JP2955579B2 - 流動媒体を案内するための間隔要素 - Google Patents

流動媒体を案内するための間隔要素

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JP2955579B2
JP2955579B2 JP63109254A JP10925488A JP2955579B2 JP 2955579 B2 JP2955579 B2 JP 2955579B2 JP 63109254 A JP63109254 A JP 63109254A JP 10925488 A JP10925488 A JP 10925488A JP 2955579 B2 JP2955579 B2 JP 2955579B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ほぼ円板状に形成され、中心穴を具備し、
周囲を流動媒体が流動し、中心穴の周囲に互いに間隔を
もって設けられかつ流動媒体の貫流する多数の開口部を
具備する複数の間隔要素を有し、それらの２つの間隔要
素の間に１つの濾過要素が配置されている、流動媒体を
濾過し分離するための装置に使用され流動媒体を案内す
るための間隔要素に関する。
従来技術 濾過要素を封じ込めるためのいくつかに分割された装
置は、例えば流動媒体を分離し濾過するための装置（ド
イツ特許公開第3327431.2号公報）から知られている。
この装置では、任意の数だけ組み立てられた濾過要素積
層体の個々の濾過ユニットは担持板と、誘導体と、これ
らの板の間に封じ込められている膜板から構成されてい
る。膜板の周囲は、担持板の周囲と接着されている。
濾過ユニットを組み立てて１つの濾過要素積層体を形
成させる場合、いわゆるディスクモジュールが問題にな
る。個々の濾過ユニットの構成によりディスクは比較的
大きな固有安定性を有し、圧力に対し比較的安定にな
る。
しかしながら、この種の装置に所謂膜クッションを使
用する場合、従来公知のディスク状の間隔要素はこの種
の膜クッションと協働するには適していない。なぜな
ら、従来の間隔要素の場合、本来の濾過要素（膜クッシ
ョン）の両側での流動媒体の環流が十分でないからであ
る。公知の間隔要素の構成の場合、流動媒体の濾過要素
積層体への入口とその出口との間でかなりの圧力降下が
生じる。このことは、特に濾過要素積層体が大きな場合
に不具合であり、装置の作業効率を制限するものであ
る。前記の圧力降下が生じる理由は主に、膜板が担持板
と誘導板とに直接取付けられ、その結果原水等の流動媒
体が濾過要素積層体を貫流する際に次第に強く制動され
ることにある。その結果、すでに述べたように高い圧力
降下が前記の入口と出口の間に生じてしまう。
目的 本発明の目的は、間隔要素及びこれに取付けられる例
えば膜クッション等としての濾過要素の周囲での環流を
好適なものとし、その結果濾過要素積層体が大きな場合
でもその流動媒体入口と出口の間の流動媒体の圧力降下
を正当な限度に保持すると共に、流動媒体の流れが最適
化され、圧力差が生じるにもかかわらず濾過要素を安定
に受容できるような間隔要素を提供することである。
構成及び効果 本発明は、上記目的を達成するため、濾過要素が膜ク
ッションの形式に構成されていること、および間隔要素
の少なくとも１つの表面に該表面より隆起する多数の突
出部が設けられていることを特徴とするものである。
上記構成の利点は、流動媒体が支障なく流動し、即ち
公知の間隔要素に比べて流動媒体の流動が最適になって
いることである。
本発明の有利な実施例によれば、開口部がスリット状
に形成され、幅側よりも長い長手側が穴中心部から離れ
るようにほぼ半径方向に延びている。これによって開口
部の領域で間隔要素が安定になり、流動媒体か貫流する
ための最適な開口部が提供される。この場合、開口部は
台形状の横断面を有しているのが有利である。
流動媒体が開口部へ流入する入口の領域で流動媒体に
渦が生じ、この渦がこの領域での圧力差を生じさせる原
因にならないようにするため、本発明による間隔要素
は、半径方向にて開口部に直接境を接している領域で、
中心穴の方向に先細りになる厚さを有している。従っ
て、流動媒体は傾斜路に沿って開口部に流入し、ここか
