JP2004523700A - ろ過部材のガスケット及びそのガスケットに嵌合されているろ過部材が一体化されているモジュール - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、流体媒体内に含まれる分子または粒子を分離処理できる一般的に膜と呼ばれるフィルタ即ち分離部材を使用している分子即ち粒子分離の技術に関する。
【0002】
本発明は、特に、そのフィルタ即ち分離部材の密封を行うことができる技術的な手段に関する。
【0003】
本発明の主題は、広範な意味では、流体媒体のろ過処理、特に、ナノフィルタリング(nanofiltering)、限外ろ過、マイクロフィルタリング(microfiltering)などの分野に特に効果的に適用される。
【背景技術】
【0004】
現在の技術では、チューブ形状のフィルタ部材を相互に位置決めできるようにする1つまたは複数の通路を提供するように構成された支持プレートに嵌合される各端部を有している金属ケースによって構成されているフィルタモジュールを使用することは周知である。従って、フィルタ部材は、ケースの内部にて互いに平行に延びており、各端部で支持プレートに漏れがないように取り付けられている。
【0005】
各フィルタ部材は、流体を処理する少なくとも1つの流路を有している。この流路は、フィルタ部材の一方の末端部分から他方の末端部分まで延在している。フィルタ部材は、支持プレートとケースと間に位置する収集体積部分内において回収される流出ろ液をフィルタ部材の外周面で得るために、流体の十字流ろ過を行う。
【0006】
フィルタ部材の末端部分と支持プレートとの間を確実にシールするために、密封ガスケットは、各支持プレートに固定された金属バックプレートによって締め付けられて配置されている。密封ガスケットは、締め付けられた際に、支持プレートとフィルタ部材との間をシールするように、エラストマーまたはゴムなどの変形可能な材料で形成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、支持プレート内に配置されているフィルタ部材の末端部分が破損することが時々ある。本出願人は、支持プレートでのフィルタ部材の破損の原因が、主に、フィルタ部材と、支持プレート及び/または締め付けバックプレートとの摩擦にあることを発見した。
【0008】
この憶測に基づいて、本出願人は、流体の流れを妨げることなく、支持プレート及び/又は締め付けバックプレートとの接触によってフィルタ部材が腐食することを回避できるように構成されたフィルタ部材用の新規な密封ガスケットを開発した。
【0009】
したがって、本発明の目的は、流動部内に位置する少なくとも1つの流体用流路を備えたチューブ形状のフィルタ部材の端部を包囲するように支持プレートの通路内に取り付けられる密封ガスケットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明によると、該密封ガスケットは、スリーブ形状であり、支持プレートの通路の高さ以上の高さを有しており、スリーブの一端部と肩部との間に画成されたフィルタ部材用の重複孔を有しており、肩部は、スリーブの他端部と協働して流体用の流路孔を画成しており、肩部は、フィルタ部材の末端部への当接部として機能する表面を有しており、肩部は、流体の循環を妨害しないように、流動部の外側にて延びるようにした寸法を有しており、重複孔は、ガスケットがクリープできるようにするために、肩部に隣接する位置に溝を備えている。
【発明の効果】
【0011】
本発明の密封ガスケットを提供することによって、フィルタ部材と、締め付けバックプレート及び支持プレートによって構成された金属部分と、の接触を回避することができる。フィルタ部材への当接を実行することによって、フィルタ部材が上流側の末端部と下流側の末端部との間に生じる圧力差の影響によって移動することが防止され、もって、フィルタ部材が移動することはなくなり金属バックプレートと接触することはない。
【0012】
本発明の範囲を限定しない例として添付図面と関連づけて示されている以下の本発明の実施例の説明から各種他の特徴が明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0013】
図1及び図2において、明らかに示されているように、本発明の主題は、種類を問わない流体の十字流ろ過処理を行う装置またはモジュール1に対して実現される。ケースまたはシリンダ2内において、モジュール1は1つのフィルタ部材から成る。該モジュール1は、一般的には、互いに平行に延びて連続するチューブ形状のフィルタ部材3から成る。フィルタ部材は、図1では軸だけで示されている。図3及び図4からさらに明らかに示されるように、各フィルタ部材3の外形の断面は、例えば六角形、或いは、図の例のように円形である。各フィルタ部材3は、該フィルタ部材3の長手軸に平行に延びている少なくとも1つの、図の例では、3つの流路31を有しており、フィルタ部材の各末端部3a、3bにて開放されている。各流路31の表面は、流路内を流れる流体媒体と接触して処理するように設計されている少なくとも1つの分離層(図示せず)で覆われている。分離層の性質は、得ようとする分離又はろ過能力の関数として選択される。
