JP2875317B2 - 薄膜濾過装置及び薄膜濾過ユニットを製造する方法 - Google Patents

薄膜濾過装置及び薄膜濾過ユニットを製造する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、薄膜ユニットによって液体を２つの部分に
分離する装置に関する。以後、処理される液体を供給液
と呼び、薄膜を透過する液体を透過液と呼び、薄膜を透
過しない液体を濃縮液を呼ぶことにする。
装置は、複数の個々の、交換できる濾過ユニットから
成る形式のものであり、各濾過ユニットは薄膜のスタッ
ク（積重体）から成り、濾過ユニット内に、流路の２つ
の別個の系、即ち、供給液または濃縮液を運ぶ第１の系
及び透過液を運ぶ第２の系が各薄膜の向き合った面に沿
って液体を運ぶため、設けられている。
この種の装置は、西独特許第3317517C2号から知られ
ている。この装置は管状の圧力容器を有し、この圧力容
器内で、一連の隣接する濾過ユニットが前述のように構
成されたスタックの形態で配列されている。
供給液は管状の圧力容器の一端に供給され、濾過ユニ
ットの外側に沿って圧力容器の他端に向かって流され、
そこで、液体の流れは180゜向きが変えられ、直列に連
続して、濾過ユニットの流路の前記第１の系を通して圧
力容器の最初に述べた一端に向けて強制的に戻される。
液体は、供給が行われる端と同一の端で濃縮液部分と
して放出される。透過液は各濾過ユニットの薄膜に垂直
に配列したチューブに集められ、これらのチューブは圧
力容器の軸線に平行に配列した放出導管に連結されてお
り、透過液部分を放出するのに役立つ。
前述の装置を用いるとき、薄膜の破損の場合には、装
置を完全に分解する必要があり、このことは、厄介で時
間のかかる作業である。この理由は、検査のためにすべ
ての濾過ユニットを圧力容器から取り出す必要があるか
らである。
その上、この公知の装置は大容量が必要な場合には使
用に適していない。
限外濾過では、今までは60m2/モジュールまでの薄膜
面積を持った濾過モジュールを使用するのが一般的であ
った。しかしながら、特に地上水から飲料水を製造する
際、5,000m2/モジュールまでの薄膜面積を持ったモジュ
ールを用いる必要がある。この必要性を満たすため、薄
膜の寸法を増大しなければならず、したがって、１×1m
までの面積を持つ薄膜及び多数の濾過ユニットを有する
装置を用いることが望ましい。
このことは、前述の公知の装置では実際には不可能で
ある。さらに、公知の装置では直列な流れと平列な流れ
とを組み合わせることも不可能である。
本発明の目的は、公知の装置の前述の欠点をなくす、
または減らすことである。
この目的及びその他の目的を達成するため、以下の説
明から明らかになるように、本発明の装置は、並べて配
置されかつ中間の板によって互いに分離されたカセット
の配列体を有し、各カセットは、カセットフレームと、
前記第１の系の流路がカセットフレーム内で２つの自由
領域に向かって開口しており、前記第２の系の流路が少
なくとも一端で開口しかつ各濾過ユニットから透過液を
別個に放出するための手段と連通するように、カセット
フレーム内に配置された濾過ユニットと、を有し、装置
は、さらに、供給液を少なくとも１つのカセットフレー
ムの自由領域に供給する手段と、濃縮液を少なくとも１
つのカセットフレームの自由領域から放出する手段と、
隣接するカセットフレームの自由領域を相互に連結する
中間板中に、所望に応じて、設けられて流路開口と、カ
セット及び中間板の配列体を支持する手段と、カセット
フレームを中間板に対して密封状態で係合させるように
この配列体を互いにクランプし、かつ任意の選択したカ
セットを個々に除去できるように前記配列体をクランプ
解除する手段と、を有する、ことを特徴とする装置であ
る。
個々の濾過ユニット、即ち個々のカセットから透過液
を別個に放出する手段を検査することによって、薄膜の
欠陥及び破損を容易に局部的に知ることができる。即
ち、薄膜の欠陥または破損には、一般に、未処理または
部分的に処理した液体を透過液と混合すると透過液が変
色するという作用がある。
このような場合、欠陥または破損は、透明なチューブ
の形態の放出手段を用いて容易に局部的に知ることがで
きる。
薄膜の欠陥または破損が局部的にわかり、供給液の供
給を止めた後、カセット及び中間板の配列体にかけられ
たクランプ圧力を解除し欠陥のある濾過ユニットを含む
カセットに隣接した板をそのカセットからはずすことに
よって装置を容易に迅速に分離できる。その後、そのカ
セットは自由に外すことができ、その後、カセット内の
欠陥のある濾過ユニットを新しい濾過ユニットと交換す
るか、または全く新しいカセットを挿入できる。