ら他の表面上を傾斜路に沿って再び外方へ流動する。
開口部の領域で濾過要素により開口部が塞がらないよ
うにするため、即ち濾過要素の内部にも生じる内圧が原
因して、濾過要素に侵入してくる浸透物のために開口部
が塞がらないよにするため、互いに間隔をもって設けら
れる２つの開口部の間にそれぞれ、両間隔要素表面から
突出する隔片部が配置されている。これによって、濾過
要素は当該領域で開口部から離れて位置する。
通常のように中心部に配置され膜板の間に設けられる
浸透物排流穴から排出される浸透物が支障なく集められ
て浸透物排出部に供給されるように、間隔要素の中心穴
はその縁領域にスリット状の多数の浸透物排流穴を具備
するのが有利であり、該浸透物排流穴は、穴中心部の周
囲に所定の間隔で配置される、濾過要素から排出される
浸透物のための浸透物排流溝の中へ突出している。この
場合、浸透物排流溝が間隔要素の表面に形成されこの表
面から突出している継ぎ足し部によって境界されるのか
有利である。
基本的には、間隔要素と濾過要素の間にして濾過要素
の浸透物排出部の領域に任意の態様でパッキンを設ける
ことができるが、しかし有利には中心穴の周囲にして間
隔要素の両表面に、パッキンリングを受容するための溝
状の凹部が形成される。その場合、該凹部と穴中心部と
の半径方向の間隔が、穴中心部と濾過要素の中心穴の内
縁との半径方向の間隔よりも大きいのがよい。溝状の凹
部には、パッキン要素として例えばＯリングを装着する
ことができ、この場合凹部は、Ｏリングがこの凹部内に
付着するように形成されている。
間隔要素の両側の円板状の表面においても、流動媒体
が可能な限り支障なく流動することができるように、即
ち濾過要素がこの表面に直接載置されることがないよう
にするため、本発明の他の有利な実施例によれば、少な
くとも１つの表面にこれから隆起した多数の突出部が設
けられている。この突出部は任意の適当な数だけ且つ任
意の間隔で設けられ、例えば間隔要素か円形の場合には
仮想の部分リング上に設けることができる。
間隔要素の表面に対してほぼ平行に形成される隔片部
の表面に、この表面から隆起した少なくとも１つの突出
部が設けられているが有利である。
突出部は、隔片部の表面に平行な面内でほぼ円形の横
断面またはほぼ雫状の横断面を有することができる。雫
状の横断面は、これに沿って流れる流動媒体の渦の形成
を阻止し、圧力の損失を軽減させる。
それぞれ１つの間隔要素と１つの濾過要素とからフィ
ルターユニットが形成される。任意の数のフィルターユ
ニットが濾過要素積層体を形成する。この種のフィルタ
ーユニットを任意の大きさの濾過要素積層体に正確且つ
簡単な構成で組み立てることができるように、本発明の
他の有利な実施例によれば、中心穴の周囲領域にして前
記両表面のうちの１つの表面にこれから隆起した多数の
ピン状の突起が設けられ、他の表面に多数の凹部が設け
られ、各突起と凹部が、これらを貫通する仮想の共通の
中心軸線に関して穴中心部から等しい間隔を有してい
る。
従って、間隔要素のピン状の突起は、隣接する間隔要
素の凹部に差し込むことができ、その結果規則正しく整
向された濾過要素積層体を簡単に組み立てることができ
る。この場合突起と凹部は同一の横断面形状を有するの
が有利である。
間隔要素それ自体は、その外周範囲にて両表面に外周
縁を有し、これらの外周縁の一方が、少なくとも濾過要
素の厚さだけ表面の面法線に関して他方より高くなって
いる。その結果、高くなっている縁によって形成される
凹部に濾過要素（膜クッション）を挿入することができ
る。この場合、濾過要素はその外部膜面によって突出部
に載置され、従って前記表面と直接接触することはな
い。
間隔要素は任意の適当な合成物質から成ることがで
き、それによって軽量の間隔要素に高い強度を付与させ
ることができる。有利には、間隔要素がABSから成るの
がよい。ABSは、飲用水とか純正水等の高品質の浸透物
が要求される分野に特に適している。
実施例 次に、本発明の実施例を添付の図面を用いて説明す
る。
第１図は、流動媒体を反転浸透と限外濾過により濾過
し分離させるための装置の一例である。この装置10内に
は多数の濾過要素13と間隔要素11とが積層され、所定長
