JP2022550352A - 高粘度流体の連続ろ過用自浄装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
異物を含んだ粘性流体から異物を連続ろ過する方法は、異物を含んだ粘性流体を、互いに実質的に平行に所定の第1間隙で設けられた、第1円筒体である非孔あき面と、第2円筒体である孔あき面との間に送り込み、前記非孔あき面と前記孔あき面とを、所定の相対速度で互いに関して移動させ、前記第2円筒体は、前記第1円筒体の孔あき面に向かって前記第1間隙内に突出する長さ方向フィンを1個以上備えることにより、前記フィンの突出端と前記孔あき面との間に第1間隙を形成することによって、前記異物を含んだ粘性流体を、前記相対速度に実質的に平行な方向に移動させて、前記異物を含んだ粘性流体の前記孔あき面近傍でのせん断速度を、前記相対速度に実質的に平行な方向に発生させる。【選択図】図4C
Description
本発明は、粘性流体から異物を連続ろ過装置の分野、より具体的には、こうした連続ろ過用自浄装置に関する。
異物を含んだポリマー材料の溶融体等の粘性流体から異物をろ過する従来の装置は、複数個の孔を有するろ過部材を備えるのが通常である。孔は、粘性流体の通過を許し、異物の通過を阻止するようになっているのが通常である。ろ過工程中、異物は、ろ過部材の面に堆積してろ過部材の孔を塞ぐ。
従来装置の中には、ろ過部材をかき取ることにより、孔から堆積した異物を落とすようにした金属ブレードを備えるものがある。しかしながら、金属ブレードによりろ過部材をかき取ると、ろ過部材を傷付けることがあり、その結果、金属ブレード及び/又はろ過部材を頻繁に交換する必要がある。この他の従来装置の中には、ろ過済み粘性流体を逆流させることにより、孔を塞ぐ異物を除去してろ過部材を清浄するものがある。しかしながら、これは、既にろ過した粘性流体の浪費であり、及び/又はろ過工程を中断する必要がある。
このため、粘性流体の連続ろ過用自浄装置が、長年に亘って要望されている。
本発明の一観点によれば、異物を含んだ粘性流体から異物を連続ろ過する方法が提供され、このろ過方法は、異物を含んだ粘性流体を、互いに実質的に平行に所定の第1間隙で設けられた非孔あき面と孔あき面との間に送り込むことにより、前記異物を含んだ粘性流体を前記第1間隙に沿った長さ方向に移動させ、前記非孔あき面と前記孔あき面とを、所定の相対速度で互いに関して移動させることにより、前記異物を含んだ粘性流体を、前記相対速度に実質的に平行な方向に移動させて、前記異物を含んだ粘性流体の前記孔あき面近傍でのせん断速度を、前記相対速度に実質的に平行な方向に発生させる、異物を含んだ粘性流体から異物を連続ろ過する方法において、前記孔あき面は、第1長さ方向中心軸線を有する第1円筒体として構成され、前記非孔あき面は、前記第1長さ方向中心軸線と一致する第2長さ方向中心軸線を有する第2円筒体として構成され、前記第1及び第2円筒体は、重なり合い、前記相対速度は、回転速度であり、前記第1間隙は、環状間隙であり、前記第2円筒体は、前記第1円筒体の孔あき面に向かって前記第1間隙内に突出する長さ方向フィンを1個以上備えることにより、前記フィンの突出端と前記孔あき面との間に第2間隙を形成し、前記第2間隙は、前記第1間隙よりも小であるようにしてよい。この方法は、さらに、前記孔あき面近傍の前記異物を含んだ粘性流体の層が、前記孔あき面の貫通孔を通過して前記孔あき面の反対側に流れ、前記貫通孔の大きさよりも大きさが大である異物が、前記相対速度に実質的に平行な方向に流れるように、前記相対速度、前記圧力及び前記第2間隙での平均せん断速度を制御し、前記相対速度は、前記第1及び第2円筒体の表面に対して接線方向に、かつ前記第2円筒体の第2長さ方向軸線及び前記第1円筒体の第1長さ方向軸線に対して直角に向かわせてもよい。
幾つかの実施形態では、このろ過方法は、さらに、前記孔あき面近傍での前記粘性流体の流れを、実質的に層状に維持しながら、前記第2間隙内での前記異物を含んだ粘性流体の、前記相対速度に実質的に平行な方向における平均速度が、孔あき面に向かう前記異物を含んだ粘性流体の平均速度よりも50倍以上速くなり、さらに、前記第2間隙内の平均せん断速度が、50(1/s)以上となるように、前記相対速度、前記圧力及び前記第2間隙での平均せん断速度を制御してよい。
幾つかの実施形態では、前記貫通孔は、各々が長寸法と短寸法と有するスロットであり、前記スロットの長寸法は、前記相対速度に対して実質的に直角であって前記第1円筒体の長さ方向中心軸線と平行に実質的に沿う。
幾つかの実施形態では、前記第2円筒体の回転速度は、所定の回転速度加速で第1期間増加し、次いで、より低い割合で、所望の回転速度に減速することにより、孔あき面からの異物の掃除効果を瞬間的に増加してよい。
幾つかの実施形態では、このろ過方法は、前記異物を含んだ粘性流体の真さにろ過中に、前記異物を含んだ粘性流体側に向かって、ろ過済み粘性流体を圧力噴射することにより、前記第2間隙でのせん断速度を維持しながら、前記孔あき面の反対側でのろ過済み粘性流体の圧力を、前記異物を含んだ粘性流体の真さにろ過中に、前記異物を含んだ粘性流体側での前記異物を含んだ粘性流体の圧力と好ましくは実質的に同じ度合まで増加してよい。
幾つかの実施形態では、前記孔あき面は、複数個の溝を備え、前記溝の深さは、前記スロットの短寸法よりも短く、前記溝の少なくとも1個は、前記スロットの少なくとも1個を横断して形成される。
幾つかの実施形態では、前記貫通孔は、前記第1円筒体の円周及び全長に沿う、少なくとも1個の長さ方向ろ過部に沿って、設けられる。
幾つかの実施形態では、前記第1円筒体は、前記第2円筒体内に設けられる。
幾つかの実施形態では、前記第2円筒体は、前記第1円筒体内に設けられる。
幾つかの実施形態では、前記環状間隙が、前記第1長さ方向中心軸線に沿って減少するように、前記環状間隙は、前記第1円筒体が前記第1長さ方向中心軸線に沿って先細になるか、又は、前記第2円筒体が前記第2長さ方向中心軸線に沿って先細になるかの、少なくとも一方により、共通する回転軸線に沿って先細になる。
幾つかの実施形態では、前記第1円筒体又は前記第2円筒体の一方は、前記長さ方向中心軸線に沿って設けられた、少なくとも1箇所の螺旋状羽根部を前記少なくとも1個の長さ方向ろ過部の下流に備え、前記螺旋状羽根部は、前記環状間隙内に突出する。
本発明のもう一つの観点によれば、粘性流体から異物を連続ろ過する装置が提供され、このろ過装置は、第1長さ方向中心軸線を有し、少なくとも1個のろ過部を備える第1円筒体であって、前記少なくとも1個のろ過部は、周面に沿って複数個の孔を有する第1円筒体と、前記第1円筒体の第1長さ方向中心軸線と一致する第2長さ方向中心軸線を有する第2円筒体とを備えるとよい、粘性流体から異物を連続ろ過する装置において、前記第1円筒体は、前記第1円筒体と前記第2円筒体との間に、環状間隙が形成られるように、前記第2円筒体と重なり合って前記第2円筒体に対して回転できるようになっており、環状間隙は、前記粘性流体を収容できるようになっており、前記第2円筒体は、前記第1円筒体の孔あき面に向かって、前記第2円筒体から前記環状間隙内へ突出する長さ方向フィンを1個以上備えることにより、前記フィンの突出端と前記孔あき面との間に第2間隙を形成し、前記第2間隙は、前記環状間隙よりも小であるとよい。
幾つかの実施形態では、このろ過装置は、さらに、少なくとも1個の回転モータであって、前記第1円筒体及び前記第2円筒体の一方と接続され、前記第1円筒体及び前記第2円筒体の前記一方を、制御された速度で回転するようになっている回転モータを備える回転手段と、前記回転手段と連携する制御手段であって、前記第1円筒体と前記第2円筒体との間の相対回転を、前記制御された速度に従って、前記回転手段により制御する制御手段とを備える。
幾つかの実施形態では、前記第1円筒体は、前記第2円筒体内に設けられる。
幾つかの実施形態では、前記第2円筒体は、前記第1円筒体内に設けられる。
幾つかの実施形態では、前記孔は、各々が長寸法と短寸法と有するスロットであり、前記スロットの長寸法は、前記第1円筒体の第1長さ方向中心軸線に実質的に沿う。
幾つかの実施形態では、このろ過装置は、前記穴あき面の反対側に設けた少なくとも1個のノズルであって、前記異物を含んだ粘性流体の真さにろ過中に、ろ過済み流体側に向かって前記孔あき面の反対側からろ過済み粘性流体の圧力噴流をもたらすようになっているノズルを備える。
幾つかの実施形態では、前記第1円筒体は、さらに、複数個の溝を前記第1円筒体の周面に備え、前記溝の深さは、前記スロットの短寸法よりも小である。
幾つかの実施形態では、前記溝の少なくとも1個は、前記スロットの少なくとも1個を横断して形成される。
幾つかの実施形態では、前記少なくとも1個の長さ方向ろ過部は、前記第1円筒体の第1端から下流に所定距離を置いて設けられる。
前記環状間隙が、前記第1長さ方向中心軸線に沿って減少するように、前記環状間隙は、前記第1円筒体が前記第1長さ方向中心軸線に沿って先細になるか、又は、前記第2円筒体が前記第2長さ方向中心軸線に沿って先細になるかの、少なくとも一方により、共通する回転軸線に沿って先細になる。
幾つかの実施形態では、前記第1円筒体は、前記第1長さ方向中心軸線に沿って設けられた螺旋状羽根部を、少なくとも1箇所に備え、前記螺旋状羽根部は、前記環状間隙内に突出する。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置は、さらに、洗浄手段を備え、前記洗浄手段は、複数個の注入孔及び/又はスロットを有する、少なくとも1個の洗浄注入器と、前記少なくとも1個の洗浄注入器と流体的に連動する洗浄管であって、前記少なくとも1個の洗浄注入器にろ過済み粘性流体を送るようになっている洗浄管とを備え、前記少なくとも1個の洗浄注入器は、前記第1円筒体の前記少なくとも1個の長さ方向ろ過部の少なくとも一部に沿って延びる寸法で設けられ、回転する前記第1円筒体に向うろ過済み粘性流体を、回転する前記第1円筒体の反対側に向かって前記孔を通じて注入するようになっている。
本発明のもう一つの観点によれば、粘性流体から異物を連続ろ過する装置が提供され、このろ過装置は、第1長さ方向中心軸線を有してよく、少なくとも1個のろ過部を備える第1円筒体であって、前記少なくとも1個のろ過部は、周面に沿って複数個の孔を有する第1円筒体と、前記第1円筒体の第1長さ方向中心軸線と一致する第2長さ方向中心軸線を有する第2円筒体とを備えるとよい、粘性流体から異物を連続ろ過する装置において、前記第1円筒体は、前記第1円筒体と前記第2円筒体との間に、環状間隙が形成されるように、前記第2円筒体と重なり合って前記第2円筒体に対して回転できるようになってよく、環状間隙は、前記粘性流体を収容できるようになってよく、前記少なくとも1個の長さ方向フィンは、前記第2円筒体に、前記第1円筒体に設けた少なくとも1個の長さ方向ろ過部の位置に対応する位置に設けられてよく、前記少なくとも1個の長さ方向フィンは、前記第2円筒体から前記環状間隙内に前記第1円筒体に向かって突出する少なくとも1個の長さ方向フィンであってよく、前記少なくとも1個の長さ方向フィンは、前記第2長さ方向中心軸線と一致し、前記少なくとも1個の長さ方向ろ過部の全長の少なくとも一部に沿って延びる長さ方向フィンと、前記第1円筒体の第1長さ方向中心軸線に沿って設けられた少なくとも1箇所の螺旋状羽根部であって、前記環状間隙内に突出する螺旋状羽根部とを備えてよい。
