembrane eine geschlämmte keramische Tonmasse nicht in die Strömungskanäle gegossen wird, die die Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitte bilden, werden die keramischen Filtrationsmembrane nicht an dem Innenumfang der Trennwände ausgebildet, die die Strömungskanäle definieren.
Daher können in dem keramischen Filter der vorliegenden Erfindung die Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitte ohne Verwendung eines Schneidvorgangs ausgebildet werden. Aus diesem Grund gibt es keine Verringerung der Festigkeit, die den Schnitten und der Ausbildung von Schlitzen, Nuten und Aussparungen zuzuschreiben ist. Folglich besitzt der keramische Filter gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Festigkeit, eine hervorragende Durchlässigkeit und eine hohe Filtrationseffizienz.
Die obige Aufgabe und zusätzliche Vorteile sind aus den folgenden detaillierten Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein erstes Beispiel eines keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine vergrößerte Teilausschnittsansicht, die den keramischen Filter von 1 zeigt.
3 ist eine vertikale Schnittansicht, die ein zweites Beispiel des keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine Abwandlung des keramischen Filters von 3 zeigt.
5 ist eine vertikale Schnittansicht, die ein drittes Beispiel eines keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine Abwandlung des keramischen Filters von 5 zeigt.
7 ist eine vertikale Schnittansicht, die eine weitere Abwandlung des keramischen Filters von 5 zeigt.
8(a) ist eine vertikale Teilausschnittsansicht, die ein viertes Beispiel des keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
8(b) ist eine vertikale Teilausschnittsansicht, die eine Abwandlung des vierten Beispiels zeigt;
8(c) ist eine vertikale Teilausschnittsansicht, die eine weitere Abwandlung des vierten Beispiels zeigt;
8(d) ist eine vertikale Teilausschnittsansicht, die eine weitere Abwandlung des vierten Beispiels zeigt.
9(a) ist eine vertikale Teilausschnittsansicht, die ein fünftes Beispiel des keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
9(b) ist eine vertikale Teilausschnittsansicht, die eine Abwandlung des fünften Beispiels zeigt;
9(c) ist eine vertikale Teilausschnittsansicht, die eine weitere Abwandlung des fünften Beispiels zeigt.
10(a) ist eine vertikale Teilausschnittsansicht, die ein sechstes Beispiel des keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
10(b) ist eine vertikale Teilausschnittsansicht, die eine Abwandlung des sechsten Beispiels zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Bezug nehmend auf 1 ist das erste Beispiel eines keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung schematisch gezeigt. Der keramische Filter ist ein großer Filter, der für die Behandlung einer großen Flüssigkeitsmenge wie beispielsweise bei einer Wasserversorgung verwendet wird.
Der vorliegende Keramikfilter hat einen porösen keramischen Stützkörper 10a, eine keramische Filtrationsmembran 10b und ein Öffnungs-Abdichtelement 10c, wie dies in den 1 und 2 veranschaulicht ist: der keramische Körper 10a ist als ein Hauptabschnitt durch Extrusionsformen ausgebildet; wobei ein Presskörper aus einer abgemischten Erde bzw. Masse, die durch Mischen eines organischen Bindemittels, eines anorganischen Bindemittels, Wasser und desgleichen mit keramischem Pulver, Trocknen des Presskörpers und Brennen des getrockneten Presskörpers bereitet ist.
Der keramische Stützkörper 10a hat eine zylindrische Form und ist mit einer großen Anzahl von Strömungskanälen versehen, die parallel angeordnet sind, und sich in seiner Längsrichtung erstrecken. Jede Durchgangspore stellt ein Quadrat dar und bildet einen Strömungskanal für die zu behandelnde Flüssigkeit. Der keramische Stützkörper 10a hat einen Durchmesser von 200 mm und eine Länge von 1000 mm, wobei die Seitenlänge der rechteckigen Durchgangspore 4 mm beträgt, die Dicke der Trennwände für das Definieren jeder Durchgangspore 2 mm beträgt und der durchschnittliche Feinporendurchmesser 10 μm beträgt; wobei der keramische Stützkörper 10a aus einem entsprechenden keramischen Pulver wie beispielsweise Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Mullit, Cordierit, Siliziumkarbid, Siliziumnitrid oder desgleichen als sein Material zusammengesetzt ist.