さの濾過要素積層体を形成している。
膜クッションとして形成される濾過要素13（第３図を
も参照）と協働する間隔要素11の構造を判り易くするた
め、装置10に関し簡単に説明する。装置10は、管状のハ
ウジング102を有している。ハウジング102内には、間隔
要素11と濾過要素13とが交互に設けられ、即ち各間隔要
素11の間に１つの濾過要素13が配置されている。このよ
うに形成される濾過要素積層体の両端部では、間隔要素
11は濾過要素13を有していない。濾過要素積層体の接続
側端部には接続板105が設けられ、逆の側の端部には終
端板106が設けられている。接続板105には外側に接続端
フランジ107が取付けられ、終端板106には外側に終端フ
ランジ108が取付らけれている。濾過要素積層体と他の
構成要素とは、中心部で締め付けボルト103によって保
持されている。締めつけボルト103は、これらの要素の
中心部に設けられた穴を貫通している。締め付けボルト
103の両側のねじ突出部に設けられたナット104と111
で、ハウジング102内の構成単位が保持される。接続端
フランジ107と接続板105とを、流動媒体15供給用の供給
部109及び流動媒体15排出用の排出部110とが貫通してい
る。
供給部109を通って流入する流動媒体15は、ハウジン
グ102の内部空間に入り、より厳密には、濾過要素積層
体とハウジング102の内壁との間の隙間に入る。流動媒
体15は、この隙間で終端板106とこれに境を接している
間隔要素の間に形成される空間に達する。流動媒体は、
開口部14（第２図および第３をも参照）を通って間隔要
素の中へ侵入し、間隔要素11の内側の表面119に沿って
流れ、そこから縁34の領域で、間隔要素とこれに隣接す
る間隔要素との間に設けられる濾過要素13の回りで転向
し、再び中心部の方向へ戻り、新たに第２の間隔要素11
の開口部14を通って流れる。このような流動媒体の転向
が、濾過要素積層体全体において境を接している間隔要
素11で反復される。中心部の浸透物排流穴或いは浸透物
排流溝の方向へ方向づけられている濾過要素（膜クッシ
ョン）の端面から浸透物が排出され、適当な流動ダクト
（これに関しては以下に詳細に説明する）と中心部の締
め付けボルト103に沿って流れ、別の処理のために浸透
物排出部から外部へもたらされる。濃縮された流動媒体
15は、蛇行して濾過要素積層体全体を貫流した後、環状
の集積領域に達する。この集積領域は接続板105に形成
され、そこから排出部110を介して外部に通じている。
濾過要素積層体全体は、適当なパッキン113を介してハ
ウジング102の内部で保持されている。
第２図は、前記の濾過要素積層体に使用される間隔要
素11の断面図である。間隔要素11は、第２図の実施例で
は円形の横断面を有し、２つの円板状の表面118,119が
境界をなしている。第２図で穴中心部16によって表され
ている軸線は、中心穴12の軸線である。間隔要素11は、
中心穴12の周囲に互いに間隔をもって配置される多数の
開口部14を有している。第３図と第４図に図示したよう
に、これらの穴14を流動媒体15が貫流する。これに関し
て、さらに詳細に以下で説明する。ここで説明している
実施例では、第６図と第７図に図示したように、穴14は
ある特定の仮想円上にあり、穴中心部16に対してほぼ同
間隔で該穴中心部16の回りに配置されている。
穴14はスリット状に、そして横断面にて台形状に形成
されている。スリット状の穴14の長手側120,121は幅側1
22,123よりも長い。間隔要素11の厚さは、穴14に直接境
を接している領域にて中心穴12の方向に先細りになって
いる。これを符号17で示した。先細りになっている部分
の尖端は、横断面にて半円状の形状を有することができ
る。
互いに間隔をおいて配置される穴14の間には、それぞ
れ隔片部が設けられている。隔片部は、前記表面118,11
9からほぼ直角に突出している。
第６図に図示したように、中心穴12はその縁領域に多
数の浸透物排流穴19を具備している。これらの浸透物排
流穴19は、穴中心部16の周囲にある所定の間隔で配置さ
れている浸透式排流溝20のなかへ突出している（第３図
