JPH0615149A - 清掃性及び運転効率を改良したうず巻ろ過モジユール - Google Patents
清掃性及び運転効率を改良したうず巻ろ過モジユールInfo
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- JPH0615149A JPH0615149A JP3128006A JP12800691A JPH0615149A JP H0615149 A JPH0615149 A JP H0615149A JP 3128006 A JP3128006 A JP 3128006A JP 12800691 A JP12800691 A JP 12800691A JP H0615149 A JPH0615149 A JP H0615149A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
- B01D61/10—Accessories; Auxiliary operations
-
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
- B01D63/10—Spiral-wound membrane modules
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 限外ろ過装置のろ過モジユールの清掃可能性
を従来の装置と同じレベルに保ちながら、給液流がうず
巻膜カートリッジをバイパスするのを防止した限外ろ過
装置を提供することである。 【構成】 このろ過装置(10)は被ろ過液の供給流を
受けるハウジング(12)とハウジング(12)の中に
配置され、供給流を濃縮液と透過液に分離する膜カート
リッジ(14)を備えている。カートリッジ(14)は
ハウジング(12)の中に間隔をあけた関係で配置さ
れ、カートリッジの周辺の周りの供給流のカートリッジ
の長さに沿った流れを調整する。プラスチック網(2
6)がカートリッジをハウジングのスペーサ(25)と
して普通は用いられる。ポッテイングした端シール(2
8)がカートリッジとハウジングの組立体の出口端(1
8)おいてバイパス供給流れの流れを阻止し、供給流の
すべてをカートリッジ(14)を強制的に通させる。こ
のアプローチは、モジユールの清掃性を保ちながら、従
来の設計に伴ったむだなバイパス流れをなくすことによ
って運転効率を向上させる。
を従来の装置と同じレベルに保ちながら、給液流がうず
巻膜カートリッジをバイパスするのを防止した限外ろ過
装置を提供することである。 【構成】 このろ過装置(10)は被ろ過液の供給流を
受けるハウジング(12)とハウジング(12)の中に
配置され、供給流を濃縮液と透過液に分離する膜カート
リッジ(14)を備えている。カートリッジ(14)は
ハウジング(12)の中に間隔をあけた関係で配置さ
れ、カートリッジの周辺の周りの供給流のカートリッジ
の長さに沿った流れを調整する。プラスチック網(2
6)がカートリッジをハウジングのスペーサ(25)と
して普通は用いられる。ポッテイングした端シール(2
8)がカートリッジとハウジングの組立体の出口端(1
8)おいてバイパス供給流れの流れを阻止し、供給流の
すべてをカートリッジ(14)を強制的に通させる。こ
のアプローチは、モジユールの清掃性を保ちながら、従
来の設計に伴ったむだなバイパス流れをなくすことによ
って運転効率を向上させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、限外ろ過
の分野に関し、さらに具体的には、種々の食品及び薬剤
の用途において用いる改良形限外ろ過モジユール並びに
限外ろ過モジユールの構成方法に関する。
の分野に関し、さらに具体的には、種々の食品及び薬剤
の用途において用いる改良形限外ろ過モジユール並びに
限外ろ過モジユールの構成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】高圧逆浸透及び低圧限外ろ過とマイクロ
ろ過の処理との両方において半透膜が用いられる。それ
らの半透膜は、製品を精製する必要があるが、薬品添加
