JPH02303527A - 流動媒質を導くための間隔要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に限外ろ過、マイクロろ過、及び逆滲透（
ｌｌｍｋｅｈｒｏｓｓｏｓｅ）で流動媒質をろ過し分離
するための装置において流動媒質を導くための間隔要素
に関し、その際本質的に円板状物体に形成され、周囲を
流動する流動媒質によって取り囲まれている２つの間隔
要素の間にそれぞれ１つのろ過要素が挿入されている。

〔従来技術〕

複数のろ過要素を収容するための多数の部材から成る装
置は例えば流動媒質を分離しそしてろ遇する装置（西ド
イツ国特許公開第３３２７４３１号）によって公知に成
っている。この際この装置においては任意の数量にまと
められたろ過要素の堆積の個々のろ過ユニットのそれぞ
れは１つの担持板、１つの案内板及びこれらの２つの板
の間に挿入された１つの膜から成りたっている。この公
知の装置においては膜の周囲は、担持板の軸方向の貫通
孔の内部の周囲に付着している。

上記の様に小形にまとめられた公知の構成を、ろ過要素
の堆積に対していわゆる円板モジュールと読んでおり、
この際個々のろ過ユニットを構成するため円板は比較的
大きな固有安定性を有し、そして比較的圧力に対して安
定に形成されていなければならない。何故ならばこの場
合に使用されている膜フィルターの種類はこのことを絶
対に要求しているからである。上記した様な公知の間隔
要素が挿入されている公知の間隔要素と装置との構成の
ため装置の内部において流動媒質の流入（粗媒質）と流
出（残留媒質（Ｒｅｎｔｅｎｔａｔ）　）との間に著し
い分圧の低下が起こる。何故ならば流動媒質は通常この
様な装置を直列回路の如く蛇行して間隔要素又は円板に
保持されている膜フィルターの所を流入から流出まで貫
流するからである。

通常不利な作用をする著しい分圧の低下の本質的な理由
は、膜が、本来担持板及び／又は案内板に直接載せてあ
り、斯くして流動媒質はろ過要素の堆積を貫流する場合
に著しく制動されるからである。

特定の場合には装置側において、担持板及び案内板によ
って形成され従来膜が載せられていた公知の間隔要素も
、通常これまで使用されていた膜も適当ではない。

さらに１つの装置が公知になっており（西ドイツ国特許
公開第３３４７２８３号）、この装置では、外側の２枚
の膜片から成り立っているいわゆる膜クッションが用い
られており、これらの膜はそれらの外側の縁において流
動媒質に対して密に閉鎖されており、そしてこのクッシ
ョンにおいては滲透した媒質が膜クッションに形成され
ている１つの孔の所に流動し、この孔は大体において膜
クッションの中央に配置され（このことは必ずしも必要
ではない）そしてそこから適当に集められて滲透後の排
出流になる。

通常の膜を使用する従来公知の装置は、上記したように
膜クッションと協動するには適していない、何故ならば
、これらの装置では、対称的に形成された膜クッション
の特徴を正に利用するため、クッションの両側を取り囲
んで流動することば不可能であるからである。この際膜
クッションを布地又はフリースから成り立っている間隔
保持体を介して１つの担持板又は案内板に載せてやると
いう研究が行われた。しかしこのような処置によって膜
クッションの表面有能なろ過作用が利用されずに著しい
能率低下をきたすか又はこの種の膜クッションが本来持
っている良好な分離能力を利用できないことになる。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、当該間隔要素上に配置された１つの膜
クッションの形のろ過要素の回りを取り囲む良好な流れ
を可能ならしめ、斯くして、流入と流出との間で流動媒
質の圧力低下を最小ならしめるため、１つの装置の内部
で膜クッションを並列に接続すること及び／又は、並列
に接続された膜クッション数個の組みを直列に接続する
ことを可能にし、その際膜クッションは差圧安定的に収
寥されていなければならないような１つの間隔要素を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、本発明により、間隔要素はそれの円板状
物体の縁の範囲に形成された、流動媒質のための少なく
とも１つの貫通孔を有し、そしてそれの円板状物体の少
なくとも１つの表面上にその表面から著しく突出してい
る多数の突出部が設けられ、これらの突出部の上に膜ク
ッションとして形成され流動媒質によって両側を取り囲
んで流動されるろ過要素が載せられることにより達成さ
れる。

