JP4143700B2 - 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

Description

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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３_１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３_１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。

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。

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。

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３_１を有している。すなわち、この流動部Ｓｃは、流路３_１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３_１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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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

Sc 流動部
３_１ 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 (1)

1. 流動部（Ｓｃ）内を延びている少なくとも１つの流体流路（３_１）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（３ a, ３ｂ）への当接部として機能する表面を有するとともに、前記流路孔（１９）の断面に対応しかつ前記流動部（Ｓｃ）の外径よりも大きい外径を有しており、前記重複孔（１５）は、前記肩部（１７）に隣接するよう形成され、該重複複孔（１５）の直径よりも大きい直径を有する溝（２８）を備えていることを特徴とする密封ガスケット。

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