JPH03504939A - らせん濾過装置 - 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】 らせん＆過装置 この発明は、濾過すべき品物をらせん軌道に導く、−過装置に関する。濾過すべ き品物は、エーロゾル、液体状および気体状の懸濁物、コロイドおよび真の溶液 でよい。

かかる濾過装置は、例えば日本国特許第５７０７５１１３号明細書でそれ自身濁 知にされている０この日本国特許明細書においても、先行技術を形成する他の刊 行物においても、濾過特に超濾過の際に生じる障害、すなわち−過ケークの形成 、−過量孔の目詰シ、ゲルおよび塩の分極の発生、すべてのこれらの上述した現 象によって生じる一過能力の低下、を回避することが目的となる。これは、Ｆｍ 方向に横向きの一過物の高い流れ速度によって達成され、これによれば、−過過 程をさまたげる層の構成が避けられ、または少くとも強く低減される。このそれ 自身知られている方法は、「噴流濾過」と称せられる。種種の提案された方法お よび装置は、種種の欠点を備え、実質的に丸い一過板に接線的に流し寄せると、 流体の速度が、連続条件によって、外方から内方に増大し、または内方から外方 に低減する（米国特許第３７０２６５９号明細書、スイヌ国特許第６２５７１２ 号明細書）Ｃ保持物が閉じた通路の中に導〃為れると、平均の流れ速度は一定で あり、これに反して、せまい通路の中では、終局において明らかに乱流が生じる から、高い流れ抵抗が生じる。この際に、高い剪断力が生じ、これは、一方では エネルギ消費を著しく高上させ、他方では、荷ｖＣ不安定で大きな分子または植 物ないし動物の細胞を含有する流体の区域において、濾過すべき品物に負の効果 を与えるかも知れない。大きなエネルギ消費は、化学的変化が始まるように、Ｐ 遇すべき品物を加熱するかも知れない。さらに、提案さｎた装置は、一般に、特 別の型式の濾過部材に通したその製造者および装置の製造者を必要とし、または これは、特別の密閉面および複雑な開孔またはそのいずれかを一過板に設けなけ ればならない。

それに加えて、上位概念に含まれるたいていの知られている装置は、１つの容器 の中に装着される。これは、−万においては、新しい濾過板の装着の際に、組立 に多額の金を必用とし、他方においては、かかる容器は、超濾過の際に必要な高 い圧力に面して、特別の構造上の費用を必要とする。さらに、かかる装置の殺菌 は困難番こなる。有効な殺菌にはまた、せまい通路を備えた施工方法がじゃまに なる。