Die keramischen Filtrationsmembrane 10b sind an den Innenumfangsflächen der Trennwände ausgebildet, die alle Durchgangsporen definieren, bis auf eine große Anzahl von Durchgangsporen, die an besonderen Stellen angeordnet sind, wobei jede der Durchgangsporen in den Strömungskanälen für eine zu behandelnde Flüssigkeit ausgebildet ist. Die keramischen Filtrationsmembrane 10b haben eine Dicke von 100 μm und einen mittleren Feinporendurchmesser von 0,1 μm, und sind durch Gießen einer geschlämmten Tonmasse, die durch Mischen eines organischen Bindemittels, Wasser und desgleichen mit keramischem Pulver vorbereitet ist, in jede vorbestimmte Durchgangspore des keramischen Stützkörpers 10a ausgebildet, wobei dann die keramische Komponente in der gegossenen geschlämmten Tonmasse an der Innenumfangsfläche jeder Durchgangspore anhaftet, das Produkt dieses Vorgangs getrocknet wird, und das Produkt dieses Vorgangs gebrannt wird. Als ein Material für die dadurch ausgebildeten keramischen Filtrationsmembrane 10b wird ein ähnliches Material wie dasjenige für den keramischen Stützkörper 10a verwendet.
Falls Bedarf daran besteht, kann eine keramische Zwischenlage mit einem mittleren Feinporendurchmesser, der zwischen dem der Trennwand und der keramischen Filtrationsmembran 10b liegt, an der Innenumfangsfläche jedes Strömungskanals des keramischen Stützkörpers 10a vorgesehen sein. Dies kann die Ausbildbarkeit der keramischen Filtrationsmembrane 10b an der Innenumfangsfläche der Trennwände des keramischen Stützkörpers 10a verbessern.
Bei dem vorgenannten keramischen Filter können die Durchgangsporen des keramischen Stützkörpers 10a jede geeignete Form wie beispielsweise die eines Quadrats, eines Rechtecks, eines Polygons und eines Kreises; eine geeignete Größe; eine geeignete Länge; und eine geeignete Trennwanddicke haben. Als ein mittlerer Feinporendurchmesser wird irgendein geeigneter Wert in dem Bereich von 0,1 μm bis zu einigen 100 μm gewählt. Das selbe kann über die keramische Filtrationsmembran 10b gesagt werden. Die keramische Filtrationsmembran 10b kann irgendeine geeignete Dicke haben, und irgendein geeigneter Wert kann als ein mittlerer Feinporendurchmesser in dem Bereich von einigen 10 Angström bis einigen 10 μm gewählt werden.
Die Öffnungs-Abdichtelemente 10c dichten die offenen Enden einer spezifischen Aufreihung der Strömungskanäle, die von diesen Kanälen parallel angeordnet sind, hermetisch ab. Die Öffnungs-Abdichtelemente 10c sind aus einem Material ausgebildet, das durch Beschichten eines keramischen Materials ähnlich demjenigen des keramischen Stützkörpers 10a mit einem keramischen Material ähnlich demjenigen der keramischen Filtrationsmembrane 10b bereitet ist. Da es wichtig ist, dass ein Filtrat nicht ausläuft, sollten die Öffnungs-Abdichtelemente 10c einen Feinporendurchmesser haben, der gleich demjenigen oder kleiner als derjenige der keramischen Filtrationsmembrane 10b ist.