新しい濾過ユニットを持ったカセットを装置の定位置
に置いた後、クランプ圧力を再び加え、その後、装置は
完全に作動できる状態になる。
カセットを隣接の板に押すことによって密封を確保す
ることは本発明の重要な特徴である。
本発明の好ましい実施例では、各中間板は、補強フレ
ームを備えており、補強フレームは板の周囲に沿って延
び、板の両側から突出し、板から突出するフレーム部分
が隣接するカセットフレームに部分的に重なり、かつカ
セットフレームが板と密封状態で係合するとき、カセッ
トフレームに対する張力解放支持体として役立つような
形状及び寸法を有する。したがって、カセットは高い内
部圧力に抵抗できる。
カセットの周囲に緊密に嵌合する補強フレームを用い
るとき、くさびを挿入する空間を形成するようにカセッ
トフレームと補強フレームを構成することが実際には好
ましい。
カセット及び板の配列体（配列体）は、有利には、端
板に取付けられた２つの平行な支持ロッドによって支持
されている。一方補強フレームが設けられる場合には、
これらの補強フレームだけがロッドに直接支持される。
有利には、装置は、２つのロッドをさらに有し、該ロ
ッドは支持ロッドに平行に配置され、端板に同様に取付
けられており、４つのすべてのロッドは中空であり、各
ロッドは１つの端板の外側に配置したナットに協働する
スピンドルを含み、かつ端板をカセット及び板の配列体
に対してクランプするのに役立つ。
好ましくは、各ナットはスプロケットに固定されてお
り、４つのすべてのスプロケットは、これらのスプロケ
ットを共通の駆動モータによって同期して回転させるよ
うにチェーンによって互いに連結されている。
好ましくは、カセットフレームは長方形であり、濾過
ユニットはカセットフレームの中間部分に配列され、自
由領域がカセットフレームの端部に位置決めされてい
る。
本発明の有利な実施例では、透過液収集用の室が各濾
過ユニットの上部に設けられている。
前記自由領域が供給液を濾過ユニットに供給するため
の入口領域または濃縮液用の収集領域を構成するかは個
々のカセットの流れの方向によって決まる。
流れの方向はカセットの間に設けられる板の構造によ
って決められる。もし流路開口がすべての板の両端に設
けられるならば、装置に供給される液体は供給側ですべ
ての自由領域に分配され、装置の反対側に向く方向に平
行な流れが得られる。装置の反対側の自由領域は、した
がって、濃縮液用の共通な収集領域として役立つ。
もし板が装置の反対側に交互に流路開口を持つなら
ば、装置の一端の領域に供給される液体は、装置の反対
端部に達するまですべての濾過ユニットを通して直列的
に強制的に流される。実際には、装置の全長またはその
一部にわたって平列／直列の流れを用いるのが好まし
い。
もし装置の一部を液体の分離に用いることを望むだけ
ならば、流路開口のない板を用いようとする装置の一部
の中に最後のカセットに対して配置する。
穴のない板は装置の端部で液体を制限するために同様
に用いられる。
供給液の供給／濃縮液の収集用の手段を持ったまたは
持たないカセットと、穴のない、一端に穴のある、また
は両端に穴のある、適当に配列した中間板との適当な構
成により、簡単な方法で広範囲のいろいろな必要性を満
たす流れのパターンを得ることができる。
有利には、濾過ユニットを構成するスタックの薄膜は
対の薄膜の形態で作られ、各対の２つの薄膜が、透過液
を濾過ユニットの内部から透過液収集室に向けて大きな
抵抗なしに流すようにスペーサ要素によって間隔を隔て
られるのがよい。例えば、ポリプロピレンの単繊維によ
って形成した糸のような合成糸から作られた網またはウ
ェブの形態のスペーサ要素を使用するのが有利であるこ
とが見い出されている。
編んだ網またはウェブは織った網またはウェブより適
していることが見い出されている。その理由は、前者は
織った網またはウェブより平らでなく、その結果液体の
流れに対して作用する抵抗が小さいからである。特に適
した網またはウェブは、熱処理、例えば網またはウェブ
の剛性を増大させる処理に関連して２軸延伸した、編ん
だ網またはウェブである。
薄膜が前述の対の形態で作られるとき、スペーサ要素
が２つの連続する対の互いに向き合う薄膜の間に適当に
挿入されるのがよく、スペーサ要素は好ましくは押出し
成形した網またはウェブから成る。
特に好ましい実施例では、薄膜のスタックは、薄膜を
装置の縦軸に対して垂直な面に配置し、かつスタックを
２つの端板の間に挟み込むように、配列される。
したがって、スタックの未被覆の側が流路への液体の
供給領域及び濃縮液の収集領域のそれぞれに隣接する。
スタックを支持するため、横方向のリブがスタックの
未被覆の側に設けられ、前記リブの端部が端板の縁の対
応するスロットに受け入れられる。