この発明の課題は、すべての上述した欠点を克服しこれに加えて簡単に取扱いで き有利々費用で製造できる、ＰＡ装置を提供することにある。

ここ＆Ｃ＃、かれ７を課題の解決は、膀求の範囲の請求項ｌに述べられる。

添付図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図は、この発明によるらせん板の平面図を示す。

第２ａ図は、第１図のらせん板の断面を示す。

第２ｂ図は、渠２８図の詳細を示す。

第３ａ図は、ＰＡｔＭ体のための支持板の平面図を示す０ 第３ｂ図は、第３ａ図の支持板の横断面を示す。

第３ｃ図は、支持板の第２実施例を示す。

鳩４図は、濾過媒体の斜視因を示す。

第５図は、多くのユニットからなる濾過装置の部分横断面を示すＣ 第６図は、第５図の詳細の別の実施例を示す。

第７ａ図は、わん曲した。管を通る流れの原理的図示を示す。

第７ｂｌＫは、この発明による装置における流れ状態の図示を示す。

第１図および第２図は、この発明によるらせん板ｌの実施例を示し、これの中で 保持物が導かれる。これは、透過物を導くためのリング形状の通路２を両側にそ れぞれ備える。両通路２は、開孔３によって連結される。同様に、らせん板１の 両側には、丸いくぼみ４が設けられ、これは、例えば瓶底形状の隆起５を備える 。この隆起５は、その形状において、濾過すべき品物またはその流れ速度にでき るだけ適合できるようにされる。らせん板１全体の表面の下方には、これに対し て実質的に平行に、くほみ４から、らせん形状の溝７の始めに開孔６が導かれる 。開孔６は、くぼみ４並びにｆ！＃７に実質的に接畳的に開口し、これは、１つ 又は多くの例えば７つの巻回で外向に導かれ、ここで別の開孔８に開口するＣ開 孔８は、例えば３０″の平らな角度でらせん板ｌの平面に対して傾斜し、前側の 溝７を後側のそれに連結させる。−過ナベき流体の流れが例えばくぼみ４の中で 始まり、時計回り方向で外方に動くとすると、これは、実質的に方向変化なしに 、開孔８を通って、らせん板１の他側に導かれ、ここでさらに、同じ回転方向で 内向きに流れるｃ両側からそれぞれらせん板ｌの表面を見ると、＠７は、同じね じ回転方向または同じらせん度を示す◇これによれば、流れ抵抗を著しく高める ようなかつ妨害をなす長手方向圧力を流体の中に捕取するよう々、流体の流れに おける強い方向変化が避けられる。

側方で、らせん板ｌは２つのビン９を備え、これは、取付けのために役立ち、こ れの意味は、第５図で認められる。ここで伸して図示されているビン９が、フラ イス加工された部分を有すること、またはわん曲するように実施されることは、 発明に適する。

第２ｂ図は、第２ａ図からの断片を示す０溝７は、はぼ半円形状の横断ｆＪを有 する。溝７の個個の進路は、丸められた上縁を有する一同様にらせん形状の−渡 りｌＯによって分離される。渡り１０は、溝７の巻回当９の圧力降下から生じる 力たけかこれに横向きに作用するから、比較的せま〈実施できるａｌｌｔシ１０ のせまい構成方法によれば、ｆ１過嵌置の最大の利用か達成される。さらに、渡 り１０を丸めたことによって、濾過媒体の傷害が回避されるＣ 通路２、開孔３、くぼみ４および溝７を浸食で形成されたらせん板１０両表面は 、その他の点では平らに加工され、精密に仕上げられる。らせん板１の外縁と進 路２の間、これと溝７の最外方の巻回の間、並びにその最内万の巻回とくぼみ４ の間には、密閉面として作用する３つの平らな円環が保たれる。

支持板１１の実施例は、第３ａ図に平面図で、第３ｂ図に横断面で図示される。

これは、実質的に３つの部分からなる、すなわち、実質的に正方形の枠１２、開 孔１７を有する中央リング１３、および多孔材料からなる円板１４からなる。多 孔材料として問題となるのは、例えば、一方では一過媒体を適当に支持し、他方 では作動圧力の影響下に厚さの変化できない、セラミック、焼結金属、活性炭、 ガラスフリットおよび別の透過物透過性材料または覆合材料である。−通すべき 品物に対して不透過性の枠１２は、機械的に大きく応力を受けないから、超濾過 の場合に、例えば化学的に不活性なポリスルホンのようなプラスチックからなり 、中央リング１３も全く同様である０３つの部分１２．１３．１４は、例えば互 番ζ押し嵌めぢれる口らせん板ｌにおける通路２の直径より大きい直径を有する 円板１４は、装置の組立ての際にらせん板ｌの開孔３に対して真直になる開孔１ ５を有する◇開孔１５によって透過物は運び去られる。

第３ａ図による実施例も第３Ｃ図によるそれも、らせん板ｌのようにビン９を有 する。

ａ　ａ　ｃ図には、支持板１１の第２実施例が図示される。ここでは、開孔１５ は、円板１４にではなく、枠１２１【設置される。枠１２においては、枠の平面 に平行な４線を有する例えば３つの開孔５０が、開孔１５から円板４０まで走る 。開孔５０の中に、透過物が集められるｏ　１ｋ　３　Ｃ図による実施例に対す る図示なしの変形は、両開孔５０から出発する２つの開孔１５を有する。２つの 開孔１５Ｆ！、例えば円板１４の中央に関して対称に位置する◎第３Ｃ図による 実施例と対応するらせん板Ｉの実施例（図示なし）は、通路２を有しない０と言 うのは、これの作用一つまシ透過物の集積−全開孔５０が引継ぐからである。支 持板１１が２つの開孔１５を備えている場合には、らせん板ＩＫも、これと真直 な２つの開孔３が設けられる。