及び第６図）。浸透式排流溝20は、間隔要素11の一部分
である継ぎ足し部21が境界をなす。継ぎ足し部21は、前
記表面118にこれから突出するように形成されている。
両表面118,119の中心穴12の周囲には、溝状の凹部22,
23が設けられている。これらの溝22,23は、例えばＯリ
ングとして形成することができるパッキンリング24,25
を収容するために用いられる。パッキンリング24,25
は、第３図では、溝状の凹部22,23に付着した状態で図
示されている。穴中心部16と凹部22,23との半径方向の
間隔26は、膜クッションとして形成された濾過要素13の
中心穴28の内縁と穴中心部との間隔よりも大きい。
膜クッションとして形成された濾過要素13（その外形
に関しては詳細に図示していない）は、円形のまたは多
角形の外側縁を有している。濾過要素13は、間隔要素11
の外側縁の領域を密閉することなしに、間隔要素11の表
面118に設置することができるような外側輪郭を有して
いる。従って、既に述べたように、流動媒体15は濾過要
素13を通過した後転向し、表面118に沿うて流れて開口
部14に達し、間隔要素11を貫流する。
第６図では、１個の濾過要素13を一点鎖線で象徴的に
図示した。
濾過要素13は、その中心穴が間隔要素11の穴中心部16
に対して同軸にあるように位置している（第７図と第３
図）。
両表面118,119には、これから隆起する多数の突出部2
9が設けられている。これらの突出部29は、第６図と第
７図では少なくとも四分円内に円上の点によって象徴的
に図示されている。突出部29は、第８図と第９図に図示
したようにいろいろに形成することができる。第8a,8b
図に図示した実施例では、突出部29は表面118,119に対
して平行な面内で水滴状の横断面を有している。第8a図
によれば、この横断面は表面118,119により突出する方
向に段部を有することができる。第9a,9b図によれば、
突出部29は表面118,119に対して平行な面内で球形また
は円形の横断面を有している。突出部29の上記１つのま
たは他の形状を間隔要素11上で適用することもできる
が、両形状を間隔要素11上で適用することもできる。
第６図と第７図によれば、突出部29は穴中心部16の周
りの同心円上に配置されている。しかし、突出部29を他
の任意の態様で表面118,119上に配置することもでき
る。
表面118,119に対してほぼ平行に形成される隔片部30
の表面上にも、この表面から隆起するように突出部29を
設けることができる（特に第３図参照）。しかし隔片部
30の表面に設けられた突出部は、間隔要素11の表面118,
119の表面に設けた突出部29と丁度同じ高さになる程度
の高さである。このようにして、濾過要素13が突出部29
で支持され且つ間隔要素の表面118,119に対してほぼ平
行に設置され、従って装置が予め十分緊張した状態にあ
る時にパッキンリング24,25の横断面がわずかに変形す
ることによりこれと接触することが可能になる（第３図
参照）。
中心穴12の周囲には、一方の表面118にこれから突出
するように多数の突起31が設けられている。他の表面11
9には多数の凹部32が設けられている。間隔要素の突起3
1と凹部32は、これらを貫通する仮想の軸線33に関して
穴中心部16から等間隔で配置されている。間隔要素の突
起31と凹部32は通常は等しい横断面形状を有しており、
図示した実施例では横断面は円形である。間隔要素11の
一方の表面にそれぞれピン状の突起31と凹部32とを設け
たことにより、高さが整合した任意の大きさの濾過要素
積層体を組み立てることができる。
第２図に示すように、間隔要素11は外周に縁34,35を
有している。一方の縁34は、少なくとも濾過要素の厚さ
だけ表面118の面法線に関してより高くなっている。こ
のようにして形成された中空空間には、すでに述べたよ
うに濾過要素13が挿入され、濾過要素の一方の表面130
（第３図によれば外側の表面）は継ぎ足し部21とほぼ平
坦に整列する。第１図によれば、１つの濾過要素積層体
に積層された複数個の間隔要素11は、それぞれの間に１
つの濾過要素13を包み込んでいる。この場合、濾過要素
の１つの表面131は間隔要素11の１つの表面118の突出部