物又は異常な温度を介して製品を変質させないことが好
ましい液体食品(果汁など)や薬剤製品(酵素など)を
処理するのに特に有用である。このような製品の代表的
ろ過処理は、通常は円筒形ハウジング内部で多数の同じ
モジユールと組合される一つのモジユールを形成するよ
うに透過管の周りにうず巻状に巻かれた膜を備えている
であろう。多数のモジュールが、通常は、非常に様々な
食品及び薬剤の製品をろ過するために直列又は並列に組
合されて用いられる。
ろ過の処理との両方において半透膜が用いられる。それ
らの半透膜は、製品を精製する必要があるが、薬品添加
物又は異常な温度を介して製品を変質させないことが好
ましい液体食品(果汁など)や薬剤製品(酵素など)を
処理するのに特に有用である。このような製品の代表的
ろ過処理は、通常は円筒形ハウジング内部で多数の同じ
モジユールと組合される一つのモジユールを形成するよ
うに透過管の周りにうず巻状に巻かれた膜を備えている
であろう。多数のモジュールが、通常は、非常に様々な
食品及び薬剤の製品をろ過するために直列又は並列に組
合されて用いられる。
【0003】もちろん、食品又は薬剤材料を処理した後
にろ過装置を完全に掃除することが不可欠である。現在
はこの清掃性を達成するためにただ一つ一般に受け入れ
られるうず巻形設計方法がある。この方法は、ろ過膜を
それと関連のハウジングから間隔を離しておくためにう
ず巻膜の外径部にプラスチック網のうわ包みをつけるこ
とである。この方法は、ハウジングの内壁に沿って少量
の供給流が絶えずバイパスする余地を作るように考えら
れているので、「制御バイパス」設計といわれることが
ある。これは、カートリッジとハウジングの間に材料が
蓄積するのを防止することによって清浄な状態を確実に
維持する。制御バイパス設計の欠点は、ほとんどの場合
に、供給流のかなりの部分がろ過膜をバイパスしてポン
プエネルギーを浪費し、動作効率を下げることである。
これは、カートリッジがゆるくはまり、結果として生じ
たすきまを供給流が優先的に通るのを防止するために必
要な範囲にカートリッジの外径とハウジングの内径を制
御することに実際上の困難があるからである。
にろ過装置を完全に掃除することが不可欠である。現在
はこの清掃性を達成するためにただ一つ一般に受け入れ
られるうず巻形設計方法がある。この方法は、ろ過膜を
それと関連のハウジングから間隔を離しておくためにう
ず巻膜の外径部にプラスチック網のうわ包みをつけるこ
とである。この方法は、ハウジングの内壁に沿って少量
の供給流が絶えずバイパスする余地を作るように考えら
れているので、「制御バイパス」設計といわれることが
ある。これは、カートリッジとハウジングの間に材料が
蓄積するのを防止することによって清浄な状態を確実に
維持する。制御バイパス設計の欠点は、ほとんどの場合
に、供給流のかなりの部分がろ過膜をバイパスしてポン
プエネルギーを浪費し、動作効率を下げることである。
これは、カートリッジがゆるくはまり、結果として生じ
たすきまを供給流が優先的に通るのを防止するために必
要な範囲にカートリッジの外径とハウジングの内径を制
御することに実際上の困難があるからである。
【0004】供給流のバイパス問題を防止するが、処理
した後にカートリッジとハウジングの組立体を完全にか
つ容易に清掃する能力を与えない二つの他のうず巻形設
計方法がある。一つの方法はうず巻膜カートリッジをエ
ポキシ含浸フアイバガラスなどの不活性密封材料で包
み、次にカートリッジとハウジングの間の小さな空間を
密封するためにエラストマシール(当該技術で「ブライ
ンシール」という)を用いることである。食品及び薬剤
の用途のためのこの構成の主な欠点は、最初にハウジン
グからカートリッジとブラインシールを物理的に取除か
ずにカートリッジとハウジングの間の環状「死(無流
れ)」空間を清掃することは本質的に不可能なことであ
る。
した後にカートリッジとハウジングの組立体を完全にか
つ容易に清掃する能力を与えない二つの他のうず巻形設
計方法がある。一つの方法はうず巻膜カートリッジをエ
ポキシ含浸フアイバガラスなどの不活性密封材料で包