Folglich gibt es in dem vorgenannten keramischen Filter zwei Arten von Strömungskanälen: die ersten sind Strömungskanäle, bei denen die keramischen Filtrationsmembrane 10b an der Innenumfangsfläche der Trennwände ausgebildet sind, die die Strömungskanäle (als erste Strömungskanäle 11 bezeichnet) definieren, und die zweiten sind Strömungskanäle, bei denen die keramischen Filtrationsmembrane 10b nicht an der Innenumfangsfläche der Trennwände (als zweite Strömungskanäle 12 bezeichnet) ausgebildet sind. Wie dies in den 1 und 2 veranschaulicht ist, sind die zweiten Strömungskanäle 12 in vertikaler Richtung in vorbestimmten Stufenabständen in Reihe angeordnet und bilden in horizontaler Richtung eine Vielzahl von Aufreihungen 10d der Strömungskanäle, die parallel angeordnet sind. Jene Aufreihungen 10d erstrecken sich seitlich parallel zueinander und erreichen den Außenumfang des keramischen Filters (den Außenumfang des keramischen Stützkörpers 10a).
Keiner der zweiten Strömungskanäle 12, die die Aufreihungen 10d ausbilden, hat die keramische Filtrationsmembrane 10b an der Innenumfangsfläche. Aus diesem Grund strömt die gefilterte Flüssigkeit, die durch die keramische Filtrationsmembran 10b jedes ersten Strömungskanals 11 dringt und in die Trennwand 13 eintritt, mit Leichtigkeit in die zweiten Strömungskanäle 12 und die Trennwand 13 zwischen den benachbarten zweiten Strömungskanälen 12. Daher bildet die Aufreihung 10d der zweiten Strömungskanäle 12 den Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitt. Da der Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitt aus einer großen Anzahl von zweiten Strömungskanälen 12 in einem hohlen Zustand besteht, ist ein Strömungswiderstand in dem Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitt, verglichen mit demjenigen in der Trennwand 13, wesentlich niedriger.
In dem monolithischen Keramikfilter mit dem vorgenannten Aufbau wird, wie dies in 1 gezeigt ist, eine zu behandelnde Flüssigkeit zu seinem vorderen Ende zugeführt, und strömt aus seinem hinteren Ende aus; wobei während dieser Zeitdauer ein Teil der Flüssigkeit durch die keramischen Filtrationsmembrane 10b dringt, dann in die Trennwände 13 eintritt und letztlich als ein Filtrat aus dem Außenumfang des keramischen Stützkörpers 10a strömt.
In dem monolithischen Keramikfilter strömt, da eine Vielzahl von Aufreihungen 10d, die aus zweiten Strömungskanälen 12 bestehen, die Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitte bildet, und die offenen Längsenden dieser zweiten Strömungskanäle 12 mit den Öffnungs-Abdichtelementen 10c abgedichtet und verschlossen sind, die Flüssigkeit, die an dem vorderen Ende des keramischen Filters zugeführt wurde, nicht in die zweiten Strömungskanäle 12.
Daher strömt, wie dies durch einen Pfeil in 2 schematisch gezeigt ist, das Filtrat, das durch die keramische Filtrationsmembrane 10b der entsprechenden benachbarten ersten Strömungskanäle 11 dringt und in die Trennwände 13 eintritt, mit Leichtigkeit in die zweiten Strömungskanäle 12, die die Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitte bilden, und dann strömt das eingedrungene Filtrat in den Reihen von zweiten Strömungskanälen 12, die in einer Aufeinanderfolge parallel ausgebildet sind, durch die Trennwände 13, erreicht dann das Äußere des keramischen Filters (das heißt, den keramischen Stützkörper 10a) und strömt aus dem Äußeren des keramischen Filters aus.