前述の透過液収集室は、好ましくは、スタックの上部
に配置され、この場合、底部板はスタックの下側に配置
され、端板に連結される。
透過液収集室内に、横方向のリブがスタックを支持す
るため同様に設けられてもよい。
好ましくは、端板及び底板を持った前記スタックと、
透過液出口を持った透過液収集室とによって構成された
濾過ユニットは、薄膜の破損または欠陥が生じた場合
に、濾過ユニットを容易に迅速に取り出して新しいユニ
ットと交換できるように、カセットフレーム内に緩く配
列される。
本発明は、また、流路の２つの別個の系、即ち供給液
または濃縮液を運ぶための第１の系及び透過液を運ぶ第
２の系が各薄膜の向かい合った面に沿って液体を運ぶた
めに設けられた、薄膜のスタックから成る濾過ユニット
を製造する方法に関するものである。
本発明の方法は、 （ａ）封筒形状の薄膜ユニットのスタックを組み立て、 （ｂ）隣接する薄膜ユニット間にそれらの縁からスタッ
クの面の全長及び幅を横切って延びる領域に前記面から
所定の距離まで硬化性液体結合剤を導入し、 （ｃ）導入した結合剤を硬化させ、 （ｄ）前記所定の距離より短い深さまで硬化した結合剤
及び薄膜の縁部分を除去する、ことを特徴とする。
前述した、スタックの面からの材料の除去により、封
筒形状の薄膜ユニットの縁領域が除去され、それによっ
て、各薄膜ユニットからの自由出口開口が薄膜ユニット
の全長にわたって形成され、このため、ユニットから流
出する透過液の流れに対する抵抗が最少に減少される。
材料を除去した深さが限られているため、薄膜ユニット
間の自由空間に対しては流路は形成されない。濾過ユニ
ットを、濾過ハウジング、例えば、供給液または濃縮液
用の入口室と透過液用の出口室とを持つ前述の形式のカ
セットに置くと、互いの確実な分離が特殊なシーリング
手段を設ける必要なく得られる。
大きな製造上の問題なく、薄膜ユニットの向かい合う
側の間に例えば網またはウェブの形態のスペーサ要素を
置き、同様に、所望に応じて、例えば、比較的粗い網ま
たはウェブの形態のスペーサ要素を隣接する薄膜ユニッ
ト間の空間に置くことができるという別の利点を本発明
は有する。
好ましくは、両側が、例えば、ポリエチレンで包まれ
たポリプロピレンの芯から成る複合繊維の不織布から成
り、例えば、ポリスルホンの形態の薄膜材料の薄い被覆
層がその不織布に付着されているような薄膜ユニットが
用いられる。
前述のスペーサ要素、即ち両方のスペーサ要素は２つ
の薄膜を離しておくのに役立ち、隣接する薄膜ユニット
を離しておくスペーサ要素は、別個の要素から成るもの
ではなく、薄膜と一体の部分によって構成される。
薄膜は、例えば、ポリスルホンまたはポリビニリデン
フルオリドから成る薄膜層を編んだウェブの形態の一軸
異形押出成形した基体に付着させることによって製造さ
れ、薄膜は封筒形状の薄膜ユニットの内面に置かれ、そ
れによって、透過液出口に向かう透過液の流れを促進す
る。所望に応じて、別の網またはウェブがスペーサ要素
として各薄膜ユニット内にさらに設けられてもよい。
別の好ましい実施例では、例えば粗い網の形態の、強
度のある、二軸異形押出成形した基体に薄膜層を付着さ
せることによって形成された薄膜が用いられる。これに
より両側に異形押出成形した薄膜を得ることができる。
このような薄膜を用いると、流れ促進流路系が薄膜ユニ
ットの内部と隣接する薄膜ユニットの間の空間の両方に
形成される。
前記空間内の流路系（濃縮液流路）は基体のメッシュ
領域中に薄膜層を押し込む濃縮液内の作動圧力の影響で
形成される。
さらに他の実施例では、一軸異形押出成形した基体に
成形された薄膜層から成り、基体の裏側に粗い網が例え
ば溶着により固定された薄膜ユニットが用いられる。網
は薄膜の側部を離しておくことを確保する。その理由
は、作動圧力により薄膜層が粗い網のメッシュに対応す
る領域中に入るように変形され、一軸異形押出成形した
基体が透過液の流路の形成を保証するからである。
薄膜基体の裏側に固定した網を用いる代わりに、薄い
異形押出成形した孔のある板を用いてもよい。そのよう
な板の固定は、例えばスポット溶着によって得られる。
このような系は比較的大きな強度と剛性を持ち、比較
的大きなせん断力に抵抗できる。前記板は一軸または二
軸異形押出成形されてもよい。
適当な別個のスペーサ要素及び（又は）一体のスペー
サ要素を選ぶことによって、所望の主な流れ方向が濃縮
液及び透過液の両方の側に得られる。濃縮液側の主な流
れ方向を透過液側の主な流れ方向に垂直にし、かつ透過
液側の流れを各薄膜ユニットの出口開口に向けて直接案
内することを確保するスペーサ要素を用いることが好ま
しい。
封筒形状の薄膜ユニットは、好ましくは、例えば長方