29に載置され、他の表面130は隣の間隔要素11の他の表
面の突出部29に載置される。
最初に述べたように、流動媒体15は表面118上を開口
部14の方向に蛇行して流れ（第６図）、開口部14で転向
し、表面119上を（第７図）開口部14から離れて（サイ
ドＡ）、濾過要素（膜クッション）の外側の閉じた境界
稜の領域で、１つの間隔要素の縁34と他の間隔要素の縁
35との間で転向し、隣の間隔要素11の開口部14の方向
（サイドＢ）へ戻る。
濾過要素13の膜フォイルに流動媒体15が浸透して濾過
され、両表面130と131の間の空間に浸透物が生じる。こ
の浸透物は第３図の矢印に応じて濾過要素13から浸透物
排流溝20のなかへ流出し、そこから浸透物排流穴19を経
て第１図の締め付けボルト103に沿って流れ、適当な方
法で集められた後浸透物排出部112から排出される。
濾過要素の表面と間隔要素の表面の間の領域に高い内
圧が生じるので、間隔要素と濾過要素の間に形成される
内部空間と濾過要素との間でパッキンリング24,25によ
る好適なパッキンが行われる。従って、どのような作動
状態にあっても、流動媒体循環流と浸透物循環流とが確
実に分離する。
本発明による間隔要素は、安価に且つ作動確実に合成
物質から製造することができる。合成物質としては、特
にポリスチロールが適している。飲用水の分野では、特
にアクリルニトリル・ブタジエン・スチロール共重合体
（ABS）、スチロール・アクリルニトリット共重合体（S
AN）及びルーラン（Luran）が、その安全性の故に間隔
要素の形成のために特に適していることが判明した。し
かし、間隔要素を金属材料または複合材料から製造する
こともでき、例えば金属と合成物質の組合せから製造す
ることもできる。
次に、本発明の実施態様を列記しておく。
（１）開口部（14）がスリット状に形成され、幅側（12
2,123）よりも長い長手側（120,121）が穴中心部（16）
からほぼ半径方向に延びていることを特徴とする、請求
項１に記載の間隔要素。
（２）開口部（14）が台形状の横断面を有していること
を特徴とする、上記第１項に記載の間隔要素。
（３）中心穴（12）から半径方向に離れていて開口部
（14）に境を接する領域で、中心穴（12）の方向に先細
りになる厚さを有していることを特徴とする、請求項
１、上記第１項または第２項に記載の間隔要素。
（４）互いに間隔をもって設けられる２つの開口部（1
4）の間にそれぞれ、両間隔要素表面（118,119）から突
出する隔片部（18）が配置されていることを特徴とす
る、請求項１または上記第１項から第３項までのいずれ
か１つに記載の間隔要素。
（５）中心穴（12）がその縁領域に多数の浸透物排流穴
（19）を具備し、該浸透物排流穴（19）が、穴中心部
（16）の周囲にある所定の間隔で配置される、濾過要素
（13）から排出される浸透物のための浸透物排流溝（2
0）のなかへ突出していることを特徴とする、請求項１
または上記第１項から第４項までのいずれか１つに記載
の間隔要素。
（６）間隔要素（11）の表面（118）から突出して形成
されている継ぎ足し部（21）が浸透物排流溝（20）の境
界をなしていることを特徴とする、上記第５項に記載の
間隔要素。
（７）中心穴（12）の周囲にして前記両表面（118,11
9）に、パッキンリング（24,25）を受容するための溝状
の凹部（22,23）が形成され、該凹部（22,23）と穴中心
部（16）との半径方向の間隔（26）が、穴中心部と濾過
要素（13）の中心穴（28）の内縁との半径方向の間隔
（27）よりも大きいことを特徴とする、請求項１または
上記第１項から第６項までのいずれか１つに記載の間隔
要素。
（８）少なくとも１つの表面（118,119）に、これから
隆起した多数の突出部（29）が設けられていることを特
徴とする、請求項１または上記第１項から第７項までの
いずれか１つに記載の間隔要素。
（９）表面（118,119）に対してほぼ平行に形成される
隔片部（30）の表面に、この表面から隆起した少なくと
も１つの突出部（29）が設けられていることを特徴とす
る、上記第４項から第７項までのいずれか１つに記載の
間隔要素。