Übrigens wurde in dem vorgenannten keramischen Filter die Vorrichtung für das Gießen einer geschlämmten keramischen Tonmasse in jede Durchgangspore zur Ausbildung von Filtrationsmembranen und auch für das Anhaften der geschlämmten Tonmasse an seinen Wandflächen als Vorrichtung für das Ausbilden der keramischen Filtrationsmembrane 10b an der Innenumfangsfläche der Trennwände 13, die jeden der Strömungskanäle definieren, angewendet. Zu dem Zeitpunkt des Ausbildens der keramischen Filtrationsmembrane 10b werden allerdings, falls die geschlämmte Tonmasse nicht in die Durchgangsporen gegossen wird, die die zweiten Strömungskanäle 12 ausbilden, die die Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitte bilden, die keramischen Filtrationsmembrane 10b nicht an der Innenumfangsfläche der Trennwände 13 ausgebildet, die die zweiten Strömungskanäle 12 definieren.
Daher sind in dem vorgenannten vorliegenden keramischen Filter die Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitte ausgebildet, ohne geschnitten zu werden. Somit wird die Festigkeitsverringerung, die normalerweise auf Schnitte zurückgeführt wird, und die durch Schneiden hervorgerufen wird, oder die Ausbildung von Schlitzen, Nuten oder Aussparungen beseitigt. Somit wird der vorgenannte keramische Filter ein keramischer Filter, der eine hohe Festigkeit, eine hervorragende Durchlässigkeit und eine hohe Filtrationseffizienz hat.
3 veranschaulicht ein zweites Beispiel des keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung. In diesem keramischen Filter sind die zweiten Strömungskanäle 12, die eine Aufreihung 10d bilden, verglichen mit den ersten Strömungskanälen 11 jeweils in einer seitlichen Ausdehnung breit ausgebildet. Die Anzahl der Trennwände 13, die die zweiten Strömungskanäle 12 definieren, ist verglichen mit der Anzahl der Trennwände 13, die die ersten Strömungskanäle 11 definieren, die die anderen Aufreihungen bilden, geringer.
Bei dem keramischen Filter dieses zweiten Beispiels sind die zweiten Strömungskanäle in einer solchen Größe ausgebildet, dass zwei erste Strömungskanäle 11 und eine einzelne Aufreihung von Trennwänden 13, die diese zweiten Strömungskanäle definiert, einstückig gestaltet sind. Die gebildeten zweiten Strömungskanäle 12 haben eine größere Breite, und die Trennwände 13 als Ganzes bilden eine Vielzahl von Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitten, die sich seitlich parallel in vertikaler Richtung erstrecken.
Bei dem keramischen Filter des zweiten Beispiels ist zu beachten, dass die zweiten Strömungskanäle 12 so aufgebaut sein können, dass sie in der Breite zwischen den entsprechenden Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitten variieren, oder so aufgebaut sein können, dass sie in der Breite zwischen einem einzigen Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitt variieren. In 4 ist auch zu beachten, dass eine Aufreihung 10d von zweiten Strömungskanälen 12 so aufgebaut sein kann, dass sie quer über den restlichen Aufreihungen 10d innerhalb des keramischen Stützkörpers 10a vorhanden ist.
In den 5 bis 7 ist ein drittes Beispiel eines keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dem dritten Beispiel ist entweder ein hohler Abschnitt 14 in der Form eines Zylinders (5), ein hohler Abschnitt 14 in der Form eines quadratischen Schafts (6) oder ein hohler Abschnitt 14 in der Form einer feinen Nut (7) in dem Mittelabschnitt des keramischen Stützkörpers 10a ausgebildet. Der hohle Abschnitt 14 steht mit einer sich seitlich erstreckenden Aufreihung 10b von zweiten Strömungskanälen 12 und/oder einer sich vertikal erstreckenden Aufreihung 10b in Verbindung.