形の薄膜シートを別の薄膜シートの上に重ね、溶着また
は接着によってすべての４つの縁に沿ってシートを結合
することによって製造され、分離要素が、所望に応じ
て、溶着または接着前に薄膜層の間に挟まれる。
所望に応じて、薄膜ユニットへの結合剤の接着を改善
するために、硬化性結合剤に接触するようになる領域の
表面処理の後に、薄膜ユニット及びスペーサ要素（もし
あれば）のスタックを組み立て、硬化性結合剤を薄膜ユ
ニットの間の空間、スタックの少なくとも片面、所望に
応じて両面に導入する。
この目的に用いる硬化性結合剤は、好ましくは、ポリ
ウレタンであるが、薄膜ユニット間の結合を行うことが
できかつ薄膜濾過装置の作動中の状態の下で抵抗性のあ
る、例えばエポキシ樹脂のような他の材料も考えられ
る。
結合剤が硬化した後、薄膜ユニット、それらの間に設
けられた任意のスペーサ要素及び結合剤の縁部分が、結
合剤が薄膜ユニットの間の空間に予め導入された面から
除去される。結合剤によって形成された残りの部分に影
響しないように所望の開口が薄膜ユニットの縁に沿って
形成されたとき、材料の除去が止められる。
本発明の方法は、前述のような構成の濾過装置に使用
する濾過ユニットを製造するのに特に適しているが、こ
の方法によって製造されたユニットは同一の流路パター
ンが望まれる別の薄膜濾過装置に用いてもよい。
本発明を添付図面を参照してさらに説明する。
第１図は、本発明の好ましい実施例の装置の分解図で
ある。
第２図は、本発明の他の実施例の装置の端面図であ
る。
第３図は、第２図の線III−IIIに沿った断面図であ
る。
第４図は、本発明の装置に使用するのに適して濾過ユ
ニットの分解図である。
第５図乃至第７図は、本発明の方法による濾過ユニッ
トを製造する工程を示す。
第８図乃至第10図は、本発明の方法を実施するのに用
いてもよい薄膜ユニットの例を示す。
第11図は、第10図の薄膜ユニットから作られた濾過ユ
ニットの拡大概略部分断面図である。
第12図は、第11図の線XII−XIIに沿った部分断面図で
ある。
第13図は、第10図の薄膜ユニットから作られた変形し
た濾過ユニットの隅の概略斜示図である。
第14図は、本発明の装置に使用するカセットフレーム
（濾過ユニットなし）の側面図である。
第15図は、第14図の線XV−XVに沿った断面図である。
第16図は、第14図の線XVI−XVIに沿った断面図であ
る。
第17図は、本発明の装置に使用する補強フレームを持
った板の側面図である。
第18図は、第17図の線XVIII−XVIIIに沿った断面図で
ある。
第１図に示す装置は、５つのカセットフレーム１、
２、３、４及び５を有し、各カセットフレームは中央に
配置した濾過ユニットを含み、濾過ユニットは、自由領
域を各カセットフレームの両端に形成するように、カセ
ットフレームの内部の一部だけを占めている。内部に濾
過ユニットが配置されたカセットフレームを以後カセッ
トと呼ぶ。各カセットの上部側には透過液用放出チュー
ブ９が設けられている。このチューブ９は透過液収集室
（以下にさらに説明する）と連通している。隣接するカ
セット間には、板10、11、12及び13が設けられている。
各板の周囲に沿って、板の両側から突出するフレーム14
が設けられている。
板10は、端板17及び18に取付けられた２つのロッド16
に支持されており、端板17及び18は、フレーム19に取付
けられている。
端板は別の２つのロッド20によって連結されている。
ロッド16、20は、中空であり、端板18の外部でスピンド
ル固定具22に固定されたスピンドル21を含んでいる。
装置を組み立てるとき、スピンドル21のねじ山付き端
部を端板17の外部に取付けたナット23にねじ込む。ナッ
トはスプロケットに連結されており、４つのスプロケッ
ト24すべてをモータ（図示せず）によって同期して駆動
できる。第１図から明らかなように、２つのカセットフ
レーム、即ちカセットフレーム１及び５は、それぞれ、
液体供給用及び液体集中用の供給／放出チューブ25に連
結されている。板10−13には、流路開口26が装置の一方
の側及び他方の側に交互に設けられている。
第２図及び第３図に示す装置は、同様に、フレーム30
を有し、このフレーム上に、端板33及び34に取付けられ
た２対の中空ロッド31及び32が支持されている。ロッド
31及び32に、４つのカセットフレーム35、36、37及び38
の配列体が支持されている。板39が各２つのカセットフ
レームの間、端板33とカセットフレーム35との間の領
域、及びカセットフレーム38と端板34との間の領域に設
けられている。各板39にはフレームの両側から突出する
一体に連結された補強フレーム40が設けられている。
カセットフレーム35−38はＯリングによって板39に対