み、次にカートリッジとハウジングの間の小さな空間を
密封するためにエラストマシール(当該技術で「ブライ
ンシール」という)を用いることである。食品及び薬剤
の用途のためのこの構成の主な欠点は、最初にハウジン
グからカートリッジとブラインシールを物理的に取除か
ずにカートリッジとハウジングの間の環状「死(無流
れ)」空間を清掃することは本質的に不可能なことであ
る。
【0005】バイパスをなくすための他の方法は、ろ過
カートリッジをテープで包み、そのあとでカートリッジ
とハウジングの間の環状部全体を満たすエポキシポッテ
イング材料を用いてカートリッジをハウジングの内部で
ポッテイングすることであった。この設計によると環状
部に食品又は他のプロセス材料の蓄積がないが、そのこ
とはプロセス材料が、長い期間にわたってテープ層の間
に流し込まれて蓄積した状態になる傾向によって帳消し
になるのが確実である。
カートリッジをテープで包み、そのあとでカートリッジ
とハウジングの間の環状部全体を満たすエポキシポッテ
イング材料を用いてカートリッジをハウジングの内部で
ポッテイングすることであった。この設計によると環状
部に食品又は他のプロセス材料の蓄積がないが、そのこ
とはプロセス材料が、長い期間にわたってテープ層の間
に流し込まれて蓄積した状態になる傾向によって帳消し
になるのが確実である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
主な目的は清掃可能な状態を従来技術の制御バイパス設
計のものに匹敵するレベルに保つが、うず巻膜カートリ
ッジの給液流のバイパスを実際に防止する限外ろ過モジ
ュールとそれを構成する方法を提供することである。
主な目的は清掃可能な状態を従来技術の制御バイパス設
計のものに匹敵するレベルに保つが、うず巻膜カートリ
ッジの給液流のバイパスを実際に防止する限外ろ過モジ
ュールとそれを構成する方法を提供することである。
【0007】本発明のその他の目的は、添付図面に照ら
して読むとき、以下の説明によって明らかになる。
して読むとき、以下の説明によって明らかになる。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ろ過モ
ジユールのハウジングとろ過カートリッジの間にプラス
チック網の外包みを挿入してろ過カートリッジの清掃性
を保ち、ろ過カートリッジの給液入口と反対の端で外包
みとろ過カートリッジの最外側を密封することによっ
て、プロセス材料が外包みに蓄積しないようにする。
ジユールのハウジングとろ過カートリッジの間にプラス
チック網の外包みを挿入してろ過カートリッジの清掃性
を保ち、ろ過カートリッジの給液入口と反対の端で外包
みとろ過カートリッジの最外側を密封することによっ
て、プロセス材料が外包みに蓄積しないようにする。
【0009】
【実施例】最初に第1図を参照すると清掃可能な限外ろ
過装置は、数字10によって総括的に表され、ハウジン
グ12とろ過カートリッジ14を備えている。限外ろ過
装置10は、ただ一つだけのカートリッジを含むものと
して示されて、説明されるが、限外ろ過装置の用途によ
っては、多重カートリッジが単一のハウジング内に直列
に存在することがわかるはずである。ハウジング12に
は給液流が通る管状入口16と透過液の回収手段である
濃縮液が通る管状出口18がある。
過装置は、数字10によって総括的に表され、ハウジン
グ12とろ過カートリッジ14を備えている。限外ろ過
装置10は、ただ一つだけのカートリッジを含むものと
して示されて、説明されるが、限外ろ過装置の用途によ
っては、多重カートリッジが単一のハウジング内に直列
に存在することがわかるはずである。ハウジング12に
は給液流が通る管状入口16と透過液の回収手段である
濃縮液が通る管状出口18がある。
【0010】ろ過カートリッジ14は、当業者に周知の
技術に従って構成され、複数の穴22をもった透過管2
0を備え、透過液が穴22を通って透過管に入ることが
できる。
技術に従って構成され、複数の穴22をもった透過管2
0を備え、透過液が穴22を通って透過管に入ることが
できる。
【0011】2層のろ過膜と前記ろ過膜層の間に挟まれ