Bei dem keramischen Filter des dritten Beispiels sind die keramischen Filtrationsmembrane 10b nicht an der Innenumfangsfläche der hohlen Abschnitte 14 vorhanden, und das vordere Ende jedes hohlen Abschnitts 14 ist mit einem Öffnungs-Abdichtelement verschlossen, um einen Ausfluss eines Filtrat zu verhindern. Durch diese Anordnung werden in dem keramischen Filter eine Vielzahl von Strömungswiderstands-Verminderungsabschnitten aufgebaut, die sich radial erstrecken, wobei sich der hohle Abschnitt 14 in der Mitte befindet.
In 8 ist ein viertes Beispiel des keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei dem keramischen Filter unterscheidet sich die Schnittgestaltung der ersten Strömungskanäle 11 von derjenigen der zweiten Strömungskanäle 12. 8(a) und (b) veranschaulichen Beispiele der Gestaltung der zweiten Strömungskanäle 12, die bezüglich der hexagonalförmigen ersten Strömungskanäle 11 verformt sind. 8(c) und (d) veranschaulichen Beispiele der Gestaltung der zweiten Strömungskanäle 12, die bezüglich der quadratförmigen ersten Strömungskanäle 11 verformt sind. In 8(d) ist zu beachten, dass eine dicke Trennwand 13, die sich in einer zu den zweiten Strömungskanälen 12 parallelen Richtung erstreckt, ausgebildet ist, um eine Aufreihung 10d zu verstärken.
Bei dem keramischen Filter des vierten Beispiels verbreitert sich jeder zweite Strömungskanal 12 allmählich, wobei der Strömungswiderstand der Aufreihung 10d in Richtung des Außenumfangs eines keramischen Stützkörpers 10a allmählich verringert ist.
In 9 ist ein fünftes Beispiel des keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei diesem keramischen Filter variiert die Form einer Trennwand 13, die die zweiten Strömungskanäle 12 definiert. Die 9(a) und (b) veranschaulichen Beispiele, bei denen die Dicke der Trennwand 13 variiert, die die zweiten Strömungskanäle 12 definiert. 9(c) veranschaulicht ein Beispiel, bei dem die Trennwand 13 geneigt ist, um ihre Fläche zu vergrößern.
In 10 ist ein sechstes Beispiel des keramischen Filters gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Bei dem keramischen Filter unterscheidet sich die äußere Wand der äußersten zweiten Strömungskanäle 12 in einer Aufreihung 10d von der der anderen zweiten Strömungskanäle 12. 10(a) veranschaulicht ein Beispiel, in dem ein Abschnitt 11a der Außenumfangswand eines keramischen Stützkörpers 10a dünn gestaltet ist, um den Strömungswiderstand zu verringern. 10(b) veranschaulicht ein Beispiel, in dem der Abschnitt 11a der Außenumfangswand eines keramischen Stützkörpers 10a mit einem Öffnungs-Abdichtelement 11b mit geringem Widerstand gefüllt ist, um den Strömungswiderstand zu verringern.