〔作用及び効果〕

本発明による間隔要素の特徴は主として次のことに見出
される。即ち粗溶液とし膜クッションを本質的に完全に
平らに一方の辺から他方の辺に向かってそしてそれの両
側を覆って流れる流動媒質は実際上流動の流れが妨げら
れていないということである。何故ならば突出部は膜ク
ッションと非常に小さな接触面で接しており、従って流
動媒質の流れは妨げられることがなく、そのことによっ
て、従来は担持体とＭ装置との接触面に形成可能であっ
た流動媒質の流れ及び膜クッションのろ過作用を妨げる
無機質の沈澱物も形成されることがない。

通常は外側の縁の部分で互いに溶接されている膜クッシ
ョンを、間隔要素の間に良好に固定して保持することを
可能にするため、突出部を種々の高さに形成すること、
即ち縁の範囲、膜クッションの溶接部分の範囲ではより
高く形成するのが有利である。斯くして膜クッシヨンは
この位置においても確実に固定されることが可能である
。

本発明の有利な形成によれば突出部は円板状物体の表面
に平行な面内において大体において円形の断面を有する
如く形成されており、別の有利な形成では突出部は表面
に平行な平面内で銃弾のような断面を存し、特にこの断
面はまた大体において雨滴状に形成されることも可能で
あり、その際雨滴状の断面は、突出物に沿って流れる流
動媒質の渦の形成を阻止しそして圧力の低下を減少させ
る。

間隔要素の別の有利な形成において、間隔要素はそれの
双方の表面を取り巻く外側の縁を有し、その際特に一方
の面の縁は１つのろ過要素の厚さだけ面の法線方向に高
くなっている。

上記に関連して次のことが指摘される。即ち間隔要素は
本質的に円形に形成された円板として無理に形成されな
ければならないということはない。

間隔要素の外側の輪郭の形成はむしろ、装置の中での間
隔要素の挿入の態様に従って円形、任意の適当な多角形
等に形成される。このようにして膜クッションとして形
成されたろ過要素も任意の適当な外側の輪郭を持つこと
か可能であり、例えば円形として、多角形等として形成
され、その際選択された間隔要素の外側の輪郭は、その
中に収容される膜クッシヨンの外側の輪郭と必ず合致し
ていなければならないことはない。このようにして間隔
要素を本質的に円板状に形成することが有利であり、一
方その中に収容される膜クッションは例えば六角形の輪
郭を有するのが有利であることが判明する。

間隔要素自体は任意の適当な材料から成り立つことが基
本的に可能であり、この材料は間隔要素に僅かな重量で
大きな剛性と容易な製造可能性を与えるものである。

間隔要素は合成材料、特にＡＢＳから成り立つのが有利
であり、この際ＡＢＳは、滲透液が高い品質を要求され
る場合、即ち例えば飲料水又は純粋な水の品質を要求さ
れる場合に特に適している。

間隔要素は又通常のポリスチロール又はルラン’　（Ｌ
ｕｒａｎ）から成り立つことが可能である。

〔実施例〕

本発明は以後添付された略図を参考にして１つの実施例
によって記載される。

流動媒質１９から逆滲透及び限外ろ過によってろ過し分
離するための装置１０は例えば第４図に示されている。

この図に就いては次の記述について最初に採り上げられ
る。この装Ｗ１０の中に多数のろ過要素１２及び間隔要
素１１が堆積しており、そして前辺て定められた長さの
ろ過要素の堆積を形成している。