して密封されている。各カセットフレームは、スペーサ
要素を介在した、対の薄膜のスタックの形態の濾過ユニ
ット42を含む。濾過ユニットのスタックは、その両端が
端板43の間に囲まれており、その下側が底板44によって
囲まれている。濾過ユニットは、その上部に、透過液出
口46を持った透過液収集室45が設けられている。
カセットフレームの外側とカセットフレームに重なる
補強フレーム40の部分との間に空間には、くさび47が適
当な間隔で設けられている。したがって、カセットフレ
ームは、高い内部圧力を受けるとき、変形されないよう
に保護されている。
中空ロッド31及び32の各々は、端板34の外側に固定し
たスピンドル固定具49に取付けられたスピンドル48を含
む。スピンドルはその両端にねじ山が設けられており、
スプロケット51に固定されたナット50に係合する。４つ
のスプロケット51のすべてはチェーン（図示せず）によ
って駆動装置に連結されている。この駆動装置によっ
て、端板を互いに向けてまたは互いに離すように移動で
きる。
第４図に示す濾過ユニットは、例えば、100以上の程
度の、対に配置した多数の薄膜61から成る薄膜スタック
を有し、網またはウェブの形態のスペーサ要素が薄膜の
各対62の間に設けられて、透過液を後述する透過液収集
室に向けて薄膜に沿って流動させることができるよう
に、薄膜を互いに或る距離離して保持するのに役立つ。
対の薄膜は網またはウェブ63より粗い網またはウェブ64
の形態のスペーサ要素によって互いに間隔を隔てられて
いる。薄膜のスタックの端部に、端板65が設けられてお
り、これらの端板65は薄膜のスタック60の下側で底板66
によって相互に連結されている。
薄膜のスタック60の側面に、支持リブ67が設けられて
おり、支持リブの端部は端板の縁部でスロットに固定さ
れている。
濾過ユニットの上側は、上部板69によって構成されて
おり、上部板は、下方に延びる側壁部分69a及び端壁部
分69bと共に、薄膜のスタック60の上部に透過液収集室7
0を形成する。この室内では、横方向の支持リブ71が設
けられており、支持リブには、円弧形切欠き72が、室70
内に収集した透過液を透過液出口73に向けて流動させる
ため、それらの上部に作られている。
第４図に示す濾過ユニットは、有利には、次のように
製造される。各支持リブ67の一端を端板65の１つの対応
する縁のスロット68に挿入して溶接する。次いで、各対
の２つの薄膜の間に網またはウェブ63を置き、接着剤ま
たは加熱シーリングによって各対を３つの縁に沿って閉
じることにより、スペーサ要素63を介在した薄膜の所望
の数の対62を製造する。次いで、このように製造した薄
膜の対62を対の間にスペーサ要素64を介在させて前記端
壁65を互いに積重ねる。他の端板65をスタックに対して
配置し、支持リブの自由端を板の縁のスロット68に導入
して溶接することによって支持リブと連結させる。次
に、成形材料または結合剤を上部及び下部から薄膜の対
62の間の空間に導入する。このことは、成形材料を部分
的に充填した成形材料容器中に、それぞれ、ユニットを
直立した位置に、または反転させて直立した位置に配置
することによって行う。成形材料はスペーサ要素64のす
きまに浸透する。成形材料はユニットの上面及び底面か
ら、それぞれ、例えば40mmの距離まで導入される。
成形材料の硬化中、成形材料容器を取外しておき、上
部及び下部が処理されたとき、底板66を２つの端板65の
間の定位置で溶接する。
このようにして製造したユニットの上部に面切削作
業、即ち機械加工作業を行い、前述の距離よりかなり短
い深さ、例えば3mmまで材料を除去する。したがって、
薄膜の連続した対62の間のスペーサ要素64によって形成
される流路と連通することなく、各対62の２つの薄膜の
間の流路に対して自由流路が形成される。
最後に、支持リブ71及び壁部分69a及び69bを持った上
部板69をユニットに溶接することによって透過液収集室
を形成する。
第５図−第７図は、本発明による濾過ユニットを製造
する基本的な工程を示す。
第５図は、積重ねて置いた薄膜の対62の概略部分断面
図である。第４図のスペーサ要素63及び64は第５図では
省略されている。この理由は、後述するように、発明を
実施する或る態様では、薄膜の所望の間隔を別個のスペ
ーサ要素以外の手段によって得ることができるからであ
る。
第６図は、上面から距離ａまで、スタックの上面か
ら、薄膜の対62によって構成された薄膜ユニットの間の
空間に結合剤を導入することを示す。もしスペーサ要素
64が薄膜ユニットの間に備えられているならば、結合剤
は当然スペーサ要素のすきまに浸透する。第６図の一点
鎖線102は、結合剤の硬化中、例えば面切削作業、即ち