第４因は、この発明による装置の中に組立てられるような、利用すべき一過媒体 からなる濾過板１６を示す。これは、どんな密閉面もおおわない。はぼ二重正方 形の大きさのＰｆ４媒体の長方形の片は、４つの開孔ｔｓ、１９を例えばパンチ によって設けたのちに、支持板１１の厚さに一致する間隔の脚を備えたびに折曲 げられ、組立の際に支持板１１をおおうように掛けられる。開孔１９は、らせん 板１におけるくぼみ４と同じ直径を有し、開孔１８は、開孔３，１５のそれと一 致する。折曲けられた状態で、開孔は、くぼみ４の上に位置するようになり、開 孔Ｉ８は、開孔３，１５の上に位置するようになる。

第５図には、組立てられ作動の準備の整った状態の、この発明によるｆ過装置が 図示される。端板２０．２１の間には、ここでは例示の意味で４枚のらせん板ｌ が、５枚の支持板１１と共に挿入される。各支持板１１は１つのＵ形状の濾過板 １６を支持するから、全体として１０個のｆ過面が存する・両漏板２０．２１は 、濾過集積の方を向いたその表面で、らせん板１のように形成される。端板２０ は開孔２２を備え、これを通して、濾過すべき品物が供給される。Ｐ通板１６に 面する側　一部で、開孔２２はらせん板ｌにおける開孔８のように仕上けられる ・層板２１は、２つの開孔２３．２４を備える。開孔２３は、保持物−または濃 縮物−を外向きに運び去り、−過板１６に面するｇｉ１１部で同じく開孔８の特 色を有する。開孔２４は、らせん板１における開孔３および濾過板１６における 開孔１８と真直に配置され、開孔２４から透過物が流去する。

らせん板ｌおよびｆ過板１６を備えた支持板１１からなる濾過集積は、端板２０ ，２１の間に装置される。

ふ１板２０．２１の上には、２つの圧力板２５が作用する。

これは、中央に押圧力を印加され、これは、図示の実施例では、ハンドル車２７ を備えたねじ２６によって発生する。力の連鎖は、例えば２つの引締め棒２９お よび２つの端片３０，３１から々る、骨組２８を介して達成される・端片３１／ ｆｉ、ねじ２６を受けるためのねじ郁３２を備える。ハンドル車２７を備えたね じ２６０代りに、明らかに、液圧プレスが採用できる。両側線め棒２９は、同時 に、らせん板１および支持板１１におけるピン９のための支えとして役立ち、こ れによって、らせん板１および支持板１１の、従って開孔３および１５の真直配 置を確実にする。

第６図は、第５図による実施例に対する変形の断面を示す。端板４５は、ここで は端板２０の代りをなし、これよりも大き〈実施される。骨ｇｉ２８の端片３０ で支えられる圧力板３４は、円筒形のくぼみ３５を備え、これは、例えば０−リ ング３６によって、端板２０の円筒外面に対して密閉される。くぼみ３５の中に は、多くの−例えば４個の−ばね要素３８例えばコイルばねが装着される。−通 すべき品物は、−第５図の開孔２２の代りとなるｍ一孔４０を通して端板２０に はいる以前に、最初に開孔３９を通ってくぼみ３５の中に押入れられる。濾過集 積を押し合わせるため、濾過すべき品物の圧力が、くぼみ３５に面する端板３０ の面に必要な押圧力を生じさせる０この力は、濾過集積の中にそれ自身庄じる静 液圧の対向力よりも、詳しく言えばらせん体１０面に対する端板２０のそれの比 だけ、常に大きい。ばね要素３８は、静液圧の力が作り上げられるまでの最小の 初期力を作るのに役立つ。

先行技術として知られているものに対して、この発明がすぐれている点は、第７ ａ図および第７ｂ図にも示される◎第７ａ図には、わん曲した管４１における流 れ分布が図示される◎管軸線Ａからの距峻の関数としての速度分布は、対向の回 転方向を有する二重の回転子に重々る・両速度分布のベクトル加算は、二重ねじ を生じる・第７ｂ図に移すと、−これは実質的に第２ｂ図に対応する−これは、 ２つの相等しくない流れねじ４３．４４が生じることを意味し、この際に、流れ ねじ４３は、濾過板１６のそばを迫るが、流れねじ４４は、はぼ半円形の溝７の 内部にとどまる。らせん板１の一側から他側への（開孔８を通り抜けての）移転 の際に、両流れねじ４３．４４はそれらの場所を交換する０溝７を通る運動の際 にも、開孔８を通って流れる場合にも、しかし荷に２つの互ｔ〔向い合うらせん 板ｌのくぼみ４を通って流れる際にも、成る十分な混合が生じ、それで、媒体の 常に新しい層が、濾過板！６［こ接触するようになる・この発明による濾過装置 が、特に超濾過および逆浸透の領域で−これに適したｒ通板１６の挿入下に一関 心を引くとしても、これは、それにも拘わらず、この領域にＦｉ限定されない０ すべての流過部分の寸法、支持板１１の最適の多孔度、流れ速度、および作動圧 力を適当Ｆて順応させた際には、この発明による装置は、原則的に自在に取入れ できる、エーロゾル、気体状懸濁、ｆ１過の全領域での流体媒質に対して、明ら かに、一度構成さ１ｚｆｒ−装置にその最適の使用区域を有し、他の区域は、別 の構成寸法および作動ノセラメータでおおわれる。