（10）突出部（29）が、表面（118,119）に平行な面内
で、ほぼ円形の横断面を有していることを特徴とする、
上記第８項または第９項に記載の間隔要素。
（11）突出部（29）が、表面（118,119）に平行な面内
で、ほぼ雫状の横断面を有していることを特徴とする、
上記第８項から第10項までのいずれか１つに記載の間隔
要素。
（12）突出部（29）が、表面（118,119）に平行な面内
で、ほぼ球形の横断面を有していることを特徴とする、
上記第９項から第11項までのいずれか１つに記載の間隔
要素。
（13）中心穴（12）の周囲領域にして前記両表面のうち
の１つの表面（118）に、これから隆起した多数のピン
状の突起（31）が設けられ、他の表面（119）に多数の
凹部（32）が設けられ、各突起（31）と凹部（32）が、
これらを貫通する仮想の共通の中心軸線（33）に関して
穴中心部（16）から等しい間隔を有していることを特徴
とする、請求項１または上記第１項から第12項までのい
ずれか１つに記載の間隔要素。
（14）突起（31）と凹部（32）が同一形状の横断面を有
していることを特徴とする、上記第13項に記載の間隔要
素。
（15）前記両表面（118,119）にそれぞれ外周縁（34,3
5）を有し、これらの外周縁の一方（34）が、少なくと
も間隔要素（13）の厚さだけ表面（118）の面法線に関
してより高くなっていることを特徴とする、請求項１ま
たは上記第１項から第13項までのいずれか１つに記載の
間隔要素。
（16）合成物質から成っていることを特徴とする、請求
項１または上記第１項から第15項までのいずれか１つに
記載の間隔要素。
（17）合成物質がポリスチロールであることを特徴とす
る、上記第16項に記載の間隔要素。
（18）合成物質がアクリルニトリル・ブタジエン・スチ
ロール共重合体（ABS）であることを特徴とする、上記
第16項に記載の間隔要素。
（19）合成物質がスチロール・アクリルニトリット共重
合体（SAN）であることを特徴とする、上記第16項に記
載の間隔要素。
（20）合成物質がルーランであることを特徴とする、上
記第16項に記載の間隔要素。
【図面の簡単な説明】
第１図は多数の間隔要素と濾過要素が濾過要素積層体を
形成している、流動媒体を濾過し分離するための装置の
断面図、第２図は第６図の線Ａ−Ｂによる間隔要素の断
面図、第３図は第２図の間隔要素の部分断面拡大図、第
４図は中心穴付近の間隔要素の縁領域の部分拡大断面
図、第５図は第４図に図示した隔片部の断面図、第６図
は間隔要素を上から（サイドＢ）見た図、第７図は第６
図に図示した間隔要素を下から（サイドＡ）見た図、第
8a図と第8b図はそれぞれ突出部の１実施例の断面図と平
面図、第9a図と第9b図とはそれぞれ突出部の他の実施例
の断面図と平面図である。 11……間隔要素 12……中心穴 13……濾過要素 14……開口部 15……流動媒体 16……穴中心部 19……浸透物排流穴 20……浸透物排流溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B01D 63/08 B01D 63/00 510

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ほぼ円板状に形成され、中心穴を具備し、
    周囲を流動媒体が流動し、中心穴の周囲に互いに間隔を
    もって設けられかつ流動媒体の貫流する多数の開口部を
    具備する複数の間隔要素を有し、それらの２つの間隔要
    素の間に１つの濾過要素が配置されている、流動媒体を
    濾過し分離する装置に使用され流動媒体を案内するため
    の間隔要素において、前記濾過要素が膜クッションの形
    式に構成されていること、および間隔要素の少なくとも
    １つの表面に該表面より隆起する多数の突出部が設けら
    れていることを特徴とする間隔要素。
JP63109254A 1987-05-07 1988-05-06 流動媒体を案内するための間隔要素 Expired - Lifetime JP2955579B2 (ja)

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