装置１０は間隔要素の構造をより理解するため、膜クッ
ションの形に形成されたろ過要素１２との協動において
説明される。装置１０は本質的に管状の容器１０１を有
している。容器１０１の中には交互に間隔要素１１とろ
過要素１２とが挿入されており、即ち間隔要素１１のそ
れぞれの間に１つのろ過要素１２が位置している。この
ように形成されたろ過要素の堆積の両端においては間隔
要素はろ過要素１２を有していない。ろ過要素の堆積の
接続側の端には１つの接続フランジ１０４が設けられて
おり、ろ過要素の堆積の反対側には１つの終端フランジ
１０５が設けられている。ろ過要素の堆積と双方のフラ
ンジ１０４．１０５は中央にある締め付はボルト１０２
によってまとめられており、このボルトは前述したすべ
ての要素の対応する中央の孔を貫通し、この際ろ過要素
の堆積の両側で締め付はボルト１０２にはナツト１０３
が配置され、これらのナツトはろ過要素の堆積をまとめ
ている。これらのナンドの内、図には簡単のため堆積の
一方の側にのみ示されている。ろ過要素の堆積はバッキ
ング１０９を介して、ろ過要素の堆積が挿入されている
管状の容器１０１に対して公知のＭ様で水密に保持され
ている。

接続フランジ１０４には、分離すべき粗溶液を示す流動
媒質１９の流入並びに滲透液の流出１０８及び残留液の
流出１０７のため開口が設けられている。

接続フランジ１０４を介して設けられている流入口１０
６を介して流動媒質１９は容器１０１の内部空間に侵入
し、そしてろ過要素の堆積と容器１０１の内壁との間の
間隙に侵入する。流動媒質１９はこの間隙の中から、端
部のフランジ１０５とこれに隣接している間隔要素１１
との間に形成されている空間に到達し、そして装置１０
の内部で矢印１９で示されている流動媒質Ｉ９の流れに
従って流動する。

第４図において装置１０の中で最上端に配置された間隔
要素１１は、流動媒質のために、それの端の範囲１６に
円板上に形成された唯１つの貫通孔１８有している。多
数の間隔要素１１の貫通孔１日が上下に重なってその下
に位置するそれぞれｖＪ接する間隔要素１１の空間２３
に貫通するように配置されているから、流動媒質１９は
それらの貫通孔１８を通って２つの間隔要素１１によっ
て形成された空間２３に到達する。

第４図の場合には上記の如く互いにまとめられた５個の
間隔要素１１が１つのユニットを形成している。

空間２３には、後述においてなお詳細に記述されている
ように、それぞれ１つのろ過要素１２が配置されている
。空間２３の内部に位置する流動媒質１９は、空間２３
の中にそれぞれ配置されているろ過要素１２の両側を覆
って流れ、第４図では右から左に向かい、そして間隔要
素１１の左側に流れ、間隔要素の平らな円板状物体の縁
の部分に流動媒質１９のために１つの貫通孔１８２が形
成されている。

空間２３の中に位置する膜クッションであるろ過要素１
２の中で、浸透液はろ過要素１２又は膜クッションに形
成された開口、即ち第４図に示された装置の場合又はこ
こで用いられた膜クンジョン１２の場合には中央に設け
られた開口に導かれる。空間２３の中に収容されたろ過
要素１２又は膜クッションはこれらを取り囲んでいる間
隔要素に対して公知のａｍで、中央の開口１５によって
示されている浸透液流出口の所の付近が水密になってい
る。