本発明のもう一つの観点によれば、粘性流体から異物を連続ろ過する装置が提供され、このろ過装置は、第1長さ方向中心軸線を有してよく、少なくとも1個のろ過部を備える第1円筒体であって、前記少なくとも1個のろ過部は、周面に沿って複数個の孔を有する第1円筒体と、前記第1円筒体の第1長さ方向中心軸線と一致する第2長さ方向中心軸線を有する第2円筒体とを備えるとよい、粘性流体から異物を連続ろ過する装置において、前記第2円筒体は、前記第1円筒体と前記第2円筒体との間に、環状間隙が形成されるように、前記第1円筒体に対して重なり合い回転可能になっているとよく、前記環状間隙は、前記粘性流体を収容可能になっているとよい。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置は、少なくとも1個の回転モータを有する回転手段であって、前記回転モータは、前記第2円筒体に接続されて前記第2円筒体を所定の回転速度で回転するようになっている回転手段と、前記回転手段を制御する制御手段であって、前記所定の回転速度に応じて前記回転手段により前記第2円筒体の回転を制御するようになっている制御手段とを備える。
幾つかの実施形態では、前記第1円筒体は、前記第2円筒体内に設けられる。
幾つかの実施形態では、前記第2円筒体円筒体は、前記第1円筒体内に設けられる。
幾つかの実施形態では、前記孔は、各々が長寸法と短寸法とを有するスロットである。
幾つかの実施形態では、前記スロットは、長寸法が、前記第1円筒体の第1中心軸線に沿っている。
幾つかの実施形態では、前記第1円筒体は、さらに、複数個の溝を前記第1円筒体の周面に沿って備え、前記溝の深さは、前記スロットの短寸法よりも小である。
幾つかの実施形態では、前記溝の少なくとも1個は、前記スロットの少なくとも1個を横断して形成される。
幾つかの実施形態では、前記少なくとも1個の長さ方向ろ過部は、前記第1円筒体の第1端から下流に所定距離を置いて設けられる。
幾つかの実施形態では、前記第1円筒体は、前記環状間隙が、前記第1長さ方向中心に沿って減少するように、前記第1長さ方向中心軸線に沿って先細になっている。
幾つかの実施形態では、前記第2円筒体は、前記環状間隙が、前記第2長さ方向中心に沿って減少するように、前記第2長さ方向中心に沿って先細になっている。
幾つかの実施形態では、前記第2円筒体は、前記第2円筒体から前記環状間隙内に前記第1円筒体に向かって突出する、少なくとも1個の長さ方向フィンを備え、前記少なくとも1個の長さ方向フィンは、前記第2長さ方向中心軸線に沿い、前記少なくとも1個の長さ方向ろ過部の全長の少なくとも一部に沿って延びる。
幾つかの実施形態では、前記第2円筒体は、前記第1長さ方向中心軸線に沿って設けられた、少なくとも1箇所の螺旋状羽根部を備える。
本発明のもう一つの観点によれば、粘性流体から異物を連続ろ過する装置が提供され、このろ過装置は、第1長さ方向中心軸線を有してよく、少なくとも1個のろ過部を備える第1円筒体であって、前記少なくとも1個のろ過部は、周面に沿って複数個の孔を有する第1円筒体と、前記第1円筒体の第1長さ方向中心軸線と一致する第2長さ方向中心軸線を有する第2円筒体とを備えるとよい、粘性流体から異物を連続ろ過する装置において、前記第2円筒体は、前記第1円筒体と前記第2円筒体との間に、環状間隙が形成られるように、前記第1円筒体と重なり合って前記第1円筒体に対して回転できるようになってよく、前記環状間隙は、前記粘性流体を収容できるようになってよく、前記第2円筒体には、前記第1円筒体に設けた少なくとも1個の長さ方向ろ過部の位置に対応する位置に、少なくとも1組の長さ方向フィンが、設けられてよく、前記少なくとも1個の長さ方向フィンは、前記第2円筒体から前記環状間隙内に前記第1円筒体に向かって突出する少なくとも1個の長さ方向フィンであってよく、前記少なくとも1個の長さ方向フィンは、前記第2長さ方向中心軸線と一致し、前記少なくとも1個の長さ方向ろ過部の全長の少なくとも一部に沿って延びてよく、前記第2円筒体の第2長さ方向中心軸線に沿って、少なくとも1箇所の螺旋状羽根部が、前記環状間隙に突出するとよい。
本発明のこれら、追加の、並びに/又はその他の構成上の特徴及び/若しくは特有の効果は、以下に記載する詳細な説明に記載してあるが、下記の詳細な説明から推察可能、及び/又は本発明の実施を通じて会得できる場合もある。
本発明の実施形態をよりよく理解でき、本発明の実施形態を実施できるように、単なる例示として、添付図面を参照していただくが、添付図面では、全図を通じて対応する部材又は部分は、同じ符号で示してある。添付図面において、
図示の簡明化及び明確化のため、添付図面に示した部材は、必ずしも寸法通りに描いてはいないことに留意されたい。例えば、図示の部材の幾つかは、明確化のため、他の部材に比べて誇張して示す場合がある。さらに、適切と考える場合には、添付図面では、対応するものを示すのに、参照符号を繰り返し使用する場合がある。
以下の記載では、本発明の幾つかの特徴を説明する。説明のため、具体的な構造及び詳細を記載して、本発明が十分に理解できるようにする。しかしながら、本発明は、以下に具体的に記載する事項通りでなくても、実施可能であることも当業者には明らかである。さらに、本発明を阻害しないように、周知の事項を省き又は簡明化することがあり得る。添付図面の具体的な参照に関し、図示の具体的事項は、単なる例示であって、本発明を例示的に説明する目的のためのみのものであり、本発明の原理及び概念的な特徴を容易に理解できる説明となるのに最も有効であると思われる事項を提供するために提示するものであることを強調する。この点、本発明の基本的理解にとって必要となる以上に詳細に本発明の構成上の詳細を示す意図はない。添付図面を参照しながらの説明により、本発明の幾つかの形態は、どのように実際的に具体化できるかが当業者には明らかとなる。
本発明の少なくとも1個の実施形態を、詳細に説明する前に、本発明は、その適用において、以下に説明し、又は添付図面に図示する構造及び構成要素の構成に限定されないことを理解されたい。本発明は、ここに開示する実施形態を組み合わせるだけでなく、種々の態様で実行又は実施可能な他の実施形態にも適用可能である。ここに記載する表現及び用語は、説明のためであり、限定的なものとしてみなすべきでないことも、理解されたい。
図1A、1B、1C、1D及び1Eを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、粘性流体から異物を連続ろ過する装置100の概略図を、各々示してある。
図1A及び1Cの各々には、連続ろ過装置100及び連続ろ過装置100’の斜視図を示してある。図1Bには、連続ろ過装置100の斜視図が示してあり、第2円筒体120により隠されている第1円筒体110の部分が、点線で示してある。図1D及び1Eの各々には、連続ろ過装置100の長さ方向断面A-A’及び横断面B-B’を示してあり、長さ方向断面A-A’及び横方向断面B-B’は、図1Aに定義されている。
連続ろ過装置100は、第1長さ方向中心軸線112を持つ第1円筒体110と、第2長さ方向中心軸線122を持つ第2円筒体120とを備えていてよい。第1円筒体110と第2円筒体120とは、第1長さ方向中心軸線112が、第2長さ方向中心軸線122と一致し、第1円筒体110と第2円筒体120との間に、環状間隙130が形成されるように(例えば、図1A、1B、1C、1D及び1Eに示すように)、重なり合っているとよい。
種々の実施形態において、第1円筒体110が、第2円筒体120内に設けられてもよいし(例えば、図1A、1B、1D及び1Eに示すように)、第2円筒体120が、第1円筒体110内に設けられてもよい(例えば、図1Cに示すように)。
第1円筒体110と第2円筒体120との間にある環状間隙130は、粘性流体を受け入れることができるようになっているとよい。粘性流体とは、例えば、ポリマー材料の溶融体であってよい。ポリマー材料の溶融体は、例えば、複数個の異物を含んでもよい。異物とは、例えば、鉱物、金属又は繊維等の硬質固形粒子である。この他の実施形態として、異物は、エラストマー、又は粘性流体よりも融点が高い異物ポリマー等の軟質半固形粒子である。
第1円筒体110は、回転自在に支持されて、第2円筒体120に対して、第1長さ方向中心軸線112を中心として回転できるようになっているとよい(例えば、図1A、1B、1D及び1Eにおいて矢印112aで示すように)。
第1円筒体110には、複数個の孔116が、第1円筒体110の円周部の少なくとも一部に設けられているとよい。これら孔116は、第1円筒体110の少なくとも1個の長さ方向ろ過部113に沿って(例えば、第1長さ方向中心軸線112に沿う方向に)設けてよい。例えば、図1B及び1Cの各々には、穴116が形成された第1円筒体110の円周部の拡大図110a、110bが、示してある。
種々の実施形態において、第1円筒体110における穴116の形状及び/若しくは寸法、孔間の距離、並びに/又は孔116の配置形態は、異物が孔を通過するのを防ぎつつ、粘性流体を所望の流量で得られるように定めてよい。
実施形態の幾つかでは、孔116は、第1円筒体110の内面111aでの孔116の開口116aが、第1円筒体110の外面111bでの孔116の開口116bよりも大となるように、半径方向が徐々に狭くなっていてもよい。
図1F及び1Gを参照すると、これらの図には、本発明の実施形態の幾つかにおける、粘性流体から異物を連続ろ過する装置100の構成と、連続ろ過装置100の動作過程とが、より詳細に図示してある。
図1F及び1Gは、それぞれ、連続ろ過装置100の長さ方向断面A-A’及び横断面B-B’を示し、長さ方向断面A-A’及び横断面B-B’は、図1Aに定義されている。
図1Hについても参照すると、本発明の種々の実施形態による、粘性流体から異物を連続ろ過する装置100の第1円筒体110に形成した、孔116の一つにおける粘性流体に関する速度成分について部分概略図が示してある。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置100は、ハウジング140と、回転手段150と、制御手段160とを備えていてもよい。
ハウジング140は、ハウジング140内に取り付けられるようにされた第1円筒体110と第2円筒体120とを収容するようになっているとよい。回転手段150は、第1円筒体110に接続された回転モータを少なくとも備え、第1円筒体110を回転できるようにされるとよい。制御手段160は、回転手段150と連動するとよく、さらに、回転手段150により第1円筒体110の回転を制御するように構成されるとよい。
幾つかの実施形態では、異物を含んだ粘性流体90(例えば、異物を含んだポリマー材料溶融体)は、第1円筒体110と第2円筒体120との間の環状間隙130に供給されるとよい。例えば、第2円筒体120が、供給開口124を第2円筒体の第1端120aに1個以上備えるとよく、少なくとも1個の供給開口124が、管状間隙130と流体接続し、異物80を含んだ粘性流体を環状間隙130に供給することができるように(例えば、図1Fに示すように)なっているとよい。
異物を含んだ粘性流体90を環状間隙130に連続的に供給することにより、異物を含んだ粘性流体90が、環状間隙130の第1端130aと第2端130b間の長さ方向132に環状間隙130に沿って移動されるため、粘性流体の長さ方向流132aを生じさせる。