機械加工によって材料を除去する深さｂを表す。
除去される材料は、結合剤、薄膜ユニット及び（もし
あるならば）スペーサ要素63及び64の縁部分である。
第７図は最終形態の薄膜ユニットのスタックを示す。
各薄膜ユニット内に流路103が形成されており、流路は
スタックの上部に薄膜ユニットの全長にわたって延びる
制限のない開口104を有し、この結果、薄膜ユニット内
に収集された透過液は最少の抵抗でこのユニットから流
出できることがわかる。他方、スタックの上部全体は、
薄膜ユニットの自由開口104も含めて、薄膜ユニットの
間に残っている糸状の結合剤106によって薄膜ユニット
間に形成された濃縮液流路から密封状態で分離されてい
る。
第４図を参照して説明した実施例では、結合剤がやは
りスタックの底部から薄膜ユニットの間に導入される
が、材料の除去は行わない。この作業によって、糸状の
結合剤がやはりスタックの底部において薄膜ユニット間
に形成され、その上、薄膜ユニットは、もし予め閉じら
れていないならば、それらの底部の縁に沿って閉じられ
る。もし薄膜ユニットが積重ね前に４つのすべての縁に
沿って既に閉じられているならば、スタックの底部にお
けるこの処理工程を省略してもよいが、所望に応じて、
薄膜ユニットを安定にするために使用できる。他方、そ
のような場合、材料の除去を含む、完全に連続した作業
工程を、もしさらに別の透過液出口室を持った濾過ユニ
ットをスタックの底部に構成することを望むならば、ス
タックの底部に対しても繰り返してもよい。
第８図は、やはり２つの薄膜107及び108から作られた
薄膜ユニットを示す。各薄膜は一軸方向に異形押出成形
した基体から成り、基体上には薄膜被覆が付着されてお
り、薄膜の異形押出成形した面が向き合わされて配置さ
れている。
第８図の詳細から明らかなように、互いに向き合う２
つの薄膜の側は、透過液用の多数の狭い垂直流路109を
形成するように、垂直に延びる異形構造を有する。第８
図に示す形式の薄膜ユニットのスタックを作るとき、ス
ペーサ要素64は、有利には、第４図に示すように、薄膜
ユニットの間にはさまれてもよい。
第９図は、第８図に示す薄膜107及び108に対応する２
つの薄膜110及び111を示す。薄膜ユニットは、さらに、
薄膜110及び111の間に配置した硬質のスペーサ要素112
を有し、前記スペーサ要素はその両側に対向する薄膜の
側の異形構造体に直角に延びるリブ状突起113を備えて
いる。
濃縮液側にかかる比較的高い液体圧力の結果、薄膜
は、作動中、リブ状突起間のくぼみに押され、それによ
って、処理すべき液体の水平流路を形成し、これらの流
路は透過液側の流路に直角に延びる。
かくして、図示の薄膜ユニットでは、流路系が透過液
側及び濃縮液側の両方に形成される。
対応する利点のある流路パターンが第10図に示す薄膜
ユニットを用いて得ることができ、この薄膜ユニット
は、第８図を参照して説明したものに対応する異形構造
を持つ薄膜114と、より長いリブ状突起117によって分離
した微細な異形領域116をから成る二重異形構造を有す
る別の薄膜115とから成り、第11図及び第12図に示すよ
うに、リブ状突起117は、スタックで薄膜ユニットを使
用する際、濃縮液側に水平流路118を形成し、他方、薄
膜114の異形構造は透過液側に垂直流路119を形成する。
これらの図面では、各薄膜は、前述のように異形押出成
形した編物から成る基体114a及び115aにそれぞれ付着し
た薄膜被覆114及び115の形態で示されている。
第13図に示す変形した濾過ユニットは第10図に示すよ
うな薄膜ユニットから作られ、薄膜ユニットは、すきま
を形成するように横方向の縁に向かってテーパ状であ
り、すきまには、濾過ユニットの隅に、硬化した結合剤
が充填されている。
第13図は、また、濾過ユニットが透過液用の非常に多
数の垂直流路119と、これらの流路から分離した、処理
すべき液体用の少ない数の水平流路118とを有すること
を示す。
第３図の部品35−38に対応する第14図、第15図及び第
16図に示すカセットフレームは、フレームの側部を構成
する４つの平らなバー、即ち、底部バー80、上部バー81
及び２つの横バー82、83を有する。横バー82は開口84を
有し、この開口を通してカセットフレームの内部は給水
供給／濃縮出口パイプ85と連通し、パイプには同様な開
口86が設けられている。
上部バー81には、透過液出口チューブ87が設けられて
いる。
横バーの縁には、Ｏリングを収容するための溝88が設
けられている。
第17図及び第18図は、第３図の部品39に対応する長方
形板121を示し、この板は、その周囲に、一体のフレー
ム122を備え、フレーム122は、カセット及び板の配列体