た透過液担持層からなるろ葉24が巻回ろ葉の層を分離
する給液流路スペーサ25と一緒に透過管20の周りに
うず巻状に巻かれている。透過液担持シート(図示な
し)は、各層からの透過液をうず巻状経路で透過管20
へ、送る。各ろ葉24は、給液が透過液を汚さないよう
にエポキシ又は他のシール材で密封される。各ろ葉はろ
葉端32で終り、スペーサ25は、ろ葉端32から突き
出ている。ろ過カートリッジは、ハウジング壁とカート
リッジの間のスペーサとして機能するプラスチック網か
ら普通なっている外包み26を備えている。外包み26
の個々の線条を透過管20によって表されるようなカー
トリッジ14の中心軸に対して0度と90度の間の角
度、好ましくは、30度と60度の間の角度に配置でき
ることに注意すべきである。約45度の角度が図面に例
示した実施例において用いられている。
た透過液担持層からなるろ葉24が巻回ろ葉の層を分離
する給液流路スペーサ25と一緒に透過管20の周りに
うず巻状に巻かれている。透過液担持シート(図示な
し)は、各層からの透過液をうず巻状経路で透過管20
へ、送る。各ろ葉24は、給液が透過液を汚さないよう
にエポキシ又は他のシール材で密封される。各ろ葉はろ
葉端32で終り、スペーサ25は、ろ葉端32から突き
出ている。ろ過カートリッジは、ハウジング壁とカート
リッジの間のスペーサとして機能するプラスチック網か
ら普通なっている外包み26を備えている。外包み26
の個々の線条を透過管20によって表されるようなカー
トリッジ14の中心軸に対して0度と90度の間の角
度、好ましくは、30度と60度の間の角度に配置でき
ることに注意すべきである。約45度の角度が図面に例
示した実施例において用いられている。
【0012】プラスチック網は、普通は、合成又はポリ
マー材料からなり当業者に周知の粗網目型材料である。
それは、織物であってもよいし、又は不織布であっても
よく、異なる厚さ及び模様のものであってもよい。網を
構成するための材料は、もちろん、ろ過される製品と反
応しないものである必要がある。他の型のスペーサを本
発明の範囲から外れることなく外包み26に代えられる
が当業者に容易に分かるであろう。
マー材料からなり当業者に周知の粗網目型材料である。
それは、織物であってもよいし、又は不織布であっても
よく、異なる厚さ及び模様のものであってもよい。網を
構成するための材料は、もちろん、ろ過される製品と反
応しないものである必要がある。他の型のスペーサを本
発明の範囲から外れることなく外包み26に代えられる
が当業者に容易に分かるであろう。
【0013】スペーサ25にろ葉端32を越えて突き出
させているので、外包み26は外側ろ葉を完全に包み、
ろ過膜とハウジング12との間の直接接触を確実になく
している。これは、次に、ろ過膜の表面全体にわたって
流体が流れること及び材料が蓄積したり、細菌が生長し
たりする可能性の「デッドスポット」が確実にできない
ようにする。
させているので、外包み26は外側ろ葉を完全に包み、
ろ過膜とハウジング12との間の直接接触を確実になく
している。これは、次に、ろ過膜の表面全体にわたって
流体が流れること及び材料が蓄積したり、細菌が生長し
たりする可能性の「デッドスポット」が確実にできない
ようにする。
【0014】給液流入口と反対のカートリッジ14の端
は、端シール28を流れ阻止手段として形成し、モジユ
ールの最外側のろ過膜層をハウジング12へポッテイン
グするエポキシのような熱硬化材料であるのが好まし
い。ポッテイングコンパウンドによって密封される。ポ
ッテイングコンパウンドの代りに他の流動性で硬化性の
材料を用いてもよい。
は、端シール28を流れ阻止手段として形成し、モジユ
ールの最外側のろ過膜層をハウジング12へポッテイン
グするエポキシのような熱硬化材料であるのが好まし
い。ポッテイングコンパウンドによって密封される。ポ
ッテイングコンパウンドの代りに他の流動性で硬化性の
材料を用いてもよい。
【0015】したがって、本発明による清掃可能なろ過
モジユールを構成する方法は、給液流入口及び濃縮液出
口を有するハウジングを用意すること並びに限外ろ過カ