孔あき面近傍の、異物を含んだ粘性流体90が、実質的に層状の接線方向流を維持することにより、(例えば、粘性流体の長さ方向流132aとともに)粘性流体の半径方向流134aを生じさせながら、環状間隙130内に生ずる圧力により、(例えば、少なくとも、引き込み圧力、及び所望流量での異物を含んだ粘性流体90の連続的引き込みにより)異物を含んだ粘性流体90が移動されて、孔あき面に向って半径方向134に流れるようにしてもよい。こうして、環状間隙130内の圧力により、粘性流体は、第1円筒体110の円周部に形成された孔116を通過する。孔116により、異物は、孔を通過することが阻まれるため、粘性流体から異物がろ過され、異物を環状間隙130内に滞留させる。ろ過済み粘性流体92は(例えば、異物を含まないまま、又は実質的に異物を含まないまま)、例えば、第1円筒体110の第2端110bから、ろ過済み粘性流体取り出し手段170を使用して、制御可能に取り出される。
第1円筒体110は、回転手段150により、第1長さ方向中心軸線112を中心として連続的に回転されることにより、粘性流体の層状の接線方向つれまわり流136aを(例えば、粘性流体の長さ方向流及び半径方向流に加えて)、環状間隙130内で環状間隙の接線方向136に生じさせてもよい。回転する第1円筒体110と静止している第2円筒体120との間には、接線方向速度勾配が生ずる。回転する第1円筒体110の表面から層をなして離れている異物粒子は、回転する第1円筒体110の表面よりも順次低い接線方向速度で引きずられるので、回転する第1円筒体110を中心とする自掃接線方向相対運動136bを生じ、異物粒子が、接線方向に(例えば、接線方向136に)円運動するとともに、取出し口120bに向かって長さ方向に(例えば、長さ方向132に)下降するとともに、第1円筒体110の表面に向かう(例えば、半径方向134へ)運動を行う。第1円筒体110の表面にある、孔116よりもサイズが大きい異物粒子は、回転する第1円筒体110の表面と接触しても、第1円筒体110の回転速度が、維持され、及び/又は、回転する第1円筒体110の表面近傍の所望せん断速度が維持される限り(例えば、後述するように)、回転運動を継続する。本発明の種々の実施形態では、半径方向への粘性流体の流れは、孔あき面に向かう動きと孔あき面での通過を維持しながら、孔あき面を通過しない残りの流体は、既述のように、例えば、図1G及び1Hにおける矢印136aのように、実質的に層流を維持する。
合成樹脂溶融体の典型的な粘度は、溶融処理温度では、せん断速度100(1/s)で、最小値が0.1Pa/sであり、2乃至3桁は大きい(10,000Pa/sまで)。粘度が大きいと、粘性力が、支配的となる一方で、慣性力(重力又は遠心力)が、相対的に無視できることが、当業界で知られている。粘性力に対する慣性力の比は、レイノルズ数(Re)として知られており、Reが低い流れは、流れ形態が円滑な層と同様な層流となるのに対し、Reが約2900以上であると、流れは、乱流となる。ポリマー溶融体を処理する分野では、粘性が高いと、流れは、円滑な、渦無し層流となる。本発明の種々の実施形態では、例レイノルズ数は、Re<1、すなわち、安定した層流範囲に十分保たれる。
第1円筒体110の表面にある、孔116よりもサイズが大きい異物粒子は、回転する第1円筒体110の表面と接触しても、第1円筒体110の回転速度が、維持され、及び/又は、回転する第1円筒体110の表面近傍の所望せん断速度が維持される限り(例えば、後述するように)、回転運動を継続する。
第1円筒体110の回転速度、これにより生ずる接線方向つれまわり流136a及び/又は自掃接線方向相対運動136bにより、第1円筒体110への異物の付着が大幅に少なくなり、異物による孔116の詰りを著しく低減する(例えば、少なくとも、自掃接線方向相対運動136bにより)ので、自浄又は自掃作用をもたらしてもよい。幾つかの実施形態では、自掃接線方向相対運動136bは、孔116が形成された第1円筒体110のろ過部分113の全体に沿って生じさせてもよい。このようにして、第1円筒体110の自浄又は自掃作用が、ろ過部分113の全体に同時に働く。
自浄又は自掃作用は、第1円筒体110の表面近傍の粘性流体のせん断速度により生じさせてもよい。幾つかの実施形態において、第1円筒体110の表面近傍では、せん断速度は、第1円筒体110の回転速度と環状間隙130の寸法とにより、少なくとも影響を受けることがある。環状間隙130内で、平均せん断速度が、例えば、50(1/s)以上、例えば、100乃至500(1/s)であると、自浄又は自掃作用が働くことがある。
通常、第1円筒体110の回転速度を制御して、第1円筒体110の表面近傍の粘性流体(例えば、接線方向つれまわり流136aによるもの)の接線方向速度が、粘性流体の半径方向平均速度(例えば、半径方向流134aによるもの)よりも著しく高くなるようにするとよい。幾つかの実施形態では、回転速度を、半径方向平均速度に対する接線方向最大速度が、50以上、例えば、100乃至3000以上になるようにしてよい。
環状間隙130内を流れる(例えば、環状間隙130への、異物を含んだ粘性流体90の連続供給による)、異物を含んだ粘性流体90は、環状間隙130内を環状間隙の第2端130bにある取出し口に向かって流れてよい。環状間隙130の第2端130bで、異物を含んだ粘性流体90を制御しながら取り出すことにより、環状間隙130内で圧力を発生させて、孔116を通過する粘性流体の半径方向流(例えば、符号134で示す方向への流れ)、及び孔による粘性流体のろ過に寄与してもよい。環状間隙130内でその第2端130bに溜まった異物を含んだ粘性流体90は、例えば、第2円筒体120の第2端120bに接続した未ろ過粘性流体の取り出し手段172を用いて、(例えば、好ましくは連続的に、定期的に、又は所定の時間毎に)環状間隙130から制御可能に取り出してよい。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置100は、冷却手段180(例えば、図1Fに示すもの)を備えてもよい。冷却手段180は、連続ろ過装置100を冷却できるようにしてよい。
幾つかの実施形態では、ここに開示する連続ろ過装置(例えば、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1Hに関して既に説明した連続ろ過装置100)は、連続ろ過装置の連続自浄を行いながら、粘性流体(例えば、ポリマー材料の溶融物と同様な粘性が高い流体)の連続ろ過をできるようにしてもよい。連続ろ過装置の連続自浄は、ろ過部材と静止した要素(例えば、第1円筒体110と第2第円筒体120との間の環状間隙130)との間の粘性流体を収容する環状間隙内で粘性流体の接線方向つれまわり流(例えば、接線方向つれまわり流136a)、及び/又はろ過部材に直ぐ隣接する環状間隙内の粘性流体の自掃接線方向相対運動(例えば、自掃接線方向相対運動130b)を生じる、ろ過部材(例えば、第1円筒体110)を制御した回転速度で回転することにより、行ってもよい。ろ過部材の回転速度と、環状間隙の大きさとは、接線方向つれまわり流(例えば、ろ過部材の回転により生ずるもの)の速度が、環状間隙内の粘性流体の半径方向流(例えば、環状間隙内の圧力により発生するもの)の平均速度よりも50倍以上速くなり(例えば、100乃至3000倍以上)、環状間隙内の平均せん断速度が、50(1/s)以上となるように、定める。このようにして、発生した接線方向つれまわり流、及び/又は、ろ過部材近傍で発生した自掃接線方向相対運動により、ろ過部材に対する異物の付着を大幅に低減し、ろ過部材の孔(例えば、孔116)の詰りを著しく減らして、ろ過部材又は連続ろ過装置の自浄又は自掃作用を働かしてもよい。したがって、ここに開示する連続ろ過装置は、(例えば、ろ過部材の自浄又は自掃作用により)ろ過部材の清掃処理をする必要がない、又は大幅に削減できるので、ろ過部材に金属ブレードを通常使用する、又は、清掃されたろ材が、ろ過モードにない状態でろ過部材にろ過済み粘性流体を逆流させる、現行の連続ろ過装置の欠点を解消できる。
図2A、2B及び2Cを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、粘性流体から異物を連続ろ過する装置であって、複数個のスロット216を備えた第1円筒体210の概略図が、それぞれ示してある。
図2Aには、連続ろ過装置200の斜視図が示してある。図2B及び2Cは、それぞれ、連続ろ過装置200の線A-A’における長さ方向断面と、線B-B’における横断面とを示してあり、線A-A’における長さ方向断面と、線B-B’における横断面とは、図2Aに定義してある。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置200は、第1長さ方向中心軸線212を持つ第1円筒体210と、第2長さ方向中心軸線222を持つ第2円筒体220とを備えてよい。第1円筒体210と第2円筒体220とは、第1長さ方向中心軸線212が、第2長さ方向中心軸線222と一致し、環状間隙230が、第1円筒体210と第2円筒体220との間に形成されるように、重なってもよい。
第1円筒体210は、回転自在に支持されて、第1長さ方向中心軸線212を中心として第2円筒体220に対して(例えば、図2A、2B及び2Cにおける矢印212aに示すように)回転できるようになっているとよい。例えば、連続ろ過装置200、第1円筒体210及び第2円筒体220の各々は、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1Fに関して既に説明した、連続ろ過装置100、第1円筒体110及び第2円筒体120のようになっていてもよい。
幾つかの実施形態では、第1円筒体210は、第1円筒体210の円周部に沿って複数個のスロット216を備えてもよい。スロットは、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1Fに関して既に説明した孔116に類似するものであってよい。スロット216は、第1円筒体210の少なくとも1個の長さ方向ろ過部218に沿って(例えば、第1長さ方向中心軸線122に沿う方向に)設けられてもよい(例えば、図2Bに示すように)。スロット216の各々は、長寸法216aと短寸法216bとを有する(例えば、図2Aに示すように)。幾つかの実施形態では、スロット216は、長寸法216aが、第1円筒体210の第1長さ方向中心軸線212に対して、(例えば、図2Aに示すように)平行になって(又は実質的に平行になって)いる。
環状間隙230は、異物を含んだ粘性流体90を収容することができるようになっているとよい。異物の少なくとも一部は、細長い形状をしていてもよい(例えば、図2Cに示す細長の異物94)。第1円筒体210は、第1長さ方向中心軸線212を中心として制御された回転速度で連続回転してもよい。第1円筒体210の回転速度を制御して、第1円筒体210の表面近傍の粘性流体の接線方向つれまわり流(例えば、第1円筒体210の回転によるもの)が、粘性流体の長さ方向流(例えば、環状間隙232に沿う長さ方向232のもの)の長さ方向平均速度の少なくとも3倍となるようにしてよい。例えば、接線方向つれまわり流と長さ方向流の各々は、図1F、1G及び1Hに関して既に説明した接線方向つれまわり流136aと長さ方向流132aと同様であってよい。少なくとも、第1円筒体210の回転速度と、環状間隙の寸法は、幾つかの実施形態では、第1円筒体210の表面近傍の粘性流体のせん断速度が高くなる(例えば、環状間隙130内の平均せん断速度が、50(1/s)以上、例えば、100乃至500(1/s))ようにするとよい。