第４図の表現において上記した５個の間隔要素１１によ
って形成されたユニットの下方の境界となっている間隔
要素１１１は、最上端の間隔要素１１と同様に円板状物
体１７の縁の範囲１６に形成された流動媒質１９のため
の唯１つの貫通孔１８を有するのみである。この結果第
４図の表現によれば唯１つの貫通孔１８を通って流動媒
質１９が上記の間隔要素１１１を通って流れることが可
能になっている０次には前同様に５個の間隔要素１１か
らなるユニットが配置され、この間隔要素では本質的に
向き合っている貫通孔１８．１８２が流動媒質１９のた
めに形成されており、斯くして、上方のユニットの場合
に記述したように、この第２のユニットにおいても膜ク
ッシゴンとして形成されたろ過要素１２の両側を覆って
流動媒質が流れる。このユニットは第４図に示された装
置１０の下方では１つの間隔要素１１１によって境界さ
れ、この間隔要素はそれの円板状物体１７の縁の範囲１
６に形成されている唯１つの貫通孔１８を有しており、
斯くしてこの貫通孔１８を通って装置１０から排出され
る！縮された流動媒質１９（残留液）はすべて接続フラ
ンジ１０４に形成された流出口１０７を通って排出され
ることが可能である。

第１図には本発明による間隔要素１１または１１１が示
され、この間隔要素は第１図に示された形状では大体に
おいて１つの円形の円板状物体１７によって形成され、
この物体は互いに向き合っている２つの円周が弦によっ
て境界され、即ちこの位置において厳密な円形から異な
っている。

円板状物体１７は大体において平行な２つの表面２０，
２１を有している。主として円板物体１７によって形成
されている間隔要素１１又は１１１は円板状物体の表面
２０．２１の両面に１つの縁１３．１４を有し、この縁
は間隔要素１１．１１１を本質的に完全に取り囲んでい
る。例えば上記した弦とその弦を境界している縁１３．
１４とによって形成されている間隔要素１１．１１１の
周辺の範囲１６には、円板物体１７に少なくとも１つの
貫通孔１８が形成され、この貫通孔を通って流動媒質１
９が、前述した如く貫流する。流動媒質１９が貫通孔１
８を通って貫流する状態は第１図において１９の記号を
付けられた矢印によって示されている。１つの貫通孔１
８に対して向き合っている円板状物体１７の位置には、
第４図に示されている装置１０においてろ過要素の堆積
の１つのユニットの中央部分に配置されているような間
隔要素ＩＩの形成においては、別の１つの貫通孔１８２
が形成されている。流動媒質１９が破線で示されている
９角形のろ過要素１２の両側を覆って流れた後で再びこ
の貫通孔に流入する０間隔要素１１の周辺の部分１６に
ばかりでなく、第２の貫通孔１８２が配置されている周
辺の部分１６にも、さらに多数の貫通孔１８０．１８１
及び１８３．１８４が配置可能であり、これらの貫通孔
は、流動媒質１９が均等な流れで間隔要素１１．１１１
上に位置するろ過要素１２を覆って流れることを目指す
ものである。

このようにして、ろ過要素１２は、一方では流動媒質１
９がこれを覆って流れる間、間隔要素１１．１１１の上
に固定されており、そして他方ではまた、ろ過要素が間
隔要素１１．１１１上に載せられているにも拘わらず、
接触面が非常に小さくなっているという条件を満足する
ため円板状の表面２０．２１から高く突出する突出部２
２が設けられており、斯くして、流動媒質１９が両側を
覆って流れる膜クッシゴンはこの突出部上にのみ載って
いる。突出部２２は円板状物体の表面２０．２１に対し
て平行な面内において任意の断面を有することが可能で
あるが、しかし特にこの断面は円形断面及び／又は銃弾
のような断面を有している０表面２０．２１から立ち上
がっている突出部２２の最も高い切断面は半円形に形成
され、斯くして、期待したように、本発明による間隔要
素１１．１１１と挿入された膜クフシゴンを存する装置
】０を作動させる間、膜クッションは実際上突出部の先
端の非常に小さな面上に載っているのみである０表面２
０．２１上に配置された多数の突出部２２はこれらの表
面上に次のように配置されている。即ち流動媒質１９の
流れが妨げられず、斯（して表面２０．２１上の突出部
２２の配置の方法を適当に遺灰しそしてその配置の位置
を適当°に選択することによって、従来公知の装置又は
ろ過要素の場合に観察されるような無機物及び有機物が
膜に沈澱するという欠点が完全に阻止される。