を組み立てるとき、隣接するカセットフレーム80−83を
部分的に重ねるように、フレームの両側から突出してい
る。板の右側の端部に、一列の貫通孔が設けられてお
り、隣接するカセットフレームの自由領域間の流路を形
成する。
板121をカセット及び板の配列体内で端板として用い
るとき、穴は板に設けられない。
所望の流路パターンによって、板には、一端だけに代
えて、両端に穴を設けてもよい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実願 昭53−66249号（実開 昭54− 169146号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ) 実願 昭54−138283号（実開 昭55− 43599号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ)

Claims (20)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】以下供給液という液体を薄膜濾過によって
    透過液部分と濃縮液部分とに分離する装置であって、前
    記装置は複数の個々の交換できる濾過ユニット（６、4
    2）を有し、各濾過ユニットは多数の薄膜（61）のスタ
    ックから成り、スタック内に、流路の２つの別個の系、
    即ち供給液または濃縮液を運ぶための第１の系及び透過
    液を運ぶ第２の系が各薄膜の向かい合った面に沿って液
    体を運ぶために設けられた装置において、装置は並べて
    配置されかつ中間の板（10−13、39）によって互いに分
    離されたカセット（１−５、６、35−38、42）の配列体
    を有し、各カセットは、カセットフレーム（１−５、35
    −38）と、前記第１の系の流路がカセットフレーム内で
    ２つの自由領域（７、８）に向かって開口しており、前
    記第２の系の流路が少なくとも一端で開口しかつ各濾過
    ユニットから透過液を別個に放出するための手段（９、
    87）と連通するように、カセットフレーム内に配置され
    た濾過ユニット（６、42）と、を有し、装置は、さら
    に、供給液を少なくとも１つのカセットフレームの自由
    領域（７、８）に供給する手段（25、85）と、濃縮液を
    少なくとも１つのカセットフレームの自由領域から放出
    する手段（25、85）と、隣接するカセットフレーム（１
    −５、35−38）の自由領域（７、８）を相互に連結する
    中間板（10−13、39、121）中に、所望に応じて、設け
    られて流路開口（26、123）と、カセット及び中間板の
    配列体を支持する手段（16、31）と、カセットフレーム
    を中間板に対して密封状態で係合させるようにこの配列
    体を互いにクランプし、かつ任意の選択したカセットを
    個々に除去できるように前記配列体をクランプ解除する
    手段（21〜24）と、と有する、ことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】請求の範囲１項記載の装置において、各中
    間板（10−13、39、121）は、補強フレームを備えてお
    り、補強フレームは板の周囲に沿って延び、板の両側か
    ら突出し、板から突出するフレーム部分が隣接するカセ
    ットフレーム（１−５、35−38）に部分的に重なり、か
    つカセットフレームが板（10−13、39、121）と密封状
    態で係合するとき、カセットフレームに対する張力解放
    支持体として役立つような形状及び寸法を有する、こと
    を特徴とする装置。
  3. 【請求項３】請求の範囲２項記載の装置において、カセ
    ットフレームの外側面と補強フレームの内側面との間の
    空間にくさび（47）が設けられている、ことを特徴とす
    る装置。
  4. 【請求項４】請求の範囲１項記載の装置において、カセ
    ット（１−５、６、35−38、42）及び板（10−13、39、
    121）の配列体は端板（17−18、33−34）に取付けられ
    た２つの平行な支持ロッド（16、31）によって支持され
    ている、ことを特徴とする装置。
  5. 【請求項５】請求の範囲４項記載の装置において、２つ
    のロッド（20、32）をさらに有し、該ロッドは支持ロッ
    ド（16、31）に平行に配置され、端板に同様に取付けら
    れており、４つのすべてのロッドは中空であり、各ロッ
    ドは１つの端板（17−18、33−34）の外側に配置したナ