Claims

Monolithischer Keramikfilter mit: einem porösen keramischen Stützkörper mit einer Vielzahl von Durchgangslöchern, die erste und zweite Strömungskanäle (11, 12) definieren, die sich in seiner Längsrichtung parallel zueinander erstrecken; Trennwänden (13) für ein Definieren der ersten und zweiten Strömungskanäle (11, 12); und keramischen Filtermembranen (10b), die nur an den inneren Umfangsflächen der Trennwände, die die ersten Strömungskanäle (11) definieren, vorgesehen sind; wobei die keramischen Filtermembranen (10b) einen Porendurchmesser haben, der kleiner als derjenige des keramischen Stützkörpers (10a) ist, so dass eine Portion einer zu behandelnden Flüssigkeit, die von einem Ende oder beiden Enden des keramischen Stützkörpers (10a) zu jedem der ersten Strömungskanäle (11) geliefert wird, die keramischen Filtermembranen (10b) durchdringt und in die Trennwände (13) eintritt, und dann aus dem keramischen Stützkörper (10a) durch die Trennwände (13) ausfliest; wobei sich zumindest eine Aufreihung (10d) oder eine Reihe von den zweiten Strömungskanälen (12) in Richtung zu der äußeren Umfangsfläche des keramischen Stützkörpers (10a) erstreckt; und offene Längsenden von jedem der Strömungskanäle, die diese Aufreihung oder Reihe (10d) der zweiten Strömungskanäle (12) bilden, mit Abdichtungselementen (10c) abgedichtet sind, die aus porösem Material mit Poren hergestellt sind, die einen Durchmesser haben, der gleich demjenigen oder kleiner als derjenige der Poren der keramischen Filtermembranen (10b) ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwände (13) für ein Definieren der ersten und zweiten Strömungskanäle (11, 12) durch Formgebung ausgebildet sind, ohne geschnitten zu werden, wobei die zweiten Strömungskanäle (12) innerhalb einer Aufreihung oder Reihe durch Trennwände (13) voneinander getrennt sind, wobei jeder zweite Strömungskanal einen eingeschlossenen Hohlraum ausbildet, der durch die Trennwände (13) und die Abdichtungselemente (10c) definiert ist.
Monolithischer Keramikfilter nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der zweiten Strömungskanäle (12) innerhalb einer Aufreihung oder Reihe geringer ist als die Anzahl der ersten Strömungskanäle (11), die andere Aufreihungen bilden.
Monolithischer Keramikfilter nach Anspruch 2, wobei die in horizontaler Richtung gemessene Breite von mindestens einem der zweiten Strömungskanäle (12) breiter als die jedes ersten Strömungskanals (11) ist, der die anderen Aufreihungen bildet.
Monolithischer Keramikfilter nach Anspruch 2 oder 3, wobei sich jeder zweite Strömungskanal (12) in Hinblick auf die Form von jedem ersten Strömungskanal (11) unterscheidet, der die anderen Aufreihungen bildet.
Monolithischer Keramikfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Trennwände (13) zwischen den ersten und zweiten Strömungskanälen (11, 12), die sich in horizontaler Richtung erstrecken, dicker sind als die Trennwände, die sich in die selbe Richtung erstrecken und nur erste Strömungskanäle (11) definieren.
Monolithischer Keramikfilter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Außenwand eines äußersten Strömungskanals der zweiten Strömungskanäle (12) dünner ist als diejenige eines äußersten Strömungskanals der ersten Strömungskanäle (11), die die anderen Aufreihungen bilden.
Monolithischer Keramikfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Trennwände (13) der zweiten Strömungskanäle (12) parallel und schräg bezüglich der Trennwände der ersten Strömungskanäle (11) sind.
Monolithischer Keramikfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Außenwand des äußersten Strömungskanals der zweiten Strömungskanäle (12) aus einem Abdichtungselement (11b) ausgebildet ist, das in Öffnungen vorgesehen ist, die an einer äußeren Umfangsfläche des keramischen Stützkörpers (10a) ausgebildet sind und außerdem feine Poren mit einem Durchmesser hat, der größer als derjenige der äußeren Umfangsfläche ist.
Monolithischer Keramikfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Breite der zweiten Strömungskanäle (12) zu der äußeren Umfangsrichtung des keramischen Stützkörpers (10a) schrittweise größer wird.
Monolithischer Keramikfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der keramische Stützkörper (10a) zusätzlich einen hohlen Abschnitt (14) hat, der die Aufreihung oder Reihe von zweiten Strömungskanälen (12) unterbricht und mit dem die Reihe oder Folge von zweiten Strömungskanälen (12) verbunden ist.
Monolithischer Keramikfilter nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei eine horizontale Trennwand (13) zwischen den zweiten Strömungskanälen (12) dünner ist, als eine horizontale Trennwand (13) zwischen den ersten Strömungskanälen (11), die die anderen Aufreihungen bilden.