間隔要素１１．１１１は適当な任意の材料を用いて製造
可能であり、例えば、ポリスチロール、アクリルニトリ
ル・ブタジェン・スチロール・コポリマー（ＡＢＳ）、
スチロール・アクリル・ニトリル・コポリマー（ＳＡＮ
）　、ルラン（Ｌｕｒａｎ）等を用いて製造される。基
本的には、上記したような間隔要素１１．１１１を製造
するために不銹鋼も適していることが指摘される。

本発明の実施態様は以下の如く示すことができる。

（１）突出部（２２）は種々異なる高さを有しているこ
とを特徴とする請求項１に記載の間隔要素。

（２）突出部（２２）は円板状物体の表面（２０，２１
）に平行な平面内において大体において円形の断面を有
していることを特徴とする請求項１又は前記第１項に記
載の間隔要素。

（３）突出部（２２）は円板状物体の表面（２０，２１
）に平行な平面内において大体において銃弾のような断
面を存していることを特徴とする請求項１又は前記第１
項又は第２項に記載の間隔要素。

（４）間隔要素はそれの円板状物体の双方の表面（２０
，２１）に、外側を取り囲む縁（１３，１４）を有して
いることを特徴とする請求項１又は前記第１項〜第３項
のいずれか１つに記載の間隔要素。

（５）縁（１３，１４）の一方は少なくとも１つのろ過
要素（１２）の厚さだけ、°円板状物体の表面（２０，
２１）の法線方向に高くなっていることを特徴とする、
前記第４項に記載の間隔要素。

（６）間隔要素は合成材料から成り立っていることを特
徴とする請求項１又は前記第１項〜第５項のいずれか１
つに記載の間隔要素。

（７）合成材料はポリスチロールであることを特徴とす
る、前記第６項に記載の間隔要素。

（８）合成材料はアクリルニトリル・ブタジェン・スチ
ロール・コポリマー（ＡＢＳ）であることを特徴とする
、前記第６項に記載の間隔要素。

（９）合成材料はスチロール・アクリルニトリル・コポ
リマー（ＳＡＮ）であることを特徴とする、前記第６項
に記載の間隔要素。

００　合成材料はルラン（Ｌｕｒａｎ）であることを特
徴とする、前記第６項に記載の間隔要素。

【図面の簡単な説明】

第１図は流動媒質（粗溶液）流れの方向が示されている
１つの間隔要素の平面図、第２図は第１図のＡ−Ｂ線に
沿った断面図、第３図は第１図のＣ−Ｄ＆Ｉに沿った拡
大部分断面図、第４図は間隔要素の間に収容され、並列
に接続されている膜クンジョンの堆積の２つのユニット
を有している装置の断面図である。 １１・・・間隔要素　　　１２・・・ろ過要素１３．１
４・・・縁　　　１６・・・周辺の範囲１７・・・円板
状物体　　１８・・・貫通孔１９・・・流動媒質　　　
２０．２１・・・表面２２・・・突出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）特にマイクロろ過、限外ろ過及び逆滲透で流動媒
   質をろ過し分離するため、本質的に円板状物体に形成さ
   れ、周囲を巡って流動する流動媒質によって取り囲まれ
   ている２つの間隔要素の間にそれぞれ１つのろ過要素が
   挿入されている装置における流動媒質を導くための間隔
   要素において、間隔要素（１１）はそれの円板状物質（
   １７）の縁の範囲（１６）に形成されている、流動媒質
   （１９）のための少なくとも１つの貫通孔（１８）を有
   しそしてそれの円板状物体の少なくとも１つの表面（２
   ０、２１）上に、表面（２０、２１）から著しく突出し
   ている多数の突出部（２２）が設けられており、これら
   の突出部上に膜クッションとして形成され、流動媒質（
   １９）によって両側を取り囲んで流動されるろ過要素（
   １２）が載せられていることを特徴とする流動媒質を導
   く間隔要素。