【0014】
フィルタ部材3の末端部分3a、3bは、ケース2の各端部に漏れがないように固定された支持プレート4に取り付けられている。従来のように、各支持プレート4は、ケース2の内部に取り付けられたフィルタ部材3と同数の通路5を有している。各通路5は、好ましくはテーパ形状であり、比較的小さい端部がケース2によって画成されている密閉空間の内側に向かって開いている。各通路5は、チューブ形状のフィルタ部材3の末端部を位置決めすることができる。フィルタ部材3が支持プレート4に漏れがないように取り付けられるようにするため、各通路5は、本発明に従って、密封ガスケット6に嵌合されるように構成されている。支持プレート4とケース2との間において、収集包囲部分8が画成されている。該収集包囲部分8は、ろ液、すなわちフィルタ部材3を通過した流体媒体を送出するために少なくとも1つの出口9に連通している。従来のように、各支持プレート4には、適当な手段によって、締め付けバックプレート11を取り付けることができるような構成が施されている。該締め付けバックプレート11は、良好な密封を行うために、密封ガスケット6を変形させる働きをする。
【0015】
図3乃至図5においてさらに正確に示されるように、各密封ガスケット6は、軸方向高さhを有するスリーブ形状をしている。該高さhは、支持プレート4の高さhps以上である。従って、密封ガスケット6は、支持プレート4の高さhps以上の長さにわたってフィルタ部材3を覆うことができる。従って、そのような状態の下で、フィルタ部材3が支持プレート4と接触することはない。故に、フィルタ部材3は、該部品の破損を引き起こすおそれのある摩擦又は腐食を受けることがない。
【0016】
本発明の別の特徴として、密封ガスケット6は、フィルタ部材3との重なる部分に形成されている重複孔15を有している。該重複孔15は、スリーブの一端部16と、スリーブの他端部18と協働して流体案内孔19を画成する肩部17と、の間において延びている。図3からさらに明らかなように、肩部17は、フィルタ部材3の末端部と当接する部分として機能する。この肩部17は、流体の自由流動部Scの外側において延びるような寸法の表面を提供している。図4においてさらに正確に示されているように、各フィルタ部材3は、自由流動部Sc内で延びている少なくとも1つの、図示の例では3つの流路31を有している。すなわち、この流動部Scは、流路31のすべてを含む包絡線に対応しており、もって、流動部の周囲に存在している周面はフィルタ部材の周において延びている。従って、流路31から流出する流体の流れを妨げないようにするために、肩部17は、フィルタ部材の流動部Scの外側において延びるようにした寸法となっている。
【0017】
本発明の特徴として、重複孔15は、所定の高さhp及び所定の直径dpを有する。フィルタ部材3の直径がdmであるとすると、フィルタ部材の直径dmに対する重複孔の直径dpの比(dp/dm)は0.6乃至1の範囲にあり、フィルタ部材3の直径dmに対する重複孔15の高さhpの比(hp/dm)は0.2乃至1.5の範囲にある。
【0018】
本発明の別の特徴として、流路孔即ち流体案内孔19は、所定の内径dci及び所定の内側高さhciを有する。流路孔19の内側高さhciは、流路孔の内径dciを24で割った値(dci/24)と、流路孔の内径dciを2で割った値(dci/2)との間にある。さらに、流路孔19の内径dciをフィルタ部材3の直径dmで割った比(dci/dm)は、0.77乃至0.9の範囲にある。
【0019】
本発明の特徴としては、好適な実施例において、各密封ガスケット6は、該ガスケット6の端部18から延びており所定の外径dceを有している部分を備えている。流路孔19は端部18に開口している。この所定の外径dceを有する部分は、所定高さhceの距離だけ延びており、外側カラー21を形成している。従って、このカラー21は、この全高さ方向にわたって、一定の直径を有する。フィルタ部材の直径dmに対するカラー21の直径dceの比(dce/dm)は、1.1乃至2の範囲内にある。
【0020】
本発明の特徴としては、好適な実施例によれば、各バックプレート11は、各通路5と向き合った状態で、隣接する支持プレート4に面するバックプレート11の主要表面の一方に形成された皿穴23を有する。各皿穴23は、バックプレート11に形成された貫通穴24と連通しており、密封ガスケット6を収容するようになっている。詳しくは、各皿穴23は、スリーブのカラー21の少なくとも一部を収容するために、端部18から延びているガスケット6を収容するように構成されている。本発明の特徴としては、実施例において、皿穴23の高さhlに対する外側カラー21の高さhceの比(hce/hl)は1.5乃至10の範囲にある。