逆洗は、すべての場合に、流れ方向を変えることなしｔこかつこの流れを保持す る圧力を変えることなしに、作動圧力の圧力逆転によって行なわれる。これに対 する前提は、２つの圧力系の存在であり、本来の作動圧力は、回分作動Ｆζ対し ては簡単なピストン加圧機または気体圧クッションによって、連続作動に対して は高圧配量ポンプによって達成され、さらに、らせん軌道にｒｉつて流れを生成 はせるための系が存する。後者は、流体力学的圧力降下の補償だけを必景とする 。

この発明ｔこよるｆ過装置は、第５図および第６図によるユニットの多くの並列 作動および直列作製に大いに適し、ここで直列作動は、第５図および第６図によ るユニットの中で、付属の支持板１１およびｆ過板１６を備えたらせん板１の多 数を、いくつかのｆ過集槓に軟合することも、意味できる。実験室の作動に対し ては、二枚の支持板１１およびｆｉＡ板１板金６えた単一のらせん板ｌを端板２ ０，２１の間にはさむことも、達成できる。

Ｆｉｇ、　２ａ ｕｌ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エーロゾル、気体状および液体状の懸濁物、コロイドのおよび真の溶液をろ 過するための、ろ過すべき品物をらせん軌道に導く、ろ過装置において、これが 、２個の端板（２０，２１）と、少くとも１個のらせん板（１）と、端板（２０ ，２１）およびらせん板（１）の間にはめ入れられた、ろ過板（１６）を備える ２個の支持板（１１）とからなり、ここで、ろ過板（１６）が、Ｕ形に折曲けら れ、支持板（１１）にかぶさるように位置し、それでこれの両表面をおおい、 高度の表面仕上げで平らに加工されたらせん板（１）が、各表面において、少く とも１つの巻回を有するらせん形状の溝（７）を凹設され、その際に、溝（７） が、ほぼ半円形状の横断面を備え、溝（７）の２個の巻回が、同じくらせん形状 の渡り（１０）によつて分離され、この渡り（１０）が、丸められた縁を備え、 らせん板（１）における両溝（７）が同じらせん度を有し、 らせん板（１）の各表面において、中央に丸いくぼみ（４）が凹設され、このそ れぞれが、らせん板（１）の同じ側に位置する溝（７）の内端に、開孔（６）に よつて連結され、この開孔（６）が、らせん板（１）の表面の下方で実質的にこ れに平行に走り、かつ溝（７）においてもくぼみ（４）においても実質的に接線 的に開口し、両溝（７）の両外端が、平らな角度でらせん板（１）の平面に対し て走る開孔（８）によつて連結され、らせん板（１）が、実質的に互に対向する ピン（９）を有し、その軸線が、らせん板（１）の平面に平行に走り、両端板（ ２０，２１）が、溝（７）およびくぼみ（４）に関して、らせん板（１）の一側 と同様に実施され、その際に開孔（８）の代りに、端板（２０）では、開孔（２ ２）が存し、これが、ろ過すべき品物の供給に役立つが、同様に溝（７）の外端 に接線的に開口し、端板（２１）では、開孔（２２）に対応する開孔（２３）が 存し、これが、保持物の運び去りに役立ち、端板（２１）におけるくぼみ（４） に実質的に接線的に開口し、端板（２１）がさらに開孔（２４）を有し、これが 、らせん板（１）における開孔（３）に対して真直に配置され、透過物の導出に 役立ち、支持板（１１）が、ろ過すべき品物を透過しない材料からなる実質的に 正方形の枠（１２）からなり、これの中に、多孔材料からなる丸い円板（１４） が押し嵌めされ、これに、枠（１２）と同じ材料からなる中央リング（１３）が 、中央において再び押し嵌めされ、この際に、中央リング（１３）が、らせん板 （１）におけるくぼみ（４）の直径の中央の開孔（１７）を備え、支持板がさら