JPH0620518B2 - 液体分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は例えばメタンガス製造装置におけるメタン発酵
液の濃縮分離等に用いられる液体分離装置に関するもの
である。

（従来の技術） 従来から液体の限外濾過、精密濾過のために高分子膜の
ような濾過エレメントが用いられているが、このうちプ
レートアンドフレーム型で代表される平板型高分子膜
は、膜自身の強度が小さいために逆洗が行えない欠点が
ある。このため、本発明者等は特開昭６２−１１４６０
７号公報に示されるように、薄肉の多孔質セラミック平
板をこれと厚さがほぼ等しい弾性枠に接合した逆洗可能
なセラミックエレメントを先に発明し、これを原液スペ
ーサ及び透過液スペーサとともに積層した液体分離装置
を開発した。ところがこのような液体分離装置において
は原液スペーサに形成された縦長の原液供給用透孔をセ
ラミックエレメントの弾性枠に透設された原液供給排出
孔にまで延ばす必要があり、このためセラミックエレメ
ントの弾性枠に押圧力が作用しない部分が不可避的に発
生してシール性が低下し、セラミックエレメントと透過
液スペーサとの間で原液が透過液側にリークしてしまう
おそれがあった。

そこで本発明者等はシール性の低下を防止するために、
弾性枠の原液供給排出孔に隣接する位置に多数のリブを
突設することによいこの問題を解決した液体分離装置を
先に発明し、特開平1-155905 号として既に出願した。
ところがこの先願発明の場合にはリブの断面積の分だけ
膜面流路面積が減少し、圧損が増加する傾向があり、ま
た、リブ部が流路障害物となって、閉塞を招く懸念があ
った。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はこのような従来の問題点尾を解決して、シール
性の低下による原液のバイパスのおそれがなく、また膜
面流路面積を低下させることもなく、全体として濾過性
能の向上を図ることができる液体分離装置を目的として
完成されたものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、原液供給排出孔を備えた弾性枠にセラミック
板を固定したセラミックエレメントの両側面に、上記原
液供給排出孔まで達する縦長の原液供給用透孔を備えた
原液スペーサと、多数の横長の透過液排出孔を備えた透
過液スペーサとを密着させた液体分離装置であって、弾
性枠の原液供給排出孔とセラミック板との中間部分の内
部に、弾性枠の弾性変形を防止する補強板を埋設したこ
とを特徴とするものである。

（実施例） 次に本発明を図示の実施例によって更に詳細に説明す
る。

第１図は本発明に用いられるセラミックエレメント(10)
を示すもので、(11)は厚さが３mm程度の多孔性セラミッ
クからなる液体分離用のセラミック板、(12)はこのセラ
ミック板(11)の周囲を取囲むように額縁状に一体成形さ
れたゴム等の弾性材料からなる弾性枠である。この弾性
枠(12)の上部と下部には原液供給排出孔(13)が透設さ
れ、またその左右両側には透過液排出孔(14)が複数個設
けられている。(15)は原液と透過液とが混合しないよう
にシールするための突条であり(16)は透過液と外部空間
とをシールするための突条である。また(17)は弾性枠(1
2)の上下に透設された取付用の透孔である。(18)はこれ
らの原液供給排出孔(13)とセラミック板(11)との中間部
分の弾性枠(12)の内部に埋設された補強板である。補強
板(18)は弾性枠(12)の弾性変形を防止するためのもので
あり、例えば厚さが２mm程度の鉄板を使用することが好
ましいがこれ以外の金属板等を使用することもできる。

第２図は上述したセラミックエレメント(10)の片側に位
置するとともにセラミックエレメント(10)を嵌込むため
の透過液スペーサ(20)を示す。透過液スペーサ(20)は全
体から合成樹脂からなるもので、中央部にセラミックエ
レメント(10)を嵌込むための凹部(21)を備えるとともに
上部と下部にセラミックエレメント(10)の透孔(17)を正
確に位置決めして嵌込むための突起(22)を備えている。
さらに透過液スペーサ(20)はその上部の中央部に下面を
半円形状とした片持式のフック(23)を備えるとともに、
下部の中央部にも半円形の凹部(24)を備えている。なお
(25)はセラミックエレメント(10)の原液供給排出孔(13)
と連通する原液供給排出孔、(26)は多数の横長の透過液
排出孔でその端部は側方へ延長され、第２図に破線で示
された裏面の縦方向の凹溝(27)によって相互に連通され
でいる。本実施例においては第１図のセラミクエレメン
ト(10)は第２図の透過液スペーサ(20)に嵌込まれて使用
され、その状態は第４図に断面図として示されている。
なお第４図に明示されているように、弾性枠(12)の原液
供給排出孔(13)のセラミック板(11)側の端部(13a)はテ
ーパ状に面取りし、圧力損失を減少させることが好まし
い。

第３図は原液スペーサ(30)を示す。この原液スペーサ(3
0)は上述の透過液スペーサ(20)と同一の外形を持つもの
で、やはり上部にフック(33)を備え、下部に凹部(34)を
備えている。この液状スペーサ(30)は全体が合成樹脂か
らなり、その肉厚は１〜２mm程度のごく肉薄を板状体で
ある。原液スペーサ(30)の中央部分には多数本の縦長の
原液供給用透孔(31)が透設されており、これらの原液供
給用透孔(31)の上下端は前述したセラミックエレメント
(10)の原液供給排出孔(13)まで達するように形成されて
いる。また(36)はセラミックエレメント(10)の透過液排
出孔(14)と合致する位置に透設された透過液排出孔であ
る。