ートリッジを前記ハウジング内に取付けることを含んで
いる。前述の型のプラスチック網材料の外包みを用いて
限外ろ過カートリッジをハウジング壁に対して間隔をあ
けた関係に保持する。ハウジング壁の入口端と反対のカ
ートリッジの端は、次に、エポキシ又は他の不活性接着
型の材料を用いてポッテイングされる。
モジユールを構成する方法は、給液流入口及び濃縮液出
口を有するハウジングを用意すること並びに限外ろ過カ
ートリッジを前記ハウジング内に取付けることを含んで
いる。前述の型のプラスチック網材料の外包みを用いて
限外ろ過カートリッジをハウジング壁に対して間隔をあ
けた関係に保持する。ハウジング壁の入口端と反対のカ
ートリッジの端は、次に、エポキシ又は他の不活性接着
型の材料を用いてポッテイングされる。
【0016】使用時には、被ろ過材料を、該材料が軸方
向にカートリッジ14を通過する入口16の中へ、供給
原料として導入する。透過管20に達する給液流の部分
は、穴22を通って透過管の中へ入り、図1の右側に矢
印で示されているように透過管の一端で排出される。外
包み26があるために、モジユールとハウジング12の
壁との間に供給原料の「バイパス流れ」が絶えずあるこ
とになる。しかし、ポッテイングを施された端シール2
8がある結果として、このいわゆる「バイパス流れ」
は、実際には、その流れがカートリッジをバイパスしな
いでろ葉端32の下の流れを介し、かつカートリッジを
最後に出る前にろ過膜24の表面を横切って、カートリ
ッジの中へ半径方向に絶えず押し戻されるので、カート
リッジをバイパスするのを抑止されるであろう。「バイ
パス流れ」の一般的パターンは、図1に矢印によって表
されている。このやり方は従来の「制御バイパス」設計
の場合に存在するむだな給液流を本質的になくすが、同
時に、プロセス材料の蓄積を防止し、エポキシシールそ
のものの周りとともにカートリッジとハウジング間の環
状部の中を完全に洗い流してきれいにできる。
向にカートリッジ14を通過する入口16の中へ、供給
原料として導入する。透過管20に達する給液流の部分
は、穴22を通って透過管の中へ入り、図1の右側に矢
印で示されているように透過管の一端で排出される。外
包み26があるために、モジユールとハウジング12の
壁との間に供給原料の「バイパス流れ」が絶えずあるこ
とになる。しかし、ポッテイングを施された端シール2
8がある結果として、このいわゆる「バイパス流れ」
は、実際には、その流れがカートリッジをバイパスしな
いでろ葉端32の下の流れを介し、かつカートリッジを
最後に出る前にろ過膜24の表面を横切って、カートリ
ッジの中へ半径方向に絶えず押し戻されるので、カート
リッジをバイパスするのを抑止されるであろう。「バイ
パス流れ」の一般的パターンは、図1に矢印によって表
されている。このやり方は従来の「制御バイパス」設計
の場合に存在するむだな給液流を本質的になくすが、同
時に、プロセス材料の蓄積を防止し、エポキシシールそ
のものの周りとともにカートリッジとハウジング間の環
状部の中を完全に洗い流してきれいにできる。
【0017】
【発明の効果】したがって、本発明の方法と装置を用い
ることによって、従来の制御バイパス設計によって得ら
れる(かつ従来の硬い外包み/ブラインシール又はテー
プ巻き/ポッテイング手法によって達成できない)もの
に匹敵できる清掃可能な状態がろ過カートリッジを実際
にバイパスする供給原料なしに達成されるので、「制御
バイパス」設計に伴うエネルギー損失及びろ過効率の損
失を事実上生じない。
ることによって、従来の制御バイパス設計によって得ら
れる(かつ従来の硬い外包み/ブラインシール又はテー
プ巻き/ポッテイング手法によって達成できない)もの
に匹敵できる清掃可能な状態がろ過カートリッジを実際
にバイパスする供給原料なしに達成されるので、「制御
バイパス」設計に伴うエネルギー損失及びろ過効率の損
失を事実上生じない。
【図1】 例示のために切除したろ過カートリッジをも
った限外ろ過膜ハウジングを通る本発明の限外ろ過装置
の垂直断面図である。
った限外ろ過膜ハウジングを通る本発明の限外ろ過装置