【0021】
本発明の別の特徴として、各密封ガスケット6は、その外側に、カラー21から延びているテーパ形状の第1部分25と、端部16まで延びているテーパ形状の第2部分26と、を有する。端部16には重複孔15が開口している。
【0022】
本発明の特徴としては、実施例において、第1テーパ部分25は、最大外径dpc1maと、最小外径dpc1miと、外側高さhpc1と、を有する。第1テーパ部分25の外側高さhpc1は、フィルタ部材の直径dmを20で割った値(dm/20)とフィルタ部材の直径dmを5で割った値(dm/5)との間にある。
【0023】
本発明の別の特徴としては、好適な実施例において、カラーの直径dceに対する第1テーパ部分25の最大外径dpc1maの比(dpc1ma/dce)は0.77乃至1の範囲にあり、第1テーパ部分25の最大外径dpc1maに対する第1テーパ部分25の最小外径dpc1miの比(dpc1mi/dpc1ma)は0.83乃至1の範囲にある。
【0024】
本発明の別の特徴としては、好適な実施例において、第2テーパ部分26は、第1テーパ部分25の最小外径dpc1miに等しい最大外径dpc2maを有している。この第2テーパ部分26は、また、所定の最小外径dpc2mi及び所定の外側高さhpc2を有する。第2テーパ部分26の最小外径dpc2miに対する重複孔15の直径dpの比(dp/dpc2mi)は0.8乃至1の範囲にあり、フィルタ部材3の直径dmに対する第2テーパ部分26の高さhpc2の比(hpc2/dm)は0.2乃至1.5の範囲にある。
【0025】
本発明の別の特徴としては、密封ガスケット6の構成材料がクリープできるようにするために、重複孔15は、肩部17に隣接した位置に溝28を有する。従って、バックプレート11が支持プレート4上に締め付けられたとき、ガスケット材料の一部がフィルタ部材の流動部Scを塞がずに溝28の内部にクリープすることができる。
【0026】
本発明の特徴としては、好適な実施例において、溝28は、所定の直径dg及び所定の高さhgを有しており、フィルタ部材の直径dmに対する溝の直径dgの比(dg/dm)が1乃至1.5の範囲にあり、流路孔19の内側高さhciに対する溝の高さhgの比(hg/hci)が0.2乃至1の範囲にある。
【0027】
上記例では、各支持プレート4は連続するガスケット6を有している。各ガスケット6は各通路5に取り付けられている。本発明の特徴としては、特に図6に示された実施例において、支持プレート4に取り付けられる連続する密封ガスケット6は、連結帯30で相互に連結されて、単体の部品を構成できるようにすることができる。各連結帯30は、所定の高さhmpを有しており、カラー21の高さhceに対する高さhmpの比(hmp/hce)が0.2乃至1の範囲にある。
【0028】
本発明は、上記実施例に限定されず、本発明の範囲を超えない範囲においての上記実施例の各種変形例が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本発明の実施例における密封ガスケットを使用しているフィルタモジュールの縦断面図。
【図2】図1の実質的にII−II線の方向に見たときのフィルタモジュールの側面図。
【図3】各末端部分が本発明の密封ガスケットに嵌合されているフィルタ部材を示す図。
【図4】図3の実質的にIV−IV線の方向に見たときの本発明の特徴を示しているフィルタ部材の拡大側面図。
【図5】本発明の実施例における各種特徴を備えている密封ガスケットの拡大図。
【図6】本発明に係わる連続する密封ガスケットを示す図。
【符号の説明】
【0030】
Sc 流動部
31 流体流路
3 フィルタ部材
4 支持プレート
5 通路
16 一端部
17 肩部
15 重複孔
19 流路孔
28 溝
Claims (11)
- 流動部(Sc)内で延びている少なくとも1つの流体流路(31)を備えたチューブ形状のフィルタ部材(3)の端部を包囲するように支持プレート(4)の通路(5)内に取り付けられるスリーブ形状の密封ガスケットであって、前記密封ガスケットは、
前記支持プレート(4)の前記通路(5)の高さ(hps)以上の高さ(h)を有しており、
前記スリーブの一端部(16)と肩部(17)との間に画成された前記フィルタ部材(3)用の重複孔(15)を有しており、前記肩部は、前記スリーブの他端部と協働して流体用の流路孔(19)を画成しており、前記肩部(17)は、前記フィルタ部材の末端部への当接部として機能する表面を有しており、前記肩部は、流体の循環を妨げないように、前記流動部(Sc)の外側にて延びるようにした寸法を有しており、前記重複孔(15)は、前記ガスケットがクリープできるようにするために、前記肩部(17)に隣接する位置に溝(28)を備えていることを特徴とする密封ガスケット。 - 前記溝(28)は直径(dg)及び高さ(hg)を有しており、前記フィルタ部材(3)の直径をdm、前記流路孔(19)の高さをhciとすると、前記フィルタ部材の直径に対する前記溝の直径の比(dg/dm)が1乃至1.5の範囲にあり、前記流路孔の高さに対する前記溝の高さの比(hg/hci)が0.2乃至1の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の密封ガスケット。