第1円筒体210の表面近傍での上記支配的な接線方向つれまわり流、及び又/は、上記高いせん断速度により、細長い異物94を、環状間隙230内で実質的に接線方向に沿って、かつ、第1円筒体210の第1長さ方向中心軸線212及びスロット216に対して実質的に直角に、(例えば、図2Cに示すように)揃えるとよい。こうして、スロットを細長い異物が通過すること(及び/又は第1円筒体110の回転により生ずる高いせん断速度によって伸ばされ又は細長くされた軟質エラストマー異物が通過すること)が、著しく抑えられて、連続ろ過装置200の自掃効果が強化されるとよい。さらに、上記支配的な接線方向つれまわり流により、環状間隙230内での異物を含んだ粘性流体の経路を長くして、異物を含んだ粘性流体からのろ過済み粘性流体の効果的な取出しを向上させてもよい。
幾つかの実施形態では、複数個のスロット216を備えた長さ方向ろ過部218は、粘性流体90が、環状間隙230に供給される第1円筒体210の第1端210aよりも下流方向に所定距離218aの箇所に設けてもよい(例えば、図2Bに示すように)。距離218aは、粘性流体90のパラメータ(例えば、粘度)及び第1円筒体210の回転速度に基づいて定めて、細長な異物94に十分な距離を与えて長さ方向ろ過部218に到達する前に接線方向つれまわり流の方向を向くようにするとよい。
幾つかの実施形態では、複数個のスロット216は、長さ方向寸法216aが、粘性流体流の実際の速度ベクトルの方向に揃っている(実質的に揃っている)とよい。速度ベクトルは、接線方向つれまわり流の最大接線方向速度、長さ方向流の最大長さ方向速度、及び粘性流体の半径方向流の最大半径方向速度に基づいて定めてよい。
図2Dを参照すると、本発明の幾つかの実施形態における、粘性流体から異物を連続ろ過する装置200であって、複数個の溝291を備えた第1円筒体210を有する連続ろ過装置の概略図が、示してある。
図2Dは、連続ろ過装置200の斜視図と、スロット216と溝219を備えた第1円筒体210の拡大部分210aとを示してある。
幾つかの実施形態では、第1円筒体210は、複数個の溝219を備えてもよい。溝219は、第1円筒体210の環状間隙230側の面に設けてよい。幾つかの実施形態では、溝219の深さは、スロット216の短寸法126bよりも短くてもよい。幾つかの実施形態では、溝219は、スロット216に対して直角(実質的に直角)をなしてよい。幾つかの実施形態では、溝219の少なくとも1個は、スロット216の少なくとも1個を横断して形成されてもよい。
通常、溝219の数、形状、位置及び/又は凹み量は、第1円筒体210の環状間隙側の面に、所望の大きさの粗さがもたらされるように定めてよい。所望の大きさの粗さは、第1円筒体210に対する異物の付着をより抑制し、異物によるスロット216の詰りを低減して、連続ろ過装置200の自掃効果を強化するように選択してよい。
溝は、スロット216ではなく任意の形状をした孔を備えた第1円筒体210の環状間隙側の面に設けてもよいことに留意すべきである。例えば、連続ろ過装置100の第1円筒体110(例えば、図1A、1B、1C、1E、1F、1G及び1Hに関して既に説明したもの)も、溝219と同様な溝を備えてもよい。
図3A及び3Bを参照すると、本発明の幾つかの実施形態における、粘性流体から異物を連続ろ過する装置300であって、先細になった円筒体を少なくとも1個備える連続ろ過装置の異なる形状の概略図が、示してある。
図3A及び3Bには、連続ろ過装置300の(例えば、図1Aに定義した長さ方向断面A-A’と同様な)長さ方向断面A-A’が示してある。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置300は、第1長さ方向中心軸線312を有する第1円筒体310と、第2長さ方向中心軸線322を有する第2円筒体320とを備えてよい。第1円筒体310と第2円筒体32とは、第1長さ方向中心軸線312が、第2長さ方向中心軸線322と一致し、第1円筒体310と第2円筒体320と間に環状間隙330が、形成されるように重なり合っているとよい。例えば、連続ろ過装置300、第1円筒体310、第2円筒体320及び環状間隙330は、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1Hに関して既に説明した、ろ過装置100、第1円筒体110、第2円筒体120及び環状間隙130の各々と同様であってもよい。
第1円筒体310は、複数個の孔316を備えていてもよい。例えば、孔316は、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1H、並びに図2A、2B、2C及び2Dに関して既に説明した、孔116及び/又はスロット216のそれぞれと同様であってもよい。
第1円筒体310は、回転自在に支持されて、第2円筒体320に対して、第1長さ方向中心軸線312を中心として(例えば、図3A及び3Bにおける矢印312aで示すように)回転できるようになっているとよい。第1円筒体310と第2円筒体320との間の環状間隙330は、粘性流体(例えば、異物を含んだポリマー材料溶融体)を収容できるようになっているとよい。
幾つかの実施形態では、第1円筒体310は、その第1長さ方向中心軸線312に沿って先細になっているとよい。例えば、第1円筒体310の第1端310aでの寸法が、第2端310bでの寸法よりも小となり、環状間隙330が、第1長さ方向中心軸線312に沿って減少してもよい(例えば、図3Aに示すように)。
幾つかの実施形態では、第2円筒体320が、その第2長さ方向中心軸線322に沿って先細になっているとよい。例えば、第2円筒体320の第1端320aでの寸法が、第2端320bでの寸法よりも小となり、環状間隙330が、第2長さ方向中心軸線322に沿って減少してもよい(例えば、図3Bに示すように)。
幾つかの実施形態では、第1円筒体310と第2円筒体320の双方が、それぞれの長さ方向軸線に沿って先細になり、環状間隙330が、それぞれの長さ方向中心軸線に沿って減少してもよい。
第1円筒体310及び/又は第2円筒体320の先細度合いは、先細になった環状間隙330がもたらされるように定める。環状間隙330が先細になることにより、第1円筒体310に形成した孔316を通って粘性流体90が流出することによる環状間隙330内の粘性流体の圧力損失を補償するように定めるとよい。
図4A及び4B並びに4C及び4Dを参照すると、本発明の幾つかの実施形態における、粘性流体から異物を連続ろ過する装置400及び装置400’であって、長さ方向フィン440を1個以上備える連続ろ過装置の各々の概略図が、示してある。
図4A及び4Bには、連続ろ過装置400の長さ方向断面A-A’及び横断面B-B’(例えば、図1Aに定義した長さ方向断面A-A’及び横断面B-B’と同様なもの)の各々が示してある。図4C及び4Dには、連続ろ過装置400’の長さ方向断面A-A’及び横断面B-B’(例えば、図1Aに定義した長さ方向断面A-A’及び横断面B-B’と同様なもの)の各々が示してある。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置400は、第1長さ方向中心軸線412を有する第1円筒体410と、第2長さ方向中心軸線422を有する第2円筒体420とを備えてもよい。第1円筒体410と第2円筒体420とは、第1長さ方向中心軸線412が、第2長さ方向中心軸線422と一致し、第1円筒体410と第2円筒体420との間に、環状間隙430が形成されるように、重なり合っているとよい。例えば、連続ろ過装置400、第1円筒体410、第2円筒体420及び環状間隙430が、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1Hに関して既に説明した、連続ろ過装置100、第1円筒体110、第2円筒体120及び環状間隙130の各々と同様であってもよい。
第1円筒体410は、回転自在に支持されて、第2円筒体420に対して、第1長さ方向中心軸線412を中心として(例えば、図4A及び4Bにおける矢印412aで示すように)回転できるようになっているとよい。第1円筒体410と第2円筒体420との間の環状間隙430は、粘性流体(例えば、異物を含んだポリマー材料溶融体)を収容できるようになっているとよい。幾つかの実施形態では、第1円筒体410は、第2円筒体420内に設けられる(例えば、図4A及び4Bに示すように)か、又は、第2円筒体420が、第1円筒体410内に設けられる(例えば、図4C及び4Dに示すように)。
第1円筒体410は、複数個の孔416が、第1円筒体410の円周部の少なくとも一部に沿って設けられているとよい。孔416は、第1円筒体410の少なくとも1個の長さ方向ろ過部413に沿って設けられるとよい。例えば、孔416の各々は、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1H、並びに図2A、2B、2C及び2Dに関して既に説明した、孔116及び/又はスロット216と同様なものであってもよい。
幾つかの実施形態では、第2円筒体420は、長さ方向フィン440を1個以上備えているとよい。長さ方向フィンは、第2円筒体420から環状間隙430内に、第1円筒体410に向かって(又は実質的に向かって)突出するとよい。長さ方向フィンは、第2円筒体420の第2長さ方向中心軸線422にと平行でよく、及び/又は、第2円筒体420の長さ方向の全長の少なくとも一部に沿って突出するとよい。
長さ方向フィン440は、第2円筒体420から突出して、長さ方向フィン440の突出端と第1円筒体410との間にせん断速度が増加する空間448を形成するようにするとよい。このように、長さ方向フィン440の突出端と第1円筒体410との間でせん断速度が増加する空間448内での粘性流体のせん断速度は、増加して(例えば、長さ方向フィン410を備えない実施形態に比べて)、第1円筒体410の自浄又は自掃作用をさらに向上させる。
通常、長さ方向フィン440の数、及びせん断速度が増加する空間448は、連続ろ過装置400を通過する粘性流体の軸線方向流れの開断面の減少をもたらすことなく(又は、減少を抑制して)、1個以上の長さ方向フィン440の突出端と第1円筒体410との間でせん断速度が増加するように定めるとよい(例えば、長さ方向フィン440を備えない実施形態に比べて)。せん断速度が増加する空間448内でせん断速度が増加することにより、第1円筒体410の自浄作用が向上する。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置400は、ハウジング402を備えるとよい。ハウジング402は、第1円筒体410と第2円筒体420とを収容するように構成されるとよい。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置400は、供給口404を少なくとも1個備え、この供給口を通じて、異物を含んだ粘性流体90が、環状間隙430に送り込まれるようにするとよい。幾つかの実施形態では、連続ろ過装置400は、異物を含んだ粘性流体の取り出し手段406(例えば、1個以上の管体と、1個以上のポンプなどを備えるもの)を備えて、環状間隙430から異物を含んだ粘性流体を制御可能に取り出すとよい。幾つかの実施形態では、連続ろ過装置400は、ろ過済み粘性流体の取り出し手段408(例えば、1個以上の管体と、1個以上のポンプなどを備えるもの)を備えて、連続ろ過装置400からろ過済粘性流体92を制御可能に取り出すとよい。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置400は、第1円筒体410を回転する回転手段450を備えるとよい。幾つかの実施形態では、連続ろ過装置400は、制御手段460を備えて、回転手段450による第1円筒体の回転、異物を含んだ粘性流体の取り出し手段406による異物を含んだ粘性流体の取り出し、及びろ過済み粘性流体取り出し手段408によるろ過済み粘性流体の取り出しの少なくとも一つを制御するとよい。