の垂直断面図である。
【図2】 図1の線2−2に沿って描いた垂直断面図で
ある。
ある。
【図3】 図2の線3−3に沿って描いた拡大垂直断面
図である。
図である。
【図4】 ろ過カートリッジのリーフ端を示す拡大断面
図である。
図である。
10 限外ろ過装置 12 ハウジング 14 ろ過カートリッジ 20 透過管 24 ろ葉 25 スペーサ 26 外包み 28 端シール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・ジー・ブランク アメリカ合衆国マサチュセッツ州ストーン ハム、フリント・アベニュー22
Claims (11)
- 【請求項1】 給液流の限外ろ過において用いる限外ろ
過装置(10)であって、該装置が前記給液流を受ける
手段(16)を備えたハウジング(12)と、 前記給液流を濃縮液と透過液に分離するろ過カートリッ
ジ(14)と、 前記ハウジング(12)と結合され、透過液の回収を行
う手段(18)と、 前記ろ過カートリッジ(14)の一端で前記ろ過カート
リッジ(14)及び前記ハウジング(12)に対して密
封された流れ阻止手段(28)と、を備え、 前記ろ過カートリッジ(14)が前記ハウジング(1
2)の内部に前記ハウジングに対して間隔をあけて配置
され、前記ろ過カートリッジの周辺の周りで、前記ろ過
カートリッジの長さに沿って前記ろ過カートリッジの少
なくとも一部分を半径方向に内方に通る前記供給流の流
れを保持することを特徴とするろ過装置。 - 【請求項2】 前記ろ過カートリッジ(14)を取り巻
き前記ハウジング(12)に隣接して前記ろ過カートリ
ッジ(14)を前記ハウジングに対して間隔をあけた関
係に維持する液体の透過可能な外包み(26)を備えて
いる請求項1に記載のろ過装置。 - 【請求項3】 前記外包み(26)が不活性材料で作ら
れた網を備えている請求項2に記載のろ過装置。 - 【請求項4】 前記網(26)が前記ろ過装置(10)
の縦軸に対して30〜60゜の角度をなして伸びている
線条で作られている請求項3に記載のろ過装置。 - 【請求項5】 前記流れ阻止手段(28)が前記ろ過カ
ートリッジ(14)及び前記ハウジング(12)にポッ
テイングされた流動性の硬化性材料を含んでいる請求項
1に記載のろ過装置。 - 【請求項6】 給液流入口(16)と濃縮液出口(1
8)を有するハウジング(12)を用意する工程と、 限外ろ過膜カートリッジ(14)を前記ハウジング(1
2)内で前記ハウジングに対して間隔をあけた関係で取
付ける工程と、 前記限外ろ過膜カートリッジ(14)の一端を前記ハウ
ジング(12)へ不活性ポッテイング材料(28)でポ
ッテイングをする工程と、を含む清掃可能なろ過モジユ
ールの構成方法。 - 【請求項7】 前記ポッテイング工程が前記ハウジング
(12)の一端で前記限外ろ過膜カートリッジ(14)
と前記ハウジング(12)の間に硬化性材料(28)を
流すことを含む請求項6に記載の方法。 - 【請求項8】 前記ろ過モジユール(10)を前記ハウ
ジング(12)に対して間隔をあけた関係に保つように
前記ろ過モジユール(10)の周りに液体透過性外包み
(26)を巻く工程を含む請求項7に記載の方法。 - 【請求項9】 前記外包み(26)が不活性材料で作ら
れた網を備えている請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 前記網(26)が前記ろ過モジユール
(10)の縦軸に対して30〜60°の角度をなして伸
びる線条で作られている請求項9に記載の方法。 - 【請求項11】 前記ポッテイング工程が前記限外ろ過
膜カートリッジ(14)と前記ハウジング(12)との
間にエポキシ樹脂材料(28)を流すことを含む請求項
10に記載の方法。
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- 1991-05-31 JP JP3128006A patent/JPH0615149A/ja active Pending
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