以上に説明したセラミックエレメント(10)が嵌入された
透過液スペーサ(20)と原液スペーサ(30)は、第５図に示
されるように垂直なフレーム(1)、(2)間に上下に間隔を
置いて架設された２本の水平棒(3)、(4)間に積層状態で
取付けられる。取付けは、上部のフック(23)、(33)を上
部の水平棒(3)に掛けるとともに、下部の半円形状の凹
部(24)、(34)を下部の水平棒(4)の上に載せる方法によ
って行われる。このようにすれば透過液スペーサ(20)と
原液スペーサ(30)とは水平棒(3)、(4)によって容易にし
かも正確に位置決めされて積層されることとなり、シリ
ンダ(5)によってプレスヘッド(6)を前進させてこれらを
押圧すれば相互間が密着し、液体分離が可能な状態とな
る。

なおこのとき、弾性枠(12)に埋設された補強板(18)がこ
の部分の変形を防止するので、弾性枠(12)と透過液スペ
ーサ(20)とは撓むことなく密着することに注目すべきで
ある。

（作用） このように構成されたものは、原液入口(7)から供給さ
れた原液を原液供給排出孔(13)を介して原液スペーサ(3
0)へ導き、その縦長の原液供給用透孔(31)を介してセラ
ミックエレメント(10)のセラミック板(11)の片面に接触
させて原液の濾過を行わせ、透過液は透過液スペーサ(2
0)によって集められ透過液排出孔(26)から取出されるも
のであることは従来のこの種の液体分離装置と同様であ
る。しかし本発明においては、弾性枠(12)の原液供給排
出孔(13)とセラミック板(11)との中間部分に埋設された
補強板(18)が弾性枠(12)のこの部分の変形を阻止するた
め、その剛性によってセラミックエレメント(10)と透過
液スペーサ(20)とは強く密着しこの部分を確実にシール
する。このため、透過液スペーサ(20)の原液供給排出孔
(25)内を流れてきた原液が透過液排出孔(26)に向って流
れるバイパス現象は確実に防止され、しかも先願発明と
は異なり原液スペーサ(30)の原液供給用透孔(31)の内部
に突出するリブ等がないため、膜面流路面積は十分に確
保され、原液は支障なくセラミック板(11)の表面へ導か
れることとなる。この結果、第６図のグラフに示される
ように、本発明の液体分離装置は旧タイプの液体分離装
置および先願発明の液体分離装置に比較して、圧力損失
を大幅に低下されることができる。

また本実施例においては、透過液スペーサ(20)の各透過
液排出孔(26)の端部が側方に延長されたうえで裏面に形
成された縦長の凹溝(27)により連通させてあるので、こ
の透過液は透過液排出孔(26)からスムーズに凹溝(27)を
経てその下端に集まり、ここからセラミックエレメント
(10)の透過液排出孔(14)等を介して外部へ取出される。
このときの透過液の流路断面積は従来のものよりもはる
かに大きいので流路抵抗を最少にとどめることができ、
またこれらの透過液排出孔(26)の端部は比較的細く形成
されているのでこの部分に接するセラミックエレメント
(10)の弾性枠(12)を確実に押圧して原液スペーサ(30)と
の間で完全なシールを確保することができる。

（発明の効果） 本発明は以上の説明から明らかなように、セラミックエ
レメントの弾性枠の原液供給排出孔とセラミック板との
中間部分の内部側に、その弾性変形を防止する補強板を
埋設することによりシール性を向上させ、原液が透過液
側へバイパスするおそれをなくするとともに、原液スペ
ーサの原液供給孔内への突起物を無くして膜面流路面積
を確保しつつ流路閉塞性を改善し、同時に装置内部の圧
力損失を低減させることに成功したものであるから、従
来の問題点を一掃した液体分離装置として、産業の発展
に寄与するところは極めて大である。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明の実施例を示すもので第１図はセ
ラミックエレメントの正面図、第２図は透過液スペーサ
の正面図、第３図は原液スペーサの正面図、第４図はそ
の組立状態の拡大断面図、第５図は装置全体の一部切欠
側面図、第６図は本発明と従来の液体分離装置との圧力
損失を示すグラフである。 (10)：セラミックエレメント、(11)：セラミック板、(1
2)：弾性枠、(13)：原液供給排出孔、(18)：補強板、(2
0)：透過液スペーサ、(26)：透過液排出孔、(30)：原液
スペーサ、(31)：原液供給用透孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原液供給排出孔(13)を備えた弾性枠(12)に
   セラミック板(11)を固定したセラミックエレメント(10)
   の両側面に、上記原液供給排出孔(13)まで達する縦長の
   原液供給用透孔(31)を備えた原液スペーサ(30)と、多数
   の横長の透過液排出孔(26)を備えた透過液スペーサ(20)
   とを密着させた液体分離装置であって、弾性枠(12)の原
   液供給排出孔(13)とセラミック板(11)との中間部分の内
   部に、弾性枠(12)の弾性変形を防止する補強板(18)を埋
   設したことを特徴とする液体分離装置。