- 前記重複孔(15)は高さ(hp)及び直径(dp)を有しており、前記フィルタ部材(3)の直径をdmとすると、前記フィルタ部材の直径に対する前記重複孔の直径の比(dp/dm)が0.6乃至1の範囲にあり、前記フィルタ部材の直径に対する前記重複孔の高さの比(hp/dm)が0.2乃至1.5の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の密封ガスケット。
- 前記流路孔(19)は内径(dci)と内側高さ(hci)とを有し、前記内側高さは、前記流路孔の内径を24で割った値(dci/24)乃至前記流路孔の内径を2で割った値(dci/2)の範囲にあり、前記フィルタ部材の直径に対する前記流路孔の内径の比(dci/dm)が0.77乃至0.9の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の密封ガスケット。
- 前記スリーブは、外側カラー(21)を形成するために、端部(18)から高さ(hce)の距離だけ延びている直径(dce)の外側部分を有しており、前記端部(18)には前記流路孔(19)が開口しており、前記フィルタ部材の直径に対する前記外側部分の直径の比(dce/dm)が1.1乃至2の範囲にあり、前記支持プレート(4)に固定されるためのバックプレート(11)内に形成されておりガスケットを収容する皿穴(23)の高さをhlとすると、前記皿穴の高さに対する前記外側部分の高さの比(hce/hl)が1.5乃至10の範囲にあることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の密封ガスケット。
- 前記スリーブの外側は、前記カラー(21)から延びている第1テーパ部分(25)と、前記端部(16)まで延びている第2テーパ部分(26)とを有しており、前記端部(16)には前記重複孔(15)が開口していることを特徴とする請求項5に記載の密封ガスケット。
- 前記第1テーパ部分(25)は、最大外径(dpc1ma)と、最小外径(dpc1mi)と、前記フィルタ部材の直径を20で割った値(dm/20)乃至前記フィルタ部材の直径を5で割った値(dm/5)の範囲にある外側高さ(hpc1)とを有しており、前記外側部分の直径に対する前記第1テーパ部分の最大外径の比(dpc1ma/dce)が0.77乃至1の範囲にあり、前記第1テーパ部分の最大外径に対する前記第1テーパ部分の最小外径の比(dpc1mi/dpc1ma)が0.83乃至1の範囲にあり、
前記第2テーパ部分(26)は、前記第1テーパ部分(25)の最小外径(dpc1mi)に等しい最大外径(dpc2ma)と、最小外径(dpc2mi)と、外側高さ(hpc2)とを有しており、前記第2テーパ部分の最小外径に対する前記重複孔の直径の比(dp/dpc2mi)が0.8乃至1の範囲にあり、前記フィルタ部材の直径に対する前記第2テーパ部分の外側高さの比(hpc2/dm)が0.2乃至1.5の範囲にあることを特徴とする請求項6に記載の密封ガスケット。 - 連結帯(30)によって相互に連結されている請求項1に記載の連続するガスケット(6)から成ることを特徴とする多数の密封ガスケット。
- 前記連結帯(30)は、高さ(hmp)を有し、前記外側部分の高さに対する前記連結帯の高さの比(hmp/hce)が0.2乃至1の範囲にあることを特徴とする請求項8に記載の多数の密封ガスケット。
- 各末端部が支持プレート(4)によって支持されている少なくとも1つのフィルタ部材(3)から成り、前記支持プレートは通路(5)を備えており、前記支持プレートにはバックプレート(11)が固定されており、前記バックプレートは、各フィルタ部材(3)のために設けられている皿穴(23)を備えており、
前記支持プレート(4)の前記各通路(5)のために、請求項1乃至7のいずれかに記載のガスケット(6)を備えていることを特徴とするフィルタモジュール。 - 各末端部が支持プレート(4)によって支持されている少なくとも1つのフィルタ部材(3)から成り、前記支持プレートは通路(5)を備えており、前記支持プレートにはバックプレート(11)が固定されており、前記バックプレートは、各フィルタ部材(3)のために設けられている皿穴(23)を備えており、
請求項1乃至7のいずれかに記載のガスケット(6)、又は、前記支持プレート(4)にそれぞれ嵌合されている請求項8に記載の多数のガスケットを備えていることを特徴とするフィルタモジュール。
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