図4C及び4Dに関して行う以下の説明は、連続ろ過装置400’の寸法、連続ろ過装置400’の動作条件、及び異物を含んだ粘性流体90の各々の例示である。当業者には、例示が、本発明の範囲内ある実施形態を単に説明するものであり、他の動作条件でも、異なる粘性流体でも、連続ろ過装置400’の寸法が種々の範囲内にあっても、意図された通りに、本発明の範囲内で動作することが、理解される。
例えば、第2円筒体420は、直径が220mmであるとよい。第2円筒体420は、回転自在な第1円筒体内に設けられるよい。第1円筒体410の直径は、例えば、250mmである。第1円筒体410のろ過部413は、長さが例えば400mmである。
長さ方向フィン440は、長さ方向フィン440の突出端と第1円筒体410との間のせん断速度増加空間448は、例えば2mmとなるように、第2円筒体420から突出するとよい。
第1円筒体410に形成した孔416は、例えば、スロット(例えば、図2A、2B、2C及び2Dに関して既に説明したスロット216と同様なもの)でもよく、スロットは、60×400μmの寸法で、第1円筒体410の第1長さ方向中心軸線412と長さ方向寸法が平行になっているとよい。第1円筒体410に形成した孔又はスロット416の数は、例えば、約1,240,000でよい。孔又はスロット416は、半径方向において先細になっているとよい(例えば、図4Cに示すように)。第1円筒体410の外面410aでの孔又はスロット416の開口416aの幅は、例えば、120μmで、第1円筒体410の内面410bでの孔又はスロット416の開口416bの幅は、例えば、60μmであるとよい。
異物を含んだ粘性流体90は、例えば、寸法が、例えば、500mμよりも小である、異物としての固形粒子の含有量が2%である、再生品からなるポリエチレングレードの混合物でもよい。異物含んだ粘性流体は、例えば、170℃で、せん断速度150(1/s)では、粘度が200Pa・sでよい。幾つかの実施形態では、異物を含んだ流体の粘度は、40Pa・s以上である。
異物を含んだ粘性流体90は、例えば、170℃の温度で環状間隙430に送り込まれるとよい。第1円筒体410は、例えば、50RPMで回転させるとよい。異物を含んだ粘性流体90は、例えば、1200Kg/hrの流量で、環状間隙430に制御可能に送り込まれるとよい。これにより、環状間隙内の圧力は、例えば、80乃至120Barになるとよい。
異物を含んだ粘性流体90の温度は、連続ろ過装置400’を通過する際には、例えば、粘性材料をせん断するのに消費される熱量により、例えば、6乃至14℃昇温されるとよい。
連続ろ過装置400’の寸法及び動作条件、並び異物を含んだ粘性流体90は、上記以外であっても使用可能である。
図5を参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、粘性流体から異物を連続ろ過する装置500であって、螺旋状羽根部540を1個以上備える連続ろ過装置の概略図が、示してある。
図5には、連続ろ過装置500の長さ方向断面A-A’(例えば、図1Aに定義した長さ方向断面A-A’と同様なもの)が示してある。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置500は、第1長さ方向中心軸線512を有する第1円筒体510と、第2長さ方向中心軸線522を有する第2円筒体520とを備えるとよい。第1円筒体510と第2円筒体520とは、第1長さ方向中心軸線が、第2長さ方向中心軸線522と一致し、第1円筒体510と第2円筒体520との間に、環状間隙530が形成されるように、重なり合っているとよい。例えば、連続ろ過装置500、第1円筒体510、第2円筒体520及び環状間隙530が、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1Hに関して既に説明した、連続ろ過装置100、第1円筒体110、第2円筒体120及び環状間隙130の各々と同様であってもよい。
第1円筒体510は、回転自在に支持されて、第2円筒体520に対して、第1長さ方向中心軸線512を中心として(例えば、図5における矢印512aで示すように)回転できるようになっているとよい。第1円筒体510と第2円筒体520との間の環状間隙530は、粘性流体(例えば、異物を含んだポリマー材料溶融体)を収容できるようになっているとよい。
第1円筒体510は、複数個の孔516が、第1円筒体510の円周部の少なくとも一部に沿って設けられるとよい。孔516は、第1円筒体510の少なくとも1個の長さ方向ろ過部513に沿って設けられるとよい。例えば、孔516の各々は、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1H、並びに図2A、2B及び2Cに関して既に説明した、孔116及び/又はスロット216と同様なものであってもよい。
幾つかの実施形態では、第1円筒体510は、螺旋状羽根部540を少なくとも1箇所に備えるとよい。螺旋状羽根部540は、第1円筒体510の第1長さ方向中心軸線512に沿って設け、環状間隙530に突出するとよい。1個以上の螺旋状羽根部540は、少なくとも1個の長さ方向ろ過部513の下流に設けるとよい(例えば、図5に示すように)。
螺旋状羽根部540は、環状間隙530に供給される粘性流体にとって付加的な吸引力を発生する(例えば、ポンピング作用を増大させる)とよい。こうして、螺旋状羽根部540は、連続ろ過装置500内に、(例えば、螺旋状羽根部540がない実施形態に比べて)低い範囲の作業圧をもたらし、及び/又は、所定の圧力条件下で通常作動可能である既存の押し出し機に、連続ろ過装置500を適合できるようにするとよい。
図6A及び6Bを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、粘性流体から異物を連続ろ過する装置600であって、1組以上の長さ方向フィン部642と、1個以上の螺旋状羽根部650とを備える連続ろ過装置の概略図が、示してある。
図6A及び図6Bには、連続ろ過装置600の長さ方向断面A-A’(例えば、図1Aに定義した長さ方向断面A-A’と同様なもの)と、横断面図C-C’(図6Aに定義してある)とを示してある。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置600は、第1長さ方向中心軸線612を有する第1円筒体610と、第2長さ方向中心軸線622を有する第2円筒体620とを備えるとよい。第1円筒体610と第1円筒体620とは、第1長さ方向中心軸線が、第2長さ方向中心軸線622と一致し、第1円筒体610と第1円筒体620との間に、環状間隙630が形成されるように、重なり合っているとよい。例えば、連続ろ過装置600、第1円筒体610、第2円筒体620及び環状間隙630が、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1Hに関して既に説明した、連続ろ過装置100、第1円筒体110及び第2円筒体120の各々と同様であってもよい。
第1円筒体610は、回転自在に支持されて、第2円筒体620に対して、第1長さ方向中心軸線612を中心として(例えば、図5における矢印612aで示すように)回転できるようになっているとよい。第1円筒体610と第2円筒体620との間の環状間隙630は、粘性流体(例えば、異物を含んだポリマー材料溶融体)を収容できるようになっているとよい。
幾つかの実施形態では、第1円筒体610は、その長さ方向中心軸線612に沿ってろ過部613を1個以上備えるとよい。例えば、図6Aには、2個のろ過部613、すなわち第1ろ過部613aと第2ろ過部613bとを備える連続ろ過装置600が、示してある。1個以上のろ過部613は、ろ過部において、第1円筒体610の円周部に複数個の孔616が設けられるとよい。例えば、孔616の各々は、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1H、並びに図2A、2B及び2Cに関して既に説明した、孔116及び/又はスロット216と同様なものであってもよい。
幾つかの実施形態では、第2円筒体620は、1個以上の組640の長さ方向フィン642を備えるとよい。各組640では、1個以上の長さ方向フィン642を備えてよい。長さ方向フィン642の各々は、例えば、図4A及び4Bに関して既に記載した長さ方向フィン440と同様なものでよい。
幾つかの実施形態では、各組640は、第1円筒体610に形成したろ過部613の一方がある位置に対応する位置で、第2円筒体620に設けるとよい。各組640の1個以上の長さ方向フィン642は、第1円筒体610に設けた各ろ過部613に向かって(実質的に向かって)、環状間隙630内に第2円筒体620から突出するとよい。各組640の1個以上の長さ方向フィン642は、第2円筒体620の第2長さ方向中心軸線622と整合いるか、及び/又は各ろ過部613の全長の少なくとも一部に沿って突出するとよい。
例えば、図6Aには、第2円筒体620が、2個の組の長さ方向フィン642、すなわち第1組640aと第2組640bとを備える連続ろ過装置600を、示してある。さらに、図示の例では、第1組640aが、第1円筒体610に設けた第1ろ過部613aの位置に対応する第2円筒体620に沿った位置に設けられ、第2組640bが、第1円筒体610に設けた第2ろ過部613bの位置に対応する第2円筒体620に沿った位置に設けられる。さらに、この図示の例では、第1組620aと第2組620bの各々は、4個の長さ方向フィン642、すなわち第1長さ方向フィン642a、第2長さ方向フィン642b、第3長さ方向フィン642c及び第4長さ方向フィン642d(例えば、図6Bに示すようなもの)を備える。
幾つかの実施形態では、各組640の長さ方向フィン642は、第2円筒体620から突出して長さ方向フィン642の突出端と第1円筒体610との間で、せん断速度が増加する空間648を形成するようにするとよい。このように、長さ方向フィン642の突出端と第1円筒体610に形成したろ過部613との間でせん断速度が増加する空間648内での粘性流体のせん断速度は、増加して(例えば、長さ方向フィン642を備えない実施形態に比べて)、連続ろ過装置600の自浄作用をさらに向上させる(例えば、図4A及び図4Bに関して既に説明したように)。
幾つかの実施形態では、第1円筒体610は、少なくとも1箇所に、螺旋状羽根部650を備えるよい。螺旋状羽根部650は、第1円筒体610の第1長さ方向中心軸線612に沿って設けられ、環状間隙630内に突出するとよい。螺旋状羽根部650は、例えば、図5に関して既に説明した螺旋状羽根部540と同様なものでよい。
幾つかの実施形態では、第1円筒体610は、第1円筒体610に設けた少なくとも1個のろ過部613の下流に、少なくとも1個の螺旋状羽根部650を1個以上の箇所に備えるとよい。例えば、図6Aには、第1箇所の螺旋状羽根部650aと、第2箇所の螺旋状羽根部650bと、第3組の螺旋状羽根部650cとを備える連続ろ過装置600が、示してある。さらに、図示の例では、第1箇所の螺旋状羽根部650aは、第1ろ過部613aの下流に設けられ、第2箇所の螺旋状羽根部650bは、第2ろ過部613bの下流に設けられる。