に、らせん板における開孔（３）と真直に配置された開孔（１５）を有し、ろ過 板（１６）が、実質的に二重正方形のろ過媒体の長方形の片からなり、これが、 ４つの丸い開孔（１８，１９）を有し、その際に、開孔（１９）が、らせん板（ １）におけるくぼみ（４）と同じ直径を有し、開孔（１８）が開孔（３）および （１５）のおのおのと同じ直径を有し、この長方形の片であるろ過媒体が、Ｕ形 に折曲けられ、これが、支持板（１１）の厚さの脚間隔を有し、これによつて、 開孔（１９）がくぼみ（４）に、開孔（１８）が開孔（３）および（１５）に真 直に配置され、 両端板（２０，２１）、少くとも１つのらせん板（１）、および、端板（２０， ２１）とらせん板（１）の間に位置する、ろ過板（１６）を備えた支持板（１１ ）、からなるろ過集積が、軸線方向に作用する中央の圧力の受入れに適した２つ の圧力板（２５）の間に位置すること、を特徴とするろ過装置。 ２．らせん板（１）の各表面に、同心の通路（２）が凹設され、これが、らせん 板（１）の縁と溝（７）の最外方の巻回の間で走り、この際に、１つのらせん板 （１）の両通路（２）が、開孔（３）によつて連結され、通路の直径が、円板（ １４）の直径より小さい、請求項１に記載のろ過装置。 ３．支持板（１１）における少くとも１つの開孔（１５）が、枠（１２）の中に 設けられ、この開孔から、円板（１４）に導かれる開孔（５０）が出発する、請 求項１に記載のろ過装置。 ４．１つだけのらせん板（１）が存する、請求項１に記載のろ過装置。 ５．１つより多くのらせん板（１）が存する、請求項１に記載のろ過装置。 ６．圧力板（２５）の間に位置するろ過集積の構成のため、骨組（２８）か設け られ、これが、少くとも２つの引締め棒（２９）および２つの端片（３０，３１ ）からなり、端片（３１）が、ろ過集積に必要な圧力を発生するための手段を備 え、引締め棒（２８）が、同時に、ピン（９）のための支えである、請求項１ま たは３に記載のろ過装置。 ７．圧力を発生するための前記手段が、ハンドル車（２７）を備えるねじ（２６ ）と、ねじ（２６）を受けるための、端片（３１）の中を延長するねじ部（３２ ）とからなる、請求項４に記載のろ過装置。 ８．圧力を発生するための前記手段が、液体作動のプレスからなる、請求項４に 記載のろ過装置。 ９．圧力を発生するための前記手段が、端板（４５）、圧力板（３４）および少 くとも３つのばね要素からなり、端板（４５）が、端板（２０）およびらせん板 （１）よりも大きく、貫通する開孔（４０）を備え、これが、端板（２０）の溝 （２７）の外端に接線的に開口し、 圧力板（３４）が、圧力板（２５）の代りとなり、実質的に端板（４５）の直径 と一致する直径を有する円筒状のくぼみ（３５）を備え、これが、端板（４５） の周に対して０リング（３６）によつて密閉され、圧力板が開孔（３９）を有し 、これを通つて、ろ過すべき品物が、最初に円筒状のくぼみ（３５）に供給でき 、次いで開孔（４０）を通してろ過集積に供給でき、 少くとも３つのばね要素（３８）が、円筒状のくぼみ（３５）の中に装着され、 ろ過すべき品物によつて生じる静液圧の生成の以前に、ろ過集積への最小圧力を 発生する、 請求項１に記載のろ過装置。 １０．円板（１４）が焼結金属からなる、請求項１に記載のろ過装置。 １１．円板（１４）が活性炭からなる、請求項１に記載のろ過装置。 １２．円板（１４）がかラスフリットからなる、請求項１に記載のろ過装置。 １３．円板（１４）がセラミックからなる、請求項１に記載のろ過装置。 １４．円板（１４）が複合材料からなる、請求項１に記載のろ過装置。