JP7199569B2 - フィルタユニット内の膜表面上の濃度分極および膜汚損を低減するための装置および方法 - Google Patents
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- 膜分離プロセスおよび/またはフィルタユニット洗浄プロセス中に、膜表面上の濃度分極および/または膜汚損を最小化するための前記フィルタユニット(102)が結合された装置(104)であって、前記装置(104)が、
電気信号を生成する信号発生器(106)であって、
電源(206)から電力を受け取り、前記電気信号を修正するように適合された1つまたは複数の変換器(204)を備える、信号発生器(106)と、
前記信号発生器(106)から前記電気信号を受信する超音波トランスデューサアセンブリ(108)であって、
前記超音波トランスデューサアセンブリ(108)が前記信号発生器(106)から前記電気信号を受信する場合、超音波を生成する前記フィルタユニット(102)の周囲に配置された1つまたは複数のトランスデューサ(302)であって、(i)前記フィルタユニット(102)のケーシングまたは(ii)前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)の伝達面(702)は、前記超音波の伝達を改善するために、前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)と前記フィルタユニット(102)とが結合された場合に、前記フィルタユニット(102)と前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)の伝達面(702)との間に最小限の空間が存在するように形成されている、1つまたは複数のトランスデューサ(302)と、
前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)を前記フィルタユニット(102)に音響的に結合し、前記フィルタユニット(102)への前記超音波の効率的な伝達のために空間を満たす、結合媒体(304)と、
を備える超音波トランスデューサアセンブリ(108)と、
を備える装置(104)において、
膜からなる前記フィルタユニット(102)の内側に流体が存在する場合に、前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)により生成された前記超音波が、前記フィルタユニット(102)を通過するとき、前記超音波は、(i)1つ以上の流体のバルク運動を生じさせる音響ストリーミング、(ii)前記1つ以上の流体内に振動する空洞を生じさせるキャビテーション、(iii)前記1つ以上の流体内に急流を生じさせるマイクロストリーミング、(iv)前記1つ以上の流体の流れの乱流、(v)前記流体の分子の振動、または(vi)前記膜の振動のうち、少なくとも1つを生じさせ、前記膜を詰まらせている粒子を除去し、前記粒子がさらに前記膜を詰まらせるのを防ぎ、前記フィルタユニット(102)の前記膜の濃度分極および/または前記膜の汚れを最小限に抑え、これにより、前記膜分離プロセスおよび/または前記フィルタユニット洗浄プロセスの効率を向上させる、装置(104)。 - 前記電気信号が、(i)20キロヘルツ(kHz)~10メガヘルツ(MHz)の範囲内の1つまたは複数の周波数、(ii)0.5ワット(W)~1キロワット(kW)の範囲内の1つまたは複数の電力出力、あるいは(iii)周波数、電力出力、または周波数特性に関して時間的に変化する1つまたは複数の一定の信号のうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の装置(104)。
- 1つまたは複数のトランスデューサが、前記超音波トランスデューサアセンブリ(108)内の他の前記トランスデューサに対して、(i)周波数、(ii)出力、または(iii)波の特性の少なくとも1つが異なる超音波を発生させ、前記超音波の違いが前記フィルタユニット(102)内の攪拌効果を高め、それにより、前記膜分離プロセスおよび/または前記フィルタユニット洗浄プロセスの効率を向上させる、請求項1に記載の装置(104)。
- 前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)は、前記フィルタユニット(102)の周囲に3次元的に配置され、複数の方向から前記フィルタユニット(102)内に超音波を導く、請求項1に記載の装置(104)。
- 前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)を構成するホルダ(602)は、前記ホルダ(602)と前記フィルタユニット(102)とが組み合わされたときに、前記フィルタユニット(102)の周囲に前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)のそれぞれを配置することを可能にする、請求項1に記載の装置(104)。
- 前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)は、非侵襲的かつ分離可能な方法で前記フィルタユニット(102)の周囲に配置されている、請求項1に記載の装置(104)。
- 前記ホルダ(602)は、前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)と前記フィルタユニット(102)との間の結合媒体(304)を固定している、請求項5に記載の装置(104)。
- 前記結合媒体(304)は、前記ホルダ(602)として機能し、前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)を前記フィルタユニット(102)の周りに配置する、請求項5に記載の装置(104)。
- 前記ホルダ(602)は、長さが調整可能または可変であるか、または前記ホルダ(602)が長さが調整可能または可変のファスナーで前記フィルタユニット(102)と組み合わされ、前記フィルタユニット(102)の様々なサイズや形状に対応する、請求項5に記載の装置(104)。
- 前記装置(104)の1つ以上の構成要素は、(i)別個のユニット、(ii)組み合わせ、または(iii)別の機械または装置の一部、または(iv)前記フィルタユニット(102)の一部の少なくとも1つとして存在する、請求項1に記載の装置(104)。
- 膜分離プロセスおよび/またはフィルタ洗浄プロセス中に、フィルタユニット(102)内の膜表面上の濃度分極および/または膜汚損を最小化するための、プログラムにより自動的に実行される方法であって、
信号発生器(106)に電気信号を生成させるステップと、
前記フィルタユニット(102)の内部に1つ以上の流体があり、超音波トランスデューサアセンブリ(108)が前記信号発生器(106)から前記電気信号を受信し、膜からなる前記フィルタユニット(102)に通過する場合、1つまたは複数のトランスデューサ(302)に超音波を生成させるステップと
を含み、
(i)前記フィルタユニット(102)のケーシング、または(ii)前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)の伝達面(702)の少なくとも1つが、超音波の伝達を改善するために、前記フィルタユニット(102)のケーシングと前記1つまたは複数のトランスデューサ(302)の前記伝達面(702)との間に最小限の空間があるように形成されており、
前記超音波は、(i)1つ以上の流体のバルク運動を生じさせる音響ストリーミング、(ii)前記1つ以上の流体内に振動する空洞を生じさせるキャビテーション、(iii)前記1つ以上の流体内に急流を生じさせるマイクロストリーミング、(iv)前記1つ以上の流体の流れの乱流、(v)前記流体の分子の振動、または(vi)前記膜の振動のうち、少なくとも1つを生じさせ、前記膜を詰まらせている粒子を除去し、前記粒子がさらに前記膜を詰まらせるのを防ぎ、前記フィルタユニット(102)の前記膜の濃度分極および/または前記膜の汚れを最小限に抑え、これにより、前記膜分離プロセスおよび/または前記フィルタユニット洗浄プロセスの効率を向上させる、方法。
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