螺旋状羽根部650は、環状間隙630に供給される粘性流体にとって付加的な吸引力を発生する(例えば、ポンピング作用を増大させる)とよい。こうして、螺旋状羽根部640は、連続ろ過装置600内に、(例えば、螺旋状羽根部650がない実施形態に比べて)低い範囲の作業圧をもたらし、及び/又は、所定の圧力条件下で通常作動可能である既存の押し出し機に、連続ろ過装置600を適合できるようにするとよい。
図7A及び7Bを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、粘性流体から異物を連続ろ過する装置700であって、洗浄手段740を備える連続ろ過装置の概略図が、示してある。
図7Aには、連続ろ過装置700の長さ方向断面A-A’(例えば、図1Aに定義した長さ方向断面A-A’と同様なもの)を示してある。図7Bには、連続ろ過装置700の各々の横断面図D-D’(図7Aに定義してある)を示してある。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置700は、第1長さ方向中心軸線712を有する第1円筒体710と、第2長さ方向中心軸線722を有する第2円筒体720とを備えるとよい。第1円筒体710と第2円筒体720とは、第1長さ方向中心軸線が、第2長さ方向中心軸線722と一致し、第1円筒体710と第2円筒体720との間に、環状間隙730が形成されるように、重なり合っているとよい。例えば、連続ろ過装置700、第1円筒体710、第2円筒体720及び環状間隙730が、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1Hに関して既に説明した、連続ろ過装置100、第1円筒体110及び第2円筒体120の各々と同様であってもよい。
第1円筒体710は、回転自在に支持されて、第2円筒体720に対して、第1長さ方向中心軸線712を中心として(例えば、図7A及び7Bにおける矢印712aで示すように)回転できるようになっているとよい。第1円筒体710と第2円筒体720との間の環状間隙730は、粘性流体(例えば、異物を含んだポリマー材料溶融体)を収容できるようになっているとよい。
第1円筒体710には、複数個の孔716が、第1円筒体710の円周部の少なくとも一部に設けられているとよい。これら孔713は、第1円筒体710の少なくとも1個の長さ方向ろ過部713に沿って設けてよい。例えば、例えば、孔716は、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1H、並びに図2A、2B及び2Cに関して既に説明した、孔116及び/又はスロット216のそれぞれと同様であってもよい。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置700は、洗浄手段740を備える。洗浄手段740は、少なくとも1個の洗浄注入器742を備えるとよい。洗浄注入器742は、複数個の注入孔又はスロット744を備えるとよい。
幾つかの実施形態では、第1円筒体710を、第2円筒体720内に設ける場合には、洗浄注入器742は、注入孔又はスロット744が、第1円筒体710と向かい合わせになるように第1円筒体710の内部714内に設けるとよい(例えば、図7A及び7Bに示すように)。幾つかの実施形態では、第2円筒体720を、第1円筒体710内に設ける場合には、洗浄注入器742は、連続ろ過装置のハウジング(例えば、図1F及び1Gに関して既に説明したハウジング140のようなもの)内で、第1円筒体710の外側に隣接して(実質的に隣接して)設けるとよい。洗浄注入器742は、孔716が形成された長さ方向ろ過部713の少なくとも一部に沿って、及び/又は第1円筒体の少なくとも一部に沿って伸びる寸法にするとよい。
洗浄手段740は、少なくとも1個の洗浄注入器742と流体的に連通すし、少なくとも1個の洗浄注入器742にろ過済み粘性流体を送るようにされた少なくとも1個の洗浄管体746を備えるとよい。幾つかの実施形態では、ろ過済み粘性流体は、第1円筒体710によりろ過された粘性流体でよい。ろ過踏み粘性流体は、洗浄注入器742の複数個の注入穴又はスロット744を通じて、回転する第1円筒体710に向けて注入されることにより、時間間隔毎に孔716の一部をカバーして逆流を生じさせるとよい(例えば、複数個の孔のそれぞれの箇所で、ろ過済み流体の半径方向に。複数個の孔の一部に生じるろ過済み流体の逆流により、環状間隙730内に収容された粘性流体内の異物が、第1円筒体710から押し出されるとよい。
幾つかの実施形態では、孔あき面の洗浄は、孔内での逆流を行うことなく達成できる。孔あき面のろ過済み側での粘性流体の圧力は、所定の短期間、例えば、孔あき面の両側の圧力が、実質的に同じになるように、高めるとよい。例えば、ろ過済み流体は、孔あき面の両側の圧力が、実質的に同じになり、この状態を、ろ過済み流体の流れが、所望時間維持するように制御されるまで、洗浄注入器742に設けた注入孔又はスロット744を通って注入される。この時間中に、孔あき面を通過する粘性流体の半径方向流は、完全に停止するが、孔あき面の異物を含んだ流体側では、接線方向流が継続する。孔あき面に隣接して生じるせん断力は、孔あき面に付着していた異物をしっかりと掴んで流れにより漂流させることにより、逆流を行うことなく、孔あき面を洗浄してよい。幾つかの実施形態では、孔あき面の高圧側(異物を含んだ流体側)と低圧側(ろ過済み流体側)との間での圧力降下を少なくして、圧力降下を抑えることにより、孔あき面の自浄作用を伸ばすとよい。幾つかの実施形態では、詰まった異物を加速した回転速度により孔から掃き出す効果を瞬間的に増大するため、第2円筒体の回転速度を、短時間、所定の回転速度加速で増加し、次いで、より低い割合で所望の回転速度まで低下させるとよい。
幾つかの実施形態では、第1円筒体710は、第1円筒体710の内部からろ過済み流体を制御可能に取り出すため、ろ過済み流体用取り出し口770を備えるとよい。例えば、ろ過済み流体用取り出し口770は、図1Fに関して既に説明したろ過済み流体用取り出し手段170と同様であってもよい。
幾つかの実施形態では、第2円筒体720は、環状間隙730内に溜まった異物を含んだ未ろ過流体を制御可能に取り出すため、未ろ過流体用取り出し口772を備えるとよい。例えば、未ろ過流体用取り出し口772は、図1Fに関して既に説明した未ろ過流体用取り出し手段172と同様であってもよい。
図8A及び8Bを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、粘性流体から異物を連続ろ過する装置800であって、静止しているろ過部材を備える連続ろ過装置の概略図が、示してある。
図8A及び図8Bには、連続ろ過装置800の長さ方向断面A-A’と横断面図B-B’(例えば、図1Aに定義した長さ方向断面A-A’と横断面B-B’と同様なもの)とを示してある。
幾つかの実施形態では、連続ろ過装置800は、第1長さ方向中心軸線812を有する第1円筒体810と、第2長さ方向中心軸線822を有する第2円筒体820とを備えるとよい。第1円筒体810と第2円筒体820とは、第1長さ方向中心軸線812が、第2長さ方向中心軸線822と一致し、第1円筒体810と第2円筒体820との間に、環状間隙830が形成されるように、重なり合っているとよい。例えば、連続ろ過装置800、第1円筒体810、第2円筒体820及び環状間隙830は、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1Hに関して既に説明した、連続ろ過装置100、第1円筒体110及び第2円筒体120の各々と同様でよい。
第1円筒体810には、複数個の孔816が、第1円筒体810の円周部の少なくとも一部に設けられているとよい。孔816は、第1円筒体810の少なくとも1個の長さ方向ろ過部813に沿って設けられてよい。例えば、孔816は、図1A、1B、1C、1D、1E、1F、1G及び1H、並びに図2A、2B、2C及び2Dに関して既に説明した、孔116及び/又はスロット216のそれぞれと同様であってもよい。
第2円筒体820は、回転自在に支持されて、第1円筒体810に対して、第2長さ方向中心軸線822を中心として(例えば、図8A及び8Bにおける矢印822aで示すように)回転できるようになっているとよい。第1円筒体810と第2円筒体820との間の環状間隙830は、粘性流体(例えば、異物を含んだポリマー材料溶融体)を収容できるようになっていてよい。
第2円筒体820は、その第2長さ方向中心軸線822を中心として連続回転することにより、環状間隙830内に、接線方向に粘性流体の接線方向つれまわり流を生じさせるとよい。これにより、接線方向速度勾配が、回転する第2円筒体820と静止している第1円筒体810との間に生じるとよい。静止している第1円筒体810の表面から層状に離れる異物粒子は、静止している第1円筒体810の速度がゼロのまま、ある程度の接線方向速度で引きずられるので、静止している第1円筒体810の表面周囲に自掃接線方向相対運動を生じ、異物粒子が、接線方向に(例えば、接線方向に)円運動するとともに、取出し口に向かって長さ方向に(例えば、長さ方向に)下降するとともに、例えば、図1F及び1Gに関して既に説明したように、第1円筒体810の表面に向かう(例えば、半径方向へ)運動を行う。第1円筒体110の表面にある、孔816よりもサイズが大きい異物粒子は、静止している第1円筒体810の表面と接触しても、第2円筒体820の回転速度及び第1円筒体810の表面近傍のせん断速度が維持される限り、回転運動を継続する。
第2円筒体820の回転速度、並びにこれにより生ずる環状間隙830内の接線方向つれまわり流、及び/又は第1円筒体810近傍の自掃接線方向相互運動(例えば、図1F、1G及び1Hに関して各々説明した接線方向つれまわり流136a及び自掃接線方向相互運動136bと同様なもの)によって、第1円筒体810への異物の付着が著しく抑えられ、異物による孔816の詰りを大幅に減少させて(例えば、少なくとも自掃接線方向相互運動により)、自浄又は自掃効果をもたらす。
自浄又は自掃作用は、第1円筒体810の表面近傍の粘性流体のせん断速度により生じさせてもよい。幾つかの実施形態において、せん断速度は、第2円筒体820の回転速度と環状間隙830の寸法とにより、少なくとも影響を受けることがある。
通常、第2円筒体820の回転速度を制御して、第2円筒体810の表面近傍の粘性流体の接線方向速度(例えば、環状間隙830内の接線方向つれまわり流によるもの)が、環状間隙830内の半径方向流(例えば、図1F、1G及び1Hに関して既に説明した半径方向流134aと同様なもの)による粘性流体の半径方向平均速度よりも著しく高くなるようにするとよい。
幾つかの実施形態において、第1円筒体810が、第2円筒体820内に設けられ(例えば、図8A及び図8Bに示すように)、又は、第2円筒体820が、第1円筒体810内に設けられる(例えば、図1Cに示すように)。
幾つかの実施形態において、連続ろ過装置800は、少なくとも1個の回転モータを有する回転手段を備えるとよい。回転モータは、第2円筒体820に接続されて、第2円筒体820を制御された回転速度で回転可能にするとよい。連続ろ過装置800は、回転手段と連携する制御手段も備えるとよい。制御手段は、制御された回転速度に応じて、回転手段により第2円筒体820の回転を制御するようになっているとよい。例えば、回転手段及び制御手段は、図1Fに関して既に説明した回転手段150及び制御手段160の各々と同様であってよい。