    ット（23、49）に協働するスピンドル（21、47）を含
    み、かつ端板（17−18、33−34）をカセット（１−５、
    ６、35−38、42）及び板（10−13、39、121）の配列体
    に対してクランプするのに役立つ、ことを特徴とする装
    置。
  6. 【請求項６】請求の範囲５項記載の装置において、各ナ
    ット（23、50）はスプロケット（24、51）に固定されて
    いる、ことを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】請求の範囲１項記載の装置において、カセ
    ットフレーム（１−５、35−38）は長方形であり、濾過
    ユニット（６、42）はカセットフレームの中間部分に配
    列され、自由領域（７、８）はカセットフレームの端部
    に位置決めされている、ことを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】請求の範囲７項記載の装置において、透過
    液の収集用の室（70）が各濾過ユニットの上部に設けら
    れている、ことを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】請求の範囲１項記載の装置において、板
    （10−13、39、121）の少なくともいくつかは板の一端
    に流路開口（26、123）を有する、ことを特徴とする装
    置。
  10. 【請求項１０】請求の範囲９項記載の装置において、板
    の或るものは板の両端に流路開口（26、123）を有す
    る、ことを特徴とする装置。
  11. 【請求項１１】流路の２つの別個の系、即ち供給液また
    は濃縮液を運ぶための第１の系及び透過液を運ぶ第２の
    系が各薄膜の向かい合った面に沿って液体を運ぶために
    設けられた、薄膜のスタックを構成する濾過ユニットを
    製造する方法において、 （ａ）封筒形状の薄膜ユニット（62;107、108;110、11
    1;114、115）のスタックを組み立て、 （ｂ）隣接する薄膜ユニット間にそれらの縁からスタッ
    クの端面の全長及び幅にわたって延びる領域に前記端面
    から所定距離（ａ）まで硬化性液体結合剤（101）を導
    入し、 （ｃ）導入した結合剤を硬化させ、 （ｄ）前記所定の距離より短い深さ（ｂ）まで硬化した
    結合剤及び薄膜の縁部分を除去する、 ことを特徴とする方法。
  12. 【請求項１２】請求の範囲11項記載の方法において、組
    込んだ一体のまたは別個のスペーサ要素を持つ薄膜ユニ
    ット（62;107、108;110、111;114、115）を用いる、こ
    とを特徴とする方法。
  13. 【請求項１３】請求の範囲11または12項記載の方法にお
    いて、スペーサ要素（64）を封筒形状の薄膜ユニットの
    間にはさむ、ことを特徴とする方法。
  14. 【請求項１４】請求の範囲11または12項記載の方法にお
    いて、各薄膜ユニット内に透過液用の流路を形成するよ
    うな構造を組込んだスペーサ要素を持った薄膜ユニット
    （62;107、108;110、111;114、115）を用いる、ことを
    特徴とする方法。
  15. 【請求項１５】請求の範囲11または14項記載の方法にお
    いて、隣接する薄膜ユニット間に流路を形成するような
    構造を組込んだスペーサ要素を持った薄膜ユニットを用
    いる、ことを特徴とする方法。
  16. 【請求項１６】請求の範囲11項記載の方法において、２
    つの長方形薄膜シートを溶接、加熱シーリング、接着等
    によってそれらの縁に沿って結合することにより製造し
    た封筒形状の薄膜ユニットを用いる、ことを特徴とする
    方法。
  17. 【請求項１７】請求の範囲11項記載の方法において、ポ
    リウレタンから成る結合剤を用いる、ことを特徴とする
    方法。
  18. 【請求項１８】請求の範囲11項記載の方法において、材
    料の除去を面切削作業または機械加工作業によって行
    う、ことを特徴とする方法。
  19. 【請求項１９】請求の範囲11項記載の方法において、ス
    タックの２つの向き合った面領域で工程（ｂ）及び
    （ｃ）を行う、ことを特徴とする方法。
  20. 【請求項２０】請求の範囲19項記載の方法において、ス
    タックの２つの向かい合った面領域で工程（ｄ）を行
    う、ことを特徴とする方法。
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