図8C及び8Dを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、粘性流体から異物を連続ろ過する装置800であって、静止しているろ過部材に加えて1個以上の長さ方向フィン840を備える連続ろ過装置の概略図が、示してある。
図8C及び図8Dには、連続ろ過装置800の長さ方向断面A-A’と横断面図B-B’(例えば、図1Aに定義した長さ方向断面A-A’と横断面B-B’と同様なもの)とを示してある。
第2円筒体820は、長さ方向フィン840を1個以上備えるとよい。例えば、長さ方向フィン840は、図4A及び4Bに関して既に説明した長さ方向フィンと同様なものでよい。
長さ方向フィン840は、第2円筒体820から環状間隙830に第1円筒体810に向かって(又は実質的に向かって)突出するとよい。長さ方向フィン840は、第2円筒体820の第2長さ方向中心軸線822と揃い、及び/又は第2円筒体820の全長の少なくとも一部に沿って長さ方向に延びるとよい。
長さ方向フィン840は、第2円筒体820から突出して、長さ方向フィン840の突出端と第1円筒体810との間にせん断速度が増加する空間848を形成するようにするとよい。このように、長さ方向フィン840の突出端と第1円筒体810との間のせん断速度が増加する空間848内での粘性流体のせん断速度は、増加して(例えば、長さ方向フィン840を備えない実施形態に比べて)、第1円筒体810の自浄又は自掃作用をさらに向上させるとよい。
図8Eを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、粘性流体から異物を連続ろ過する装置800であって、静止しているろ過部材に加えて1個以上の螺旋状羽根部850を備える連続ろ過装置の概略図が、示してある。
幾つかの実施形態では、第2円筒体820は、少なくとも1箇所の螺旋状羽根部850を備えるとよい。螺旋状羽根部850は、第2円筒体820の第2長さ方向中心軸線822に沿って設け、環状間隙830に突出するとよい。螺旋状羽根部850は、長さ方向ろ過部813の下流に設けるとよい。螺旋状羽根部850は、例えば、図5に関して説明した螺旋状羽根部850と同様であってよい。
螺旋状羽根部850は、環状間隙830に供給される粘性流体にとって付加的な吸引力を発生するとよい。こうして、螺旋状羽根部850は、連続ろ過装置800内に、(例えば、螺旋状羽根部850がない実施形態に比べて)低い範囲の作業圧をもたらし、及び/又は、所定の圧力条件下で通常作動可能である既存の押し出し機に、連続ろ過装置800を適合できるようにするとよい。
図8F及び8Gを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、粘性流体から異物を連続ろ過する装置800であって、静止しているろ過部材に加えて、1個以上の組842の長さ方向フィン840と、1個以上の螺旋状羽根部850とを備える連続ろ過装置が、示してある。
図8F及び図8Gには、連続ろ過装置800の長さ方向断面A-A’(例えば、図1Aに定義した長さ方向断面A-A’と同様なもの)と横断面図C-C’(図8Aに定義したもの)とを示してある。
幾つかの実施形態では、第1円筒体810は、ろ過部813を1個以上備えるとよい。例えば、第1円筒体810は、第1ろ過部813aと第2ろ過部813bとを備えるとよい(例えば、図8Fに示すように)。
幾つかの実施形態では、第2円筒体820は、1個以上の組842の長さ方向フィン840を備えるとよい。幾つかの実施形態では、各組840は、第1円筒体810のろ過部の一つがある位置に対応する位置で、第2円筒体820に設けられるとよい。各組842の長さ方向フィン840は、環状間隙830内に第2円筒体820から、第1円筒体810に設けた各ろ過部813に向かって(実質的に向かって)突出する。各組842の長さ方向フィン840は、第2円筒体822の第2長さ方向中心軸線822に揃い、及び/又は、各ろ過部813の全長の少なくとも一部に沿って延びるとよい。
例えば、例えば、図8Fには、第2円筒体820が2個の組842の長さ方向フィン840、すなわち第1箇所842aと第2箇所842bとを備える連続ろ過装置800が、示してある。さらに、図示の例では、第1箇所842aが、第1円筒体810に設けた第1ろ過部813aの位置に対応する第2円筒体820に沿った位置に設けられ、第2箇所842bが、第1円筒体810に設けた第2ろ過部813bの位置に対応する第2円筒体820に沿った位置に設けられる。さらに、この図示の例では、第1箇所842aと第2箇所842bの各々は、4個の長さ方向フィン840、すなわち第1長さ方向フィン840a、第2長さ方向フィン840b、第3長さ方向フィン840c及び第4長さ方向フィン840d(例えば、図8Gに示すようなもの)を備える。
幾つかの実施形態では、第2円筒体820は、螺旋状羽根部850を、第2円筒体820の第2長さ方向中心軸線822に沿って少なくとも1箇所に備えるとよい。
幾つかの実施形態では、第2円筒体810は、第1円筒体810に設けた1個以上のろ過部813の下流に、螺旋状羽根部850を1個以上備えるとよい。例えば、図8Fには、第1箇所の螺旋状羽根部850aと、第2箇所の螺旋状羽根部850bとを備える連続ろ過装置800が、示してある。さらに、この図示の例では、第1箇所の螺旋状羽根部850aは、第1ろ過部813aの下流に設けられ、第2箇所の螺旋状羽根部850bは、第2ろ過部813aの下流に設けられている。
図8Hを参照すると、この図は、図8Gに示した断面図を拡大したもので、本発明の幾つかの実施形態による、フィンと孔あき面との間に形成された環状間隙内での異物を含んだ粘性流体の流れの特徴を強調するものである。第2円筒体820は、回転自在に支持されて、第1円筒体810に対して、第2長さ方向中心軸線を中心として回転できるようになっているとよい(例えば、図8A及び8Bにおいて矢印822aで示すように)。第1円筒体810と第2円筒体820との間にある環状間隙830は、粘性流体(例えば、異物を含んだポリマー材料の溶融体)を収容できるようになっているとよい。第2円筒体820は、その第2長さ方向中心軸線を中心として連続回転して、環状間隙830内に粘性流体のつれまわり流を接線方向に、特に、高せん断領域では接線方向に、図8A乃至8Gに関して説明したのと同様に生じさせるとよい。こうして、接線方向速度勾配が、第2円筒体820の回転するフィンの突出先端と、静止している第1円筒体810との間に、生じるとよい。幾つかの実施形態では、第2円筒体820は、第2円筒体820から第1円筒体810に向かって突出する、フィン840を1個以上備えることにより、第1円筒体810の孔あき面近傍の突出端が、第2円筒体820が第1円筒体810に対して回転しながら、環状間隙830を形成するとよい。動作上及び構造上のパラメータ、例えば、異物を含んだ溶融流体の粘度、第1円筒体810に対する第2円筒体820の相対回転速度、及び環状間隙830の寸法等は、環状間隙830内での異物を含んだ流体の流れの状態が、実質的に層流状態に維持されるように、制御及び/又は設定される。連続ろ過装置800内の異物を含んだ粘性流体の流れの接線方向、半径方向及び長さ方向成分は、特に、フィン840の突出端により形成される高せん断領域で、図1G及び1Hに示した半径方向流134a、接線方向流136a及び長さ方向流132aと実質的に同様である。
図9を参照すると、本発明の幾つかの実施形態による、粘性流体から異物を連続ろ過する方法900の概略図を示してある。本発明の実施形態の好ましい動作状態は、フィンと第1円筒体との間の間隙、例えば、上述した環状間隙830内で、異物含んだ溶融流体の層流(実質的な層流)を維持することが、当業者には明らかである。
連続ろ過方法900は、連続ろ過方法900を実施するように構成された、粘性流体から異物を連続ろ過する装置により、実施してよい。例えば、連続ろ過方法は、連続ろ過装置100(例えば、図1A、1C、1D、1E、1F、1G及び1Hに関して既に説明したようなもの)、連続ろ過装置200(例えば、図2A、2B、2C及び2Dに関して既に説明したようなもの)、連続ろ過装置300(例えば、図3A及び3Bに関して既に説明したようなもの)、連続ろ過装置400(例えば、図4A及び4Bに関して既に説明したようなもの)、連続ろ過装置500(例えば、図5に関して既に説明したようなもの)、連続ろ過装置600(例えば、図6A及び6Bに関して既に説明したようなもの)、連続ろ過装置700(例えば、図7A及び7Bに関して既に説明したようなもの)、及び/又は連続ろ過装置800(例えば、図8A、8B、8C、8D、8E、8F及び8Gに関して既に説明したようなもの)により実施してよい。連続ろ過方法900の実施は、図9に示すフローチャート及びフローチャートに関する説明に限定されないことに留意されたい。例えば、種々の実施形態において、連続ろ過方法900は、図示した各ボックス、すなわち各段階を経る必要はなく、図示し説明するのと正確に同じ順を辿る必要はない。
幾つかの実施形態では、連続ろ過方法900は、所定の間隔で互い実質的に平行に設けた非孔あき面と孔あき面間に、異物を含んだ粘性流体を送り込むことにより、異物を含んだ粘性流体を間隙に沿って長さ方向に移動させる段階を有してよい(段階902)。
例えば、図1A乃至1I、図2A乃至2D、図3A及び3B、図4A及び4B、図5、図6A及び6B、図7A及び図7B、並びに図8A乃至8Gに関して既に説明したように、孔あき面は、第1長さ方向中心軸線を有する第1円筒体として形成され、一方、非孔あき面は、第2長さ方向中心軸線を有する第2円筒体として形成されるとよい。さらに、図示の例では、第2円筒体の第2長さ方向中心軸線は、第1円筒体の第1長さ方向中心軸線と一致して、第2円筒体と第1円筒体と間に、環状間隙をもたらすとよい。さらに、図示の例では、相対速度は、両面に対して接線方向に、第2円筒体の第2長さ方向中心軸線と第1円筒体の第1長さ方向中心軸線とに直角に向かうとよい。
幾つかの実施形態では、連続ろ過方法900は、非孔あき面と孔あき面を互いに所定相対速度で移動することにより、異物を含む粘性流体を相対速度と実質的に平行な方向に移動させて、孔あき面近傍の、異物を含む粘性流体にせん断速度を相対速度と実質的に平行な方向に発生させるとよい(段階904)。
例えば、第1円筒体が、第2円筒体に対して回転する(例えば、図1A乃至1I、図2A乃至2D、図3A及び3B、図4A及び4B、図5、図6A及び6B、並びに図7A及び図7Bに関して既に説明したように)、又は第2円筒体が、第1円筒体に対して回転する(例えば、図8A乃至8Gに関して既に説明したように)とよい。
幾つかの実施形態では、連続ろ過方法900は、異物を含んだ粘性流体に圧力を加えることにより、異物を含んだ粘性流体を、相対速度の方向に対して実質的に直角な方向に移動させるとよい(段階906)。例えば、図1F乃至図1Hに関して既に説明したように。
幾つかの実施形態では、連続ろ過方法900は、間隙内での相対速度、圧力及び平均せん断速度を、孔あき面近傍の、異物を含んだ粘性流体層が、孔あき面の貫通孔を通って孔あき面の反対側の面に流れる一方で、貫通穴よりもサイズが大である異物が、相対速度と実質的に平行な方向に流されるように、制御するよい(段階908)。例えば、図1F乃至1Hに関して既に説明したように。貫通孔は、例えば、図2A乃至2Dに関して既に説明した細長いスロット216であってもよい。
幾つかの実施形態では、連続ろ過方法900は、環状間隙内での相対速度、圧力及び平均せん断速度を、異物を含んだ粘性流体の、相対速度と実質的に平行な方向における平均速度が、孔あき面に向かう(すなわち、半径方向に向かう)異物を含んだ粘性流体の平均速度よりも50倍以上速く(例えば、100乃至3000倍)、さらに、環状間隙内の平均せん断速度が、50(1/s)以上(例えば、100乃至500(1/s))となるように、設定するとよい(段階910)。例えば、図1F乃至1Hに関して既に説明したように。
幾つかの実施形態では、連続ろ過方法900は、孔あき面に溜まった異物粒子を、ろ過部材をろ過モードにして、異物を含んだ粘性流体の真さにろ過中に、異物を含んだ粘性流体側に向かって孔を通じて孔あき面の反対側の面からろ過済み粘性流体を圧力噴射することによって、又は孔あき面の両側間での圧力降下を極めて低く抑えて、捉えた異物粒子を漂流力により掃除することによって、除去するとよい(段階912)。例えば、図7A及び7Bに関して既に説明したように。
上記説明において、各実施形態は、本発明の例示又は実施態様である。「1個の実施形態」、「ある実施形態」、「種々の実施形態」又は「幾つかの実施形態」は、必ずしも、同じ実施形態を指すとは限らない。本発明の種々の構成上の特徴は、一つの実施形態について説明してある場合もあるが、本発明の種々の構成上の特徴は、別々に実施されてもよいし、適切に纏めて実施されてもよい。反対に、本発明の種々の構成上の特徴は、簡明化のため、別々の実施形態について説明している場合もあるが、本発明の種々の構成上の特徴は、一つの実施形態で実施されてもよい。本発明の種々の実施形態は、上述した異なる実施形態の構成上の特徴を備えてもよく、種々の実施形態は、上述した異なる実施形態の構成要素を取り入れてもよい。特定の実施形態における本発明の構成要素についての開示は、当該実施形態においてのみ限定的なものとして理解してはならない。さらに、本発明は、種々の方法で実行又は実施でき、本発明は、上述した実施形態以外の実施形態で実施できることが、理解されるべきである。
本発明は、添付図面又はこれに対応する説明に限定されない。例えば、フローは、図示した各ボックス、すなわち各段階を経る必要はなく、図示し説明するのと正確に同じ順を辿る必要はない。明細書に用いた技術的及び科学的用語の意味は、特に記載に記載がない限り、本発明が属する技術分野の当業者により通常に解釈される意味である。本発明を、限られた数の実施形態について説明したが、実施形態は、本発明の範囲を限定するものとして解釈されてはならず、種々の好ましい実施形態の例示として解釈されるべきである。種々の他の変形例、変更及び用途も、本発明の範囲内にある。したがって、本発明の範囲は、上述したものに限定されるべきでなく、添付の請求項、及び請求項中の記載に等価なものに限定される。
Claims (23)
- 異物を含んだ粘性流体を、互いに実質的に平行に所定の第1間隙で設けられた非孔あき面と孔あき面との間に送り込むことにより、前記異物を含んだ粘性流体を前記第1間隙に沿った長さ方向に移動させ、
前記非孔あき面と前記孔あき面とを、所定の相対速度で互いに関して移動させることにより、前記異物を含んだ粘性流体を、前記相対速度に実質的に平行な方向に移動させて、前記異物を含んだ粘性流体の前記孔あき面近傍でのせん断速度を、前記相対速度に実質的に平行な方向に発生させる、異物を含んだ粘性流体から異物を連続ろ過する方法において、
前記孔あき面は、第1長さ方向中心軸線を有する第1円筒体として構成され、前記非孔あき面は、前記第1長さ方向中心軸線と一致する第2長さ方向中心軸線を有する第2円筒体として構成され、前記第1及び第2円筒体は、重なり合い、前記相対速度は、回転速度であり、前記第1間隙は、環状間隙であり、
前記第2円筒体は、前記第1円筒体の孔あき面に向かって前記第1間隙内に突出する長さ方向フィンを1個以上備えることにより、前記フィンの突出端と前記孔あき面との間に第2間隙を形成し、前記第2間隙は、前記第1間隙よりも小であり、
前記異物を含んだ粘性流体に圧力を加えることにより、前記相対速度の方向に実質的に平行な方向に、前記異物を含んだ粘性流体を移動させ、
前記孔あき面近傍の前記異物を含んだ粘性流体の層が、前記孔あき面の貫通孔を通過して前記孔あき面の反対側に流れ、前記貫通孔の大きさよりも大きさが大である異物が、前記相対速度に実質的に平行な方向に流れるように、前記相対速度、前記圧力及び前記第2間隙での平均せん断速度を制御し、
前記相対速度は、前記第1及び第2円筒体の表面に対して接線方向に、かつ前記第2円筒体の第2長さ方向軸線及び前記第1円筒体の第1長さ方向軸線に対して直角に向かう、異物を含んだ粘性流体から異物を連続ろ過する方法。 - さらに、前記第2間隙内での前記異物を含んだ粘性流体の、前記相対速度に実質的に平行な方向における平均速度が、孔あき面に向かう前記異物を含んだ粘性流体の平均速度よりも50倍以上速くなり、さらに、前記第2間隙内の平均せん断速度が、50(1/s)以上となるように、前記相対速度、前記圧力及び前記第2間隙での平均せん断速度を制御する、請求項1に記載した方法。
- 前記貫通孔は、各々が長寸法と短寸法と有するスロットであり、前記スロットの長寸法は、前記相対速度に対して実質的に直角であって前記第1円筒体の長さ方向中心軸線と平行に実質的に沿い、請求項1又は2に記載した方法。
- 前記第2円筒体の回転速度は、所定の回転速度加速で第1期間増加し、次いで、より低い割合で、所望の回転速度に減速することにより、孔あき面からの異物の掃除効果を瞬間的に増加してよい、請求項3に記載した方法。
- さらに、前記異物を含んだ粘性流体の真さにろ過中に、前記異物を含んだ粘性流体側に向かって、ろ過済み粘性流体を圧力噴射することにより、前記第2間隙でのせん断速度を維持しながら、前記孔あき面の反対側でのろ過済み粘性流体の圧力を、前記異物を含んだ粘性流体の真さにろ過中に、前記異物を含んだ粘性流体側での前記異物を含んだ粘性流体の圧力と好ましくは実質的に同じ度合まで増加する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載した方法。
- 前記孔あき面は、複数個の溝を備え、前記溝の深さは、前記スロットの短寸法よりも短く、前記溝の少なくとも1個は、前記スロットの少なくとも1個を横断して形成される、請求項2又は3に記載した方法。
- 前記貫通孔は、前記第1円筒体の円周及び全長に沿う、少なくとも1個の長さ方向ろ過部に沿って、設けられる、請求項1乃至6のいずれか1項に記載した方法。
- 前記第1円筒体は、前記第2円筒体内に設けられる、請求項7に記載した方法。
- 前記第2円筒体は、前記第1円筒体内に設けられる、請求項7に記載した方法。
- 前記環状間隙が、前記第1長さ方向中心軸線に沿って減少するように、前記環状間隙は、前記第1円筒体が前記第1長さ方向中心軸線に沿って先細になるか、又は、前記第2円筒体が前記第2長さ方向中心軸線に沿って先細になるかの、少なくとも一方により、共通する回転軸線に沿って先細になる、請求項7乃至9のいずれか1項に記載した方法。
- 前記第1円筒体又は前記第2円筒体の一方は、前記長さ方向中心軸線に沿って設けられた、少なくとも1箇所の螺旋状羽根部を前記少なくとも1個の長さ方向ろ過部の下流に備え、前記螺旋状羽根部は、前記環状間隙内に突出する、請求項7乃至10のいずれか1項に記載した方法。
- 第1長さ方向中心軸線を有し、少なくとも1個のろ過部を備える第1円筒体であって、前記少なくとも1個のろ過部は、周面に沿って複数個の孔を有する第1円筒体と、
前記第1円筒体の第1長さ方向中心軸線と一致する第2長さ方向中心軸線を有する第2円筒体とを備える、粘性流体から異物を連続ろ過する装置において、
前記第1円筒体は、前記第1円筒体と前記第2円筒体との間に、環状間隙が形成られるように、前記第2円筒体と重なり合って前記第2円筒体に対して回転できるようになっており、環状間隙は、前記粘性流体を収容できるようになっており、
前記第2円筒体は、前記第1円筒体の孔あき面に向かって、前記第2円筒体から前記環状間隙内へ突出する長さ方向フィンを1個以上備えることにより、前記フィンの突出端と前記孔あき面との間に第2間隙を形成し、前記第2間隙は、前記環状間隙よりも小である、粘性流体から異物を連続ろ過する装置。 - さらに、少なくとも1個の回転モータであって、前記第1円筒体及び前記第2円筒体の一方と接続され、前記第1円筒体及び前記第2円筒体の前記一方を、制御された速度で回転するようになっている回転モータを備える回転手段と、
前記回転手段と連携する制御手段であって、前記第1円筒体と前記第2円筒体との間の相対回転を、前記制御された速度に従って、前記回転手段により制御する制御手段とを備える、請求項12に記載した装置。 - 前記第1円筒体は、前記第2円筒体内に設けられる、請求項12又は13のいずれか1項に記載した装置。
- 前記第2円筒体は、前記第1円筒体内に設けられる、請求項12又は13のいずれか1項に記載した装置。
- 前記孔は、各々が長寸法と短寸法と有するスロットであり、前記スロットの長寸法は、前記第1円筒体の第1長さ方向中心軸線に実質的に沿う、請求項12乃至15のいずれか1項に記載した装置。
- 前記穴あき面の反対側に設けた少なくとも1個のノズルであって、前記異物を含んだ粘性流体の真さにろ過中に、ろ過済み流体側に向かって前記孔あき面の反対側からろ過済み粘性流体の圧力噴流をもたらすようになっているノズルを備える、請求項12乃至16のいずれか1項に記載した装置。
- 前記第1円筒体は、さらに、複数個の溝を前記第1円筒体の周面に備え、前記溝の深さは、前記スロットの短寸法よりも小である、請求項16又は17のいずれか1項に記載した装置。
- 前記溝の少なくとも1個は、前記スロットの少なくとも1個を横断して形成される、請求項18に記載した装置。
- 前記少なくとも1個の長さ方向ろ過部は、前記第1円筒体の第1端から下流に所定距離を置いて設けられる、請求項13乃至19のいずれか1項に記載した装置。
- 前記環状間隙が、前記第1長さ方向中心軸線に沿って減少するように、前記環状間隙は、前記第1円筒体が前記第1長さ方向中心軸線に沿って先細になるか、又は、前記第2円筒体が前記第2長さ方向中心軸線に沿って先細になるかの、少なくとも一方により、共通する回転軸線に沿って先細になる、請求項13乃至20のいずれか1項に記載した装置。
- 前記第1円筒体は、前記第1長さ方向中心軸線に沿って設けられた螺旋状羽根部を少なくとも1箇所に備え、前記螺旋状羽根部は、前記環状間隙内に突出する、請求項13乃至21のいずれか1項に記載した方法。
- さらに、洗浄手段を備え、前記洗浄手段は、
複数個の注入孔及び/又はスロットを有する、少なくとも1個の洗浄注入器と、
前記少なくとも1個の洗浄注入器と流体的に連動する洗浄管であって、前記少なくとも1個の洗浄注入器にろ過済み粘性流体を送るようになっている洗浄管とを備え、
前記少なくとも1個の洗浄注入器は、前記第1円筒体の前記少なくとも1個の長さ方向ろ過部の少なくとも一部に沿って延びる寸法で設けられ、回転する前記第1円筒体に向うろ過済み粘性流体を、回転する前記第1円筒体の反対側に向かって前記孔を通じて注入するようになっている、請求項13乃至22のいずれか1項に記載した装置。
Applications Claiming Priority (3)
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